更短的運行時(shí)間、更銳利的峰、更高的分離度和更低的載氣成本……我們都想要！這些目標似乎相互矛盾，但可以通過(guò)了解氣體流經(jīng)不同尺寸的氣相色譜 (GC)色譜柱時(shí)的氣體行為來(lái)實(shí)現。氮氣已被用作載氣，GC 色譜柱具有窄內徑 (ID) 以實(shí)現這些目標，我想就不同載氣的效率和在不同的列尺寸。

氮氣的分子質(zhì)量遠大于氦氣或分子氫。當使用氮氣作為載氣時(shí)，它會(huì )以比氦氣更大的力量撞擊揮發(fā)的分析物。當分析物正處于進(jìn)入或離開(kāi)固定相的中間時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。然后，包含特定分析物的分子集合將分布在更長(cháng)的長(cháng)度上，從而導致譜帶變寬和峰變寬。想象一下在強風(fēng)和雨中搖晃的樹(shù)木，您可以看到如果氮氣流過(guò) GC 色譜柱的速度過(guò)快，分析物條帶將如何變寬。結果是氮氣必須以比氦氣更慢的速度（具體來(lái)說(shuō)是線(xiàn)速度）流過(guò)色譜柱，以保持尖銳和有效的峰。

較大質(zhì)量的氮氣實(shí)際上比氦氣或氫氣更具優(yōu)勢。當以最佳速度使用時(shí)，氮氣會(huì )在 GC 期間產(chǎn)生最·有效的峰，因為一旦分析物處于揮發(fā)狀態(tài)，大量的氮氣會(huì )最大限度地減少縱向擴散。較大質(zhì)量的氮從后面有力地沿著(zhù)揮發(fā)的分析物引入，同時(shí)還抑制了揮發(fā)的分析物的特別高能分子向前沖。那么，我們如何在沒(méi)有長(cháng)時(shí)間運行的情況下使用氮氣呢？使用較窄的列。

載氣通過(guò)GC 色譜柱時(shí)會(huì )受到“層流"流動(dòng)影響。層流效應描述了靠近柱子中心與沿著(zhù)柱子內壁的氣流行為的差異。中心的氣體既受益于來(lái)自柱頭壓力的大部分力，也受益于沿柱內壁缺乏摩擦力。相反，靠近墻壁的氣體會(huì )同時(shí)遭受這兩種疾 病，導致靠近中心的氣體膨脹。具有更寬 ID的列為這個(gè)凸起提供了更大的機會(huì )，當使用更寬的直徑時(shí)，用戶(hù)將需要應用更慢的線(xiàn)速度。層流效應在具有窄內徑的色譜柱中不會(huì )那么明顯，并且用戶(hù)實(shí)際上可以應用比給定載氣的典型線(xiàn)速度更快的線(xiàn)速度。

作為一個(gè)快速說(shuō)明，流速肯定會(huì )隨著(zhù)色譜柱的 ID 增加和減少，其方式與 HPLC 相同。通常，我們將通過(guò)對寬色譜柱應用快速流速和在窄色譜柱應用慢流速來(lái)調整流速以保持一致的線(xiàn)速度。n HPLC 色譜柱填充有顆粒，而毛細管 GC 色譜柱是開(kāi)管，因此在 GC 期間層流效應成為更多考慮因素（至少在使用 WCOT 色譜柱時(shí)）。

如果我們將所有這些放在一起，氮氣需要比氦氣更慢的線(xiàn)速度，但窄內徑色譜柱允許我們提高預期載氣的線(xiàn)速度。氮氣在 0.25 毫米內徑色譜柱上的理想線(xiàn)速度約為 12 厘米/秒，但在 0.10 毫米內徑色譜柱上的理想線(xiàn)速度約為 15 厘米/秒。當氦氣被理想化時(shí)，氮氣的運行速度可能比這些理想化值略快，并且仍然保持與氦氣相媲美的合適效率（不要忘記使用氮氣時(shí)缺乏縱向擴散）。最終結果是您可以通過(guò) 0.10 mm ID GC 色譜柱以 18 – 20 cm/sec 的速度運行氮氣，這與通過(guò)更寬的 0.32 mm ID 色譜柱的 24 cm/sec 流速相當。

氮氣將產(chǎn)生三種常見(jiàn)載氣中最尖銳的分析物峰。氮氣的唯·一缺點(diǎn)是由于氮氣的質(zhì)量較大，因此實(shí)現最佳效率所需的線(xiàn)速度較慢。當使用窄內徑的氣相色譜柱時(shí)，層流動(dòng)力學(xué)允許氮氣以更高的線(xiàn)速度運行，最終導致運行時(shí)間更短，同時(shí)產(chǎn)生更尖銳的峰并使用更安全、更經(jīng)濟的載氣。