讲课色谱分析法课件.ppt

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1、讲课色谱分析法讲课色谱分析法第1页，此课件共25页哦第2页，此课件共25页哦色谱法的基础色谱法的基础 色谱法色谱法(Chromatography)是一种物理或物是一种物理或物理化学分离方法，将混合物中各组分分离后在理化学分离方法，将混合物中各组分分离后在线或离线分析的方法。线或离线分析的方法。色谱区别与其他分析方法的特点是什么？色谱区别与其他分析方法的特点是什么？光谱分析法：判断一种物质是否存在，和此物质的含量。光谱分析法：判断一种物质是否存在，和此物质的含量。色谱分析法：主要应用于混合物的分离。色谱分析法：主要应用于混合物的分离。色谱法色谱法第3页，此课件共25页哦主要内容主要内容色谱法的来

2、源和特点色谱法的来源和特点色谱流出曲线和相关概念色谱流出曲线和相关概念色谱色谱过程和基本原理过程和基本原理第4页，此课件共25页哦色谱法概述色谱法概述1903年年俄罗斯植物学家俄罗斯植物学家Tsweet茨维特茨维特植物提取液植物提取液CaCO3玻璃柱玻璃柱石油醚石油醚色谱色：颜色谱：图谱创建19031903第5页，此课件共25页哦 分析过程是离线的，不能连续进行。分析过程是离线的，不能连续进行。第6页，此课件共25页哦现代色谱法的分离、分析过程是在线的，即连续进行的。不现代色谱法的分离、分析过程是在线的，即连续进行的。不仅可用于分离有色物质，同样适用于无色物质的分离。仅可用于分离有色物质，同样

3、适用于无色物质的分离。第7页，此课件共25页哦 色谱法的特点：色谱法的特点：优点：优点：“三高三高”、“一快一快”、“一广一广”分离效率高分离效率高-可将性质相近的组分分开可将性质相近的组分分开 分离能力高分离能力高-反复多次利用组分性质差异将产生很好的分离反复多次利用组分性质差异将产生很好的分离 灵敏度高灵敏度高-10-1110-13 g，适于痕量分析，适于痕量分析 分析速度快分析速度快-几到几十分钟可完成一个复杂样品的分离分析几到几十分钟可完成一个复杂样品的分离分析 应应用用范范围围广广-气气体体、液液体体、固固体体物物质质；无无机机物物或或有有机机物物也也可可通通过过化化学学衍衍生生化化

4、进进行色谱分离和分析行色谱分离和分析 缺点：缺点：对未知物分析的定性专属性差对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用（需要与其他分析方法联用（GC-MS,LC-MS）第8页，此课件共25页哦石石油油醚醚流动相(Mobile phase)石油醚固定相(Stationary phase)CaCO3两相混混合合物物分分离离色谱分离过程色谱分离过程实现色谱操作的基本条件：必须具备相对运动实现色谱操作的基本条件：必须具备相对运动的两相（固定相和流动相）的两相（固定相和流动相）第9页，此课件共25页哦色谱分离过程色谱分离过程-多次分配的过程多次分配的过程 色色谱谱过过程程是是组组分分的的分分子子

5、在在固固定定相相和和流流动动相相间间多多次次分分配配的的过过程程。植植物物叶叶片片的的色色素素包包含含有有多多种种成成分分，如如胡胡萝萝卜卜素素、叶叶绿绿素素A、叶叶绿绿素素B、叶叶黄黄素素，它它们们的的化化学学结结构构不不同同，从从而而导导致致其其化化学学性性质质不不同同，并并进进一一步步导导致致混混合合物物中中不不同同组组分分在在石石油油醚醚中中的的溶溶解解能能力力及及其其对对碳碳酸酸钙钙的的吸吸附附能能力力有有差差别别，这这种种差差别别就就体体现现在在不不同同的的组组分分被被石石油油醚醚携携带带着着向向下下迁迁移移的的速速度度不不同同，迁迁移移速度快的就先下来，迁移速度慢的就后下来，从而

