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谱析讲坛:色谱峰宽,是怎样“炼成”的?

作者:山东谱析 来源:www。sdpxyq。com 发布日期:2019-03-30 15:14

色谱峰是什么样的呢?根据塔板理论,应该是正态分布曲线。但理论是理论,现实很悲剧,真实的色谱峰形很少是正态分布的,而是各种形状。幸好,我们并不关心峰型,只要面积好就ok了。等等,这里有一个问题,就是峰宽。峰形状变了,峰宽加大了,经常造成分离度下降,分不开了,这就是问题了;而且拖尾严重,积分不好了,也影响定量的。所以我们关心峰宽。

色谱峰为什么这么宽呢?一个谱图上,为什么先出来的峰就窄,后出来的就宽呢?哦,你会说这是塔板理论的正常推论,合乎道理的。但为什么另一张谱图上,先出来的峰和后面出来的峰一样宽,中间却有两个大峰非常宽呢?为什么有的峰拖尾了,峰宽变的大很多呢?嗯。。。这是因为,色谱峰宽是由很多因素构成的,每个因素影响程度不同,造成的结果也不同,谁的影响力大,就主要显示谁的作用结果。那么色谱峰宽,到底由哪几部分构成?那么我们来谈一谈。

高端气相色谱仪

色谱峰宽由两部分构成: 对称峰宽和拖尾峰宽。所谓对称峰宽,就是指这种峰宽不会造成峰型不对称,不会出现拖尾前伸。而拖尾峰宽,就是指这个峰宽构成,会导致峰形状变的不对称。我们首先要研究的是对称峰宽,这个导致了峰宽的主要构成。

对称峰宽主要包括两部分:塔板理论正常展宽、正常进样峰展宽。

1、塔板理论正常展宽,这个很简单。

根据塔板理论,气相色谱仪进样时处于0号塔板的组分,离开色谱柱时已经占据了很多块塔板,导致峰宽加大,并形成正态分布的峰型。这个在前面的塔板理论中有描述,在各种色谱书上都有详细说明,这里不再多谈。

2、正常的进样展宽。嗯,正常的,因为还有不正常的,很多种不正常的。

根据塔板理论,样品进样时都停留在0号塔板上,但这是不可能的。因为一个塔板的体积是如此的小,以至于根本放不下衬管里面哪怕是经过分流之后的样品。比如你的衬管有0。5ml,分流比50倍,那么进入色谱柱的体积大约有10立方毫米。但是气相色谱仪使用的毛细管柱内径就算是0。53mm的,可是这是直径啊,算下来,这些样品都进去,也要占据大约50mm长的柱子。也就是说,0号塔板放不下,要放到。。。。算你的柱子是50m,那么就是柱效的千分之一了,毛细管柱,算你10万块板,那么也是100块塔板了。嗯。。。我信手瞎算,大家可以帮我算算对不对。

那么说,进样宽度就是100块塔板了?错。进样宽度没有这么大,只有这个数值除以分配比k之后的塔板数。为什么要除以分配比?因为色谱柱固定相可以溶解很多样品中待测组分,所以待测组分在这100块板上浓度不同,只有前面1/k的塔板上浓度比较高。

填充柱.png

1、为什么填充柱色谱,先出峰很窄,后出峰很宽?

答:因为气相色谱仪填充柱的内径大,样品进样正常展宽很小,所以峰宽主要是踏板理论展宽构成,而根据踏板理论,峰宽与保留时间成正比,所以后出的峰比较宽。

毛细管柱2.png

2、为什么毛细管柱,所有色谱峰基本一般宽?

答:因为气相色谱仪毛细管柱内径小,样品进样正常展宽很大,而且因为柱效率(理论塔板数)高,所以塔板理论展宽与柱效率的平方根成反比,这个很小,所以峰宽主要由进样展宽构成,而组分的进样展宽在色谱柱内前进时保持不变,所以从柱尾流出来的时候,宽度主要由进样展宽决定,而所有组分的进样展宽基本一致,因此都是一样宽。

3、为什么会有溶剂聚焦现象?答:因为溶剂聚焦是柱箱初始温度比溶剂沸点低,导致溶剂在柱头冷凝成液体,相当于增加了一层溶解度很大的固定液,导致分配比k增加很多倍,这样进样宽度就减小很多倍,所以色谱峰就窄了。

4、为什么有的难分离组分用薄膜柱子或者固定液涂泽量少的柱子来分析分离度大,而更多的组分用厚膜或者固定液涂泽量大的分离度高?

答:分离度等于保留时间之差除以峰宽之和的一半。根据速率理论,薄膜的柱子传质阻力小,所以柱效率高,分离度高。但根据进样宽度,厚膜柱子分配比k大,所以进样展宽小,色谱峰宽小,因此分离度高。啊。。。你这么说,谁分离度高都有道理了。是的,都有道理,所以两种情况都很常见。

一般来说,高含量组分用厚膜柱子好,可以减少进样宽度,增加分离度;低含量组分用厚膜柱子好,因为厚膜柱子允许更大的进样量,检出限高。啊?那么薄膜柱子就没存在的必要了?错。薄膜柱子柱流失小的多,而且对于含量不大不小的样品,也有更好的分离度。

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