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高效液相色谱仪理论知识
作者:未知 来源:生物秀 时间:2007-5-4

    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+W2)/2],当W1=W2时,R=。当R=1时,称为4σ分离,两峰基本分离,裸露锋面积为95.4%,内测峰基重叠约2%。R=1.5时,称为6σ分离,裸露锋面积为99.7%。R≥1.5称为完全分离。《中国药典》规定R应大于1.5。
    ⊕基本分离方程――分离度与三个色谱基本参数有如下关系:
    R=1/4(а-1)×N0.5×[k’/(1+k’)]
    其中N称为柱效项,α为柱选择项,k’为柱容量项。柱效项与色谱过程动力学特性有关,后两项与色谱过程热力学因素有关。
    从基本分离方常可看出,提高分离度有三种途径:①增加塔板数。方法之一是增加柱长,但这样会延长保留时间、增加柱压。更好的方法是降低塔板高度,提高柱效。②增加选择性。当α=1时,R=0,无论柱效有多高,组分也不可能分离。一般可以采取以下措施来改变选择性:a.改变流动相的组成及PH值;b.改变柱温;c.改变固定相。③改变容量因子。这常常是提高分离度的最容易方法,可以通过调节流动相的组成来实现。k2趋于0时,R也趋于0;k2增大,R也增大。但k2 不能太大,否则不但分离时间延长,而且峰形变宽,会影响分离度和检测灵敏度。一般k2 在1~10范围内,最好为2~5,窄径柱可更小些。

    二、塔板理论
    1.塔板理论的基本假设
    塔板理论是Martin和Synger首先提出的色谱热力学平衡理论。它把色谱柱看作分馏塔,把组分在色谱柱内的分离过程看成在分馏塔中的分馏过程,即组分在塔板间隔内的分配平衡过程。塔板理论的基本假设为:
    1)色谱柱内存在许多塔板,组分在塔板间隔(即塔板高度)内完全服从分配定律,并很快达到分配平衡。
    2)样品加在第0号塔 板上,样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略。
    3)流动相在色谱柱内间歇式流动,每次进入一个塔 板体积。
    4)在所有塔 板上分配系数相等,与组分的量无关。
    虽然以上假设与实际色谱过程不符,如色谱过程是一个动态过程,很难达到分配平衡;组分沿色谱柱轴方向的扩散是不可避免的。但是塔板理论导出了色谱流出曲线方程,成功地解释了流出曲线的形状、浓度极大点的位置,能够评价色谱柱柱效。
    2.色谱流出曲线方程及定量参数(峰高h和峰面积A)
    根据塔板理论,流出曲线可用下述正态分布方程来描述;
    C=e 或 C=e
    由色谱流出曲线方程可知;当t=tR时,浓度C有极大值,Cmax=.Cmax就是色谱峰的峰高。因此上式说明;①当实验条件一定时(即σ一定),峰高h与组分的量C0(进样量)成正比,所以正常峰的峰高可用于定量分析。
    ②当进样量一定时,σ越小(柱效越高),峰高越高,因此提高柱效能提高HPLC分析的灵敏度。
    由曲线方程对V(0~∞)求积分,即得出色谱峰面积A=×σ×Cmax =C0。可见A相当于组分进样量C0,因此是常用的定量参数。把Cmax=h和Wh/2=2.355σ代入上式,即得A=1.064×Wh/2×h,此为正常峰的峰面积计算公式。

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