(完整word版)南京大学仪器分析色谱分析类总结
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、色谱法概论
1.分类
以流动相分：气相色谱（气液、气固）、液相色谱（液液、液固）
以固定相分：
柱色谱（Column Chromatography）
薄层色谱（Thin Layer Chromatography在铺成薄层固体上进行色谱的方法）
纸色谱（利用混合物在纤维素的水分中分配系数不同而使混合物分离）
以分离原理分：
故板高与载气线速度有关系，亦称速率理论方程。由于许多参数还不能定量求出，因此，还只能定性说明影响板高的因素。
F.分离度
用于定量描述两个色谱峰的分离程度的指标，即相邻两组分色谱峰保留值之差与峰底宽总和的一半的比值，如下式：
注：Rs>1.5作为完全分离指标
G.基本分离方程
由上式可得：Rs正比于 ，且L正比于 ，知增加柱长可提高分离度。给定分离度下有：
还可以通过改变α和K来提高分析效果。
二、气相色谱分析
1.基本原理与使用条件
气相色谱是一种以气体为流动相的柱色谱的分离方法。凡是在仪器允许条件下能够汽化且热稳定、不具有腐蚀性的液体或气体均可采取气相色谱法；对于一些因沸点过高无法汽化或热不稳定的物质，通过化学衍生化法使其转变后再进行分析。
2.仪器组成与结构
吸附色谱（利用混合物各组分对吸附剂的吸附能力不同，而将各组分分离）
分配色谱（利用混合物的各组分在相间的分配系数不同，而进行各组分的分离）
离子交换色谱（基于溶液中离子与离子交换剂的吸附剂表面的离子间的交换作用）
凝胶色谱（根据分子量大小不同来实现分离的目的）
以应用领域分：分析色谱、制备色谱
2.基本术语
A.比移值：把溶质与溶剂移动之速度比称比移值（Rf）。
B.进样系统
液体样品需汽化后进入。其进样器液体采取微量注射器，气体则采取医用注射器或六通阀；在气化室（金属缠绕加热丝，50~500°C，要求热容量大，瞬间气化且死体积小）气化，然后进入色谱柱
D.理论塔板数
塔板理论假定：塔板间不连续；塔板间无分子扩散；相间平衡瞬时达到；塔板分配系数相等；流动相不连续。
色谱柱的理论塔板数一般为103~106，n越大分离效果越好。
理论塔板数故有下式：
有效塔板数即有：
且存在H=L/n，H为单位塔板高度。
E.速率理论方程（范式方程）
上述理论塔板对于一些现象无法解释，其忽略传质过程影响因素，故有下式：
B.半高峰宽：是在峰高一半处的色谱峰的宽度CD，单位可用时间或距离表示。
C.峰宽：是在流出曲线拐点处作切线，于基线上交于E，F处，此两点间的距离叫峰宽，有些色谱书上叫做“基线宽度”。
D.标准偏差：在色谱峰高0.607处峰宽AB距离的一半叫标准偏差σ。其值越小，表示谱带展宽越小，也即组分浓度集中，检测器信号越强。
P.定量校正因子：要进行组分定量，就要测定组分峰面积，其次要知道比例因数fi，以便把峰面积换算成物质的量，比例因素fi即定量校正因子。（色谱定量中，一般都是采用相对于某一标准物（S）的相对重量校正因子或相对摩尔校正因子。）
3.基本理论与计算
A.分配系数与分配比
分配系数即组分达到分配平衡后在固定相与流动相间的浓度之比。决定于组分与两相热力学性质。依据热力学函数有：
故有柱温越低，分配系数K越大，柱内存在量越大，越难留出；反之易流出（影响GC）。
分配比即组分在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比。
存在式：
其中，β为色谱柱相比；Vm为流动相体积，即死体积；Vs为固定相体积。
B.基本保留方程
用于表示保留时间和柱长、流动速度、分配比、分配系数以及两相体积间的关系（或者也可用保留体积表示）
H.保留时间（tR）：从注射样品到色谱峰顶出现时的时间，以s或min为单位表示。
I.调整保留时间（t'R）：保留时间减去死时间即为调整保留时间（tR-tM）。
J.保留体积（VR）：从注射样品到色谱峰顶出现时，通过色谱系统载气的体积，一般可用保留时间乘以载气流速求得，以mL为单位表示。
K.调整保留体积（V'R）：保留体积减去死体积即为调整保留体积（VR-VM）。
L.净保留体积（VN）：经压力修正的调整保留体积。
