色谱分析导论.ppt
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1、关于色谱分析导论关于色谱分析导论现在学习的是第1页,共68页2023/4/526-1 色谱法概述色谱法概述 Generalization of chromatograph analysis6-2 色谱理论基础色谱理论基础 Fundamental of chromatograph theory现在学习的是第2页,共68页2023/4/53第一节第一节 色谱法概述色谱法概述一、一、色谱法的特点、分类色谱法的特点、分类和作用和作用characteristic,classificationactuation of chromatograph 二、气相色谱分离过程二、气相色谱分离过程separation
2、 process of gas chromatograph三三、色谱流出、色谱流出曲线与基曲线与基本术语本术语Chromatogram and name words generalization of chromatograph analysis 现在学习的是第3页,共68页2023/4/54一、色谱法的特点、分类和作用 1.1.概述概述 混合物最有效的混合物最有效的分离、分析分离、分析方法。方法。俄国植物学家俄国植物学家茨维特茨维特(Tswett)Tswett)在在19061906年使用的年使用的装置:色谱原型装置,如图。装置:色谱原型装置,如图。色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术。试
3、样混合物的分离过程也就是试样中各组分试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过两相间不断进行着的分配过程。程。其中的一相固定不动,称为其中的一相固定不动,称为固定相固定相;另一相是另一相是携带试样携带试样混合物流过此固定相的混合物流过此固定相的流体流体(气体或液体),(气体或液体),称为称为流动相流动相。现在学习的是第4页,共68页2023/4/55色谱法原理 当流动相中携带的混合物流经固定相时,其与固定相发生相当流动相中携带的混合物流经固定相时,其与固定相发生相互作用。由于混合物中互作用。由于混合物中各组分各组分在性质和结构上的
4、差异,与固定相之在性质和结构上的差异,与固定相之间产生的间产生的作用力作用力的大小、强弱的大小、强弱不同不同,随着流动相的移动,混合物,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的保留的时间不同,从而时间不同,从而按一定次序按一定次序从色谱柱中流出。从色谱柱中流出。与适当的与适当的柱后检测方法柱后检测方法结合,实现混合物中各组分结合,实现混合物中各组分的分离与检测。的分离与检测。两相及两相的相对运两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础动构成了色谱法的基础现在学习的是第5页,共68页2023/4/562.色谱法
5、分类 按按流动相流动相的的状态不同状态不同主要分为两类:主要分为两类:(1)(1)气相色谱气相色谱:流动相为流动相为气体气体(称为载气)。(称为载气)。按分离柱不同可分为:填充柱色谱和毛细管柱色谱;按分离柱不同可分为:填充柱色谱和毛细管柱色谱;按固定相的不同又分为:气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为:气固色谱和气液色谱现在学习的是第6页,共68页2023/4/57(2)(2)液相色谱液相色谱:流动相为流动相为液体液体(也称为淋洗液)。(也称为淋洗液)。按固定相的不同分为:液固色谱和液液色谱。按固定相的不同分为:液固色谱和液液色谱。离子色谱离子色谱:液相色谱的一种,以特制的离子交换树脂为固定
6、相,液相色谱的一种,以特制的离子交换树脂为固定相,不同不同pHpH值的水溶液为流动相。值的水溶液为流动相。现在学习的是第7页,共68页2023/4/58(3)其他色谱方法薄层色谱和纸色谱薄层色谱和纸色谱:比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法凝胶色谱法凝胶色谱法:测聚合物分子量分布。超临界色谱超临界色谱:CO2流动相。流动相。高效毛细管电泳高效毛细管电泳:九十年代快速发展、特别适合九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。生物试样分析分离的高效分析仪器。现在学习的是第8页,共68页2023/4/593.色谱法的特点(1)分离效率分离效率高高 复杂混合物,有机同系物、异构体。手性异
