色譜峰寬形成的原因

色譜峰為什么這么寬呢？

  在氣相色譜實(shí)驗中，有時(shí)譜圖會(huì )出現先出來(lái)的峰和后面出來(lái)的峰一樣寬，中間卻有兩個(gè)大峰非常寬呢？為什么有的峰拖尾了，峰寬變的大很多呢？這是因為，色譜峰寬是由很多因素構成的，每個(gè)因素影響程度不同，造成的結果也不同，誰(shuí)的影響力大，就主要顯示誰(shuí)的作用結果。那么色譜峰寬形成的原因有哪些？

色譜峰寬由兩部分構成： 一、對稱(chēng)峰寬。二、拖尾峰寬。

  所謂對稱(chēng)峰寬，就是指這種峰寬不會(huì )造成峰型不對稱(chēng)，不會(huì )出現拖尾前伸。而拖尾峰寬，就是指這個(gè)峰寬構成，會(huì )導致峰形狀變的不對稱(chēng)。我們首先要研究的是對稱(chēng)峰寬，這個(gè)導致了峰寬的主要構成。

一、對稱(chēng)峰寬。

對稱(chēng)峰寬主要包括兩部分：

1、塔板理論正常展寬

  據塔板理論，進(jìn)樣時(shí)處于0號塔板的組分，離開(kāi)色譜柱時(shí)已經(jīng)占據了很多塊塔板，導致峰寬加大，并形成正態(tài)分布的峰型。

2、正常的進(jìn)樣展寬

  根據塔板理論，樣品進(jìn)樣時(shí)都停留在0號塔板上，但這是不可能的。因為一個(gè)塔板的體積是如此的小，以至于根本放不下襯管里面哪怕是經(jīng)過(guò)分流之后的樣品。比如你的襯管有0.5ml，分流比50倍，那么進(jìn)入色譜柱的體積大約有10立方毫米。但你的毛細管柱內徑就算是0.53mm的，可是這是直徑，算下來(lái)，這些樣品都進(jìn)去，也要占據大約50mm長(cháng)的柱子。也就是說(shuō)，0號塔板放不下，要放到。。。。算你的柱子是50m，那么就是柱效的千分之一了，毛細管柱，算你10萬(wàn)塊板，那么也是100塊塔板了。

那么說(shuō)，進(jìn)樣寬度就是100塊塔板了？

  錯。進(jìn)樣寬度沒(méi)有這么大，只有這個(gè)數值除以分配比k之后的塔板數。為什么要除以分配比？因為色譜柱固定相可以溶解很多樣品中待測組分，所以待測組分在這100塊板上濃度不同，只有前面1/k的塔板上濃度比較高。

1、為什么填充柱色譜，先出峰很窄，后出峰很寬？

答：因為填充柱的內徑大，樣品進(jìn)樣正常展寬很小，所以峰寬主要是踏板理論展寬構成，而根據踏板理論，峰寬與保留時(shí)間成正比，所以后出的峰比較寬。

2、為什么毛細管柱，所有色譜峰基本一般寬？

答：因為毛細管柱內徑小，樣品進(jìn)樣正常展寬很大，而且因為柱效率（理論塔板數）高，所以塔板理論展寬與柱效率的平方根成反比，這個(gè)很小，所以峰寬主要由進(jìn)樣展寬構成，而組分的進(jìn)樣展寬在色譜柱內前進(jìn)時(shí)保持不變，所以從柱尾流出來(lái)的時(shí)候，寬度主要由進(jìn)樣展寬決定，而所有組分的進(jìn)樣展寬基本一致，因此都是一樣寬。

3、為什么會(huì )有溶劑聚焦現象？

答：因為溶劑聚焦是柱箱初始溫度比溶劑沸點(diǎn)低，導致溶劑在柱頭冷凝成液體，相當于增加了一層溶解度很大的固定液，導致分配比k增加很多倍，這樣進(jìn)樣寬度就減小很多倍，所以色譜峰就窄了。

4、為什么有的難分離組分用薄膜柱子或者固定液涂澤量少的柱子來(lái)分析分離度大，而更多的組分用厚膜或者固定液涂澤量大的分離度高？

答：分離度等于保留時(shí)間之差除以峰寬之和的一半。根據速率理論，薄膜的柱子傳質(zhì)阻力小，所以柱效率高，分離度高。但根據進(jìn)樣寬度，厚膜柱子分配比k大，所以進(jìn)樣展寬小，色譜峰寬小，因此分離度高。

