仪器分析课件第十八章色谱法导论ppt文档
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色谱法导论ppt文档
4. 一般来说色谱检测器比分子光谱法灵敏度更高，比 质谱灵敏度低。
18.2．色谱法基础知识、基本概念和术语
18.2.1． 色谱分离和相应 基础理论范畴
色谱基础理论是从微 观分子运动和宏观分布平 衡探讨最大限度提高分离 迁移和降低离散迁移的科 学原理，包括色谱热力学、 色谱动力学和色谱分离理 论。
各种色谱方法具有基 本相同的动力学理论，也 有相似的分离理论规律。
18.2.2． 分布平衡
色谱过程涉及溶质在两相中的分布平衡(distribution equilibrium)，平衡常数K称为分布系数或分配系数：
K Cs Cm
(G)T.P 0
s sRlTnas mmRlTn am
s RlT n a sm RlT n a m
K Cs exp( )
Cm
RT
18.2.3．分布等温线
18.1.5.色谱法与其他分离、分析方法比较
18.1.5.3.与光谱、质谱分析方法比较 1. 光谱、质谱主要是物质定性鉴定分析方法，色谱法
本质上不具备定性分析功能。
2. 色谱法最主要的特点是适用于多组分复杂混合物分 离分析。
3. 色谱仪器的价格相对比分子光谱、质谱仪器低得多， 适用范围和领域更广。
经典柱色谱、制备色谱、萃取、精馏、结晶 精馏、萃取、吸附、吸收、膜分离
18.1.3. 分离方法分类
18.1.3.1. 按相的类型分类
18.1.3. 分离方法分类
18.1.3.2. 按分离机理分类
18.1.3. 分离方法分类
18.1.3.3.按分离过程推动力分类
18.1.4.色谱法分类
18.1.4.1. 按固定相的形态分类 柱色谱：填充柱、整体柱、毛细管或开管柱 平面色谱：薄层色谱和纸色谱 18.1.4.2. 按色谱动力学过程分类 淋洗色谱法 置换色谱法 迎头色谱法
18.2．色谱法基础知识、基本概念和术语
18.2.1． 色谱分离和相应 基础理论范畴
色谱基础理论是从微 观分子运动和宏观分布平 衡探讨最大限度提高分离 迁移和降低离散迁移的科 学原理，包括色谱热力学、 色谱动力学和色谱分离理 论。
各种色谱方法具有基 本相同的动力学理论，也 有相似的分离理论规律。
18.2.2． 分布平衡
色谱过程涉及溶质在两相中的分布平衡(distribution equilibrium)，平衡常数K称为分布系数或分配系数：
K Cs Cm
(G)T.P 0
s sRlTnas mmRlTn am
s RlT n a sm RlT n a m
K Cs exp( )
Cm
RT
18.2.3．分布等温线
18.1.5.色谱法与其他分离、分析方法比较
18.1.5.3.与光谱、质谱分析方法比较 1. 光谱、质谱主要是物质定性鉴定分析方法，色谱法
本质上不具备定性分析功能。
2. 色谱法最主要的特点是适用于多组分复杂混合物分 离分析。
3. 色谱仪器的价格相对比分子光谱、质谱仪器低得多， 适用范围和领域更广。
经典柱色谱、制备色谱、萃取、精馏、结晶 精馏、萃取、吸附、吸收、膜分离
18.1.3. 分离方法分类
18.1.3.1. 按相的类型分类
18.1.3. 分离方法分类
18.1.3.2. 按分离机理分类
18.1.3. 分离方法分类
18.1.3.3.按分离过程推动力分类
18.1.4.色谱法分类
18.1.4.1. 按固定相的形态分类 柱色谱：填充柱、整体柱、毛细管或开管柱 平面色谱：薄层色谱和纸色谱 18.1.4.2. 按色谱动力学过程分类 淋洗色谱法 置换色谱法 迎头色谱法
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。
色谱分析法导论课件
检测原理基于物质与 检测器之间的相互作 用，如热导、光吸收、 荧光等。
定量原理
通过比较标准品和样品的色谱峰面积或峰高进行定量。
01
02
标准品和样品需在同一条件下进行分析，以获得准确的定量结果。
定量方法包括外标法和内标法，选择合适的定量方法可以提高
03
分析准确度。
03
色谱分析法的分类
按固定相的状态分类
实验操作步骤
色谱柱的安装与条件设置
流动相的准备与泵的操作
样品的处理与进样
检测器的操作与数据采集
按照操作规程正确安装色谱柱， 并根据实验需求设置色谱柱的 温度、压力等条件。确保色谱 柱的稳定性和分离效果。
根据实验方案准备适量的流动 相，并按照操作规程启动泵， 调整流动相的流速和组成。确 保流动相的稳定性和均匀性。
实验环境设置
根据实验需求，设置实验室温度、湿度等环境条件，确保 实验过程中环境因素的一致性和稳定性。
仪器设备检查
检查色谱仪、检测器、泵等设备是否正常工作，确保仪器 处于良好状态。同时，对仪器进行必要的校准和调整，以 保证实验结果的准确性。
安全措施准备
根据实验中可能存在的安全隐患，准备必要的安全防护措 施，如佩戴防护眼镜、手套等，确保实验人员的安全。
环境监测
在环境监测中，色谱分析法用于空气、 水体、土壤等环境样品中污染物的检 测和分析，如有机氯农药、多环芳烃 等持久性有机污染物。
生物医药
