色谱法的基本原理精选课件.ppt
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1、关于色谱法的基本原理关于色谱法的基本原理第一页,本课件共有90页2.1 色谱法概述 2.1.1 2.1.1 色谱法的起源和发展色谱法的起源和发展 胡萝卜素(黄色)石油醚+植物色素石油醚CaCO3固定相叶绿素(绿色)叶黄素(黄色)第二页,本课件共有90页液液分配色谱液液分配色谱硅胶硅胶水水乙醇氯仿乙醇氯仿(流动流动相相)各种氨基酸各种氨基酸硅胶为载体硅胶为载体水为固定相水为固定相第三页,本课件共有90页年代年代发明者发明者发明的色谱方法或重要应用发明的色谱方法或重要应用1906Tswett用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。1931Ku
2、hn,Lederer用氧化铝和碳酸钙分离a-、b-和g-胡萝卜素。使色谱法开始为人们所重视。1938Izmailov,Shraiber最先使用薄层色谱法。1938Taylor,Uray用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。1941Martin,Synge提出色谱塔板理论;发明液提出色谱塔板理论;发明液-液分配色谱;预言了气体可作液分配色谱;预言了气体可作为流动相(即气相色谱)。为流动相(即气相色谱)。1944Consden等发明了纸色谱。1949Macllean在氧化铝中加入淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段。1952Martin,James从理论和实践方面完善了气从理论和实践方面完善
3、了气-液分配色谱法。液分配色谱法。1956Van Deemter等提出色谱速率理论,并应用于气相色谱。1957基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。1958Golay发明毛细管柱气相色谱。1959Porath,Flodin发表凝胶过滤色谱的报告。1964Moore发明凝胶渗透色谱。1965Giddings发展了色谱理论,为色谱学的发展奠定了理论基础。1975Small发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相,采用抑制型电导检测的新型离子色谱法。1981Jorgenson等创立了毛细管电泳法。第四页,本课件共有90页一、色谱法的定义一、色谱法的定义2.1.2 2.1.2 色谱法定义和分类
4、色谱法定义和分类定义:定义:利用不同溶质(样品)与固定相和流动相之利用不同溶质(样品)与固定相和流动相之间的作用力(分配、吸附、离子交换等)的差别,间的作用力(分配、吸附、离子交换等)的差别,当两相做相对移动时,各溶质在两相间进行多次当两相做相对移动时,各溶质在两相间进行多次平衡,使各溶质达到相互分离。平衡,使各溶质达到相互分离。特点:特点:高超的分离能力,高超的分离能力,是一种物理化学分析方法是一种物理化学分析方法第五页,本课件共有90页具体优点:具体优点:(1 1)分离效率高。)分离效率高。(2 2)应用范围广。)应用范围广。(3 3)分析速度快。)分析速度快。(4 4)样品用量少。)样品
5、用量少。(5 5)灵敏度高。)灵敏度高。(6 6)分离和测定一次完成分离和测定一次完成。(7 7)易于自动化,可在工业流程中使用。)易于自动化,可在工业流程中使用。定性能力较差。定性能力较差。色谱法的缺点色谱法的缺点第六页,本课件共有90页二、色谱法的重要概念二、色谱法的重要概念固定相流动相色谱柱 第七页,本课件共有90页1 1、按流动相所处的状态分类、按流动相所处的状态分类 气相色谱气相色谱 -用气体作流动相用气体作流动相 液相色谱液相色谱 -用液体作流动相用液体作流动相气气固色谱固色谱气气液色谱液色谱液液固色谱固色谱液液液色谱液色谱三、色谱法的分类三、色谱法的分类超临界流体色谱超临界流体色
