色谱分析法概论课件.ppt
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1、色谱分析法概论1第1页,此课件共48页哦17.1.1.17.1.1.色谱法的起源和发展色谱法的起源和发展混合物最有效的分离、分析方法。混合物最有效的分离、分析方法。俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装置:色谱原型装年使用的装置:色谱原型装置,如图。置,如图。色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法色谱法(层析法)(层析法)不仅用于有色物质分离,且大量不仅用于有色物质分离,且大量用于无色物质分离。用于无色物质分离。管内填充物,称为管内填充物,称为固定相。固定相。另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体(气另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体(气体或液体),
2、称为体或液体),称为流动相流动相。17.1 概述概述2第2页,此课件共48页哦30年代年代 出现薄层色谱法出现薄层色谱法40年代年代 纸色谱法纸色谱法(塔板理论塔板理论)50年代年代 气相色谱法兴起,奠定了现代色谱法的基础,气相色谱法兴起,奠定了现代色谱法的基础,可可“在线在线”分析。分析。(速率理论)(速率理论)60年代气相色谱年代气相色谱-质谱联用技术质谱联用技术70年代高效液相色谱法年代高效液相色谱法(HPLC)的崛起的崛起,把色谱法又推进把色谱法又推进到一个新里程碑。到一个新里程碑。80年代年代 液相色谱联用技术、超临界流体色谱液相色谱联用技术、超临界流体色谱90年代年代 毛细管电泳法
3、毛细管电泳法发展历程发展历程3第3页,此课件共48页哦 (1)按两相分子的聚集状态分:按两相分子的聚集状态分:流动相流动相流动相流动相 固定相固定相固定相固定相 类型类型类型类型液相色谱液相色谱液体液体 固体固体 液液-固色谱固色谱液体液体 液体液体 液液-液色谱液色谱气体气体 固体固体 气气-固色谱固色谱气体气体 液体液体 气气-液色谱液色谱气相色谱气相色谱17.1.2.17.1.2.色谱法的分类色谱法的分类4第4页,此课件共48页哦(2)按操作形式分类:按操作形式分类:3按分离机制分:按分离机制分:平板色谱平板色谱 纸色谱纸色谱 薄层色谱薄层色谱 高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱
4、填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱 分配色谱分配色谱:利用分配系数的不同利用分配系数的不同 吸附色谱吸附色谱:利用物理吸附性能的差异利用物理吸附性能的差异 离子交换色谱离子交换色谱:利用离子交换原理利用离子交换原理 空间排阻色谱空间排阻色谱:利用排阻作用力的不同利用排阻作用力的不同5第5页,此课件共48页哦色色谱谱法法气相色谱法气相色谱法(GC)Gas Chromatography液相色谱法液相色谱法(LC)Liquid Chromatography超临界流体色谱法超临界流体色谱法(SFC)柱色谱法柱色谱法气固色谱气固色谱气液色谱气液色谱平板色谱法平板色谱法柱色谱法柱色谱法毛细管电
5、泳法毛细管电泳法纸色谱法纸色谱法薄层色谱薄层色谱离子交换离子交换液固液固液液液液空间排阻空间排阻6第6页,此课件共48页哦17.2 色谱过程与术语色谱过程与术语 当流动相中携带的混合物流经固定相时,其与固定相发生相互作用。当流动相中携带的混合物流经固定相时,其与固定相发生相互作用。随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中流出。组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中流出。(动画动画)两相及两相的相对运动构两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础成了色
