气相色谱法复习精选PPT.ppt
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1、关于气相色关于气相色关于气相色关于气相色谱谱法复法复法复法复习习第1页,讲稿共63张,创作于星期二2-1气相色谱法概述气相色谱法概述一、色谱法的定义一、色谱法的定义二、色谱法的分类二、色谱法的分类三、气相色谱仪的基本组成三、气相色谱仪的基本组成四、色谱的基本术语四、色谱的基本术语第2页,讲稿共63张,创作于星期二色谱法的定义色谱法的定义v色谱法(色谱法(Chromatography):借在两相间分配原理而):借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离的技术,称为色谱分离技术或色使混合物中各组分分离的技术,称为色谱分离技术或色谱法(又称色层法或层析法)。主要用于分析谱法(又称色层法或层析法)。主要
2、用于分析多组分样多组分样品品。v固定相固定相:在色谱分离中固定不动,对样品产生保留的一:在色谱分离中固定不动,对样品产生保留的一相。相。v流动相流动相:带动样品向前移动的另一相。:带动样品向前移动的另一相。二、色谱法的定义二、色谱法的定义第3页,讲稿共63张,创作于星期二1、按两相物理状态分类、按两相物理状态分类2、按固定相的形式分类、按固定相的形式分类3、按分离机理分类、按分离机理分类二、色谱法的分类二、色谱法的分类第4页,讲稿共63张,创作于星期二载气系统:载气系统:包括气源、气体净化、气体流速控制包括气源、气体净化、气体流速控制 和测量和测量进样系统:进样系统:包括进样器、气化室包括进样
3、器、气化室分离系统:分离系统:包括包括色谱柱色谱柱、柱温箱、温度控制装置、柱温箱、温度控制装置检测系统:检测系统:包括检测器、检测的电源、控温装置包括检测器、检测的电源、控温装置记录系统:记录系统:包括放大器、记录仪(有的仪器还有包括放大器、记录仪(有的仪器还有 数据处理装置)数据处理装置)三、气相色谱仪的基本组成三、气相色谱仪的基本组成第5页,讲稿共63张,创作于星期二检测色谱分离后组分的响应信号对时间作图得到的曲线称为检测色谱分离后组分的响应信号对时间作图得到的曲线称为色谱图色谱图。四、四、色谱色谱的基本术语的基本术语v基线:基线:在一定色谱条件下,仅有流动相通过检测器系统时所产生在一定色
4、谱条件下,仅有流动相通过检测器系统时所产生的信号的曲线,称为基线。的信号的曲线,称为基线。v :不被固定相吸附或溶解的气体(空气、甲烷)从进样到:不被固定相吸附或溶解的气体(空气、甲烷)从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间。柱后出现浓度最大值所需的时间。v :被测组分从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间。:被测组分从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间。v :扣除死时间后的组分保留时间。:扣除死时间后的组分保留时间。第6页,讲稿共63张,创作于星期二v :不保留物从进样到柱后出现浓度最大值所需:不保留物从进样到柱后出现浓度最大值所需流动相的体积。流动相的体积。VM=tM qv,ov :从进样到柱
5、后出现浓度最大值所需流动相的体:从进样到柱后出现浓度最大值所需流动相的体积,一般以积,一般以ml为单位为单位。VR=tR qv,ov :保留体积扣除死体积后的保留体积。:保留体积扣除死体积后的保留体积。VR=tR qv,o第7页,讲稿共63张,创作于星期二v相对保留值相对保留值r21:指某组分:指某组分2的调整保留值与另一组分的调整保留值与另一组分1的的调整保留值的比值。又称调整保留值的比值。又称选择因子或分离因子选择因子或分离因子()v峰高峰高:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以 h 表示,如图表示,如图AB线。线。第8页,讲稿共63张,创作于星期二v区域
6、宽度区域宽度:描述色谱区域宽度的方法有三种:描述色谱区域宽度的方法有三种:标准偏差标准偏差:为正态分布曲线上两拐点间距离之半,对于正常为正态分布曲线上两拐点间距离之半,对于正常峰为峰为0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。倍峰高处色谱峰宽度的一半。半峰宽半峰宽Y1/2(Yh/2或或Wh/2):):峰高一半处的峰宽称为峰高一半处的峰宽称为半峰宽,半峰宽,Y1/2=2.35。峰底宽峰底宽Y(W或或Wb):):通过色谱峰两侧的拐点作切线,通过色谱峰两侧的拐点作切线,在基线上的载距称为峰宽,或称基线宽度。峰宽和标准差的在基线上的载距称为峰宽,或称基线宽度。峰宽和标准差的关系是关系是 Y=4。第9页,讲稿
