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1、色谱法原理第1页，共50页，编辑于2022年，星期二第十章第十章 色谱分析法色谱分析法Chromatographic AnalysisChromatographic Analysis10.1 色谱分析原理色谱分析原理 Principles of Chromatography10.2 气相色谱法气相色谱法 Gas Chromatography10.3 高效液相色谱法高效液相色谱法 High Performance Liquid Chromatography10.4 色谱法应用色谱法应用 Applications of Chromatography第2页，共50页，编辑于2022年，星期二Sect
2、ion 10.1Principles of chromatography第3页，共50页，编辑于2022年，星期二10.1 10.1 色谱法原理色谱法原理Principles of ChromatographyPrinciples of Chromatography1 概述概述 Overview19031903年年,俄国植物学家俄国植物学家兹维特兹维特分离植物色素；分离植物色素；后来出现了种类繁多的各种色谱法。后来出现了种类繁多的各种色谱法。基本特点：基本特点：具备两个相：具备两个相：固定相固定相和和流动相流动相固定相：固定相：Stationary phase 固定不动的相固定不动的相流动相：
3、流动相：Mobil phase 携带样品流过固定相的流动体。携带样品流过固定相的流动体。当当流流动动相相中中样样品品混混合合物物经经过过固固定定相相时时，与与固固定定相相发发生生作作用用。由由于于各各组组分分性性质质和和结结构构上上的的差差异异，与与固固定定相相相相互互作作用用的的类类型型、强强弱弱也也有有差差异异，因因此此在在同同一一推推动动力力的的作作用用下下，不不同同组组分分在在固固定定相相滞滞留留时时间间长长短短不不同同，从从而而按按先先后后不不同同的的次序从固定相中流出。次序从固定相中流出。第4页，共50页，编辑于2022年，星期二Michael Tswett(1872-1919),
4、a Russian botanist,discovered the basic principles of column chromatography.He separated plant pigments by eluting a mixture of the pigments on a column of calcium carbonate.The various pigments separated into colored bands;hence the name c h r o m a t o g r a p h y.分离植物色素，将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃分离
5、植物色素，将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同，随着淋洗的进行，不同色素向下移动的速度不同，形成一圈圈不同力不同，随着淋洗的进行，不同色素向下移动的速度不同，形成一圈圈不同颜色的色带，使各色素成分得到了分离。他将这种分离方法命名为色谱法。颜色的色带，使各色素成分得到了分离。他将这种分离方法命名为色谱法。第5页，共50页，编辑于2022年，星期二色谱发展史上占有重要地位色谱发展史上占有重要地位的英国人A.J.P.Martin(马丁马丁)和和R.L.
6、M.Synge(辛格辛格)，他，他们们提出色谱塔板理论色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色谱）。1952年，因为他们对分配色谱理论的贡献获诺贝尔化学奖。色谱法的特点：色谱法的特点：Features 分离效率高；分析速度快；检测灵分离效率高；分析速度快；检测灵敏度高；样品用量少；选择性好；多组敏度高；样品用量少；选择性好；多组分同时分析；易于自动化。分同时分析；易于自动化。定性能力较差。定性能力较差。第6页，共50页，编辑于2022年，星期二A.J.P.MARTIN 和R.L.M.Synge A.J.P.MARTIN.(1910-2002)oftheBritishN
7、ationalInstituteforMedicalResearchsharedwithfellowcountrymanR.L.MSyngetheNobel Prize in Chemistry(1952)for the invention of partition chromatography.R.L.M.Syngeborn Oct.28,1914,Liverpool,Eng.died Aug.18,1994,Norwich,Norfolk.SyngestudiedatWinchesterCollege,Cambridge,andreceivedhisPh.D.atTrinityColleg