6、谱法的基础17.2.1 17.2.1 色谱过程色谱过程7第7页,此课件共48页哦 经色谱柱分离后的样品组份通过检测器时,所产生的电信号经色谱柱分离后的样品组份通过检测器时,所产生的电信号强度对时间作图,所绘得曲线称为强度对时间作图,所绘得曲线称为色谱图或流出曲线色谱图或流出曲线17.2.2 17.2.2 基本术语基本术语(P436)(P436)1.1.色谱色谱8第8页,此课件共48页哦(1)(1)基线基线基线是在操作条件下,没有组份流出时的流出曲线基线是在操作条件下,没有组份流出时的流出曲线基线反映仪器的噪音随时间的变化基线反映仪器的噪音随时间的变化稳定的理想基线应该是稳定的理想基线应该是一条
7、水平直线一条水平直线基线漂移基线漂移:基线在一段时间内朝某一个方向变化基线在一段时间内朝某一个方向变化.9第9页,此课件共48页哦(2)(2)峰高或峰面积峰高或峰面积 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以h表示,表示,10第10页,此课件共48页哦 用用来来衡衡量量色色谱谱峰峰宽宽度度的的重重要要参参数,有数,有三种表示方法三种表示方法:(1)标标准准差差():正正态态分分布布曲曲线线上上两两拐拐点点间间距距离离的的一一半半。反反映映组组分分分分散散程度。程度。(2)峰底宽峰底宽(W):W=4 (3)半半峰峰宽宽(W1/2):色色谱谱峰峰高高一一半半处的宽度处的
8、宽度 W1/2=2.355 或或W=1.699 W1/2(3)(3)峰宽峰宽11第11页,此课件共48页哦v保留时间保留时间和和调整保留时间调整保留时间是是色谱法的基本定性参数色谱法的基本定性参数(1)保留时间保留时间(tR):):试样试样从进样开始到某个组份色谱峰从进样开始到某个组份色谱峰顶点的时间间隔,称为保留时顶点的时间间隔,称为保留时间;间;(3)调整保留时间调整保留时间(tR):):tR=tRt0(2)死时间死时间(t0):):不与固不与固定相作用的物质(如空气)定相作用的物质(如空气)的保留时间;的保留时间;2.2.保留值保留值12第12页,此课件共48页哦(4)保留体积保留体积(
9、VR):):VR =tRFcFc为流动相流速,为流动相流速,单位:单位:m L /min。(5)死体积死体积(V0):):V0=t0 Fc(6)调整保留体积调整保留体积(VR):V R=VR V0 VR 也是常用的色谱定性参数之也是常用的色谱定性参数之一一13第13页,此课件共48页哦 又又称称KovatsKovats指指数数,是是一一种种重重现现性性较较好好的的定定性性参参数数。测测定定方方法:法:将将正正构构烷烷烃烃作作为为标标准准,规规定定其其保保留留指指数数为为分分子子中中碳碳原原子子个个数数乘乘以以100100(如正己烷的保留指数为(如正己烷的保留指数为600600)。)。其其它它物
10、物质质的的保保留留指指数数(I IX X)是是通通过过选选定定两两个个相相邻邻的的正正构构烷烷烃烃,其其分分别别具具有有Z Z和和Z Z1 1个个碳碳原原子子。被被测测物物质质X X的的调调整整保保留留时时间间应应在在相相邻邻两两个个正构烷烃的调整保留值之间如图所示正构烷烃的调整保留值之间如图所示:(7)保留指数保留指数(I)14第14页,此课件共48页哦保留指数计算方法保留指数计算方法15第15页,此课件共48页哦例例 在在Apiezol L柱柱上上,柱柱温温100,用用正正庚庚烷烷及及正正辛辛烷烷为为参参考考物物质质对对,测测得得t0=30.0s,正正庚庚烷烷的的tR=204.0s,乙乙酸
11、酸正正丁丁酯的酯的tR=340.0s及正辛烷的及正辛烷的tR=403.4s。说明乙酸正丁酯在说明乙酸正丁酯在Apiezol L柱上的保留行为相当于柱上的保留行为相当于7.756个碳原子的正构烷烃的保留行为。个碳原子的正构烷烃的保留行为。Ix=100()=775.616第16页,此课件共48页哦3.3.分配系数与容量因子分配系数与容量因子(P439)(P439)(1)分配系数分配系数 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附,或溶解、挥发的过组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附,或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度和压力下,组分在两相间分配达到平衡程叫做分配过程。在一定温度和压力下,组分在
