色谱分析法教材

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
待测组分流出色谱柱时,检测器就
可检测到其组分的浓度,在流出曲
线上表现为峰状,叫色谱峰。
如图所示为一色谱流出曲线:
色谱术语: 1)基线:在实验条件下,色谱 柱后仅有纯流动相进入检测器 时的流出曲线称为基线。基线 在稳定的条件下应是一条水平 的直线。它的平直与否可反应 出实验条件的稳定情况。
2)峰高( h)和峰面积 :色谱 峰顶点与基线的距离叫峰高。色
谱峰与峰底基线所围成区域的面
积叫峰面积。
3)保留值 a. 死时间 (t0) :不与固定相作用 的物质从进样到出现峰极大值时的时间 ,它与色谱柱的空隙体积成正比。由于 该物质不与固定相作用,因此,其流速 与流动相的流速相近。据 t0 可求出流 动相平均流速 u
柱长 L u 死时间 t 0
b. 保留时间 tr :试样从进样到
而K的不同则是由于各组分在固定相中的溶解 度(对气-液色谱)或吸附能力(对气-固色谱) 不同而造成的。
2. 分配比:
在一定温度和压力下,组份在 两相间的分配达平衡时,分配在固定相 和流动相中的质量比,称为分配比。它 反映了组分在柱中的迁移速率。又称保 csVs 组分在固定相中的质量 ms
组分在流动相中的质量 mm cmVm 留因子。也叫容量因子或容量比。
相一般是固体)表面对不同组分吸
附能力的差别进行分离的方法;
分配色谱法:利用不同组分在
两相间的分配系数的差别进行分
离的方法。
离子交换色谱:利用溶液中 不同离子与离子交换剂间的交换 能力的不同而进行分离的方法。 空间排斥(阻)色谱法:利 用多孔性物质对不同大小的分子 的排阻作用进行分离的方法。
§9.2 色谱流出曲线(色谱图)及 有关术语 (一)气相色谱法分离的过程: 分离过程(以分离 A 、 B 两组 分为例)为:
出现峰极大值时的时间。它包括 组份随流动相通过柱子的时间 t0
和组份在固定相中滞留的时间。
c. 调整保留时间tr’ :某组份的保留 时间扣除死时间后的保留时间,它 是组份在固定相中的滞留时间。即 由于保留时间为色谱定性依据。但
t tr t0
' r
同一组份的保留时间与流速有关,
因此有时需用保留体积来表示保留 值。
色谱流出曲线的意义:
色谱峰数 = 样品中单组份的最少
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
选择是否合适的依据。
§9.3 色谱法基本原理
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离,
组分要达到完全分离,两峰间的距离必须足够远,
t V r2,1 t V
' r2 ' r1
' r2 ' r1
注意:r2,1只与柱温和固定相性质有关 ,而与柱内径、柱长 L 、填充情况及流 动相流速无关,因此,在色谱分析中, 尤其是GC中广泛用于定性的依据! 具体做法:固定一个色谱峰为标准s,然 后再求其它峰 i 对标准峰的相对保留值 ,此时以 表示:

号r 载气体积 进 样 mM 5
0
1
2
3
0.
mS
5 △ V mS 2 △V mM mM
0.
0. 25 0. 0.25 0.25 0.125+0.1 25 0.125
25
0. 125
按上述分配过程,对于n=5,k=1, m=1的体系,随着进入柱中板体积载气 的增加,组分分布在柱内任一板上的 总量(气相和液相的总质量)见下表:
其其中VmV0,Vs为固定相体积
k


分配比 k 的求算:
k也等于组分的校正保留时间与死时间的比值
tR k t0
因此, k 可通过实验测得。由此也可知道, k 可表
示出组分在柱中停留时间的长短。k越大,停留时
'
间也就越长。
3. K 与 k 的关系:
cs ms / Vs Vm K k k cm mm / Vm Vs
0
1 0 0. 5 0.
2 0 0 0.
3 0 0 0
4

