有獎競答(1)：色譜分離知識

速率方程現在分為氣相色譜速率方程和液相色譜速率方程
你是說的范德姆特方程么？
H＝A＋B/u＋Cu
式中，H--塔板高度，cm；A--渦流擴散項，cm；B--縱向擴散系數，cm2/s；C--傳質阻抗項系數，s；u--載氣的線速度（u≈L/t0），cm/s。

影響色譜分離效果（理論塔板數，也對應塔板高度）的因素：
1)渦流擴散（eddy diffusion）.當色譜柱內的組分隨流動相在固定相顆粒間穿行,朝柱出口方向移動,如果固定相顆粒不均勻,則組分在穿行這些空隙時碰到大小不一的顆粒而必須不斷的改變方向,于是在柱內形成了紊亂的"湍流"流動使流經障礙情況不同的流路中的分子到達柱出口,而使譜帶展寬。渦流擴散使色譜展寬的程度可以表示為:
A=2 λ dp L
dp :固定相平均顆粒直徑 λ：填充不均勻因子 L：柱長
固定相顆粒大小是影響渦流擴散的主要原因.一般來說,顆粒細,有利于填充均勻,但顆粒太細會增加柱的阻力,使滲透性變壞,顆粒間空隙大小不一致,渦流擴散也越嚴重.渦流擴散于組分,流動相性質以及線速度無關.
減少渦流擴散的方法是選擇細而均勻的顆粒,采用良好的填充技術和盡可能使用短柱.GC填充柱常用填料粒度一般在0.1mm～0.mm，HPLC常用填料粒度一般為3～10 um，最好3～5um，粒度分布RSD≤5％。但粒度太小難于填充均勻（λ大），且會使柱壓過高。對于毛細管柱，無填料，A=0。

2）分子擴散（molecular diffusion）.又稱縱向擴散。由于組分的加入，在柱的軸向上形成溶度梯度，因此當主分以"塞子"形式隨流動相流動的時候,以"塞子"狀分布的分子自發的向前和向后擴散。這種由溶度梯度引起的其方向沿著軸向進行的的擴散,稱為分子縱向擴散,其譜帶展寬。展寬程度可以表示為：
B/u=2λDmL/u
u為流動相線速度。分子在柱內的滯留時間越長（u?。?，展寬越嚴重。在低流速時，它對峰形的影響較大。Dm為分子在流動相中的擴散系數，由于液相的Dm 很小，通常僅為氣相的10-4～10-5，因此在HPLC中，只要流速不太低的話，這一項可以忽略不計。λ一般在0.6～0.7左右，毛細管柱的λ＝1。欲使縱向分子擴散減小，應該選擇球狀顆粒和分子質量較大的物質作為流動相。并適當增加流動相線速度，采用短柱和較低柱溫。
3）傳質阻抗（mass transfer resistance）。由于溶質分子在流動相和固定相中的擴散、分配、轉移的過程并不是瞬間達到平衡，實際傳質速度是有限的，這一時間上的滯后使色譜柱總是在非平衡狀態下工作，從而產生峰展寬。液相色譜的傳質阻抗項Cu又分為三項。
①流動相傳質阻抗：
Hm＝Cmd2pu/Dm，Cm為常數，由柱填充性質決定。組分從流動相擴散到兩相界面需要一定的時間,該時間與擴散時經過的距離平方成正比,與組分擴散系數成反比,而擴散經過的路程決定于固定相間顆粒的大小,由于組分處在顆粒空隙間的不同位置,因此到達兩相間的時間不同,從而使譜帶展寬.固定相的顆粒直徑越大組分到達兩相界面的時間越長.柱長越長,組分停留在流動相中的時間增加,傳質阻力相應增加.引起譜帶變寬.
采用細顆粒的固定相,增大組分在在流動相中的擴散系數,適當降低流動相線速,選用短柱等均可使流動相傳質阻力盡可能的減小。
②固定相傳質阻抗：
組分從兩相界面擴散到固定相內部,達到平衡后又返回兩相界面時受到的阻力,稱為固定相傳質阻抗:固定相傳質阻力使譜帶展寬可以表示為：
Hs= q k (df)^2Lu/(1+k)^2 Ds
q:為與固定相性質、構型有關的因子；k：分配比；df：有效平均液膜厚度 Ds：組份在固定相中的擴散系數
在分配色譜中,Hs與df 的平方成正比，固定相傳質速率受組分在固定相內擴散速率的控制。當組分達到平衡的瞬間內，流動相仍不斷的載著其中的組分向前移動，使固定相中的組分來不及返回而落后于譜帶平衡濃度的位置，在新的流動相固定相從新建立平衡后使譜帶展寬。
在吸附色譜中Hs與吸附和解吸速度成反比。因此只有在厚涂層固定液、深孔離子交換樹脂或解吸速度慢的吸附色譜中，Hs才有明顯影響。采用單分子層的化學鍵合固定相時Hs可以忽略。
使固定相傳質阻力減小的方法是采用低含量的固定液，以減小固定液液膜厚度。選用低粘度的固定液，增大組分在固定液中的擴散系數，適當提高柱溫和和降低流速，并盡可能使用短柱，以提高柱效。