在生物医药领域，色谱分析法用于蛋 白质、核酸等生物大分子的分离和纯 化，以及药物成分的分析和质量控制。
食品检测
在食品检测中，色谱分析法用于食品 中添加剂、农药残留、重金属等有害 物质的检测和分析，以确保食品安全。
色谱法概论PPT课件
（9）调整保留时间(tR’)：扣除死时间后的组分实际被固定相所
保留的时间,即tR’= tR-t0 = tR-tm
意义：
组分随流动相移动的时间都是相同的，都是死时间。它与固定相、组 分的性质均无关，只与流动相的流动速度有关，对分离不起作用。
tR’即为组分在固定相中出现的（保留的）时间，即组分被固定相所 滞留的时间，与组分和固定相之间的作用力有关。
11
高效液相系统
液体样品
液体传输
高效液相色谱柱 高效液相系统
检测器
数据处理 12
高效液相系统和色谱柱
Agilent 1100 高效液相系统
高效液相色谱柱
可更换卡套
液体医药样品 溶剂
色谱柱
硅胶填料
以不同速率 流出的组分
结果 检测器
色谱图
13
气相-质谱系 统
色谱柱
14
气相色谱系统
气源
进样器
检测器
流出曲线是柱内组分分离结 果的反映，是研究色谱分离 过程机理的依据，也是定性、
32
定量的依据。
色谱流出曲线的意义：
色谱峰数=样品中单组分的最少个数； 色谱保留值——定性依据； 色谱峰高或面积——定量依据； 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价
指标； 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的
5
在分析化学领域，色谱法是一个相对年轻的分支学科。早期的色谱技 术只是一种分离技术而已，与萃取、蒸馏等分离技术不同的是其分离效率 高得多。当这种高效的分离技术与各种灵敏的检测技术结合在一起后，才 使得色谱技术成为最重要的一种分析方法，几乎可以分析所有已知物质， 在所有学科领域都得到了广泛的应用。
色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
色谱分析法导论 优秀课件
色谱法的特点
“三高”、“一快”、“一广”
高选择性——可将性质相似的组分分开 高效能——反复多次利用组分性质的差异
产生很好分离效果 高灵敏度——10-11~10-13g，适于痕量分析 分析速度快——几~几十分钟完成分离
一次 可以测多种样品 应用范围广——气体，液体、固体物质
化学衍生化再色谱分离、分析
下来。组分从色谱柱流出时，各个组分在检测器上所产 生的信号随时间变化，所形成的曲线叫色谱图。
记录了各个组分流出色谱柱的情况，又叫色谱流出 曲线。
2.基线（baseline）
在实验操作条件下， 色谱柱后没有组分 流出的曲线叫基线。
稳定情况下，一 条直线。
基线上下波动称 为噪音。
3. 色谱峰（peak）是流出曲线上的突起部分。 正常色谱峰、拖尾峰和前延峰
▪ 色谱法：混合物在流动相的携带下通过 色谱柱分离出几种组分的方法。
固定相：
（1）固体吸附剂：CaCO3、Al 2O3等 （2）液体固定相（载体+固定液——高沸点有
机化合物，涂在载体上）
色谱分离法一定是先分离。后分析
一定具有两相；固定相和流动相
分离：利用组分在两相中分配系数或吸附能力的 差异进行分离
1.死时间(dead time) t0——不被固定相吸附或溶解的组 分流经色谱柱所需的时间。
2.保留时间 tR(retention time) 组分流经色谱柱时 所需时间。进样开 始到柱后出现最大 值时所需的时间。 操作条件不变时， 一种组分有一个tR定 值，定性参数。
3.调整保留时间t’R
(adjusted retention
第二节 色谱过程和基本原理
一、色谱过程 实现色谱操作的基本条件是必须具备相对运
色谱分析ppt课件
➢ 利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而达到分离的方法称 为分配色谱法。
➢ 利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而达到分 离的方法，称为离子交换色谱法。
➢ 利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方 法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。
最近，又有一种新分离技术，利用不同组分与固定相（固定化分子） 的高专属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法，常用于蛋白 质的分离。
色谱过程
吸附→解吸→再吸附→再解吸
两种组分的理化性质原本存在着微小 的差异，经过反复多次地吸附→解吸→再 吸附→再解吸的过程使微小差异累积起来， 结果使吸附能力弱的组分先流出色谱柱， 吸附能力强的组分后流出色谱柱，从而使 各个组分得到了分离。
检
测
1
2
3
器
色 谱 柱 （ 固 定 相 ）
样品组分 1＋2＋3
