仪器分析色谱分析概论.ppt
第十七章 色谱分析概论,概述,色谱法（chromatorgraphy）是一种物理/物理化学分离分析方法高效能的分离能力两次诺贝尔化学奖与之有关20世纪初，俄国植物学家Tweet首创并命名,第一节 色谱法的分类和发展,LC,CE,柱色谱,平面色谱,GC,填充柱,毛细管柱,-GSC、GLC,经典液相,HPLC,TLC,LLCLSC SEC IECBPC,纸色谱,LLC,色谱法,LSC,CEC,发展历史,始创于20世纪初 30与40年代相继出现薄层色谱法 50年代气相色谱法兴起 60年代GC-MS联用技术推出 70年代HPLC崛起 80年代出现超临界流体色谱法 90年代HPCE飞速发展,发展趋势,新型固定相和检测器色谱新方法的研究色谱联用技术色谱专家系统,第二节 色谱过程和原理,色谱过程,原理,利用物质在两相中（固定相和流动相）的分配系数差异，使混合物中各组分分离。固定相 solid phase 流动相 mobile phase,二、色谱流出曲线和有关概念,（一）色谱流出曲线和色谱峰色谱流出曲线 信号时间基线 噪音随时间变化 色谱峰 组分流经检测器所产生 的信号,色谱峰,对称因子fs(symmetry factor)fs=W0.05/2A=（A+B）/2A 对称峰 fs：0.951.05 前延峰 fs：1.05,（二）保留值,保留时间 tR retention time t0 dead time tRadjust retention time tR=tR t0,保留体积VR retention volume V0 dead volumeVR adjust retention volume VR=VR-V0=FctR,相对保留值 relative retention;r,保留指数（I）,IX=100 Z+n,IX 为待测组分的保留指数，z 为正构烷烃的碳原子数。可为1、2，通常为1。人为规定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指数分别为600、700及800，其它类推。多数同系物每增加一个CH2，保留指数约增加100。,例：,测定甲苯的保留指数，实验得到下列色谱图,其中nc7为_。根据色谱图可求得甲苯的I=_。,（三）色谱峰高和峰面积,峰高 h 峰面积 A,（四）色谱峰和区域宽度,标准差半峰宽W1/2峰宽W,（五）分离度 resolution,R 1.5 完全分离,三、分配系数与色谱分离,（一）分配系数和容量因子分配系数容量因子分配系数和容量因子的关系,分配系数 distribution coefficient,T、P下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中浓度的比值,容量因子 capacity factor,也称质量分配系数、分配比、保留因子,k=,CmVm,CSVS,ms,mm,=,=,固定相的体积,流动相的体积,（二）K、k和t之间的关系,保留比 流动相的线速度u，组分的速度为v：在定距展开如柱色谱中v=L/tR，u=L/t0，保留比与组分分子在流动相中的分数有如下关系,K、k和t之间的关系,tR=t0(1+k)或,（三）色谱分离的前提,若组分A和B通过色谱柱,tR=tRA-tRB=t0(KA-KB),K（k）不等是分离的前提,第三节 基本类型色谱法及其分离机制,一、分配色谱法二、吸附色谱法三、离子交换色谱法四、空间排阻色谱法,一、分配色谱法,分离原理被分离组分在两相中溶解度的差异,K=,=,X代表溶质分子,分配色谱法,固定相和流动相 正相：流动相极性固定相极性作用力 溶质和固定相之间的库仑力和/或氢键 洗脱顺序 正相中：极性较强的组分作用力强而易被保留，极性弱的组分先出峰。,二、吸附色谱法（GSC,LSC）,分离原理 被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差异,若将YmYn看作常数,Ka=,=,吸附系数,吸附色谱法,固定相和流动相 固定相多为吸附剂（常用硅胶）流动相极性强时，洗脱能力（0）强。洗脱顺序 通常极性大的组分Ka值大，易被吸附剂所吸附，随流动相向前移动的速度小，后流出色谱柱。,一般规律是：,饱和碳氢化合物为非极性化合物，一般不被吸附剂吸附。不饱和化合物比饱和化合物的吸附力强，双键数多，吸附力增强。分子中基团的极性越大、极性基团数越多，整个分子极性越大。分子中取代基的空间排列影响吸附能力，例如羟基处于能形成分子内氢键的位置时，其吸附能力降低。,三、离子交换柱色谱法,离子交换树脂,不同交换基团使树脂具不同类型,树脂单体+交联剂组成网状结构的高分子聚合物,分离原理,KA/B,R-AB,=,选择性系数,交换,再生,KA/B大，交换能力强，易保留,R-BA,固定相和流动相,固定相：离子交换剂 离子交换树脂、硅胶化学键合离子交换剂流动相：一定pH和离子强度的缓冲溶液,离子交换树脂的性能指标,交联度交联剂的含量（%）交换容量每克干树脂参加交换反应的基团数目（mmol/g mmol/ml）决定于网状结构内酸或碱性基团的数目，受到交联度、pH等条件的影响。粒度交换树脂颗粒的大小（目）目数大，粒度细，平衡快，但流速慢。一般采用100200目,影响保留行为的因素,溶质离子的电荷和水合半径一般而言，价态高的离子选择系数大,Li+Na+Rb+Cs+,水合离子半径,离子半径,K,大,小,大,同价阳离子在酸性阳离子交换树脂上：水合离子半径，选择系数,弱酸性阳离子交换树脂,RCOOH+Na+RCOONa+H+H+交换能力强,阴离子在强碱性交换树脂上的交换顺序,有机骨架+碱性基团（NR3+、Cl-等）,柠檬酸根 PO43-SO42-I-NO3-SCN-NO2-Cl-HCO3-CH3COO-OH-F-,离子交换剂及其流动相的影响,交联度和交换容量 交联度越大，交换容量越大，离子选择性提高。但交联度不影响价数相同的离子分离。流动相的组成pH 交换能力强的离子组成的流动相具较强的洗脱能力。弱离子交换树脂的交换容量与pH有关。,四、空间排阻色谱法,分离原理 根据被分离组分分子的线团尺寸，或渗透系数而进行分离,Kp=Xs/Xm,Xs=0，则Kp=0,Xs=Xm，Kp=1,0Kp1,固定相和流动相,固定相 多孔性凝胶，故又称凝胶色谱法（gel chromatography）流动相 有机溶剂：凝胶渗透色谱法 水溶液：凝胶过滤色谱法,保留体积与渗透系数的关系,Vs凝胶孔穴的总体积，Vm 色谱柱内凝胶的粒间体积，近似于死体积V0,渗透系数小，或分子线团尺寸（相对分子质量）大的组分，保留体积小，即先被洗脱出柱。,四种基本类型色谱法,