6、谱第八页,本课件共有90页2 2、按固定相使用的形状分类、按固定相使用的形状分类柱色谱:固定相装在柱管内。柱色谱:固定相装在柱管内。纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱(纸色谱和薄层色谱又统称作平板色谱纸色谱和薄层色谱又统称作平板色谱)第九页,本课件共有90页第十页,本课件共有90页第十一页,本课件共有90页3 3、按分离过程的物理化学原理分类、按分离过程的物理化学原理分类 吸附色谱吸附色谱 (L(LS S,G GS)S)分配色谱分配色谱 (L(LL L,G GL)L)离子交换色谱离子交换色谱 (L(LS)S)空间排阻色谱空间排阻色谱 (L(LS)S)第十二页,本课件共有90页吸附色谱吸附色谱 (L(
7、LS S,G GS)S)第十三页,本课件共有90页分配色谱分配色谱 (L(LL L,G GL)L)ConditionedsorbentGoodtransportbetweensampleandsorbent硅胶硅胶水水第十四页,本课件共有90页离子交换色谱离子交换色谱 (L(LS)S)OHElectrostaticattractionSilicabaseCO2HCO2-OCON(CH3)2+NNH3+SO3-第十五页,本课件共有90页空间排阻色谱(LS)第十六页,本课件共有90页2.2 2.2 色谱分离原色谱分离原理理1.分配系数(分配系数(K)Cs:被测组分在固定相中的浓度被测组分在固定相中
8、的浓度Cm:被测组分在被测组分在流动相中的浓度流动相中的浓度2.2.1 2.2.1 分配系数和分配比分配系数和分配比 第十七页,本课件共有90页分配系数意义:分配系数意义:K是热力学常数,是热力学常数,K值除了与温度、压力有关外,值除了与温度、压力有关外,还与被测物、固定相和流动相的性质有关。还与被测物、固定相和流动相的性质有关。K值大值大Cs大大tR长长移动速度慢。移动速度慢。若两组分的若两组分的K值相等值相等两个组分分离开。两个组分分离开。第十八页,本课件共有90页2.分配比(分配比(k):相比相比第十九页,本课件共有90页分配比的意义:分配比的意义:k随随K和和的变化而变化;的变化而变化
9、;k值越大值越大ms越多越多柱的容量大柱的容量大 k又称作又称作容量因子容量因子。k是表征色谱柱对被测组分保留能力的主要参是表征色谱柱对被测组分保留能力的主要参数。数。第二十页,本课件共有90页2.2.2 2.2.2 色谱法分离原理色谱法分离原理第二十一页,本课件共有90页色谱分离过程的特点:不同组分在通过色谱柱时移动速度不等。色谱分离过程的特点:不同组分在通过色谱柱时移动速度不等。流动相 BBA空气B A+B A检测和记录A+B+空气进样固定相流动相第二十二页,本课件共有90页10020030040050.0310.00160.0780.00470.1180.00880.1380.01490
10、.1380.021100.1250.03110.1050.04120.0830.045130.0630.05第二十三页,本课件共有90页2.3 色谱流出曲线 五种磺胺的色谱图第二十四页,本课件共有90页气相色谱分离多环芳烃色谱图第二十五页,本课件共有90页一、色谱流出曲线或色谱图一、色谱流出曲线或色谱图 以检测器对组分的响应信号为纵坐标,流出时间以检测器对组分的响应信号为纵坐标,流出时间(或流出体积或流出体积)为横为横坐标作图所得的曲线。坐标作图所得的曲线。Rf(t,V)二、色谱流出曲线构成:二、色谱流出曲线构成:由基线和色谱峰组成。由基线和色谱峰组成。基线:基线:指仅有流动相通过而没有待测物
11、,检测器响应信号指仅有流动相通过而没有待测物,检测器响应信号随流出随流出时间时间的变化。的变化。色谱峰:色谱峰:在基线上突起的部分,它是由引入流动相中被测物引起的。在基线上突起的部分,它是由引入流动相中被测物引起的。第二十六页,本课件共有90页色谱图或色谱流出曲线色谱图或色谱流出曲线第二十七页,本课件共有90页描述色谱峰三种参数描述色谱峰三种参数峰高峰高(或峰面积或峰面积)峰的大小峰的大小区域宽度区域宽度 峰的形状峰的形状保留值保留值(时间时间t t、体积、体积v)v)峰的位置峰的位置2.3.1 2.3.1 色谱峰色谱峰高斯分布曲线高斯分布曲线第二十八页,本课件共有90页1峰高峰高h2标准偏差
