色谱法学时.ppt

第四章第四章 色谱法色谱法 4.1 色色谱分析法分析法简介介 4.2 色色谱图及色及色谱常用常用术语 4.3 色色谱法的基本理法的基本理论 4.4 色色谱定性和定量分析定性和定量分析 4.5 气相色气相色谱法（了解）法（了解）4.6 高效液相色高效液相色谱法（了解）法（了解）4.1.1 色色谱法的法的产生和生和发展展4.1.2 什么是色什么是色谱法法4.1.3 色色谱法分法分类4.1 色谱分析法简介色谱分析法简介1.色色谱法的法的产生生色色谱法是一种分离技法是一种分离技术俄国植物学家茨俄国植物学家茨维特特1906年年创立立4.1.1 色谱法的产生和发展色谱法的产生和发展分离植物叶子中的色素分离植物叶子中的色素时，将叶片的，将叶片的石油石油醚（饱和和烃混合物）提取液倒入混合物）提取液倒入玻璃管中，柱中填充玻璃管中，柱中填充CaCO3粉末（有粉末（有吸附能力吸附能力)，用，用纯石油石油醚洗脱（淋洗）。洗脱（淋洗）。色素受两种作用力影响色素受两种作用力影响一种是一种是CaCO3 吸附，使色素在柱中吸附，使色素在柱中停滞下来停滞下来一种是被石油一种是被石油醚溶解，使色素向下溶解，使色素向下移移动各种色素各种色素结构不同，受两种作用力大构不同，受两种作用力大小不同，小不同，经一段一段时间洗脱后，色素在洗脱后，色素在柱子上分开，形成了各种柱子上分开，形成了各种颜色的色的谱带，这种分离方法称种分离方法称为色色谱法。法。Tsweet的实验2.色色谱法的法的发展展1930年代初：年代初：R.Kuhn把把M.Tswett的方法用于的方法用于类胡胡萝卜素的卜素的 分离，从此色分离，从此色谱法得以广泛法得以广泛应用。用。1935年：年：Adams和和Holmes第一次用苯酚和甲第一次用苯酚和甲醛合合成了人工有机离子交成了人工有机离子交换剂，能交，能交换阳离子和有机阳离子和有机氢离子离子。后来又合成了阴离子交。后来又合成了阴离子交换剂，既可用于，既可用于离子交离子交换，又用于色，又用于色谱分离分离即即现时流行的流行的离子离子交交换色色谱法法。至。至1950年此方法已成型。年此方法已成型。4.1.1 色谱法的产生和发展色谱法的产生和发展1938年：年：Izmailov等人将糊状等人将糊状Al2O3浆液在玻璃板液在玻璃板上上铺成均匀薄成均匀薄层，用于分离植物中的，用于分离植物中的药用成分，即用成分，即今日用的今日用的薄薄层色色谱。（用于薄。（用于薄层的材料已的材料已发展至多展至多种：如硅酸、聚种：如硅酸、聚酰胺等）。胺等）。1941年：年：Martin和和Synge设计了两套萃取了两套萃取仪器，将器，将蛋白蛋白质水解水解产物的物的乙乙酰化氨基酸化氨基酸由水溶液中提取到由水溶液中提取到有机相而有机相而进行色行色谱分离。不久又研究了分离。不久又研究了颗粒硅胶柱粒硅胶柱中三种衍生化氨基酸混合物在水相和有机相中三种衍生化氨基酸混合物在水相和有机相(氯仿仿)之之间的不等分配，的不等分配，获得成功，使三个得成功，使三个组分得到良好分得到良好的分离的分离,为液液分配色液液分配色谱奠定了基奠定了基础。1944年：年：Consden，Gordon和和Martin将将纤维（滤纸）作固定作固定载体，以水吸附在体，以水吸附在滤纸上作溶上作溶剂，根据，根据组分分在两相中溶解度不同，即渗透率（速率）不同而使在两相中溶解度不同，即渗透率（速率）不同而使各各组分彼此分离，称之分彼此分离，称之为纸色色谱法法。1952年：年：Martin和和Synge又研究成功了在惰性又研究成功了在惰性载体体表面涂表面涂渍一一层均匀的有机化合物膜作均匀的有机化合物膜作为固定相，并固定相，并以气体以气体为流流动相，用来分离脂肪酸混合物相，用来分离脂肪酸混合物即今日即今日的的气液色气液色谱。1954年：年：Ray提出以提出以热导池池作作为气相色气相色谱的的检测器，器，使使气相色气相色谱应用更加广泛用更加广泛。1957年：年：Golay首先首先应用小口径毛用小口径毛细管柱管柱进行色行色谱分离分离实验，结果果证明了它具有高分辨率和高效明了它具有高分辨率和高效能能 即即为今日的今日的高效气相色高效气相色谱法。法。1959年：年：Porath和和Flodin提出了使用具有化学惰提出了使用具有化学惰性的多孔凝胶作固定相的性的多孔凝胶作固定相的空空间排阻色排阻色谱法法，根据，根据固定相孔隙尺寸不同而具有不同的固定相孔隙尺寸不同而具有不同的选择性渗透能性渗透能力，从而力，从而对分子量分布不同的分子量分布不同的样品品实现了分离。