【飛諾美色譜】

作為微觀世界探索者，色譜工作者有時(shí)候像一位運(yùn)籌帷幄決勝于千里之外的戰(zhàn)略家，有時(shí)候又像一位謀士，對(duì)微小的“變化”作出嚴(yán)謹(jǐn)縝密的判斷。在方法開發(fā)過程中，pH就是分析勝敗的關(guān)鍵因素，選擇正確或優(yōu)化的pH值往往是致勝關(guān)鍵一步。

無論反相、HILIC還是離子交換模式，樣品和流動(dòng)相的pH值對(duì)于您的分析獲得理想結(jié)果至關(guān)重要。那么，你知道pH的概念是如何產(chǎn)生的嗎？

pH

pH的概念是丹麥化學(xué)家S.P.L.索倫森在1909年提出的。

基本概念：pH是水溶性物質(zhì)的酸度或堿度的量度。

更復(fù)雜的概念：液體中氫離子(H+)濃度相對(duì)于給定標(biāo)準(zhǔn)溶液的測量值。

更更復(fù)雜的概念：pH值是氫離子濃度(H+)的負(fù)對(duì)數(shù)，pH=-Log[H+]

現(xiàn)在，問題來了，pH中的“p”是什么？

無論何時(shí)，當(dāng)你在pH值、pKa值、pKb值前看到一個(gè)“p”，這意味著你正在處理“p”后的數(shù)值的負(fù)對(duì)數(shù)。“p”的確切含義是有爭議的，但根據(jù)索倫森1909年提出的，pH代表“氫的力量”。因此，“p”也可以代表“p”之后的值的冪。因此，pH由溶液中氫離子活性的負(fù)對(duì)數(shù)來定義。純水的電導(dǎo)率較低，僅輕微電離，但是當(dāng)水離解時(shí)，會(huì)形成：

H2O?H++OH–

其中，H+是氫離子的活性，OH–是氫氧根離子的活性。H+和OH-離子的濃度在25攝氏度時(shí)等于1×10-7離子/升。pH值刻度是由水的自動(dòng)離解特性產(chǎn)生的。

pH=-Log[H+]/1x10-7lons/Liter

pOH=-Log[OH-]/1x10-7lons/Liter

[H+]+[OH-]=1x10-14

[-LogH+]+[-LogOH–]=14

“p”=-Log10

pH+pOH=14

上面的等式將pH標(biāo)度設(shè)置為0-14，這給出了表示14個(gè)數(shù)量級(jí)的[H+]離子的方便方法。

電離度或離解度

要了解流動(dòng)相中pH值的真正意義，首先我們需要了解酸性或堿性化合物的電離度或離解度。化合物的pH值可以表明你處理的是酸還是堿，但它提供的指示酸或堿的真實(shí)強(qiáng)度的信息有限，這就是電離或離解度概念的來源。

pKa=[-LogKa]

pKb=[-LogKb]

Ka=酸離解常數(shù)或[H+]離子濃度

Kb=堿離解常數(shù)或[OH–]離子濃度

大多數(shù)弱酸的Ka在10-2到10-14之間，因此，大多數(shù)弱酸的pKa在2-14之間。

酸越強(qiáng)，它的pKa值越小，堿越強(qiáng)，它的pKb值越大。接下來，我們將主要使用術(shù)語“pKa”來解釋這個(gè)概念。

所有可以被反相色譜分析的分析物都會(huì)發(fā)生輕微電離，因此，它們可以是“弱酸”或“弱堿”。因此，在處理這類極性化合物（弱酸或弱堿）時(shí)，您應(yīng)該始終了解化合物的pKa或pKb值，因?yàn)檫@將有助于您確定流動(dòng)相的正確pH值。

在反相色譜中，為了實(shí)現(xiàn)分析物的分離和良好的峰形，疏水和一些離子相互作用在固定相和分析物之間的選擇性中起主要作用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，化學(xué)家的主要目標(biāo)應(yīng)該是得到處于單一狀態(tài)、去質(zhì)子或未電離狀態(tài)的所需分析物。分析物的電離狀態(tài)直接影響分析物與固定相的相互作用程度。

當(dāng)一個(gè)分子被電離時(shí)，它的極性更大，因此更有可能參與氫鍵。與中性分子相比，在具有水性流動(dòng)相的反相中，分析物將花費(fèi)更少的時(shí)間與固定相發(fā)生疏水相互作用，而花費(fèi)更多的時(shí)間與流動(dòng)相的水性部分形成氫鍵，結(jié)果是極性分子的保留更少。

當(dāng)分析物的電離形式和中性形式的濃度都很高時(shí)，電離形式的疏水性相互作用較小，而中性形式的疏水性相互作用較大，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)寬且不對(duì)稱的峰。

硅膠中存在的少量游離硅烷醇基團(tuán)或金屬污染物可能會(huì)與分析物的離子化狀態(tài)發(fā)生離子相互作用，從而導(dǎo)致峰形不佳或不可重現(xiàn)。

現(xiàn)在，通過了解分析物的pKa值，可以預(yù)測分析物相對(duì)于流動(dòng)相pH值的電離狀態(tài)，換句話說，我們可以通過簡單地調(diào)節(jié)流動(dòng)相pH值來控制分析物的電離狀態(tài)。

因此，對(duì)于酸：

對(duì)于堿：

上表中的值可為根據(jù)分析物的pKa值決定流動(dòng)相的pH值提供指導(dǎo)。為了最大限度地中和分析物，流動(dòng)相的pH值必須比pKa值高或低至少2個(gè)單位。

由于液相色譜處理部分或極性的化合物，液相色譜面臨的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)是酸性化合物的保留和堿性化合物的峰形，幸運(yùn)的是，這兩個(gè)問題都可以通過選擇和控制適合您的樣品和流動(dòng)相的最佳pH值來解決。下圖恰當(dāng)?shù)卣故玖诉x擇與酸性和堿性化合物的保留時(shí)間和峰形相關(guān)的正確流動(dòng)相pH值的好處。

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