有奖竞答(1)：色谱分离知识

速率方程现在分为气相色谱速率方程和液相色谱速率方程
你是说的范德姆特方程么？
H＝A＋B/u＋Cu
式中，H--塔板高度，cm；A--涡流扩散项，cm；B--纵向扩散系数，cm2/s；C--传质阻抗项系数，s；u--载气的线速度（u≈L/t0），cm/s。

影响色谱分离效果（理论塔板数，也对应塔板高度）的因素：
1)涡流扩散（eddy diffusion）.当色谱柱内的组分随流动相在固定相颗粒间穿行,朝柱出口方向移动,如果固定相颗粒不均匀,则组分在穿行这些空隙时碰到大小不一的颗粒而必须不断的改变方向,于是在柱内形成了紊乱的"湍流"流动使流经障碍情况不同的流路中的分子到达柱出口,而使谱带展宽。涡流扩散使色谱展宽的程度可以表示为:
A=2 λ dp L
dp :固定相平均颗粒直径 λ：填充不均匀因子 L：柱长
固定相颗粒大小是影响涡流扩散的主要原因.一般来说,颗粒细,有利于填充均匀,但颗粒太细会增加柱的阻力,使渗透性变坏,颗粒间空隙大小不一致,涡流扩散也越严重.涡流扩散于组分,流动相性质以及线速度无关.
减少涡流扩散的方法是选择细而均匀的颗粒,采用良好的填充技术和尽可能使用短柱.GC填充柱常用填料粒度一般在0.1mm～0.mm，HPLC常用填料粒度一般为3～10 um，最好3～5um，粒度分布RSD≤5％。但粒度太小难于填充均匀（λ大），且会使柱压过高。对于毛细管柱，无填料，A=0。

2）分子扩散（molecular diffusion）.又称纵向扩散。由于组分的加入，在柱的轴向上形成溶度梯度，因此当主分以"塞子"形式随流动相流动的时候,以"塞子"状分布的分子自发的向前和向后扩散。这种由溶度梯度引起的其方向沿着轴向进行的的扩散,称为分子纵向扩散,其谱带展宽。展宽程度可以表示为：
B/u=2λDmL/u
u为流动相线速度。分子在柱内的滞留时间越长（u小），展宽越严重。在低流速时，它对峰形的影响较大。Dm为分子在流动相中的扩散系数，由于液相的Dm 很小，通常仅为气相的10-4～10-5，因此在HPLC中，只要流速不太低的话，这一项可以忽略不计。λ一般在0.6～0.7左右，毛细管柱的λ＝1。欲使纵向分子扩散减小，应该选择球状颗粒和分子质量较大的物质作为流动相。并适当增加流动相线速度，采用短柱和较低柱温。
3）传质阻抗（mass transfer resistance）。由于溶质分子在流动相和固定相中的扩散、分配、转移的过程并不是瞬间达到平衡，实际传质速度是有限的，这一时间上的滞后使色谱柱总是在非平衡状态下工作，从而产生峰展宽。液相色谱的传质阻抗项Cu又分为三项。
①流动相传质阻抗：
Hm＝Cmd2pu/Dm，Cm为常数，由柱填充性质决定。组分从流动相扩散到两相界面需要一定的时间,该时间与扩散时经过的距离平方成正比,与组分扩散系数成反比,而扩散经过的路程决定于固定相间颗粒的大小,由于组分处在颗粒空隙间的不同位置,因此到达两相间的时间不同,从而使谱带展宽.固定相的颗粒直径越大组分到达两相界面的时间越长.柱长越长,组分停留在流动相中的时间增加,传质阻力相应增加.引起谱带变宽.
采用细颗粒的固定相,增大组分在在流动相中的扩散系数,适当降低流动相线速,选用短柱等均可使流动相传质阻力尽可能的减小。
②固定相传质阻抗：
组分从两相界面扩散到固定相内部,达到平衡后又返回两相界面时受到的阻力,称为固定相传质阻抗:固定相传质阻力使谱带展宽可以表示为：
Hs= q k (df)^2Lu/(1+k)^2 Ds
q:为与固定相性质、构型有关的因子；k：分配比；df：有效平均液膜厚度 Ds：组份在固定相中的扩散系数
在分配色谱中,Hs与df 的平方成正比，固定相传质速率受组分在固定相内扩散速率的控制。当组分达到平衡的瞬间内，流动相仍不断的载着其中的组分向前移动，使固定相中的组分来不及返回而落后于谱带平衡浓度的位置，在新的流动相固定相从新建立平衡后使谱带展宽。
在吸附色谱中Hs与吸附和解吸速度成反比。因此只有在厚涂层固定液、深孔离子交换树脂或解吸速度慢的吸附色谱中，Hs才有明显影响。采用单分子层的化学键合固定相时Hs可以忽略。
使固定相传质阻力减小的方法是采用低含量的固定液，以减小固定液液膜厚度。选用低粘度的固定液，增大组分在固定液中的扩散系数，适当提高柱温和和降低流速，并尽可能使用短柱，以提高柱效。

