第十四章 气相色谱法（课件）- 《分析化学》第三课时同步教学（人卫版第9版）

要使R大，必须： 1、∆tR大--- ∆k大----热力学过程 2、W小---峰展宽小---动力学过程 第三节 色谱法基本理论 热力学理论：从相平衡观点研究分配(分离)过程—— 塔板理论 动力学理论：从动力学观点研究各种动力学因素对峰展宽的影响—— 速率理论 色谱理论包括两方面: 第三节 色谱法基本理论 始于马丁（Martin）和辛格（Synge）提出的塔板模型。 把色谱柱比作分馏塔，设想其中有许多塔板。 混合物在每个塔板内，各组分按分配系数的大小在两相间分配，经多次分配平衡后而分离。 一、塔板理论 塔板数越多，分离能力越强 塔板数（n）和塔板高度（H）成为衡量柱效的指标。 一、塔板理论 ①在色谱柱一小段H内，组分在两相间瞬间达到分配平衡； ②K在各塔板内是常数； ③流动相间歇式进入色谱柱，每次进入一个塔板体积； ④样品加在第0号塔板上，且纵向扩散忽略。 塔板理论的假设是把组分在两相间的连续转移过程，分解为间歇的在各个塔板中的分配平衡过程 塔板理论的基本假设 （一）质量分配和转移 ①设色谱柱的塔板数n=5，即r=0、1、2、3、4（或n-1）号； ②将单位质量的B加到第0号塔板上； ③分配平衡后，0号塔板内ms/mm＝0.333/0.667 ④进入一个塔板体积的流动相（一次转移） 1、单一组分B（kB=0.5）的分配和转移 一、塔板理论 经过N次转移后，质量分布符合二项式(ms+mm)N的展开式 如N=3，展开式为： (0.333+0.667)3=0.037+0.222+0.444+0.296 0 1 2 3号 在固定相和流动相中的质量分布由k(K)决定 一、塔板理论 转移N次后，第r号塔板中的质量Nmr： 例：转移3次后，在第2号塔板内的溶质分数 一、塔板理论 组分B(kB=0.5)在n=5的色谱柱内及出口的分布 N r 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 0 0 0 0 0 1 0.333 0.667 0 0 0 0 2 0.111 0.444 0.445 0 0 0 3 0.037 0.222 0.444 0.296 0 0 4 0.012 0.099 0.269 0.395 0.198 0 5 0.004 0.041 0.164 0.329 0.329 0.132 6 0.001 0.016 0.082 0.219 0.329 0.219 7 0 0.006 0.038 0.128 0.256 0.219 8 0 0.002 0.017 0.068 0.170 0.170 9 0 0 0.007 0.033 0.102 0.114 10 0 0 0.002 0.016 0.056 0.068 一、塔板理论 2、两组分的分离 A (kA=1) 和 B (kB=0.5) 两组分 一、塔板理论 N r 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 0 0 0 0 0 1 0.5 0.5 0 0 0 0 2 0.25 0.5 0.25 0 0 0 3 0.125 0.375 0.375 0.125 0 0 4 0.063 0.250 0.375 0.250 0.063 0 5 0.032 0.157 0.313 0.313 0.157 0.032 6 0.016 0.095 0.235 0.313 0.235 0.079 7 0.008 0.056 0.165 0.274 0.274 0.118 8 0.004 0.032 0.111 0.220 0.274 0.137 9 0.002 0.018 0.072 0.166 0.247 0.137 10 0.001 0.010 0.045 0.094 0.207 0.124 组分A(kA=1)在n=5的色谱柱内和出口的分布 一、塔板理论 结 果 组分B: k=0.5, 当N=6和7时，柱出口产生B的浓度最大点； 组分A：k=1，N=8和9时，柱出口处达到浓度最大点。 两组分开始分离 k小的组分B在柱后