8、etherein1941.第7页，共50页，编辑于2022年，星期二色谱法的发展历史色谱法的发展历史色谱法的发展历史色谱法的发展历史 Developing historyDeveloping history年代年代发明者发明者发明的色谱方法或重要应用发明的色谱方法或重要应用1906Tswett用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。1931Kuhn,Lederer用氧化铝和碳酸钙分离-、-和-胡萝卜素。使色谱法开始为人们所重视。1938Izmailov,Shraiber最先使用薄层色谱法。1938Taylor,Uray用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。1941Martin,Syng
9、e提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色谱）。1944Consden等发明了纸色谱。1949Macllean在氧化铝中加入淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段。1952Martin,James从理论和实践方面完善了气-液分配色谱法。1956VanDeemter等提出色谱速率理论，并应用于气相色谱。1957基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。1958Golay发明毛细管柱气相色谱。1959Porath,Flodin发表凝胶过滤色谱的报告。1964Moore发明凝胶渗透色谱。1965Giddings发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。1975S
10、mall发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型电导检测的新型离子色谱法。1981Jorgenson等创立了毛细管电泳法。第8页，共50页，编辑于2022年，星期二色谱法的诺贝尔奖研究工作色谱法的诺贝尔奖研究工作 Nobel prizes年代年代获奖学科获奖学科获奖研究工作获奖研究工作1937化学类胡萝卜素化学，维生素A和B1938化学类胡萝卜素化学1939化学聚甲烯和高萜烯化学1950生理学、医学性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离1951化学超铀元素的发现1955化学脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素1958化学胰岛素的结构1961化学光合作用时发生的化学反应的确认19
11、70生理学、医学关于神经元触处迁移物质的研究1970化学糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中的作用1972化学核糖核酸化学酶结构的研究1972生理学、医学抗体结构的研究第9页，共50页，编辑于2022年，星期二第10页，共50页，编辑于2022年，星期二 色谱流出曲线（色谱图）色谱流出曲线（色谱图）混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应第11页，共50页，编辑于2022年，星期二微观分离过程微观分离过程Microcosmic separation process第12页，共50页，编辑于2022年，星期二色谱法分类Classif
12、ication(1)按两相状态 According to states of two phasesA.气相色谱气相色谱(GC):气体为流动相气体为流动相 根据固定相是固体吸附剂还是固定液又可分为根据固定相是固体吸附剂还是固定液又可分为气固色谱气固色谱(GSC)和气液色谱和气液色谱(GLC)B.液相色谱液相色谱(LC):液体为流动相液体为流动相 分为液固色谱分为液固色谱(LSC)和液液色谱和液液色谱(LLC)C.超临界流体色谱超临界流体色谱(SFC):超临界流体为流动相超临界流体为流动相 随着色谱的发展，通过化学反应将固定随着色谱的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这种化学键合固定相的色
13、液键合到载体表面，这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（谱又称化学键合相色谱（CBPC）。）。第13页，共50页，编辑于2022年，星期二(2)按分离机理分类According to separation mechanisms吸附色谱法：吸附色谱法：吸附色谱法：吸附色谱法：Adsorption chromatographyAdsorption chromatography 组分在固定相上的吸附能力强弱不同而分离的方法。组分在固定相上的吸附能力强弱不同而分离的方法。组分在固定相上的吸附能力强弱不同而分离的方法。组分在固定相上的吸附能力强弱不同而分离的方法。分配色谱法：分配色谱法：分配色谱法
14、：分配色谱法：Partition chromatographyPartition chromatography 组分在固定液（固定相）中溶解度不同而分离的方法。组分在固定液（固定相）中溶解度不同而分离的方法。组分在固定液（固定相）中溶解度不同而分离的方法。组分在固定液（固定相）中溶解度不同而分离的方法。离子交换色谱法：离子交换色谱法：离子交换色谱法：离子交换色谱法：Ion exchange chromatographyIon exchange chromatography 组分在固定相上的亲和力不同而分离的方法。组分在固定相上的亲和力不同而分离的方法。组分在固定相上的亲和力不同而分离的方法。组