从速率方程式可以看出，要获得高效能的色谱分析，一般可采用以下措施：①进样时间要短。②填料粒度要小。③改善传质过程。过高的吸附作用力可导致严重的峰展宽和拖尾，甚至不可逆吸附。④适当的流速。以H对u作图，则有一最佳线速度uopt,在此线速度时，H最小。⑤较小的检测器死体积。
3.柱外效应、
速率理论研究的是柱内峰展宽因素，实际在柱外还存在引起峰展宽的因素，即柱外效应（色谱峰在柱外死空间里的扩展效应）。色谱峰展宽的总方差等于各方差之和，
即：σ2＝σ2柱内+σ2柱外+σ2器它
柱外效应主要有低劣的进样技术、从进样点到检测池之间除柱子本身以外的所有死体积所引起。为了减少柱外效应，首先应尽可能减少柱外死体积，，如使用“零死体积接头”连接各部件，管道对接宜成流线型，检测器的内腔体积应尽可能小。研究表明柱外死体积之和应<VR/。其次，希望将样品直接进在柱头的中心部位，但是由于进样阀与柱间有接头，柱外效应总是存在的。此外，要求进样体积≤VR/2。
柱外效应的直观标志是容量因子k小的组分（如k<2）峰形拖尾和峰宽增加得更为明显；k大的组分影响不显著。由于HPLC的特殊条件，当柱子本身效率越高（N越大），柱尺寸越小时，柱外效应越显得突出。而在经典LC中则影响相对较小。