7、共63张,创作于星期二气-固色谱分析气-液色谱分析1.塔板理论2-2 气相色谱分析理论基础气相色谱分析理论基础2.速率理论气相色谱分析的基本原理色谱分离的基本理论第10页,讲稿共63张,创作于星期二1.分离过程分离过程迁移平衡v气气-固色谱固色谱:吸附吸附脱附脱附吸附吸附脱附脱附各组分与吸附剂的各组分与吸附剂的吸附能力吸附能力不同,组分得以分离不同,组分得以分离v气气-固色谱固色谱:溶解溶解挥发挥发再溶解再溶解再挥发再挥发各组分在固定液中的各组分在固定液中的溶解度溶解度不同,组分得以分离不同,组分得以分离第11页,讲稿共63张,创作于星期二2.分离原理分离原理迁移平衡v分配系数(分配系数(K
8、K):在在一定温度一定温度下,组分在下,组分在两相之间分配两相之间分配达平衡时达平衡时的的浓度浓度之比,称为之比,称为分配系数分配系数。公公式式如下如下:v在一定温度、压力下,组分在柱内发生的溶解在一定温度、压力下,组分在柱内发生的溶解-挥发或挥发或 吸附吸附-解吸的过程称为解吸的过程称为分配过程分配过程。分离原理两相分配系数不同第12页,讲稿共63张,创作于星期二2.分离原理分离原理迁移平衡分配比:固S流M两相质量之比K与k的关系:相比相比第13页,讲稿共63张,创作于星期二2.分离原理分离原理分配比与保留值的关系:v例:在某例:在某HPLCHPLC色谱系统中,系统的死时间为色谱系统中,系统
9、的死时间为1.5min1.5min,某样品组,某样品组分进样后分进样后9min9min出峰,试计算该组分在该系统中的容量因子:出峰,试计算该组分在该系统中的容量因子:第14页,讲稿共63张,创作于星期二v塔板理论塔板理论:热力学平衡理论热力学平衡理论,由相平衡由相平衡观点来研究分离过程,研究试样中各组分在两观点来研究分离过程,研究试样中各组分在两相间的分配情况相间的分配情况。v速率理论速率理论:动力学理论动力学理论,以动力学观点以动力学观点速度来研究各种动力学因素对柱效的影响速度来研究各种动力学因素对柱效的影响;研究各组分在色谱柱中的运动情况。研究各组分在色谱柱中的运动情况。二、色谱分离理论二
10、、色谱分离理论第15页,讲稿共63张,创作于星期二v(1 1)塔板理论的提出)塔板理论的提出始于马丁(始于马丁(MartinMartin)和辛格()和辛格(SyngeSynge)提出的塔板)提出的塔板模型。模型。二、色谱分离理论二、色谱分离理论1.塔板理论第16页,讲稿共63张,创作于星期二v(2 2)塔板理论的塔板理论的四个基本四个基本假设假设:v1 1)色谱柱内存在许多塔板,组分在塔板间隔(即塔板高度)色谱柱内存在许多塔板,组分在塔板间隔(即塔板高度)内内可以可以很快达到分配平衡。很快达到分配平衡。v2 2)载气进入载气进入色谱柱色谱柱,不是连续的而是脉动式的,不是连续的而是脉动式的,即即
11、每次每次进气进气为为一个塔板体积。一个塔板体积。v3 3)样品加在)样品加在每个每个塔板上,样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽塔板上,样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略。略。v4 4)在所有塔板上分配系数相等,与组分的量无关。)在所有塔板上分配系数相等,与组分的量无关。即分配系即分配系数在各塔坂上是常数。数在各塔坂上是常数。色谱分离理论色谱分离理论1.塔板理论第17页,讲稿共63张,创作于星期二v(3)3)色谱流出曲线方程(正态分布方程)色谱流出曲线方程(正态分布方程):描述组分流出色谱柱的浓度变化描述组分流出色谱柱的浓度变化色谱分离理论色谱分离理论1.塔板理论A=1.065Y1/2h 色谱定量的参
12、数色谱定量的参数第18页,讲稿共63张,创作于星期二色谱分离理论色谱分离理论1.塔板理论v(4)4)塔板理论的基本关系式塔板理论的基本关系式:第19页,讲稿共63张,创作于星期二v塔板理论塔板理论要点要点 色谱分离理论色谱分离理论1.塔板理论请同学们总结请同学们总结问答题哦问答题哦 第20页,讲稿共63张,创作于星期二色谱分离理论色谱分离理论2.速率理论v(1 1)速率理论的提出)速率理论的提出Van Deemter Van Deemter 等人在塔板理论的基础上,提出了关等人在塔板理论的基础上,提出了关于色谱过程的动力学理论于色谱过程的动力学理论速率理论。速率理论。第21页,讲稿共63张,创
