高效液相色谱我们常用，如何操作自然难不倒我们，那么，液相色谱的分析的理论基础是什么?这个你知道吗?这一篇咱们好好学一学液相色谱的分析理论基础，可以让你更好地使用高效液相色谱仪。

　　色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离。组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相的分配系数决定的，即色谱过程的热力学性质有关。但是两峰间虽有一定的距离，如果每个峰都很宽，以至彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在 中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程中的动力学性质有关。

　　因此要从动力学和热力学两方面来研究色谱行为。色谱热力学理论主要研究溶质在 内的分离机制及分子特征与分离结果之间的关系;色谱动力学主要研究溶质在 中的运输规律，解释色谱流出曲线的形状、影响色谱区带展宽及峰形的因素，从而为获得高效能色谱分离结果提供理论指导，为峰形预测、重叠峰的定量解析以及选择最佳色谱分离方法奠定理论基础。

　　先复习一下仪器分析的重点——色谱分析的三大理论。

　　相平衡理论

　　相平衡理论认为溶质在流动相和固定相之间达到平衡。

　　分配(吸附)色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次的分配(吸附-脱附)过程，在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达到平衡时的浓度之比K分配系数，分配系数是由组分在两相的热力学性质决定的。在一定温度下，分配系数K小的组分在流动相中浓度大，先流出 。

　　K=Cs/Cm lnK=-△Gm/RTc

　　由上式可以看出分配系数和温度呈反比，升高温度，分配系数变小，组分在固定相的浓度减小，可缩短出峰时间。

　　分配比κ又称容量因子，它是在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比κ=ms/mm，κ越大说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量越大，因此又称分配容量比或容量因子。它是衡量 对被分离组分保留能力的重要参数。κ也决定于组分及固定相热力学性质，他不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相体积有关。

　　塔板理论

　　将精馏塔中踏板的概念引入到 中，来描述组分在两相间的分配行为，同时引入理论塔板数作为衡量柱效的指标。在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。

　　流动相进入 不是连续的，而是脉动式的，每次进入一个塔板体积△Vm。所有组分在开始时存在于第0号塔板上，而且式样纵向扩散可忽略。分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板上的量无关。

　　精馏塔模型

　　图解法计算理论塔板数

　　理论塔板数：n=5.54(tr/W1/2)²

　　塔板高度：H=L/n

　　塔板理论的缺陷：其假设并不完全符合柱内事实，纵向扩散不能忽略，它也没有考虑各种动力学因素对 内传质过程的影响，因此它不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素，也不能说明为什么不同流速下可以测得不同的理论板数，这就限制了它的应用。

　　速率理论

　　Van Deemter在研究气液色谱时，提出了色谱过程动力学理论——速率理论。他们吸收了塔板理论中板高的概念，并充分考虑了组分在两相间的扩散和传质过程，从而在动力学基础上较好的解释了影响板高的各种因素。该理论模型对气相色谱、液相色谱都适用。

　　H=A+B/u+Cu

　　u流动相线速度

　　ABC为常数，分别代表涡流扩散项系数，分子扩散项系数和传质阻力项系数。

　　1.涡流扩散

　　涡流扩散与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子λ有关，与流动相的性质、线速度及组分性质无关。为了减少涡流扩散，提高柱效，使用细而均匀的颗粒，并且填充均匀。

　　2.分子扩散项B/u(纵向扩散)

　　纵向分子扩散是由浓度梯度造成的。组分从柱入口加入，其浓度分布的构型呈塞子状，它随着流动相向前推进，由于存在浓度梯度，塞子必然自发的向前和向后扩散，造成谱带展宽。分子扩散项系数为B=2γDg，γ是填充柱内流动相扩散路径弯曲的因素，也称弯曲因子。它反映了固定相颗粒的几何形状对自由分子扩散的阻碍情况;Dg为组分在流动相的扩散系数。分子扩散项与组分在流动相中扩散系数Dg成正比，而Dg与流动相及组分性质有关：相对分子质量大的组分Dg小，Dg反比于流动相相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的流动相可以降低B项。Dg随柱温增高而增加，但反比于柱压。另外，纵向扩散与组分在 内停留的时间有关，流动相流速小，组分停留时间长，纵向扩散就大。因此降低纵向扩散影响，要加大流动相流速。对于液相色谱，组分在流动相中的纵向扩散可以忽略。

　　纵向扩散示意图

　　3.传质阻力项

　　对于液液分配色谱，传质阻力系数包含流动相传质阻力系数和固定相传质阻力系数C=Cm+Cs

　　Cm又包含流动相中的传质阻力和直流的流动相中的传质阻力

　　Cm=Ωmdp²/Dm+Ωsmdp²/Dm

　　右边第一项为流动相中的传质阻力。当流动相流过 内的填充物时，靠近填充物颗粒的流动相流速比在流路中间的稍微慢一些，故柱内流动相的流速是不均匀的。这种传质阻力对板高的影响与固定相力度dp的平方呈正比，与式样分子在流动相中的扩散系数Dm呈反比。Ωm是由柱和填充的性质决定的因子。右边第二项为滞留的流动相中的传质阻力。这是由于固定相的多孔性造成某部分流动相滞留在一个局部，滞留在固定相微空内的流动相一般是停滞不动的。流动相中的试样分子要与固定相进行质量交换，必须首先扩散到滞留区。固定相的粒度越小，微孔孔径越大，传质速率越快，柱校就越高。

　　H=2λdp+2λDm/u+(Ωmdp²/Dm+Ωsmdp²/Dm+Ωsdp²/Ds)u

　　在液液色谱中纵向扩散可以忽略不计，影响柱校的主要因素是传质阻力项。

　　色谱三大理论复习完了，在实际应用中的指导意义如何呢?

　　最大的意义就是：流动相速率对板高的影响

H-u图

　　对于一定长度的柱子，理论塔板数越大，板高越小，则柱校越高。根据Van Deemter公式制作的 H-u图可以看出，对应某一流速都有一个板高极小值，这个极小值就是柱校最高点。在实际实验中需要综合各种因素，选择合适的 规格。