参考资料：
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

什么叫保留时间 相对保留值
答: 保留时间是被测组分从进样开始到出现最大电信号-色谱峰最高点时所需的时间.
相对保留值是两个组分的调整保留值之比.
2. 简要说明气相色谱分析法的分离原理.
答: 气相色谱法的分离原理是基于不同物质组分在流动相(气相)和固定相两相间的作用力不同,当试样通过色谱柱时,试样中的各组分在两相中进行反复多次的分配,最终可使作用力不同的各个组分彼此得以分离.
3. 从给定的色谱图上可以得到哪些信息
答: 从流出曲线上可以得到如下的信息:
根据色谱峰的数目,得知该试样中至少含有多少组分;
根据色谱峰的位置,即利用保留值可以进行定性鉴定;
根据峰面积或峰高,可以进行定量分析;
根据峰的保留值和峰宽,可对色谱柱的分离效能作出评价.
4. 气相色谱仪的基本组成包括哪些部分 各有什么作用
答: 载气系统,进样系统,色谱柱,检测系统,记录系统
载气系统的作用是提供一定流量的流动相-载气,载气携带样品通过色谱柱,组分得到分离;
进样系统的作用是将试样以气态形式加到流动相中,与载气一同进入色谱柱在柱内达到分离的目的;
色谱柱的作用是分离试样中的各个组分;
检测器是将流出色谱柱的组分的量转变成电信号;
记录系统将检测器给出的电信号记录成流出曲线-色谱图.
5. 能否根据理论塔板数来判断分离的可能性 为什么
答:因为理论塔板数的大小只能说明色谱柱对某一分年点分离效能的好坏,所以不能作为两个组分能否分离的依据.
6. 试述速率方程式中A,B,C三项的物理意义.
答:速率方程 H = A + B/u + Cu 中
A项为涡流扩散项,它与柱内填充物颗粒大小和填充均匀程度有关;
B项为分子扩散系数,它与柱内扩散路径的弯曲程度和组分在气相中的扩散系数有关;
C项为传质阻力项系数,包括气相传质阻力和液相传质阻力两部分,气相传质阻力是指组分从气相移动到固定相表面,再从固定相表面移动到气相时所受的阻力,液相传质阻力是指组分从固定相的气液界面移动到固定相内部,又返回到气液界面时所受的阻力.
7. 写出分离度R的定义式和R与有效塔板数n′ 之间的关系式.相邻两组分完全分离时R应满足何条件
答:分离度是相邻两组分色谱峰保留值之差与两个组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值.
即
R与有效塔板数n′ 之间的关系式
两组分完全分离时R应满足 R 1.5.
8. 对担体和固定液有何要求 选择固定液的原则是什么
答:对担体的要求: 颗粒细小均匀,孔径分布均匀,有较大比表面积,热稳定性好,有一定的机械强度,表面化学惰性无吸附等.
对固定液的要求:
挥发性小,热稳定性高;(2)化学稳定性好;(3)对试样中各个组分有适当的溶解能力;(4)选择性高.
选择固定液的一般原则:根据相似相溶的原则来选择,具体方法如下
非极性组分之间的分离,选用非极性固定液;
极性组分之间的分离,选用极性固定液;
非极性和极性组分的分离,选用极性固定液;
对于易形成氢键组分的分离,选有极性或氢键型固定液;
对复杂混合物的分离,可选用特殊固定液或混合固定液.
9. 试述热导池检测器的工作原理,有哪些因素影响热导池检测器的灵敏度
答:热导池检测器属于浓度型检测器,其信号大小与组分浓度成正比.检测原理是利用被测组分和载气的热导系数的不同,当组分进入检测器时,热敏元件的温度和电阻值发生变化,导致电信号的产生,进入组分的浓度越大,信号越大.
影响热导检测器灵敏度的因素有:
(1)桥路工作电流;(2)热导池池体温度;(3)载气的种类;(4)热敏元件本身的电阻值.
10. 试述氢火焰离子化检测器的工作原理.哪些因素影响氢火焰离子化检测器的灵敏度
答:氢火焰离子化检测器属于质量型检测器,电信号大小与进入检测器中的组分质量成正比.其检测原理是组分在离子室中,在高温火焰作用下电离成正负离子,产生的正负离子在所谓的收集极和极化极的电场作用下,定向运动形成电流,此电流大小与组分的量成正比.
影响氢火焰离子化检测器灵敏度的因素有:
(1)气体流量;(2)极化电压;(3)使用温度等.
11. 色谱定量分析中,为何要用校正因子 在什么情况下可以不用校正因子
答:气相色谱法是利用色谱峰的面积或峰高来定量.因为相同质量或浓度的不同组分,在检测器中的相应信号大小并不相等,也就是检测器对不同组分的灵敏度不同,所以作定量分析时,必须对峰面积进行校正,使单位质量或单位浓度的不同组分产生的峰面积一致.
利用内标标准曲线法定量时,因为校正因子并入常数项中,不需要校正因子.
12. 有哪些色谱定量方法 试述它们的特点及适用情况.
答:(1)归一化法:该法适用于试样中所有组分流出色谱柱,并产生电信号的样品分析.其特点是操作方便,结果准确,操作条件的变动对结果的影响较小.
(2)内标法:适用于测定试样中某几个组分,特别适用于微量组分的含量测定.其特点是定量准确,进样量和操作条件不要求严格控制,但因为使用内标,操作比较费事,不适用于快速分析.
(3)内标标准曲线法:适用于工厂质量控制分析.因为不需要校正因子计算简便,进样量的要求也不高.
(4)外标法:不需校正因子,操作和计算较方便,但要求操作条件稳定,进样量重复性好.

