仪器分析色谱法引论精选PPT.ppt

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1、仪器分析色谱法引论第1页，此课件共129页哦第一章 色谱法引论一、概述一、概述问题问题问题1：什么是色谱法？：什么是色谱法？问题问题2：为什么色谱法能将混合物分开？：为什么色谱法能将混合物分开？问题问题3：色谱法的分类？：色谱法的分类？问题问题4：各种色谱法的应用范围？：各种色谱法的应用范围？第2页，此课件共129页哦1、什么是色谱法？、什么是色谱法？茨维特的实验茨维特：俄国植物学家，主要从事植物茨维特：俄国植物学家，主要从事植物色素的研究工作，在色素的研究工作，在1906 年发表的年发表的文章中，首次提出了色谱的概念。文章中，首次提出了色谱的概念。第3页，此课件共129页哦茨维特的实验碳酸钙

2、石油醚第4页，此课件共129页哦什么是色谱法？nChromatographyn色谱法是一种色谱法是一种分离分离方法。方法。n特特点点：有有两两相相，一一是是固固定定相相（stationary phase），一一是是流流动动相相（mobile phase），两相作相向运动。两相作相向运动。n将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。n因此色谱分析是一种分离、分析法。因此色谱分析是一种分离、分析法。第5页，此课件共129页哦 2、色谱法分离原理色谱法分离原理n当流动相中所携带的混合物流过固定相当流动相中所携带的混合物流过固定相时，就会和固定相发生作用时，就会和固定相发

3、生作用(力的作用力的作用)。由于混合物中各组分在由于混合物中各组分在性质和结构性质和结构上有上有差异，与固定相发生差异，与固定相发生作用的大小作用的大小也有差也有差异。因此在同一推动力作用下，不同组异。因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出。而按先后不同的次序从固定相中流出。第6页，此课件共129页哦3、色谱法的分类、色谱法的分类按按流动相状态流动相状态的不同，可分为以下三类：的不同，可分为以下三类：n气相色谱法气相色谱法(Gas Chromatography,GC)n液相色谱法液相色谱法(Liquid

4、 Chromatography，LC)n超临界流体色谱超临界流体色谱(Supercritical Fluid Chromatography，SFC)第7页，此课件共129页哦色谱分析仪器流程流动相携带进样装置引入的混合试样进入色谱柱流动相携带进样装置引入的混合试样进入色谱柱n混合试样在色谱柱中进行分离混合试样在色谱柱中进行分离n各组分依次进入检测器检测各组分依次进入检测器检测n检测响应信号导入计算机检测响应信号导入计算机n得到色谱图得到色谱图流动相流动相进样装置进样装置色谱柱色谱柱检测器检测器数据记录数据记录与处理与处理第8页，此课件共129页哦什么是气相色谱法？什么是气相色谱法？n以气体为流

5、动相的色谱法以气体为流动相的色谱法nGas Chromatogaphy，简称简称GCn按固定相状态的不同可分为：按固定相状态的不同可分为：n气固色谱气固色谱(GSC)n气液色谱气液色谱(GLC)第9页，此课件共129页哦n应用范围：应用范围：用用于于分分离离分分析析易易汽汽化化（在在-190-500范范围围内内有有0.2-10mmHg的的蒸蒸气气压压的的）稳稳定定、不不易易分分解解、不不易易反反应应的的样样品品，特特别别适适合合用用于于同系物、同分异构体同系物、同分异构体的分离。的分离。第10页，此课件共129页哦第11页，此课件共129页哦什么是液相色谱法？什么是液相色谱法？n以液体为流动相

6、的色谱法以液体为流动相的色谱法nLiquid Chromatography，简称简称LCn应用范围：应用范围：用用于于分分离离分分析析高高沸沸点点、热热不不稳稳定定、离离子子型型的样品。的样品。第12页，此课件共129页哦第13页，此课件共129页哦其他分类方式按固定相使用的形式可分为按固定相使用的形式可分为n柱色谱（柱色谱（column chromatography）将固定相装在色谱柱内将固定相装在色谱柱内n纸色谱（纸色谱（Paper Chromatography）用滤纸做固定相或固定相载体的色谱用滤纸做固定相或固定相载体的色谱n薄层色谱（薄层色谱（Thin Lay Chromatograp

7、hy）固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上 第14页，此课件共129页哦应用TLC:1 2 3 4 5 6 7 8 9Bands Description 1 Pseudoginsenoside F11 2 American Ginseng 3 Ginsenoside Rg1 4 Ginsenoside Rf 5 Ginseng 6 Ginsenoside Rc 7 Ginsenoside Rb1 8 Notoginseng 9 Notoginsenoside R1Identification of Ginseng,America ginseng and Notogins

