色譜中常用術(shù)語都與色譜峰有關(guān),圖1-1是一個(gè)典型的色譜峰。
它的縱坐標(biāo)一般是表示檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)弱,與色譜柱流出組分的濃度成正比。橫坐標(biāo)表示從進(jìn)樣開始至峰zui高處的分析時(shí)間(時(shí)間乘載氣流速等于體積,橫坐標(biāo)也可以體積單位表示)。
基線:在操作條件下,未進(jìn)樣品只有載氣通過系統(tǒng)時(shí),信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線。正常穩(wěn)定的情況下,基線是一條直線。
峰高:峰的zui高點(diǎn)距基線的垂直距離。圖1-1中AB線段,以h表示。峰高可以作為定量指標(biāo),它與操作條件、樣品濃度和進(jìn)樣量以及檢測(cè)器的靈敏度有關(guān)。
峰寬:色譜計(jì)算中常用半峰寬來表征色譜過程峰展寬的程度,以W1/2h表示,即圖1-1中的aa’線段。高斯峰的Wh=2.354δ。另一個(gè)常用來表征峰展寬的指標(biāo)是峰底寬,又稱基線寬度,以Wb表示,高斯峰的Wb=4δ(高斯峰的寬度是用它的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ來表示,它的值是0.607h處峰寬的一半。
2.1、死時(shí)間、保留時(shí)間、調(diào)整保留時(shí)間和相對(duì)保留時(shí)間。
圖1-2
死時(shí)間:以tM表示,它的定義是不被固定相溶解或吸附的化合物,從進(jìn)樣開始至流出峰zui高點(diǎn)的時(shí)間。當(dāng)色譜系統(tǒng)(包括柱、柱溫及儀器)給定。tM只受載氣流速的影響。就好比上面的比擬中A船的時(shí)間。在色譜分析中特別是毛細(xì)管柱色譜分析中,測(cè)定tM值是必要的。用熱導(dǎo)檢測(cè)器時(shí),常用空氣來測(cè)定tM值;用氫焰離子化檢測(cè)器時(shí)可用甲烷測(cè)定tM值。因空氣或甲烷在大多數(shù)固定液上近似不被保留。如果已知同系物中三個(gè)組分的保留時(shí)間也可以計(jì)算相應(yīng)條件下的tM值。
保留時(shí)間:被保留化合物(溶質(zhì))從進(jìn)樣開始至流出峰zui高點(diǎn)的時(shí)間,稱保留時(shí)間,用tR表示。
調(diào)整保留時(shí)間:用tR’表示調(diào)整保留時(shí)間。調(diào)整保留時(shí)間就是被保留的溶質(zhì)停留在固定相上的時(shí)間。換句話說,溶質(zhì)從色譜柱流出的時(shí)間是死時(shí)間和調(diào)整保留時(shí)間之和。保留時(shí)間從色譜實(shí)驗(yàn)中可直接測(cè)定。但在色譜計(jì)算中,除理論塔板數(shù)外,其他計(jì)算都是用調(diào)整保留值。
相對(duì)保留時(shí)間:相對(duì)保留時(shí)間是兩種組分的調(diào)整保留時(shí)間之比值,從理論上等于兩組份的分配系數(shù)比,也等于容量比之比。當(dāng)色譜柱及柱溫給定后α2,1是一常數(shù)。
α2,1= tR2’/ tR1’=K2/K1=k2/k1 <1-2>
α2,1與色譜柱類型、柱長(zhǎng)、柱直徑、載氣流速、液膜厚度等均無關(guān)。在色譜定性分析中常常采用這一指標(biāo),這樣可以避免操作條件不穩(wěn)定對(duì)定性帶來誤差。α2,1值越大表示1,2兩組份峰頂間的距離越大,即兩峰頂?shù)臅r(shí)間間隔越大,預(yù)示此兩組分易分離。
以上所有保留時(shí)間都可乘以載氣流速得到相應(yīng)的以體積為單位的保留體積。
2.2、分配系數(shù)、容量比和相比
容量比:tR’與tM之比即為容量比(也稱分配比或者容量因子)以小寫k表示。從定義上可以理解其物理意義,是組分(溶質(zhì))消耗在液相中的時(shí)間比消耗在氣相中的時(shí)間長(zhǎng)多少倍。用數(shù)學(xué)式表示即:
也可以定義為當(dāng)兩相達(dá)到分配(吸附)平衡時(shí)組分在液相中的總量和在氣相中的總量之比。將<1-1>兩邊除以tM,得到式<1-4>
tR=tM(1+k) <1-4>
從式<1-4>看出。保留時(shí)間與容量比成正比。k值大預(yù)示對(duì)組分的保留能力強(qiáng)。也可與比擬相聯(lián)系:當(dāng)沿岸等待上卸貨物越多,則各類船只沿岸上卸貨物的時(shí)間就越長(zhǎng)。當(dāng)固定液、柱溫、溶質(zhì)確定后,不同柱及不同柱型的k值相差很大。它是柱分離能力的重要參數(shù)。
分配系數(shù):分配系數(shù)用大寫K表示。其定義是當(dāng)兩相達(dá)到平衡時(shí)溶質(zhì)在液相中的濃度與在氣相中濃度之比,即:
K=液相中溶質(zhì)的濃度/氣相中溶質(zhì)的濃度
=(Wl/Vl)/( Wg/Vg)=(Vg/Vl)·(Wl/Wg) <1-5>
Wl、Wg-分別代表溶質(zhì)在液相和氣相中之量;
Vl、Vg-分別代表柱的液相和氣相體積。
色譜柱及分析樣品(溶質(zhì))給定后,分配系數(shù)只是溫度的函數(shù),分配系數(shù)取決于溶質(zhì)與固定液的物化性質(zhì)。前面已經(jīng)提到,色譜分析的前提是欲分析樣品中各組分的分配系數(shù)必須要有差異,所以建立分析方法時(shí)先應(yīng)選用合適的固定液,使組份之間的K值有差異。其次是選擇合適的柱溫,各組分的K值隨溫度變化的斜率不盡相同,有可能通過改變柱溫,使某些分不開或分不好的組分進(jìn)行分離。
相比:用β代表相比。相比的定義是:色譜柱中氣相體積與液相體積之比。相比反映了各種柱形的特點(diǎn)。
β=Vg/Vl <1-6>
常用填充柱的β值在10左右,而常規(guī)毛細(xì)管柱的β值在100左右。
根據(jù)定義,分配系數(shù)、容量因子和相比三者之間可用公式<1-7>表示:
K=βk <1-7>
K和k都反映了溶質(zhì)熱力學(xué)分配(吸附)性質(zhì),但K于柱的各相參數(shù),當(dāng)組分、固定液及柱溫一定,則K為一常數(shù),即β和k之積為一常數(shù),k值是影響柱分離度的重要參數(shù),特別對(duì)選擇毛細(xì)管柱尤為重要。
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