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色谱分析第一章 绪论第二章 经典柱层析第三章 平面色谱法第四章 气相色谱法第五章 高效液相色谱法第六章 其他色谱技术第七章 色谱分析样品处理参考书目(1)傅若农 色谱分析概论(2)达世禄 色谱学导论(3)邹汉法 高效液相色谱法(4)刘虎威 气相色谱方法及应用(5)何丽一 平面色谱方法及应用 第一章 绪论1.1.概述概述 混合物最有效的分离、分析方法混合物最有效的分离、分析方法 俄国植物学家俄国植物学家茨维特茨维特于于19031903年研究年研究植物色素植物色素时使用的时使用的示意示意装置：装置：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；另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为或液体），称为流动相流动相。色谱法的出现色谱法色谱法 利用混合物中各组分在两相间分配系数的不同利用混合物中各组分在两相间分配系数的不同,当两项作当两项作相对位移时，各组分在两相间经过反复多次的分配平衡，使相对位移时，各组分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时间不同，从而获得分离（各组分得各组分被固定相保留的时间不同，从而获得分离（各组分按一定次序由固定相中流出）。按一定次序由固定相中流出）。与适当的柱后检测方与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。组分的分离与检测。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色谱法的特点色谱法的特点（1）分离效率高分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。（2 2）灵敏度高灵敏度高 可以检测出g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。（3）分析速度快分析速度快 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）应用范围广应用范围广 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。2.2.色谱法分类色谱法分类 气相色谱（气相色谱（流动相为气体）流动相为气体）液相色谱（液相色谱（流动相为液体）流动相为液体）柱色谱柱色谱 平面色谱平面色谱 吸附色谱吸附色谱 分配色谱分配色谱 离子交换色谱离子交换色谱 排阻色谱排阻色谱 流动相物态流动相物态固定相使用形式固定相使用形式分离过程机制分离过程机制流动相为气体流动相为气体（称为载气）称为载气）固定相为固体吸附剂固定相为固体吸附剂气相色谱气相色谱气固色谱气固色谱气液色谱气液色谱流动相为气体流动相为气体（称为载气）称为载气）固定相为液体固定相为液体流动相为液体流动相为液体（淋洗液）（淋洗液）固定相为固体吸附剂固定相为固体吸附剂。液相色谱液相色谱液固色谱液固色谱液液色谱液液色谱流动相为液体流动相为液体（淋洗液）（淋洗液）固定相为液体固定相为液体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 第二章 经典柱层析1.吸附的分类 物理吸附（特点：无选择性；吸附与解吸可逆）常用的硅胶、氧化铝为这一类型；应用最广 化学吸附（特点：具有选择性；吸附十分牢固，甚至不可逆）如黄酮等酚酸性化合物被氧化铝吸附、生物碱被硅 胶的吸附；应用较少 半化学吸附（介于上述之间，如聚酰胺对黄酮、酚类、醌类的 氢键吸附）有一定应用2.极性及其强弱判断极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素所谓极性乃是一种抽象概念，用以表示分子中电荷不对称的程度，大体上与偶极矩、极化度、介电常数等概念相对应官能团的极性强弱比较3.吸附色谱吸附色谱法,是指用吸附剂作固定相,利用试样对吸附剂表面的吸附差异来进行分离分析的方法3.1 吸附色谱三要素（吸附剂、洗脱剂、试样）吸附剂一般是多孔性物质，具有较大的比表面积，在表面有许多吸附中心。常用的吸附剂有：硅胶、氧化铝、聚酰胺、活性碳等 硅 胶吸附性来源于硅羟基硅羟基有三种 结合型 活性型 游离型 三种硅羟基吸附性强弱为：硅胶吸附剂的缺点：对弱酸性敏感的化合物会被破坏 氧化铝吸附性来源于铝原子上未公用电子对碱性吸附剂，适用于碱性（如生物碱）和中性化合物的分离缺点：有时会引起异构化、氧化、皂化、脱除氯化氢形成双键等副作用。