仪器分析-色谱分离基本方程

2.色谱分离基本方程对于常规分析工作，一般选用：选择性系数α（相对保留值）与保留指数I来评价固定液有效塔板数N有效来评价色谱柱与分离条件以分离度R作为柱的总分离效能指标（1）几个概念——选择性系数α定义与相对保留值(ri,s)基本相同不同之处在于:选择性系数是两个相邻峰的调整保留值之比（后峰比前峰，α≥1），而不是被测物与标准物质的调整保留值之比（可小于1）它是评价固定液选择性的指标。选择性系数越大，该柱对此相邻峰的分离越好。几个概念——有效塔板数N有效在气相色谱中，通常用有效塔板数N有效和有效塔板高度H有效来评价柱子的分离效能，它扣除了死体积对分离的影响，更好地反映了柱子的实际分离效能。柱效越高，该柱的分离能力越好。22/1'22/154.554.5YtYttRMRN有效几个概念——分离度R)(2121)1()2(YYttRRR)(21)2(2/1)1(2/1)1()2(2/1YYttRRRR越大，说明两组分分离得越好。由于该定义综合了色谱动力学和热力学因素，可作为色谱柱的总分离效能指标。(2)色谱分离基本方程（Purnell方程）kttkmmmRuuttuLtuLtMRMSMSSRMMSR111，公式推导)1)(1(41//114114141161')2(')2(')1(')2()1()2(21212kknRtttttknRttktnRRkkkYYYtnYYtnkttRMRRRRRMRRMR理论的定义中带入，设（3）色谱分离基本方程的启示要改善物质对的分离（提高R），即提高两相邻物质的分离度，可以采取以下措施：提高柱效N提高选择性系数α增大容量因子kkknR114N的影响，如何提高N？分离度R与理论塔板数N的平方根成正比关系，增加塔板数，有利于提高分离度。增加柱长可增加N，改善分离，但分析时间将大大延长，峰产生扩展。减小塔板高度H：根据速率方程的启示制备一根性能优良的色谱柱是十分重要的。根据速率方程选择合适的色谱条件同样有效。K的影响，如何改变k？分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。k135791113∞k/k+10.500.750.830.880.900.920.931.00但当容量因子大于10，k/(k+1)的改变不大，而分析时间将大大延长。因此，k的最佳范围是1k10。改变容量因子的方法有：改变柱温改变相比，即改变固定相的量和改变柱死体积，其中死体积对k/(k+1)的影响很大，使用死体积大的柱子，分离度将受到很大损失。在高效液相色谱中改变流动相的配比是最简便、最有效的方法α的影响，如何改变α？αN有效R=1.0R=1.51.001.0051.011.021.051.101.251.502.00∞650000163000420007100190040014065∞145000036700094000160004400900320145α越大，分离效果越好。增大α是提高分离度最有效的手段。改变柱温也可改变α。因此在气相色谱中，增大α最有效的手段是改变固定相，选择合适的固定相种类是解决分离问题的关键在高效液相色谱中，流动相的种类和配比是改善分离最简便有效的方法。样品组分K（α）50%甲醇/水40%乙腈/水37%THF/水苯胺1.3（1.07）1.5（1.07）1.7（1.35）苯酚1.6（2.81）1.4（2.87）2.3（1.70）苯甲醚4.5（1.04）4.3（1.09）3.9（1.20）苯4.7（1.96）4.7（1.63）4.7（1.38）氯苯9.27.76.5（4）分离度究竟要多大？一般来说R应大于1.5。具体工作中应根据样品要求和定量方法来确定。例如：含量50%的组分，要使峰高定量误差小于1%，需达到R1/2=1.28，而采用峰面积定量R1/2需1.00。含量1%的组分，要使峰高定量误差小于1%，需达到R1/2=1.83，而采用峰面积定量R1/2需2.37。3.气相色谱操作条件的选择流速柱温气化温度检测器温度进样量载气种类固定相种类流速u（Fc）根据速率方程，可计算求出最佳流速，此时柱效最高。在实际工作中，为缩短分析时间，往往使流速稍高于最佳流速。具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为10-15cm/s；氢气为15-25cm/s；氦气介于两者之间。若填充柱内径为3mm，则体积流速为氮气15-25ml/min，氢气30-50ml/min。柱温Tc直接影响分析效能和分析速度。每一种固定液都有它的最高使用温度，柱温不可超过这一温度，否则固定液挥发流失。柱温太高，组分挥发度靠拢，不利于分离。但柱温太低，被测组分的扩散速度下降，分配不能快速达到平衡，影响峰型，柱效下降，并使分析时间大大延长。柱温选择的原则是，在保证难分离物质有良好分离的前提下（分离度满足要求），可以采取较高柱温，以缩短分析时间，保证峰型对称。混合物bp柱温固定液含量300℃低于bp100-200℃1-3%200-300℃低于bp100℃5-10%100-200℃平均bp的2/310-15%气体室温15-25%吸附剂沸程范围100℃程序升温具体的汽化温度一般进样方法下，汽化温度比柱温高30-70℃。进样量大时高一些好，保证瞬间汽化。保证不可超过试样的分解温度。其它气化温度与具体进样方式有关。检测器温度一般大于或等于柱温，具体与检测器种类有关。进样量液体试样一般进样量0.1-5μl。气体试样一般进样量为0.1-10ml。具体视柱类型，固定液含量（不能超过柱容量）、进样方式、检测器的灵敏度和线性范围等确定。流动相（载气）种类流动相的种类要视检测器种类确定。常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、氦气（均可用，但价格较高）。氢气和氦气适合于快速分析。氮气做载气峰型较好，柱效较高。固定相种类…作业Page61-6221,22,25,33