第八章色谱法导论精选文档.ppt
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1、第八章色谱法导论本讲稿第一页,共六十页1、反、反-1,2-二氯乙烯二氯乙烯 2、顺、顺-1,2-二氯乙烯二氯乙烯 3、溴氯乙烷、溴氯乙烷 4、1,2-二氯乙烷二氯乙烷 5、1,4-二氟苯二氟苯 6、三氯乙烯、三氯乙烯 本讲稿第二页,共六十页一、色谱法概述一、色谱法概述n色谱法的发展色谱法的发展n色谱法的分类色谱法的分类n色谱法的特点色谱法的特点本讲稿第三页,共六十页色谱法的发展色谱法的发展1906年,俄植物学家年,俄植物学家M.Tswett分离植物色素分离植物色素物叶的色素植组成物叶的色素植组成叶绿素叶绿素a(蓝绿色)(蓝绿色)叶绿素叶绿素b(黄绿色)(黄绿色)胡萝卜素(橙色)胡萝卜素(橙色)
2、叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)本讲稿第四页,共六十页植物色素的分离植物色素的分离固定相固定相CaCO3颗粒颗粒流动相流动相石油醚石油醚 色带色带本讲稿第五页,共六十页植物色素的分离流动相有液体流动相有液体也有气体也有气体固定相有固体固定相有固体也有液体也有液体色谱带有有颜色的、紫色谱带有有颜色的、紫外色带、无色的外色带、无色的本讲稿第六页,共六十页色谱法分类色谱法分类n按流动相和固定相所处状态分按流动相和固定相所处状态分n按固定相的固定形式分按固定相的固定形式分n按分离过程机制分按分离过程机制分本讲稿第七页,共六十页按流动相和固定相所处状态分按流动相和固定相所处状态分n气相色谱(气相色谱(GC)
3、气液色谱气液色谱 气固色谱气固色谱n液相色谱(液相色谱(LC)液液色谱液液色谱 液固色谱液固色谱流动相气体液体方法气相色谱GC液相色谱LC固定相固体吸附剂液体固体吸附剂液体分离依据吸附分配吸附分配方法名称气固色谱气液(分配)色谱液固色谱液液色谱本讲稿第八页,共六十页按固定相的固定方式分按固定相的固定方式分n柱色谱柱色谱n纸色谱纸色谱n薄层色谱薄层色谱本讲稿第九页,共六十页按固定相按固定相的固定方式分的固定方式分n柱色谱柱色谱n纸色谱纸色谱n薄层色谱薄层色谱本讲稿第十页,共六十页按分离过程机制分按分离过程机制分n吸附色谱吸附色谱n分配色谱分配色谱n离子交换色谱离子交换色谱n排阻色谱排阻色谱本讲稿
4、第十一页,共六十页按分离过程机制分按分离过程机制分n吸附色谱吸附色谱利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的 差异进行分离差异进行分离n分配色谱分配色谱利用不同组分在两相中分配系数差异进行分利用不同组分在两相中分配系数差异进行分离离n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n排阻色谱排阻色谱利用多孔性物质对不同大小分子排阻的差异,进利用多孔性物质对不同大小分子排阻的差异,进行分离行分离本讲稿第十二页,共六十页色谱法的特点色谱法的特点n分离效能高分离效能高 可以分离可以分离100多个组分多个组分n灵敏度高灵敏度高 检测检测10-1110-13g痕量物痕
5、量物质质n分析速度快分析速度快 几分钟十几分钟一个周几分钟十几分钟一个周期期n应用范围广应用范围广 气、液、固体,几乎所有气、液、固体,几乎所有物质物质缺点:未知物的定性比较困难缺点:未知物的定性比较困难色谱法的实质是组分的分离。色谱法的实质是组分的分离。本讲稿第十三页,共六十页二、色谱法的分离原理二、色谱法的分离原理色谱分离过程示意图色谱分离过程示意图欲分离的欲分离的混合组分混合组分流动相本讲稿第十四页,共六十页n样品在固定相与流动相之间进行分配,很快达到分配平衡。样品在固定相与流动相之间进行分配,很快达到分配平衡。n当流动相流过时,样品将在流动相和当流动相流过时,样品将在流动相和新新的固定
