色谱法讲义2014
色谱法讲义
色谱法讲义第七章色谱分析基础一、概述(一)色谱发展概况最早创立色谱法的是俄国植物学家Tswett。
他在研究植物叶子的色素成分时,将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内,然后加入石油醚使其自由流下,结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。
当时Tswett把这种色带叫做“色谱”(Chromatographie,Tswett于1906年发表在德国植物学杂志上用此名,英译名为Chromatogra- phy),在这一方法中把玻璃管叫作“色谱柱”,碳酸钙叫作“固定相”,纯净的石油醚叫作“流动相”。
在Tswett提出色谱概念后的20多年里没有人关注这一伟大的发明。
直到1931年德国的Kuhn 和Lederer才重复了Tswett的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了α-,β-,和γ-胡萝卜素,此后用这种方法分离了60多种这类色素。
Martin和Synge在 1940年提出液液分配色谱法(Liquid-Liquid Partition Chromatography),即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相是某种有机溶剂。
1941年Martin和Syngee提出用气体代替液体作流动相的可能性,11年之后James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法(Gas-Liquid Chromatography),因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。
在此基础上,1957年Golay开创了开管柱气相色谱法(Open-Tubular Column Chromatography),习惯上称为毛细管柱气相色谱法(Capillary Column Chromatography )。
1956年Van Deemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论,1965年Giddings总结和扩展了前人的色谱理论,为色谱的发展奠定了理论基础。
另一方面早在1944年Consden等就发展了纸色谱,1949年Macllean 等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法(TLC )得以实际应用,而在1956年Stahl 开发出薄层色谱板涂布器之后,才使TLC得到广泛地应用。
色谱法概论PPT课件
能。
色谱法与其他技术的联用
色谱-质谱联用(GC-MS, LC-MS)
通过将色谱的分离能力与质谱的高灵敏度检测相结合,可实现对复杂样品中目标化合物 的定性和定量分析,广泛应用于药物代谢、环境监测等领域。
色谱-光谱联用(GC-IR, LC-UV/Vis)
色谱与光谱技术的联用可以提供更丰富的化合物结构和组成信息,有助于深入了解化合 物的性质和行为。
实验材料
确保色谱柱、试剂、溶 剂等材料的质量和纯度,
以满足实验要求。
实验设备
检查色谱仪、检测器、 注射器等设备的运行状 况,确保实验过程中设
备正常工作。
实验设计
根据实验目的和要求, 设计合理的色谱条件和
实验方案。
实验安全
注意实验过程中的安全 问题,如使用有毒有害
试剂时的防护措施。
实验操作步骤
色谱柱安装与条件设置
数据整理
整理实验过程中记录的数据,包括 色谱图、峰面积等。
结果分析
对实验结果进行深入分析,探究可 能的原因和影响因素。
03
02
结果判断
根据实验目的和要求,判断实验结 果是否符合预期。
结论总结
总结实验结果,得出结论,并提出 进一步改进和完善的建议。
04
04 色谱法在分析化学中的应 用
在食品分析中的应用
食品成分分析
色谱法用于分离和检测食品中的营养 成分,如脂肪、蛋白质、碳水化合物、 维生素和矿物质等,以确保食品质量 和安全。
食品添加剂分析
食品污染物分析
色谱法用于检测食品中的有害物质, 如农药残留、重金属、霉菌毒素等, 以防止食品污染和保障食品安全。
色谱法用于检测食品中添加的防腐剂、 色素、香料等成分,以控制食品添加 剂的使用量,保障消费者健康。
《色谱法分析法 》课件
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汇报人:
