气相色谱法-理论　课件

气相色谱法理论根底塔板理论速率理论一、塔板理论塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段内组分在两相间很快到达平衡，把每一段称为一块理论塔板。色谱柱塔板高度用H表示，K小的先出柱，K有微小差异组分仍可获较好别离。〔一〕塔板理论四个根本假设〔二〕理论板数和理论塔板高度的计算假想：〔一〕塔板理论的四个根本假设1．在柱内一小段高度内组分分配瞬间达平衡〔H→理论塔板高度〕2．载气非连续而是间歇式〔脉动式〕进入色谱柱，每次进气一个塔板体积3．样品和载气均加在第0号塔板上，且忽略样品沿柱方向的纵向扩散4．分配系数在各塔板上是常数〔二〕理论板数和理论塔板高度的计算理论塔板高度H——为使组分在柱内两相间到达一次分配平衡所需要的柱长理论塔板数n——组分流过色谱柱时，在两相间进行平衡分配的总次数续前续前小结1．塔板理论的奉献：从热力学角度解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大点的位置说明了保存值与K的关系提出了评价柱效上下的n和H的计算式在比较相似柱的柱效时有用须在给定条件，指定组分测定时才有意义2．

练习例1：在柱长为2m的5%的色谱柱、柱温为1000C，测定苯的保存时间为，半峰宽为，求理论塔板数和塔板高度。解：例2：设有一对物质，其r2,1=α=1.15,要求在Heff的某填充柱上得到完全别离，试计算至少需要多长的色谱柱？解：要实现完全别离，R≈1.5,故所需有效理论塔板数为： 使用普通色谱柱，有效塔板高度为0.1cm,故所需柱长应为：二、速率理论

〔一〕塔板理论优缺点〔二〕VanDeemteer方程式〔一〕塔板理论优缺点成功处：解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大值对应的tR说明了保存值与K的关系评价柱效〔n，σ〕存在问题:1〕做出了四个与实际不相符的假设忽略了组分在两相中传质和扩散的动力学过程2〕只定性给出塔板高度的概念，却无法解释板高的影响因素3〕排除了一个重要参数——流动相的线速度u，因而无法解释柱效与流速关系更无法提出降低板高的途径速率理论认为，单个组分粒子在色谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移，加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的运动是高度不规那么的，是随机的，在柱中随流动相前进的速度是不均一的。二、速率理论

〔二〕VanDeemter方程式吸收了塔板理论的有效成果——H，并从动力学角度较好地解释了影响柱效的因素涡流扩散项纵向扩散项传质阻力项流速与柱效的关系1.涡流扩散项A〔链接〕产生原因：载气携样品进柱，遇到来自固定相颗粒的阻力→路径不同→涡流扩散影响因素：固体颗粒越小，填充越实，A项越小讨论：

注：填充柱——60~100目空心毛细管柱〔〕，A=0，n理较高图示2.纵向扩散项〔分子扩散项〕：B/u产生原因：组分在固定相中被流动相推动向前、展开→两边浓度差影响因素：讨论：

续前注：为降低纵向扩散，宜选用分子量较大的载气、控制较高线速度和较低的柱温选择载气原那么：兼顾分析时间和减小纵向扩散u较小时，选M较大的N2气〔粘度大〕u较大时，选M较小的H2气，He气〔粘度小〕3.传质阻力项：C·u产生原因：样品在气液两相分配，样品未及溶解就被带走，从而造成峰扩张影响因素：续前讨论：注：固定液应完全覆盖载体外表，不可以太薄，否那么柱子寿命短，k太小；T不可以超过固定液最正确使用温度小结：范氏方程说明了在色谱别离条件的选择中，填充均匀程度、填充物的粒度、流动相的种类及流速、固定相的液膜厚度等对柱效和峰展宽的影响例3：在一根2m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯及乙苯的保存时间分别为1’20〞,2’2〞及3’1〞；半峰宽为6.33〞,8.73〞,12.3〞，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。例4.解：〔1〕从图中可以看出，tR2=17min,Y2=1min,所以；n=16(tR2/Y2)2=16×172=4624(2)t’R1=tR1-tM=14-1=13mint〞R2=tR2–tM=17-1=