6、相中又达到分配平的固定相中又达到分配平衡衡n同时原来同时原来仍在固定相中的样品仍在固定相中的样品与与新新的流动相之间也会形成新的分的流动相之间也会形成新的分配平衡。配平衡。n随着流动相的不断流过,它们携带分配平衡后的样品,沿着随着流动相的不断流过,它们携带分配平衡后的样品,沿着柱子向前流动。柱子向前流动。在流动相中分配多的在流动相中分配多的A组分在前,在固定相中分配多的组分在前,在固定相中分配多的B组分在后。组分在后。从而分离。从而分离。分离的组分在柱中是一个组分段,所以出一个峰。分离的组分在柱中是一个组分段,所以出一个峰。色谱分离原理:色谱分离原理:本讲稿第十五页,共六十页分配系数:分配系数
7、:分配比:分配比:(容量因子,容量比)(容量因子,容量比)cs:组分在固定相中的浓度,:组分在固定相中的浓度,cm:组分在流动相中的浓度:组分在流动相中的浓度p:组分在固定相中的质量,:组分在固定相中的质量,q:组分在流动相中的质量:组分在流动相中的质量Vm:色谱柱固定相体积,:色谱柱固定相体积,Vs:色谱柱流动相体积:色谱柱流动相体积本讲稿第十六页,共六十页三、色谱图及常用术语三、色谱图及常用术语 色谱图:色谱图:试样各组分经色谱分离后,从柱后流出进试样各组分经色谱分离后,从柱后流出进入检测器,检测器将各组分浓度(或质量)的变化入检测器,检测器将各组分浓度(或质量)的变化转换为电信号(电压或
8、电流),再由记录仪记录下转换为电信号(电压或电流),再由记录仪记录下来,所得的电信号强度随时间变化的曲线,即为流来,所得的电信号强度随时间变化的曲线,即为流出曲线,也称为色谱图,或者叫作色谱峰。出曲线,也称为色谱图,或者叫作色谱峰。本讲稿第十七页,共六十页色谱图色谱图基线基线本讲稿第十八页,共六十页常用术语常用术语n基线:基线:柱中只有流动相流过时,检测器的响应信柱中只有流动相流过时,检测器的响应信号记录值号记录值n峰高峰高h:色谱峰顶点与基线的垂直距离色谱峰顶点与基线的垂直距离n区域宽度区域宽度 峰底宽:峰底宽:Wb 半峰宽:半峰宽:1/2h处的峰宽,处的峰宽,W1/2 标准偏差:标准偏差:
9、0.607h处的峰宽为处的峰宽为2 峰面积:对称峰峰面积:对称峰 A=1.065hW1/2本讲稿第十九页,共六十页常用术语常用术语n保留值:保留值:表示试样中各组分在色谱柱内停留状况的表示试样中各组分在色谱柱内停留状况的一个指标,反映了组分分子与固定相分子间作用力一个指标,反映了组分分子与固定相分子间作用力的大小,通常用时间或载气体积来表示的大小,通常用时间或载气体积来表示 用时间表示的保留值用时间表示的保留值 用体积表示的保留值用体积表示的保留值本讲稿第二十页,共六十页用时间表示的保留值用时间表示的保留值(单位:单位:min,s等)等)n死时间(死时间(tM)不被固定相保留的组分,从进样到出
10、现最大峰所需的时间,不被固定相保留的组分,从进样到出现最大峰所需的时间,也即流动相流经色谱柱所需的时间也即流动相流经色谱柱所需的时间n保留时间(保留时间(tR)试样从进样到出现最大峰所需的时间试样从进样到出现最大峰所需的时间n调整保留时间(调整保留时间(tR)tR=tR-tM L-柱长度,柱长度,u流动线速度流动线速度本讲稿第二十一页,共六十页用体积表示的保留值用体积表示的保留值(单位:单位:mL)n死体积(死体积(vM)不被固定相保留的组分,通过色谱柱所消耗的流动相不被固定相保留的组分,通过色谱柱所消耗的流动相体积,可由死时间确定体积,可由死时间确定n保留体积(保留体积(vR)试样从进样到出