了分离。可用于可用于测定聚合物的相定聚合物的相对分子分子质量的的分布。量的的分布。我国情况我国情况我国在色我国在色谱分析分析领域的研究起于域的研究起于1954年年中国科学院大中国科学院大连化学物理研究所首先开化学物理研究所首先开发经过几十年的努力，我国色几十年的努力，我国色谱基基础理理论研研究和究和应用技用技术研究方面具有特色，居世界研究方面具有特色，居世界领先行列。先行列。随着被分离随着被分离样品种品种类的增多，的增多，该方法广方法广泛地用于无色物泛地用于无色物质的分离，的分离，“色色谱”名称名称中的中的“色色”失去了原有的意失去了原有的意义，但，但“色色谱”这一名称沿用至今。一名称沿用至今。1.色色谱法法混合物在流混合物在流动相的携相的携带下通下通过色色谱柱柱分离出几种分离出几种组分的方法。分的方法。4.1.2 什么是色谱法什么是色谱法2.色色谱法中共使用两相法中共使用两相固定相固定相固定不固定不动的相的相（如：（如：CaCO3）固体吸附固体吸附剂：CaCO3、Al 2O3等等液体固定相（液体固定相（载体体+固定液固定液高沸点有机化合物，高沸点有机化合物，涂在涂在载体上）体上）流流动相相推推动混合物流混合物流动的相的相（如：石油（如：石油醚）气体气体 1952年年产生生GC，是色，是色谱法一法一项革命性革命性进展展液体液体流的速度慢，加流的速度慢，加压，使其流快，使其流快，1969年年HPLC4.1.2 什么是色谱法什么是色谱法3.色色谱分离法特征分离法特征n一定是先分离、后分析一定是先分离、后分析n一定具有两相：固定相和流一定具有两相：固定相和流动相相n分离：利用分离：利用组分在两相中分配系数或吸分在两相中分配系数或吸附能力的差异附能力的差异进行分离行分离4.1.2 什么是色谱法什么是色谱法4.色色谱法特点：法特点：（1）分离效能高）分离效能高（2）灵敏度高）灵敏度高（3）分析速度快）分析速度快（4）应用范用范围广广4.1.2 什么是色谱法什么是色谱法1 1、按两相状、按两相状态分分类2 2、按操作形式分、按操作形式分类3 3、按分离原理分、按分离原理分类4.1.3 色谱法分类色谱法分类（1 1）气相色谱）气相色谱（2 2）液相色谱）液相色谱（3 3）超临界液体色谱）超临界液体色谱（1 1）柱色）柱色（2 2）纸色谱）纸色谱（3 3）薄层色谱）薄层色谱（1 1）吸附色谱）吸附色谱（2 2）分配色谱）分配色谱（3 3）离子交换色谱）离子交换色谱（4 4）凝胶色谱）凝胶色谱第四章第四章 色谱法色谱法 4.1 色色谱分析法分析法简介介 4.2 色色谱图及色及色谱常用常用术语 4.3 色色谱法的基本理法的基本理论 4.4 色色谱定性和定量分析定性和定量分析 4.5 气相色气相色谱法法 4.6 高效液相色高效液相色谱法法4.2.1 色色谱图4.2.2 色色谱常用常用术语4.2.3 根据色根据色谱图可得到的重要信息可得到的重要信息4.2 色谱图及色谱常用术语色谱图及色谱常用术语4.2.1 色谱图n混合物混合物样品（品（A+B）色色谱柱中分离柱中分离检测器器记录下来。下来。组分从色分从色谱柱流出柱流出时，各个，各个组分分在在检测器上所器上所产生的信号随生的信号随时间变化，所形成化，所形成的曲的曲线叫色叫色谱图。n记录了各个了各个组分流出色分流出色谱柱的情况，又叫色柱的情况，又叫色谱流出曲流出曲线1.基基线在在实验操操作作条条件件下下，色色谱柱柱后后没没有有组分分流流出出的的曲曲线叫基叫基线。稳定情况下是一条直定情况下是一条直线基基线上下波上下波动称称为噪音噪音4.2.1 色谱常用术语2.色色谱峰的高度（峰的高度（峰高，峰高，h）色色谱峰最高点与基峰最高点与基线之之间的距离的距离可用可用mm、mV、mA表示表示峰高低与峰高低与组分分浓度有关，峰越高越窄越好度有关，峰越高越窄越好 h3.色色谱峰的峰的宽度度(区域区域宽度度)q标准偏差准偏差 峰高峰高0.607倍倍处的色的色谱峰峰宽的一半。的一半。q峰峰底底宽Wb色色谱峰峰两两侧拐拐点点所所作作切切线在在基基线上上的的距距离离 Wb=4 q半峰半峰宽W1/2峰高一半峰高一半处色色谱峰的峰的宽度度 W1/2=2.354 Wb=4 W1/2=0.589Wb WbW1/2 4.