聚酰胺通过形成氢键缔合而产生吸附；分子中的酰胺羰基作为质子受体；或以酰胺键上的NH作为质子给体；适用范围：酚类、黄酮类、醌类。溶剂的极性溶剂的极性 溶剂的极性溶剂的极性:与介电常数大小一致与介电常数大小一致 环己烷环己烷 1.88 苯苯 2.29 无水乙醚无水乙醚 4.47 氯仿氯仿 5.20 极性递增极性递增 乙酸乙酯乙酸乙酯 6.11 乙醇乙醇 26.0 甲醇甲醇 31.2 水水 81.0 按照按照极性增强极性增强顺序，常用混合洗脱溶剂顺序，常用混合洗脱溶剂体系如下：体系如下：(己烷己烷/苯苯)(苯苯/乙醚乙醚)(苯苯/乙酸乙酯乙酸乙酯)(氯仿氯仿/乙醚乙醚)(氯仿氯仿/乙酸乙酯乙酸乙酯)(氯仿氯仿/甲醇甲醇)(丙酮丙酮/水水)（甲醇（甲醇/水）水）三要素的相互关系 第三章 平面色谱法第一节 TLC的特点、技术参数第二节 TLC的制板、点样、展开、显色第三节 TLC的定性与定量分析第四节 TLC的应用第五节 纸色谱简介第一节 概 述1938年俄国人首先实现了在氧化铝薄层上分离一种天然药物。1965年德国化学家Stahl出版了“薄层色谱法”一书，推动了这一技术的发展。因TLC法设备简单，分析速度快，分离效率高，结果直观，很快被用作定性和半定量的方法。70年代中后期发展了高效薄层色谱。80年代以后发展了薄层色谱光密度扫描仪，和各步操作的仪器化，并实现了计算机化。薄层层析流动相的移动是依靠毛细作用。将试样点在色谱滤纸或层析板的一端，并将该端浸在作为流动相的溶剂（常称之为展开剂）中，随着溶剂向上的移动，经过试样点时，带动试样向上运动。TLC特点 优点：优点：设备简单、操作方便、运行费用低；设备简单、操作方便、运行费用低；分离时间短，工作效率高；分离时间短，工作效率高；展开剂选择范围广，展开方式多样；展开剂选择范围广，展开方式多样；显色方便，检测手段丰富；显色方便，检测手段丰富；既可分析，又可制备；既可分析，又可制备；试样一般不需要经过严格预处理即可分离。试样一般不需要经过严格预处理即可分离。缺点：缺点：分离效率较低；不适用挥发性试样分离；定性定量不便。经典柱层析 吸附薄层层析 分离时间几小时 几分钟十几分钟 分离能力 较差 强 吸附剂粒度 粗，一般100200目 细 应用范围 制备性分离 分析，小量制备 两者关系 TLC与高效液相色谱的比较固定相和流动相TLC流动相流动靠毛细作用力，流动相选择较少受限制，固定相不用再生。而 HPLC是在封闭的系统内，流动相流量靠泵控制，溶剂选择受检测器限制，固定相需再生。样品处理TLC要求没有HPLC严格。薄层色谱参数 比移值（比移值（Rf值）值）:用来表征斑点位置的基本参数是保留因子，通常称作比移值，用Rf表示。Ls相对比移值理论塔板数:n=16(D/W)2理论塔板高度:H=L/n 分离度分离数:第二节 TLC的制板、点样、展开、显色黏合剂：无机黏结剂石膏（硫酸钙），添加石膏的吸附剂以字母“G”表示。没有黏结剂的吸附剂以字母“H”表示。无机黏结剂的优点是：耐高温，耐酸碱，但涂铺薄板动作要快，否则匀浆易凝固;薄层强度差。有机黏结剂羧甲基纤维素钠（CMC-钠）、淀粉、聚乙烯醇、高分子聚合物等。优点是薄层强度高、使用方便，缺点是不能用浓硫酸作显色。添加剂 荧光指示剂 硝酸银溶液制板、活化点样1.溶剂对样品的溶解度适中；2.溶剂沸点适中；3.样品浓度适中；4.原点位置应在展开剂液面上；5.定性分析:内径0.5mm管口平整的毛细管 定量分析:微量注射器6.TLC:原点直径最大不超过5mm,一般3mm;高效TLC:1-2 mm7.边缘效应 边缘效应展开剂选择的实践(一):微量圆环法展开剂选择的实践(二):三角形法 展开剂选择的理论基础 展开剂的分类显色显色方法-日光下观察,划出有色物质的斑点位置-在紫外灯下(254nm或366nm),观察有 无荧光的产生,用硅胶G板-荧光淬灭法,适用于有紫外吸收的物质,用GF254板-显色剂显色,破坏性检出方法通用显色剂定性分析1.与标准对照品在三种不同的展开剂中展开(加熔点)；2.制备TLC，将待定性化合物分离后，刮下、洗脱，再波谱分析；3.TLC与其它技术联用定量分析1.间接定量（洗脱测定法）；2.直接定量（薄层扫描法）薄层扫描法：以一定波长的光照射展开后的薄层色谱板上被分离组分的斑点，测定斑点对光的吸收强度或所发出的荧光强度，进行定量分析的方法。薄层吸收扫描法 薄层荧光扫描法第四节 TLC的应用 1.用于柱层析后相同组分的合并 2.有机合成监控反应，摸索最佳条件 3.制备有机化合物 4.