8、eng第15页，此课件共129页哦二、色谱法基本理论n拟解决的问题拟解决的问题n色谱相关术语色谱相关术语n色谱法理论的概况色谱法理论的概况n色谱中的动力学理论色谱中的动力学理论n色谱分离情况的评价方法色谱分离情况的评价方法n影响色谱分离的主要因素及条件选择影响色谱分离的主要因素及条件选择（从理论的角度加以判断）（从理论的角度加以判断）第16页，此课件共129页哦1、色谱相关术语n关于色谱峰关于色谱峰n关于保留值关于保留值n关于分配平衡关于分配平衡第17页，此课件共129页哦关于色谱峰的术语峰峰高基线峰宽半峰宽峰面积标准偏差第18页，此课件共129页哦关于色谱峰的术语n峰峰底底宽宽、半半峰峰宽宽

9、及及标标准准偏偏差差三三者者的的关关系系为为：W=4，Wh/2=2.354n拖尾峰拖尾峰n伸舌峰伸舌峰n鬼峰、假峰鬼峰、假峰n畸峰畸峰n峰底峰底n基线漂移基线漂移n基线噪声基线噪声n谱带扩张谱带扩张第19页，此课件共129页哦关于保留值的术语n死时间死时间（t0，tM）：无保留组分出峰时间无保留组分出峰时间n保留时间保留时间（tR）：n调整保留时间调整保留时间（tR）：第20页，此课件共129页哦关于保留值的术语n死体积死体积（V0，VM）：n保留体积保留体积（VR）：n调整保留体积调整保留体积（V R）：第21页，此课件共129页哦关于保留值的术语n相对保留值（相对保留值（ri,s）：）：相

10、对保留值又称为选择性因子（相对保留值又称为选择性因子（）在在气气相相色色谱谱中中，相相对对保保留留值值的的大大小小仅仅与与固固定定相相种种类类和和柱柱温有关。温有关。第22页，此课件共129页哦关于保留值的术语n保保留留指指数数（I）：又又叫叫Kovats，它它规规定定正正构构烷烷烃烃的的保保留留指指数数是是其其碳碳数数的的100倍倍，其其它它物物质质的的保保留留指指数数在在实实际际色色谱谱条条件件下下测测定定。选选取取与与被被测测物物相相邻邻的的两两种种正正构构烷烷烃烃做做参参照照系系，其其中中一一种种碳碳数数为为Z，另另一种为一种为Z+1，被测物的保留指数由下式计算，被测物的保留指数由下式

11、计算：第23页，此课件共129页哦关于分配平衡n分配系数分配系数K（distribution coefficient）第24页，此课件共129页哦关于分配平衡n分配比分配比k：又称为容量因子、容量比、分又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定温度和压力下，平衡配容量，是指在一定温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相中状态时组分在固定相中的量与在流动相中的量之比值。的量之比值。是衡量柱子对组分保留能力是衡量柱子对组分保留能力的重要参数的重要参数。第25页，此课件共129页哦关于分配平衡n相比相比：色谱柱内固定相和流动相体积之比色谱柱内固定相和流动相体积之比是柱型及结构的重要特征

12、。是柱型及结构的重要特征。第26页，此课件共129页哦2、色谱基本理论概述n研究理论的目的研究理论的目的解决色谱峰的分离问题解决色谱峰的分离问题n三个色谱基本理论问题三个色谱基本理论问题n色谱热力学问题色谱热力学问题发展高选择性色谱柱发展高选择性色谱柱n色谱动力学问题色谱动力学问题发展高效能色谱柱发展高效能色谱柱n分离条件的最优化问题分离条件的最优化问题分离条件优化分离条件优化第27页，此课件共129页哦3、色谱动力学理论 研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的影响因素影响因素n塔板理论塔板理论n速率理论速率理论第28页，此课件共129页哦1.塔板理论n塔

13、板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得到流出曲线方程：论得到流出曲线方程：第29页，此课件共129页哦塔板理论n当当t=tR时时，C=Cmax，峰峰高高正正比比于于进进样样量量W，是峰高定量的理论基础。，是峰高定量的理论基础。n当当n越越大大，柱柱效效越越大大，Cmax/W越越大大。即即保保留时间一定时，塔板数越多，峰越高。留时间一定时，塔板数越多，峰越高。nCmax反反比比于于tR，tR小小，Cmax大大，保保留留时时间间小小的的组组分分峰峰高高且且窄窄。tR大大，Cmax小小，保保留留时时间大的组分峰低且宽。间大的组分峰低且宽。第30页，此课件共12