M.比保留体积（Vg）：把净保留体积进一步校正到单位质量固定液和273K时的保留体积。
N.相对保留值（ri，s）：在一定色谱条件下被测化合物和标准化合物调整保留时间之比。
O.容量因子k’（也称为分配容量或分配比）：在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比。
化简有：
其中，σe为涡流扩散项，dp为固定相颗粒平均直径，λ为不规则填充因子；
σ1为纵向分子扩散项，γ为弯曲因子，Dm为组分在流动相中扩散系数；
σm为流动相传质阻力，ω为柱性质因子；
σs为固定相传质阻力，q为固定相结构性质因子，df为有效平均液膜厚度；Ds组分在固定液中扩散系数。
当u很大时，即u ∞，H=A+Cu曲线呈一直线，即为曲线渐延线，其截距为A，斜率为C，从截距A对U轴作平行线，则此线与u轴间距离为A项之大小。由曲线最低点（Hmin）向U作垂线，此点与渐近线间距离为B/u对H的作用，渐近线与A线距离为Cu对H的作用，为确定最佳操作条件： 。
A.气路系统
气路系统是一个载气连续运行的密闭系统，常见的有单柱单气路和双柱双Βιβλιοθήκη Baidu路两种。单气路适用于恒温分析，双气路适用于程序升温分析并同时补偿检测器噪声和基线漂移。
其载气多为氮气、氦气、氢气等，进入前需净化剂（分子筛、硅胶、活性炭）处理。
气路压力由稳压阀或稳流阀调节。其作用包括调节气流量和气路气压两方面。
E.死时间（tM）：一些不被固定相吸收或吸附的气体通过色谱柱的时间，如用热导池作检测器时，从注射空气样品到空气峰顶出现时的时间，以s或min为单位表示。
F.死体积（VM）：指色谱柱中不被固定相占据的空间及进样系统管道和检测系统的总体积，等于死时间乘以载气的流速。
G.死区域（VG）：指色谱柱中不被固定相占据的空间。
其中，L为柱长；u为流动相线速度；k’为分配比；K为分配系数
由上式可得：
C.相对保留值α
相对保留值用来讨论相对组分的分离能力，决定于固定相性质和柱温，值越大，选择性越大，分离越彻底。值为1，两组分流出峰有重叠。
相对保留值可以消除由于流动相流速、柱长、填充情况等不能完全重复而带来的实验误差。当柱温和固定相物质不变时，相对保留值不变。
1.分类
以流动相分：气相色谱（气液、气固）、液相色谱（液液、液固）
以固定相分：
柱色谱（Column Chromatography）
薄层色谱（Thin Layer Chromatography在铺成薄层固体上进行色谱的方法）
纸色谱（利用混合物在纤维素的水分中分配系数不同而使混合物分离）
以分离原理分：
故板高与载气线速度有关系，亦称速率理论方程。由于许多参数还不能定量求出，因此，还只能定性说明影响板高的因素。
F.分离度
用于定量描述两个色谱峰的分离程度的指标，即相邻两组分色谱峰保留值之差与峰底宽总和的一半的比值，如下式：
注：Rs>1.5作为完全分离指标
G.基本分离方程
由上式可得：Rs正比于 ，且L正比于 ，知增加柱长可提高分离度。给定分离度下有：
还可以通过改变α和K来提高分析效果。
二、气相色谱分析
1.基本原理与使用条件
气相色谱是一种以气体为流动相的柱色谱的分离方法。凡是在仪器允许条件下能够汽化且热稳定、不具有腐蚀性的液体或气体均可采取气相色谱法；对于一些因沸点过高无法汽化或热不稳定的物质，通过化学衍生化法使其转变后再进行分析。
2.仪器组成与结构
吸附色谱（利用混合物各组分对吸附剂的吸附能力不同，而将各组分分离）
分配色谱（利用混合物的各组分在相间的分配系数不同，而进行各组分的分离）
离子交换色谱（基于溶液中离子与离子交换剂的吸附剂表面的离子间的交换作用）
凝胶色谱（根据分子量大小不同来实现分离的目的）
以应用领域分：分析色谱、制备色谱
2.基本术语
A.比移值：把溶质与溶剂移动之速度比称比移值（Rf）。
B.进样系统
液体样品需汽化后进入。其进样器液体采取微量注射器，气体则采取医用注射器或六通阀；在气化室（金属缠绕加热丝，50~500°C，要求热容量大，瞬间气化且死体积小）气化，然后进入色谱柱
D.理论塔板数
塔板理论假定：塔板间不连续；塔板间无分子扩散；相间平衡瞬时达到；塔板分配系数相等；流动相不连续。
色谱柱的理论塔板数一般为103~106，n越大分离效果越好。
