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(yàn)中，有時(shí)譜圖會(huì)出現(xiàn)先出來的峰和后面出來的峰一樣寬，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?yàn)?，色譜峰寬是由很多因素構(gòu)成的，每個(gè)因素影響程度不同，造成的結(jié)果也不同，誰的影響力大，就主要顯示誰的作用結(jié)果。那么色譜峰寬形成的原因有哪些？

色譜峰寬由兩部分構(gòu)成： 一、對(duì)稱峰寬。二、拖尾峰寬。

  所謂對(duì)稱峰寬，就是指這種峰寬不會(huì)造成峰型不對(duì)稱，不會(huì)出現(xiàn)拖尾前伸。而拖尾峰寬，就是指這個(gè)峰寬構(gòu)成，會(huì)導(dǎo)致峰形狀變的不對(duì)稱。我們首先要研究的是對(duì)稱峰寬，這個(gè)導(dǎo)致了峰寬的主要構(gòu)成。

一、對(duì)稱峰寬。

對(duì)稱峰寬主要包括兩部分：

1、塔板理論正常展寬

  據(jù)塔板理論，進(jìn)樣時(shí)處于0號(hào)塔板的組分，離開色譜柱時(shí)已經(jīng)占據(jù)了很多塊塔板，導(dǎo)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(jù)塔板理論，樣品進(jìn)樣時(shí)都停留在0號(hào)塔板上，但這是不可能的。因?yàn)橐粋€(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(xì)管柱內(nèi)徑就算是0.53mm的，可是這是直徑，算下來，這些樣品都進(jìn)去，也要占據(jù)大約50mm長的柱子。也就是說，0號(hào)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(xì)管柱，算你10萬塊板，那么也是100塊塔板了。

那么說，進(jìn)樣寬度就是100塊塔板了？

  錯(cuò)。進(jìn)樣寬度沒有這么大，只有這個(gè)數(shù)值除以分配比k之后的塔板數(shù)。為什么要除以分配比？因?yàn)樯V柱固定相可以溶解很多樣品中待測(cè)組分，所以待測(cè)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?yàn)樘畛渲膬?nèi)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(gòu)成，而根據(jù)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(xì)管柱，所有色譜峰基本一般寬？

答：因?yàn)槊?xì)管柱內(nèi)徑小，樣品進(jìn)樣正常展寬很大，而且因?yàn)橹剩ɡ碚撍鍞?shù)）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(gòu)成，而組分的進(jìn)樣展寬在色譜柱內(nèi)前進(jìn)時(shí)保持不變，所以從柱尾流出來的時(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(xiàn)象？

答：因?yàn)槿軇┚劢故侵涑跏紲囟缺热軇┓悬c(diǎn)低，導(dǎo)致溶劑在柱頭冷凝成液體，相當(dāng)于增加了一層溶解度很大的固定液，導(dǎo)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(jù)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(jù)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。

  一般來說，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?yàn)楹衲ぶ釉试S更大的進(jìn)樣量，檢出限高。?。磕敲幢∧ぶ泳蜎]存在的必要了？錯(cuò)。薄膜柱子柱流失小的多，而且對(duì)于含量不大不小的樣品，也有更好的分離度。

現(xiàn)在我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了正常展寬。通過正常展寬，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(xì)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(xì)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，所以隨著時(shí)間增加W塔板的增加，峰寬也必然出現(xiàn)一定程度的加寬。

  因此當(dāng)我們需要抑制正常峰寬的時(shí)候，對(duì)于毛細(xì)管，應(yīng)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(duì)于填充柱，我們則主要通過增加柱效率n（理論塔板數(shù)）、增加載氣流速柱箱溫度來減小保留時(shí)間達(dá)到目標(biāo)。當(dāng)然，減小進(jìn)樣體積，增加固定液涂漬量也有一定效果。當(dāng)然，要提高分離度，那么可能需要考慮更多，因?yàn)樵黾恿魉俸椭錅囟?，還會(huì)帶來其他一些問題。

。

但這并不是峰寬的全部。因?yàn)椋?/span>

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(qiáng)吸附+W死體積+W檢測(cè)器+。。。

這些因素，不但會(huì)導(dǎo)致峰展寬，還會(huì)帶來更多的麻煩-峰形變差，首先我們需要了解的是W柱超載，色譜柱超載導(dǎo)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(dǎo)致色譜柱無法容納，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，我們就說該組分在色譜柱上發(fā)生了超載。

答：根據(jù)塔板理論，組分在氣液兩相中的分配系數(shù)K是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)在低濃度的情況下是對(duì)的，但在高濃度下，這*是胡說八道。特別是氣固色譜，固體吸附劑只能吸附3層組分分子，3層吸附滿了之后，吸附劑表面是無法繼續(xù)吸附更多組分的。也就是說，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，無法繼續(xù)按照分配系數(shù)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(dāng)然只能跟著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(dāng)這個(gè)變大超過10%（W進(jìn)樣的？錯(cuò)，其實(shí)是包括W塔板的W正常增加10%），我們就說色譜柱超載了。

  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(jí)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(shù)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(duì)峰寬也是有影響的，后出色譜峰k大，峰寬應(yīng)該小，但剛剛好后出峰有W正常的加寬，所以兩者抵消了呢。