➢ 液体为流动相的色谱称液相色谱（LC） 同理液相色谱亦可分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）。 ➢ 超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SFC）。
随着色谱工作的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这 种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。
2.按分离机理分类
➢ 利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得以分离 的方法，称为吸附色谱法。
在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或 液体）称为固定相 ； 自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相 ； 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱 。
• 色谱分离中的两相是指系统具有一个有大比表面积 的固定相（stationary phase）（可以是固体或以某种 方式固定了的液体）和一个能携带待分离混合物流 过固定相的所谓流动相（mobile phase）（可以是气 体或液体）。
➢ 利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而达到分 离的方法，称为离子交换色谱法。
➢ 利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方 法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。
最近，又有一种新分离技术，利用不同组分与固定相（固定化分子） 的高专属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法，常用于蛋白 质的分离。
色谱过程
吸附→解吸→再吸附→再解吸
两种组分的理化性质原本存在着微小 的差异，经过反复多次地吸附→解吸→再 吸附→再解吸的过程使微小差异累积起来， 结果使吸附能力弱的组分先流出色谱柱， 吸附能力强的组分后流出色谱柱，从而使 各个组分得到了分离。
检
测
1
2
3
器
色 谱 柱 （ 固 定 相 ）
样品组分 1＋2＋3
➢ 液体为流动相的色谱称液相色谱（LC） 同理液相色谱亦可分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）。 ➢ 超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SFC）。
随着色谱工作的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这 种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。
2.按分离机理分类
➢ 利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得以分离 的方法，称为吸附色谱法。
在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或 液体）称为固定相 ； 自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相 ； 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱 。
• 色谱分离中的两相是指系统具有一个有大比表面积 的固定相（stationary phase）（可以是固体或以某种 方式固定了的液体）和一个能携带待分离混合物流 过固定相的所谓流动相（mobile phase）（可以是气 体或液体）。
仪器分析 色谱法ppt课件
2021/4/18
3. 色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
液-固色谱：固体吸附剂 液-液色谱：担体+固定液 柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大， 流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。 有关固定液性质及其选择见下一节。
2021/4/18
2. 进样装置
进样装置：进样器+气化室； 气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。 试样 首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体 进入分离柱；
2021/4/18
