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液固色谱法和液液色谱法(六)

发布时间:2018-05-07 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1594

(2)溶解度参数δ在液液色谱中常用海德布瑞第(Hildebrand)提出的溶解度参数δ表示溶剂的极性,它是从分子间作用力角度来考虑的,表示1mol理想气体冷却转变成液体时所释放的凝聚能Ec与液体摩尔体积Vm比值的平方根

式中,δ单位为

对非极性化合物,由于凝聚能Ec很低,δ值比较小,而对极性化合物即极性溶剂,由于凝聚能Ec较高,δ值较大。因此溶解度参数δ可在液液分配色谱中,作为衡量溶剂极性强度的指标。

溶解度参数δ是溶剂与溶质分子间作用力的总量度,它是分子间存在的4种分子间作用力的总和

δ=δd+δoah

式中,δd是色散溶解度参数,是溶剂和溶质分子间色散力相互作用能力的量度;δo是偶极取向溶解度参数,是溶剂和溶质分子间偶极取向相互作用能力的量度;δa是接受质子溶解度参数,是溶剂作为质子接受体与溶质相互作用能力的量度;δh是给予质子溶解度参数,是溶剂作为质子给予体与溶质相互作用能力的量度。

常用溶剂的溶解度参数可见表9-12。

在正相液液色谱中,溶剂的δ值愈大,其洗脱强度愈大,会使溶质在固定相的容量因子k值愈小;在反相液液色谱中,溶剂的δ值愈大其洗脱强度愈小,会使溶质在固定相的容量因子k愈大。

由上述可知,溶剂的洗脱强度是由溶解度参数δ决定的,而溶剂对色谱分离的选择性则由δ中的色散力相互作用δd、偶极相互作用δo、接受质子的相互作用δa和给予质子相互作用δh四个部分的数值所决定的。色谱分析中在确定了所选用溶剂的δ值,使溶质的容量因子k保持在最佳范围(1≤k≤10)之后,可通过选用δ值相近,但δd、δo、δa和δh不同的另一种溶剂来改善色谱分离的选择性。

(3)极性参数P'极性参数P'又可称作极性指数,它是由斯奈德(Snyder)使用罗胥那德(Rohrschneider)的溶解度数据推导出来的,它表示每种溶剂与乙醇(e)、对二氧六环(d)和硝基甲烷(n)三种极性物质相互作用的量度,并将Rohrschneider提供的极性分配系数K"g以对数形式表示,忽略了色散力的影响而导出的。

P'=1g(K"g)e+1g(K"g)d+1g(K"g)n

式中,用乙醇、对二氧六环、硝基甲烷三种标准物质来表达每种溶剂的接受质子、给出质子和偶极相互作用的能力,它比较全面地反映了溶剂的性质。P'既表示了每种溶剂的洗脱强度的大小,又能反映每种溶剂的选择性,为此Snyder规定了每种溶剂的选择性参数为

xe=1g(K"g)e/P'

xd=Ig(K"g)d/P'

xn=lg(K"g)n/P'

上述参数中xe反映了溶剂作为质子接受体的能力(与δa相当);xd反映了溶剂作为质子给予体的能力(与δh相当);xn反映了溶剂作为强偶极子之间相互作用的能力(与δo相当)。

常用溶剂的P'和xe、xd、xn值见表9-12。

在液液分配色谱中,样品组分在固定相和流动相中的溶解度是决定其容量因子k值的关键因素。极性参数P'可作为判定溶剂洗脱强度的依据。在正相液液色谱中,溶剂的P'值愈大,其洗脱强度也愈大,被洗脱溶质的k愈小;在反相液液色谱中,溶剂的P'值愈大,其洗脱强度愈小,被洗脱溶质的k愈大。因此通过改变洗脱溶剂的P'值,就可改变被分离样品组分的选择性。

对多元混合溶剂,P'值可按下式计算:

式中,φi,和P'i分别为每种纯溶剂的体积分数和极性参数。

极性参数P'、溶解度参数δ和溶剂强度参数εo三者之间的关系如图9-38所示。图中表明三者之间有密切的相关性。

图9-38  极性参数P'与溶剂强度参数εo(虚线)及溶解度参数δ(实线)的关系

(4)黏度η在高效液相色谱分析中,溶剂的黏度(系指动力黏度)是影响色谱分离的重要参数,当溶剂的黏度大时,会降低溶质在流动相中的扩散系数及在两相间的传质速度,并降低了柱子的渗透性,导致柱效的下降和分析时间的延长。通常溶剂的黏度应保持在0.4~0.5mPa·s以下。对黏度为0.2~0.3rnPa·s的溶剂,可与黏度大的溶剂混合,组成溶剂强度范围宽、黏度适用的混合溶剂,以供选择使用。对黏度小于0.2mPa·s的溶剂,由于沸点太低,在高压泵输液过程会在检测器中形成气泡而不宜单独使用。

当两种黏度不同的溶剂混合时,其黏度变化不呈现线性。例如在反相液液色谱中水与乙腈四氢呋喃甲醇乙醇正丙醇混合时,在20℃时,其黏度变化如图9-39所示。由图中可看到,当水中含40%(体积分数)甲醇时,其黏度最大,达1.84mPa·s;当水中含62%(体积分数)正丙醇时,其豁度高达3.2mPa·s,显然这两种高黏度二元溶剂混合溶液不适于作液相色谱的流动相。

图9-39  几种含水溶剂流动相的黏度

通常二元溶剂混合溶液的黏度,可近似按下述关系式计算:

ηmix=(ηa)xab)xb

式中,ηa、ηb、分别为纯溶剂A、B的动力黏度;xa、xb分别为纯溶剂A、B在混合物中的摩尔分数,它们可按下式计算:

式中,φa、φb分别为纯溶剂A、B的体积分数;ρa、ρb分别为A、B的密度;Ma、Mb分别为A、B的分子量。

(5)表面张力γ和介电常数e溶剂的表面张力γ和介电常数e也是重要的溶剂特性参数,它们与被分析组分的保留值密切相关。

由图9-40可知,在甲醇-水、乙腈-水、四氢呋喃-水三种二元混合溶剂体系中,随强洗脱溶剂甲醇乙腈四氢呋喃含量的增加,表面张力γ、介电常数e的数值会逐渐减小,其和二元混合溶剂极性参数P'的变化趋势相同,因此它们对被分析溶质保留值变化的影响,相似于极性参数P'对被分析溶质保留值变化的影响。

图9-40二元混合溶剂流动相的极性参数P'、表面张力γ、介电常数e随组成变化
关系(a)甲醇-水;(b)乙腈-水;(c)四氢吠喃-水
P'-极性参数;γ-表面张力(10-3 N/m) ;e-介电常数

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