12、两相间分配达到平衡时的浓度(单位:时的浓度(单位:g/mL)比,称为)比,称为分配系数分配系数,用,用K 表示,即:表示,即:分配系数是色谱分离的依据。分配系数是色谱分离的依据。17第17页,此课件共48页哦分配系数分配系数 K 的讨论的讨论 一定温度下,组分的分配系数一定温度下,组分的分配系数K越大,出峰越慢;越大,出峰越慢;试样一定时,试样一定时,K主要取决于固定相性质;主要取决于固定相性质;某组分的某组分的K=0时,即不被固定相保留,最先流出。时,即不被固定相保留,最先流出。K有不同的概念:吸附色谱法为吸附系数,离子交换有不同的概念:吸附色谱法为吸附系数,离子交换色谱法为选择性系数(或称
13、交换系数),凝胶色谱法色谱法为选择性系数(或称交换系数),凝胶色谱法为滲透参数为滲透参数 18第18页,此课件共48页哦容量因子是指,在一定温度下,组分在两相间分配达到平衡时的容量因子是指,在一定温度下,组分在两相间分配达到平衡时的质量比:质量比:I.分分配配系系数数与与容容量量因因子子都都是是与与组组分分及及固固定定相相的的热热力力学学性性质质有有关的常数,随分离柱温度、柱压的改变而变化。关的常数,随分离柱温度、柱压的改变而变化。II.分分配配系系数数与与容容量量因因子子都都是是衡衡量量色色谱谱柱柱对对组组分分保保留留能能力力的的参参数数,数值越大,该组分的保留时间越长。数值越大,该组分的保
14、留时间越长。III.容量因子容量因子可以由实验测得。可以由实验测得。容量因子也称:容量因子也称:分配比;质量分配系数;分配比;质量分配系数;(2)容量因子容量因子19第19页,此课件共48页哦(3)分配系数和容量因子的关系分配系数和容量因子的关系20第20页,此课件共48页哦(4)分配系数和容量因子与保留时间关系分配系数和容量因子与保留时间关系k值相当于组分被固定相滞留的时间和流动相通过系统值相当于组分被固定相滞留的时间和流动相通过系统所需时间的比值所需时间的比值21第21页,此课件共48页哦tR与与K的关系的关系:22第22页,此课件共48页哦 结论:结论:色谱分离前提色谱分离前提各组分分配
15、系数不等各组分分配系数不等 注:应选择合适分离条件使得难分离的组分K不等23第23页,此课件共48页哦4.4.分离参数分离参数(1)分离因子分离因子()两种物质调整保留值之比,又称为两种物质调整保留值之比,又称为分配系数比分配系数比或或选择性系数选择性系数24第24页,此课件共48页哦色谱分离中的几种情况如图所示:色谱分离中的几种情况如图所示:分离度分离度(Rs),又称分辨率:反映组分在色谱柱分,又称分辨率:反映组分在色谱柱分离情况。离情况。(2)分离度分离度(Rs)25第25页,此课件共48页哦分离度的表达式分离度的表达式:R=0.8:两峰的分离程度可达:两峰的分离程度可达89%;R=1:分
16、离程度:分离程度95.4%;(;(4)R=1.5:达:达99.7%(相邻两峰完全分离的标准)。(相邻两峰完全分离的标准)。26第26页,此课件共48页哦1)1)根根据据色色谱谱峰峰的的个个数数,可可以以判判断断样样品品中中所所含含组组份份的的最最少个数少个数2)2)根根据据色色谱谱峰峰的的保保留留值值(或或位位置置),可可以以进进行行定定性性分分析析3)3)根根据据色色谱谱峰峰下下的的面面积积或或峰峰高高,可可以以进进行行定定量量分分析析4)4)色色谱谱峰峰的的保保留留值值及及其其区区域域宽宽度度,是是评评价价色色谱谱柱柱分分离离效效能能的依据的依据5)5)色谱峰两峰间的距离,是评价固定相色谱
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