与我在20#的态度一样，希望大家能用自己的语言概括明了的回答活动的问题。不怕回答不完整，不怕回答错，就怕找了份资料复制粘贴了事。我们鼓励自己的思索，更鼓励自己的创新。资料不错，但可以作为附件，供广大同仁下载。作为对问题的回答，只能说是答非所问。扣1金币以示提醒。

我们设立这个主题的意思就是希望大家能够把知识融化为自己的语言,并使用它,变成浅显的话不是可以让更多的朋友有一个新的进步么?

本次活动落下帷幕。感谢广大量友积极参与。祝贺xyb88获得最佳答案奖，乔浩、198420获得优秀答案奖，ycjlzxj、fuffn获得热心参与奖。
关于色谱分离方面的资料随后奉上！

关于出峰顺序的问题：物质的保留时间是根据色谱柱固定液相似相容原理，即对于非极性柱来说，物质的保留时间取决于物质的沸点高低（而不是熔点高低；例如：苯：熔点+5.5 ，沸点 80.1；甲苯：熔点 -95 ，沸点 110.6 。苯先出峰），沸点低的先出，沸点高的后出；对于极性柱则应考虑物质的极性大小，极性小的先出，极性大的后出。

关于分离度的问题我补充一下：
分离度的大小,将影响到峰高和峰面积测量的准确度,而峰高和峰面积定量的准确度将直接影响色谱定量分析结果的准确度.
1,关于分离度对峰高测定的影响大致可以认为:当分离度RS=1.0时,相对峰高从128:1变化到1:128峰高的测量误差小于=+(或-)3%.
2,分离度对峰面积测量的影响要比峰高要大.
由此可见,(1)当峰高比大时,面积较小峰的峰面积测量准确度降低,此时测量较大峰的峰面积较准确,误差不超过1%,小峰峰面积测量误差都是负值,而大峰峰面积测量误差都是正值.(2)当分离度不好时,测量小峰的峰面积的误差比测量小峰的峰高的误差要大.而此时测量大峰的峰面积的误差稍小些,但还是比测量大峰的峰高的误差要大.所以峰面积定量方法比峰高定量方法有更好的分离度.
3,总之,在分离度较好,色谱峰形较好,峰面积可以准确测量时,用峰面积法定量为好;但当分离度不好时,色谱峰形不好(如严重托尾)时,峰面积测量引起的误差较大,此时使用峰高法定量较好.(1),保留时间短的色谱峰峰形较尖(峰尾宽较小),此时峰高测定较峰面积测定准确,宜用峰高法定量;(2),而保留时间长的色谱峰峰形较宽(峰尾宽较大),此时峰面积测定较峰高法测定准确,宜用峰面积法定量
要想获得较高的分离度，应采用较低的进出口压力、小的容积、较低的柱温(柱温每升高30℃保留时间减少一半)、小的柱径、比较小的进样量、分子量大的载气（扩散小)、装柱均匀。

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分离度的探讨.pdf (427.75 KB, 下载次数: 2)

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两种气相色谱键合固定相的热力学评价.pdf (226.35 KB, 下载次数: 1)

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气相色谱分离技术.pdf (232.33 KB, 下载次数: 3)

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毛细管气相色谱柱的选择和使用过程优化.pdf (26.81 KB, 下载次数: 1)

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毛细管气相色谱活数据库定性.pdf (397.06 KB, 下载次数: 3)

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