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被分离组分在柱中的洗脱原理(二)

2020.3.25

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⊕理论塔板高度(theortical plate height,H)每单位柱长的方差。H=。实际应用时往往用柱长L和理论塔板数计算:H=L/N

4.相平衡参数(distribution coefficient,K)--在一定温度下,化合物在两相间达到分配平衡时,在固定相与流动相中的浓度之比。K=[xs]/[xm]

Cs-溶质在固定相中的浓度

Cm-溶剂在流动相中的浓度

分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关,也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中,K有不同的概念:吸附色谱法为吸附系数,离子交换色谱法为选择性系数(或称交换系数),凝胶色谱法为滲透参数。但一般情况可用分配系数来表示。

在条件(流动相、固定相、温度和压力等)一定,样品浓度很低时(Cs 、Cm很小)时,K只取决于组分的性质,而与浓度无关。这只是理想状态下的色谱条件,在这种条件下,得到的色谱峰为正常峰;在许多情况下,随着浓度的增大,K减少,这时色谱峰为拖尾峰;而有时随着溶质浓度的增大,K也增大,这时色谱峰为前延峰。因此,只有尽可能较少进样量,使组份在柱内浓度降低,K恒定时,才能获得正常峰。

在同一色谱条件下,样品中K值大的组份在固定相中滞留时间长,后流出色谱柱;K值小的组份则滞留时间短,先流出色谱柱。混合物中各组份的分配系数相差越大,越容易分离,因此,混合物中各组份的分配系数不同是色谱分离的前提。

在HPLC中,固定相确定后,K主要受流动相的性质影响。实践中主要靠调整流动相的组成配比及PH值,以获得组分间的分配系数差异及适宜的保留时间,达到分离的目的。

⊕容量因子(capacity factor,K)--化合物在两相间达到平衡时,在固定相与流动相中的量之比。K=(tR-t0)/t0=tR’/t0(或溶质在固定相中的量/溶质在流动相中的量)。因此,容量因子也称质量分配系数。

{K=Cs/Cm=K’Vm/Vs k=(tR-t0)/t0=K*Vs/Vm Vs:色谱柱中固定相的体积; Vm:色谱柱中流动相的体积。}

分配系数、容量因子与保留时间之间有如下关系:k===K=,tR’=kt0。上式说明容量因子的物理意义:表示一个组份在固定相中停留的时间(tR’)是不保留组分保留时间(t0)的几倍。k=0时,化合物全部存在与流动相中,在固定相中不保留,tR’=0;k越大,说明固定相对此组分的容量越大,出柱慢,保留时间越长。

容量因子与分配系数的不同点是:K取决于组分、流动相、固定相的性质及温度,而与体积Vs、Vm无关;k除了与性质及温度有关外,还与Vs、Vm有关。由于tR’、t0较Vs、Vm易于测定,所以容量因子比分配系数应用更广泛。

⊕选择性因子(selectivity factor,α)--相邻两组份的分配系数或容量因子之比。α==(设k2>k1)。因k=tR’/t0,则α=k2/k1,所以α又称为相对保留时间(《美国药典》)。

要使两组分得到分离,必须使α≠1。α与化合物在固定相和流动相中的分配性质、柱温有关,与柱尺寸、流速、填充情况无关。从本质上来说,α的大小表示两组份在两相间的平衡分配热力学性质的差异,即分子间相互作用力的差异。

5.分离参数

⊕分离度(resolution,R)--相邻两峰的保留时间之差与平均峰宽的比值。也叫分辨率,表示相邻两峰的分离程度。R=(tR2-tR1)/[(W1

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