r
0 1
n
1 0. 5 2 0. 0 0 0

0 0 0 0 0
25
3 4
d. 死体积 V0 :色谱柱管内固
定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连
接头间空隙和检测器间隙的总和。
忽略后两项可得到:
V0 t0 Fco
其中,Fco为柱出口的载气流 速(mL/min),其值为:
Tc p0 pw Fco F0 Tr p0
F0-检测器出口流速;Tr-室温 ;Tc-柱温;p0-大气压;pw-室温 时水蒸汽压。
1、分配系数(K):
如前所述,分配色谱的分离 是基于样品组分在固定相和流动相之 间反复多次地分配过程,而吸附色谱 的分离是基于反复多次地吸附一脱附 过程。这种分离过程经常用样品分子 在两相间的分配来描述,而描述这种 分配的参数称为分配系数。
它是指在一定温度和压力下, 组分在固定相和流动相之间分配达平 衡时的浓度之比值,即
§9.1 概述 色谱法也叫层析法,它是一种
高效能的物理分离技术,将它用于
分析化学并配合适当的检测手段,
就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是 用于分离植物色素,其方 法是这样的:在一玻璃管 中放入碳酸钙,将含有植 物色素(植物叶的提取液) 的石油醚倒入管中。
此时,玻璃管的上端立即出现 几种颜色的混合谱带。然后用纯石油 醚冲洗,随着石油醚的加入,谱带不 断地向下移动,并逐渐分开成几个不 同颜色的谱带,继续冲洗就可分别接 得各种颜色的色素,并可分别进行鉴 定。色谱法也由此而得名。
现在的色谱法早已不局限于
色素的分离,其方法也早已得到
了极大的发展,但其分离的原理
仍然是一样的。我们仍然叫它色
谱分析。
一、色谱分离基本原理:
由以上方法可知,在色谱法中存 在两相,一相是固定不动的,我们
把它叫做固定相;另一相则不断流
过固定相,我们把它叫做流动相。
色谱法的分离原理就是利用待 分离的各种物质在两相中的分配 系数、吸附能力等亲和能力的不 同来进行分离的。
>1, 又称选择因子。
t (i) t ( s)
' r ' s
h. 区域宽度:色谱峰的区域
宽度是色谱流出曲线的重要参数之
一,可用于衡量色谱柱的柱效及反 映色谱操作条件下的动力学因素。
宽度越窄,其效率越高,分离的效
果也越好。
区域宽度通常有三种表示方法: 标准偏差:峰高0.607 倍处峰 宽处的一半。 半峰宽W1/2:峰高一半处的峰 宽。W1/2=2.354 峰底宽W:色谱峰两侧拐点上切 线与基线的交点间的距离。W= 4
气-液色谱法 气相色谱法
色 谱 法 液相色谱法 气-固色谱法
液-固色谱法 液-液色谱法
(二)按固定相的形式分类: 按固定相的状态可分为: 柱色谱:固定相装在色谱柱中; 纸色谱:利用滤纸作载体,吸附 在纸上的水作固定相; 薄层色谱:将固体吸附剂在玻璃 板或塑料板上制成薄层作固定相。
(三)按分离原理分类:可分为: 吸附色谱法:利用吸附剂(固定
1)塔板之间不连续; 2)塔板之间无分子扩散; 3 )组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平 衡,达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H;
4)某组分在所有塔板上的分配系数相同;
5 )流动相以不连续方式加入,即以一个一个
的塔板体积加入。
(一)、色谱分离过程: 塔板理论是把色谱柱假想为一 个精馏塔,塔内存在许多塔板,组分在 每个塔板的气相和液相间进行分配,达 成一次分配平衡。然后随着流动相按一 个塔板、一个塔板的方式向前移动。经 过多次分配平衡后,分配系数小的组分, 先离开蒸馏塔(色谱柱),分配系数大 的组分后离开蒸馏塔(色谱柱),从而 使分配系数不同的组分彼此得到分离。
混合组 分的分 离过程 及检测 器对各 组份在 不同阶 段的响 应
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
10
10
8
8
6
6
4
4
2
2
0
0
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
(二)色谱流出曲线: 从载气带着组分进入色谱柱起就
用检测器检测流出柱后的气体,并
用记录器记录信号随时间变化的曲
线,此曲线就叫色谱流出曲线,当
e. 保留体积Vr:指从进样到待测
物在柱后出现浓度极大点时所通过
的流动相的体积。
V0 tr Fco