14、9页哦柱效n由流出曲线方程导出由流出曲线方程导出：nH=L/n第31页，此课件共129页哦柱效nn是峰相对展宽的量度是峰相对展宽的量度nn是柱效的量度是柱效的量度nn是常数时，是常数时，Y与与tR 成正比成正比nn越越大大，h越越小小，表表明明组组分分在在柱柱中中达达到到的的分分配配平平衡衡次次数数越越多多，对对分分离离越越有有利利，但但还还不不能预言各组分有被分离的可能性。能预言各组分有被分离的可能性。第32页，此课件共129页哦塔板理论的贡献n塔塔板板理理论论有有助助于于我我们们形形象象的的理理解解色色谱谱的的分分离过程。离过程。n导导出出色色谱谱流流出出曲曲线线方方程程，它它符符合合高高

15、斯斯分分布，与实验现象相吻合。布，与实验现象相吻合。n导出理论塔板数的计算公式，作为柱效导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评价指标的评价指标。第33页，此课件共129页哦塔板理论的局限n塔塔板板高高度度H是是一一个个抽抽象象的的物物理理量量，它它的的色色谱谱本本质质是是什什么么？它它与与哪哪些些参参变变量量有有关关，又又怎怎样样影影响响峰峰的的扩扩张张？对对实实验验的的指指导导意意义义有有限。限。n不能解释流速对理论塔板数的影响。不能解释流速对理论塔板数的影响。n有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对色谱分离的影响等。色谱分离的影响等。第34页，此课件共12

16、9页哦4.色谱相关术语n关于色谱峰关于色谱峰n关于保留值关于保留值n关于分配平衡关于分配平衡第35页，此课件共129页哦n 关于色谱峰的术语峰峰高基线峰宽半峰宽峰面积标准偏差第36页，此课件共129页哦n峰底宽、半峰宽及标准偏差三者的关系为峰底宽、半峰宽及标准偏差三者的关系为：n W=4，Wh/2=2.354n拖尾峰拖尾峰n伸舌峰伸舌峰n鬼峰、假峰鬼峰、假峰n畸峰畸峰n峰底峰底n基线漂移基线漂移n基线噪声基线噪声n谱带扩张谱带扩张第37页，此课件共129页哦n 关于保留值的术语p死时间死时间(tM):):无保留组分出峰时间无保留组分出峰时间p保留时间保留时间(tR):):p调整保留时间调整保留

17、时间(tR):):p死体积死体积(VM):):p保留体积保留体积(VR):):p调整保留体积调整保留体积(VR):):第38页，此课件共129页哦n相对保留值相对保留值(ri,s):n保保留留指指数数(I)：又又叫叫Kovats，它它规规定定正正构构烷烷烃烃的的保保留留指指数数是是其其碳碳数数的的100倍倍，其其它它物物质质的的保保留留指指数数在在实实际际色色谱谱条条件件下下测测定定。选选取取与与被被测测物物相相邻邻的的两两种种正正构构烷烷烃烃做做参参照照系系，其其中中一一种种碳碳数数为为Z，另另一一种种为为Z+1，被被测测物物的的保保留留指指数数由下式计算由下式计算：第39页，此课件共129

18、页哦n 关于分配平衡p分配系数分配系数K(distribution coefficient)p分配比分配比k又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相中的量之比值。中的量之比值。是衡量柱子对组分保留能力的重要参数是衡量柱子对组分保留能力的重要参数。第40页，此课件共129页哦p相比相比 色谱柱内固定相和流动相体积之比色谱柱内固定相和流动相体积之比 是柱型及结构的重要特征。是柱型及结构的重要特征。第41页，此课件共129页哦二、色谱分析法基本理论n

19、研究理论的目的研究理论的目的解决色谱峰的分离问题解决色谱峰的分离问题n三个色谱基本理论问题三个色谱基本理论问题n色谱热力学问题色谱热力学问题发展高选择性色谱柱发展高选择性色谱柱n色谱动力学问题色谱动力学问题发展高效能色谱柱发展高效能色谱柱n分离条件的最优化问题分离条件的最优化问题分离条件优化分离条件优化第42页，此课件共129页哦1、色谱动力学理论 研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的影响因素的影响因素n塔板理论塔板理论n速率理论速率理论第43页，此课件共129页哦（1）塔板理论n推导推导 塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得到流出曲塔板理论将色谱柱