15、分在固定相上的亲和力不同而分离的方法。凝胶色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法凝胶色谱法或或或或尺寸排阻色谱法：尺寸排阻色谱法：尺寸排阻色谱法：尺寸排阻色谱法：Gel chromatography or Size exclusion chromatographyGel chromatography or Size exclusion chromatography 大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而分离的方法。大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而分离的方法。大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而分离的方法。大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而分离的方法。亲和色谱法：亲和色谱法：亲和色谱法：
16、亲和色谱法：Affinity chromatographyAffinity chromatography 不不不不同同同同组组组组分分分分与与与与固固固固定定定定相相相相的的的的高高高高专专专专属属属属性性性性亲亲亲亲和和和和力力力力进进进进行行行行分分分分离离离离的的的的技技技技术术术术，常常常常用用用用于于于于蛋白质的分离蛋白质的分离蛋白质的分离蛋白质的分离 。第14页，共50页，编辑于2022年，星期二(3)(3)按固定相的外形分类按固定相的外形分类 According to shapes of stationary phasesAccording to shapes of statio
17、nary phases 固定相装于柱内的色谱法，称为固定相装于柱内的色谱法，称为固定相装于柱内的色谱法，称为固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱柱色谱柱色谱柱色谱。固定相呈平板状的色。固定相呈平板状的色。固定相呈平板状的色。固定相呈平板状的色谱法，称为谱法，称为谱法，称为谱法，称为平板色谱平板色谱平板色谱平板色谱，它又可分为，它又可分为，它又可分为，它又可分为薄层色谱薄层色谱薄层色谱薄层色谱和和和和纸色谱纸色谱纸色谱纸色谱。根据以上所述，将色谱法的分类总结于下表中。第15页，共50页，编辑于2022年，星期二第16页，共50页，编辑于2022年，星期二2 2 色谱流出曲线及有关术语色谱流出曲线及
18、有关术语 Effusion curve and relate items(1)(1)流出曲线和色谱峰流出曲线和色谱峰 Effusion curve and chromatographic peakEffusion curve and chromatographic peak第17页，共50页，编辑于2022年，星期二如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线的线性范围内，色谱峰如果对称，可用Gauss正态分布函数表示：式中：C不同时间t时某物质的浓度，C0进样浓度，tr保留时间，标准偏差。第18页，共50页，编辑于2022年，星期二(2)基线Base line是柱中仅有流动相通过时，检测器响是柱中
19、仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，即图中应讯号的记录值，即图中OtOt线稳定线稳定的基线应该是的基线应该是一条水平直线一条水平直线.(3)峰高峰高Peak height色谱峰顶点与基线之间的垂直距色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以离，以h表示，如图中表示，如图中BA 第19页，共50页，编辑于2022年，星期二(4)保留值Retention valueA死时间死时间tM Dead time 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，如图中OA。因为这种物质不被固定相吸附或溶解，故其流动速度将与流动相的流动速度相近测定流动相平均线速时，可用柱长L与
20、tM的比值计算。第20页，共50页，编辑于2022年，星期二 试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所经历的时间，称为保留时间，如图OB它相应于样品到达柱末端的检测器所需的时间B B保留时间保留时间t tR R Retention time第21页，共50页，编辑于2022年，星期二C调整保留时间调整保留时间tR Adjusted retention time 某组份的保留时间扣除死时间后称为该组份的调整保留时间，即 tR=tR-tM 由于组份在色谱柱中的保留时间tR包含了组份随流动相通过柱子所需的时间和组份在固定相中滞留所需的时间，所以tR实际上是组份在固定相中停留的总时间保留时间可用时间单位（