色谱法分析法的优 缺点
优点
分离效果好:能够 将复杂混合物中的 组分分离出来
灵敏度高:能够检 测到微量的组分
应用广泛:适用于 各种样品的分析, 包括气体、液体和 固体
自动化程度高:可 以实现自动化操作 ,提高工作效率
缺点
样品处理复杂,需要专业的技术人员进行操作 分析时间长,需要等待较长时间才能得到结果 仪器设备昂贵,需要投入较大的资金进行购买和维护 操作环境要求高,需要保持实验室的洁净和温度稳定
评估指标:分离度、分辨率、 峰形、保留时间等
分离度:衡量两个相邻峰的 分离程度,越高越好
分辨率:衡量色谱图中两个 相邻谱峰的形状, 越尖锐越好
保留时间:衡量物质在色谱 柱中的保留时间,越短越好
色谱法分析法的应 用
在食品分析中的应用
检测食品中的添加 剂和污染物
鉴别食品中的营养 成分和功能成分
分离原理
色谱法分析法是 一种分离混合物 的方法
原理:利用不同物 质在固定相和流动 相中的分配系数不 同,实现分离
色谱法分析法可 以分为气相色谱 法和液相色谱法
气相色谱法适用 于挥发性物质, 液相色谱法适用 于非挥发性物质
检测原理
色谱法分析法是一种分离和检测混合物的方法 原理:利用不同组分在固定相和流动相中的分配系数不同,实现分离 检测方法:通过检测器检测出各组分的信号,进行定性和定量分析 应用:广泛应用于化学、生物、医药等领域
和杂质
生物技术:检 测生物样品中 的蛋白质、核 酸等生物大分
子
法医学:检测 生物样品中的 毒品、毒物等
色谱法分析法的实 验操作
实验前的准备
样品准备:样品处理、样品 稀释等
第十七章色谱分析法概论课件
色谱分析法的原理
01
固定相和流动相
色谱分析法中,混合物样品在固定相和流动相之间进行分配,由于不同
组分在两相之间的分配系数不同,从而实现各组分的分离。
02 03
吸附与解吸
在吸附色谱中,组分在固定相上的吸附和解吸能力不同,从而实现了组 分的分离。在分配色谱中,组分在固定相和流动相之间的分配系数不同 ,也实现了组分的分离。
将固定相涂布在玻璃板或 塑料板上进行分离,具有 快速、简便的特点。
按分离原理分类
吸附色谱法
离子交换色谱法
利用吸附剂对不同物质的吸附能力差 异进行分离。
利用离子交换剂对不同离子的交换能 力差异进行分离。
分配色谱法
利用不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异进行分离。
03
色谱分析法的历史与发 展
色谱分析法的起源
1903年,俄国植物 学家茨维特(Tswett )首次提出分离植物 色素的色谱法。
1930年代,随着化 学工业的发展,色谱 法开始应用于工业生 产。
1906年,茨维特使 用吸附剂分离植物色 素,并命名为“色谱 法”。
色谱分析法的技术发展
1940年代,气相色谱法(GC)的发明,使得气体混合物的分离和分析成为可能。
化学反应监测
色谱分析法可用于监测化学反应进 程,确定反应条件和产物,提高化 学反应的效率和选择性。
在医学领域的应用
药物分析
色谱分析法用于药物的分离、纯 化和结构鉴定,确保药物质量和
安全有效性。
生物样品分析
通过色谱分析法可以对生物体内 的药物代谢物、毒素、营养素等 进行定性和定量分析,为医学诊
分析化学第11章色谱法
04
薄层色谱法
薄层色谱法的原理
薄层色谱法是一种基于吸附原理的分离技术,利用固定相吸附剂对不同组 分的吸附能力差异实现分离。
当混合物溶液涂布在薄层板上,流动相携带组分通过固定相时,组分在两 相之间产生分配平衡,随流动相移动而实现分离。
薄层色谱法的分离效果取决于组分在固定相和流动相之间的分配系数差异。
色谱法的分类
80%
按固定相类型
可分为液相色谱、气相色谱、薄 层色谱等。
100%
按操作方式
可分为柱色谱、纸色谱、电泳等 。
80%
按分离原理
可分为吸附色谱、分配色谱、离 子交换色谱、凝胶渗透色谱等。
色谱法的原理
01
02
03
04
分离原理
利用不同组分在固定相和流动 相之间的分配平衡进行分离。
流动相作用
携带待分离组分通过固定相, 实现组分的分离。
通过色谱法对药物进行定性和定 量分析,可以有效地控制药物的 质量,确保药物的稳定性和安全 性。
药物代谢研究
色谱法可以用于研究药物的代谢 过程,了解药物在体内的吸收、 分布、代谢和排泄情况。
色谱法在食品分析中的应用
食品添加剂分析
色谱法可以用于检测食品中的添加剂,如防 腐剂、色素、抗氧化剂等,确保食品的安全 性。
食品分析
高效液相色谱法用于检测食品中的添加剂、农药 残留等有害物质。
环境监测