中药材的鉴定第四章 气相色谱法第一节 概述第二节 气相色谱术语、理论第三节 填充柱气相色谱第四节 毛细管柱气相色谱第五节 裂解气相色谱及顶空气相色谱第六节 气相色谱仪第七节 衍生化气相色谱法第八节 气相色谱的定性与定量第九节 气相色谱的应用1.1.GCGC：以气体（即载气）为流动相的柱色谱分离技术。：以气体（即载气）为流动相的柱色谱分离技术。2.GC中常用作的载气的气体有中常用作的载气的气体有N2、He、H2、Ar。3.3.GCGC中载气是惰性的，载气的功能仅仅是携带试样、洗中载气是惰性的，载气的功能仅仅是携带试样、洗脱组分。脱组分。4.4.GCGC的选择性主要取决于固定相和组分分子间的作用，的选择性主要取决于固定相和组分分子间的作用，所以可通过改变固定相来改变所以可通过改变固定相来改变GCGC的选择性。的选择性。第一节 概述GC按柱直径粗细分类按柱直径粗细分类1.填充柱：将固定相填充在内径4mm的金属管或玻璃管内2.毛细管柱：使用内径0.1mm-0.5mm的玻璃管或石英管 GCGC按分离机理分类按分离机理分类方方 法法 固固 定定 相相 应应 用用 气固色谱（气固色谱（GSCGSC）吸附剂吸附剂 （碳、分子筛、高（碳、分子筛、高分子多孔小球）分子多孔小球）永久性气体、低沸点的烃永久性气体、低沸点的烃类，类，GDXGDX水水 气液色谱（气液色谱（GLCGLC）载体载体+固定液固定液（涂渍、键合）（涂渍、键合）应用很广应用很广 GC的特点1.分离效率高（填充柱上千块塔板；开管柱106块塔板）2.分析速度快3.样品用量少（检测限低，高灵敏检测器）4.缺点：（约20%样品适用）A.样品须能气化（350度下有一定的挥发性）B.热稳定性要好C.定性困难第二节第二节 气相色谱术语、理论气相色谱术语、理论1.气相色谱流出曲线气相色谱流出曲线2.分配系数与容量因子分配系数与容量因子3.3.塔板理论塔板理论4.4.速率理论速率理论5.5.分离度分离度6.6.基本分离方程基本分离方程一、气相色谱流出曲线气相色谱流出曲线1.1.基线基线 仅有流动相（无试样）通过检测器时，检测到的信号为基线。2.2.保留值保留值 （1）用时间表示的保留值）用时间表示的保留值 保留时间（保留时间（tR）：）：从进样到某个组分的色谱峰顶点之间的时间间隔 死时间（死时间（tM）：）：不被固定相滞留的组分从进样开始、通过色谱柱、到出现峰最大值所需要的时间。调整保留时间（调整保留时间（tR）：）：tR=tRtM (2)用体积表示的保留值用体积表示的保留值 保留体积（保留体积（VR）：）：VR =tRF0 （F0为色谱柱出口处的载气流量，单位：m L /min。）死体积（死体积（VM）：）：VM=tM F0 调整保留体积（调整保留体积（VR）：）：V R=VR VM 3.3.相对保留值相对保留值r r2121A.组分2与组分1的调整保留值之比(大于1）：r21=tR2 /tR1=VR2/V R1=k2/k1=K2/K1B.它表示了固定相对这两种组分的选择性。C.亦称分离因子a、分配系数比、选择性系数、选择 因子 4.区域宽度区域宽度（1）标准偏差）标准偏差()：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽）半峰宽(Y1/2)：0.5倍峰高处的宽度 Y1/2=2.355（3）峰底宽）峰底宽(Wb)：Wb=4 Wb=1.699 Y1/2 二、分配系数与容量因子二、分配系数与容量因子分配系数分配系数K：组分在两相间的浓度比容量因子容量因子k：组分在两相间的质量比；容量因子容量因子k与分配系数与分配系数K的关系为：的关系为：为相比：流动相体积与固定相体积之比填充柱的相比：535；毛细管柱的相比：50200容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：三、塔板理论塔板理论把色谱柱看成一个精馏塔，沿用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相（固定相与流动相）间的分配行为，并引入理论塔板数作为衡量柱效高低的指标。当组分进入柱后，组分在两相间进行多次分配，最后和固定相作用力较小的组分先从“塔顶”（即柱出口）逸出，从而与另一组分（和固定相作用力较大）分离色谱塔板理论的五点假设1.组分在气液两相间可瞬间完成分配平衡2.所有的物质在开始时全部进入零号塔板3.分配系数在每块塔板里都一样4.一个塔板和另一个塔板之间没有纵向扩散5.