第十五章色谱法导论课件.ppt

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1、第十五章色谱法导论第十五章色谱法导论第1页，此课件共24页哦 2020世纪中期，普遍采用一些经典的分离方法如沉淀、蒸世纪中期，普遍采用一些经典的分离方法如沉淀、蒸馏和萃取等分离物质。现代分析中，大量采用色谱和电泳分馏和萃取等分离物质。现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。迄今为止，离方法。迄今为止，色谱方法色谱方法是最为有效的分离手段，其应用是最为有效的分离手段，其应用涉及每个学科领域。多种方法与色谱法联用，使色谱法成为生产涉及每个学科领域。多种方法与色谱法联用，使色谱法成为生产和科研中解决各种复杂混合物分离分析的一种重要手段。和科研中解决各种复杂混合物分离分析的一种重要手段。15-1 15

2、-1 色谱法概述色谱法概述第2页，此课件共24页哦 1906 1906年，俄国植物学家年，俄国植物学家TswettTswett最先创立。他采用填充有最先创立。他采用填充有固体固体CaCOCaCO3 3细粒子的玻璃柱，将植物色素的混合物加于柱顶端，细粒子的玻璃柱，将植物色素的混合物加于柱顶端，然后以溶剂淋洗，被分离的组分在柱中显示了不同的色带，他然后以溶剂淋洗，被分离的组分在柱中显示了不同的色带，他称之为色谱。称之为色谱。2020世纪世纪5050年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术的发展；年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术的发展；复杂组分分析发展的要求）。复杂组分分析发展的要求）。193719

3、37年年-1972-1972年，年，1515年中有年中有1212个个NobelNobel奖是有关色谱研究的。奖是有关色谱研究的。一、色谱法简介一、色谱法简介第3页，此课件共24页哦 (1 (1）粗叶绿素）粗叶绿素+石油醚石油醚 （2 2）石油醚）石油醚 流动相流动相 相对运动相对运动 固定相固定相（吸附剂）（吸附剂）CaCO3 色谱柱色谱柱 胡萝卜素胡萝卜素 利用不同物质在流动相利用不同物质在流动相 叶黄素叶黄素 与固定相作用时的行为与固定相作用时的行为 叶绿素叶绿素 差异得到分离差异得到分离(吸附吸附)（3 3）小刀割开，用醇溶出）小刀割开，用醇溶出（吸附作用）（吸附作用）第4页，此课件共2

4、4页哦19311931年年 奥地利化学家库恩奥地利化学家库恩 胡萝卜素植物色素分离胡萝卜素植物色素分离2020世纪世纪3030年代年代 离子交换色谱建立离子交换色谱建立19401940年年 吸附色谱与电泳相结合吸附色谱与电泳相结合19411941年年 分配色谱创立分配色谱创立19521952年年 气相色谱法建立气相色谱法建立19681968年年 高效液相色谱法建立高效液相色谱法建立19751975年之后年之后 离子色谱、超临界流体色谱、高效毛细离子色谱、超临界流体色谱、高效毛细管电泳、场流动分级分离管电泳、场流动分级分离第5页，此课件共24页哦 Tiselius,A.W.K.Martin,A.

5、J.P.Synge,R.L.M.1948年年 Nobel 化学奖化学奖 1952年年 Nobel 化学奖化学奖 吸附色谱与电泳吸附色谱与电泳 分配色谱分配色谱第6页，此课件共24页哦 使用外力使含有样品的使用外力使含有样品的流动相流动相（气体、液体或（气体、液体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与流动相超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与流动相互不相溶的互不相溶的固定相固定相表面。样品中各组份在两相中进行表面。样品中各组份在两相中进行不同程度的作用。与固定相不同程度的作用。与固定相作用强作用强的组份随流动相流的组份随流动相流出的出的速度慢速度慢，反之，与固定相，反之，与固定相作用弱作用弱

6、的组份随流动相的组份随流动相流出的流出的速度快速度快。由于流出速度的差异，使得混合组。由于流出速度的差异，使得混合组份最终形成各个单组份的份最终形成各个单组份的“带带”或或“区区”，对依次流，对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。色谱分离基本原理色谱分离基本原理第7页，此课件共24页哦 利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的分分配系数配系数，当两相作相对移动时，使这些物质在两相间，当两相作相对移动时，使这些物质在两相间进行反复多次分配，原来微小的分配差异产生了很明进行反复多次分配，原来微小的分配

