水分析化学第九章讲解

按分离机理分类(固定相与样品组分的作用力）
固 体
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。
固 利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而
定
达到分离的方法，称为离子交换色谱法。
相 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。
理论假设：在每一块塔板上，溶质在两
相间瞬间很快达到分配平衡，然后随流
动相按 一个一个塔板方式向前转移，色 谱柱出口处的组分浓度为
cm
n
2
1
e2
n (VR V )2 2 VR
VR
进样量
当V=VR（保留体积） 时出口处组分最大浓度为：
1
cm ax
n
2
2
VR
当样品进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分 配系数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后， 仍可获得良好的分离。
噪声：由于各种偶然因素（流动相速度、温度、 外界干扰等）引起基线起伏的现象
峰高：峰顶点与基线之间的垂直距离h
保留值
死时间tm：不被固定相吸附或溶解的组分（如空气）通 过色谱柱所需的时间，它正比于色谱柱的空隙体积，其 流速等于流动相速度 u = L / tm
在色谱图上表示为从进样开始到出现色谱峰顶的时间
K大时，停留时间长， K小时，停留时间短
分配系数是由组分和固定相的热力学性质决定的， 它是每一个溶质的特征值
色谱分离是由于不同组分在固定相中的分配系数存 在差异，在分离过程中差异不断被放大，使混合组分 得到分离——足够长的色谱柱
色谱分离过程动力学理论
塔板理论：色谱柱是由n个一系列连续的、 相等的水平塔板组成，每块塔板高H
标准偏差σ：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半 半峰宽Y ½ ：峰高一半处对应的峰宽
Y ½ = 2.354 σ 基线宽度Y(峰底宽度W)：色谱峰两侧拐点上切线在
基线上的截距
Y=4σ
从色谱流出曲线上可获得如下信息：
由色谱峰的个数判断试样中所含组分的最少 个数
由色谱峰的保留值（或位置）进行定性分析 由色谱峰下的面积或峰高进行定量分析
n>50 使可得到基本对称的高斯分布曲线（正态分 布曲线），气相色谱柱的n约为103~106
理论塔板数 n=L/H，其中，L 柱长，H为板高
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。
离子色谱
例：吸附色谱工作过程：被测组分在两相间 进行反复多次的吸附—脱附（溶解）—挥发 过程
由于被测组分性质不同，在固定相中吸附或溶解 能力不同，流出色谱柱的先后顺序不同
难吸附组分：溶解度小的组分，在色谱柱中停留时间 短，先流出色谱柱
易吸附组分：溶解度大的组分，在色谱柱中停留时间 长，后流出色谱柱
苯系物的标准色谱图
三、气相色谱法分离原理
1、过程：惰性气体将气化后的试样带入加热的色谱 柱，并携带分子渗透通过固定相，达到分离的目的
2、种类：
气固色谱：固定相为多孔性固体，通过物理吸附保留试样 分子，用于分离常温常压下为气体和低沸点的化合物。可 供选择的固定相种类甚少，分离的对象不多，且色谱峰容 易产生拖尾，因此实际应用较少
由色谱峰两峰间的距离评价固定相（或流动 相）选择的是否合适
由色谱峰的保留值及区域宽度评价色谱柱分 离效能
两组分的色谱分离要求
要求1.两峰间有一定距离—tR不同 要求2.峰宽要窄—W1/2要小
分配系数K
分配系数K：组分在固定相和流动相之间分 配达到平衡时的浓度比
K = 组分在固定相的浓度 / 组分在流动相中的浓度 = Cs / Cm
色谱过程示意图
待分离组分 ， 和
色谱系统组成：
载气 A
固定相：填入玻璃管或不
锈钢管内静止不动的固体
B
或液体；
色谱柱：装有固定相的管
子（玻璃管或不锈钢管）
C
流动相：携带样品流过色
谱柱的气体或液体。
D
二、色谱分类：一般按流动相的物理状态分类
超临界流体 超临界色谱 （SFC）：
化学键合相色谱（CBPC）:通过化学反应将 固定液键合到载体表面，成为化学键合固定相
第9章 色谱法
9.1 气相色谱法
一、色谱名称的由来与原理
俄国植物学家Tsweet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 直立玻璃柱内，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，因此得名。
应用范围：有色或无色的物质 混合组分分离与测定
3、色谱流出曲线——色谱图
tM与流 动相流
速有关
峰高h， 定量依据
基线， 要求平 稳、无 噪音
组分1保留时间，定性依 据，还与操作条件有关， 与柱的性质有关，组分1
与组分2的峰越远越好
峰宽
Biblioteka Baidu 基线：色谱柱仅有纯流动相通过时检测器的 响应信号记录值
稳定的基线是一条水平直线
漂移：由于操作条件（流动相速度）、检测器工 作状态变更引起基线朝一定方向缓慢变化
气液色谱：用高沸点有机化合物涂渍在载体上作固定相， 利用组分在两相的分配系数不同来分离试样，用于分离 450℃以下有1.5Kpa~10Kpa蒸气压、热稳定性能好的有 机化合物
气液色谱由于固定相种类多，应用广泛
气体流动相粘度小、扩散系数大，流动阻力小，传质速度快，有 利于高效、快速分离低分子化合物
保留时间tR：流动相携带组分穿过柱长所需的时间， 色谱图上表示为从进样开始到出现组分峰顶的时间
调整保留时间tR’ ：扣除死时间后的保留时间 tR’ = tR - tM
保留时间是色谱定性的基本依据，但同一组分的保留时间受到流 动相流速的影响，如载气流速，故一般用保留体积等参数定性鉴 定
死体积： VM = tm u 保留体积：VR = t R u 调整保留体积：VR’ =VR -VM 上述参数均与操作条件有关，与柱的性质有关
相对保留值r21：相同操作条件下，组分2的tR2’ 与组分1的tR1’ 比值
r21 = tR2’ / tR1’ = α
r21与柱温、固定相的性质有关， 与柱径、柱长、填充情况、流动相流速无关，
衡量固定相选择性的指标，又称选择因子α
区域宽度：是组分在色谱柱中谱带扩张的函数,用 于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。 表示色谱峰区域宽度通常有三种方法。