理论塔板数故有下式：
有效塔板数即有：
且存在H=L/n，H为单位塔板高度。
E.速率理论方程（范式方程）
上述理论塔板对于一些现象无法解释，其忽略传质过程影响因素，故有下式：
B.半高峰宽：是在峰高一半处的色谱峰的宽度CD，单位可用时间或距离表示。
C.峰宽：是在流出曲线拐点处作切线，于基线上交于E，F处，此两点间的距离叫峰宽，有些色谱书上叫做“基线宽度”。
D.标准偏差：在色谱峰高0.607处峰宽AB距离的一半叫标准偏差σ。其值越小，表示谱带展宽越小，也即组分浓度集中，检测器信号越强。
P.定量校正因子：要进行组分定量，就要测定组分峰面积，其次要知道比例因数fi，以便把峰面积换算成物质的量，比例因素fi即定量校正因子。（色谱定量中，一般都是采用相对于某一标准物（S）的相对重量校正因子或相对摩尔校正因子。）
3.基本理论与计算
A.分配系数与分配比
分配系数即组分达到分配平衡后在固定相与流动相间的浓度之比。决定于组分与两相热力学性质。依据热力学函数有：
故有柱温越低，分配系数K越大，柱内存在量越大，越难留出；反之易流出（影响GC）。
分配比即组分在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比。
存在式：
其中，β为色谱柱相比；Vm为流动相体积，即死体积；Vs为固定相体积。
B.基本保留方程
用于表示保留时间和柱长、流动速度、分配比、分配系数以及两相体积间的关系（或者也可用保留体积表示）
H.保留时间（tR）：从注射样品到色谱峰顶出现时的时间，以s或min为单位表示。
I.调整保留时间（t'R）：保留时间减去死时间即为调整保留时间（tR-tM）。
J.保留体积（VR）：从注射样品到色谱峰顶出现时，通过色谱系统载气的体积，一般可用保留时间乘以载气流速求得，以mL为单位表示。
K.调整保留体积（V'R）：保留体积减去死体积即为调整保留体积（VR-VM）。
L.净保留体积（VN）：经压力修正的调整保留体积。
M.比保留体积（Vg）：把净保留体积进一步校正到单位质量固定液和273K时的保留体积。
N.相对保留值（ri，s）：在一定色谱条件下被测化合物和标准化合物调整保留时间之比。
O.容量因子k’（也称为分配容量或分配比）：在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比。
化简有：
其中，σe为涡流扩散项，dp为固定相颗粒平均直径，λ为不规则填充因子；
σ1为纵向分子扩散项，γ为弯曲因子，Dm为组分在流动相中扩散系数；
σm为流动相传质阻力，ω为柱性质因子；
σs为固定相传质阻力，q为固定相结构性质因子，df为有效平均液膜厚度；Ds组分在固定液中扩散系数。
当u很大时，即u ∞，H=A+Cu曲线呈一直线，即为曲线渐延线，其截距为A，斜率为C，从截距A对U轴作平行线，则此线与u轴间距离为A项之大小。由曲线最低点（Hmin）向U作垂线，此点与渐近线间距离为B/u对H的作用，渐近线与A线距离为Cu对H的作用，为确定最佳操作条件： 。
A.气路系统
气路系统是一个载气连续运行的密闭系统，常见的有单柱单气路和双柱双Βιβλιοθήκη Baidu路两种。单气路适用于恒温分析，双气路适用于程序升温分析并同时补偿检测器噪声和基线漂移。
其载气多为氮气、氦气、氢气等，进入前需净化剂（分子筛、硅胶、活性炭）处理。
气路压力由稳压阀或稳流阀调节。其作用包括调节气流量和气路气压两方面。
E.死时间（tM）：一些不被固定相吸收或吸附的气体通过色谱柱的时间，如用热导池作检测器时，从注射空气样品到空气峰顶出现时的时间，以s或min为单位表示。
F.死体积（VM）：指色谱柱中不被固定相占据的空间及进样系统管道和检测系统的总体积，等于死时间乘以载气的流速。
G.死区域（VG）：指色谱柱中不被固定相占据的空间。
其中，L为柱长；u为流动相线速度；k’为分配比；K为分配系数
由上式可得：
C.相对保留值α
相对保留值用来讨论相对组分的分离能力，决定于固定相性质和柱温，值越大，选择性越大，分离越彻底。值为1，两组分流出峰有重叠。
相对保留值可以消除由于流动相流速、柱长、填充情况等不能完全重复而带来的实验误差。当柱温和固定相物质不变时，相对保留值不变。