11、现最大峰所通过的流动相体积试样从进样到出现最大峰所通过的流动相体积n调整保留体积(调整保留体积(vR)vR=vR-vM本讲稿第二十二页,共六十页相对保留值(相对保留值()也称为也称为选择性选择性因子,因子,为两组分的调整保留值之比为两组分的调整保留值之比 一般我们选择一般我们选择tR2大于大于tR1,所以,所以 值一般大于值一般大于1,越大,分离效果越好。越大,分离效果越好。与柱温、组分性质、固定相流动性性质有关,与柱长、柱径、填充、流动相流与柱温、组分性质、固定相流动性性质有关,与柱长、柱径、填充、流动相流速无关速无关本讲稿第二十三页,共六十页由色谱图得出的结论由色谱图得出的结论n色谱峰的个
12、数色谱峰的个数判断组分的个数判断组分的个数n色谱峰的保留值色谱峰的保留值定性分析定性分析n色谱峰的面积或峰高色谱峰的面积或峰高定量分析定量分析n相对保留值相对保留值 固定相与流动相的选择是否合适固定相与流动相的选择是否合适n保留值、区域宽度保留值、区域宽度评价色谱柱分离效能的好坏评价色谱柱分离效能的好坏本讲稿第二十四页,共六十页四、色谱法基本理论四、色谱法基本理论a、A,B组分未分离组分未分离b、A,B组分分离不完全组分分离不完全c、A,B组分分离完全组分分离完全本讲稿第二十五页,共六十页n两组分的分配系数有差异两组分的分配系数有差异n区域扩散速率小于区域分离速率区域扩散速率小于区域分离速率受
13、哪些因素影响?受哪些因素影响?塔板理论塔板理论速率理论速率理论本讲稿第二十六页,共六十页塔板理论塔板理论塔板理论的假设:塔板理论的假设:1 1、色谱由一系列连续的,相等的水平塔板组成,每一塔板高度、色谱由一系列连续的,相等的水平塔板组成,每一塔板高度为为H H,理论塔板数,理论塔板数n=L/H2 2、在柱内一小段、在柱内一小段H H内,组分可在两相间迅速达到平衡内,组分可在两相间迅速达到平衡3 3、流动相进入是间歇的,而非连续,每次进入为一个塔板、流动相进入是间歇的,而非连续,每次进入为一个塔板体积体积4 4、所有组分纵向扩散不计、所有组分纵向扩散不计5 5、分配系数、分配系数K K恒定不变恒
14、定不变本讲稿第二十七页,共六十页塔板理论的结论:塔板理论的结论:n理论塔板数理论塔板数n大于大于50,可得到峰形基本对称的曲线,可得到峰形基本对称的曲线n只要被分离组分分配系数只要被分离组分分配系数K有差异,只要有差异,只要n足够大,均可进行分足够大,均可进行分离离nn与半峰宽及峰底宽的关系与半峰宽及峰底宽的关系如果若如果若tR一定,那么一定,那么n越大,越大,H越小,则色谱峰越窄,柱越小,则色谱峰越窄,柱效能越高。效能越高。本讲稿第二十八页,共六十页塔板理论的优点及局限性:塔板理论的优点及局限性:n优点:优点:提出了计算和评价柱效能高低的因素,而且很直观提出了计算和评价柱效能高低的因素,而且
15、很直观n缺点:缺点:1、纵向扩散不能忽略纵向扩散不能忽略 2、分配系数与浓度无关只能在有限分配系数与浓度无关只能在有限 的浓度范围内成立的浓度范围内成立 3、色谱柱中没有真正的平衡体系色谱柱中没有真正的平衡体系本讲稿第二十九页,共六十页塔板理论解决的问题:塔板理论解决的问题:解释流出曲线的形状(正态分布)、浓度解释流出曲线的形状(正态分布)、浓度极大位置、评价柱效的公式极大位置、评价柱效的公式。不能解释:不能解释:影响塔板高度的因素、不同流速下塔板高影响塔板高度的因素、不同流速下塔板高度为何不同。度为何不同。影响柱效的本质问题影响柱效的本质问题本讲稿第三十页,共六十页n n越大,越大,H越小,
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