6、实现不同组分的分离。速度快的就先下来，迁移速度慢的就后下来，从而实现不同组分的分离。第10页，此课件共25页哦 色色谱谱分分离离过过程程，是是一一个个多多次次的的吸吸附附-溶溶解解-再再吸吸附附-再再溶溶解解的的过过程程，那那么这样一个反复多次的过程，它有一个什么样的好处呢？么这样一个反复多次的过程，它有一个什么样的好处呢？组组分分的的结结构构和和性性质质的的微微小小差差别别，导导致致组组分分与与固固定定相相之之间间作作用用的的性性质质有有微微小小差差别别，并并进进一一步步导导致致不不同同组组分分随随流流动动相相向向下下迁迁移移的的速速度度有有微微小差别，那么这种微小的差别，是如何导致混合物的

7、完全分离呢？小差别，那么这种微小的差别，是如何导致混合物的完全分离呢？关关键键就就在在于于“多多次次的的分分配配”，微微小小的的差差异异经经多多次次分分配配过过程程被被累累加加放放大大了了，只只要色谱柱足够长，越往玻璃管下端，组分分离的越开。要色谱柱足够长，越往玻璃管下端，组分分离的越开。色谱分离过程色谱分离过程-多次分配的过程多次分配的过程第11页，此课件共25页哦色谱分离法的原理？色谱分离的基础：差速迁移色谱分离的基础：差速迁移组分的组分的结构和结构和性质的性质的微小差微小差异异与固定与固定相作用相作用有差异有差异随流动随流动相移动相移动的速度的速度不等不等差速迁移差速迁移第12页，此课件

8、共25页哦思考：茨维特所做的植物色素分离的实验，实现了不同色素组分的分离，那么我们采用什思考：茨维特所做的植物色素分离的实验，实现了不同色素组分的分离，那么我们采用什么方法，可以将得到的各个组分进行分析、测定？么方法，可以将得到的各个组分进行分析、测定？可可以以将将分分离离之之后后得得到到的的组组分分，采采用用紫紫外外-可可见见光光谱谱、红红外外光光谱谱、质质谱谱的的方方法法进进行行分分析析，现现代代色色谱谱分分析析法法往往往往是是在在色色谱谱柱柱后后面面加加一一个个检检测测器器，当当第第一一个个组组分分流流出出色色谱谱柱柱时时，检检测测器器上上就就会会产产生生一一个个信信号号峰峰，当当第第二

9、二个个组组分分流流出出之之后后，会会产产生生一一个个新新的的信信号号峰峰，当当没没有有组组分分流流出出时时，产产生生的的是是一一条条平平直直的的直直线线，没没有有信信号号峰产生。峰产生。色谱流出曲线和相关概念色谱流出曲线和相关概念1.色谱流出曲线色谱流出曲线是由检测器输出的是由检测器输出的电信号强度对时间电信号强度对时间作图所绘制的曲线，又称为色谱图。作图所绘制的曲线，又称为色谱图。第13页，此课件共25页哦2.基线基线是是柱中仅有流动相通过时，检测器响应信号的记录值柱中仅有流动相通过时，检测器响应信号的记录值。基线反映仪器（主要是检测器）的噪。基线反映仪器（主要是检测器）的噪音随时间的变化。

10、音随时间的变化。3.色谱峰色谱峰 是色谱流出曲线上突起的部分。是色谱流出曲线上突起的部分。根据色谱峰的性状，可以将其分为正常色谱峰、拖尾峰和根据色谱峰的性状，可以将其分为正常色谱峰、拖尾峰和前延峰。前延峰。对称因子对称因子fs(synmetry factor)，衡量色谱法的对称性。衡量色谱法的对称性。色谱流出曲线和相关概念色谱流出曲线和相关概念第14页，此课件共25页哦 1 保保留留时时间间（retention time,tR）：从从进进样样开开始始到到某某个个组组分分色色谱谱峰峰顶顶点点的的时时间间间间隔隔称称为为该该组组分的保留时间。单位为分的保留时间。单位为s或或min。2 死死时时间间