液体进样器： 不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL； 毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样 器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完 成，一次可放置数十个试样。 气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
温控系统
结构流程
2021/4/18
二、气相色谱结构流程
process of gas chromatograph
1-载气钢瓶；2-减压阀；
3-净化干燥管；4-针形 阀；5-流量计;6-压力 表；4-针形阀；5-流量 计;6-压力表；
9-热导检测器；10-放 大器；11-温度控制器； 12-记录仪；
2021/4/18
4.尺寸排阻色谱法
(size exchange chromatography ）
利用分子大 小不同的分子在 多孔固定相中的 选择渗透
2021/4/18
5.亲和色谱法
(affinity chromatography )
利用生物分子间高专属性亲和力 的进行分离的技术称为亲和色谱法
3. 色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
液-固色谱：固体吸附剂 液-液色谱：担体+固定液 柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大， 流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。 有关固定液性质及其选择见下一节。
2021/4/18
2. 进样装置
进样装置：进样器+气化室； 气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。 试样 首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体 进入分离柱；
2021/4/18
液体进样器： 不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL； 毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样 器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完 成，一次可放置数十个试样。 气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
温控系统
结构流程
2021/4/18
二、气相色谱结构流程
process of gas chromatograph
1-载气钢瓶；2-减压阀；
3-净化干燥管；4-针形 阀；5-流量计;6-压力 表；4-针形阀；5-流量 计;6-压力表；
9-热导检测器；10-放 大器；11-温度控制器； 12-记录仪；
2021/4/18
4.尺寸排阻色谱法
(size exchange chromatography ）
利用分子大 小不同的分子在 多孔固定相中的 选择渗透
2021/4/18
5.亲和色谱法
(affinity chromatography )
利用生物分子间高专属性亲和力 的进行分离的技术称为亲和色谱法
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3、按分离过程的机制分类
?吸附色谱法 (利用吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能的差异进行分离) ??分配色谱法 (利用不同组分在两相中有不同分配系数来进行分离) ??离子交换色谱法 (利用离子交换原理) ??排阻色谱法 (利用多孔性物质对不同大小分子的排阻作用)
三、色谱法的特点和应用
1、分离效能高 2、灵敏度高 3、分析速度快 4、应用范围广 5、色谱法的缺点是对未知物的定性分析比较困难
配平衡时，组分在固定相中的质量p和在流动相中的质量q之比。
（1）分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性 质有关的常数， 随分离柱温度、柱压的改变而变化。
（2）分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越 大，该组分的保留时间越长。
（3）分配比可以由实验测得。k’=tR`/t0
Vm —— 为柱内流动相的体积，也称为柱
1930年 R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素
1935年 Adams and Holmes 发明了离子交换树脂，进一步发明了离子色谱 1938年 Izmailov 发明薄层色谱 1941年 Martin & Synge 发明了液-液分配色谱 1944年 Consden,Gordon & Martin 发明纸色谱 1952年 Martin & Synge 发明气-液色谱 1953年 Janak发明气-固色谱 1954年 Ray发明热导检测器 1957年 Martin & Golay 发明毛细管色谱 1959年 Porath & Flodin 发明凝胶色谱 1960年 液相色谱技术完善
