分配平衡

分配平衡規律指在恆溫恆壓條件下，溶質在互不相溶的兩相中達到分配平衡。如果其在兩相中的相對分子質量相等，則其在兩相中的平衡濃度之比為常數，即A=c₂/c₁為常數，A稱為分配常數。

基本介紹

• 中文名：分配平衡
• 外文名：Distribution of balance
• 釋義：在互不相溶的兩相中達到分配平衡
• 描述：分配係數和分配比

簡介

由色譜分離過程可知，樣品進入色譜柱中遇到固定相和流動相，混合物中的各組分將根據各自的性質與兩相發生作用，在兩相間進行溶解一揮發（或吸附-解吸）的分配平衡。在流動相攜帶組分向柱後移動過程中，組分不斷遇到新鮮固定相，不斷進行新的分配平衡。因而，在整個色譜分離過程中，組分在兩相間的分配平衡要反覆多次。組分在柱內兩相間的分配行為用分配係數和分配比來描述。

分配係數

在一定溫度、壓力下，組分在固定相和流動相間達分配平衡時的濃度之比，稱為分配係數（或分布係數），用K表示，即：

計算公式

K值是組分在兩相間分配平衡性質的量度，反映了組分與固定相和流動相作用力的差別。它取決於固定相、流動相和組分性質，還與溫度、壓力有關，而與柱管特性和儀器無關。

K值大，說明組分在固定相中的濃度大，也即與固定相作用力強，不易被洗出色譜柱；反之，說明組分在固定相中的濃度小，與固定相作用力弱，容易被洗出色譜柱。可見，K值能定量描述組分與固定相間作用力的大小。在一定條件下，只要混合物中組分的K值有差異，就有可能實現色譜分離。所以，分配係數不同是混合物中有關組分分離的基礎。

在色譜分離條件中，柱溫是影響分配係數的一個重要參數。其他條件一定時，分配係數與柱溫的關係為：

這是色譜分離的熱力學基礎。式中，△G為標準狀態下組分的自由能；R為氣體常數；T為柱溫。在氣相色譜分析中，通常可通過合理選擇柱溫調節組分的K值，使組分間K值有較大差異，從而獲得良好的分離效果。

分配比

分配比又稱容量因子，是指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達到平衡時，固定相和流動相中的組分的質量比，即：

計算公式

k值大小取決於組分本身和固定相的熱力學性質，它不僅隨柱溫、柱壓變化，也與流動相及固定相的體積有關。走值是衡量色譜柱對被分離組分保留能力的重要參數，是組分與色譜柱填料相互作用強度的直接量度。是值越大，組分在固定相中的量越多，柱的容量越大，保留時間越長，因此是又稱為容量因子、容量比或分配容量；是為零時，則表示該組分在固定相中不分配，因而不能被色譜柱所保留，其保留時間等於死時間。

分配比是與分配係數K的關係如下：

式中，V_m為色譜柱中流動相體積，近似等於死體積；V_s為色譜柱中固定相體積。V_m與V_s之比稱為相比（phase ratio），用β表示，它反映了色譜柱柱型及其結構的特性。例如，填充柱的β值約為6~35，毛細管柱的β值為50~1500。

套用

溶劑萃取操作是是一種擴散分離操作，將一種溶劑加入到料液中，使溶劑與料液充分混合，則欲分離的物質能夠較多地溶解在溶劑中，並與剩餘的料液分層，從而達到分離的目的。萃取操作的實質是用欲分離組分在溶劑中與原料液中溶解度的差異來實現的。在溶劑萃取中，欲提取的物質稱為溶質，用於萃取的溶劑稱為萃取劑，溶質轉移到萃取劑中得到的溶液稱為萃取液，剩餘的料液稱為萃余液。溶劑萃取是以分配定律為基礎的。不同溶質在兩相中分配平衡的差異是實現萃取分離的主要因素。因此，了解分配定律是理解並設計萃取操作的基礎。