11、（dead time,t0,tM）：不不被被固固定定相相吸吸附附或或溶溶解解的的物物质质，分分配配系系数数为为零零的的组组分分的的保保留留时时间间称称为为死死时时间间，是是流流动动相相充充满满输输液液系系统统管管路路、色色谱谱柱柱空空隙隙及及检检测测池池所所需需的的时时间间。单单位为位为s或或min。3 调调整整保保留留时时间间（adjusted retention time,tR）：组组分分在在固固定定相相中中停停留留的的时时间间称称为为调整保留时间。调整保留时间与保留时间和死时间有如下关系：调整保留时间。调整保留时间与保留时间和死时间有如下关系：tR=tR-t04.定性参数定性参数第15页

12、，此课件共25页哦 4 相对保留值相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比称为相对保留值，又称选择性因子，即：两组分的调整保留值之比称为相对保留值，又称选择性因子，即：由由于于相相对对保保留留值值只只与与柱柱温温、固固定定相相性性质质有有关关，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，因此，它在色谱法中，特别是气相色谱法中，广泛用作定性的依据。关，因此，它在色谱法中，特别是气相色谱法中，广泛用作定性的依据。5 分分配配系系数数K：在在一一定定的的温温度度、压压力力下下，组组分分在在固固定定相相和和流流动动相相中中分分配配达达到到平平衡衡时时的的浓浓度度比，是

13、衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。比，是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。K=cs/cm cs和和cm 分别为组分在固定相和流动相中的浓度分别为组分在固定相和流动相中的浓度 分分配配系系数数是是由由组组分分和和固固定定相相的的热热力力学学性性质质决决定定的的。它它仅仅与与固固定定相相和和温温度度有有关关，但但与与两两相相体体积、柱管的特性以及所使用的仪器无关。积、柱管的特性以及所使用的仪器无关。第16页，此课件共25页哦5.定量参数定量参数 1 峰高（峰高（peak height;h）:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离。色谱峰顶点与基线之间的垂直距离。2 峰面积（峰面积（peak

14、 area;A）:色谱曲线与基线之间的包围的面积。色谱曲线与基线之间的包围的面积。第17页，此课件共25页哦 1 标准偏差（标准偏差（standard deviation;）:正态色谱流出曲线上令拐点之间距离的一半，正态色谱流出曲线上令拐点之间距离的一半，即即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。的大小表示组分被带出色谱柱的分散程度。的大小表示组分被带出色谱柱的分散程度。越大，组分越分散，反之，越集中。越大，组分越分散，反之，越集中。2 半高峰宽（半高峰宽（peak width;W1/2）:峰高一半处对应的色谱峰宽度。峰高一半处对应的色谱峰宽度。W1/2=2.354 3

15、 色谱峰底宽（色谱峰底宽（peak width;Wb）:由色谱峰两侧拐点做切线与基线交点间的由色谱峰两侧拐点做切线与基线交点间的距离。距离。6.区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度:是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，反映了色谱操作条件的动力学是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，反映了色谱操作条件的动力学因素。度量法有因素。度量法有:标准偏差标准偏差 半峰宽半峰宽W1/2 色谱峰底宽色谱峰底宽Wb。第18页，此课件共25页哦 理论塔板数理论塔板数n(n有效有效)是衡量柱效的指是衡量柱效的指标，反映了色，反映了色谱分离分离过程程动力学性力学性质。常用色常用色谱图上两峰间的距离衡量色谱柱的选择性，其距离越大说

16、明柱子的选谱图上两峰间的距离衡量色谱柱的选择性，其距离越大说明柱子的选择性越好。柱子的选择性主要取决于组分在固定相上的热力学性质。择性越好。柱子的选择性主要取决于组分在固定相上的热力学性质。左左图图反反映映了了柱柱效效能能及及选选择择性性对对分分离离的的影影响响。图图中中（a）两两色色谱谱峰峰峰峰形形宽宽且且严严重重相相叠叠，表表明明柱柱效效能能和和选选择择性性都都很很差差。（b）两两色色谱谱峰峰间间距距足足够够大大，但但峰峰形形很很宽宽，说说明明选选择择性性好好，但但柱柱效效能能低低。（c）分离最理想，说明选择性好，柱效能也高。）分离最理想，说明选择性好，柱效能也高。7.柱效和选择性柱效和选

