氣相色譜法的分離原理是利用要分離的諸組分在流動(dòng)相(載氣)和固定相兩相間的分配有差異(即有不同的分配系數(shù)),當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),這些組分在兩相間的分配反復(fù)進(jìn)行,從幾千次到數(shù)百萬(wàn)次,即使組分的分配系數(shù)只有微小的差異,隨著流動(dòng)相的移動(dòng)可以有明顯的差距,zui后使這些組分得到分離.
氣相色譜法的理論基礎(chǔ)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,即色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)和色譜過(guò)程熱力學(xué),也可以這樣說(shuō),組分是否能分離開取決于其熱力學(xué)行為,而分離得好不好則取決于其動(dòng)力學(xué)過(guò)程.
色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)??發(fā)展色譜技術(shù)及色譜峰形預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)
色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)是研究物質(zhì)在色譜過(guò)程中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué).其研究的主要目的是根據(jù)物質(zhì)在色譜柱內(nèi)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解釋色譜流出曲線的形狀;探求影響色譜區(qū)域?qū)挾葦U(kuò)張及峰形拖尾的因素和機(jī)理,從而為獲得能色譜柱系統(tǒng)提供理論上的指導(dǎo),為峰形預(yù)測(cè)、重疊峰的定量解析以及為選擇色譜分離條件奠定理論基礎(chǔ).
在色譜發(fā)展過(guò)程中,用來(lái)描述色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)的理論模型主要有：1940年提出的平衡色譜理論,解釋了部分實(shí)驗(yàn)事實(shí),但由于該理論忽略了傳質(zhì)速率有限性與物質(zhì)分子縱向擴(kuò)散性的影響,對(duì)一些現(xiàn)象不能解釋;1941年Martin等人引入了理論塔板的概念,在該理論中,色譜過(guò)程被比擬為蒸餾過(guò)程,而色譜柱被視為一系列平衡單元-理論塔板的結(jié)合.在色譜柱足夠長(zhǎng)、理論塔板高度充分小,以及分配等溫線呈線性的情況下,這一理論對(duì)色譜流出曲線分布和譜帶移動(dòng)規(guī)律,以及柱長(zhǎng)與理論塔板高度H對(duì)區(qū)域擴(kuò)張的影響等給予了近似的解釋.但是塔板理論對(duì)影響理論塔板高度H的各種因素沒(méi)有從本質(zhì)上考慮,而色譜過(guò)程本質(zhì)上并不是分餾過(guò)程,因而這一理論還只是半經(jīng)驗(yàn)式的理論.
首先揭露影響色譜區(qū)域?qū)挾葍?nèi)在因素的是縱向擴(kuò)散理論和考察傳質(zhì)速率有限性的的速率理論.在氣相色譜儀中有同時(shí)考察傳質(zhì)速率和縱向擴(kuò)散影響的vanDeemter方程式,考察徑向擴(kuò)散的Golay毛細(xì)管色譜方程式.vanDeemter方程式和Golay方程式分別描述了填充柱和毛細(xì)管柱兩種色譜柱的理論塔板高度H的各種影響因素,兩個(gè)公式綜合到一起可簡(jiǎn)化如下：
H=A+B/u+(Cg+Cl)u色譜過(guò)程熱力學(xué)??色譜定性及研究高選擇性色譜方法和柱系統(tǒng)等的理論基礎(chǔ)
由氣相色譜的分離原理可知,實(shí)現(xiàn)氣相色譜分離的基本條件是欲被分離的物質(zhì)有不同的分配系數(shù),而不同的分配系數(shù)也是氣相色譜定性鑒別組分的基礎(chǔ).物質(zhì)在色譜過(guò)程中的保留是一種宏觀現(xiàn)象,但引起保留的原因卻是分子之間的微觀作用.因此要研究影響物質(zhì)保留的原因,必須從分子間的微觀作用、分子的微觀結(jié)構(gòu)著手,在這一方面,統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)是的工具.
色譜過(guò)程熱力學(xué)能夠很好地解釋氣相色譜的保留值規(guī)律：利用分子結(jié)構(gòu)參數(shù)直接預(yù)測(cè)氣相色譜保留值;容量因子k’隨柱溫變化的規(guī)律;同類化合物中同系物保留值隨分子中碳原子數(shù)目變化的規(guī)律;同族化合物的保留值隨沸點(diǎn)變化的規(guī)律;雙固定液的保留值變化規(guī)律.
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