药物分析气相色谱基础.ppt

相对保留值（relative retention）
在相同的操作条件下，待测组分与参比组
分的调整保留值之比，用ri，s 表示
ri，s
tR (i) tR (s)
VR(i) VR(s)
色谱分析的实验依据：
１、根据色谱峰的位置（保留时间）可 以进行定性分析。
2、根据色谱峰的面积或峰高可以进行 定量分析。
n=
1+k k
2
• neff
通常用有效塔板数（neff）来评价柱
的效能比较符合实际。 neff 越大或
Heff越小，则色谱柱的柱效越高。
2、速率理论 （J. J. Van Deemter 1956） 速率理论认为，单个组分粒子在色
谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移， 加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的 运动是高度不规则的，是随机的，在柱中随流 动相前进的速度是不均一的。
百度文库RM
VM
M
V R k VM
VR kVM KVS
VR KVS VM
色谱分离的基本理论
1、塔板理论（ Martin and Synge 1941）
塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段
内组分在两相间很快达到平衡，把每一段称为一块理
论塔板。设柱长为L，理论塔板高度为H，则
H=L/n
式中n为理论塔板数。
在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相
间达到分配平衡时的浓度比值，用K表示。 。
2、容量因子（capacity factor）
在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相 之间分配达到平衡时的质量比，称为容量因子，也 称分配比，用k表示。
K cs
cm
k csVs cmVm
cs、cm分别为组分在固定相和流动相的浓度 (g/ml)；V m为色谱柱中流动相的体积，近似 等于死体积， Vs为色谱柱中固定相的体积。
气相色谱分析
色谱法(chromatography)：以试样组分在固 定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交 换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的 各种分离分析方法称色谱法。
色谱柱：进行色谱分离用的细长管。
固定相：（stationary phase） 管内保持固
定、起分离作用的填充物。
流动相：（mobile phase）流经固定相的空隙
最大值时流动相通过的体积称为死体积(dead
volume) ，VM。（F0为柱尾载气体积流量）
VM = tM F 0
调整保留值: 1) 调整保留时间：扣除死时间后的保留时间。
tR‫ =׳‬tR – tM 2) 调整保留体积：扣除死体积后的保留体积。
VR ‫ = ׳‬VR – VM 或 VR ‫ = ׳‬tR ‫ ׳‬F0
或表面的冲洗剂。
按固定相的几何形式分类：
1.柱色谱法，
2.纸色谱法，
3.薄层色谱法 。
按两相所处的状态分类 ：
气相色谱法 气-固色谱法 气-液色谱法
液相色谱法 液-固色谱法 液-液色谱法
气相色谱仪通常由五部分组成：
Ⅰ 载气系统：气源、气体净化器、供气控
制阀门和仪表。
Ⅱ 进样系统：进样器、汽化室。
3、根据色谱峰的展宽程度，可以对某 物质在实验条件下的分离特性进行评价。
由此可知：相对保留值应该与柱长、 柱径、填充情况、流动相流速等条件 无关，而仅与温度、固定相种类有关。 当ri，s =1时两个组分不能分离。
气相色谱分析理论基础
一、分配平衡的几个参数：
1、分配系数（distribution coefficient）
范第姆特方程式(Van Deemter equation)
H A B Cu u
A项为涡流扩散项；B/ u项为分子扩散项；C u为传 质项，；u为载气线速度，单位为cm/s。
3、分配系数和分配比之间的关系
分配系数K 与柱中固定相和流动相的体积无 关，而取决于组分及两相的性质，并随柱温、 柱压变化而变化。
容量因子k 决定于组分及固定相的热力学性 质，随柱温、柱压的变化而变化，还与流动 相及固定相的体积有关。
理论上可以推导出：
k K VS K 1
VM
k tR VR tM VM
保留值:
1) 保留时间 ：从进样至被测组分出现浓度最
大值时所需时间tR。
2) 保留体积 ：从进样至被测组分出现最大浓 度时流动相通过的体积，VR。
死时间：
不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度
最大值时所需的时间称为死时间(dead time)，tM。
死体积:
不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度
Phase ratio(相比，): VM / VS, 反映各种色谱柱柱型 及其结构特征
填充柱（Packing column）:
6~35
毛细管柱（Capillary column）: 50~1500
色谱过程的基本方程式：
tR k tM
tR
tM k
tM K
Vs VM
t t t (1 K Vs ) (1 k)
常用术语：
基线： 在操作条件下，仅有纯流动相进
入检测器时的流出曲线。
峰高与峰面积：色谱峰顶点与峰底之间的
垂直距离称为峰高(peak height)。用h表示。
峰与峰底之间的面积称为峰面积(peak area)，
用A表示。 峰的区域宽度：
a、峰底宽 b、半高峰宽 c、标准偏差峰宽
WD = 4σ=1.70 Wh/2 Wh/2=2.355σ W0.607h=2σ
Ⅲ 分离系统：色谱柱、控温柱箱。
Ⅳ 检测系统：检测器、检测室。
Ⅴ 记录系统：放大器、记录仪、
色谱工作站。
皂膜流量计
调整仪，标 准仪
转字流量计
Setup of Gas Chromatograph
A B KA>KB
图1 、色谱过程
图2、 色谱图
色谱图（chromatogram）：
试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测 器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号，由记录仪所记录下的信号——时间曲线 或信号——流动相体积曲线，称为色谱流出曲线，
理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留
时间（tR）和峰底宽（w）或半峰宽（ wh/2 ）按下式 推算：
n 16( tR )2 或 W
n 5.54( tR )2 Wh
2
有效塔板数（neff）的计算公式为；
neff
5.54( tR )2 wh / 2
16(tR )2 w
Heff=L/neff