色色谱峰面峰面积（A）n色色谱峰与峰底所峰与峰底所围的面的面积。n对于于对称的色称的色谱峰峰 A=1.065h W1/2n对于非于非对称的色称的色谱峰峰 A=1.065h(W 0.15+W 0.85)/2 5.死死时间t0不被固定相吸附或溶解的不被固定相吸附或溶解的组分流分流经色色谱柱所需柱所需时间从从进样开始到柱后出开始到柱后出现峰最大峰最大值所需所需时间气气相相色色谱惰惰性性气气体体（空空气气、甲甲烷等等）流流出出色色谱柱柱所需所需时间t06.保留保留时间tR 组分分流流经色色谱柱柱时所需所需时间。进样开开始始到到柱柱后后出出现最最大大值时所所需的需的时间操操作作条条件件不不变时，一一种种组分分有有一一个个tR定定值定性参数定性参数7.调整保留整保留时间tR扣扣除除了了死死时间的的保保留留时间，又又称称校校正正保保留留时间，实际保保留留时间。tR=tR-t0体体现的的是是组分分在在柱柱中中被被吸吸附附或或溶溶解解的的时间。tR8.死体死体积V0不不被被固固定定相相滞滞留留的的组分分流流经色色谱柱柱所所消消耗耗的的流流动相相体体积称死体称死体积，色，色谱柱中柱中载气所占的体气所占的体积。V0=t 0F0 F0-柱后出口柱后出口处流流动相的体相的体积流速流速mL/min 9.保留体保留体积VR 组分分从从进样开开始始到到色色谱柱柱后后出出现最最大大值时所所需需流流动相相体体积，组分通分通过色色谱柱柱时所需流所需流动相体相体积VR=t RF 010.调整保留体整保留体积VR扣扣除除了了死死体体积的的保保留留体体积，真真实的的将将待待测组分分从从固固定定相中携相中携带出柱子所需的流出柱子所需的流动相体相体积。VR=tRF 011.相相对保留保留值i,s 在在相相同同操操作作条条件件下下，组分分i对参参比比组分分s调整保留整保留值之比之比色谱保留值定性的依据6.保留保留时间tR 7.调整保留整保留时间tR 9.保留体保留体积VR 10.调整保留体整保留体积VR 11.相相对保留保留值i,s组分分在在色色谱柱柱中中停停留留的的数数值，可可用用时间t 和和所所消消耗耗流流动相的体相的体积来表示。来表示。组分分在在固固定定相相中中溶溶解解性性能能越越好好，或或固固定定相相的的吸吸附附性性越越强，在柱中滞留的在柱中滞留的时间越越长，消耗的流，消耗的流动相体相体积越大越大固固定定相相、流流动相相固固定定，条条件件一一定定时，组分分的的保保留留值是是个个定定值。V0、t0与与被被测组分分无无关关，因因而而VR.tR更更合合理理地地反反映映了了物物质在柱中的保留情况。在柱中的保留情况。4.2.3 根据色谱图可得到的重要信息根据色谱图可得到的重要信息（1）色色谱峰个数峰个数判断判断样品中所含品中所含组分的最少个数分的最少个数（2）色色谱峰的位置即保留峰的位置即保留值进行定性分析行定性分析（3）色色谱峰的峰的h、A 进行定量分析行定量分析（4）色色谱峰的位置及峰的峰的位置及峰的宽度度可可评价色价色谱柱效（分离效能）柱效（分离效能）（5）色色谱峰两峰峰两峰间的距离的距离可可评价固定相或流价固定相或流动相相选择是否合适是否合适第四章第四章 色谱法色谱法 4.1 色色谱分析法分析法简介介 4.2 色色谱图及色及色谱常用常用术语 4.3 色色谱法的基本理法的基本理论 4.4 色色谱定性和定量分析定性和定量分析 4.5 气相色气相色谱法法 4.6 高效液相色高效液相色谱法法色色谱谱分析分析目的目的是将是将样品中各品中各组分彼此分离分彼此分离对样品中的品中的组分分进行定性、定量分析行定性、定量分析组分达到完全分离，两峰分达到完全分离，两峰间的距离的距离须足足够远够远两峰两峰间间的距离是由的距离是由组组分在两相分在两相间的分配系数的分配系数K决定，即与色决定，即与色谱过程的程的热力学性力学性质有关。有关。两两峰峰间虽有一定距离，但若每个峰都很有一定距离，但若每个峰都很宽，彼此彼此重叠，重叠，则峰不能分开峰不能分开峰的峰的宽或或窄是由窄是由组组分在色分在色谱谱柱中柱中传质和和扩散散行行为决定，即与色决定，即与色谱过程的程的动力学性力学性质有关有关4.3 色谱法的基本理论色谱法的基本理论4.3.1 分配系数和分配比分配系数和分配比4.3.2 塔板理塔板理论4.3.3 速率理速率理论范第姆特方程范第姆特方程4.3.4 分离度分离度4.3.5 基本色基本色谱分离方程分离方程4.3 色谱法的基本理论色谱法的基本理论 在在一一定定温温度度下下，组分分在在流流动相相和和固固定定相相之之间所所达达到到的的平平衡衡叫叫分分配配平平衡衡，组分分在在两两相相中中的的分分配配行行为常常采采用用分分配配系数系数K K和和分配比分配比k k来表示。