色谱分析法幻灯片.ppt

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1、色谱分析法第1页，共42页，编辑于2022年，星期二ts第2页，共42页，编辑于2022年，星期二1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论；1952 James和Martin发展了气相色谱；1956 Van Deemter提出速率理论；1967 Kirkland等研制高效液相色谱法；80年代以后 出现毛细管电泳和毛细管电动色谱等一系列新的色谱分析方法。第3页，共42页，编辑于2022年，星期二二、分类按流动相分气相色谱（GC）液相色谱（LC）超临界流体色谱（SFC）按机理分吸附色谱分配色谱离子交换色谱排阻色谱第4页，共42页，编辑于2022年，星期二按固定相在支持体中的形状分柱色谱

2、平板色谱纸色谱薄层色谱按分离效率分经典液相色谱高效液相色谱第5页，共42页，编辑于2022年，星期二最新进展微柱色谱毛细管电动色谱三、基本概念与术语1、色谱流出曲线（chromatogram）指样品注入色谱柱后，信号随时间变化的曲线。第6页，共42页，编辑于2022年，星期二色谱流出曲线示意图WbW1/21/2h0.607h 第7页，共42页，编辑于2022年，星期二2、常用术语（1）基线无组分通过色谱柱时，检测器的噪音随时间变化的曲线。（2）峰宽峰底宽Wb 峰半宽W1/2标准偏差第8页，共42页，编辑于2022年，星期二色谱参数示意图1/2h0.607hW1/2 WbtRt0第9页，共42页

3、，编辑于2022年，星期二（3）保留值保留时间tR进样到出现色谱峰的时间保留体积VR进样到出现色谱峰时消耗的流动相体积死时间t0流动相流过色谱柱的时间死体积V0色谱柱的空隙体积第10页，共42页，编辑于2022年，星期二校正保留时间校正保留体积F流动相流动线速度（4）相对保留值第11页，共42页，编辑于2022年，星期二（5）分配系数和分配比（容量因子）分配系数：一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相浓度的比值分配比（容量因子）：一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相量的比值固定相重量流动相重量第12页，共42页，编辑于2022年，星期二K与k的关系：（6）容量因子k与

4、保留值的关系第13页，共42页，编辑于2022年，星期二证明：当组分一半流出色谱柱时第14页，共42页，编辑于2022年，星期二色谱基本保留方程第15页，共42页，编辑于2022年，星期二四、分离效能指标1、选择性（相对保留值）相对保留值由两组分的热力学性质决定，与色谱柱的长短粗细无关。第16页，共42页，编辑于2022年，星期二2、峰宽度第17页，共42页，编辑于2022年，星期二3、分离度分离度考虑了保留时间和峰宽度，是一个综合指标：R 1.0两峰明显重叠两峰明显重叠R=1.0两峰达两峰达97.7%分离分离R 1.5两峰完全分开两峰完全分开第18页，共42页，编辑于2022年，星期二第二节

5、第二节色谱理论色谱理论一、塔板理论目的从理论上得到描述色谱流出曲线的方程，并通过这一方程各参数来研究影响分离的因素。假设（1）色谱柱存在多级塔板;（2）组分通过时在每级塔板两相间达到一次平衡;第19页，共42页，编辑于2022年，星期二r 塔板数N 转移次数设：有A、B两组分，kA=2kB=1/2当 N=0r=0A组分在两相分配达平衡后：流动相分量=固定相分量=r0r1r2。rn第20页，共42页，编辑于2022年，星期二下表列出经过各级转移后组分在每一级塔板中的量：第21页，共42页，编辑于2022年，星期二第22页，共42页，编辑于2022年，星期二r0r1r2。rn当经过1次转移（N=1

6、）以后：第0级塔板：r=0组分的分量=第1级塔板：r=1组分的分量=组分在两级塔板上的量可表示为：若抽象成一个规律：第23页，共42页，编辑于2022年，星期二由上表可以看出，经N次转移后，组分在各级塔板上的量符合二相式分布，即当N=4时，组分分布在5级塔板上：以A组分为例，5级塔板上的分量分别是：第24页，共42页，编辑于2022年，星期二任一级塔板上的分量为 的展开式对应的一项，可用一个通式表示：当求 最后一级塔板的组分的量时，r=n，以作图，即得色谱流出曲线，因此上式称为流出曲线方程。第25页，共42页，编辑于2022年，星期二tCtRCmax对于两个组分A和B，如果k不同，则流出曲线的

7、形状不同：第26页，共42页，编辑于2022年，星期二由于所获得的流出曲线在N很大时呈正态分布，因此可将流出曲线方程转化为正态分布方程形式：将此方程与标准正态分布曲线方程比较：可知：所以：第27页，共42页，编辑于2022年，星期二或：根据：所以：n 称为色谱柱的理论塔板数。因为tR是热力学常数，当色谱柱的长度一定，理论板数目n越大，色谱峰越窄。第28页，共42页，编辑于2022年，星期二neff 与 n 的关系：第29页，共42页，编辑于2022年，星期二第30页，共42页，编辑于2022年，星期二3、既然色谱分离的依据是组分在两相中的分配能力差异，因此，两相不限于液-固相，对气体成分而言，

8、亦可是气-固项或气-液相。第31页，共42页，编辑于2022年，星期二二、速率理论1、塔板理论的不足塔板理论虽然指出了理论板数n或理论板高度H对色谱柱效率的影响，但是没有指出影响塔板高度的因素，因此无法在理论指导下从实验上提高色谱柱的效率。2、Van Deemter方程1956年Van Deemter提出速率方程，指出了提高柱效率的途径：第32页，共42页，编辑于2022年，星期二Van Deemter方程式中 u流动相流动的线速度（1）A涡流扩散项：指固定相填充不均匀引起的扩散为填充的不规则因子dp固定相颗粒粒径第33页，共42页，编辑于2022年，星期二涡流扩散示意图第34页，共42页，编

9、辑于2022年，星期二（2）B/u 纵向分子扩散项指分子沿色谱柱轴向扩散引起的色谱谱带展宽B=2 r Dm式中：r弯曲因子，填充柱 r 1 空心柱r=1 Dm组分在流动相中的扩散系数由于组分在液相中的扩散系数只有气体中的由于组分在液相中的扩散系数只有气体中的1/105，因此在液相，因此在液相色谱中色谱中B可以忽略。可以忽略。第35页，共42页，编辑于2022年，星期二（3）Cu传质阻力项指组分在流动相和固定相之间传质的阻力固定相传质阻力流动相传质阻力q 和 为与两相的构型和性质有关的常数dp 和 df 为固定相颗粒直径和固定液膜的厚度第36页，共42页，编辑于2022年，星期二综上所述，速率方程为：第37页，共42页，编辑于2022年，星期二u 在上述方程各项中存在矛盾，因此，应求出最佳值：第38页，共42页，编辑于2022年，星期二uHminuopt第39页，共42页，编辑于2022年，星期二3、影响谱带展宽的其它因素柱前展宽、柱后展宽、柱外效应第40页，共42页，编辑于2022年，星期二三、分离条件的选择综合塔板理论和速率理论，可获得影响色谱分离效率的因素：第41页，共42页，编辑于2022年，星期二第42页，共42页，编辑于2022年，星期二