色谱分析法概论解析.pptx

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1、u色谱法是一种分离分析方法色谱法是一种分离分析方法u各物质在两相中具有不同的分配系数，各物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，在两相中进行多次当两相作相对运动时，在两相中进行多次反复的分配达到分离。反复的分配达到分离。1第1页/共62页薄层薄层色谱色谱2第2页/共62页柱色谱柱色谱3第3页/共62页纸色谱纸色谱4第4页/共62页第一节第一节 色谱过程和基本原理色谱过程和基本原理5第5页/共62页一、色谱过程n样品加入n各组分随着流动相的不断向前而在两相间反复进行溶解、挥发，或吸附、解吸。n如果各组分在两相中的分配系数不同，它们就有可能达到分离。6第6页/共62页基线、峰高基线、峰

2、高 h、半峰宽、半峰宽 W1/2、峰宽、峰宽W二、色谱流出曲线和术语（一）色谱流出曲线和色谱峰7第7页/共62页由色谱峰的流出曲线可以实现一下目的：由色谱峰的流出曲线可以实现一下目的：（1）依据色谱峰的）依据色谱峰的保留值保留值进行进行定性定性分析分析（2）依据色谱峰的）依据色谱峰的面积或峰高面积或峰高进行进行定量定量分分析析（3）依据色谱峰的）依据色谱峰的保留值以及峰宽保留值以及峰宽评价色评价色谱柱的谱柱的分离效能分离效能8第8页/共62页（二）（二）保留值保留值n保留时间 tRn死时间 t0n调整保留时间 tR=tR t0（组分在固定相中停留的总时间）n保留体积 VR=tRFc（与流动相流

3、速无关）n死体积 V0=t0Fc（从进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空间）n调整保留体积 VR=tRFc 9第9页/共62页n相对保留值（只与柱温及固定相的性质有关）n保留指数保留值保留值10第10页/共62页在某一色谱条件下，把含A和B以及两相邻的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析。A在相邻的两种正构烷烃之间流出，它们的调整保留时间分别为10min，11min和12min；最先流出的正构烷烃的保留指数为800；组分B的保留指数为882.3。求组分A的保留指数。试问A和B有可能是同系物吗？例：11第11页/共62页解：解：12第12页/共62页（三）色谱峰高和峰面（三）色谱峰高和峰面积积

4、1.1.峰高峰高 组分在柱后出现浓度极大时的检测信号，组分在柱后出现浓度极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的距离即色谱峰顶至基线的距离2.2.峰面积峰面积色谱曲线与基线间包围的面积色谱曲线与基线间包围的面积13第13页/共62页（四）色谱峰区域宽度（四）色谱峰区域宽度1.标准差标准差 2.半峰宽半峰宽 W1/2W1/2=2.355 3.峰宽峰宽 WW=4 14第14页/共62页（五）（五）分离度分离度15第15页/共62页三、分配系数与色谱分离三、分配系数与色谱分离分配系数nK大的组分，滞留在固定相中的时间长，在柱内移动的速度慢，后流出柱子。n温度升高，K变小。nK为常数时，是线性色谱。（一）

5、分配系数和容量因子16第16页/共62页容量因子（分配比）17第17页/共62页（二）分配系数和容量因子与保留时间的关系18第18页/共62页（三）色谱分离的前提 19第19页/共62页例：例：在在1m长的填充色谱柱上，某镇静药物长的填充色谱柱上，某镇静药物A及其异及其异构体构体B的保留时间分别为的保留时间分别为5.80min和和6.60min；峰底；峰底宽度分别为宽度分别为0.78min及及0.82min，空气通过色谱柱需，空气通过色谱柱需1.10min。计算：计算：载气的平均线速度；组分载气的平均线速度；组分B的分配比；的分配比；A及及B的分离度。的分离度。解：解：20第20页/共62页流

6、动相流动相：气相色谱、液相色谱、超临界流体色：气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱谱固定相固定相：气固、气液；液固、液液：气固、气液；液固、液液2.按固定相的形式分类1.按两相状态分类n柱色谱：填充柱色谱、毛细管色谱n平面色谱：纸色谱、薄层色谱第二节第二节 基本类型色谱方法及其分离机基本类型色谱方法及其分离机制制一、色谱法的分类一、色谱法的分类21第21页/共62页3.按分离机制分类n分配色谱：根据不同组分在固定液中溶解度的大小而分离n吸附色谱：根据不同组分在吸附剂上的吸附和解吸能力的大小而分离n离子交换色谱：不同组分对离子交换树脂的亲和力不同n空间排阻色谱：依据分子几何尺寸大小不同进行分离22

