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分离度与拖尾因子

发布时间:2017-10-06 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:4916

1.分离度

分离度R,又称为总分离效能指标或分辨率,表示相邻两个峰分离程度的优劣,是色谱柱分离效能的指标,是既能反映柱效能又能反映选择性的指标。分离度为相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽度总和一半的比值,即

(6-28)

在计算R值时,组分的保留值和峰底宽度要采用相同的计量单位。由式(6-28)可见,两峰保留值相差越大,峰越窄,R值就越大,相邻两组分分离得越好。图6-6表示不同分离度时色谱峰分离的程度。从图中可以看出,R=O.75时,两色谱峰大部分重叠在一起,完全没有分开;R=1.0的两峰有部分重叠,大部分被分开,分离度达到98%;而R=1.5的两峰则完全分离,分离程度可达99.7%。通常用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。

当峰形不对称或相邻两峰稍有重叠时,测量峰底宽度比较困难,可用半峰宽来代替,此时分离度可表示为

(6-29)

图6-6不同分离度时色谱峰分离的程度

式(6-28)与式(6-29)表示的意义不完全等同。但实际计算中差别很小,所以可将两式近似看成等式。

2.分离度的影响因素

分离度R作为色谱柱的总分离效能指标,可以判断难分离混合物在色谱柱中的分离情况,体现着柱效能和选择性对分离结果的影响,但是从式(6-28)中无法看出这三者之间的关系。

当难分离的相邻两个组分之间的K相差很小,则可以假设k1≈k2≈k,W1≈W2≈W,所以由式(6-13)、式(6-15)、式(6-18)及式(6-28)可以推导出分离度(R),柱效能(n)和选择性(r21)的关系式

用有效柱效能(n有效)和选择性(r21)表示的色谱分离度方程为

(1)分离度与柱效能的关系

由式(6-30)可以看出,分离度与n的平方根成正比,分离度主要取决于色谱柱性能和载气流量,柱效能n是影响分离度的一种重要因素。首先增加柱长可以增大分离度,但同时各组分的保留时间增长,容易使色谱峰变宽,因此在保证一定分离度的前提下尽量用短的柱子。由速率理论可知,可以选择颗粒较小,填充均匀的固定相,另外应选择合适的色谱操作条件,如载气流速、柱温等。

(2)分离度与选择性的关系

r21是柱选择性的量度,r21越大,柱选择性越好,对分离越有利。分离度对r21的微小变化很敏感,增大r21值是提高分离度的有效办法。当r21=1时,R=0,两物质不能实现分离;当r21很小的情况下,特别是r2l<1.1时,两物质很难分离,需要增大r21值。气相色谱法中一般通过改变固定相组成或采用较低的柱温来增大r21值,而较少通过改变载气种类来实现,因为载气是惰性的,且可选择种类很少。

(3)分离度与分配比的关系

从式(6-30)可以看出,增大k值对分离有利,但当k>10时,增加k值对k/k+1的改变不大,对R的改进不明显,反而使分析时间大为延长。因此k值的最佳范围是1~10,在此范围内,既可得到较大的R值,又可使分析时间不至过长,峰的扩展不会太严重。

分配比k主要受到固定相、流动相、柱温或改变相比的影响。前三种方法使分配系数K发生变化,从而改变k值。改变相比包括改变固定相的量及改变柱的死体积。固定相的量越大,则k值越大;由式(6-9)可知,柱的死体积越大,则k值越小。

将式(6-31)变换形式,得

(6-32)

于是

(6-33)

由式(6-33)可计算出达到某一分离度所需色谱柱长。

(4)拖尾因子

拖尾因子(r)是用于评价色谱柱惰性(活性)或惰化程度的一个参数,用以衡量色谱峰的对称性。拖尾因子指在10%峰高处的前峰宽a与后峰宽b的比值。

r=b/a                        (6-34)

r=1,峰形为对称的高斯曲线;r>l,峰形拖尾;r<1,峰形前伸。r越大,色谱峰拖尾越严重。

3.区域宽度

色谱峰的区域宽度是组分在色谱柱中谱带扩张的函数,它反映了色谱操作条件的动力学因素。色谱峰的区域宽度可用下面三种方法表示。

1)标准偏差σ,色谱峰是正态分布曲线,可以用标准偏差σ表示峰的区域宽度,即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。

2)半峰宽W1/2,为峰高一半处色谱峰的宽度,它与标准偏差的关系是

W1/2=2.354σ                         (6-35)

3)峰底宽度W,为色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距,它与标准偏差的关系是

W=4σ                        (6-36)

色谱流出曲线是色谱分析的主要依据。从流出曲线上可以得到许多重要信息,例如,根据色谱峰的个数,可以判断样品中所含组分的最少个数;根据色谱峰的保留值(或位置),可以进行定性分析;根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析;利用色谱峰的保留值及区域宽度,可以对色谱柱的分离效能进行评价;根据色谱峰两峰间的距离,可以对固定相(流动相)的选择进行评价。

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