21、如s）或距离单位（如cm）表示。保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组份的保留时间常受到流动相流速的影响，因此色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性检定第22页，共50页，编辑于2022年，星期二 D死体积死体积 VM Dead volume 指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和当后两项很小而可忽略不计时，死体积可由死时间与流动相体积流速F0（Lmin）计算：VM=tMF0第23页，共50页，编辑于2022年，星期二E保留体积保留体积 VR Retention volume 指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流
22、动相体积。保留体积与保留时间tR的关系如下：VR=tRF0 F调整保留体积调整保留体积VR Adjusted retention volume某组份的保留体积扣除死体积后，称该组份的调整保留体积，即VR=VR-VM第24页，共50页，编辑于2022年，星期二 G相对保留值相对保留值 2.1Relative retention value组份2的调整保留值与组份1的调整保留值之比，称为相对保留值：由由由由于于于于相相相相对对对对保保保保留留留留值值值值只只只只与与与与柱柱柱柱温温温温及及及及固固固固定定定定相相相相的的的的性性性性质质质质有有有有关关关关，而而而而与与与与柱柱柱柱径径径径、柱柱柱
23、柱长长长长、填填填填充充充充情情情情况况况况及及及及流流流流动动动动相相相相流流流流速速速速无无无无关关关关，因因因因此此此此，它它它它是是是是色色色色谱谱谱谱法法法法，特特特特别别别别是气相色谱法广泛使用的定性数据是气相色谱法广泛使用的定性数据是气相色谱法广泛使用的定性数据是气相色谱法广泛使用的定性数据 必须注意，相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保留体积之比.第25页，共50页，编辑于2022年，星期二H.选择因子 Selectivity factor 在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（s s），然后再求其它峰（），然后再求其它峰（i i）
24、对这个峰的相对保留值此）对这个峰的相对保留值此时，时，可能大于可能大于1 1，也可能小于，也可能小于1 1在多元混合物分析中，在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作为通常选择一对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作为重要参数在这种特殊情况下，可用符号重要参数在这种特殊情况下，可用符号 表示：表示：式中tR2为后出峰的调整保留时间，所以这时总是大于1的。第26页，共50页，编辑于2022年，星期二 色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素度量色谱峰区域宽度通常有三种方法：1.标准偏差标准偏差即0.607倍峰高处色谱峰宽的一
25、半，如图中EF距离的一半。2.半峰宽半峰宽W1/2 即峰高一半处对应的峰宽，如图中GH间的距离它与标准偏差的关系是：W1/2=2.354五、区域宽度Peak width第27页，共50页，编辑于2022年，星期二 即即色色谱谱峰峰两两侧侧拐拐点点上上的的切切线线在在基基线线上上的的截截距距，如图中如图中IJIJ的距离它与标准偏差。的关系是：的距离它与标准偏差。的关系是：W=43.3.基线宽度基线宽度W第28页，共50页，编辑于2022年，星期二从色谱流出曲线上，得到信息是：从色谱流出曲线上，得到信息是：（l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组份的最少个数最少个数（2）根据色谱峰的保留值(或
26、位置)，可以进行定性分析定性分析(3)根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析定量分析（4）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评评价色谱柱分离效能价色谱柱分离效能的依据（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相评价固定相和流动相和流动相选择是否合适的依据第29页，共50页，编辑于2022年，星期二 3.3.色谱分析的基本原理色谱分析的基本原理 Fundamental of chromatographic anaysis 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远必须足够远，两峰间的距离是由
27、组分在两相两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关学性质有关。但是两峰间虽有一定距离，如但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。力学性质有关。因此，要从热力学和动力学因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。两方面来研究色谱行为。第30页，共50页，编辑于2022年，星期二一、分配系数K和分配比
