气相色谱的板理论

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气相色谱的板理论

实验室k / 2019-07-30

气相色谱的基本理论与液相色谱的基本理论相似，一些基本原理和基本关系式都可直接应用。例如等温线与色谱峰形状之间的关系，若为线性等温线，所得之色谱峰是对称的高斯形曲线，若为凸形或凹形等温线则将得到拖尾峰或前沿峰。

色谱理论是基于“不连续的模式”而作的假设，应满足下列几个条件：

①溶质在两相间的分配，瞬间即达到平衡；

②溶质在流动相中沿柱轴的纵向扩散忽略不计；

③柱的填充均匀、一致。

实际上色谱的分离过程是连续的，且填充也并非均匀一致。

图15-4说明了逆流萃取和色谱分离过程的异同，这有助于对板理论的理解。在逆流萃取中，溶质分子间断地相继流经所有的萃取瓶而获分离，每经一只瓶就进行一次平衡分配。因此，所用的萃取瓶愈多，分离愈完全。在色谱柱中，假设将柱分为好多区域，也即所谓的理论板，溶质分子流经所有的区域，也是每经过一个区域就进行一次分配平衡，借此达到分离目的。两者相比，色谱柱中的每个区域是连续的。另外，在色谱柱中两相接触面大，且固定，因而色谱法具有优良的分离效率和较佳的重复性。

Martin和Synge导出了理论板数公式：

也可作为评价气相色谱的柱效。为了能在色谱图上方便地、正确地量出基线宽度，现在常用半峰高处的宽度2△t1/2来计算理论板数。通过W与W1/2间的换算关系，可得到N与2△t1/2间的关系式：

同样，有关板高的概念，即HETP值，也完全适用于此。

这些公式表明，某组分峰宽与H值、保留体积(或时间)成正比关系。因此，在气相色谱中给定的色谱柱上，每个组分都有其各自的N和H值。

还需指出，样品在色谱柱上所占的区域，可用所占柱长的百分率或柱板数来表示，如表15-2所示。

表15-2 样品在柱上所占的区域

(以所占柱的理论板数或柱长的百分率表示)

样品所占区域

柱的理论板数

以柱理论板数表示

以柱长百分率表示

100

400

10000

2.5

0.5

假设样品在柱上所占板数小于0.5(N)1/2，则区带增宽与样品大小无关。由表15-2可知，当柱内理论板数增加时，样品在柱上所占理论板范围也相应增大，但从其所占柱长的百分率来看却是减少了，这是因为单位柱长所包含的理论板数增大。

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