载气不是连续进入色谱柱，而是脉冲式进入色谱柱，即一个塔板体积的载气进入后，再进入另一个塔板体积的载气理论塔板数的计算理论塔板数的计算色谱柱长：色谱柱长：L，虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：H，色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：则三者的关系为：n=L/H理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：有效塔板数、有效塔板高度有效塔板数、有效塔板高度 组组分分在在死死时时间间内内不不参参与与柱柱内内分分配配，用用调调整整保保留留时时间代替保留时间，得有效塔板数和有效塔板高度：间代替保留时间，得有效塔板数和有效塔板高度：塔板理论的成功与不足塔板理论的成功与不足 塔塔塔塔板板板板理理理理论论论论能能能能成成成成功功功功解解解解释释释释色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰的的的的形形形形状状状状（高高高高斯斯斯斯分分分分布布布布曲线）及评价柱效（计算曲线）及评价柱效（计算曲线）及评价柱效（计算曲线）及评价柱效（计算n n）。）。）。）。不不不不能能能能解解解解释释释释柱柱柱柱效效效效和和和和流流流流动动动动相相相相流流流流速速速速的的的的关关关关系系系系；也也无无法法指指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。出影响柱效的因素及提高柱效的途径。四、速率理论四、速率理论 速率方程（也称范速率方程（也称范第姆特方程式）第姆特方程式）:H=A+B/u+Cu H：理论塔板高度：理论塔板高度(cm)，u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)1.1.涡流扩散项涡流扩散项A A=2dp dp：载体颗粒的平均直径：载体颗粒的平均直径：填充不均匀因子（与载体颗粒大小、分布、填：填充不均匀因子（与载体颗粒大小、分布、填充均匀性等有关）充均匀性等有关）2.2.分子扩散项（纵向扩散项）分子扩散项（纵向扩散项）B/u B=2 Dg ：弯曲因子（填充柱，弯曲因子（填充柱，=0.50.7；毛细管柱，毛细管柱，=1）Dg：试试样样组组分分分分子子在在气气相相中中的的扩扩散散系系数数（cm2s-1）。由由于于柱柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：中存在着浓度差，产生纵向扩散：3.3.传质阻力项传质阻力项 Cu 组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。组分在气相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。传质阻力包括传质阻力包括气相传质阻力气相传质阻力Cg和和液相传质阻力液相传质阻力CL，液相传，液相传质阻力大于气相传质阻力。质阻力大于气相传质阻力。即：即：C=（Cg+CL）H u 曲线结论曲线结论 A.A.涡流扩散项与流速涡流扩散项与流速u u 无关；无关；B.B.此曲线有一最低点，此点流速即此曲线有一最低点，此点流速即u uoptopt兼顾了分子扩散兼顾了分子扩散项和传质阻力项，使两者之和最小；项和传质阻力项，使两者之和最小；C.C.在在u uoptopt附近曲线平坦，因此可适当提高流速以节省时附近曲线平坦，因此可适当提高流速以节省时间，同时板高间，同时板高H H并没有增大多少；并没有增大多少；D.D.在低流速区在低流速区,分子扩散项占主导分子扩散项占主导,流动相使用重载气流动相使用重载气;E.E.在高流速区在高流速区,传质阻力项占主导传质阻力项占主导,流动相使用轻载气流动相使用轻载气;采用较低固定液量采用较低固定液量 H=A+B/u+CuUopt Hmin 计算公式计算公式五、五、分离度分离度塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。分离度的表达式：定性定性时要求：R=1.0（相邻两峰分离程度98%）定量定量时要求：R=1.5（相邻两峰分离程度99.7%，基线分离基线分离基线分离基线分离，作为完全分离的标准）。六、基本分离方程六、基本分离方程 初始初始 k、N、对分离度的影响对分离度的影响增大增大k增大增大Nt 改变改变 第三节 填充柱气相色谱1.填充柱气相色谱用载体2.气液色谱用固定相3.气固色谱气-液色谱的特点：(1)固定液品种多，可选择范围大；(2)可以根据需要选用合适的固定液用量，以改善分离效果；(3)气-液色谱在通常操作条件下有良好的对称峰；寿命长。气液色谱固定相：固定液 +载体（担体）载体，亦称担体，是支撑固定液的惰性多孔物质填充柱气相色谱用载体作为担体使用的物质应满足的条件：A.比表面积大，孔径分布均匀；B.