色谱法导论_34页.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,色谱法导论,generalization of chromatograph analysis,第一节 概述,色谱法是一种物理或物理化学分离分析方法，特别适宜于分离多组分的试样，是各种分离技术中效率很高和应用最广的一种方法。,它是利用各物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复的分配来达到分离的目的。,第一节 概述,一、色谱法的起源和发展,俄国植物学家,M.Tswett,于,1906,年首次提出色谱法。,固定相,(stationary phase),：填入玻璃柱内静止不动的一相,(,固体或液体,),。,流动相,(mobile phase),：自上而下流动的一相,(,液体、气体或超临界流体,),。,色谱柱,(chromatographic column),：装有固定相的柱子。,色带,固定相,CaCO,3,颗粒,流动相,石油醚,第一节 概述,1906,色谱法,1930,离子交换色谱法（,IEC),1938,薄层色谱法,(TLC),1941,分配色谱法,(LLC),1944,纸色谱,(PC),1952,气相色谱法,(GC),1959,凝胶色谱,(GPC),1968,高效液相色谱法HPLC),1988,超临界流体色谱,(SFC),第一节 概述,二、色谱法的分类,（一）按两相状态分类,按流动相的状态分类：,气相色谱法,(GC),：用气体作为流动相的色谱法,液相色谱法,(LC),：用液体作为流动相的色谱法,超临界流体色谱法,(SFC),：以超临界流体作为流动相的,色谱法,按固定相的状态分类：,气相色谱法分：气,-,固色谱法,(GSC),和气,-,液色谱法,(GLC),液相色谱法分：液,-,固色谱法,(LSC),和液,-,液色谱法,(LLC),第一节 概述,（二）按分离机理分类,吸附色谱法：利用物理吸附性能的差异,分配色谱法：利用分配系数的不同,离子交换色谱法：利用离子交换原理,尺寸排阻色谱法：利用分子在固定相中的选择渗透,（三）按操作形式分类,1.,柱色谱法 填充柱色谱,毛细管柱色谱,纸色谱法,2.,平面色谱法 薄层色谱法,薄膜色谱法,第二节 色谱流出曲线及有关术语,一、色谱流出曲线（色谱图）,二、基线,当色谱柱后没有组分通过检测器时，仪器记录到的信号。,三、峰高,色谱峰顶点与基线之间的垂直距离称为色谱峰高，用,h,表示。,第二节 色谱流出曲线及有关术语,四、色谱峰区域宽度,用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：,（,1,）,标准偏差,(,)：,即,0.607,倍峰高处色谱峰宽度的一半。,（,2,）,半峰宽,(,W,1/2,),：,色谱峰高一半处的宽。,W,1/2,=2.355,（,3,）,基线宽度,(,W,),：,色谱峰两侧拐点上切线在基线上截距间的距离。,W,=4,第二节 色谱流出曲线及有关术语,五、拖尾因子,计算公式：,T=W,0.05h,/2d,1,拖尾因子用于衡量色谱峰的对称性。,T,应在,0.95,1.05,之间，此时色谱峰为对称峰。,第二节 色谱流出曲线及有关术语,六、保留值,（一）保留时间,保留时间（,t,R,）：,组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；,死时间（,t,M,）：,不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；,调整保留时间（,t,R,）：,t,R,=,t,R,t,M,第二节 色谱流出曲线及有关术语,(,二,)保留体积,保留体积（,V,R,）：,V,R,=,t,R,F,c,F,c,为柱出口处的载气流量，单位：,m L /min,。,死体积（,V,M,）：,V,M,=,t,M,F,c,调整保留体积,(,V,R,),：,V,R,=,V,R,V,M,第二节 色谱流出曲线及有关术语,（三）相对保留值,r,i,，,s,某一组分,i,的调整保留值与标,准物,s,的调整保留值之比，称为组,分,i,对标准物,s,的相对保留值,ri,，,s,ri,，,s=,t,Ri,/,t,R,s,=,V,Ri,/,V,R s,相对保留值只与柱温和固定,相性质有关，与其他色谱操作条,件无关，它表示了固定相对这两,种组分的选择性。