從速率方程式可以看出，要獲得高效能的色譜分析，一般可采用以下措施：①進樣時間要短。②填料粒度要小。③改善傳質過程。過高的吸附作用力可導致嚴重的峰展寬和拖尾，甚至不可逆吸附。④適當的流速。以H對u作圖，則有一最佳線速度uopt,在此線速度時，H最小。⑤較小的檢測器死體積。
3.柱外效應、
速率理論研究的是柱內峰展寬因素，實際在柱外還存在引起峰展寬的因素，即柱外效應（色譜峰在柱外死空間里的擴展效應）。色譜峰展寬的總方差等于各方差之和，
即：σ2＝σ2柱內+σ2柱外+σ2器它
柱外效應主要有低劣的進樣技術、從進樣點到檢測池之間除柱子本身以外的所有死體積所引起。為了減少柱外效應，首先應盡可能減少柱外死體積，，如使用“零死體積接頭”連接各部件，管道對接宜成流線型，檢測器的內腔體積應盡可能小。研究表明柱外死體積之和應<VR/。其次，希望將樣品直接進在柱頭的中心部位，但是由于進樣閥與柱間有接頭，柱外效應總是存在的。此外，要求進樣體積≤VR/2。
柱外效應的直觀標志是容量因子k小的組分（如k<2）峰形拖尾和峰寬增加得更為明顯；k大的組分影響不顯著。由于HPLC的特殊條件，當柱子本身效率越高（N越大），柱尺寸越小時，柱外效應越顯得突出。而在經典LC中則影響相對較小。

參考資料：
http://bbs.exam8.com/dispbbs.asp?boardid=194&id=104175
http://www.21cnbio.com/experiment/common/32138_2.html
http://www.sepu.net/dvbbs/dispbbs.asp？BoardID=155&replyID=125335&ID=33552&skin=1