20、比作精馏塔，通过概率理论得到流出曲线方程线方程：为标准偏差为标准偏差第44页，此课件共129页哦n当当t=tR时时，C=Cmax，峰峰高高正正比比于于进进样样量量C0，是是峰峰高高定定量量的理论基础。的理论基础。n当当n越越大大，柱柱效效越越大大，Cmax/C0越越大大。即即保保留留时时间间一一定定时时，塔板数越多，峰越高塔板数越多，峰越高。nCmax反反比比于于tR，tR小小，Cmax大大，保保留留时时间间小小的的组组分分峰峰高高且且窄窄。tR大，大，Cmax小，小，保留时间大的组分峰低且宽保留时间大的组分峰低且宽。n 对色谱流出曲线方程的讨论第45页，此课件共129页哦n 柱效 由流出曲线

21、方程导出由流出曲线方程导出：H=L/nnn是峰相对展宽的量度是峰相对展宽的量度nn是柱效的量度是柱效的量度nn是常数时，是常数时，Y与与tR 成正比成正比nn越越大大，h越越小小，表表明明组组分分在在柱柱中中达达到到的的分分配配平平衡衡次次数数越越多多，对对分分离离越越有有利利，但但还还不不能能预预言言各各组组分分有有被被分分离离的的可能性。可能性。第46页，此课件共129页哦n 塔板理论的贡献n塔塔板板理理论论有有助助于于我我们们形形象象的的理理解解色色谱谱的的分分离过程。离过程。n导导出出色色谱谱流流出出曲曲线线方方程程，它它符符合合高高斯斯分分布布，与实验现象相吻合。与实验现象相吻合。n

22、导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评价指标评价指标。第47页，此课件共129页哦n 塔板理论的局限n塔塔板板高高度度H是是一一个个抽抽象象的的物物理理量量，它它的的色色谱谱本本质质是是什什么么？它它与与哪哪些些参参变变量量有有关关，又又怎怎样样影影响响峰峰的扩张？对实验的指导意义有限。的扩张？对实验的指导意义有限。n不能解释流速对理论塔板数的影响。不能解释流速对理论塔板数的影响。n有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对色谱有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对色谱分离的影响等。分离的影响等。第48页，此课件共129页哦 速率理论n速率理论是速率理论是1956年

23、荷兰学者年荷兰学者Van Deemter等提出，因此又称作范第姆特方程等提出，因此又称作范第姆特方程n运用流体分子规律研究色谱过程中产生色运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱峰扩展的因素，导出了理论塔板高度与谱峰扩展的因素，导出了理论塔板高度与流动相线速度的关系，揭示了影响塔板高流动相线速度的关系，揭示了影响塔板高度的动力学因素度的动力学因素 第49页，此课件共129页哦速率方程的导出n根据塔板计算公式：根据塔板计算公式：n=5.54(tR/Y1/2)2n速率理论讨论的是色谱峰展宽原因，即速率理论讨论的是色谱峰展宽原因，即影响塔板数影响塔板数n的因素，也就是影响塔板高的因素，也就是影响塔板高

24、度度H的因素。的因素。nH=A+B/u+Cu第50页，此课件共129页哦涡流扩散项A=2dp涡流扩散项均匀性因子粒径第51页，此课件共129页哦涡流扩散项n涡流扩散项涡流扩散项A：由不等路径造成的色谱峰：由不等路径造成的色谱峰扩展。由于柱填料粒径大小不同，粒度分扩展。由于柱填料粒径大小不同，粒度分布范围不一致及填充的不均匀，形成宽窄、布范围不一致及填充的不均匀，形成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿径形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的路径运行，以较快的速度通过较窄且直的路径运行，以较快的速度通过色谱柱，发

25、生分子超前，反之，有些分子色谱柱，发生分子超前，反之，有些分子发生滞后，从而使色谱峰产生扩散。发生滞后，从而使色谱峰产生扩散。第52页，此课件共129页哦分子扩散项nB/unB=2Dg弯曲因子扩散系数第53页，此课件共129页哦分子扩散项n分子扩散项：由于分子的纵向扩散造成分子扩散项：由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。即由于试样组分被载气的色谱峰扩展。即由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于色谱柱的很小一段空间中，由于在塞子色谱柱的很小一段空间中，由于在塞子前后存在浓度梯度，因此使运动着的分前后存在浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散，引起

26、色谱峰扩展子产生纵向扩散，引起色谱峰扩展 第54页，此课件共129页哦传质阻力项第55页，此课件共129页哦气相传质阻力项n气相传质阻力项气相传质阻力项Cg：试样组分从气相移动：试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由于质量交换过到固定相表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引起随流动相向前运动，发生分子超前，引起色谱峰扩展。色谱峰扩展。第56页，此课件共129页哦气相传质阻力项表达式nCgunCg=容量因子第57页，此课件共1