高效液相色谱法用于检测水、土壤等环境样品中 的有害物质和污染物。
生物分析
高效液相色谱法用于分离生物体内的代谢产物、 蛋白质、核酸等生物分子。
高效液相色谱法的优缺点
优点
高分离效能、高灵敏度、高选择性、应用范围广。
缺点
色谱法基本理论PPT课件
02 色谱法的基本原理
分离原理
分离原理
色谱法的基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡来实现分离。当流动 相经过固定相时,与固定相发生相互作用,使得不同物质在固定相和流动相之间的分配平 衡不同,从而实现分离。
开发新型色谱技术
研究和发展新型色谱技术,如微流控芯片色谱、超临界流体色谱等, 以适应不同类型和规模的样品分析。
联用技术结合
将色谱法与其他分析技术(如质谱、光谱等)联用,可以实现更复杂 样品的高效分离和鉴定。
自动化和智能化发展
通过自动化和智能化技术的引入,实现色谱分析的远程控制、实时监 测和数据分析,提高分析效率和准确性。
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分配平衡
色谱法中的分配平衡是指物质在固定相和流动相之间的分布情况。物质在两相之间的分配 平衡受到多种因素的影响,如物质的性质、温度、压力等。
相互作用
物质在固定相和流动相之间的相互作用是影响分配平衡的重要因素。不同的物质与固定相 和流动相之间的相互作用力不同,因此表现出不同的分配平衡,从而实现分离。
固定相和流动相
保留机制
01
保留机制
保留机制是指物质在色谱法中通过固定相的保留作用而滞留在固定相中
的过程。物质的保留机制主要取决于物质与固定相之间的相互作用力和
性质差异。
02
竞争吸附
在色谱法中,多种物质会竞争吸附到固定相上,形成竞争吸附现象。竞
争吸附会影响物质的保留时间和分离效果,因此在选择固定相和流动相
时需要考虑竞争吸附的影响。
色谱法可用于研究化学反应动力学,通过分析反应中间产物和产物, 揭示反应机理和速率常数。
色谱法基本原理课件
色谱法的应用领域
02
色谱法的基本原理
分离原理
分离原理 分离过程
固定相和流动相
固定相
流动相
流动相是色谱法中的流动物质,通常 是气体或液体。在色谱过程中,流动 相的作用是将待分离的物质带入固定 相中,并携带已分离的物质流出。
吸附和解吸
吸附
解吸
03
色谱法的操作流程
样品制备
01
样品处理
02 样品浓缩
新型固定相和色谱柱的开发,进一步扩大了HPLC的应用范围,使其在生物医药、环 境监测、食品分析等领域发挥重要作用。
气相色谱法的发展
气相色谱法(GC)是一种常用 的分离分析方法,主要应用于 气体和易挥发的有机物分析。
随着高灵敏度检测器的开发和 应用,GC的检测限得到了显著 降低,使得对痕量组分的分析 成为可能。
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液体和固体,适用范围 广泛。
高效快速
色谱法通常可以在较短 的时间内完成分离和检 测,提高了分析效率。
缺点
对样品要求高
。
对操作要求高
仪器成本高 对样品前处理要求高
05
色谱法的发展趋势
高效液相色谱法的发展
高效液相色谱法(HPLC)在20世纪60年代后期开始发展,是色谱法中应用最广泛 的技术之一。
随着填料粒径的减小和柱效的提高,HPLC的分离效果和分离速度得到了显著提升。
色法基本原01 02
色谱法的分类
根据固定相的不同,色谱法可以分为液相色谱法和气相色谱法。液相色谱法中, 固定相为固体或固定在固体上的液体;气相色谱法中,固定相为固体或涂有固定 液的固体。
根据流动相的不同,色谱法可以分为柱色谱法和纸色谱法。柱色谱法中,流动相 为液体;纸色谱法中,流动相为空气。
色谱分析法专业知识讲座
12/30/2023
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§19—5 定性和定量分析
一、定性分析 色谱定性分析旳任务是拟定色谱图上每一
种峰所代表旳物质。在色谱条件一定时,任 何一种物质都有拟定旳保存时间。所以,在 相同色谱条件下,经过比较已知物和未知物 旳保存值,即可拟定未知物是何种物质。但 是,一般来说,色谱法是分离复杂混合物旳 有效工具,假如将色谱与质谱或其他光谱法 联用,则是目前处理复杂混合物中未知物定 性分析旳最有效旳技术。
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§19—2 线性洗脱色谱及有关术语
在洗脱色谱法中,假如将试样注入色谱柱
