色谱基本理论a塔板理论.pptx
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1、 2-1 2-1 概述概述 色色谱谱法法早早在在19031903年年由由俄俄国国植植物物学学家家M.TswettM.Tswett(茨茨维维特特)提出,成为十分重要的分离分析手段。提出,成为十分重要的分离分析手段。实实验验:叶叶绿绿素素分分离离:石石油油醚醚浸浸提提叶叶片片碳碳酸酸钙钙填填充充拄拄纯纯净净石石油油醚醚淋淋洗洗叶叶绿绿素素分分离离(a a,b b,叶叶黄黄素素,胡胡萝萝卜素)卜素)色色谱谱法法共共同同的的基基本本特特点点是是具具备备两两个个相相:不不动动的的一一相相,称称为为固固定定相相;另另一一相相是是携携带带样样品品流流过过固固定定相相的的流流动动体体,称称为为流流动动相相。当
2、当流流动动相相中中样样品品混混合合物物经经过过固固定定相相时时,就就会会与与固固定定相相发发生生作作用用,由由于于各各组组分分在在性性质质和和结结构构上上的的差差异异,与与固固定定相相相相互互作作用用的的类类型型、强强弱弱也也有有差差异异,因因此此在在同同一一推推动动力力的的作作用用下下,不不同同组组分分在在固固定定相相滞滞留留时时间间长长短短不不同同,从而按先后不同的次序从固定相中流出(从而按先后不同的次序从固定相中流出(洗脱洗脱)。)。第1页/共43页 第2页/共43页色谱法分类色谱法分类 一按两相状态分类n 气体为流动相的色谱称为气相色谱(气体为流动相的色谱称为气相色谱(GCGC),根据
3、固定相是),根据固定相是固体吸附剂还是固定液(附着在惰性载体上的一薄层有机化固体吸附剂还是固定液(附着在惰性载体上的一薄层有机化合物液体),又可分为气固色谱(合物液体),又可分为气固色谱(GSCGSC)和气液色谱()和气液色谱(GLCGLC)n液体为流动相的色谱称液相色谱(液体为流动相的色谱称液相色谱(LCLC)。同理,液相色谱亦)。同理,液相色谱亦可分为液固色谱(可分为液固色谱(LSCLSC)和液液色谱)和液液色谱LLCLLC)n超临界流体为流动相的色谱称为超临界流体色谱(超临界流体为流动相的色谱称为超临界流体色谱(SFCSFC)。)。n通过化学反应将固定液键合到载体表面,这种化学键合固定通
4、过化学反应将固定液键合到载体表面,这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱(相的色谱又称化学键合相色谱(CBPCCBPC)。)。第3页/共43页二按分离机理分类二按分离机理分类 利利用用组组分分在在吸吸附附剂剂(固固定定相相)上上的的吸吸附附能能力力强强弱弱不不同同而而得得以以分离的方法,称为分离的方法,称为吸附色谱法吸附色谱法。利利用用组组分分在在固固定定液液(固固定定相相)中中溶溶解解度度不不同同而而达达到到分分离离的的方方法称为法称为分配色谱法分配色谱法。利利用用组组分分在在离离子子交交换换剂剂(固固定定相相)上上的的亲亲和和力力大大小小不不同同而而达达到分离的方法,称为到分离的方法,
5、称为离子交换色谱法离子交换色谱法。利利用用大大小小不不同同的的分分子子在在多多孔孔固固定定相相中中的的选选择择渗渗透透而而达达到到分分离离的方法,称为的方法,称为凝胶色谱法凝胶色谱法或或排阻色谱法排阻色谱法。利利用用不不同同组组分分与与固固定定相相(固固定定化化分分子子)的的高高专专属属性性亲亲和和力力进进行分离的技术称为行分离的技术称为亲和色谱法亲和色谱法,常用于蛋白质的分离。,常用于蛋白质的分离。第4页/共43页三按固定相的外形分类三按固定相的外形分类固定相装于柱内的色谱法,称为固定相装于柱内的色谱法,称为柱色谱柱色谱。固定相呈平板状的色谱法,称为固定相呈平板状的色谱法,称为平板色谱平板色
6、谱,它,它又可分为又可分为薄层色谱薄层色谱和和纸色谱纸色谱。根据以上所述,将色谱法的分类总结于表根据以上所述,将色谱法的分类总结于表根据以上所述,将色谱法的分类总结于表根据以上所述,将色谱法的分类总结于表2-l2-l中中中中。第5页/共43页2-1第6页/共43页2-2 2-2 色谱流出曲线及有关术语色谱流出曲线及有关术语一流出曲线和色谱峰一流出曲线和色谱峰 2-1第7页/共43页基线基线(Baseline)、基线噪声基线噪声(Baseline noise)基线漂移基线漂移(Baseline drift)死时间死时间(Dead time)、死体积、死体积(Dead volume)保留值保留值(