  一般來(lái)說(shuō)，高含量組分用厚膜柱子好，可以減少進(jìn)樣寬度，增加分離度；低含量組分用厚膜柱子好，因為厚膜柱子允許更大的進(jìn)樣量，檢出限高。??？那么薄膜柱子就沒(méi)存在的必要了？錯。薄膜柱子柱流失小的多，而且對于含量不大不小的樣品，也有更好的分離度。

現在我們已經(jīng)學(xué)習了正常展寬。通過(guò)正常展寬，我們知道：

   正常峰寬W正常=W塔板+W進(jìn)樣。

   其中：

   W塔板=4σ=4t/√n

   W進(jìn)樣=（V襯管/分流比a）/（V塔板×分配比k）

  由于毛細管進(jìn)行了分流，所以W進(jìn)樣被一定程度抑制，但仍然是毛細管色譜峰寬的主流。如果不分流，那么必然會(huì )有更大的峰寬。雖然是主流，但W塔板依然存在，所以隨著(zhù)時(shí)間增加W塔板的增加，峰寬也必然出現一定程度的加寬。

  因此當我們需要抑制正常峰寬的時(shí)候，對于毛細管，應該主要考慮W進(jìn)樣，即減小分流不分流襯管體積、增加分流比、增加膜厚或制作溶劑聚焦，都是非常有效的。

  對于填充柱，我們則主要通過(guò)增加柱效率n（理論塔板數）、增加載氣流速柱箱溫度來(lái)減小保留時(shí)間達到目標。當然，減小進(jìn)樣體積，增加固定液涂漬量也有一定效果。當然，要提高分離度，那么可能需要考慮更多，因為增加流速和柱箱溫度，還會(huì )帶來(lái)其他一些問(wèn)題。

。

但這并不是峰寬的全部。因為：

W峰寬=W正常+W異常

色譜峰的不正常展寬，W異常，包括所有使峰寬變的不正常的因素。即：

W異常=W柱超載+W強吸附+W死體積+W檢測器+。。。

這些因素，不但會(huì )導致峰展寬，還會(huì )帶來(lái)更多的麻煩-峰形變差，首先我們需要了解的是W柱超載，色譜柱超載導致的峰展寬。

什么是色譜柱超載？

答：樣品中某個(gè)組分含量太大，導致色譜柱無(wú)法容納，造成該組分色譜峰比低含量下該組分的色譜峰寬度增加10%，這個(gè)時(shí)候，我們就說(shuō)該組分在色譜柱上發(fā)生了超載。

答：根據塔板理論，組分在氣液兩相中的分配系數K是一個(gè)常數。這個(gè)在低濃度的情況下是對的，但在高濃度下，這*是胡說(shuō)八道。特別是氣固色譜，固體吸附劑只能吸附3層組分分子，3層吸附滿(mǎn)了之后，吸附劑表面是無(wú)法繼續吸附更多組分的。也就是說(shuō)，如果樣品中某個(gè)組分含量特別高，色譜柱固定相被該組分所飽和，無(wú)法繼續按照分配系數進(jìn)行溶解或者吸附的時(shí)候，固定相就只能溶解或者吸附比正常量少的該組份了。那么剩下的該組分會(huì )發(fā)生什么？當然只能跟著(zhù)載氣往后面的空柱子上跑，并在后面的空柱子上進(jìn)行溶解或者吸附。那么這時(shí)候，該組分的W進(jìn)樣就因此而變大了。當這個(gè)變大超過(guò)10%（W進(jìn)樣的？錯，其實(shí)是包括W塔板的W正常增加10%），我們就說(shuō)色譜柱超載了。

  所以分析高純物質(zhì)，或者溶液態(tài)物質(zhì)，高純組分和溶劑組分的峰特別寬。所以分析高純丙烯，99.6%的丙烯和0.4%的丙烷，色譜峰都比其他ppm級組分色譜峰更寬，特別是丙烯，有十幾個(gè)其他色譜峰的寬度。所以溶劑峰大的出奇，也寬的離譜。其實(shí)在一個(gè)丙烯樣品中，大多數組分的k雖然有差異，但不很大，因此看上去峰寬都一樣；但實(shí)際上k的不同，對峰寬也是有影響的，后出色譜峰k大，峰寬應該小，但剛剛好后出峰有W正常的加寬，所以?xún)烧叩窒四亍?/span>