化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份不起反应；C.具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎；D.颗粒大小均匀、适度。一般常用6080目、80100目。载体分类：硅藻土：由二氧化硅（90%）和少量金属氧化 物组成 红色硅藻土：201红色担体 白色硅藻土：101白色担体 非硅藻土类：GDX、玻璃微球、氟担体等 按相对极性分类固定液分类 按化学结构分类固定液分类：按相对极性分类“0”级非极性固定液“+1”与“+2”级弱极性固定液“+3”级中等极性固定液“+4”与“+5”级强极性固定液固定液分类：按化学结构分类1.烃类2.聚硅氧烷类3.聚二醇类4.聚酯类5.腈类6.特殊的固定液固定液类型极性例子分离对象烃类非极性角鲨烷、阿皮松非极性物质弱极性甲基聚硅氧烷苯基聚硅氧烷氟烷基聚硅氧烷不同极性物质聚硅氧烷中等极性强极性氰烷基聚硅氧烷醇和醚类强极性聚乙二醇强极性物质酯和聚酯类中强极性领苯二甲酸二壬酯各类物质极性腈和腈醚类强极性，-氧二丙腈有机皂土弱极性芳香异构体按固定液的化学结构分类的固定液固定液与组分的分子间作用力1.定向力：2.诱导力：3.色散力：气固色谱固定相的特点（1）性能与制备和活化条件有很大关系；）性能与制备和活化条件有很大关系；（2）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分离效果）同一种固定相，不同厂家或不同活化条件，分离效果 差异较大；差异较大；（3）使用方便；）使用方便；（4）种类有限，能分离的对象不多。）种类有限，能分离的对象不多。气固色谱中常用的吸附剂特特点点：可控制其孔径大小及表面性质；易填充均匀，重现性好。用用途途：有机物中痕量水，多元醇、脂肪酸、胺类。非极性：苯乙烯、二乙烯苯共聚种类：极性：苯乙烯、二乙烯苯共聚中引入极性官能团高分子多孔小球第四节 毛细管柱气相色谱毛细管气相色谱法的特点毛细管气相色谱法的特点1.柱渗透性好柱渗透性好 2.柱效高柱效高3.使用温度较高，固定相流失小使用温度较高，固定相流失小 4.柱容量小柱容量小5.易于实现气易于实现气-质联用质联用（GC-MS）毛细管柱速率方程 H=B/u+Cu H：理论塔板高度：理论塔板高度(cm)，u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)B=2 Dg：弯曲因子（填充柱，弯曲因子（填充柱，=0.50.7；毛细管柱，；毛细管柱，=1）毛细管柱的分类 涂壁开管柱（WCOT）壁处理开管柱（WTOT）多孔层开管柱（PLOT）开管柱 载体涂渍开管柱（SCOT）键合、交联毛细管 熔融氧化硅开管柱（FSOT）填充柱毛细管气相色谱柱的粗糙化、钝化毛细管在涂敷固定液前，应进行表面处理，其目的：（1）粗糙化，提高表面的可润湿性；（2）钝化，去除表面硅羟基的活性玻璃柱的粗糙方法：化学反应法、沉积细颗粒法、玻璃管预处理法石英柱的粗糙方法：沉积石墨化炭黑；沉积氯化钠；沉积二氧化硅钝化方法：硅烷化试剂（二甲基二氯硅烷、六甲基二硅烷胺）、PEG、表面活性剂钝化固定液的涂敷涂敷指的是在整个色谱柱的内壁形成均匀的薄层，其厚度一般为0.11.5m，可采用动态法和静态法石英毛细管柱一支高性能的毛细管柱应具备四个方面的优良性能：柱效高、活性低、热稳定性好、保留性能重复性好毛细管柱对固定液的要求：热稳定性好、对毛细管内壁有交好的润湿性、批与批之间尽可能一致（分子结构、分子量分布）、对组分选择性高（K差别大）通常，具备非极性的OV-1（SE-30）、弱极性的SE-54、中等极性的OV-17）三种毛细管柱可完成85%以上的GC分析任务；再加一根强极性的（PEG-20M）可完成95%以上的GC分析任务第五节第五节 裂解气相色谱及顶空气相色谱裂解气相色谱及顶空气相色谱 裂解气相色谱裂解气相色谱 裂解气相色谱：是热裂解和气相色谱两种技术的结合。可用于分子量较大、结构复杂、难挥发的物质的分析鉴定。在高分子、生物医学、考古学、地球化学、炸药等领域有广 泛应用。裂解气相色谱裂解气相色谱基本原理及方法基本原理基本原理：在一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律，即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布，采用气相色谱分析鉴定裂解产物，据此可对原样品进行表征。方法方法：样品置于裂解器中，在严格控制的条件下，快速加热，使之迅速分解成为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离，获得定性定量数据。