来表示。4.3.1 分配系数和分配比分配系数和分配比K仅与两个变量相关：固定相、温度仅与两个变量相关：固定相、温度TK与两相体积、管柱特性、使用仪器无关与两相体积、管柱特性、使用仪器无关=c cs/c cm组分在固定相中的浓度组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度组分在流动相中的浓度K=1 1.分配系数分配系数 K(K(浓度分配系数浓度分配系数)4.3.1 分配系数和分配比分配系数和分配比C Cs和和c cm-组分在固定相和流动相中的浓度组分在固定相和流动相中的浓度2.分配比分配比 k (容量因子，容量比容量因子，容量比)组分在固定相中的分在固定相中的质量量 组分在流分在流动相中的相中的质量量 =K Vs/Vm k=ms/mm k随随T、固定相、流动相的体积变化而变化、固定相、流动相的体积变化而变化k越大，组分在固定相中质量越多，越大，组分在固定相中质量越多，tR越长越长K、k越大，组分在固定相中越大，组分在固定相中tR就越长就越长4.3.1 分配系数和分配比分配系数和分配比ms 和和 mm -组分在固定相和流动相中的质量组分在固定相和流动相中的质量Vs 和和 Vm -柱中固定相和流动相中的体积柱中固定相和流动相中的体积3.k与与tR之间的关系之间的关系k=tR/t0=(tR-t0)/t0 k=VR/V0=(VR-V0)/V04.3.1 分配系数和分配比分配系数和分配比4.K及及k与选择因子与选择因子之间的关系之间的关系4.3.1 分配系数和分配比分配系数和分配比实际实际意意义义：=1K（B）=K（A）,tR(B)=tR(A)A、B两组分色谱峰重合两组分色谱峰重合K或或k相差越大，分离越好，相差越大，分离越好，色谱分离先决条件：两组分具有不同的色谱分离先决条件：两组分具有不同的K或或k 1（1或或 1）在在50年代，色谱技术发展的年代，色谱技术发展的初期，初期，Martin等人把色谱分等人把色谱分离过程比作分馏过程，并把离过程比作分馏过程，并把分馏中的半经验理论塔板分馏中的半经验理论塔板理论用于色谱分析法理论用于色谱分析法用精馏塔中塔板的概念来描用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的分配行为述组分在两相间的分配行为理论塔板数作为衡量柱效率理论塔板数作为衡量柱效率的指标的指标4.3.2 塔板理论塔板理论（1）在柱内一小段长度）在柱内一小段长度H内，组分可在两相间迅内，组分可在两相间迅速达到平衡，速达到平衡，H称为理论塔板高度，称为理论塔板高度，n=L/H（2）以）以GC为例，载气进入色谱柱不是连续进行为例，载气进入色谱柱不是连续进行而是脉动式，每次进气为一个塔板体积而是脉动式，每次进气为一个塔板体积V。（3）所有组分开始时存在于第）所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且号塔板上，而且试样沿轴（纵）向扩散可忽略。试样沿轴（纵）向扩散可忽略。（4）K在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板在所有塔板上是常数，与组分在某一塔板上的量无关上的量无关。1.基本假设4.3.2 塔板理论塔板理论（1）流出曲）流出曲线及其方程及其方程设n=5,k=1,m=1（=ms+mm）2.塔板理论方程式塔板理论方程式4.3.2 塔板理论塔板理论THANK YOUSUCCESS2024/5/8 周三43可编辑（2）柱效柱效评价价（H,n）n与与Wb，W 1/2 的关系的关系n=L/H 或或 H=L/n L-色色谱柱柱长度度 H-塔板高度塔板高度 n-塔板数目塔板数目 H有效有效n 有效有效 H理理n 理理L固定固定，H越小，越小，n越大，分离效果越好越大，分离效果越好 H、n 评价柱效价柱效 2.