第五章常见色谱分离技术课件.pptx
《第五章常见色谱分离技术课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第五章常见色谱分离技术课件.pptx(114页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第五章常见色谱分离技术2022/10/81第1页,此课件共114页哦5.1绪论绪论5.1.1色谱发展史及进展色谱发展史及进展1、色谱法的出现、色谱法的出现 1903年俄国植物学家Tswett(茨维特)把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中,然后把植物叶子的石油醚萃取物倒到管中的碳酸钙上,萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙里,再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素,于是在管内的碳酸钙上形成了色带。当时Tswett把这种色带叫作“色谱”(Chromatography)。在这一方法中把色谱管叫作“色谱柱”,碳酸钙叫作“固定相”,纯净的石油醚叫作“流动相”。2022/10/82第2页,此课件共114页
2、哦2、色谱法的发展、色谱法的发展 在Tswett提出色谱概念后的20多年里没有人关注这一伟大的发明。1931年:德国的Kuhn和Lederer在Tswett实验的基础上用氧化铝和碳酸钙分离了-,-,和-胡萝卜素,此后用这种方法分离了60多种这类色素。1940年:Martin和Synge提出液-液分配色谱法(Liquid-Liquid Partion Chromatography),即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相是某中有机溶剂。1941年Martin和Synge提出用气体代替液体流动相的可能性。1952年James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法(Gas-Liquid
3、Chromatography),因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。1957年Golay开创了开管柱气相色谱法(Open-Tubular Column Chromatography),习惯上称为毛细管气相色谱法(Capillary Column Chromatography)。2022/10/83第3页,此课件共114页哦 1956年Van Deemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论,1965年Giddings总结和发展了前人的色谱理论,为色谱的发展奠定了理论基础。1944年Consden等就发展了纸色谱。1949年Macllean等在氧化铝中加入淀粉粘合计制作薄层板使薄层
4、色谱(TLC)得以实际应用,而在1956年Stahl开发出薄层色谱板涂布器之后,才使TLC得到广泛地应用。20世纪60年代末,把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱,出现了高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography)。20世纪80年代初毛细管超临界流体色谱得到发展,但在90年代后未得到较广泛应用。20世纪80年代初由Jorgenson等集前人经验而发展起来的毛细管电泳,在90年代得到广泛的发展和应用。同时集高效液相色谱和毛细管电泳优点的毛细管电色谱在90年代后期受到重视。21世纪色谱科学将在生命科学等前沿科学领域发挥他不可替代的重要作用。2022/