28、k Partition coefficient and Partition ratio(1)分配系数分配系数K Partition coefficient 分配色谱分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次地分配过程，而相之间反复多次地分配过程，而吸附色谱吸附色谱的分离是基于的分离是基于反复多次地吸附一脱附过程。这种分离过程经常用样品分反复多次地吸附一脱附过程。这种分离过程经常用样品分子在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为子在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为分分配系数。配系数。它是指在一定温度和压力下，组分在固定相它是指在一
29、定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即第31页，共50页，编辑于2022年，星期二(2).分配比分配比k Partition ratio分配比分配比又称容量因子容量因子，它是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的物质的量比。即第32页，共50页，编辑于2022年，星期二 k值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大，因此又称柱的容量大，因此又称分配容量分配容量或或容量因子容量因子。它是衡。它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。量色谱
30、柱对被分离组分保留能力的重要参数。k值也值也决定于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、柱决定于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。式中Cs，Cm分别为组分在固定相和流动相的浓度；Vm为柱中流动相的体积，近似等于死体积。Vs为柱中固定相的体积，在各种不同的类型的色谱中有不同的含义。例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的体积；在尺寸排阻色谱中，则表示固定相的孔体积。第33页，共50页，编辑于2022年，星期二(3).滞留因子Rs Retentionfactor分配比分配比k值可直接从色谱图测得。设流
31、动相在柱内的线速度为u，组分在柱内线速度为us，由于固定相对组分有保留作用，所以usu此两速度之比称为滞留因子Rs。第34页，共50页，编辑于2022年，星期二Rs若用物质的量分数表示，即对对组组分分和和流流动动相相通通过过长长度度为为L的的色色谱谱柱，其所需时间分别为柱，其所需时间分别为第35页，共50页，编辑于2022年，星期二整理公式，可得整理公式，可得 第36页，共50页，编辑于2022年，星期二(4).(4).分配系数分配系数K与分配比与分配比k的关系的关系 Relation between Relation between Partition coefficient and Par
32、tition ratioPartition coefficient and Partition ratio 其中称为相比率，它是反映各种色谱柱型特点的又一个参数。例如，对填充柱，其值一般为635；对毛细管柱，其值为60600。第37页，共50页，编辑于2022年，星期二(5)分配系数分配系数K及分配比及分配比k与选择因子与选择因子的关的关系系 Relations between K,k and 根据对以上公式处理，对A、B两组分的选择因子，可用下式表示第38页，共50页，编辑于2022年，星期二上式表明：通过选择因子通过选择因子把实验测量值把实验测量值k与热力学性质的与热力学性质的分配系数分配
33、系数K直接联系起来，直接联系起来，对对固定相的选择具有实际意义。如固定相的选择具有实际意义。如果两组分的果两组分的K或或k值相等，则值相等，则=1=1，两个组分的色谱峰必将重合，两个组分的色谱峰必将重合，说明分不开说明分不开。两组分的K或k值相差越大，则分离得越好。因此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。第39页，共50页，编辑于2022年，星期二 最早由最早由Martin等人提出塔板理论，把色等人提出塔板理论，把色谱柱比作一个精馏塔，沿用谱柱比作一个精馏塔，沿用精馏塔精馏塔中塔板的中塔板的概念来描述组分在两相间的分配行为，同时概念来描述组分在两相间的分配行为，同时引人理论塔板数作为
34、衡量柱效率的指标。引人理论塔板数作为衡量柱效率的指标。二二 塔板理论塔板理论（plate theory）第40页，共50页，编辑于2022年，星期二该理论假定：（i i）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。（iiii）以气相色谱为例，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（Vm）。（iiiiii）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。（iviv）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。为简单起见，设色谱往由5块塔板（n5，n为柱子的塔板数）组成，并以r表示塔板编号，r=1，2，