塔板理论方程式塔板理论方程式4.3.2 塔板理论塔板理论n 有效有效=5.54(tR/W 1/2)2 =16(tR/Wb)2 n理理=5.54(tR/W 1/2)2 =16(tR/Wb)2 塔板理论的优势塔板理论的优势用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中的分用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程，导出流出曲线的数学模型，并配平衡和分离过程，导出流出曲线的数学模型，并成功解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置成功解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置提出了计算理论塔板高度、塔板数的公式及评价提出了计算理论塔板高度、塔板数的公式及评价柱效的方法，具有开创性柱效的方法，具有开创性塔板理论的缺点塔板理论的缺点基本假设不完全符合柱内实际发生的分离过程，基本假设不完全符合柱内实际发生的分离过程，未考虑各种动力学因素对色谱柱内传质过程的影响未考虑各种动力学因素对色谱柱内传质过程的影响同一试样进入同一色谱柱，当流动相速度变化时，同一试样进入同一色谱柱，当流动相速度变化时，得到不同色谱图；测得的得到不同色谱图；测得的 n 和和 H 也不同。也不同。1956年，荷年，荷兰学者范第姆特学者范第姆特(VanDeomter)提出提出吸收了塔板理吸收了塔板理论中的中的H概念。并充分考概念。并充分考虑了了组分在两相同的分在两相同的扩散和散和传质过程，从而在程，从而在动力学基力学基础上上较好地解好地解释了影响了影响H的各种因素的各种因素方程方程:u为流动相线速度cm.s-1，线速度=L(柱长)/t01.理论模型-范第姆特方程 4.3.3 速率理论n提出了影响的三项因素提出了影响的三项因素l涡流扩散项涡流扩散项A,分子扩散项分子扩散项B/u,传质阻力项传质阻力项Cun流动相流速一定，流动相流速一定，l当、最小时，小，当、最小时，小，n 最高，柱效高最高，柱效高l当、最大时，大，当、最大时，大，n 最小，柱效低最小，柱效低气相色谱气相色谱 uDskkdDdkkuDdHfgpgp)1(32)1(01.02222222+=gl 液相色液相色谱 HuGC（a）LC（b）GC（a）u有一最低点有一最低点u最佳最佳；u小小或或u大大，H都大都大LC（b）u没有最低点；没有最低点；u大大，H增大不多，因增大不多，因此可用较高的流速，提高分析速度此可用较高的流速，提高分析速度（4）流动相线速度）流动相线速度u对对H的影响的影响可可测三种流速三种流速对应的板高的板高H H，解三元一次方程，求解三元一次方程，求出出A A、B B、C C即可求出即可求出u u最佳最佳和和H H最小最小。实际工作中，工作中，为缩小分析小分析时间，可，可选略高略高u u最佳最佳的的流速，常用流速，常用u u最佳最佳。BCACBCCBBAC u最佳u最佳BAH2/+=+=+=最小CBu=最佳GC中最佳流速可通过实验和计算方法求得1.为什么提出分离度概念？为什么提出分离度概念？柱效能柱效能色色谱柱在分离柱在分离过程中的分离效能，常用程中的分离效能，常用n，来描述来描述,对单个个组分分,n 越大，越小，柱效越高越大，越小，柱效越高对多个多个组分，分，n 大，小，几个峰未必分开大，小，几个峰未必分开选择性性描述两个相描述两个相邻组分在同一固定相中分在同一固定相中热力学分布行力学分布行为用用r2,1相相对保留保留值表示表示.r2,1越大，保留越大，保留时间相差大，相差大，分离越好（但未考分离越好（但未考虑峰峰宽因素）因素）4.3.4 分离度分离度4.3.4 分离度分离度R1.1.为什么提出分离度概念？什么提出分离度概念？两峰距离近，峰形宽，严重重叠两峰距离近峰形宽，严重重叠表示选择性和柱效都很差表示选择性和柱效都很差两峰距离拉开，但峰形宽两峰距离拉开，但峰形宽表示选择性好，但柱效低表示选择性好，但柱效低两峰距离拉开，且峰形窄而对称两峰距离拉开，且峰形窄而对称表示选择性好且柱效高表示选择性好且柱效高单独用选择性或柱效不能真实反单独用选择性或柱效不能真实反映组分在色谱柱中分离情况，需映组分在色谱柱中分离情况，需引入一个引入一个综合性指标，其既能反综合性指标，其既能反映选择性又能反映柱效映选择性又能反映柱效4.3.4 分离度分离度R2.2.