第十五章色谱法导论.ppt

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1、第十五章色谱法导论第十五章色谱法导论现在学习的是第1页，共24页 2020世世纪纪中中期期，普普遍遍采采用用一一些些经经典典的的分分离离方方法法如如沉沉淀淀、蒸蒸馏馏和和萃萃取取等等分分离离物物质质。现现代代分分析析中中，大大量量采采用用色色谱谱和和电电泳泳分分离离方方法法。迄迄今今为为止止，色色谱谱方方法法是是最最为为有有效效的的分分离离手手段段，其其应应用用涉涉及及每每个个学学科科领领域域。多多种种方方法法与与色色谱谱法法联联用用，使使色色谱谱法法成成为为生生产产和和科科研研中中解解决决各各种种复复杂杂混混合合物物分分离离分分析析的的一一种重要手段。种重要手段。现在学习的是第2页，共24页

2、 19061906年年，俄俄国国植植物物学学家家TswettTswett最最先先创创立立。他他采采用用填填充充有有固固体体CaCOCaCO3 3细细粒粒子子的的玻玻璃璃柱柱，将将植植物物色色素素的的混混合合物物加加于于柱柱顶顶端端，然然后后以以溶溶剂剂淋淋洗洗，被被分分离离的的组组分分在在柱柱中中显显示示了了不不同的色带，他称之为色谱。同的色带，他称之为色谱。2020世世纪纪5050年年代代，色色谱谱发发展展最最快快（一一些些新新型型色色谱谱技技术术的的发展；复杂组分分析发展的要求）。发展；复杂组分分析发展的要求）。19371937年年-1972-1972年年，1515年年中中有有1212个个

3、NobelNobel奖奖是是有有关关色色谱谱研研究的。究的。一、色谱法简介一、色谱法简介现在学习的是第3页，共24页 (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）现在学习的是第4页，共24页19311931年年 奥地利化学家库恩奥地利化学家库恩

4、 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、场流动分级分离现在学习的是第5页，共24页 Tiselius,A.W.K.Martin,A.J.P.Synge,R.L.M.1948年年 Nobel

5、 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 分配色谱分配色谱现在学习的是第6页，共24页 使使用用外外力力使使含含有有样样品品的的流流动动相相（气气体体、液液体体或或超超临临界界流流体体）通通过过一一固固定定于于柱柱或或平平板板上上、与与流流动动相相互互不不相相溶溶的的固固定定相相表表面面。样样品品中中各各组组份份在在两两相相中中进进行行不不同同程程度度的的作作用用。与与固固定定相相作作用用强强的的组组份份随随流流动动相相流流出出的的速速度度慢慢，反反之之，与与固固定定相相作作用用弱弱的的组组份份随随流流动动相相流流出出的的速速度度快快。由由于于流流出

6、出速速度度的的差差异异，使使得得混混合合组组份份最最终终形形成成各各个个单单组组份份的的“带带”或或“区区”，对对依依次次流流出出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。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现在学习的是第7页，共24页 利利用用不不同同物物质质在在固固定定相相和和流流动动相相中中具具有有不不同同的的分分配配系系数数，当当两两相相作作相相对对移移动动时时，使使这这些些物物质质在在两两相相间间进进行行反反复复多多次次分分配配，原原来来微微小小的的分分配配差差异异产产生生了了很很明明显显的的分分离离效效果果，按按先先后后顺顺序序流流出出色色谱谱

7、柱柱。通通过过适适当当的的检检测测手手段段，可可以以对对分分离离后后的的各各组分进行测定。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现在学习的是第8页，共24页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）。）。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

8、临界流体。二、色谱法分类二、色谱法分类现在学习的是第9页，共24页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谱。：有两类：填充柱色谱和毛细管色谱。纸纸色色谱谱（PCPC）：以以多多孔孔滤滤纸纸为为载载体体，吸吸附附在在滤滤纸纸上上的的水为固定相。水为固定相。薄薄层层色色谱谱（TLCTLC）：以以涂涂渍渍在在玻玻璃璃板板或或塑塑料料板板上上的的吸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。现在学习的是第10页，共24页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

9、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。离离子子交交换换色色谱谱：不不同同组组分分在在固固定定相相（离离子子交交换换剂剂）上上的的亲和力亲和力不同。不同。凝凝胶胶色色谱谱（尺尺寸寸排排阻阻色色谱谱）：不不同同尺尺寸寸的的分分子子在在固固定相上的定相上的渗透作用渗透作用不同。不同。现在学习的是第11页，共24页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，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

10、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、色谱法特点现在学习的是第12页，共24页 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、色谱分离过程现在学习的是第13页，共24页二、色谱常用术语二、色谱常用术语1.1.色色谱谱图图：当当某某组组分分从从色色谱谱柱柱中中流流出出时时，检检测测器器对对该该组组分分的的响响应应信信号号随随时时间间变变化化所所形形成成的的峰峰形形曲曲线线即即为为该该组组分分的的色色谱谱图图。当