5、10/84第4页,此课件共114页哦包括两相(即固定相、移动相)和样品。包括两相(即固定相、移动相)和样品。固定相固定相 在色谱过程中不发生移动。在色谱过程中不发生移动。材料:固体(相)、固体及其所支持的液体。材料:固体(相)、固体及其所支持的液体。流动相流动相 在色谱过程中不停地移动,并带动被分在色谱过程中不停地移动,并带动被分离物质一起移动。离物质一起移动。材料:气体、液体。材料:气体、液体。样样 品品 溶质溶质5.1.2色谱体系色谱体系2022/10/85第5页,此课件共114页哦色谱法的基本原理色谱法的基本原理色色谱谱法法是是包包括括一一大大类类操操作作方方式式不不同同、但但分分离离原
6、原理理相相同同的的一一门门技技术术,不不论论采采用用何何种种方方法法或或设设备备、其其色色谱谱过过程程有有着着如如下下共共同同点点:(1 1)任任何何色色谱谱过过程程,都都必必须须有有两两相相物物质质存存在在,一一为为固固定定相相,一一为为流流动动相相。(2 2)物物质质的的分分离离还还必必须须借借助助于于流流动动相相相相对对于于固固定定相相移移动动。(3 3)被被分分离离的的物物质质称称为为溶溶质质,由由于于各各种种溶溶质质组组分分与与两两相相物物质质有有着着不不同同作作用用力力,从从而而造造成成各各组组分分产产生生差差速速运运动而达到分离目的。动而达到分离目的。溶溶质质与与两两相相物物质质
7、之之间间作作用用力力可可以以为为吸吸附附力力,也也可可以以为为溶溶解解力力;由由于于此此种种力力之之不不同同,决决定定了了各各个个组组分分在在两两相相中中有有着着不不同同量量或或浓浓度度的的分分布布,随随着着流流动动相相的的前前移移,则则此此种种分分布布不不断断变变更更,最最终终与与流流动动相相作作用用力力大大的的组组分分前前移移快快,反反之之则则慢慢,下下图图为为一一二二元组分分离示意图。元组分分离示意图。2022/10/86第6页,此课件共114页哦下图为一二元组分分离示意图。下图为一二元组分分离示意图。2022/10/87第7页,此课件共114页哦分分 离离 原原 理理在色谱分析中,当流
8、动相携带样品通过色谱的固定相在色谱分析中,当流动相携带样品通过色谱的固定相时,样品分子与固定相分子之间发生相互作用,使样时,样品分子与固定相分子之间发生相互作用,使样品分子在流动相和固定相之间进行分配。与固定相分品分子在流动相和固定相之间进行分配。与固定相分子作用越大的组分向前移动速度越慢,与固定相分子子作用越大的组分向前移动速度越慢,与固定相分子作用越小的组分向前移动速度越快,经过一定的距离作用越小的组分向前移动速度越快,经过一定的距离后,由于反复多次的分配,使原本性质(沸点、极性后,由于反复多次的分配,使原本性质(沸点、极性等)差异很小的组分之间可得到很好的分离。等)差异很小的组分之间可得
9、到很好的分离。2022/10/88第8页,此课件共114页哦5.1.3色谱法的分类色谱法的分类(依据不同依据不同,分发不同分发不同)(1)按两相的状态分类)按两相的状态分类2022/10/89第9页,此课件共114页哦开床式色谱开床式色谱纸色谱纸色谱(利用滤纸作固定相的支持物,把试样点(利用滤纸作固定相的支持物,把试样点在滤纸上,用溶剂将其展开而进行分离)在滤纸上,用溶剂将其展开而进行分离)薄层色谱薄层色谱(用粉末吸附剂,压成或涂成薄层,然后(用粉末吸附剂,压成或涂成薄层,然后用类似纸色谱的操作进行分离)用类似纸色谱的操作进行分离)(2)按分离)按分离“床床”的几何形状分类的几何形状分类柱色谱