27、29页哦液相传质阻力项n液相传质阻力项液相传质阻力项CL：试样组分从固定相表：试样组分从固定相表面移动到固定相内部的过程中，由于质量面移动到固定相内部的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色谱峰扩展。引起色谱峰扩展。第58页，此课件共129页哦液相传质阻力相表达式nCL unCL=液膜厚度液相扩散系数第59页，此课件共129页哦气相色谱中的速率方程第60页，此课件共129页哦速率方程给我们的什

28、么启示n为柱型的研究和发展提供理论依据为柱型的研究和发展提供理论依据n为操作条件的选择提供理论指导为操作条件的选择提供理论指导n为色谱柱的填充提供理论指导为色谱柱的填充提供理论指导第61页，此课件共129页哦对柱型研究和发展的影响nA=0?nGolay1957年提出年提出毛细管柱毛细管柱的概念的概念（opentube）n毛细管柱毛细管柱A=0，H=B/u+CunH，N，分离能力大大提高分离能力大大提高第62页，此课件共129页哦对柱型研究和发展的影响nB=0?n溶质在液体中的扩散系数溶质在液体中的扩散系数DL10-5cm2/sn溶质在气体中的扩散系数溶质在气体中的扩散系数Dg10-1cm2/s

29、nDL Dgn当采用液体作流动相时当采用液体作流动相时 B0n液体作流动相时可用更细的固定相，液体作流动相时可用更细的固定相，A nHPLC柱效比柱效比GC要高要高23个数量级个数量级第63页，此课件共129页哦操作条件对柱效的影响第64页，此课件共129页哦载气线速度（流速）的影响n最佳流速：最佳流速：u=(B/C)1/2n实用最佳流速：比最佳流速更快实用最佳流速：比最佳流速更快nA与流速无关与流速无关nB/u：当流速小时，对：当流速小时，对H的大小起主导作用的大小起主导作用nCu：当流速大时，对：当流速大时，对H的大小起主导作用的大小起主导作用第65页，此课件共129页哦容量因子k的影响n

30、不同组分不同组分k不同不同，测出的柱效不同测出的柱效不同n在气相传质阻力相中，在气相传质阻力相中，k，Cg n理论上说理论上说k越小柱效越高，越小柱效越高，实际不可取实际不可取n在液相传质阻力相中，在液相传质阻力相中，k ，Cl先先，后后当当k=1时，时，最大。最大。n希望希望k在一个合适的范围内，通过改变柱温，固定相，在一个合适的范围内，通过改变柱温，固定相，柱型参数等可实现。柱型参数等可实现。第66页，此课件共129页哦柱温的影响n间接影响、十分复杂间接影响、十分复杂n对对k影响，对扩散系数影响，从而对柱效影响，对扩散系数影响，从而对柱效产生影响，但影响情况难以判断产生影响，但影响情况难以

31、判断第67页，此课件共129页哦对色谱柱的填充提供理论指导n柱柱径径：根根据据速速率率方方程程，柱柱径径越越小小，柱柱效效越越高，但柱径越小，固定相越难填充均匀。高，但柱径越小，固定相越难填充均匀。n柱柱长长L：柱柱长长增增加加，总总塔塔板板数数增增加加，但但柱柱长增加，分离时间将增加。长增加，分离时间将增加。n固固定定相相粒粒径径dp：根根据据速速率率方方程程，粒粒径径减减小小，A项项减减小小，C项项减减小小，柱柱效效增增加加。但但粒粒径径太太小，不易填充，同时小，不易填充，同时A项增大。项增大。第68页，此课件共129页哦对色谱柱的填充提供理论指导n液膜厚度液膜厚度df：从柱效角度考虑，液

32、膜越薄，：从柱效角度考虑，液膜越薄，柱效越高（根据速率方程），但允许的进柱效越高（根据速率方程），但允许的进样量减小。固定液与担体的配比一般在样量减小。固定液与担体的配比一般在5:100-25:100之间，但现在更低配比的固之间，但现在更低配比的固定相也应用广泛。定相也应用广泛。n更重要的是：不同沸点的物质，应采用不同更重要的是：不同沸点的物质，应采用不同配比的固定相配比的固定相。第69页，此课件共129页哦影响谱带扩张的其他因素n非线性分配色谱非线性分配色谱n载体表面活性吸附中心造成的拖尾载体表面活性吸附中心造成的拖尾n柱外效应柱外效应n色色谱谱柱柱外外引引起起色色谱谱峰峰扩扩展展的的因因素

