一、色譜流出曲線及有關術語
(一)色譜流出曲線和色譜峰
樣品產生的電信號隨時間變化的曲線稱為色譜流出曲線。流出曲線上突起部分稱為色譜峰。如分離完全,每個色譜峰代表一種組分。根據色譜峰的位置(以保留值表示)可以定性,根據峰高(h)或峰麵積(A)可以定量,峰寬(以區域寬度表示)可用於衡量色譜柱效能。
色譜峰區域寬度(peak width)是流出曲線中一個很重要的參數,它直接反映了分離條件的好壞。通常表示色譜峰區域寬度有三種方法。
(1)標準偏差(δ)即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。
(2)半峰寬度W即峰高一半處的色譜峰寬度,亦稱為區域寬度、半寬度。
(3)基線寬度(Wb)即通過色譜峰兩側的轉折點(拐點)所作的切線在基線上的截距。基線寬度和標準偏差的關係為:Wb=4δ
所謂基線,是在實驗操作條件下,色譜儀沒有進樣時記錄器所記錄的圖線。
(二)保留值
保留值是表示樣品中各組分在色譜柱中停留時間的數值,它反映了各組分在兩相間的分配情況,通常用時間來表示。
(1)死時間t0、死體積V0t0指不被固定相吸附或溶解的氣體,即惰性物質(如空氣)通過色譜柱後的出峰時間,它表示氣體流經色譜柱空隙所需時間,在氣-液色譜中就是空氣出峰時間。V0指惰性物質通過色譜柱後出峰時所需的載氣體積。當進樣器和檢測器的死體積極小時,它近似於色譜柱中氣相所占有的體積。通常由死時間和校正到柱溫下的載氣體積流速的乘積來計算,即:
V0=t0·FC
式中FC——校正到柱溫下的載氣體積流速
(2)保留時間tR、保留體積VRtR為樣品通過色譜柱後的出峰時間,它表示組分通過色譜柱時分配於氣相和液相中時間的總和。VR為使樣品通過色譜柱後出峰時所需載氣體積:
VR=tR·FC
(3)調整保留時間t′R、調整保留體積V′Rt′R表示樣品通過色譜柱時為固定相所滯留的時間,即從保留時間中減去死時間。
t′R=tR-t0
V′R為樣品通過色譜柱,由於固定相作用所耗費的載氣的體積,即保留體積減去死體積:
V′R=VR-V0=(tR-t0)FC
二、分離參數
(一)相對保留值α
α又稱選擇性或選擇性因子,即在一定的分離條件下,保留時間大的組分B與保留時間小的組分A的調整保留值之比:
α=t′R(B)/t′R(A)=V′R(B)/V′R(A)=kB/kA
α常用於色譜峰的定性,在動力學分離理論中,α用來描述一對物質的分離程度優劣。
(二)分配係數K
K為在平衡狀態時,某一組分在固定液(CL)與流動相(CG)中的濃度之比:
K=CL/CG
(三)分離度R
R表示相鄰兩個色譜峰分離程度的優劣,其定義為:
R=2ΔtR/(WA+WB)=2[tR(B)-tR(A)]/(WA+WB)
式中ΔtR——相鄰兩峰的保留時間之差
WA和WB——分別為兩峰的峰底寬
三、氣相色譜的分離原理
(一)塔板理論
塔板理論借用蒸餾的塔板概念,將色譜柱形象化地設想成許多小段,每一個小段稱一個為塔板。一根色譜柱所具有的小段的數量叫理論塔板數(n)。該理論假設每塊塔板中樣品組分在流動相和固定相之間的分配很快達到平衡,然後進入下一塊塔板。理論板高(TETP)也稱板高(H),它是指每個虛擬小段的長度。組分在兩相間的分配係數與濃度無關,在各個塔板中均為同一常數。
H=L/N
式中H——理論板高
L——柱長
N——理論塔板數
塔板理論形象、定量地描述了色譜柱效,且便於實驗測定。但其缺點也是明顯的。首先,快速平衡的假設是難以實現的;其次,流動相的不連續流動是不符合實際的;再次,忽略了因濃度差等因素引起的縱向擴散;最後,流出曲線方程未能描述色譜參數如載氣流速、固定相性質等對峰展寬的影響。有鑒於此,塔板理論很快被速率理論所取代,隻是理論塔板數和理論塔板高度的概念及其測定計算方法沿用至今。