10、柱色谱2022/10/810第10页,此课件共114页哦(3)按分离原理分类)按分离原理分类吸附色谱:利用吸附剂表面对不同组分具有的不同吸附能,达到吸附色谱:利用吸附剂表面对不同组分具有的不同吸附能,达到分离目的。分离目的。分配色谱:利用不同组分在给定的两相中具有不同的分配系数分配色谱:利用不同组分在给定的两相中具有不同的分配系数而使混合物实现分离与测定的方法。而使混合物实现分离与测定的方法。离子交换色谱:以带固定电荷的离子交换剂作固定相,用于分离离子交换色谱:以带固定电荷的离子交换剂作固定相,用于分离带相反电荷的物质。由于不同物质带电情况不同而对固定相有不带相反电荷的物质。由于不同物质带电情
11、况不同而对固定相有不同的静电力而进行分离同的静电力而进行分离 。凝胶色谱:又叫体积排阳色谱,分子筛色谱。以多孔的固体凝胶凝胶色谱:又叫体积排阳色谱,分子筛色谱。以多孔的固体凝胶作固定相,分子大小不同的物质因进入固定相孔内的程度不同而作固定相,分子大小不同的物质因进入固定相孔内的程度不同而达到分离的目的。达到分离的目的。亲合色谱:根据固定相上键合的特殊配体对某种生物大分子有亲合色谱:根据固定相上键合的特殊配体对某种生物大分子有专一性吸附而除去其他杂质。使生物大分子得以分离。专一性吸附而除去其他杂质。使生物大分子得以分离。2022/10/811第11页,此课件共114页哦(4)按使用领域不同对色谱
12、的分类:)按使用领域不同对色谱的分类:分分析析型型色色谱谱:主主要要用用于于各各种种样样品品的的分分析析,其其特特点点是是色谱柱较细,分析的样品量少。色谱柱较细,分析的样品量少。制备型色谱:又可分为实验室用制备型色谱和工业用大制备型色谱:又可分为实验室用制备型色谱和工业用大型制造纯物质的制备色谱。型制造纯物质的制备色谱。2022/10/812第12页,此课件共114页哦5.2薄层色谱法薄层色谱法薄层色谱法薄层色谱法(Thin-Layer Chromatography,简称简称TLC)定义:是一种把固体分离材料铺在一个固体薄片上形成薄层,定义:是一种把固体分离材料铺在一个固体薄片上形成薄层,通过
13、移动相流经薄片上附着的吸附剂,带动试样逐渐上升通过移动相流经薄片上附着的吸附剂,带动试样逐渐上升(展开展开),由于混合物组分对固定相、移动相相对吸附能力的,由于混合物组分对固定相、移动相相对吸附能力的不同而将其加以分离的方法不同而将其加以分离的方法分分类类:薄薄层层色色谱谱法法可可以以有有多多种种形形式式:如如吸吸附附色色谱谱,分分配配色色谱谱,离离子子交交换换色色谱谱等等,而而应应用用最最广广泛泛的的是是吸吸附附薄薄层层色色谱谱,所所以以在这里只讨论它。在这里只讨论它。2022/10/813第13页,此课件共114页哦5.2.1 5.2.1 基本原理基本原理基本概念:基本概念:吸附:吸附:溶
14、质分子随流动相之流动,会贴在固定相表面上,溶质分子随流动相之流动,会贴在固定相表面上,这就是吸附。这就是吸附。物理吸附:物理吸附:吸附作用力为分子间的一般作用力,即范德华吸附作用力为分子间的一般作用力,即范德华力,没有化学键的生成与破坏。因之物理吸附具有普遍性,力,没有化学键的生成与破坏。因之物理吸附具有普遍性,无选择性;吸附速度快而可逆;同时吸附热较小(无选择性;吸附速度快而可逆;同时吸附热较小(510千千卡卡/摩尔);被吸附分子不限于单层,实际上可以是多摩尔);被吸附分子不限于单层,实际上可以是多层层。2022/10/814第14页,此课件共114页哦化学吸附:化学吸附:吸附作用力类似化学
15、键力;即电子的吸附作用力类似化学键力;即电子的转移或电子共用等。由于被吸附分子与吸附剂分转移或电子共用等。由于被吸附分子与吸附剂分子间有成键的可能,所以有选择性,吸附速度较子间有成键的可能,所以有选择性,吸附速度较慢,需要在高温下才能发生;不易解析;吸附热慢,需要在高温下才能发生;不易解析;吸附热较大(较大(10100千卡千卡/摩尔),被吸附分子一般是单摩尔),被吸附分子一般是单层的。层的。物理吸附与化学吸附可以并行发生,二者不物理吸附与化学吸附可以并行发生,二者不是截然无关的。是截然无关的。吸附剂吸附剂:吸附别的物质的物质。如:硅胶、三氧:吸附别的物质的物质。如:硅胶、三氧化二铝。化二铝。展