什么叫保留時間 相對保留值
答: 保留時間是被測組分從進樣開始到出現最大電信號-色譜峰最高點時所需的時間.
相對保留值是兩個組分的調整保留值之比.
2. 簡要說明氣相色譜分析法的分離原理.
答: 氣相色譜法的分離原理是基于不同物質組分在流動相(氣相)和固定相兩相間的作用力不同,當試樣通過色譜柱時,試樣中的各組分在兩相中進行反復多次的分配,最終可使作用力不同的各個組分彼此得以分離.
3. 從給定的色譜圖上可以得到哪些信息
答: 從流出曲線上可以得到如下的信息:
根據色譜峰的數目,得知該試樣中至少含有多少組分;
根據色譜峰的位置,即利用保留值可以進行定性鑒定;
根據峰面積或峰高,可以進行定量分析;
根據峰的保留值和峰寬,可對色譜柱的分離效能作出評價.
4. 氣相色譜儀的基本組成包括哪些部分 各有什么作用
答: 載氣系統,進樣系統,色譜柱,檢測系統,記錄系統
載氣系統的作用是提供一定流量的流動相-載氣,載氣攜帶樣品通過色譜柱,組分得到分離;
進樣系統的作用是將試樣以氣態形式加到流動相中,與載氣一同進入色譜柱在柱內達到分離的目的;
色譜柱的作用是分離試樣中的各個組分;
檢測器是將流出色譜柱的組分的量轉變成電信號;
記錄系統將檢測器給出的電信號記錄成流出曲線-色譜圖.
5. 能否根據理論塔板數來判斷分離的可能性 為什么
答:因為理論塔板數的大小只能說明色譜柱對某一分年點分離效能的好壞,所以不能作為兩個組分能否分離的依據.
6. 試述速率方程式中A,B,C三項的物理意義.
答:速率方程 H = A + B/u + Cu 中
A項為渦流擴散項,它與柱內填充物顆粒大小和填充均勻程度有關;
B項為分子擴散系數,它與柱內擴散路徑的彎曲程度和組分在氣相中的擴散系數有關;
C項為傳質阻力項系數,包括氣相傳質阻力和液相傳質阻力兩部分,氣相傳質阻力是指組分從氣相移動到固定相表面,再從固定相表面移動到氣相時所受的阻力,液相傳質阻力是指組分從固定相的氣液界面移動到固定相內部,又返回到氣液界面時所受的阻力.
7. 寫出分離度R的定義式和R與有效塔板數n′ 之間的關系式.相鄰兩組分完全分離時R應滿足何條件
答:分離度是相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩個組分色譜峰峰底寬度總和之半的比值.
即
R與有效塔板數n′ 之間的關系式
兩組分完全分離時R應滿足 R 1.5.
8. 對擔體和固定液有何要求 選擇固定液的原則是什么
答:對擔體的要求: 顆粒細小均勻,孔徑分布均勻,有較大比表面積,熱穩定性好,有一定的機械強度,表面化學惰性無吸附等.
對固定液的要求:
揮發性小,熱穩定性高;(2)化學穩定性好;(3)對試樣中各個組分有適當的溶解能力;(4)選擇性高.
選擇固定液的一般原則:根據相似相溶的原則來選擇,具體方法如下
非極性組分之間的分離,選用非極性固定液;
極性組分之間的分離,選用極性固定液;
非極性和極性組分的分離,選用極性固定液;
對于易形成氫鍵組分的分離,選有極性或氫鍵型固定液;
對復雜混合物的分離,可選用特殊固定液或混合固定液.
9. 試述熱導池檢測器的工作原理,有哪些因素影響熱導池檢測器的靈敏度
答:熱導池檢測器屬于濃度型檢測器,其信號大小與組分濃度成正比.檢測原理是利用被測組分和載氣的熱導系數的不同,當組分進入檢測器時,熱敏元件的溫度和電阻值發生變化,導致電信號的產生,進入組分的濃度越大,信號越大.
影響熱導檢測器靈敏度的因素有:
(1)橋路工作電流;(2)熱導池池體溫度;(3)載氣的種類;(4)熱敏元件本身的電阻值.
10. 試述氫火焰離子化檢測器的工作原理.哪些因素影響氫火焰離子化檢測器的靈敏度
答:氫火焰離子化檢測器屬于質量型檢測器,電信號大小與進入檢測器中的組分質量成正比.其檢測原理是組分在離子室中,在高溫火焰作用下電離成正負離子,產生的正負離子在所謂的收集極和極化極的電場作用下,定向運動形成電流,此電流大小與組分的量成正比.
影響氫火焰離子化檢測器靈敏度的因素有:
(1)氣體流量;(2)極化電壓;(3)使用溫度等.
11. 色譜定量分析中,為何要用校正因子 在什么情況下可以不用校正因子
答:氣相色譜法是利用色譜峰的面積或峰高來定量.因為相同質量或濃度的不同組分,在檢測器中的相應信號大小并不相等,也就是檢測器對不同組分的靈敏度不同,所以作定量分析時,必須對峰面積進行校正,使單位質量或單位濃度的不同組分產生的峰面積一致.
利用內標標準曲線法定量時,因為校正因子并入常數項中,不需要校正因子.
12. 有哪些色譜定量方法 試述它們的特點及適用情況.
答:(1)歸一化法:該法適用于試樣中所有組分流出色譜柱,并產生電信號的樣品分析.其特點是操作方便,結果準確,操作條件的變動對結果的影響較小.
(2)內標法:適用于測定試樣中某幾個組分,特別適用于微量組分的含量測定.其特點是定量準確,進樣量和操作條件不要求嚴格控制,但因為使用內標,操作比較費事,不適用于快速分析.
(3)內標標準曲線法:適用于工廠質量控制分析.因為不需要校正因子計算簡便,進樣量的要求也不高.
(4)外標法:不需校正因子,操作和計算較方便,但要求操作條件穩定,進樣量重復性好.