头,试样本身不久Байду номын сангаас会在固定相和流动相之间
到达分配平衡。当流动相流过时,试样将在流
动相和新旳固定相上又到达分配平衡。同步,
原来仍在固定相中旳试样与新旳流动相之间也
会形成新旳分配平衡。伴随流动相不断旳流过,
它们就会携带发生分配平衡后而存在于流动相
物质作为内标物,然后进行色谱分析,再由被
测物和内标物在色谱图上相应旳峰面积(或峰高) 和相对校正因子,求出某组分旳含量。
(3)调整保存时间t’R 某组分旳保存时间扣 除死时间后称为该组分旳调整保存时间,即
t’R = tR- tM
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因为组分在色谱柱中旳保存时间tR包括了 组分随流动相经过柱子所需旳时间和组分 在固定相中滞留所需旳时间,所以t’R实 际上是组分在固定相中停留旳总时间。保 存时间可用时间单位(如s)或距离单位(如cm) 表达。
保存时间是色谱法定性旳基本根据,但
同一组分旳保存时间常受到流动相流速旳
影响,在气相色谱中尤为如此,故色谱工 作者常用保存体积等参数进行定性鉴定。
色谱法导论PPT课件
色谱法的应用领域
01
02
03
04
化学分析
色谱法广泛应用于化学分析领 域,用于分离和测定复杂有机 化合物、无机离子和金属配合 物等。
生物医药
在生物医药领域,色谱法用于 分离和纯化生物分子、药物成 分以及检测药物残留等。
环境监测
在环境监测领域,色谱法用于 检测空气、水和土壤中的有害 物质,如有机污染物、重金属 等。
新型硅胶基质固定相
硅胶基质固定相具有良好的热稳定性和化学稳定性, 可用于分离各种极性化合物。
新型聚合物固定相
聚合物固定相具有高选择性、高柱效和良好的耐受性, 可用于分离复杂样品。
新型手性固定相
手性固定相可用于拆分光学异构体,为手性化合物的 分离提供了新的解决方案。
色谱仪器的发展
高效液相色谱仪
高效液相色谱仪具有高分离效能、高灵敏度和广 泛应用的特点,已成为色谱分析的重要手段。
食品成分分析
色谱法用于分析食品中的营养成分,如脂肪、蛋白 质、糖类等,以评估食品的质量和营养价值。
食品添加剂检测
色谱法用于检测食品中添加剂的含量,确保食品的 安全性和合规性。
食品污染物检测
色谱法用于检测食品中的污染物,如农药残留、重 金属等,保障食品安全和消费者健康。
在环境监测中的应用
01
空气污染物的分离 与测定
食品工业
在食品工业中,色谱法用于检 测食品中的添加剂、农药残留 和营养成分等。
02
色谱法的基本原理
分离原理
分离原理
色谱法通过流动相和固定相之 间的相互作用,使不同组分在 固定相和流动相之间的分配系 数不同,从而实现各组分的分 离。
分配系数
各组分在固定相和流动相之间 的分配系数决定了它们在色谱 分离中的行为。分配系数越大 ,组分在固定相上的保留越强 ,越难以被洗脱。
色谱分析法基础讲课文档
第5页,共34页。
• 1951年, Martin 和James采用气体作为流动相,以自动滴定仪作为 检测器分析脂肪酸 ——气相色谱法。建立形成色谱学理论中有着重 要地位的塔板理论和Van Deemter方程,以及保留时间、保留指数、峰 宽等概念。
混合组份最终形成各个单组份的“带(band)”或“区(zone)”,
对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。
第15页,共34页。
2、色谱流出曲线
由检测器输出的信号强度对时间作图,所得曲线即色谱流出曲线, 也称色谱图 。
第16页,共34页。
二、色谱相关术语
1、色谱峰(peak):当某组分从色谱柱中流出时,检测器对该组分
明无法实现分离。两组分的K或k值相差越大,则分离得越好。因 此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。
第28页,共34页。
塔板理论(Plate theory)
1. 塔板理论的假设 2. 理论塔板高度和理论塔板数 3. 有效塔板高度和有效塔板数 4. 塔板理论的不足
第29页,共34页。
1952年,Martin 和Synge提出。
分配色谱法 partition chromatography
不同组份在固定相上的溶解能力不同
离子交换色谱法 ion exchange chromatography
不同组份在固定相(离子交换剂)上的亲和力不同
空间排阻色谱法 steric exclusion chromatography
不同尺寸分子在固定相上的渗透作用