,第二节 色谱流出曲线及有关术语,色谱流出曲线上重要信息：,（,1,）据,色谱峰的个数,，可以判断试样中含组分的最少个数。,（,2,）根据,色谱峰的保留值,，可以对组分进行定性分析。,（,3,）根据色谱峰的,面积或峰高,，可以对组分进行定量分析。,（,4,）利用色谱峰的保留值及,区域宽度,，可评价柱效。,（,5,）根据色谱峰间的距离，可评价色谱条件的选择是否合理。,第二节 色谱流出曲线及有关术语,七、分配系数和容量因子,（一）分配系数,(,K,),分配系数是在一定温度和压力,下，组分在固定相和流动相中,平衡浓度的比值，,用,K,表示：,K=C,s/,C,m,C,s,组分在固定相中的浓度，,C,m组分在流动相中的浓度,第二节 色谱流出曲线及有关术语,（二）容量因子（,k,）,在一定温度和压力下，两相平衡时，组分在两相中的质量比，用,k,表示：,k=,m,s,/,m,m,m,s,为组分在固定相中的质量，,m,m,为组分在流动相中的质量。,第二节 色谱流出曲线及有关术语,八、容量因子与保留因子（,R,）的关系,R,=,溶质在流动相中分子数,/,溶质分子总数,t,R,=,t,M,/,R,=,t,m,(1+,k,),此式说明在给定的条件下，容量因子（,k,）,越大，或保留因子（,R,）越大，溶质的保留时,间（,t,R,）越长。,第三节 色谱法基本理论,一、塔板理论,-,柱分离效能指标,1.,塔板理论（四点假设,）,塔板理论是把色谱柱假想成一个精馏塔，在柱内一小段长度内组分可达平衡，,H,为理论塔板高度。,流动相每次进样一个塔板体积；,在每个塔板上，组分在两相间瞬时达成一次分配平衡；,分配系数在所有塔板上都是常数。,第三节 色谱法基本理论,色谱柱长：,L,，,虚拟的塔板间距离：,H,，,色谱柱的理论塔板数：,n,，,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：,因而,n,或,H,可作为描述柱效能的指标，高,柱效有大的,n,值和小的,H,值。,第三节 色谱法基本理论,2.,有效塔板数（,n,有效,）和有效塔板高度（,H,有效,）,单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。,用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。,组分在,t,M,时间内不参与柱内分配。需引入有效,塔板数和有效塔板高度：,第三节 色谱法基本理论,3.,塔板理论的特点和不足,（,1,）塔板理论在解释流出曲线的形状、浓度极大,点的位置及计算评价柱效等方面都取得了成功。,（,2,）塔板理论是半经验性理论，它的某些假设不,完全符合色谱的实际过程。例如，纵向扩散是不能忽,略的，色谱过程也不可能达到真正的平衡状态。,（,3,）它只能定性地给出塔板高度的概念，不能找,出影响塔板高度的因素，也不能解释峰形展宽,(,扩张,),的原因。,第三节 色谱法基本理论,二、速率理论,-,影响柱效的因素,1.,速率方程（也称范,.,弟姆特方程式）,H,=,A,+,B,/,u,+,C,u,H,：理论塔板高度，,u,：载气的线速度,(cm/s),减小,A,、,B,、,C,三项可提高柱效；,存在着最佳流速；,A,、,B,、,C,三项各与哪些因素有关？,A,涡流扩散项,A,=2,dp,dp,：固定相的平均颗粒直径,：固定相的填充不均匀因子,固定相颗粒越小,dp,，填充的越均匀，,A,，,H,，柱效,n,。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽,现象减轻，色谱峰较窄。,B,/,u,分子扩散项,B,=2,Dg,：弯曲因子，,填充柱色谱，,10,时，,k,/,k,+1,的改变不大，对,R,改进不明显，故,k,值,最佳范围是,1,k,10,，这样，既可得到较大的,R,值，又可减少分析时间和峰的扩展。,