7、Retention value):Retention time&Retention volume调整保留值调整保留值(Adjusted retention value):Adjusted retention time&Adjusted retention volume相对保留值相对保留值(Relative retention value)区域宽度区域宽度(Peak width)标准偏差标准偏差(Standard deviation)半峰宽度半峰宽度(Peak width at half-height)峰底宽度峰底宽度(Peak width at peak base)峰高峰高(Peak heig
8、ht)第8页/共43页二、基线二、基线 柱中仅有流动相通过时,检测器响应讯号的记录值,即图2-1中Ot线理想的基线应该是一条水平直线。基线噪声,基线漂移 2-1三、峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以h表示,如图2-1中BA 第9页/共43页四、保留值四、保留值 1 1死时间死时间t tM M 不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时,从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间,如图2-1中 OA。因为这种物质不被固定相吸附或溶解,故其流动速度将与流动相的流动速度相近测定流动相平均线速时,可用柱长L与tM的比值计算。第10页/共43页 2 2保留时间保留时间t tR R 试样从进样开始到柱后出
9、现峰极大点时所经历的时间,称为保留时间,试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所经历的时间,称为保留时间,如图如图2-1 OB2-1 OB它相应于样品到达柱末端的检测器所需的时间它相应于样品到达柱末端的检测器所需的时间 图2-1 色谱流出曲线第11页/共43页3 3调整保留时间调整保留时间t tR R 某组份的保留时间扣除死时间后称某组份的保留时间扣除死时间后称为该组份的为该组份的调整保留时间调整保留时间,即,即 t tR R=t=tR R-t-tM M 由由于于组组份份在在色色谱谱柱柱中中的的保保留留时时间间t tR R包包含含了了组组份份随随流流动动相相通通过过柱柱子子所所需需的的时时间间和和
10、组组份份在在固固定定相相中中滞滞留留所所需需的的时时间间,所所以以t tR R实实际际上上是是组组份份在在固固定定相相中中停停留留的的总总时时间间保保留留时时间间可可用用时时间间单单位位(如(如s s)或距离单位(如)或距离单位(如cmcm)表示。)表示。保留时间是色谱法定性的基本依据保留时间是色谱法定性的基本依据,但同一,但同一组份的保留时间常受到流动相流速的影响,因此组份的保留时间常受到流动相流速的影响,因此色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性检定色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性检定第12页/共43页 4 4死体积死体积 V VM M 指指色色谱谱柱柱在在填填充充后后,柱柱管管内内
11、固固定定相相颗颗粒粒间间所所剩剩留留的的空空间间、色色谱谱仪仪中中管管路路和和连连接接头头间间的的空空间间以以及及检检测测器器的的空空间间的的总总和和当当后后两两项项很很小小而而可可忽忽略略不不计计时时,死死体体积积可由死时间与流动相体积流速可由死时间与流动相体积流速F F0 0(L Lminmin)计算:)计算:V VM M=t=tM MF F0 0 第13页/共43页5 5保留体积保留体积 V VR R 指从进样开始到被测组份在柱后出指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积。保现浓度极大点时所通过的流动相体积。保留体积与保留时间留体积与保留时间t t。的关系如下:。的
