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1、塔板理论,理论内容有效塔板数和有效塔板高度特点与不足,2023/7/2,1.塔板理论（plate theory）塔板理论把气液色谱柱当作一个精馏塔，将色谱分离过程比作精馏过程，沿用精馏塔中塔板的概念描述溶质在两相间的分配行为，将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复（类似于精馏塔的塔板上的平衡过程）；并引入理论塔板数N和理论塔板高度H作为衡量柱效的指标。,2023/7/2,塔板理论的假设：(1)在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；(2)将载气看作成脉动（间歇）过程；(3)试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；(4)组分在各塔板上的分配系数相同。,根据塔板理论，溶质进入柱入口后，即在两相间进
2、行分配。对于正常的色谱柱，溶质在两相间达到分配平衡的次数在数千次以上，最后，挥发度最大（保留最弱）的溶质最先从塔顶（色谱柱出口）逸出（流出），从而使不同挥发度（保留值）的溶质实现相互分离。,4,为简单起见，设色谱柱由5块塔板（n5，n为柱子的塔板数）组成，并以r表示塔板编号，r=1，2，nl；某组分的分配比k=1.根据上述假定，在色谱分离过程中，该组分的分布见下表。,5,简单地认为：在每一块塔板上，溶质在两相间很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前移动。对于一根长为L的色谱柱，溶质平衡的次数应为：n=L/H n称为理论塔板数。与精馏塔一样，色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增
3、加，随板高H的增大而减小。,2023/7/2,式中tR 与Y1/2(Y)应采用同一单位（时间或距离）。从公式可以看出，在tR 一定时，如果色谱峰很窄，则说明n越大，H越小，柱效能越高。保留时间包含死时间tM，在死时间内不参与分配!,理论塔板数与色谱参数之间的关系为：,2023/7/2,2.有效塔板数和有效塔板高度,组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度：,9,塔板理论是一种半经验性理论。它用热力学的观点定量说明了溶质在色谱柱中移动的速率，解释了流出曲线的形状，并提出了计算和评价柱效高低的参数。但是，色谱过程不仅受热力学因素的影响，而且还与分子的扩散、传质等动力学因素有关
4、，因此塔板理论只能定性地给出板高的概念，却不能解释板高受哪些因素影响；也不能说明为什么在不同的流速下，可以测得不同的理论塔板数，因而限制了它的应用。,2023/7/2,3.塔板理论的特点和不足,(1)当色谱柱长度一定时，塔板数n越大，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。,(2)一般情况下，不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。,(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数n多大，该两组分都无法分离。,(4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不
5、同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。,1、已知某组分峰的峰底宽为40s，保留时间为400s，则此色谱柱的理论塔板数为（）A、10 B、160 C、1600 D、160002、已知某组分经色谱柱分离所得峰的峰底宽为40s，保留时间为400s，而色谱柱长为1.00m，则此色谱柱的理论塔板高度为（）A、0.0625mm B、0.625mmC、0.0625m D、0.625m3、柱效率用理论塔板高度（h）和理论塔板数（n）表示，柱效率越高，则（）A、n越大，h越小。B、n越小，h越大4、理论塔板数反应了（）A、分离度、B、分配系数、C、保留值、D、柱效,2023/7/2,C,A,A,D,1.任意一根长度相同的色谱柱的死时间(tM)都是相同的。()2.某组分的塔板数大，说明色谱柱对此组分的柱效能高。()3.两根色谱柱的有效塔板数相同则柱效能相同。()4.只有塔板高度相同的色谱柱其柱效能才相同。()5、塔板理论不能用于(）A.塔板数的计算 B.塔板高度的计算C.解释流出曲线的形状 D.解释流出曲线的宽度与那些因素有关。,2023/7/2,D,