11、当进进样样量很低时，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。现在学习的是第14页，共24页2.2.基基线线：在在实实验验条条件件下下，色色谱谱柱柱后后仅仅有有纯纯流流动动相相进进入入检检测测器器时时的的流流出出曲曲线线称称为为基基线线，稳稳定定的的基基线线应应为为水平直线。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间的垂直距离。：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离。ABAB现在学习的是第15页，共24页4.4.区域宽度区域宽度：用于衡量柱效及反映色

12、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）峰峰底底宽宽W Wb b：色色谱谱峰峰两两侧侧拐拐点点上上切切线线与与基基线线的的交交点点间间的的距离。距离。W Wb b=4=4 现在学习的是第16页，共24页5.5.保留值（保留值（Retentio

13、n value,RRetention value,R）（1 1）死死时时间间t t0 0（Dead Dead timetime）：不不与与固固定定相相作作用用的的物物质质从从进进样样到到出出现现峰峰极极大大值值时时的的时时间间，它它与与色色谱谱柱柱的的空空隙隙体体积积成成正正比比。由由于于该该物物质质不不与与固固定定相相作作用用，因因此此，其其流流速与流动相的流速相近。据速与流动相的流速相近。据t t0 0可求出流动相平均流速可求出流动相平均流速 。现在学习的是第17页，共24页（2 2）保保留留时时间间t tR R：试试样样从从进进样样到到出出现现峰峰极极大大值值时时的的时时间间。它它包包括

14、括组组分分随随流流动动相相通通过过柱柱子子的的时时间间t t0 0和和组组分分在在固固定定相相中中滞滞留留的的时时间间。一一定定条条件件下下，任任一一化化合合物物都都有有确确定定的的保保留留时时间间，是是色色谱谱定定性性依依据据。（3 3）调调整整保保留留时时间间 ：某某组组分分的的保保留留时时间间扣扣除除死死时时间间后后的的保保留时间，它是组分在固定相中的滞留时间。即：留时间，它是组分在固定相中的滞留时间。即：反反映映了了组组分分在在色色谱谱过过程程中中，与与固固定定相相相相互互作作用用所所消消耗耗的的时间，是各组分产生时间，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现在学习的

15、是第18页，共24页（4 4）死死体体积积V V0 0：色色谱谱柱柱管管内内固固定定相相颗颗粒粒间间空空隙隙、色色谱谱仪仪管管路路和和连连接接头头间间空空隙隙和和检检测测器器间间隙隙的的总总和和。即即t t0 0这这段段时时间间内内通通过过色色谱谱柱柱的的载载气气体体积积，等等于于死死时间时间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为柱出口的载气流速（为柱出口的载气流速（mL/minmL/min）。）。现在学习的是第19页，共24页（5 5）保保留留体体积积V VR R：指指从从进进样样到到待待测测物物在在柱柱后后出出现现浓浓度度极极大点时所通过的流

16、动相的体积。大点时所通过的流动相的体积。（6 6）调调整整保保留留体体积积 ：某某组组分分的的保保留留体体积积扣扣除除死死体体积后的体积。积后的体积。现在学习的是第20页，共24页（7 7）相相对对保保留留值值r r2,12,1：组组分分2 2的的调调整整保保留留值值与与组组分分1 1的的调整保留值之比。调整保留值之比。注注意意：r r2,12,1只只与与柱柱温温和和固固定定相相性性质质有有关关，而而与与柱柱内内径径、柱柱长长L L、填填充充情情况况及及流流动动相相流流速速等等无无关关，是是色色谱谱定定性性分分析尤其是析尤其是GCGC定性分析的重要参数之一。定性分析的重要参数之一。具具体体做做

17、法法：固固定定一一个个色色谱谱峰峰为为标标准准s s，然然后后再再求求其其它它峰峰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，越容易实现分离现在学习的是第21页，共24页（8 8）保保留留指指数数I Ix x：用用正正构构烷烷烃烃系系列列作作为为度度量量被被测测物物质质的的相相对对保保留留值值的的标标准准，引引入入保保留留指指数数。目目前前保保留留指指数数是是国国际际上上公公认认的的使使用用最最广广泛泛、最最有有价价值值的的保保留留值值的的表表达形式，是达形式，是色谱定性的指标色谱定性的指标。现在

18、学习的是第22页，共24页6.6.分配系数分配系数K K（Distribution constantDistribution constant）一一定定温温度度、压压力力下下，组组分分在在固固定定相相和和流流动动相相间间的的分分配达到平衡时的配达到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 只只与与固固定定相相、柱柱温温和和柱柱压压有有关关，与与两两相相体体积积、柱柱管管特特性和所用仪器无关。性和所用仪器无关。现在学习的是第23页，共24页 是是指指在在一一定定温温度度和和压压力力下下，组组分分在在两两相相间间的的分分配配达达平平衡衡时时分分配配在在固固定定相相和和流流动动相相中中的的质质量量比比。它它反反映映了了组组分分在在柱柱中中的的迁迁移移速速率率，又又称称容容量量因因子子，是是衡衡量量色色谱谱柱柱对对被分离组分保留能力的重要参数。被分离组分保留能力的重要参数。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。现在学习的是第24页，共24页