分离度（分离度（R R）定）定义相相邻两个峰的保留两个峰的保留值之差与两峰之差与两峰宽度平均度平均值之比之比色色谱柱的柱的总分离效能指分离效能指标v分子反映溶质在两相中分配行为对分离的影响分子反映溶质在两相中分配行为对分离的影响v 是色谱分离的是色谱分离的热力学因素热力学因素。v分母反映动态过程溶质区带的扩宽对分离的影响分母反映动态过程溶质区带的扩宽对分离的影响v是色谱分离的是色谱分离的动力学因素动力学因素。v两溶质保留时间相差越大，色谱峰越窄，分离越两溶质保留时间相差越大，色谱峰越窄，分离越好好.0 两峰有部分重叠两峰有部分重叠.0 分离程度达分离程度达98%，能，能满足分析要求足分析要求.5 两个两个组分能完全分开分能完全分开1.基本色谱分离方程基本色谱分离方程4.3.5 基本色谱分离方程基本色谱分离方程2.分离度与柱效能的关系分离度与柱效能的关系 4.3.5 基本色谱分离方程基本色谱分离方程柱效柱效项塔板数决定，塔板数决定，n 越大，柱效越高分离越好越大，柱效越高分离越好、分离度与选择性的关系、分离度与选择性的关系 选择性项选择性项r2,1越大，越大，tR与与tR1 相差越大，分的越好相差越大，分的越好4.3.5 基本色谱分离方程基本色谱分离方程3.3.分离度与柱容量的关系分离度与柱容量的关系 柱容量项柱容量项k大一些对分析有利大一些对分析有利太大，太大，tR长长柱容量合适，分的才好柱容量合适，分的才好,一般一般1k 104.3.5 基本色谱分离方程基本色谱分离方程例例题题：在在一一定定条条件件下下，两两个个组组分分的的调调整整保保留留时时间间分分别别为为85s和和100s，要要达达到到完完全全分分离离，即即R=1.5。计计算算需需要要多多少少块块有有效效塔塔板板。若若填填充充柱柱的的塔塔板板高高度度为为0.1 cm，柱长是多少？柱长是多少？解解：r2,1=100/85=1.18 n有效有效 =16R2 r2,1 /(r2,1 1)2 =161.52(1.18/0.18)2 =1547（块）块）L有效有效 =n有效有效H有效有效 =15470.1=155 cm 即柱长为即柱长为1.55米时，米时，两组分可以得到完全分离两组分可以得到完全分离第四章第四章 色谱法色谱法 4.1 色色谱分析法分析法简介介 4.2 色色谱图及色及色谱常用常用术语 4.3 色色谱法的基本理法的基本理论 4.4 色色谱定性和定量分析定性和定量分析 4.5 气相色气相色谱法法 4.6 高效液相色高效液相色谱法法4.4.1 定性分析定性分析4.4.2 定量分析定量分析4.4 色谱定性和定量分析色谱定性和定量分析1.1.定性分析的任定性分析的任务 确定色确定色谱图上各个峰代表什么物上各个峰代表什么物质 4.4.1 定性分析定性分析2.2.如何定性？如何定性？（1 1）利用保留）利用保留值与已知物与已知物对照定性照定性I.I.利用利用纯物物质或已知物或已知物质保留保留时间定性定性II.II.利用峰高增量定性利用峰高增量定性III.III.利用双色利用双色谱系系统定性定性（2 2）与其它分析）与其它分析仪器器联用用进行定性行定性4.4.1 定性分析定性分析2.2.如何定性？如何定性？（1 1）利用保留）利用保留值与已知物与已知物对照定性照定性 I.I.利用利用纯物物质或已知或已知 物物质保留保留时间定性定性4.4.1 定性分析定性分析在相同色谱条件下，将在相同色谱条件下，将标准物和样品分别进样，标准物和样品分别进样，两者保留值相同，可能为两者保留值相同，可能为同一物质同一物质此方法要求操作条件稳此方法要求操作条件稳定、一致，必须严格控制定、一致，必须严格控制操作条件，尤其是流速操作条件，尤其是流速2.2.如何定性？如何定性？（1 1）利用保留）利用保留值与已知物与已知物对照定性照定性 II.II.利用峰高增量定性利用峰高增量定性若若样品复品复杂，流出峰距离太近，或操作，流出峰距离太近，或操作条件不易控制，可将已知物加到条件不易控制，可将已知物加到样品中，品中，混合混合进样，若被，若被测组分峰高增加了，分峰高增加了，则可能含可能含该已知物。已知物。4.4.1 定性分析定性分析2.2.如何定性？如何定性？