與我在20#的態度一樣，希望大家能用自己的語言概括明了的回答活動的問題。不怕回答不完整，不怕回答錯，就怕找了份資料復制粘貼了事。我們鼓勵自己的思索，更鼓勵自己的創新。資料不錯，但可以作為附件，供廣大同仁下載。作為對問題的回答，只能說是答非所問。扣1金幣以示提醒。

我們設立這個主題的意思就是希望大家能夠把知識融化為自己的語言,并使用它,變成淺顯的話不是可以讓更多的朋友有一個新的進步么?

本次活動落下帷幕。感謝廣大量友積極參與。祝賀xyb88獲得最佳答案獎，喬浩、198420獲得優秀答案獎，ycjlzxj、fuffn獲得熱心參與獎。
關于色譜分離方面的資料隨后奉上！

關于出峰順序的問題：物質的保留時間是根據色譜柱固定液相似相容原理，即對于非極性柱來說，物質的保留時間取決于物質的沸點高低（而不是熔點高低；例如：苯：熔點+5.5 ，沸點 80.1；甲苯：熔點 -95 ，沸點 110.6 。苯先出峰），沸點低的先出，沸點高的后出；對于極性柱則應考慮物質的極性大小，極性小的先出，極性大的后出。

關于分離度的問題我補充一下：
分離度的大小,將影響到峰高和峰面積測量的準確度,而峰高和峰面積定量的準確度將直接影響色譜定量分析結果的準確度.
1,關于分離度對峰高測定的影響大致可以認為:當分離度RS=1.0時,相對峰高從128:1變化到1:128峰高的測量誤差小于=+(或-)3%.
2,分離度對峰面積測量的影響要比峰高要大.
由此可見,(1)當峰高比大時,面積較小峰的峰面積測量準確度降低,此時測量較大峰的峰面積較準確,誤差不超過1%,小峰峰面積測量誤差都是負值,而大峰峰面積測量誤差都是正值.(2)當分離度不好時,測量小峰的峰面積的誤差比測量小峰的峰高的誤差要大.而此時測量大峰的峰面積的誤差稍小些,但還是比測量大峰的峰高的誤差要大.所以峰面積定量方法比峰高定量方法有更好的分離度.
3,總之,在分離度較好,色譜峰形較好,峰面積可以準確測量時,用峰面積法定量為好;但當分離度不好時,色譜峰形不好(如嚴重托尾)時,峰面積測量引起的誤差較大,此時使用峰高法定量較好.(1),保留時間短的色譜峰峰形較尖(峰尾寬較小),此時峰高測定較峰面積測定準確,宜用峰高法定量;(2),而保留時間長的色譜峰峰形較寬(峰尾寬較大),此時峰面積測定較峰高法測定準確,宜用峰面積法定量
要想獲得較高的分離度，應采用較低的進出口壓力、小的容積、較低的柱溫(柱溫每升高30℃保留時間減少一半)、小的柱徑、比較小的進樣量、分子量大的載氣（擴散小)、裝柱均勻。

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兩種氣相色譜鍵合固定相的熱力學評價.pdf (226.35 KB, 下載次數: 1)

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氣相色譜分離技術.pdf (232.33 KB, 下載次數: 3)

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毛細管氣相色譜柱的選擇和使用過程優化.pdf (26.81 KB, 下載次數: 1)

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毛細管氣相色譜活數據庫定性.pdf (397.06 KB, 下載次數: 3)

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