裂解气相色谱的特点裂解气相色谱的特点(1)(1)分离效率高分离效率高 (2)(2)灵敏度高灵敏度高、样品用量少样品用量少 (3)(3)分析速度快、信息量大分析速度快、信息量大 快速裂解、快速分析；不丢失信息；(4)(4)适合于高聚物、生物大分子和不挥发性有机物适合于高聚物、生物大分子和不挥发性有机物 如固化树脂、涂料、硫化橡胶、塑料等(5)(5)设备简单设备简单 顶空气相色谱顶空气相色谱顶顶顶顶空空空空气气气气相相相相色色色色谱谱谱谱：对液体或固体试样中的挥发性成分进行气相色谱分析的技术；将试样置于密闭的恒温系统中，待气-液（气-固）两相达到热力学平衡时，测定气相组成。两种方式：两种方式：静态法：恒温密闭系统，平衡时，测定气相组成；动态法：吹扫-捕集法，采用吸附剂吸附，加热解吸。第六节 气相色谱仪1.气路系统2.进样系统3.色谱柱系统4.检测系统5.数据处理和控制系统（含温控系统）GC分析流程气相色谱仪组成气路系统提供高纯、流速稳定、封闭的载气；包括气源、净化器和载气流速控制器；净化器：载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。载气载气的种类：氢气、氮气、氦气、氩气载气的流速 H=A+B/u+Cu载气为何要净化 进样系统进样系统由进样器和气化室构成。由进样器和气化室构成。液体样品液体样品微量注射器微量注射器 气体样品气体样品六通阀、六通阀、微量注射器微量注射器气化室温度：要保证样品瞬间、完全气化，一般气化室温度：要保证样品瞬间、完全气化，一般 高于沸点高于沸点5050以上，但也不宜太高，以上，但也不宜太高，以防分解以防分解 液体进样器液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10L；毛细管色谱常用1L 气化室气化室：将液体试样瞬间气化的装置；惰性，无催化作用。填充柱、毛细管柱的比较毛细管柱具有较高的分离效率，表现为峰形尖而窄，柱效高，可以将填充柱分离不开的两个峰完全分离开。毛细管色谱的优越性还表现在对痕量物质的分析上，其检测限已达到Pg以下。柱温的选择柱温的选择1.1.柱温应低于固定液的最高使用温度；柱温应低于固定液的最高使用温度；柱温柱温过高，易过高，易造成固定液流失、检测器噪声变大、基线漂移。造成固定液流失、检测器噪声变大、基线漂移。2.2.柱温一般选择接近或略高于组分的平均沸点。柱温一般选择接近或略高于组分的平均沸点。3.3.柱温柱温：分离度：分离度，分析时间，分析时间。降低柱温可在一。降低柱温可在一定程度内改善分离；定程度内改善分离；升高柱温可加快分析速度。升高柱温可加快分析速度。4.4.组分复杂，沸程宽组分复杂，沸程宽（80-100）的试样，采用程序的试样，采用程序升温。升温。程序升温程序升温 程序升温：在一个分析周期内，按一定程序改变柱温，从而使宽沸程（80-100）、多组分样品达到较好的分离效果。检测器分类检测器分类浓度型检测器：浓度型检测器：检测信号值与组分的浓度成正比。检测信号值与组分的浓度成正比。质量型检测器：质量型检测器：检测信号值与单位时间内进入检测器组检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。分的质量成正比。通用型检测器：通用型检测器：对所有物质有响应对所有物质有响应选择型检测器：选择型检测器：对特定物质有高灵敏响应对特定物质有高灵敏响应对检测器的要求1.稳定性好、噪声低；2.灵敏度高；3.线性范围宽；4.死体积小，响应快 噪声和漂移噪声和漂移v噪声（噪声（N N）：在没有样品进入检测器时，基线在短：在没有样品进入检测器时，基线在短期内发生的波动。期内发生的波动。v噪声的来源：固定液的流失、载气的不纯，电子元噪声的来源：固定液的流失、载气的不纯，电子元件不稳定、温度变化、外磁场干扰等。件不稳定、温度变化、外磁场干扰等。v基线漂移：基线在一定时间内产生的单向、缓慢移动。基线漂移：基线在一定时间内产生的单向、缓慢移动。v良好的检测器其噪声与漂移都应很小良好的检测器其噪声与漂移都应很小 灵敏度灵敏度灵灵敏敏度度（S S）：待待分分析析样样品品通通过过检检测测器器时时，物物质质量量的的变变化对响应信号的变化率。化对响应信号的变化率。S=S=R/R/Q Q式中：式中：R R为响应信号的变化，为响应信号的变化，Q Q为为物质量的变化物质量的变化 检测限检测限检测限（检测限（D D）：）：亦称敏感度，规定检测器恰能产生亦称敏感度，规定检测器恰能产生2 2倍于倍于噪声的信号时，单位体积或单位时间引入检测器的样品噪声的信号时，单位体积或单位时间引入检测器的样品量。量。