7、构体。(2 2)灵敏度灵敏度高高 可以检测出g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。(3)分析速度分析速度快快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。(4 4)应用范围应用范围广广 气相色谱:沸点低于400的各种有机或无机试样的分析。液相色谱:高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。不足之处不足之处:被分离组分的定性较为困难。现在学习的是第9页,共68页2023/4/510二、色谱分离过程 色谱分离过程是在色谱柱内完成的。色谱分离过程是在色谱柱内完成的。以气相色谱为例。以气相色谱为例。气固气固(液固液固)色谱和气液色谱和气液(液液液液)色谱,两者的分离机理不同。
8、色谱,两者的分离机理不同。气固气固(液固液固)色谱的固定相色谱的固定相:多孔性的固体吸附剂颗粒。多孔性的固体吸附剂颗粒。固体吸附剂对试样中各组分的固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力吸附能力的不同。的不同。气液气液(液液液液)色谱的固定相色谱的固定相:由由 担体和固定液所组成。担体和固定液所组成。固定液对试样中各组分的固定液对试样中各组分的溶解能力溶解能力的不同。的不同。气固色谱的分离机理气固色谱的分离机理:吸附与脱附吸附与脱附的不断重复过程;的不断重复过程;气液色谱的分离机理:气液色谱的分离机理:溶解与挥发溶解与挥发的反复多次分配过程。的反复多次分配过程。现在学习的是第10页,共68页2023
9、/4/511 气相色谱分离过程 当当试试样样由由载载气气携携带带进进入入色色谱谱柱柱与与固固定定相相接接触触时时,被被固固定定相相溶溶解解或或吸吸附附;随随着着载载气气的的不不断断通通入入,被被溶溶解解或或吸吸附附的的组组分分又又从从固固定定相相中中挥挥发或脱附发或脱附;挥挥发发或或脱脱附附下下的的组组分分随随着着载载气气向向前前移移动动时时又又再再次次被被固固定定相相溶溶解解或或吸吸附附;随随着着载载气气的的流流动动,溶溶解解、挥挥发发,或或吸吸附附、脱脱附附的的过过程程反反复复地地进行。进行。现在学习的是第11页,共68页2023/4/512三、三、色谱流出曲线与术语1.1.基线基线 无无
10、试试样样通通过过检检测测器器时时,检检测到的信号即为基线。测到的信号即为基线。2.2.色谱峰色谱峰 当当某某组组分分从从色色谱谱柱柱流流出出时时,检检测测器器对对该该组组分分的的响响应应信信号号随随时时间间变变化化所所形形成成的的峰峰形形曲曲线线称称为该组分的色谱峰。为该组分的色谱峰。3.3.峰高峰高(h h)色谱峰顶到基线的垂直距离。色谱峰顶到基线的垂直距离。现在学习的是第12页,共68页2023/4/5134.4.保留值保留值 表表示示试试样样中中各各组组分分在在色色谱谱柱柱中滞留时间的数值中滞留时间的数值 。(1)时间表示的保留值)时间表示的保留值 保留时间(保留时间(tR):):组分从
11、组分从进样到柱后出现浓度极大值进样到柱后出现浓度极大值(即色谱峰顶值)时所需的时(即色谱峰顶值)时所需的时间;间;(动画)(动画)调整保留时间(调整保留时间(tR):tR=tRt0 死时间(死时间(t0):):不与固定不与固定相作用的气体(如空气)的相作用的气体(如空气)的保留时间;保留时间;现在学习的是第13页,共68页2023/4/514(2)用体积表示的保留值 保留体积(保留体积(VR):):VR =tRF0F0为柱出口处的载气流量,为柱出口处的载气流量,单位:单位:m L /min。死体积(死体积(V0):):V0=t0 F0 调整保留体积调整保留体积(VR):V R=VR V0(动画
12、)(动画)现在学习的是第14页,共68页2023/4/5155.相对保留值r2,1 组分组分2与组分与组分1调整保留值之比:调整保留值之比:r2,1=tR2 /tR1=VR2/VR1 相相对对保保留留值值只只与与柱柱温温和和固固定定相相性性质质有有关关,与与其其他他色色谱谱操操作作条条件件无无关关,它它表表示示了了固固定相对这两种组分的定相对这两种组分的选择性选择性。所以又称为选择因子。所以又称为选择因子。现在学习的是第15页,共68页2023/4/5166.区域宽度 用用来来衡衡量量色色谱谱峰峰宽宽度度的的参参数数,有有三种表示方法三种表示方法:(1)标标准准偏偏差差():即即0.607倍倍
13、峰峰高处色谱峰宽度的一半。高处色谱峰宽度的一半。(2)半半峰峰宽宽(W1/2):色色谱谱峰峰高高一一半半处的宽度处的宽度 W1/2=2.354 (3)峰底宽峰底宽(Wb):Wb=4 现在学习的是第16页,共68页2023/4/5177.色谱流出曲线的数学描述 色谱峰为色谱峰为正态分布时,色谱流出曲线上的浓度与时间的关系为:正态分布时,色谱流出曲线上的浓度与时间的关系为:当当色色谱谱峰峰为为非非正正态态分分布布时时,可可按按正正态态分分布布函函数数加加指指数数衰衰减减函函数数构构建关系式。建关系式。现在学习的是第17页,共68页2023/4/518色谱流出曲线的意义色谱流出曲线的意义 由色谱流出
