色谱过程是在色谱柱内完成的。当试样中各组分从分离柱中流出时,由于多次分配和扩散的结果,柱后流出组分的浓度随时间变化的检测信号呈正态分布(色谱峰)。一次完成的分析过程所记录的色谱流出曲线(色谱图),提供了色谱分离过程的各种信息,也是进行色谱理论计算和定量分析的基础。理想情况下,单组分试样的色谱流出曲线如图8-3所示。
图8-3 色谱流出曲线及参数特征
色谱曲线中的一些基本参数如下。
1.基线(baseline) 无试样通过检测器时,检测到的信号即为基线。
2.保留值(retention value) 保留值是表征试样组分被固定相滞留程度的参数。保留值越大,组分在固定相中停留的时间越长,即组分与固定相之间有较大的作用力。保留值可以用时间或体积表示。各组分的保留值可以在色谱流出曲线上进行标注与测量。
(1)以时间表示的保留值。
①保留时间(tR)。组分从进样到柱后出现浓度极大值所需要的时间。
②死时间(tM)。不与固定相作用的气体(如空气)通过分离柱中空隙的时间。
③调整保留时间(t′R)。组分保留时间扣除死时间后的时间。t′R代表了组分真正被固定相滞留的时间。
(2)以体积表示的保留值。当通过色谱分离柱的流动相流量一定时,保留值也可以用体积来表示。
式中:F0——柱口处的载气流量。
(3)相对保留值(relative retention factor)。相对保留值r21:指组分2与组分1的调整保留值之比。
相对保留值只与柱温和固定相性质有关,与其他色谱操作条件无关。它表示了固定相对这两种组分的选择性。
3.区域宽度 用来表征色谱峰宽度的参数如下。
(1)标准偏差(σ):即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。(www.xing528.com)
(2)半峰宽(Y1/2):峰高一半处的色谱峰宽度。Y1/2=2.35σ
(3)峰底宽(Wb):Wb=4σ
利用色谱流出曲线可以根据色谱峰的位置进行定性鉴定,根据色谱峰的面积或峰高进行定量鉴定,根据色谱峰的位置及宽度,对色谱柱分离情况进行评价。
4.分离度
(1)色谱分离过程中的塔板理论。塔板理论将色谱分离过程比拟为蒸馏塔中混合物的蒸馏分离过程,将连续的色谱分离过程分割成两相分配平衡过程(类似于蒸馏塔中每块板上的两相分配平衡过程)的多次重复。塔板理论的要点如下。
①当色谱柱长度一定时,塔板数n越大,理论塔板高度H越小,被测组分往往在柱内被分配的次数越多,柱效能则越高,色谱峰越窄。
②不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同,用塔板数和塔板高度作为衡量柱效能的指标时,应注明被测定物质。
③柱效并不能表示被分离组分的实际分离效果。如果两组分的分配系数K相同,则无论该色谱柱的塔板数多大,都无法获得分离。
图8-4 色谱分离的效果
图8-4显示了色谱分离中的四种情况。在图8-4(a)中,由于柱效高,两组分的ΔK(分配系数)较大,分离完全。图8-4(b)中,组分的ΔK不是很大,但柱效较高,峰较窄,基本完全分离。图8-4(c)中,柱效较低,峰较宽,虽然ΔK较大,但分离得仍然不好。图8-4(d)中,ΔK小且柱效低,分离效果最差。因此,混合物中各组分被分离的程度受色谱分离过程中保留值之差和区域宽度这两种因素的综合影响。
(2)分离度。分离度(R,resolution)用来描述混合物中相邻两组分的实际分离程度,计算公式如下:
当R=0.8时,两峰的分离程度可达89%;当R=1时,分离程度可达98%;当R=1.5时,分离程度为99.7%,此即相邻两峰完全分离的标准。
令Wb(2)=Wb(1)=Wb,即相邻两峰的峰宽近似相等,则:
色谱分离的基本原理用英文描述如下:
The feature that distinguishes chromatography from most other physical and chemical methods of separation is that two mutually immiscible phases are brought into contact; one phase is stationary and the other mobile.A sample introduced into a mobile phase is carried along through a column (manifold)containing a distributed stationary phase.Species in the sample undergo repeated interactions (partitions)between the mobile phase and the stationary phase.When both phases are properly chosen, the sample components are gradually separated into bands in the mobile phase.
At the end of the process, separated components emerge in order of increasing interaction with the stationary phase.The least retarded component emerges first; the most strongly retained component elutes last.Partition between the phases exploits differences in the physical and / or chemical properties of the components in the sample.Adjacent components (peaks)are separated when the later-emerging peak is retarded sufficiently to prevent overlap with the peak that emerges ahead of it.
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