7、第22页/共62页色谱法的分类23第23页/共62页利用被分离组分在固定相和流动相中利用被分离组分在固定相和流动相中溶解度溶解度的差别的差别来实现分离。来实现分离。溶质分子在固定相中溶解度越大，或在流动溶质分子在固定相中溶解度越大，或在流动相中溶解度越小，则相中溶解度越小，则K K越大，保留时间越长。越大，保留时间越长。二、分配色谱法1.分离原理24第24页/共62页固定相：途渍在惰性载体颗粒上的一薄层液体，又称固定液。流动相：气体或液体流动相极性 固定相极性 反相分配色谱2.固定相和流动相符合相似相容原理3.洗脱顺序25第25页/共62页三、吸附色谱法三、吸附色谱法利用被分离组分对固定相表面

8、吸附中心利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能吸附能力差别力差别而实现分离。而实现分离。气固、液固气固、液固吸附过程是组分分子吸附过程是组分分子X与流动相分子与流动相分子Y争夺吸附争夺吸附剂表面活性中心的过程剂表面活性中心的过程1.分离原理26第26页/共62页2.2.固定相和流动相固定相和流动相固定相：固定相：多为具有较大比表面积、多孔性微多为具有较大比表面积、多孔性微粒状的吸附剂粒状的吸附剂流动相：流动相：极性越强，洗脱能力越强。极性越强，洗脱能力越强。27第27页/共62页3.洗脱顺序吸附能力的一般规律：(1)非极性化合物一般不被吸附；(2)极性基团越多，极性越强；(3)不饱和化合物比

9、饱和化合物极性强，双键越多越强；(4)常见化合物的吸附能力顺序 烷烃烯烃卤代烃醚硝基化合物叔胺酯酮醛酰胺醇酚伯胺羧酸28第28页/共62页四、离子交换色谱法四、离子交换色谱法利用被分离组分利用被分离组分离子交换能力的差别离子交换能力的差别而实而实现分离。现分离。离子交换过程可用通式表示：离子交换过程可用通式表示：1.分离原理29第29页/共62页固定相：固定相：为离子交换剂为离子交换剂，如：离子交换树脂、，如：离子交换树脂、硅胶化学键合离子交换剂硅胶化学键合离子交换剂离子交换树脂：离子交换树脂：网状立体结构的高分子多元网状立体结构的高分子多元酸或多元碱的聚合物。酸或多元碱的聚合物。性能指标：性

10、能指标：交联度、交换容量、粒度交联度、交换容量、粒度流动相：流动相：一定一定pH和离子强度的缓冲溶液和离子强度的缓冲溶液2.固定相和流动相30第30页/共62页溶质离子的电荷和水合半径溶质离子的电荷和水合半径 价态高的离子选择性系数大；价态高的离子选择性系数大；水合半径增大，离子选择性系数变小。水合半径增大，离子选择性系数变小。离子交换剂的交联度和交换容量越大，离子交换剂的交联度和交换容量越大，保留时间越长保留时间越长流动相的组成和流动相的组成和pH3.影响保留行为的因素31第31页/共62页五、空间排阻色谱法五、空间排阻色谱法根据被分离组分分子的根据被分离组分分子的线团尺寸线团尺寸而进行而进

11、行分离分离又称凝胶色谱法又称凝胶色谱法分离与流动相的性质无关分离与流动相的性质无关1.分离原理32第32页/共62页n固定相：为多孔凝胶n主要性能参数：平均孔径、排斥极限、分子量范围n流动相：溶解性、粘度低2.固定相和流动相3.保留体积与渗透系数的关系n分子尺寸大，即分子量大的组分其渗透系数小，保留体积小，先出峰。33第33页/共62页第四节第四节 色谱法基本理论色谱法基本理论色谱分离是色谱体系热力学过程和动力学过色谱分离是色谱体系热力学过程和动力学过程的综合表现。程的综合表现。热力学过程热力学过程是指与组分在体系中分配系数相是指与组分在体系中分配系数相关的过程，以关的过程，以塔板理论塔板理论

12、为代表。为代表。动力学过程动力学过程是指组分在该体系两相间扩散和是指组分在该体系两相间扩散和传质的过程，以传质的过程，以速率理论速率理论为代表。为代表。组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？34第34页/共62页一、一、塔板理论（热力学）塔板理论（热力学）塔板理论假定塔板理论假定:塔板和塔板之间不连续；塔板和塔板之间不连续；塔板之间无分子扩散；塔板之间无分子扩散；组分在每块塔板的两相间的分配平衡组分在每块塔板的两相间的分配平衡瞬时达到，达到一次分配平衡所需的瞬时达到，达到一次分配平衡所需的最小柱长称为理论塔板高度；最小柱长称为理论塔板高度；一个组分在每块塔板上的分配系数相一个组分在每块塔板上的