二、色谱法的分类
1、按流动相和固定相所处的状态分类
流动相 方法名称
固定相 分离依据
方法名称
气体
气相色谱（GC）
固体吸附剂
液体
吸附
分配
气—固色谱 （GSC）Fra bibliotek气—液色谱 （GLC）
气—液分配谱 （GLPC）
液体
液相色谱（LC）
固体吸附剂
液体
吸附
分配
液—固色谱（LSC） 液—液色谱（LLC）
超临界流体色谱法 (SFC)
3、分配系数与分配比的关系
的死体积：包括固定相颗粒之间和颗 粒内部空隙中的流动相体积；
p
Vs —— 为固定相的体积，它指真正参与
KCS VS pVm k'
Cm
q Vm
qVS
分配的那部分体积：
若固定相是吸附剂、固定液、离子 交换剂或凝胶，则 分别指吸附表面积、
固定液体积、离子交换剂交换容量或
凝胶孔容。
1、分配系数K 又称为平衡常数，是指在一定的温度和压力下组分在两相间达到分配平
衡时，组分在固定相中的浓度Cs与在流动相中的浓度Cm之比，即 K CS Cm
K↑溶解度或吸附能力↑，组分在固定相中的量↑，在流动相 中的量↓。组分在固定相中滞留的时间越长。
K 由组分及固定液的热力学性质决定的，只随柱温和柱压而变化，与色谱柱 中气相和液相的体积无关。 如果两个组分的分配系数相同，则它们的色谱峰完全重合；分配系数相差越 大，相应的色谱峰相距越远，分离越好。
★应用范围广
(1)色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析； (2)液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合 物等方面得到了广泛的应用。 (3)色谱分离是一种有效的提纯物质技术，用于制备分离，得到高纯样品。 (4)色谱—质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。
色谱分离原理
色谱分离是基于样品中各组分在两相间平衡分配的差异。
1903年 发表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to biochemical analysis
1906年 Tswett 创立“chromatography”——“色谱法”新名词
1907年 在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现彩色环带的柱管
色谱分离过程的两大特点： 第一、不同组分在通过色谱柱时移动的速度不等（差速迁
移），它提供了实现分离的可能性。 第二、各组分分子沿柱子进行扩散分布，即分子分布离散。
色谱基本理论是从微观分子运动和宏观分布平衡探讨提高分 离迁移和降低离散迁移。 色谱基本理论是从热力学和动力学两方面讨论色谱分离问题。
分配系数和分配比
当流动相中样品混合物经过固定相时，就会 与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上 的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差 异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固 定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序 从固定相中流出。
色谱法简史
俄国植物学家Tswett于1901年发现：利用吸附原理分离植物色素
4、基本保留方程
基本保留方程可表示为： tR = t0(1+k)
若载气流量F0恒定，也可用保留体积表示，则 VR=Vm+KVs
这就是色谱基本保留方程。
上式说明，色谱柱确定后，Vm和Vs即为定值。分配 系数不同的各组分具有不同的保留值，因而在色谱图上有 不同位置的色谱峰。
用超临界状态的流体作流动相的色谱法。超临界状态的流体不是一般的气 体或流体 , 而是临界压力和临界温度以上高度压缩的气体 , 其密度比一般气体 大得多而与液体相似 , 故又称为 “ 高密度气相色谱法 ”
2、按固定相的固定方式分类
?柱色谱(固法定相装在色) 谱柱中 ??纸色谱(用法滤纸上的水定分相子) 作固 ??薄层色谱(将法吸附剂粉制作成固成定薄) 相层
仪器分析课件第十八章色谱法导论
一、色谱法（chromatography ）
俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置： 色谱法是一种分离技术。 试样混合物的分离过程是试样中各组分在色谱分离 柱中的两相间不断进行着的分配过程。 其中的一相固定不动，称为固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 体（气体或液体），称为流动相。
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。
2、分配比 k’ k ' p
q 又称容量因子或容量比，是在一定温度和压力下，组分在两相间达到分