色谱的基础知识

有关色谱图的概念

图5-11给出了色谱图示意图,

有关术语列于表5-1-1(、chemalink、net/books/C/773/0、html)。

2、有关保留值的术语

色谱最常用的保留值就是保留时间。在填充柱GC中,特别就是测定物化参数时,常用保留体

积的概念。表5-1-2列出了各种保留值的定义(参见图5-1-1)。

表5-1-2 有关保留值的术语(、chemalink、net/books/C/774/0、html)

表5-1-2涉及到一个压力校正因子j。因为色谱柱中各处的压力不同,故载气体积流量

也不同,j就就是用来校正色谱柱中压力梯度的,其定义为

式中,pi为柱入口处压力,即柱前压;po为柱出口压力,一般情况下(除使用MS外)为大气压力。

还有一个载气流速的问题。通常用皂膜流量计测得的就是检测器或柱出口处的温度与压力条件下的载气体积流量F0,扣除水的蒸气压,并经温度校正后,就得到柱出口处的实际载气流量F∞:

Fe为色谱柱中载气的平均流速。由于气体就是可压缩的,虽然单位时间通过色谱柱中任一横截面的载气质量就是不变的,但由于柱中各处载气压力不同,密度不同,故体积流速也不同。为求得色谱柱中载气的平均流速,还需对F∞进行压力校正:

毛细管气相色谱中更多采用的就是载气平均线性流速u。当Fe不变时,载气通过色谱柱的线速度随柱内径不同而不同。为此采用载气线性流速(简称线流速)’ 来描述载气在色谱柱中的前进速度。

3、有关分离的参数

(1)相对保留值αα又叫选择性或选择性因子。即在一定的分离条件下,保留时间大的组分B与保留时间小的组分A 的调整保留值之比:

这就是一个很常用的色谱参数。当固定相与流动相一定时,一对物质的α可以认为只就是温度的函数,故α常用于色谱峰的定性,在动力学分离理论中,α用来描述一对物质的分离程度优劣。

(2)分配系数K 其定义为在平衡状态时,某一组分在固定液(CL)与流动相(CC)中的浓度之比:

(3)容量因子k 也叫分配比或分配容量。它定义为平衡状态时,组分在固定相与流动相中的质量之比:

(4)分离度R 表示相邻两个色谱峰分离程度的优劣,其定义为(参见图5-1-1):

当两峰的峰高相差不大,且峰形接近时,可认为WA=WB,这时R=△tR/W。对于高斯峰(正态分布)来说,R=1、5时,两峰的重叠部分为0、3%,被认为就是达到了基线分离。

有时两峰远未分离,无法测定峰底宽,就可采用峰高分离度Rh来描述其分离情况(见图5-1-2):

可见,Rh等于1时,相邻两峰就达到了基线分离。

(5)分离数TZ或SN 它就是指某一同系物相邻两峰间可容纳的峰数。其定义为

4、有关色谱柱性能的参数

色谱柱的基本参数有柱长(L)、柱内径(r)、柱材料、固定相等,此外还有几个描述柱性能的参数。

(1)相比β 色谱柱中气相与液相体积之比,β=Vc/VL

(2)柱效也叫柱效能。就是指色谱柱在分离过程中主要由动力学因素(操作参数)所决定的分离效能,通常用理论塔板数n 或理论塔板高度H来表示:

这就是色谱塔板理论导出的公式。现在塔板理论虽已过时,但此公式一直沿用至今,用以衡量色谱柱的柱效。在相同的操作条件下,用同一样品测定色谱柱的n或H值,n值越大(H越小),柱效越高。在色谱速率理论中,H的定义就是被分析物分子在无轨行走时单位步长的离散度,已经失去了塔板理论中塔板高度的意义,它就是一个统计学概念。注意,计算n与H时,tR与W1/2或W的单位要一致。

实际工作中常用单位柱长的理论塔板数,2来比较柱性能,即n'=n/L。有时还用有效板数(neff)来表示柱效,其定义为用调整保留时间测得的柱效:

理想的色谱峰应为正态分布的高斯峰,即流出曲线呈高斯分布。然而,实际上色谱过程很复杂,色谱峰形取决于多种因素。如色谱柱对某些组分的吸附性太强,或者进样量太大造成柱超载,均会导致色谱峰的不对称。即使色谱柱的, 很高,也可能出现某些组分的拖尾峰或前伸峰。λ即就是对峰对称性的描述。当λ>1时为拖尾峰,λ<1时为前伸峰。λ越接近于1,说明色谱柱的性能越好。

5、保留指数I

保留指数I就是GC定性分析的重要参数,最早有Kovats提出,故又称Kovats保留指数。其定义为:

一般来讲,GC中对未知峰的定性仅用保留值———包括保留指数———就是不够的,这就是因为不同的化合物在相同的色谱条件下可能有相同的保留指数,故还须有其她辅助定性方法,如GC/MS。反过来,仅有GC/MS的质谱图对一个未知物的定性也就是不充分的。只有当保留值与GC/MS的定性结果相吻合时,未知物的定性才被认为就是可靠的。另外,用不同固定相上的保留指数对未知物定性(即所谓多柱定性)也就是GC常用的定性方法。