12、标准偏差,0.607h处,拐点处,峰宽正好为处,拐点处,峰宽正好为23峰面积峰面积A A1.065hY1/24半峰宽半峰宽Y1/2 Y1/2=2.3545峰底宽峰底宽Y=4,拐点作切线与基线相交,相交两点间距离为,拐点作切线与基线相交,相交两点间距离为峰底宽峰底宽Y。Y1/2、Y统称为区域宽度统称为区域宽度第二十九页,本课件共有90页 通常用将各组分带出色谱柱所需的载气体积通常用将各组分带出色谱柱所需的载气体积或时间表示。或时间表示。2.3.2 2.3.2 保留值保留值定义:定义:在一定的在一定的固定相固定相和和操作条件操作条件下,任何一种物质都有一下,任何一种物质都有一个固定的保留值,故组分
13、的保留值可用于该组分的定个固定的保留值,故组分的保留值可用于该组分的定性鉴定性鉴定。特点:特点:第三十页,本课件共有90页1 1死时间死时间t tM M说明:说明:实际上就是流动相通过色谱柱所需要的时实际上就是流动相通过色谱柱所需要的时间。或是组分在流动相中所消耗的时间。间。或是组分在流动相中所消耗的时间。t tM M由色谱柱中流动相体积由色谱柱中流动相体积V Vm m与流动相流速决与流动相流速决定,与被测组分和固定相无关。定,与被测组分和固定相无关。第三十一页,本课件共有90页2.2.保留时间保留时间t tR R 定义:定义:从进样开始到柱后从进样开始到柱后,组分出现响应信号极大值组分出现响
14、应信号极大值 时所需时间。时所需时间。说明:说明:组分的保留时间就是组分通过色谱柱所需的时组分的保留时间就是组分通过色谱柱所需的时间。即组分在色谱柱内运行的时间。间。即组分在色谱柱内运行的时间。影响因素:影响因素:流流 动动 相相性质、在色谱柱中的体积性质、在色谱柱中的体积Vm和流速和流速固固 定定 相相性质、在色谱柱中的体积性质、在色谱柱中的体积Vs;被测组分被测组分性质性质 第三十二页,本课件共有90页3.3.调整保留时间调整保留时间()定义:定义:扣除死时间后的保留时间。扣除死时间后的保留时间。说明:说明:组分在固定相中停留的时间组分在固定相中停留的时间。=注意:第三十三页,本课件共有9
15、0页4.4.流动相的流速流动相的流速 定义:定义:单位时间流动相所通过的距离单位时间流动相所通过的距离-线流速,线流速,u单位时间通过流动相的体积单位时间通过流动相的体积-体积流速,体积流速,F单位时间通过流动相的量单位时间通过流动相的量-质量流速,质量流速,Fm和摩尔流速,和摩尔流速,Fn)F、Fm和和Fn常称作流量。常称作流量。第三十四页,本课件共有90页线流速线流速 l/t(m/min)体积流速体积流速v/t(ml/min)质量流速质量流速m/t(g/min)F说明:说明:在流路的任何一点,在流路的任何一点,质量流速或摩尔流速相等。质量流速或摩尔流速相等。Fm=Fn 对于气相色谱,线流速
16、和体积流速可能各处不同;对于气相色谱,线流速和体积流速可能各处不同;对于液相色谱,线流速可能不一样,但体积流速可视为各处相同。对于液相色谱,线流速可能不一样,但体积流速可视为各处相同。气体状态方程气体状态方程不同位置处,线流速不同不同位置处,线流速不同第三十五页,本课件共有90页气相色谱中柱内平均体积流速的确定气相色谱中柱内平均体积流速的确定c c点处的平均体积流速点处的平均体积流速 为柱内气体的平均摩尔流速为柱内气体的平均摩尔流速 为流量计内为流量计内r r处气体的摩尔流速处气体的摩尔流速 F Fc c很难测,且为柱内平均值,很难测,且为柱内平均值,F Fr r易测,求易测,求F Fr r与
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