7、差异产生了很明显的分离效果，按先后顺序流出色谱柱。通过适当的显的分离效果，按先后顺序流出色谱柱。通过适当的检测手段，可以对分离后的各组分进行测定。检测手段，可以对分离后的各组分进行测定。固定相固定相，流动相流动相，色谱柱色谱柱。色谱法的实质色谱法的实质第8页，此课件共24页哦1.1.按两相物理状态分：按两相物理状态分：气相色谱（气相色谱（GCGC）：流动相为：流动相为气体气体。气固色谱（气固色谱（GSCGSC）和气液色谱（）和气液色谱（GLCGLC）。）。液相色谱（液相色谱（LCLC）：流动相为：流动相为液体液体。液固色谱（液固色谱（LSCLSC）和液液色谱（）和液液色谱（LLCLLC）。）。

8、超临界流体色谱（超临界流体色谱（SFCSFC）：流动相是：流动相是超临界流体超临界流体。二、色谱法分类二、色谱法分类第9页，此课件共24页哦2.2.按固定相的固定方式分：按固定相的固定方式分：柱色谱（柱色谱（CCCC）：有两类：填充柱色谱和毛细管色：有两类：填充柱色谱和毛细管色谱。谱。纸色谱（纸色谱（PCPC）：以多孔滤纸为载体，吸附在滤纸：以多孔滤纸为载体，吸附在滤纸上的水为固定相。上的水为固定相。薄层色谱（薄层色谱（TLCTLC）：以涂渍在玻璃板或塑料板上的吸：以涂渍在玻璃板或塑料板上的吸附剂薄层为固定相。附剂薄层为固定相。薄层色谱和纸色谱属于薄层色谱和纸色谱属于平板色谱平板色谱。第10页

9、，此课件共24页哦3.3.按分离机理分：按分离机理分：吸附色谱吸附色谱：不同组分在固定相的：不同组分在固定相的吸附作用吸附作用不同。不同。分配色谱分配色谱：不同组分在两相间的：不同组分在两相间的分配系数分配系数不同。不同。离子交换色谱离子交换色谱：不同组分在固定相（离子交换剂）：不同组分在固定相（离子交换剂）上的上的亲和力亲和力不同。不同。凝胶色谱凝胶色谱（尺寸排阻色谱）：不同尺寸的分子在固定（尺寸排阻色谱）：不同尺寸的分子在固定相上的相上的渗透作用渗透作用不同。不同。第11页，此课件共24页哦1.1.分离效率高，可分离复杂混合物。分离效率高，可分离复杂混合物。2.2.灵敏度高，可达灵敏度高，

10、可达 g/gg/g，ng/gng/g。3.3.分析速度快，几分钟或几十分钟可完成。分析速度快，几分钟或几十分钟可完成。4.4.应用范围广。气相色谱，液相色谱。应用范围广。气相色谱，液相色谱。5.5.定性较困难。定性较困难。三、色谱法特点三、色谱法特点第12页，此课件共24页哦 混合组分的分离过程及检测器对各组分在不同阶段的响应混合组分的分离过程及检测器对各组分在不同阶段的响应一、色谱分离过程一、色谱分离过程15-2 15-2 色谱基本概念色谱基本概念第13页，此课件共24页哦二、色谱常用术语二、色谱常用术语1.1.色谱图色谱图：当某组分从色谱柱中流出时，检测器对该组分的响应：当某组分从色谱柱中

11、流出时，检测器对该组分的响应信号随时间变化所形成的峰形曲线即为该组分的色谱图。当进样信号随时间变化所形成的峰形曲线即为该组分的色谱图。当进样量很低时，色谱图一般呈高斯分布。量很低时，色谱图一般呈高斯分布。色谱图色谱图是色谱是色谱定性定性/定定量和评价量和评价色谱分离色谱分离情况的基情况的基本依据。本依据。第14页，此课件共24页哦2.2.基线基线：在实验条件下，：在实验条件下，色谱柱后仅有纯流动相进色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称入检测器时的流出曲线称为基线，稳定的基线应为为基线，稳定的基线应为水平直线。图中水平直线。图中CDCD。3.3.色谱峰高色谱峰高h h：色谱峰顶点与基线之

12、间的垂直距离。：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离。ABAB第15页，此课件共24页哦4.4.区域宽度区域宽度：用于衡量柱效及反映色谱操作条件：用于衡量柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。通常希望下的动力学因素。通常希望区域宽度越窄越好区域宽度越窄越好。通常有通常有3 3种表示方法：种表示方法：（1 1）标准偏差标准偏差：0.6070.607倍峰高处色谱峰宽度的一半倍峰高处色谱峰宽度的一半（2 2）半峰宽半峰宽W W1/21/2：峰高一半处的峰宽。：峰高一半处的峰宽。W W1/2 1/2=2.354=2.354 （3 3）峰底宽峰底宽W Wb b：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的：色谱峰两侧