33、素：如如进进样样系系统统及及进进样样方方式式、系系统统连连接接管管、检检测测器器死死体体积积，检测器响应时间常数等因素引起的谱带宽展。检测器响应时间常数等因素引起的谱带宽展。第70页，此课件共129页哦速率理论方程式的偶合式nH=(1/A+1/Cgu)-1+B/u+ClunA=(1/A+1/Cgu)-1为偶合项为偶合项n已被普遍接受已被普遍接受第71页，此课件共129页哦第72页，此课件共129页哦2.色谱分离基本方程对于常规分析工作，一般选用：n选选择择性性系系数数（相相对对保保留留值值）与与保保留留指指数数I来来评价固定液评价固定液n有效塔板数有效塔板数N有效有效来评价色谱柱与分离条件来评

34、价色谱柱与分离条件n以以分离度分离度R作为柱的总分离效能指标作为柱的总分离效能指标第73页，此课件共129页哦（1）几个概念选择性系数n定义与相对保留值(ri,s)基本相同n不同之处在于选择性系数是两个相邻峰的调整保留值之比（后峰比前峰，1），而不是被测物与标准物质的调整保留值之比（可小于1）n它是评价固定液选择性的指标。选择性系数越大，该柱对此相邻峰的分离越好。第74页，此课件共129页哦几个概念有效塔板数N有效n在在气气相相色色谱谱中中，通通常常用用有有效效塔塔板板数数N N有效和和有有效效塔塔板板高高度度H有效来来评评价价柱柱子子的的分分离离效效能能，它它扣扣除除了了死死体体积积对对分分

35、离离的的影影响响，更更好好地地反反映了柱子的实际分离效能映了柱子的实际分离效能。n柱效越高，该柱的分离能力越好。柱效越高，该柱的分离能力越好。第75页，此课件共129页哦几个概念分离度Rn n R R越大，说明两组分分离得越好。越大，说明两组分分离得越好。越大，说明两组分分离得越好。越大，说明两组分分离得越好。n n 由于该定义综合了色谱动力学和热力学因素，可作为色谱柱的由于该定义综合了色谱动力学和热力学因素，可作为色谱柱的由于该定义综合了色谱动力学和热力学因素，可作为色谱柱的由于该定义综合了色谱动力学和热力学因素，可作为色谱柱的总分离效能指标。总分离效能指标。总分离效能指标。总分离效能指标。

36、第76页，此课件共129页哦(2)色谱分离基本方程（Purnell方程）n公式推导公式推导第77页，此课件共129页哦第78页，此课件共129页哦（3）色谱分离基本方程的启示要要改改善善物物质质对对的的分分离离（提提高高R），即即提提高高两两相相邻邻物物质的分离度，可以采取以下措施：质的分离度，可以采取以下措施：n提高柱效提高柱效Nn提高选择性系数提高选择性系数n增大容量因子增大容量因子k第79页，此课件共129页哦N的影响，如何提高N？n分分离离度度R与与理理论论塔塔板板数数N的的平平方方根根成成正正比比关关系系，增增加塔板数，有利于提高分离度。加塔板数，有利于提高分离度。n增增加加柱柱长长

37、可可增增加加N，改改善善分分离离，但但分分析析时时间间将将大大大大延延长，峰产生扩展。长，峰产生扩展。n减小塔板高度减小塔板高度H：n根根据据速速率率方方程程的的启启示示制制备备一一根根性性能能优优良良的的色色谱谱柱柱是是十十分分重重要的。要的。n根据根据速率方程速率方程选择合适的色谱条件同样有效。选择合适的色谱条件同样有效。第80页，此课件共129页哦K的影响，如何改变k？n分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。k 1 3 5 7 9 11 13 k/k+1 0.50 0.75 0.83 0.88 0.90 0.92 0.93 1.00n

38、但但当当容容量量因因子子大大于于10，k/(k+1)的的改改变变不不大大，而而分分析析时间将大大延长。因此，时间将大大延长。因此，k的最佳范围是的最佳范围是1k300 低于低于bp100-200 1-3%200-300 低于低于bp100 5-10%100-200 平均平均bp的的2/3 10-15%气体气体 室温室温 15-25%吸附剂吸附剂沸程范围沸程范围100 程序升温程序升温具体的第90页，此课件共129页哦汽化温度n一般进样方法下，汽化温度比柱温高一般进样方法下，汽化温度比柱温高30-70。n进样量大时高一些好，保证瞬间汽化。进样量大时高一些好，保证瞬间汽化。n保证不可超过试样的分解