:某组 份的保留体积扣除死体积后的体积。
f. 调整保留体积
V
' r
V Vr V0 t Fco
' r ' r
g. 相对保留值r2,1:组份2的调整 保留值与组份1的调整保留值之比。
参数!
二、 塔板理论 塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分 配状况及评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的 理论。塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板
组成的精馏塔,用塔板概念来描述组分在柱中的分
配行为。塔板是从精馏中借用的,是一种半经验理
论,但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。
塔板理论假定:
' r ' r
注意:K 或 k 反映的是某一组分在两相间 的分配;而 是反映两组分间的分离情况!当
两组分 K 或 k 相同时, =1 时,两组分不能
分开;当两组分 K 或 k 相差越大时, 越大, 分离得越好。也就是说,两组分在两相间的分配 系数不同,是色谱分离的先决条件。
和 k 是计算色谱柱分离效能的重要
分离过程如下图所示
下面我们再举一个例子说明 组分在色谱柱中的分配情况。 为简单起见,设色谱柱由5决 塔板(n=5n为柱子的塔板数)组成, 并以r表示塔板编号. r=0,1,2,3,4,5;某组分的 分配比k=1。 根据上述假定.在色谱分离 过程中。该组分的分布可计算如下:
开始时,将单位质量(即 m=1)的该组分进入0号塔板上,然后 将流动相以一个板体积(△V)一个板 体积的脉动形式进入色谱柱;此时组 分将安下表所示在固定相和流动相进 行分配:
两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的,即与色谱过程的热力学性质有关。但当两峰 间虽有一定距离,如果每个峰都很宽,以致彼此 重叠,还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分
在色谱柱中传质和扩散行为决定的,即与色谱过
程的动力学性质有关。因此,要从热力学和动力 学两方面来研究色谱行为。
一、描述分配过程的参数
,即不被固定相保留,最先流出。
在一定条件下,各种物质
的 K 是不同的。 K 较小的组分在
色谱分析中每次分配后在气相 中的浓度较大,因此较早流出
色谱柱。 K 较大的组分每次分配
后在气相中浓度较小,因此较
晚流出色谱柱。
当分配次数足够多时,就能将具有不同K的
组分分开。所以,我们可以认为,气相色谱法
是利用不同的物质具有不同的K而进行分离的。
使用外力使含有样品的流动相(气 体、液体)通过一固定于柱中或平板上 、与流动相互不相溶的固定相表面。当 流动相中携带的混合物流经固定相时, 混合物中的各组分与固定相发生相互作 用。
由于混合物中各组分在性质和 结构上的差异,与固定相之间产生的 作用力的大小、强弱不同,随着流动 相的移动,混合物在两相间经过反复 多次的分配平衡,使得各组分被固定 相保留的时间不同,从而按一定次序 由固定相中先后流出。与适当的柱后 检测方法结合,实现混合物中各组分 的分离与检测。
溶质在固定相中的浓度 cs K 溶质在流动相中的浓度 cm
K 只与固定相和温度
有关,与两相体积、
百度文库柱管特性和所用仪
器无关。
分配系数 K的讨论
试 样品一定时,K 主要取决于固定相性质一
定温度下,组分的分配系数 K 越大,出峰越慢; 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
二、色谱分类方法: 色谱分析法有很多种类,从 不同的角度出发可以有不同的分类方
法。
(一)从两相的状态分类: 色谱法中,流动相可以是气体, 也可以是液体,由此可分为气相色谱 法( GC )和液相色谱法( LC )。固定 相既可以是固体,也可以是涂在固体 上的液体,由此又可将气相色谱法和 液相色谱法分为气 - 液色谱、气 - 固色 谱、液 - 固色谱、液 - 液色谱。分类情 况如下:
称为相比率,它也是反映色
谱柱柱型特点的参数。对填充柱
, =6~35 ; 对 毛 细 管 柱 ,
=60~600。
4. 选择因子 :色谱柱对 A 、 B 两组分的选择因 子 定义如下:
t ( B) k B K B t ( A) k A K A
A为先流出的组分,B 为后流出的组分。
相关文档
最新文档