(2)(2)与其它分析仪器联用的定性方法与其它分析仪器联用的定性方法小型化的台式色质谱联用仪（小型化的台式色质谱联用仪（GC-MSGC-MS；LC-MSLC-MS）色谱色谱-红外光谱仪联用仪；红外光谱仪联用仪；组分的结构鉴定组分的结构鉴定SampleSampleSampleSample 589058901.0 1.0 DEG/MIDEG/MIN NHEWLETTHEWLETTPACKARDPACKARDHEWLETHEWLETT TPACKARPACKARD D59725972A AMass Mass SelectivSelective e DetectoDetector rD DC CB BA A A AB BC CD DGas Chromatograph(GC)Gas Chromatograph(GC)Mass Spectrometer(MS)Mass Spectrometer(MS)SeparationSeparationIdentificationIdentificationB BA AC CD D4.4.1 定性分析定性分析 1.定量分析的依据定量分析的依据 气相色气相色谱定量分析是根据定量分析是根据检测器器对溶溶质产生的生的响响应信号与溶信号与溶质的量成正比的原理的量成正比的原理，通，通过色色谱图上上的峰面的峰面积或峰高，或峰高，计算算样品中溶品中溶质的含量。的含量。mi=fi Ai mi=fihi mi -被测组分被测组分i的质量的质量，fi -比例系数比例系数 Ai、hi-被测组分的峰面积及峰高被测组分的峰面积及峰高4.4.2 定量分析定量分析 2.峰面峰面积测量方法量方法 mi=fi Ai mi=fi hi 对称色谱峰对称色谱峰A=1.065hW12 不对称色谱峰不对称色谱峰A=1.065h（W0.15W0.85）/24.4.2 定量分析定量分析3.定量校正因子定量校正因子mi=fi Ai mi=fi hi 色谱定量分析是基于峰面积与组分的量成正比关系色谱定量分析是基于峰面积与组分的量成正比关系但同一检测器对不同物质具有不同的响应值，即不同物质检但同一检测器对不同物质具有不同的响应值，即不同物质检测器的灵敏度不同，相同的峰面积并不意味着有相等的量。测器的灵敏度不同，相同的峰面积并不意味着有相等的量。定量校正因子：单位峰面积对应组分的质量。定量校正因子：单位峰面积对应组分的质量。绝对定量校正因子绝对定量校正因子fi=mi/Ai受操作条件影响较大，要严格控制色谱条件，不易准受操作条件影响较大，要严格控制色谱条件，不易准确测定，没有统一标准，无法直接引用。确测定，没有统一标准，无法直接引用。相对定量校正因子相对定量校正因子fi 样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比。子之比。用一个标准，把所有组分的用一个标准，把所有组分的A较正到标准物的较正到标准物的A上，在上，在同一标准上进行比较计算，热导检测器常用苯作标准同一标准上进行比较计算，热导检测器常用苯作标准4.42 定量分析定量分析相对定量校正因子相对定量校正因子fi相对质量校正因子相对质量校正因子相对摩尔校正因子相对摩尔校正因子f fi i(M)(M)n 凡文献查得的校正因子都是指相对校正因子凡文献查得的校正因子都是指相对校正因子n 可用可用fM,fm分别表示摩尔和质量校正因分别表示摩尔和质量校正因子子4、定量方法（1 1）归一化法一化法 （2 2）内）内标法法（3 3）外）外标法法4.4.2 定量分析定量分析4.4.2 定量分析定量分析4、定量方法、定量方法（1）归一化法）归一化法把所有出峰组分的含量之和当作把所有出峰组分的含量之和当作100%的定量分析方法称的定量分析方法称为归一化法为归一化法前提：试样各组分都出峰前提：试样各组分都出峰若样品中有几个组分，每个组分的量分解为若样品中有几个组分，每个组分的量分解为m1 m2mn 各组分含量总和为各组分含量总和为m，则组分的质量分数则组分的质量分数Wi为为 优优点点：简简便便、准准确确、不不需需标标准准物物，不不必必准准确确称称量量和和准准确确进进样，操作条件稍有变化对结果影响较少。样，操作条件稍有变化对结果影响较少。缺点：所有组分都出峰，并测所有组分的缺点：所有组分都出峰，并测所有组分的A A和和f fi i4.