39、温度。保证不可超过试样的分解温度。n其它气化温度与具体进样方式有关。其它气化温度与具体进样方式有关。第91页，此课件共129页哦检测器温度n一般大于或等于柱温，具体与检测器种类有关。一般大于或等于柱温，具体与检测器种类有关。第92页，此课件共129页哦进样量n液体试样一般进样量液体试样一般进样量0.1-5l。n气体试样一般进样量为气体试样一般进样量为0.1-10ml。n具具体体视视柱柱类类型型，固固定定液液含含量量（不不能能超超过过柱柱容容量量）、进进样样方方式式、检检测测器器的的灵灵敏敏度度和和线线性性范范围等确定。围等确定。第93页，此课件共129页哦流动相（载气）种类n流动相的种类要视检

40、测器种类确定。流动相的种类要视检测器种类确定。n常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、氦气（均可用，但价格较高）。氦气（均可用，但价格较高）。n氢气和氦气适合于快速分析。氢气和氦气适合于快速分析。n氮气做载气峰型较好，柱效较高。氮气做载气峰型较好，柱效较高。第94页，此课件共129页哦三、色谱定性与定量方法第95页，此课件共129页哦人参药材的人参药材的HPLC图谱图谱51第96页，此课件共129页哦18754236人参皂苷标准品的人参皂苷标准品的HPLC色谱图色谱图Rg1Rb1Re第97页，此课件共129页哦丙二酰基人参皂苷Rb1第98页，此课件

41、共129页哦面积归一：面积归一：Rg1=1.0%,Rb1=3.5%外标法：外标法：Rg1=0.2%,Rb1=0.5%第99页，此课件共129页哦（1）色谱定性分析n利用保留值及其规律定性利用保留值及其规律定性 各物质在一定的色谱条件下均有确定不变的各物质在一定的色谱条件下均有确定不变的保留值，因此保留值，因此保留值可作为定性指标保留值可作为定性指标。n利用纯物对照定性利用纯物对照定性n利用文献值对照定性利用文献值对照定性第100页，此课件共129页哦纯物质对照定性n实现方法实现方法利用保留时间和保留体积定性利用保留时间和保留体积定性 第101页，此课件共129页哦用相对保留值定性用相对保留值定

42、性 用已知物增加峰高法定性用已知物增加峰高法定性 第102页，此课件共129页哦n应应用用范范围围：适适用用于于简简单单混混合合物物，对对该该样样品品已已有有了解并具有纯物质的情况。了解并具有纯物质的情况。n优点：应用简便，不需要其他仪器。优点：应用简便，不需要其他仪器。n缺点：定性结果的可信度不高。缺点：定性结果的可信度不高。提高可信度的方法：双柱、双体系定性提高可信度的方法：双柱、双体系定性第103页，此课件共129页哦文献值对照定性分析（GC）n实现方法n测定相对保留值ri,sn测定保留指数I n优点：无需纯物质；保留指数具有较好的重现性和精密度；只与固定相和柱温有关。只与固定相和柱温有

43、关。n缺点：对结构复杂的物质，缺乏数据。n适用范围：适用于简单混合物，无需纯物质。第104页，此课件共129页哦n与其它仪器或化学方法联合定性n离线联用方式n化学法n仪器法n在线联用方式化学法仪器法第105页，此课件共129页哦离线联用方式收集方法：收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷却后中一般采用液氮冷阱冷却后收集收集 应用范围：无标准物时，可对较为复杂应用范围：无标准物时，可对较为复杂的混合物进行定性分析的混合物进行定性分析缺点：麻烦缺点：麻烦第106页，此课件共129页哦在线联用方式用化学方法辅助定性用化学方法辅助定性柱柱前前反反应应：在在色色谱谱柱柱前前装装上上预预处处理理柱柱，带带有有

44、某某些些官官能能团团的的化化合合物物在在预预柱柱中中发发生生物物理理化化学学变变化化，其其色色谱谱峰峰会会消消失失或或移移动动，与与反反应应前色谱图比较，可初步判断试样中含那些官能团。前色谱图比较，可初步判断试样中含那些官能团。柱柱后后反反应应：在在色色谱谱柱柱后后装装上上型型毛毛细细管管分分流流器器，将将各各组组分分导导入入官能团试剂反应管，利用官能团反应对组分进行定性。官能团试剂反应管，利用官能团反应对组分进行定性。第107页，此课件共129页哦与其它仪器联用定性与其它仪器联用定性 混混合合物物经经色色谱谱分分离离后后，将将各各组组分分直直接接由由接接口口导导入入其其它它仪仪器器中中进进行