D=2N/SD=2N/S 式中：式中：N N为噪声，为噪声，S S为灵敏度为灵敏度浓度型检测器：浓度型检测器：D Dc c的单位是的单位是mg/mLmg/mL质量型检测器：质量型检测器：D Dm m的单位是的单位是g/sg/s线性范围：线性范围：指被测物质的量与检测器响应信号（R）之间成线性关系的范围；在线性范围内，以最大允许进样量与最小进样量的比值来表示。这个范围越大，越有利于准确定量。线性范围线性范围 热导 氢火焰电子俘获火焰光度分类 通用 准通用 选择型 选择型响应类型 浓度型 质量型 浓度型 质量型检出限1.010-8 gmL-11.010-13 gs-11.010-14 gmL-11.010-13 gs-1（P）1.010-11 gs-1（S）线性范围1.01041.01071.0102 1.01041.0104（P）1.0103（S）载气 H2 N2 N2 N2适用范围有机物与无机物 有机物含卤素化合物含S、P 化合物第七节 衍生化气相色谱法1.衍生化气相色谱法的定义2.衍生化的目的3.衍生化反应需满足的条件4.常用的衍生化方法衍生化的定义衍生化的目的(1)衍生化的目的(2)衍生化应满足的条件气相色谱中常用的衍生化方法1.硅烷化2.酯化3.酰化第八节第八节 定性与定量分析定性与定量分析 定性分析定性分析用标准品对照定性据经验式定性（碳数规律、沸点规律）据相对保留值i,s定性据保留指数定性双柱或多柱定性与其它仪器联用定性 用已知纯物质对照定性用已知纯物质对照定性方便，可靠。在一定操作条件下，各组分的保留时间是一定值的原理。也可采用在样品中加入标准物，看哪个峰增大来定性。据经验式定性据经验式定性:碳数规律碳数规律 在一定温度下，同系物的调整保留时间的对数与分子中碳原子数成线性关系，即：（n3）式中，A和C是常数，n为分子中的碳原子数 据经验式定性据经验式定性:沸点规律沸点规律同族具有相同碳数的异构体，其调整保留时间的对数和它们的沸点呈线性关系，即：式中，A和C均为常数，Tb为组分的沸点（K）。据相对保留值据相对保留值 i,s定性定性用保留值定性要求两次进样条件完全一致，要求较苛刻；而用i,s定性，只要温度一定即可。做法：在样品和标准品中分别加入同一种基准物s，将样品的i,s和标准品的i,s相比较，来确定样品中是否含有i组分。i,s=tRi /tRs据保留指数据保留指数（Kovats指数指数）定性定性将待测组分的保留行为换算成正构烷烃的保留行为。重现性好；当固定液、柱温一定时，通过与文献值对照定性，而不需标准品。将待测物X的调整保留时间介于两个正构烷烃的调整保留时间之间，按公式计算(式中，n为碳数)：双柱、多柱定性双柱、多柱定性不同的组分有可能在同一色谱柱上具有相同的保留值；可克服在一根柱子上，不同物质可能出现相同的保留时间的情况；与其他仪器联用来定性与其他仪器联用来定性 气相色谱与质谱、Fourier红外光谱等仪器联用是目前解决复杂样品定性分析最有效工具之一。定量分析定量分析峰面积测量高斯峰 A=1.065 h Y12 不对称峰 A=1/2 h （Y0.15Y0.85）自动积分仪 定量校正因子同一检测器对质量相同的2种不同物质具有不同的响应值，峰面积不同将面积乘上校正因子，使之能代表相应物质的量相对质量校正因子：mi:组分i的质量，ms:基准物s的质量 Ai:组分i的峰面积，As:基准物s的峰面积 面积归一化法优点：A.不需要标准品；B.对操作要求不严。缺点：A.所有组分必须全部出峰；B.所有组分必须知道相对校正因子面积归一化的计算公式：外标法特点优点：A.不需要校正因子；B.不需要所有组分都出峰(待测组分要出峰)缺点：A.对进样量、操作条件要求严格，否则重复 性差；B.需待测组分的标准品外标法分类1)标准曲线法 将待测组分的标准品配成一系列浓度的标准溶液，在相同条件下，以相同体积准确进样，作出A（峰面积）和C（组分浓度）的标准曲线；再将待测组分在相同条件下进样，得峰面积，查上述标准曲线，得其浓度。2)外标单点法 实际应用，只配制一个标准溶液，但其浓度尽量与被测物接近 C样=（A样/A标）C标对内标物的要求1.纯度高；2.不是试样中的组分；3.与各组分完全分离（且保留时间与待测组分接近）4.与样品混溶性好5.化学结构与待测组分相似内标法特点优点：1）不是所有组分都出峰；2）定量结果重复性好，操作要求不严格缺点：内标物寻找困难内标法计算在样品中加入一种纯物质作内标物，则待测组分i的质量分数为：mis ：内标物质量，m：样品质量fi：组分i的相对校正因子，fis：内标物的相对校正因子Ai ：组分i的峰面积，Ais：内标物的峰面积第九节 GC的应用石油和石油化工分析环境分析食品分析药物和临床分析物化参数测定聚合物分析第五章 高效液相色谱法1.概述2.HPLC基本概念、理论3.