12、关系如下:VR=tRF0 6 6调整保留体积调整保留体积V VR R 某组份的保留体积扣除死体积后,称该组份的调整保留体积,即某组份的保留体积扣除死体积后,称该组份的调整保留体积,即 VR=VR-VM第14页/共43页 7相对保留值2.1 某组份某组份2 2的调整保留值与组份的调整保留值与组份1 1的调整保留值之比,称为相对保留值:的调整保留值之比,称为相对保留值:由由于于相相对对保保留留值值只只与与柱柱温温及及固固定定相相的的性性质质有有关关,而而与与柱柱径径、柱柱长长、填填充充情情况况及及流流动动相相流流速速无无关关,因因此此,它它是是色色谱法中,特别是气相色谱法中,广泛使用的定性数据谱法
13、中,特别是气相色谱法中,广泛使用的定性数据 必须注意,相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保必须注意,相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保留体积之比留体积之比 .第15页/共43页选择因子选择因子 式中式中t tR2R2为为后出峰后出峰的调整保留时间,所以这时的调整保留时间,所以这时总是大于总是大于1 1的的 。在定性分析中,通常固定一个色谱峰作为标在定性分析中,通常固定一个色谱峰作为标在定性分析中,通常固定一个色谱峰作为标在定性分析中,通常固定一个色谱峰作为标准(准(准(准(s s s s),然后再求其它峰(),然后再求其它峰(),然后再求其它峰(),然后再求其它峰(i i i i)对这个
14、峰的相对)对这个峰的相对)对这个峰的相对)对这个峰的相对保留值在多元混合物分析中,保留值在多元混合物分析中,保留值在多元混合物分析中,保留值在多元混合物分析中,通常选择一对最通常选择一对最通常选择一对最通常选择一对最难分离的物质对,将它们的相对保留值作为重要难分离的物质对,将它们的相对保留值作为重要难分离的物质对,将它们的相对保留值作为重要难分离的物质对,将它们的相对保留值作为重要参数参数参数参数在这种特殊情况下,可用符号在这种特殊情况下,可用符号在这种特殊情况下,可用符号在这种特殊情况下,可用符号表示:表示:表示:表示:第16页/共43页五、区域宽度五、区域宽度 色谱峰的区域宽度是组份在色谱
15、柱中色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的函数,它反映了色谱操作条件谱带扩张的函数,它反映了色谱操作条件的动力学因素度量色谱峰区域宽度通常的动力学因素度量色谱峰区域宽度通常有三种方法:有三种方法:1.标准偏差 即0607倍峰高处色谱峰宽的一半,如图2-1中EF距离的一半。2.半峰宽Y1/2 即峰高一半处对应的峰宽,如图2-1中GH间的距离它与标准偏差的关系是:Y1/2=2.354第17页/共43页2-1第18页/共43页 3.3.基线宽度基线宽度W W 即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距,如图2-1中IJ的距离它与标准偏差的关系是:Y=4 第19页/共43页从色谱流出曲线上,可以得到许
16、多重要信息:从色谱流出曲线上,可以得到许多重要信息:(l l l l)根据色谱峰的个数,可以判断样品中所合组份的最少个数)根据色谱峰的个数,可以判断样品中所合组份的最少个数)根据色谱峰的个数,可以判断样品中所合组份的最少个数)根据色谱峰的个数,可以判断样品中所合组份的最少个数(2 2 2 2)根据色谱峰的保留值)根据色谱峰的保留值)根据色谱峰的保留值)根据色谱峰的保留值(或位置),可以进行定性分析或位置),可以进行定性分析或位置),可以进行定性分析或位置),可以进行定性分析(3 3 3 3)根据色谱峰的面积或峰高,可以进行定量分析根据色谱峰的面积或峰高,可以进行定量分析根据色谱峰的面积或峰高,
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