45、行定定性性。常常用用的的联联用用方方法法有有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS 其它仪器相当于其它仪器相当于色谱仪的检测器。色谱仪的检测器。使用范围：复杂样品的定性。使用范围：复杂样品的定性。优点：不需要标准物，定性结果可信度高，操作优点：不需要标准物，定性结果可信度高，操作方便。方便。缺点：需要特殊仪器或设备。缺点：需要特殊仪器或设备。第108页，此课件共129页哦GC-MS第109页，此课件共129页哦（2）色谱定量分析n 定量基础 色色谱谱定定量量分分析析是是基基于于被被测测物物质质的的量量与与峰峰面面积积成成正正比比。在一定色谱条件下有：第110页，此课件共129页哦n定量要解决

46、的问题n峰面积的测量和计算n校正因子的测量与计算n色谱定量方法及其应用第111页，此课件共129页哦峰面积的测量与计算积分仪或色谱工作站积分仪或色谱工作站 简便、速度快，精度高，可达简便、速度快，精度高，可达0.2-2%，对小峰及，对小峰及不对称峰的结果准确，是色谱发展趋势。不对称峰的结果准确，是色谱发展趋势。手动测量与计算手动测量与计算第112页，此课件共129页哦峰高乘半峰宽法：适于对称峰峰高乘半峰宽法：适于对称峰峰高乘峰底宽度法峰高乘峰底宽度法：适于矮宽峰适于矮宽峰峰高乘平均峰宽法峰高乘平均峰宽法：适于不对称峰适于不对称峰峰高乘保留值法：适于狭窄峰，快速简便，常用于峰高乘保留值法：适于狭

47、窄峰，快速简便，常用于工厂控制分析。工厂控制分析。第113页，此课件共129页哦重叠峰的测量切线分峰切线分峰垂线分峰垂线分峰第114页，此课件共129页哦连线分峰连线分峰计算机拟合分峰计算机拟合分峰第115页，此课件共129页哦校正因子的测量与计算校正因子的测量与计算相对校正因子 由于绝对校正因子与仪器的灵敏度有关，又由于灵敏度与实验条件相关，且每一检测器的灵敏度都是不同的，它不容易测量准确，亦无通用性，所以实际工作中使用相对校正因子。第116页，此课件共129页哦 相对校正因子的表达式质量校正因子质量校正因子 摩尔校正因子摩尔校正因子 相对响应值相对响应值 被测组分的质量标准物质量分子量第1

48、17页，此课件共129页哦 相对校正因子的测量 理论上相对校正因子与试样、标准物质、检测器类型、理论上相对校正因子与试样、标准物质、检测器类型、载气类型有关，与其它色谱条件无关。载气类型有关，与其它色谱条件无关。无纯物质时或对结果准确度要求不高时，相对校正无纯物质时或对结果准确度要求不高时，相对校正因子可通过查表得。因子可通过查表得。即无纯物，手册上又无数据时，可用一些计算方法估算即无纯物，手册上又无数据时，可用一些计算方法估算这些物质的相对校正因子。这些物质的相对校正因子。第118页，此课件共129页哦定量方法定量方法校正归一化法校正归一化法 含归一化含归一化内标法内标法 含内标标准曲线法含

49、内标标准曲线法外标法外标法 含单点校正含单点校正第119页，此课件共129页哦 校正归一化法推导推导：第120页，此课件共129页哦应应用用范范围围：当当试试样样中中各各组组分分都都能能流流出出色色谱谱柱柱，且且在在检测器上均有响应，各组分峰没有重叠时，可用此法。检测器上均有响应，各组分峰没有重叠时，可用此法。优优点点：简简便便、准准确确，当当操操作作条条件件如如进进样样量量等等变变化化时时，对定量结果影响很小，该法适合于常量物质的定量。对定量结果影响很小，该法适合于常量物质的定量。缺点缺点：对该法的苛刻要求限制了它的使用。对该法的苛刻要求限制了它的使用。第121页，此课件共129页哦归一化法

50、归一化法n若若各各组组分分的的定定量量校校正正因因子子相相近近或或相相同同，则则上上式式可简化为：可简化为：第122页，此课件共129页哦 内标法内标法推导推导 将将一一定定量量的的纯纯物物质质作作为为内内标标物物，加加入入到到准准确确称称量量的的试样中。试样中。第123页，此课件共129页哦适用范围：适用范围：当只需测定试样中某几个组分，且试样当只需测定试样中某几个组分，且试样中所有组分不能全部出峰时可用。中所有组分不能全部出峰时可用。优优点点：受受操操作作条条件件的的影影响响较较小小，定定量量结结果果较较准准确确，使使用用上上不不象象归归一一化化法法那那样样受受到到限限制制，此此法法适适合