液固色谱法4.液液色谱法5.化学键合相色谱法6.排阻色谱及离子交换色谱7.HPLC手性分离8.高效液相色谱仪9.衍生化技术10.定性与定量11.HPLC的应用第一节 概述 HPLC与与GC比较比较 GC：适于能气化、热稳定性好的样品；约 占有机物的20%；HPLC：不受样品挥发性和热稳定性的限制，对分子量大、难气化、热稳定性差的 样品均可检测，约占有机物的80%高效液相色谱法的基本类型高效液相色谱法的基本类型一、吸附色谱法二、分配色谱法三、离子交换色谱法四、空间排阻色谱法第二节 HPLC基本参数、理论速率理论涡流扩散项分子扩散项固定相传质阻力项移动流动相传质阻力项 HMM=W(dp2/Dm)U W：与填充有关的系数 dp：粒径 Dm：溶质在流动相中的扩散系数滞留流动相传质阻力项 第三节 液-固色谱法 一、引言一、引言 也称吸附色谱法，是液相色谱中发展历史最长的一种方法。适用范围：1.具有中等分子量的油溶性样品；2.具有不同极性取代基的化合物；3.对几何异构体、立体异构体具有较高的选择性 不适用范围：1.对强极性、离子型的样品，有时会发生不可逆吸附；2.对同系物分离效果差。二、分离原理：二、分离原理：溶质分子溶质分子与流动相分子争夺吸附剂表面活性与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心中心,利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离。实现分离。三、固定相1.分类 酸性：硅胶、硅酸镁 极性吸附剂 （表面PH5）碱性：氧化铝、氧化镁固定相 （表面PH1012）非极性吸附剂：活性碳2.硅胶（1）薄壳型（表面多孔型），60年代初，在直径3040m的玻璃珠表面涂布一层1 2m厚的硅胶微粒。缺点：对样品的负载量低（0.1mg/g)（2）全多孔型（310m），70年代后，负载量大（mg/g级)表征固定相性质的参数四、流动相1.1.对流动相的要求对流动相的要求 2.2.溶剂强度参数溶剂强度参数液-固色谱中常用溶剂强度参数来表示溶剂的洗脱强度。提示：当洗脱强度太强（k值过小），更换 为值小的溶剂 当洗脱强度太弱（k值过大），更换 为值大的溶剂 一些溶剂的一些溶剂的值值溶剂溶剂己烷0.00乙酸乙酯0.38异辛烷0.01二恶烷0.49四氯化碳0.11乙腈0.50四氯丙烷0.22异丙醇0.63氯仿0.26甲醇0.73二氯甲烷0.32水20.73THF0.35乙酸20.73乙醚0.38提高分离度的途径选择合适的固定相选择合适的流动相 k:一般(110),多组分可0.5 20 a1.05梯度洗脱第四节第四节 液液-液色谱法液色谱法一、分离机制：一、分离机制：液液-液色谱法，又称液液色谱法，又称液-液分配色谱法，即液分配色谱法，即一种液相为流动相，另一种液相则涂渍在惰性一种液相为流动相，另一种液相则涂渍在惰性载体表面上作为固定相，两者互不相溶，利用载体表面上作为固定相，两者互不相溶，利用样品在固定相与流动相中的分配系数不同，而样品在固定相与流动相中的分配系数不同，而实现分离。实现分离。二、分类：二、分类：1.1.正相液液色谱正相液液色谱 固定相极性固定相极性流动相极性；流动相极性；主要用于分离极性化合物；主要用于分离极性化合物；流出顺序：极性小的组分先流出，极性大的流出顺序：极性小的组分先流出，极性大的 组分后流出。组分后流出。2.2.反相液液色谱反相液液色谱 固定相极性固定相极性流动相极性；流动相极性；主要用于分离油溶性化合物；主要用于分离油溶性化合物；流出顺序：极性大的组分先流出，极性小的流出顺序：极性大的组分先流出，极性小的 组分后流出。组分后流出。第五节 化学键合相色谱一、化学键合固定相特点二、化学键合固定相的制备三、化学键合固定相的种类四、流动相的选择五、分离机制定义 化学键合固定相：利用化学反应将不同的有机官能团通过共价键键合到载体硅胶表面的游离羟基上而形成的固定相。化学键合相色谱法：以化学键合相为固定相的色谱法。化学键合相色谱法之特点1.解决了固定液流失的问题（耐溶剂冲洗）；2.固定相柱效高，并使固定相的功能得到了改善（键合不同的官能团，提高了选择性）；3.热稳定性好（70以下稳定）；4.化学性能稳定（柱子不娇、在PH28中稳定）；5.适合于梯度洗脱，为复杂体系的分离创造了条件。二、化学键合固定相的制备二、化学键合固定相的制备 （l）形成 键 这类是最早用于液相色谱的键合固定相，用醇与硅羟基发生硅醚化反应。制法：缺点：易水解、热稳定性差，现少用。制法：比SiOC键稳定（热稳定性、抗水解性）；适用于pH在48介质中.（2）形成SiC键或Si一N键（3）形成SiOSiC键制法：这类化学键牢固、耐有机溶剂