13、拐点上切线与基线的交点间的距离。距离。W Wb b=4=4 第16页，此课件共24页哦u0tLu 死时间死时间柱长柱长5.5.保留值（保留值（Retention value,RRetention value,R）（1 1）死时间死时间t t0 0（Dead timeDead time）：不与固定相作用的物质从）：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。据。据t t0 0可求出流动相平均流速

14、可求出流动相平均流速 。第17页，此课件共24页哦（2 2）保留时间保留时间t tR R：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组分随流动相通过柱子的时间分随流动相通过柱子的时间t t0 0和组分在固定相中滞留的时间。和组分在固定相中滞留的时间。一定条件下，任一化合物都有确定的保留时间，是一定条件下，任一化合物都有确定的保留时间，是色谱定色谱定性依据性依据。（3 3）调调整保留时间整保留时间 ：某组分的保留时间扣除死时间后的保留：某组分的保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组分在固定相中的滞留时间。即：时间，它是组分在固定相中的滞留时间。即：反映了

15、组分在色谱过程中，与固定相相互作用所消耗的时间，反映了组分在色谱过程中，与固定相相互作用所消耗的时间，是各组分产生是各组分产生差速迁移差速迁移的物理化学基础的物理化学基础Rt0tttRR Rt第18页，此课件共24页哦（4 4）死体积死体积V V0 0：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。即谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。即t t0 0这段时间内通过色谱柱的载气体积，等于死时这段时间内通过色谱柱的载气体积，等于死时间间t t0 0与载气流量与载气流量F F0 0的乘积：的乘积：其中，其中，F Fo o为柱出口的载气流

16、速（为柱出口的载气流速（mL/minmL/min）。）。000FtV 第19页，此课件共24页哦（5 5）保留体积保留体积V VR R：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。点时所通过的流动相的体积。（6 6）调整保留体积调整保留体积 ：某组分的保留体积扣除死体积后的：某组分的保留体积扣除死体积后的体积。体积。RV00FtVVVRRR 0FtVRR 第20页，此课件共24页哦（7 7）相对保留值相对保留值r r2,12,1：组分：组分2 2的调整保留值与组分的调整保留值与组分1 1的调的调整保留值之比。整保留值之比。注意注意：r r2,

17、12,1只与只与柱温和固定相性质柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长有关，而与柱内径、柱长L L、填充情况及流动相流速等无关，是色谱定性分析尤其、填充情况及流动相流速等无关，是色谱定性分析尤其是是GCGC定性分析的重要参数之一。定性分析的重要参数之一。具体做法：固定一个色谱峰为标准具体做法：固定一个色谱峰为标准s s，然后再求其它峰，然后再求其它峰i i对标准峰的相对保留值，此时以对标准峰的相对保留值，此时以 表示：表示：11，又称选择性。数值越大，越容易实现分离，又称选择性。数值越大，越容易实现分离12121,2RRRRVVttr )()(stitRR 第21页，此课件共24页哦（8 8）

18、保留指数保留指数I Ix x：用正构烷烃系列作为度量被测物：用正构烷烃系列作为度量被测物质的相对保留值的标准，引入保留指数。目前保留质的相对保留值的标准，引入保留指数。目前保留指数是国际上公认的使用最广泛、最有价值的保留指数是国际上公认的使用最广泛、最有价值的保留值的表达形式，是值的表达形式，是色谱定性的指标色谱定性的指标。()()()()lglg100lglgR xR zxR znR zttIzntt 第22页，此课件共24页哦6.6.分配系数分配系数K K（Distribution constantDistribution constant）一定温度、压力下，组分在固定相和流动相间的分配达

19、到一定温度、压力下，组分在固定相和流动相间的分配达到平衡时的平衡时的质量浓度比质量浓度比为分配系数。为分配系数。K K 只与只与固定相、柱温和柱压固定相、柱温和柱压有关，与两相体积、柱管特有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。性和所用仪器无关。smK 第23页，此课件共24页哦 是指在一定温度和压力下，组分在两相间的分配达是指在一定温度和压力下，组分在两相间的分配达平衡时分配在固定相和流动相中的平衡时分配在固定相和流动相中的质量比质量比。它反映了组。它反映了组分在柱中的迁移速率，又称分在柱中的迁移速率，又称容量因子容量因子，是衡量色谱柱对被，是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。分离组分保留能力的重要参数。smmmssmmVkV 0000kRRRtttVttV 7.7.分配比分配比k k（Retention factor or capacity factorRetention factor or capacity factor）分配比与组分、固定液的热力学性质有关，随柱温、柱分配比与组分、固定液的热力学性质有关，随柱温、柱压变化而变化，与固定液的量有关。压变化而变化，与固定液的量有关。第24页，此课件共24页哦