17、择性 用于考察色谱系统的优劣、好坏用于考察色谱系统的优劣、好坏第19页，此课件共25页哦8.总分离效能指标：分离度总分离效能指标：分离度分离度分离度 (R)：它是指相：它是指相邻两色两色谱峰保留峰保留值之差与两峰底之差与两峰底宽平均平均值之比，即之比，即注意：计算注意：计算R时，保留时间和色谱峰底宽应采取相同的时间单位。时，保留时间和色谱峰底宽应采取相同的时间单位。分分离离度度R既既反反映映了了峰峰间间距距的的大大小小，又又反反映映了了峰峰的的宽宽窄窄，它它全全面面衡衡量量了了色色谱谱柱柱对对难难分分离离物物质质对对的的分分离离效效能能，故故把把分分离离度度叫叫做做色谱柱的总分离效能指标。色谱

18、柱的总分离效能指标。第20页，此课件共25页哦上图为不同分离度时色谱峰分离的程度上图为不同分离度时色谱峰分离的程度当当R 1时，两峰，两峰总有部分重叠；有部分重叠；当当R=1时，两峰能明显分离；时，两峰能明显分离；当当R=1.5时，两峰已完全分离，分离程度可达时，两峰已完全分离，分离程度可达99.7%。通常，用通常，用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。作为相邻两组分已完全分离的标志。第21页，此课件共25页哦组分完全分离的必须条件组分完全分离的必须条件:下图是下图是A、B两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。图图中中KAKB，因因此此，

19、A组组分分在在色色谱谱柱柱中中迁迁移移的的速速度度更更快快，随随着着两两组组分分在在色色谱谱柱柱中中移移动动距距离离的的增增加加，两两色色谱谱峰峰的的间间距距逐逐渐渐变变大大，同同时时，每一组分的浓度轮廓（即区域宽度）也慢慢变宽。每一组分的浓度轮廓（即区域宽度）也慢慢变宽。显然，区域扩宽对分离是不利的，但不可避免。显然，区域扩宽对分离是不利的，但不可避免。第22页，此课件共25页哦组分完全分离的必须条件组分完全分离的必须条件:n组分的分配系数组分的分配系数K必须有必须有差异差异;K=cs/cm cs和和cm 分分别为组分在固分在固定相和流定相和流动相中的相中的浓度度 n区域区域扩宽的速率的速率

20、应小于区小于区域分离的速度域分离的速度;n在保在保证快速分离的前提下，快速分离的前提下，提供足提供足够长的色的色谱柱。柱。下图是下图是A、B两组分沿色谱柱移动时，两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。不同位置处的浓度轮廓。第23页，此课件共25页哦从色谱流出曲线可以得到的重要信息从色谱流出曲线可以得到的重要信息n根据色谱峰的个数根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组分的最少个数。，可以判断试样中所含组分的最少个数。n根据根据色谱峰的保留值色谱峰的保留值 或位置或位置，可以进行定性分析。，可以进行定性分析。n根据根据色谱峰面积或峰高色谱峰面积或峰高，可以进行定量分析。，可以进行定量分析。n色色谱谱峰峰的的保保留留值值及及其其区区域域宽宽度度，是是评评价价色色谱谱柱柱分分离离效效能能的的依据。依据。n色色谱谱峰峰两两峰峰间间的的距距离离，是是评评价价固固定定相相 和和流流动动 选选择择是是否否合适的依据。合适的依据。第24页，此课件共25页哦高效液相色谱仪高效液相色谱仪色谱柱进样阀流动相检测器高压泵脱气装置 第25页，此课件共25页哦