第十章 色谱法概论.ppt

（七）色谱分离方程式 选择因子（α）：难分离物质调整保留值之比 分离度R的定义没有反映影响分离度的因素 分离度受柱效（n）、选择因子（α）、保留因子（k） 三个参数控制 对于难分离物质对，分配系数差别小，k1≈k2≈k，W1≈W2≈Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等） 柱效项 柱选择项 保留因子项 分离度与这三者有关 （一）分离度与柱效的关系 分离度与n的平方根成正比，增加柱长可改进分离度 较长的柱可以提高分离度，但分离时间延长，峰扩张 提高分离度的好方法是： 制备出一根性能优良的柱子， 通过降低板高来提高分离效率 分离度可全面反应柱选择性和柱效 右图说明了柱效和选择性对分离的影响。 （a）两色谱峰距离近并且峰形宽。两峰严重相叠，这表示选择性和柱效都很差。 （b）虽然两峰距离拉开了，但峰形仍很宽，说明选择性好，但柱效低。 （c）分离最理想，说明选择性好，柱效也高。 （二）分离度与选择因子的关系 由基本色谱方程式判断： 当α=1时，R=0，这时，无论怎样提高柱效也无法使两组分分离。 α越大，选择性越好。 α的微小变化，就能引起分离度的显著变化。 一般通过改变固定相和流动相的性质和组成或降低柱温，可有效增大α值。 （2）分离度与选择因子r2,1的关系 增大r2,1是提高分离度的最有效方法，计算可知，在相同分离度下，当r2,1增加一倍，需要的n有效 减小10000倍。 增大r2,1的最有效方法是选择合适的固定相。 （三）分离度与容量因子的关系 如果设： 则色谱分离方程式写成 由R/Q－k的曲线图看出：当k＞10时，随容量因子增大， 分离度的增长是微乎其微的。 k最佳范围是1<k<10 既可得到较大的R值，又可减少分析时间和峰扩展 一、塔板理论 始于马丁（Martin）和辛格（Synge）提出的塔板模型。 塔板理论是把色谱柱假想称为一个精馏塔，有许多塔板组成，在每个塔板上组分在两相间瞬时达成一次分配平衡。经过多次分配平衡后，各组分由于分配系数不同而得以分离。分配系数小的组分先达到塔顶。 （一）塔板理论假定： ①色谱柱由内径一致、填充均匀，若干个“塔板”组成，其高度相等，以H表示，称为塔板高度。 ②流动相间歇式进入色谱柱，每次进入一个塔板体积。 ③分配系数在各塔板内是常数，与组分在某一塔板上的的量无关。 ④纵向扩散可以忽略。 （二）溶质的分布平衡和迁移过程 1、单一组分B（kB=0.5）的分配和转移 ①设色谱柱的塔板数n=5，即r=0、1、2、3、4（或n-1）号。 ②将单位质量的B加到第0号塔板上。 ③分配平衡后，0号塔板内ms/mm＝ 0.333/0.667。 ④进入一个塔板体积的流动相（一次转移） 转移N次后，第r号塔板中的质量Nmr： 经N次转移后，在各塔板内组分的质量分布符合二项式 （ms+mm）N的展开式 N=3， k=0.5时，ms=0.333，mm=0.667展开式为： （0.333+0.667）3=0.037+0.222+0.444+0.296 例：转移3次后，在第2号塔板内的溶 质分数 组分B(kB=0.5)在n=5的色谱柱内及出口的分布 N r 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 0 0 0 0 0 1 0.333 0.667 0 0 0 0 2 0.111 0.444 0.445 0 0 0 3 0.037 0.222 0.444 0.296 0 0 4 0.012 0.099 0.269 0.395 0.198 0 5 0.004 0.041 0.164 0.329 0.329 0.132 6 0.001 0.016 0.082 0.219 0.329 0.219 7 0 0.006 0.038 0.128 0.256 0.219 8 0 0.002 0.017 0.068 0.170 0.170 9 0 0 0.007 0.033 0.102 0.114 10 0 0 0.002 0.016 0.056 0.068 组分B(kB=0.5)在n=5的色谱柱内及出口的分布 N r 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 0 0 0 0 0 1 0.333 0.667 0 0 0 0