精细化学品分析课件完整版

第二章现代分离方法

2.1 色谱法概述

分离科学是自然科学和应用科学的一个重要分支，化学的发展离不开分离科学。

分离方法：物理分离法，化学分离法

物理分离法：以被分离对象所具有的不同物理性质为依据，采用合适的物理手段进行分离例如：气体扩散法，离心分离法，色谱分离法，过滤，萃取，蒸馏

化学分离法：按被分离对象在化学性质上的差异，通过合适的化学过程使它们获得分离。例如：沉淀和共沉淀，溶剂萃取法，离子交换法

色谱法的发展

1935年，Adams和Holmes,建立离子交换色谱

1938年，建立薄层色谱法

1941年，建立液液分配色谱法

1944年，创立纸色谱法

1952年，产生了气－液色谱法

1953年，发展了气－固色谱法

1959年，提出了大小排阻色谱法

20世纪60年代，高效液相色谱

色谱分离示意图

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。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

色谱分析方法的分类按两相状态分类:固定相、流动相

固定相的两种状态

回转吸附剂

按固定相性质分类:1、柱色谱 2、纸色谱 3、薄层色谱 4、棒色谱

按分离过程的物理化学原理分类:1、吸附色谱 :利用吸附剂表面对不同组分有不同吸附能力进行分离

2、分配色谱:利用不同组分在两相中具有不同的分配系数进行分离

3、其他色谱法:离子交换色谱法、反应色谱法、纸上电泳法

2.2 色谱理论

分离原理

在色谱分析中，当流动相携带样品通过色谱的固定相时，

样品分子与固定相分子之间发生相互作用，使样品在

流动相和固定相之间进行分配。与固定相分子作用力越大

的组分向前移动速度越慢，与固定相分子作用力越小的组

分向前移动速度越快，经过一定的距离后，由于反复多次

的分配，使原本性质（沸点、极性等）差异很小的组分

之间也可以得到很好的分离。

色谱流出曲线图

色谱流出曲线图基本参数

1、基线：只有流动相通过检测器所得到的信号，OC

2、峰：流动相含有组分时通过检测器所得到的信号。（1）峰宽（Wb)峰两侧曲线在拐点作切线而在基线上相交的线段，IJ

（2）峰高（h)峰最高点至峰底的垂直距离，AB

（3）半峰宽（Y ½）峰高一半处峰的宽度，GH （4）标准偏差（σ）0.607倍峰处色谱峰宽的一半， 1/2EF

保留值：是色谱定性分析的主要依据

（1）死时间（tM)

（2）保留时间(tR)

（3）调整保留时间（tRˊ

（4）死体积（ V M

色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，包括进样器和检测器的空间体积

及从进样器到柱和从柱到检测器的连接管路的体积。

V

M = t M * F C

F C：柱压与柱温下校正后的流动相体积流速，ml/min

（5）保留体积（ V R）

从进样开始到试样色谱峰出现最高点时所流过的流动相体积。

V

R = t R * F C

（6）调整保留体积（ V Rˊ）

扣除了死体积后剩下的保留体积。

V Rˊ = V R -V M =(t R - t M )* F C

（7）相对保留值（r12）

色谱中采用一种物质为标准，其他物质的调整保留值对此标准物质的

调整保留值的比值，称为相对保留值。即

r12 = t R1ˊ/ t R2ˊ= V R1ˊ/ V R2ˊ

下标1表示其他组分，下标2表示被约定的组分

（8）保留指数（I）

国际上公认并广泛使用的定性指标，是以紧接组分的两个正构烷烃为

基准进行计算的：

I X=100*[(lg t RXˊ- lg t Rnˊ)/ (lg

t Rn+1ˊ- lg t Rnˊ)+ n ]

色谱分析

分离度：R，是色谱柱总分离效率的指标。它表明了两种难分离的组分通过色谱柱后能否被分离，两组分形成的峰距离的远近及色谱柱

的柱效率等。

R= (t R2-t R1) / 1/2 (W1+W2)=2 (t R2-t R1)/ (W1+W2)

t R2、t R1分别为组分2 和组分1的保留时间

W1、W2分别为组分1 和组分2的峰宽

R值越大，表明相邻两组分分离得越好。

R<1时，两峰会有部分重叠；

R＝1时，两峰稍重叠；

R>1.5时，两峰才能完全分离。

当峰形不对称或两峰稍有重叠时，测量峰底宽度比较困难，可用半峰宽代替。

R = (t R2-t R1)/ (Y1/2(1) + Y1/2(2))

色谱定性分析

一、利用保留值定性

（1）利用已知物对照定性

在固定相和操作条件不变时，将已知物的保留值与未知物组分的保留值进行比较。

实例：

某条件下，产品标准样品的tR为3.165m，原料为1.124m

（3）利用相对保留值和保留指数定性

当色谱的填充密度、固定液配比、载体惰性、柱使用时间长短以及其他操作条件有差异时，即使固定相相同，同一组分保留值也会不同

r12 = t R1ˊ/ t R2ˊ= V R1ˊ/ V R2ˊ

组分1和基准物2的调整保留值的比值

色谱手册上均列有相对保留值的数据供使用，通常选用与

被测组分保留值相近的物质作基准物。如正丁烷、正戊烷、苯、对二甲苯、环己酮等。

是国际上公认的定性指标

（4）利用多柱定性

二、其他方法定性

（1）利用选择性检测器定性

选择性检测器是指在相同条件下，它对两类物质的响应值之比至少为10：1

实例：