13、分配系数相同；同；流动相以不连续的形式加入，即以一流动相以不连续的形式加入，即以一个一个塔板体积加入。个一个塔板体积加入。35第35页/共62页（一）质量分配和转（一）质量分配和转移移36第36页/共62页（二）流出曲线方程37第37页/共62页一、质量分配和转移组分在n=5，k=1柱内任一板上分配表 01234柱出口柱出口N=010000010.50.5000020.250.50.2500030.1250.3750.3750.1250040.0630.250.3750.1250.063050.0320.1570.3130.3130.1570.03260.0160.0950.2350.3130

14、.2350.07970.0080.0560.1160.2750.2750.11880.0040.0320.0860.1960.2750.13890.0020.0180.0590.1410.2350.138100.0010.0100.0380.1000.1890.11838第38页/共62页0123456N011pq2p22pqq23p33p2q3pq2q34p44p3q6p2q24pq3q45p55p4q10p3q210p2q35pq4q56p66p5q16p4q220p3q316p2q46qp5q6组分在n=7，k=p/q柱内任一板上分配表39第39页/共62页40第40页/共62页41第4

15、1页/共62页42第42页/共62页nn越大，H越小，色谱峰越窄，柱效越高；nH与柱长无关。（三）理论塔板数和理论塔板高度43第43页/共62页例 在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间（tR）6.6min，峰宽0.5min，死时间1.2min，柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速40mL/min，固定相体积2.1mL，求：（1）容量因子；（2）死体积；（3）调整保留体积；（4）分配系数；（5）有效塔板数；（6）有效塔板高度。44第44页/共62页解解45第45页/共62页证明：证明：46第46页/共62页47第47页/共62页例例 在在3.0m色谱柱上，空气、组分色谱柱上，空气、组分X和组分和

16、组分Y的保留的保留时间分别为时间分别为1.0、14.0、17.0min，Y的峰宽为的峰宽为1.0min，计算，计算X和和Y完全分离时，柱长最短为多少完全分离时，柱长最短为多少？48第48页/共62页49第49页/共62页例例 已知物质已知物质A和和B的分配系数的分配系数K分别为分别为6.50和和6.31，已知固定相和流动相的体积比为已知固定相和流动相的体积比为0.422。试计算：。试计算：（1）两物质的分配比）两物质的分配比;（2）选择性系数；）选择性系数；（3）欲得到分离度为）欲得到分离度为1.5时需多少塔板数？时需多少塔板数？（4）若柱长为）若柱长为806cm，流动相的流速为，流动相的流速

17、为7.10cm.s-1，则需多长时间可冲洗出各物质？，则需多长时间可冲洗出各物质？50第50页/共62页解解51第51页/共62页塔板理论的特点和不足塔板理论的特点和不足(1)L一一定定时时，n 越越大大，H 越越小小，柱柱效效能能则则越越高高，所所得得色谱峰越窄。色谱峰越窄。(2)用用有有效效塔塔板板数数和和有有效效塔塔板板高高度度作作为为衡衡量量柱柱效效能能的的指指标标时时，应应指指明明测测定定物物质质（不不同同物物质质在在同同一一色色谱谱柱柱上上的的分分配配系数不同）。系数不同）。(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果柱效不能表示被分离组分的实际分离效果 (4)无无法法解解释释同同一

18、一色色谱谱柱柱在在不不同同的的载载气气流流速速下下柱柱效效不不同同的的实实验验结结果果，也也无无法法指指出出影影响响柱柱效效的的因因素素及及提提高高柱柱效效的的途途径。径。52第52页/共62页二、二、速率理论（动力学）速率理论（动力学）53第53页/共62页54第54页/共62页55第55页/共62页56第56页/共62页57第57页/共62页（一）影响塔板高度的动力学因（一）影响塔板高度的动力学因素素1.涡流扩散涡流扩散 A2.分子扩散（纵向扩散）分子扩散（纵向扩散）B/u3.传质阻力传质阻力Cu固定相传质阻力固定相传质阻力流动相传质阻力流动相传质阻力58第58页/共62页（二）流动相线速度对塔板高度的影（二）流动相线速度对塔板高度的影响响59第59页/共62页例 在2m长的色谱柱上，以氦为载气，测得不同载气线速下组分的保留时间tR和峰宽如下表：u（cm/s）tR（s）W（s）11 2020 22325 888 9940 558 68求：1.Van Deemter方程中A、B、C值2.最佳线速uopt及最小板高Hmin60第60页/共62页解解61第61页/共62页62感谢您的观看。第62页/共62页