16、开剂展开剂:溶剂,又叫洗脱剂,带动样品移动。:溶剂,又叫洗脱剂,带动样品移动。样品样品:又叫溶质。:又叫溶质。2022/10/815第15页,此课件共114页哦基基 本本 原原 理理在吸附薄层色谱体系中,一般均发生物理吸附。当在吸附薄层色谱体系中,一般均发生物理吸附。当样品溶液被点样到薄板的吸附剂上然后用展开剂展样品溶液被点样到薄板的吸附剂上然后用展开剂展开时,吸附剂对样品分子、溶剂分子均发生吸附。开时,吸附剂对样品分子、溶剂分子均发生吸附。同时,它们也都可以被解吸下来(即吸附在某一点同时,它们也都可以被解吸下来(即吸附在某一点上的分子被其他分子所取代)上的分子被其他分子所取代)。2022/1
17、0/816第16页,此课件共114页哦在薄层色谱的展开过程中,溶质分子和溶剂分子对吸在薄层色谱的展开过程中,溶质分子和溶剂分子对吸附剂存在着一个附剂存在着一个竞争竞争。被吸附在薄板上的溶质分子可。被吸附在薄板上的溶质分子可以被溶剂分子置换进入溶剂中,并随溶剂的向前移动以被溶剂分子置换进入溶剂中,并随溶剂的向前移动而迁移。而在溶剂中的溶质分子也可以把吸附在吸附而迁移。而在溶剂中的溶质分子也可以把吸附在吸附剂上的溶剂分子置换下来,溶质分子重新被吸附在吸剂上的溶剂分子置换下来,溶质分子重新被吸附在吸附剂上。这一过程不断循环往复进行。附剂上。这一过程不断循环往复进行。对于吸附性强的溶质组分在吸附剂上的
18、浓度大一些;对于吸附性强的溶质组分在吸附剂上的浓度大一些;吸附弱的溶质组分则在溶液中浓度大。吸附弱的溶质组分则在溶液中浓度大。吸附弱吸附弱or在溶液中浓度大的组分,随溶剂的前进迁移速度在溶液中浓度大的组分,随溶剂的前进迁移速度快,则快,则Rf值大;反之吸附强值大;反之吸附强or在溶液中浓度小的组分随溶在溶液中浓度小的组分随溶剂的前进迁移速度慢,则剂的前进迁移速度慢,则Rf值小。这样就可以把不同的值小。这样就可以把不同的组分分离开。组分分离开。2022/10/817第17页,此课件共114页哦溶质迁移的快慢用比移值溶质迁移的快慢用比移值Rf来表示来表示在给定的实验条件下,在给定的实验条件下,Rf
19、值对于某一溶质说是一特值对于某一溶质说是一特征值,因此可借色谱法来鉴定物质。征值,因此可借色谱法来鉴定物质。吸附力强的溶质,吸附力强的溶质,有较小的有较小的Rf值,反之,则有较大的值,反之,则有较大的Rf值。值。Rf这一特征值就这一特征值就构成了色谱分析的基础。构成了色谱分析的基础。2022/10/818第18页,此课件共114页哦5.2.2薄层色谱的固定相薄层色谱的固定相1.确定吸附剂确定吸附剂从被分离混合物性质出发主要考虑从被分离混合物性质出发主要考虑3个方面个方面溶解性;溶解性;酸碱性;极性。酸碱性;极性。溶解性:溶解性:2022/10/819第19页,此课件共114页哦酸碱性:酸碱性:
20、吸附剂酸碱性与试样的应保持一致。否则会发生化学反吸附剂酸碱性与试样的应保持一致。否则会发生化学反应而产生不可逆吸附。应而产生不可逆吸附。一般地:一般地:硅胶硅胶 略带酸性。略带酸性。(适用于酸性和中性物质的分离适用于酸性和中性物质的分离)氧化铝氧化铝略带碱性。略带碱性。(适用于碱性和中性物质的分离适用于碱性和中性物质的分离)硅胶与氧化铝以硅胶与氧化铝以1:1量惨和量惨和中性吸附剂。中性吸附剂。极性极性:吸附剂一般都是极性物质,所以混合物试样的极吸附剂一般都是极性物质,所以混合物试样的极性越大,则被吸附剂吸附得越牢,移动速度越慢(性越大,则被吸附剂吸附得越牢,移动速度越慢(Rf值越小)值越小)2
