色譜法是一種分離和分析混合物中各組分的方法,它涉及許多專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ),以下是一些常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)的解釋說(shuō)明:
一、基本組成部分相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 固定相
• 定義:在色譜柱中相對(duì)固定不動(dòng)的物質(zhì)。它可以是固體吸附劑(如硅膠、氧化鋁等),也可以是涂漬在固體載體上的液體(如角鯊?fù)橥繚n在硅藻土上)。
• 作用:與樣品中的各組分發(fā)生相互作用,使不同組分在色譜柱中得到分離。例如,在液-固吸附色譜中,硅膠作為固定相,利用其表面的硅羥基對(duì)不同極性的化合物產(chǎn)生吸附作用。
2. 流動(dòng)相
• 定義:在色譜過(guò)程中不斷流動(dòng)的物質(zhì),它攜帶樣品通過(guò)色譜柱。流動(dòng)相可以是氣體(如氮?dú)狻錃獾,在氣相色譜中使用),也可以是液體(如甲醇、乙腈等,在液相色譜中使用)。
• 作用:為樣品組分提供一個(gè)流動(dòng)的環(huán)境,使組分能夠在固定相和流動(dòng)相之間進(jìn)行分配或吸附-解吸等過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)分離。例如,在反相液相色譜中,以甲醇-水作為流動(dòng)相,它能夠溶解樣品并推動(dòng)其在色譜柱中流動(dòng),使樣品組分在固定相(如十八烷基硅烷鍵合硅膠)和流動(dòng)相之間分配。
二、分離過(guò)程相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 保留時(shí)間(tR)
• 定義:從樣品注入色譜柱開(kāi)始,到某一組分的色譜峰出現(xiàn)在檢測(cè)器上所經(jīng)歷的時(shí)間。
• 意義:不同組分由于與固定相和流動(dòng)相互作用強(qiáng)弱不同,其保留時(shí)間也不同,可以作為定性分析的依據(jù)。例如,在一個(gè)藥物分析中,已知藥物成分的標(biāo)準(zhǔn)保留時(shí)間,當(dāng)樣品中出現(xiàn)相同保留時(shí)間的色譜峰時(shí),可以初步判斷該組分為該藥物成分。
2. 死時(shí)間(t0)
• 定義:不與固定相發(fā)生相互作用的組分(如空氣)通過(guò)色譜柱所需的時(shí)間。
• 作用:用于計(jì)算其他色譜參數(shù),如保留因子。死時(shí)間可以通過(guò)注入一個(gè)不與固定相相互作用的物質(zhì)來(lái)測(cè)定,例如,在液相色譜中,通常用尿嘧啶來(lái)測(cè)定死時(shí)間。
3. 保留因子(k)
• 定義:組分在固定相中停留的時(shí)間與在流動(dòng)相中停留的時(shí)間之比,即 k=(tR-t0)/t0。
• 意義:反映了組分在固定相和流動(dòng)相之間的分配情況。k 值越大,說(shuō)明組分在固定相中停留的時(shí)間越長(zhǎng),與固定相的相互作用越強(qiáng)。例如,對(duì)于極性較強(qiáng)的組分,在極性固定相上的 k 值通常較大。
4. 分配系數(shù)(K)
• 定義:在一定溫度和壓力下,組分在固定相和流動(dòng)相之間的分配達(dá)到平衡時(shí),組分在固定相和流動(dòng)相中的濃度之比。
• 作用:它是一個(gè)熱力學(xué)參數(shù),與保留因子密切相關(guān),K 值越大,保留時(shí)間越長(zhǎng)。例如,在液-液分配色譜中,根據(jù)組分在兩種互不相溶的液體(固定相和流動(dòng)相)中的溶解度差異,K 值不同,從而實(shí)現(xiàn)分離。
三、色譜峰相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 峰面積(A)
• 定義:色譜峰與基線所包圍的面積。
• 意義:與組分的含量成正比,是定量分析的重要參數(shù)。例如,在高效液相色譜分析中,通過(guò)測(cè)量峰面積可以準(zhǔn)確地確定樣品中各組分的含量。
2. 峰高(h)
• 定義:色譜峰的最高點(diǎn)到基線的垂直高度。
• 意義:也可以用于定量分析,但在一些復(fù)雜情況下,如峰形不對(duì)稱(chēng)時(shí),峰面積的準(zhǔn)確性更高。
3. 拖尾因子(T)
• 定義:用于衡量色譜峰的對(duì)稱(chēng)性,是色譜峰后半部分寬度與前半部分寬度的比值。
• 意義:理想的色譜峰拖尾因子應(yīng)接近 1,如果拖尾因子大于 1.2,說(shuō)明色譜峰有拖尾現(xiàn)象,可能是由于固定相污染、進(jìn)樣量過(guò)大等原因?qū)е碌摹?/p>