35、nl；某组分的分配比k=1.第41页，共50页，编辑于2022年，星期二 根据上述假定，在色谱分离过程中，该组分的分布可计算如下：开始时，若有单位质量，即m=1（例1mg或1g）的该组分加到第0号塔板上，分配平衡后，由于k=1，即ns=nm故nm=ns=0.5。当一个板体积（lV）的载气以脉动形式进入0号板时，就将气相中含有nm部分组分的载气顶到1号板上，此时0号板液相（或固相）中ns部分组分及1号板气相中的nm部分组分，将各自在两相间重新分配。故0号板上所含组分总量为0.5，其中气液（或气固）两相各为0.25而1号板上所含总量同样为0.5气液（或气固）相亦各为0.25。以后每当一个新的板体积
36、载气以脉动式进入色谱柱时，上述过程就重复一次(见下表)。第42页，共50页，编辑于2022年，星期二 第43页，共50页，编辑于2022年，星期二第44页，共50页，编辑于2022年，星期二 按上述分配过程，对于按上述分配过程，对于n=5，k k=1=1，mm=1=1的体系，随着脉动的体系，随着脉动进入柱中板体积载气的增加，组分分布在柱内任一板上的总量（气进入柱中板体积载气的增加，组分分布在柱内任一板上的总量（气液两相中的总质量）液两相中的总质量）,由塔板理论可建流出曲线方程：由塔板理论可建流出曲线方程：m为组分质量，Vr为保留体积，n为理论塔板数。当流动相体积V=Vr时，C值最大，即第45页
37、，共50页，编辑于2022年，星期二 色谱柱长：色谱柱长：L，虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：H，色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：则三者的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：第46页，共50页，编辑于2022年，星期二 从从上上两两式式可可以以看看出出，色色谱谱峰峰宽宽W越越小小，n就就越越大大，而而H就就越越小小，柱柱效效能能越越高高。因此，因此，n和和H是描述柱效能的指标。是描述柱效能的指标。通通常常填填充充色色谱谱柱柱的的n103，H1mm。而毛细管柱而毛细管柱 n=105-106，H0.5mm 由于死时由于死时tM
38、包括在包括在tR中中,而实际的而实际的tM不不参与柱内分配参与柱内分配,所计算的所计算的n值尽管大值尽管大,H很很小小,但与实际柱效能相差甚远但与实际柱效能相差甚远.所以所以,提提出把出把tM扣除扣除,采用采用有效理论塔板数有效理论塔板数neff和和有效塔板高有效塔板高Heff评价柱效能。评价柱效能。第47页，共50页，编辑于2022年，星期二塔板理论用热力学观点形象地描述了溶质在色谱塔板理论用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中的柱中的分配平衡和分离过程分配平衡和分离过程，导出流出曲线的数学模，导出流出曲线的数学模型，并成功地解释了流出曲线的形状及浓度极大值的型，并成功地解释了流出曲线的形状
39、及浓度极大值的位置，还提出了计算和评价柱效的参数。但由于它的位置，还提出了计算和评价柱效的参数。但由于它的某些基本假设并不完全符合柱内实际发生的分离过程，某些基本假设并不完全符合柱内实际发生的分离过程，例如，不能解释纵向扩散造成谱带扩张的原因和影响例如，不能解释纵向扩散造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素，也不能说明为什么在不同流速下可板高的各种因素，也不能说明为什么在不同流速下可以测得不同的理论塔板数，这就限制了它的应用。以测得不同的理论塔板数，这就限制了它的应用。第48页，共50页，编辑于2022年，星期二塔板理论的要点：塔板理论的要点：Key points of plate theor
40、y (1)当当色色谱谱柱柱长长度度一一定定时时，塔塔板板数数 n 越越大大(塔塔板板高高度度 H 越越小小)，被被测测组组分分在在柱柱内内被被分分配配的的次次数数越越多多，柱柱效效能能则则越越高高，所所得得色色谱谱峰峰越窄。越窄。(2)(2)不不同同物物质质在在同同一一色色谱谱柱柱上上的的分分配配系系数数不不同同，用用有有效效塔塔板板数数和和有有效效塔塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。(3)(3)柱柱效效不不能能表表示示被被分分离离组组分分的的实实际际分分离离效效果果，当当两两组组分分的的分分配配系系数数K K相同时，无论该色谱柱的塔
41、板数多大，都无法分离。相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。(4)(4)塔塔板板理理论论无无法法解解释释同同一一色色谱谱柱柱在在不不同同的的载载气气流流速速下下柱柱效效不不同同的的实实验验结结果果，也也无无法法指指出出影影响响柱柱效效的的因因素素及及提提高高柱柱效效的的途途径。径。第49页，共50页，编辑于2022年，星期二数学王子高斯(Carl Friedrich Gauss,1777-1855)，德国数学家、天文学家和物理学家。高斯是德国数学家，也是科学家，他和牛顿、阿基米德，被誉为有史以来的三大数学家。高斯是近代数学奠基者之一，在历史上影响之大，可以和阿基米德、牛顿、欧拉并列，有“数学王子”之称。第50页，共50页，编辑于2022年，星期二