14、曲线可以实现以下目的:由色谱流出曲线可以实现以下目的:(1)根据色谱峰的数目,可以判断试样中所含组分的最少个数。)根据色谱峰的数目,可以判断试样中所含组分的最少个数。(2)根据色谱峰的保留值进行)根据色谱峰的保留值进行定性定性分析分析。(3)依据色谱峰的面积或峰高进行)依据色谱峰的面积或峰高进行定量定量分析分析。(4)依据色谱峰的保留值以及峰宽评价色谱柱的)依据色谱峰的保留值以及峰宽评价色谱柱的分离效能分离效能。现在学习的是第18页,共68页2023/4/519选择内容:第一节第一节 色谱法概述色谱法概述generalization of chromatograph analysis第二节第二
15、节 色谱理论基础色谱理论基础fundamental of chromatograph theory结束结束现在学习的是第19页,共68页2023/4/520第二节第二节 色谱理论基础色谱理论基础一、塔板理论一、塔板理论plate theory二、二、速率理论速率理论rate theory三、三、分离度分离度resolution fundamental of chromatograph theory 现在学习的是第20页,共68页2023/4/521一、塔板理论(一)分配过程1.分配系数(partion factor)K 组分在固定相和流动相间发生的组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附吸附、脱
16、附,或,或溶解、挥发溶解、挥发的过的过程叫做程叫做分配过程分配过程。在一定温度下,组分在两相间分配达到。在一定温度下,组分在两相间分配达到平衡平衡时时的的浓度浓度(单位:(单位:g/mL)比比,称为分配系数,用,称为分配系数,用K 表示,即:表示,即:分配系数是色谱分离的依据。分配系数是色谱分离的依据。现在学习的是第21页,共68页2023/4/522分配系数 K 的讨论 一定温度下,组分的分配系数一定温度下,组分的分配系数K越越大大,出峰越,出峰越慢慢;试样一定时,试样一定时,K主要取决于固定相性质;主要取决于固定相性质;同一个组份同一个组份在不同的固定相上的分配系数在不同的固定相上的分配系
17、数K不同不同;选择适宜的固定相可改善分离效果;选择适宜的固定相可改善分离效果;试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值值是分离的基础是分离的基础;某组分的某组分的K=0时,即不被固定相保留,最先流出。时,即不被固定相保留,最先流出。现在学习的是第22页,共68页2023/4/5232.分配比(partion radio)k 在实际工作中,也常用分配比来表征色谱分配平在实际工作中,也常用分配比来表征色谱分配平衡过程。分配比是指,在一定温度下,组分在两相间衡过程。分配比是指,在一定温度下,组分在两相间分配达到分配达到平衡平衡时的时的质量比质量比:1.分分配配系系数数与与分分配配比比都都
18、是是与与组组分分及及固固定定相相的的热热力力学学性性质质有有关关的的常常数数,随分离柱温度、柱压的改变而变化。随分离柱温度、柱压的改变而变化。2.分分配配系系数数与与分分配配比比都都是是衡衡量量色色谱谱柱柱对对组组分分保保留留能能力力的的参参数数,数值越大,该组分的保留时间越长。数值越大,该组分的保留时间越长。3.分配比可以由实验测得。分配比可以由实验测得。分配比分配比也称也称:容量因子容量因子(capacity factor);容量比容量比(capacity factor);现在学习的是第23页,共68页2023/4/524(1)容量因子与分配系数的关系 式中式中为为相比相比,即,即=Vm/
19、Vs 。填充柱填充柱相比相比:635;毛细管柱的相比:;毛细管柱的相比:501500。容量因子越大,保留时间越长。容量因子越大,保留时间越长。VM为为流动相流动相体积,即柱内固定相颗粒间的体积,即柱内固定相颗粒间的空隙体积空隙体积;VS为为固定相固定相体积,对不同类型色谱柱,体积,对不同类型色谱柱,VS的含义不同的含义不同:气气-液色谱柱:液色谱柱:VS为固定液体积;为固定液体积;气气-固色谱柱:固色谱柱:VS为吸附剂表面容量;为吸附剂表面容量;现在学习的是第24页,共68页2023/4/525(2)分配比与保留时间的关系 某组分的某组分的k值可由实验测得,等于该组分的值可由实验测得,等于该组
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- 色谱 分析 导论
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