定量分析定量分析（2）内标法）内标法准称准称样品品m（含含mi被被测组分）分）+准称准称纯物物质作内作内标物物ms混合物混合物进样进样被测组分被测组分标样标样(内标物内标物)4.4.2 定量分析定量分析ssiisiAfAfmm=对内内标物的要求：物的要求：1）内）内标物物应是是样品中不存在的品中不存在的纯物物质。2）内内标物物与与被被测物物的的峰峰尽尽量量靠靠近近，但但又又能能完完全全分分开开，tR相差少。相差少。为简便便起起见，求求定定量量校校正正因因子子时，常常以以内内标物物本本身身作作标准。准。fs=1.0内内标法法优点点定定量量准准确确，操操作作条条件件不不必必严格格控控制制，与与进样量量无无关关，被被测组分分和和内内标物物出出峰峰即即可可，适适用用于于微微量量组分的分的测定，定，应用广泛。用广泛。内内标法缺点法缺点每次每次测定都要准确称量定都要准确称量样品和内品和内标物物（2）内标法 4.定量分析定量分析（3）外标法）外标法标准曲线法标准曲线法适适用用于于：样品品中中各各组分分不不能能完完全全流流出出，又又没没有有合合适内适内标时。4.4.2 定量分析定量分析将将待待测测组组分分的的纯纯物物质质配配制制不不同同浓浓度度的的标标准准系系列列，在在相相同同操操作作条条件件下下，定定量量进进样样，测测各各个个峰峰的的A A或或h h，绘绘制制A AC C曲线或曲线或h h C C曲线。曲线。CA(h)在在完完全全相相同同条条件件下下，测待待测样品品，根根据据A A待待或或h h待待，从从曲曲线上上查出出待待测组分含量。分含量。A(h)CA A待待C C待待优点：优点：操作简单，计算方便，不用操作简单，计算方便，不用f fi i缺点：缺点：要求准确进样，操作条件稳定。要求准确进样，操作条件稳定。例例 题题 已知物已知物质A和和B在一根在一根30.00 cm长的柱上的的柱上的保留保留时间分分别为16.40 min和和17.63 min。不被不被保留保留组分通分通过该柱的柱的时间为1.30 min。峰底峰底宽度分度分别为1.11 min和和1.21 min，计算：算：（1）柱的分离度；）柱的分离度；（2）柱的平均塔板数；）柱的平均塔板数；题题 解解（2）柱的平均塔板数柱的平均塔板数 n=16(16.40/1.11)2=3493 n=16(17.63/1.21)2=3397 n平均平均=（3493+3397）/2=3445 解解：（：（1）柱的分离度）柱的分离度第四章第四章 色谱法色谱法 4.1 色色谱分析法分析法简介介 4.2 色色谱图及色及色谱常用常用术语 4.3 色色谱法的基本理法的基本理论 4.4 色色谱定性和定量分析定性和定量分析 4.5 气相色气相色谱法（了解）法（了解）4.6 高效液相色高效液相色谱法（了解）法（了解）作作 业业1.作作 业业2.衡量色谱柱柱效能的指标是什么？衡量色谱衡量色谱柱柱效能的指标是什么？衡量色谱柱选择性的指标是什么？柱选择性的指标是什么？3.现有五个组分现有五个组分a,b,c,d,e在气液色谱柱上分配在气液色谱柱上分配系数分别为系数分别为480、360、490、496、473，试问，试问哪一个组分最先流出色谱柱？为什么？哪一个组分最先流出色谱柱？为什么？4.5.作作 业业1.BCACBCCBBAC u最佳u最佳BAH2/+=+=+=最小CBu=最佳n 理理 H理理2.衡量色谱柱柱效能的指标是什么？衡量色谱衡量色谱柱柱效能的指标是什么？衡量色谱柱选择性的指标是什么？柱选择性的指标是什么？柱效能柱效能色色谱柱在分离柱在分离过程中的分离效能，常用程中的分离效能，常用n，来描述，来描述,对单个个组分分,n 越大，越小，柱效越高越大，越小，柱效越高对多个多个组分，分，n 大，小，几个峰未必分开大，小，几个峰未必分开选择性性描述两个相描述两个相邻组分在同一固定相中分在同一固定相中热力学分布行力学分布行为用用r2,1相相对保留保留值表示表示.r2,1越大，保留越大，保留时间相差大，分离相差大，分离越好（但未考越好（但未考虑峰峰宽因素）因素）分离度（R）相邻两个峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比色谱柱的总分离效能指标.0 两峰有部分重叠.0 分离程度达98%，能满足分析要求.5 两个组分能完全分开THANK YOUSUCCESS2024/5/8 周三86可编辑