色谱法的基本原理PPT课件
(三)离子交换色谱法
✓ 要求:
固定相→离子交换树脂
流动相→水为溶剂的缓冲溶液
被分离组分→离子型的有机物或无机物
ห้องสมุดไป่ตู้✓ 分离机制见图示
✓ 阳离子交换树脂 RSO3-H+ + X+ → RSO3-X+ + H+
固定离子 可交换离子 待测离子
选择性系数
K S [ [R R3 3 S S H X O O ] ]S S[ [H X ] ]m m [R [R3 S 3 H S X O ]O ] S S[[ H X ]] m
色谱图相关术语
.峰面积(Peak Area): .标准偏差(σ)(Standard Error): .拖尾峰(Tailing Peak): .前伸峰(Leading Peak):
.鬼峰,假峰(Ghost Peak):
色谱图相关术语
. 基线(Baseline): . 基线飘移(Baseline Drift): . 基线噪声(N) (Baseline Noise): . 谱带扩展(Band Broadening):
✓ 分离机制见图示
狭义分配系数
K Cs Xs Vs Cm Xm Vm
Cs为溶质分子在固定的 相浓 中度 Vs为固定相的体积 Cm为溶质分子在流动的 相浓 中度 Vm为流动相的体积
注:K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质 以及柱温有关 next
图示
✓ 分离机制 利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离 连续萃取过程 back
注:Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关 next
图示
✓ 分离机制: 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开 back
色谱分析法概论(讲义)
=
Xa / Sa X m / Vm
吸附系数与吸附剂的 活性、组分的性质和 流动相的性质有关。
X a + nYm
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2、固定相 多为吸附剂,如硅胶、氧化铝。 硅胶表面硅醇基为吸附中心。
• 经典液相柱色谱和薄层色谱:一般硅胶 • 高效液相色谱:球型或无定型全多孔硅
胶和堆积硅珠。 • 气相色谱:高分子多孔微球等
tR=t0(1+K
Vs Vm
)
k
=
t R
−t 0
=
t' R
tt
0
0
色谱过程方程
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(三)色谱分离的前提
• KA≠KB 或kA≠kB 是色谱分离的前提。
推导过程:
tV
=
RA
t0(1+KA
s
Vm
)
t R B=
t0(1+KB
Vs ) Vm
ΔtR=
t0
(KA-KB)
Vs Vm
ΔtR≠0
KA≠KB kA≠kB
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(四)色谱峰区域宽度(柱效参数)
1、标准差(standard deviation;σ):是正态色谱流出 曲线上两拐点间距离之半,即0.607倍峰高处的峰
宽之半。σ的大小表示组分被洗脱出色谱柱的分散 程度。σ越大,组分越分散;反之越集中。
2、半峰宽 (W1/2):峰高一半处的峰宽。
W1/2=2.355σ
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三、吸附色谱法
1、分离原理 利用被分离组分对固定相表面吸附中 心吸附能力的差别而实现分离。 吸附过程是试样中组分的分子(X)与流动相分子(Y) 争夺吸附剂表面活性中心的过程,即为竞争吸附过 程。
31
色谱讲义
色谱一、气相色谱的定义:气相色谱是色谱的一种,就是用气体做为流动相的色谱法。
二、气相色谱的分离原理:气相色谱是一种物理的分离方法,利用被测物质各在不同两相间系数(溶液度)的微小差异,当两相作相对运动时,这些物质在两相间进行反复多次的分配,使原来只有微小的差异变成了很大的差别,从而使各组份分离,随后逐一导入鉴定管,由各组份的尝试变化转变为电信号的变化再由鉴定管输出信号,经过电子放大系统在记录仪上描绘出该物质各组份相应的色谱图。
三、在分离分析方面,气相色谱具有以下几个特点:1、高灵敏度:可检出1.0—10g 的物质,可作超纯气体,高分子单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析。
