第一章气相色谱分析茨维特与固定相作用固定相：在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）。流动相：携带混合物流经此固定相的流体（一般是气体或液体）。色谱柱：装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）。原理：当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用（由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异），因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。从不同角度，可将色谱法分类如下：1.按两相状态分类910111213141516色谱流出曲线及有关术语18（二）保留值（试验中各组分在色谱柱中的滞留时间）1.死时间tM2.保留时间tR3.调整保留时间tR´4.死体积V05.保留体积VR6.调整保留体积VR7.相对保留值r2,11.死时间tM不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间，它正比于色谱柱的空隙体积。213.调整保留时间tR´某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，即：tR´=tRtM组分在色谱柱中的保留时间tR：组分随流动相通过柱子的时间+组分在固定相中滞留所须的时间。23245.保留体积VR指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。保留时间与保留体积关系：VR=tRqV,o26272829303132333435k=ms/mm=MCsVS/MCmVm=KVS/Vm式中cs,cm分别为组分在固定相和流动相的浓度；Vm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，在各种不同的类型的色谱中有不同的含义。37383940（一）塔板理论把色谱柱比作一个精馏塔，沿用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的分配行为。同时引入理论塔板数作为衡量柱效率的指标，即色谱柱是由一系列连续的、相等的水平塔板组成。每一块塔板的高度用H表示，称为塔板高度，简称板高。塔板理论假设：1.在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。2.载气进入色谱柱不是连续进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm）。3.所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴（纵）向扩散可忽略。4.分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板上的量无关。1.流动相在往前移动（脉动式ΔVm）：迁移2.样品在流动相和固定相中分配：平衡（分配系数）进流动相ΔVm，前一个体积的流动相被推到第二块塔板上，而保留在固定相中的组分仍然在第一块塔板中。组分被分开48柱效能对于一根长为L的色谱柱，溶质平衡的次数应为：n=L/Hn称为理论塔板数。与精馏塔一样，色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加，随板高H的增大而减小。由塔板理论可以推导出n与半峰宽及峰底宽的关系式为：n=5.54(tR/Y1/2)2=16(tR/Y)2式中tR与Y1/2(Y)应采用同一单位（时间或距离）。从公式可以看出，在tR一定时，如果色谱峰很窄，则说明n越大，H越小，柱效能越高。n=5.54(tR/Y1/2)2=16(tR/Y)2并不能充分地反映色谱柱的分离效能，因为采用tR计算时，没有扣除死时间tM，所以常用有效塔板数n有效表示柱效：n有效=5.54(tR/Y1/2)2=16(tR/Y)2有效板高：H有效=L/n有效在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数不一样，因此，在说明柱效时，除注明色谱条件外，还应指出用什么物质进行测量。例：已知某组分峰的峰底宽为40s，保留时间为400s，计算此色谱柱的理论塔板数。解：n=16(tR/Y)2=16（400/40）2=1600块塔板理论是一种半经验性理论。它用热力学的观点定量说明了溶质在色谱柱中移动的速率，解释了流出曲线的形状，并提出了计算和评价柱效高低的参数。但是，色谱过程不仅受热力学因素的影响，而且还与分子的扩散、传质等动力学因素有关，因此塔板理论只能定性地给出板高的概念，却不能解释板高受哪些因素影响；也不能说明为什么在不同的流速下，可以测得不同的理论塔板数，因而限制了它的应用。vanDeemter方程的数学简化式为H=A+B/u+Cu式中:u为流动相的线速度；A、B、C、为常数，分别代表涡流扩散系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数。1.涡流扩散项A在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。由于填充物颗粒大小的不同及填充物的不均匀性，使组分在色谱柱中路径长短不一，因而同时进色谱柱的相同组分