四、柱性能相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 塔板高度(H)
• 定義:理論塔板高度是色譜柱效的衡量指標(biāo),它表示色譜柱中相當(dāng)于一塊理論塔板的高度。計(jì)算公式為 H=L/n(L 為色譜柱長(zhǎng)度,n 為理論塔板數(shù))。
• 意義:H 值越小,柱效越高,分離效果越好。例如,一根高效液相色譜柱的塔板高度通常在幾微米到幾十微米之間。
2. 理論塔板數(shù)(n)
• 定義:根據(jù)色譜峰的寬度和保留時(shí)間計(jì)算得到的理論塔板數(shù),用于衡量色譜柱的分離能力。計(jì)算公式為 n=5.54×(tR/σ)²(σ 為色譜峰的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。
• 意義:n 值越大,色譜柱的分離能力越強(qiáng)。例如,對(duì)于一個(gè)復(fù)雜混合物的分離,需要較高的理論塔板數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的分離效果。
3. 分離度(R)
• 定義:相鄰兩個(gè)色譜峰的保留時(shí)間之差與兩個(gè)色譜峰平均寬度的比值。計(jì)算公式為 R=2×(tR2-tR1)/(W1+W2)(W1 和 W2 分別為兩個(gè)色譜峰的寬度)。
• 意義:R 值越大,說(shuō)明兩個(gè)組分的分離程度越高。一般來(lái)說(shuō),R≥1.5 時(shí),可以認(rèn)為兩個(gè)組分達(dá)到了基線分離。
五、分離性能相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 選擇性因子(α)
• 定義:相鄰兩個(gè)組分在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)(K)的比值,即\(\alpha=K_2/K_1\)(\(K_1\)和\(K_2\)分別為兩個(gè)組分的分配系數(shù))。
• 意義:選擇性因子反映了色譜柱對(duì)不同組分的分離能力。當(dāng)\(\alpha=1\)時(shí),兩個(gè)組分無(wú)法分離;當(dāng)\(\alpha>1\)時(shí),組分 2 比組分 1 更容易保留在固定相中。選擇性因子越大,分離效果越好。
• 例子:在分析兩種結(jié)構(gòu)相似的化合物時(shí),選擇性因子可以用來(lái)評(píng)估色譜柱的分離能力。
2. 容量因子(k)
• 定義:組分在固定相中的濃度與流動(dòng)相中的濃度之比,即\(k=C_s/C_m\)(\(C_s\)為固定相中的濃度,\(C_m\)為流動(dòng)相中的濃度)。
• 意義:容量因子反映了組分在固定相和流動(dòng)相之間的分配情況。容量因子越大,組分在固定相中停留的時(shí)間越長(zhǎng),保留時(shí)間也越長(zhǎng)。
• 例子:在反相液相色譜中,極性較強(qiáng)的組分通常具有較小的容量因子,而疏水性較強(qiáng)的組分具有較大的容量因子。
3. 范氏方程(Van Deemter Equation)
• 定義:描述色譜峰展寬的方程,表達(dá)式為\(H=A+B/u+C u\),其中:
• \(A\):渦流擴(kuò)散項(xiàng),與固定相的均勻性有關(guān)。
• \(B\):縱向擴(kuò)散項(xiàng),與流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù)和流速有關(guān)。
• \(C\):傳質(zhì)阻力項(xiàng),與固定相和流動(dòng)相的傳質(zhì)速率有關(guān)。
• \(u\):流動(dòng)相的線速度。
• 意義:范氏方程用于解釋影響色譜柱效的因素,幫助優(yōu)化色譜條件以提高分離效果。
• 例子:通過(guò)調(diào)整流動(dòng)相流速(\(u\)),可以找到最佳流速以最小化塔板高度(\(H\)),從而提高柱效。
六、色譜柱性能相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 柱效(Column Efficiency)
• 定義:衡量色譜柱分離能力的指標(biāo),通常用理論塔板數(shù)(\(n\))或塔板高度(\(H\))表示。
• 意義:柱效越高(即\(n\)越大或\(H\)越。,色譜柱的分離能力越強(qiáng)。
• 例子:高效液相色譜柱的理論塔板數(shù)通常在 10,000 以上,而普通柱可能只有幾千。
2. 柱壓(Column Pressure)
• 定義:流動(dòng)相通過(guò)色譜柱時(shí)產(chǎn)生的壓力。
• 意義:柱壓過(guò)高可能表明柱子堵塞或流動(dòng)相粘度過(guò)高,需要檢查或更換柱子。