2、高选择性:可有效地分离性质极为相近的各种同分导构体和各种同位素。
3、高效能:可把组分复杂的榈分离成单组分。
4、速度快:一般分析只需要几分钟即可完成,有得指导和控制生产。
5、应用范围广:即可分析低含量的气、液体,亦可分析高含量的气液体,可不受组分含量的限制。
6、所需式样量少,一般气体量用几ul,微升或几十微升。
7、设备和操作比较简单,仪器价格便宜。
四、色谱的组成1、载体系统:一般有气源钢瓶,稳压恒流装置,净化器压力表和流量计以及供载体连续进行的密闭管路组成。
2、进样系统:就把样品快速而定量地价到色谱术柱上端,以便进行分离,包括进样器和气化室两部分。
3、分离:色谱柱,色谱炉(柱箱)和高温控制装置。
4、监测系统:监测器是色谱仪的眼睛,是一种肥把进入其中各组分的量转换成易于测量的电信号的装置。
5、记录系统:就是色谱工作站,是由检测器输出电信号,转换成数字电信号的装置。
五、色谱注意事项1、不要在不通载体的情况下打开仪器电源并升高柱温。
2、在仪器做样品和老化柱子时柱温不能高于柱子的最高使用温度,否则会损坏柱子。
3、要定期老化柱子(最短一个小时)。
4、要定期清洗进样器衬管。
5、必须确定有柱前压力才能打开仪器,进样器温度要比柱温略高(范围20—40℃)6、柱温不可高于毛细管温度。
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色谱法讲义第一章色谱分析基础第一节概述1、色谱发展概况最早创立色谱法的是俄国植物学家Tswett。
他在研究植物叶子的色素成分时,将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内,然后加入石油醚使其自由流下,结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。
当时Tswett把这种色带叫做―色谱‖(Chromatographie,Tswett 于1906年发表在德国植物学杂志上用此名,英译名为Chromatogra- phy),在这一方法中把玻璃管叫作―色谱柱‖,碳酸钙叫作―固定相‖,纯净的石油醚叫作―流动相‖。
在Tswett提出色谱概念后的20多年里没有人关注这一伟大的发明。
直到1931年德国的Kuhn和Lederer才重复了Tswett的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了α-,β-,和γ-胡萝卜素,此后用这种方法分离了60多种这类色素。
Martin和Synge在1940年提出液液分配色谱法(Liquid -Liquid Partition Chromatography),即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相是某种有机溶剂。
1941年Martin和Syngee提出用气体代替液体作流动相的可能性,11年之后James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法(Gas-Liquid Chromatography),因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。
在此基础上,1957年Golay开创了开管柱气相色谱法(Open-Tubular Column Chromatography),习惯上称为毛细管柱气相色谱法(Capillary Column Chromatography )。
1956年Van Deemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论,1965年Giddings 总结和扩展了前人的色谱理论,为色谱的发展奠定了理论基础。
另一方面早在1944年Consden等就发展了纸色谱,1949年Macllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法(TLC )得以实际应用,而在1956年Stahl开发出薄层色谱板涂布器之后,才使TLC得到广泛地应用。
在60年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱,出现了高效液相色谱(HPLC)。
80年代初毛细管超临界流体色谱(SFC)得到发展,但在90年代后未得到较广泛的应用。