21、022/10/820第20页,此课件共114页哦常见吸附剂吸附能力的比较:常见吸附剂吸附能力的比较:蔗糖蔗糖纤维素纤维素淀粉淀粉CaCO3CaSO4MgCO3硅胶硅胶活性炭活性炭MgO氧化铝氧化铝(2)吸附力的规律性:)吸附力的规律性:被吸附分子与吸附剂(硅胶、氧化铝)之间的吸附力大小有下被吸附分子与吸附剂(硅胶、氧化铝)之间的吸附力大小有下列规律性列规律性:能在吸附剂和吸附分子间形成氢键时,吸附力就大。能在吸附剂和吸附分子间形成氢键时,吸附力就大。被吸附分子的极性大,吸附力就大;分子中极性官能团增多,被吸附分子的极性大,吸附力就大;分子中极性官能团增多,吸附力也增加。吸附力也增加。分子中有双
22、键时吸附力比无双键时大,双键增大,特别是形分子中有双键时吸附力比无双键时大,双键增大,特别是形成共轭时吸附力增大的更明显。苯环的影响比双键大。成共轭时吸附力增大的更明显。苯环的影响比双键大。同系物中分子量大则吸附作用也强。同系物中分子量大则吸附作用也强。2022/10/821第21页,此课件共114页哦同分异构体若形成了分子内氢键,则对吸附剂的吸附力大大减同分异构体若形成了分子内氢键,则对吸附剂的吸附力大大减小,如下列物质的吸附力大小为:小,如下列物质的吸附力大小为:含单官能团的化合物,当烷基链长短相同时,吸附力大小为含单官能团的化合物,当烷基链长短相同时,吸附力大小为:离子化合物羧酸离子化合
23、物羧酸醇、酰胺醇、酰胺伯胺伯胺酯、醛酮酯、醛酮腈、叔胺、硝基腈、叔胺、硝基化合物化合物醚醚烯烯卤代烷卤代烷烷烷2022/10/822第22页,此课件共114页哦(3 3)吸附剂选用)吸附剂选用吸附色谱吸附色谱:最常用的吸附剂有硅胶、氧化铝,粒度一般为最常用的吸附剂有硅胶、氧化铝,粒度一般为150300目筛孔,其次是聚酰胺和纤维素,其粒度一般分目筛孔,其次是聚酰胺和纤维素,其粒度一般分别为别为70140目筛孔和目筛孔和160200目筛孔。目筛孔。氧化铝的极性比硅胶大,比较适用于分离极性较小的氧化铝的极性比硅胶大,比较适用于分离极性较小的化合物(烃、醚、醛、酮、卤代烃等);相反,硅胶适化合物(烃、
24、醚、醛、酮、卤代烃等);相反,硅胶适用于分离极性较大的化合物(羧酸、醇、胺等),而非用于分离极性较大的化合物(羧酸、醇、胺等),而非极性化合物在硅胶板上吸附较弱,分离较差,极性化合物在硅胶板上吸附较弱,分离较差,Rf值较大。值较大。2022/10/823第23页,此课件共114页哦表表5-1常见薄层色谱吸附剂(固定相)常见薄层色谱吸附剂(固定相)固定相固定相性质性质参考用途参考用途硅胶硅胶表面有硅羟基,弱酸表面有硅羟基,弱酸性性PH4.5分离酸、中性物质,如:酚类、醛类、生分离酸、中性物质,如:酚类、醛类、生物碱类、甾体化合物及氨基酸类物碱类、甾体化合物及氨基酸类氧化铝氧化铝表面暴露的铝原子,
25、表面暴露的铝原子,Al-O键具有吸附作用键具有吸附作用碱性氧化铝分离中性或碱性化合物,如:碱性氧化铝分离中性或碱性化合物,如:多环碳氢化合物类、生物碱类、胺类、脂多环碳氢化合物类、生物碱类、胺类、脂溶性维生素及醛酮类;中性氧化铝分离酸溶性维生素及醛酮类;中性氧化铝分离酸及对碱不稳定化合物;酸性氧化铝分离酸及对碱不稳定化合物;酸性氧化铝分离酸性化合物。性化合物。聚酰胺聚酰胺分子内酰胺基能与某分子内酰胺基能与某些基团形成氢键些基团形成氢键分离酚类、酸类、醌类及硝基化合物。分离酚类、酸类、醌类及硝基化合物。纤维素纤维素有大量羟基亲水基团,有大量羟基亲水基团,亲水性很强亲水性很强分离亲水性化合物,如:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五 常见 色谱 分离 技术 课件
限制150内