• 例子:在反相液相色譜中,使用小粒徑填料的柱子通常柱壓較高。
3. 柱溫(Column Temperature)
• 定義:色譜柱的操作溫度。
• 意義:柱溫影響組分的保留時(shí)間和分離效果。通常通過(guò)柱溫箱控制柱溫。
• 例子:在氣相色譜中,柱溫通常需要精確控制以獲得穩(wěn)定的保留時(shí)間。
七、檢測(cè)相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 檢測(cè)限(Detection Limit,DL)
• 定義:檢測(cè)器能夠檢測(cè)到的最低濃度或質(zhì)量。
• 意義:檢測(cè)限越低,檢測(cè)器的靈敏度越高。
• 例子:在環(huán)境分析中,檢測(cè)限通常需要達(dá)到 ppb(十億分之一)級(jí)別。
2. 定量限(Quantitation Limit,QL)
• 定義:能夠進(jìn)行可靠定量分析的最低濃度或質(zhì)量。
• 意義:定量限通常高于檢測(cè)限,確保定量分析的準(zhǔn)確性和精密度。
• 例子:在藥物分析中,定量限需要滿(mǎn)足藥品質(zhì)量控制的要求。
3. 響應(yīng)因子(Response Factor,RF)
• 定義:檢測(cè)器對(duì)某一組分的響應(yīng)與該組分濃度的比值。
• 意義:響應(yīng)因子用于校正不同組分在檢測(cè)器上的響應(yīng)差異。
• 例子:在火焰離子化檢測(cè)器(FID)中,不同有機(jī)化合物的響應(yīng)因子可能不同。
八、方法驗(yàn)證相關(guān)術(shù)語(yǔ)
1. 準(zhǔn)確度(Accuracy)
• 定義:測(cè)量值與真實(shí)值之間的接近程度。
• 意義:準(zhǔn)確度反映了分析方法的正確性。
• 例子:通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品的分析驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度。
2. 精密度(Precision)
• 定義:多次測(cè)量值之間的一致性。
• 意義:精密度反映了分析方法的重復(fù)性和可靠性。
• 例子:在重復(fù)進(jìn)樣中,峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)通常用于評(píng)估精密度。
3. 線性范圍(Linear Range)
• 定義:檢測(cè)器響應(yīng)與組分濃度成線性關(guān)系的范圍。
• 意義:線性范圍越寬,分析方法的適用范圍越廣。
• 例子:高效液相色譜的線性范圍通常為 2-3 個(gè)數(shù)量級(jí)。
4. 穩(wěn)定性(Stability)
• 定義:樣品在儲(chǔ)存或分析過(guò)程中保持其化學(xué)性質(zhì)不變的能力。
• 意義:穩(wěn)定性影響樣品的保存時(shí)間和分析結(jié)果的可靠性。
• 例子:某些易降解的化合物需要在低溫下保存以確保穩(wěn)定性。
九、其他術(shù)語(yǔ)
1. 梯度洗脫(Gradient Elution)
• 定義:在液相色譜中,流動(dòng)相的組成或強(qiáng)度隨時(shí)間逐漸變化的洗脫方式。
• 意義:梯度洗脫可以提高復(fù)雜樣品的分離效率。
• 例子:在分析生物樣品中的多肽時(shí),通常使用梯度洗脫。
2. 等度洗脫(Isocratic Elution)
• 定義:在液相色譜中,流動(dòng)相的組成和強(qiáng)度保持恒定的洗脫方式。
• 意義:等度洗脫適合分離保留行為差異較大的組分。
• 例子:在分析藥物中的雜質(zhì)時(shí),等度洗脫可以提供穩(wěn)定的保留時(shí)間。
3. 內(nèi)標(biāo)法(Internal Standard Method)
• 定義:在樣品中加入已知濃度的內(nèi)標(biāo)物,通過(guò)比較內(nèi)標(biāo)物和目標(biāo)組分的響應(yīng)值進(jìn)行定量分析。
• 意義:內(nèi)標(biāo)法可以校正儀器波動(dòng)和進(jìn)樣量誤差,提高定量分析的準(zhǔn)確性。
• 例子:在氣相色譜分析中,常用十烷作為內(nèi)標(biāo)物。
4. 外標(biāo)法(External Standard Method)
• 定義:通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量分析,即用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,再通過(guò)樣品的響應(yīng)值進(jìn)行定量。
• 意義:外標(biāo)法簡(jiǎn)單直接,但需要嚴(yán)格控制儀器條件。
• 例子:在高效液相色譜中,外標(biāo)法是最常用的定量方法之一。