而在80年代初由Jorgenson等集前人经验而发展起来的毛细管电泳‖(CZE),在90年代得到广泛的发展和应用。
同时集HPLC和CZE优点的毛细管电色谱在90年代后期受到重视。
到21世纪色谱科学将在生命科学等前沿科学领域发挥不可代替的重要作用。
2、色谱分类色谱法或色谱分析(chromatography)也称之为色层法或层析法,是一种物理化学分析方法,它利用混合物中各物质在两相间分配系数的差别,当溶质在两相间做相对移动时,各物质在两相间进行多次分配,从而使各组分得到分离。
根据色谱方法的差异可分为气相色谱仪、液相色谱仪、离子色谱仪、超临界色谱仪和毛细管电泳仪等等;根据用途的不同可分为分析型色谱仪、制备色谱仪和工业色谱仪等等。
分析型色谱仪,用于样品中各组分的分离及其物质组成和含量分析的色谱仪器。
其特点是柱容量小,分离效率和检测灵敏度高,可用于复杂样品、微量和痕量组分的分析。
制备型色谱的目的是纯化最终获得产品。
2.1、按流动相分色谱法的分类可按两相的状态及应用领域的不同分为两大类。
气相色谱gas chromatography (GC) 流动相是气体,固定相是固体吸收剂或液体(涂在固体上)。
液相色谱liquid chromatography (LC) 液体作为流动相。
超临界流体作为流动相,称为超临界流体色谱。
超临界流体是指物质在高于临界温度和临界压力时的一种状态,它既不是气体也不是液体,兼具气体和液体的某些性质。
气固色谱:GC是以气体作为流动相的一种色谱法。
利用不同物质在固体吸附剂上的物理吸附-解吸能力不同实现物质的分离。
只适于较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。
气液色谱:它是利用待测物在气体流动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分离。
2.2、按分离机理分类分配色谱法,吸附色谱法,离子交换色谱法,凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法等。
分配色谱的分离主要是基于样品组分在固定相和流动相间的分配系数的差异。
当组分在固定相的溶解度大于其在流动相中的溶解度时,其色谱保留时间会较长,反之会有较短的保留时间。
因不同组分在理化性质上的差异,在一定色谱条件下可实现其分离的分析测定。
当固定相的极性大于流动相的极性时,称为正相色谱,常用于非极性组分的分离;当固定相的极性小于流动相的极性时,称为反相色谱,常用于极性组分的分离。
例如,在液相色谱中,当固定相为硅胶,流动相为己烷/甲醇(90:10,V/V)时,固定相极性大于流动相极性,为正相色谱;当固定相为十八烷基键合硅胶,流动相为水/乙腈(90:10,V/V)时,此时固定相极性小于流动相极性,为反相色谱。
吸附色谱的分离主要是基于组分在固态吸附剂表面吸附能力的差异。
固定相吸附作用强的组分的色谱保留时间会较长,反之会有较短的保留时间。
离子交换色谱主要用于无机和有机离子型组分的分离。
离子交换分离与所用固定相的离子类型有关。
尺寸排阻色谱的分离主要是基于组分分子的大小和形状。
分子较大的组分不能进入固定相孔隙结构内部,很快随流动相流出,保留时间较短;而分子较小的组分因可进入孔隙结构内,保留时间较长。
因此,通过尺寸排阻色谱可将不同大小和形状的分子分开。
本法常用于测定聚合物的相对分子质量分布;也常作为一种样品制备的方法,用于去除样品基质中的大分子(如食品、蔬菜、水果中的纤维、色素等)。
图1-1色谱分类表 3、色谱法在分析化学中的地位和作用色谱分析法的特点是它具有高超的分离能力,而各种分析对象又大都是混合物,为了分析鉴定它们是由什么物质组成和含量是多少,必须进行分离,所以色谱法成为许多分析方法的先决条件和必需的步骤。
4、色谱法的特点色谱法是以其高超的分离能力为特点,它的分离效率远远高于其它分离技术如蒸馏、萃取、离心等方法。
4.1分离效率高。
例如毛细管气相色谱柱(柱内径0.1-0.25μm ),长30-50m 其理论塔板数可以到7万-12万。
而毛细管电泳柱一般都有几十万理论塔板数的柱效,至于凝胶毛细管电泳柱可达上千万理论塔板数的柱效。
4.2应用范围广。
它几乎可用于所有化合物的分离和测定,无论是有机物、无机物、低分子或高分子化合物,甚至有生物活性的生物大分子也可以进行分离和测定。
4.3分析速度快。
一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂样品的分离和分析。