13、作于星期二式中:式中:H:为理论塔板高度:为理论塔板高度色谱分离理论色谱分离理论2.速率理论v(2 2)速率方程)速率方程Van Deemter Van Deemter 方程:方程:请掌握请掌握A A、B B、C C三项的物理意义三项的物理意义作业题哦作业题哦 第22页,讲稿共63张,创作于星期二一、分离度二、色谱分离的基本方程三、分离操作条件的选择2-3 色谱分离条件的选择色谱分离条件的选择第23页,讲稿共63张,创作于星期二一、分离度保留时间之差底峰宽的均值第24页,讲稿共63张,创作于星期二二、色谱分离基本方程R:分离度:分离度 n:理论塔板数:理论塔板数:分离因子:分离因子 k:分配比
14、(容量因子):分配比(容量因子)v分离度分离度(R R)受柱效()受柱效(n n)、分离因子(、分离因子()和容量因子和容量因子(k k)三个参数的控制)三个参数的控制:分离度同时体现了分离度同时体现了选择性与柱效能,选择性与柱效能,即分离度同时由色即分离度同时由色谱过程热力学因素谱过程热力学因素和动力学因素决定和动力学因素决定的色谱参数。的色谱参数。第25页,讲稿共63张,创作于星期二v(1)(1)分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系:说明用柱长的色谱柱可以提高分离度,但延长了分析时间。说明用柱长的色谱柱可以提高分离度,但延长了分析时间。因此,提高分离度的好方法是制备出一根性能优良的柱子,通
15、过降低板因此,提高分离度的好方法是制备出一根性能优良的柱子,通过降低板高,以提高分离度。高,以提高分离度。二、色谱分离基本方程第26页,讲稿共63张,创作于星期二v(2 2)分离度与分配比的关系)分离度与分配比的关系:v随随着着容容量量因因子子增增大大,分分离离度度增增大大;当当k10时时,随随容容量量因因子子增增大大,分分离离度度的的增增长长是是微微乎乎其其微微的的,对对R的的改改进进不明显,反而使分析时间大为延长。一般取不明显,反而使分析时间大为延长。一般取k为为1-10最宜。最宜。v 改变改变k的方法:的方法:改变柱温:改变分配系数,而使改变柱温:改变分配系数,而使k改变;改变;改变相比
16、:包括改变相比:包括改变固定相的量改变固定相的量Vs改变柱的死体积改变柱的死体积VM二、色谱分离基本方程第27页,讲稿共63张,创作于星期二v(3 3)分离度与选择因子的关系)分离度与选择因子的关系:v由由基基本本色色谱谱方方程程式式判判断断,当当=1时时,R=0。这这时时,无无论论怎怎样样提提高高柱柱效也无法使两组分分离。显然,效也无法使两组分分离。显然,大,选择性好。大,选择性好。v增增加加值值简简便便而而有有效效的的处处理理方方法法是是通通过过改改变变固固定定相相(气气相相色色谱谱法法,流动相惰性),流动相惰性),使各组分的分配系数有较大的差别。使各组分的分配系数有较大的差别。二、色谱分
17、离基本方程第28页,讲稿共63张,创作于星期二柱长、分离度、柱效和选择性的关系第29页,讲稿共63张,创作于星期二3.分离操作条件的选择请同学们总结请同学们总结作业题哦作业题哦 第30页,讲稿共63张,创作于星期二例子:有人用两台同样的色谱仪分析同一个试样,当增加第一台有人用两台同样的色谱仪分析同一个试样,当增加第一台色谱仪的载气流速,发现柱效增加,而增加第二台色谱仪色谱仪的载气流速,发现柱效增加,而增加第二台色谱仪的载气流速,却发现柱效下降,其原因可能是(的载气流速,却发现柱效下降,其原因可能是()。)。A前者的载气流速小于最佳流速,后者的载气流速大于前者的载气流速小于最佳流速,后者的载气流
18、速大于最佳流速最佳流速B前者的载气流速大于最佳流速,后者的载气流速小于前者的载气流速大于最佳流速,后者的载气流速小于最佳流速最佳流速C有一台仪器的分离柱失效有一台仪器的分离柱失效D有一台仪器的检测器有问题有一台仪器的检测器有问题范氏曲线Hminuopt第31页,讲稿共63张,创作于星期二例子:增加气相色谱分离室的温度可能出现下列哪种结果?(增加气相色谱分离室的温度可能出现下列哪种结果?()。)。A保留时间缩短,色谱峰变高、变窄,峰面积变大保留时间缩短,色谱峰变高、变窄,峰面积变大B保留时间缩短,色谱峰变高、变窄,峰面积变小保留时间缩短,色谱峰变高、变窄,峰面积变小C保留时间缩短,色谱峰变低、变
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