近来的小内径(0.1mm )、薄液膜(0.2μm )、短毛细管柱(1-10 m )比原来的方法提高速度5-10倍。
4.4样品用量少。
用极少的样品就可以完成一次分离和测定。
4.5灵敏度高。
例如GC 可以分析几纳克的样品,FID 可达10-2g/s ,ECD 达10-3g/s ;检测限为10-9 g/L 和10-12 g/L 的浓度。
4.6分离和测定一次完成。
可以和多种波谱分析仪器联用。
4.7易于自动化,可在工业流程中使用。
第二节 色谱流出曲线及有关术语1、色谱流出曲线(The Chromatogram)1.1、色谱流出曲线(The Chromatogram)---色谱图(The Chromatogram )色谱 气相色谱(GC) 液相色谱(LC) 超临界色谱 (SFC)气固色谱 (GSC) 气液色谱 (GLC)液固色谱 液液色谱离子交换色谱空间排阻色谱反相分配色谱 正相分配色谱 柱色谱 平板色谱 电色谱 薄层色谱 TLC 纸色谱 TLC亲合色谱毛细管柱电色谱毛细管电泳 毛细管区带电泳 毛细管凝胶电泳 毛细管胶束电动色谱 毛细管等电聚焦 毛细管等速电泳平面层电色谱图1-2色谱图 试样中各组分经色谱柱分离后,随流动相依次流出色谱柱,经过检测器转换为电信号,然后用记录系统将各组分的响应信号变化记录下来,即得色谱图。
色谱图是色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的响应信号对时间的曲线图。
色谱流出曲线是色谱基本参数的源流,而色谱基本参数又是用来观察色谱行为和研究色谱理论的重要标度。
根据各峰不同的位置及其峰宽变化状态,可对色谱柱的分离性能进行评价;还可以根据色谱流出曲线的表征来判断色谱操作条件的优劣。
1.2、色谱峰(chromatographic peak )色谱流出曲线上突起的部分。
当单个组份从柱中流出时,检测器响应信号的记录。
1.3、基线(baseline ):在色谱分析中,当只有流动相通过而没有样品通过检测器时,记录所得到的检测信号随时间变化的曲线,应为一条直线。
1.4、峰高 ((peak height , h):色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以h 表示。
峰高是色谱分析中常用的定量参数之一。
1.5、峰面积:是色谱峰曲线下与峰底之间的面积。
峰面积是色谱分析中常用的定量参数之一。
以A 表示。
1.6、峰宽:用来衡量色谱峰宽度的参数,有三种表示方法,标准偏差(δ):即0.607倍峰高处色谱峰宽度的1/2;半峰宽(W 1/2):色谱峰高1/2处的宽度(W 1/2=2.354δ);峰底宽(W b ):色谱峰两侧的转折点所作切线在基线上的截距。
W b =4δ。
2、保留值2.1、死时间(t M ):指不被固定相吸附或溶解的气体,从进样开始到柱后出现浓度最大值 时所需时间。
2.2、死体积(V M ):指柱子在填充后,色谱柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的体积及检测器的体积总和。
当后两项小到可忽略不计时,死体积由死时间与载气体积流速F 0计算0M M V t F =⨯2.3、保留时间 (t R ) :指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。
被分离样品组分从进样开始到柱后出现该组分浓度极大值时的时间,也即从进样开始到出现某组分色谱峰的顶点时为止所经历的时间,称为此组分的保留时间,用t R 表示,常以分(min )为时间单位。
它相应于被测物到达色谱柱末端的检测器所需的时间。
不同的物质在不同的色谱柱上以不同的流动相洗脱会有不同的保留时间,因此保留时间是色谱分析法比较重要的参数之一。
保留时间由物质在色谱中的分配系数决定:2.4、调整保留时间(t R ′):组分的保留时间扣除死时间后即为该组分的调整保留时间,即t R ′= 保留时间( t R ) - 死时间(t m )2.5、保留体积(V R ):指从进样开始到被测定组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相(载气)体积。
保留体积与保留时间的关系如下:R R V t F =⨯ 2.6、调整保留体积V R ’:组分的保留体积扣除死体积后为该组分的调整保留体积,即R R M V V V '=-2.7、相对保留值(r i,s 或r 2,1):是在一定色谱条件下被测组分i 与参比物s 的调整保留时间的比值,是色谱定性常用参数之一。