第十六章色谱分析法概论

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第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论 chromatography
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论
色谱学的重要作用
仪器分析
诺贝尔化学奖:1948年,瑞典Tiselins, 电 泳 和 吸 附 分 析 ; 1952 年 , 英 国 马 丁 (Martin)和辛格(Synge),分配色谱。
仪器分析
设正常峰,W1≈W2= 4σ , 则∆ Rt=R1.=56时σ,9,9.称7%面6 积σ(分tR离±。3σ)被分开,
第十பைடு நூலகம்章 色谱分析法概论
三、分配系数与色谱分离
仪器分析
(一) 分配系数和容量因子
分配系数 (distribution coefficient;K)
是在一定温度和压力下,达到分配平衡时, 组分在固定相 (s) 与流动相 (m) 中的浓度
V V
s m
)
Vs tR= t0 (KA-KB) V m
tR≠0
KA≠KB kA≠kB
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第三节 基本类型色谱方法及其分离机制
分配色谱法
吸附色谱法
离子交换色谱法
空间排阻色谱法
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
一、分配色谱法
第十六章 色谱分析法概论
分配色谱法
仪器分析
活性、组分的性质和
流动相的性质有关。
第十六章 色谱分析法概论
吸附色谱法
仪器分析
固定相 多为吸附剂,如硅胶、氧化铝。
硅胶表面硅醇基为吸附中心。
经典液相柱色谱和薄层色谱:一般硅胶
高效液相色谱:球型或无定型全多孔硅 胶和堆积硅珠。
气相色谱:高分子多孔微球等
第十六章 色谱分析法概论
吸附色谱法
仪器分析
应用的科学领域:生命科学、材料科学、 环 境科学等。(科学的科学)
药学(药物分析):各国药典收载了许多 色 谱分析方法。中国药典二部,700多, 纯 度检查、定性鉴别或含量测定,一部, 600多鉴别或含量测定。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第一节 色谱法的分类和发展
一、色谱法的分类
按流动相的分子聚集状态分类: GC、LC、SFC 等。
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
到19页 到20页
第十六章 色谱分析法概论
定性参数1
仪器分析
保留时间(retention time;tR):从进样到某组
分在柱后出现浓度极大时的时间间隔。
死时间(t0):分配系数为零的组分,即不被固
定相吸附或溶解的组分的保留时间。
调整保留时间(t ' ):某组分由于溶解(或被吸 R 附)于固定相,比不溶解(或不被吸附)的组
t' R1
V' R2
V' R1
第十六章 色谱分析法概论
定性参数4
仪器分析
保留指数(retention index;I) : 在GC中,
以正构烷烃系列作为组分相对保留值的标准,
用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标
定组分,这个相对值称为保留指数,又称
Kovats指数,定义式:
Ix
=100+[Zn lgtR ' (x) lgtR ' (z)] lgtR ' (zn)lgtR ' (z)
相的极性。
第十六章 色谱分析法概论
分配色谱法
仪器分析
洗脱顺序 由组分在固定相或流动相中溶 解度的相对大小而决定。
正相液液分配色谱:极性强的组分后被洗脱。 (库仑力和氢键力)。
反相液液分配色谱:极性强的组分先出柱。
第十六章 色谱分析法概论
二、吸附色谱法
仪器分析
分离原理 利用被分离组分对固定相表面 吸附中心吸附能力的差别而实现分离。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论
色谱过程
仪器分析
组分的结构和性质微小差异

固定相作用差异
随流动相移动
的速度不等
差速迁移 色谱
分离。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
二、色谱流出曲线和有关概念
色谱流出曲线 是由检测器输出的电信号 强度对时间作图所绘制的曲线,又称为色 谱图。
在基线上所截得的距离。
W=4σ 或 W=1.699W1/2
返回
第十六章 色谱分析法概论
总分离效能指标
仪器分析
分离度(resolution;R):又称分辨率。是相邻两色
谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。
R=tR2tR1 = 2(tR2tR1) (W 1W 2)/2 W 1W 2
分离度
第十六章 色谱分析法概论
固定相 又称固定液(涂渍在惰性载体颗粒上的 一薄层液体;化学键合相(通过化学反应将各种 有机基团键合到载体上形成的固定相)。
流动相 气液分配色谱法:气体,常为氢气或氮气。 液液分配色谱法:与固定相不相溶的液体。 正相液液分配色谱:流动相的极性弱于固定
相的极性。 反相液液分配色谱:流动相的极性强于固定
又称为质量分配系数或分配比。
还与固定相和流动相的体积有关。
容量因子与 分配系数的关系
k
m s
CV ss
m CV
m
mm
K
V s
V
m
第十六章 色谱分析法概论
分配系数与色谱分离
仪器分析
(二)分配系数和容量因子与保留时间的关系
R' v u
v=L/tR
u=L/t0
R ' t0 tR
R' tm Nm C m Vm tmts NmNS C m VmC sVs
按固定相的分子聚集状态分类: GSC、GLC、LSC、LLC等。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
按操作形式分类:
柱色谱法、平面色谱法、毛细管电 泳法等。
按色谱过程的分离机制分类:
分配色谱法、吸附色谱法、离子交 换色谱法、空间排阻色谱法、毛细管电 泳法等。
第十六章 色谱分析法概论
GSC
仪器分析
气相色谱 法(GC)
③不饱和化合物的吸附力强,双键数越多,吸
附力越强。
④分子中取代基的空间排列
第十六章 色谱分析法概论
三、离子交换色谱法
仪器分析
分离原理 利用被分离组分离子交换能力的
差别而实现分离。
分为阳离子交换色谱法和阴离子交换色谱法。
阳离子交换:
交换
RSO 3 H+ + Na+ 再生
RSO 3 Na+ + H +
柱色谱法
GLC
平面色谱法
纸色谱法
LLC LLC
色 谱 法
液相色谱法 (LC)
柱色谱法
薄层色谱法
(TLC)
LLC
LSC
LSC
SEC
IEC
毛细管电泳法 (CE)
超临界流体色谱法 (SFC)
BPC
毛细管电色谱法 (CEC)
第十六章 色谱分析法概论
二、色谱法的发展
(一)色谱法的历史 (二)色谱法的现状和发展趋势
V0=t0 Fc
第十六章 色谱分析法概论
定性参数3
仪器分析
调由整保保留留体体积积扣(a除dVjR死' us体te积d
retention 后的体积
volume):
V R ' V RV 0tR ' F c
注意:VR’是定值,tR’与FC成反比 相对保留值(r) :两组分的调整保留值之比
r2,1
t' R2
(C) 之比。
K = Cs Cm
分配系数仅与组分、固定相和流动相的性质 及温度(和压力)有关。是组分的特征常数。
第十六章 色谱分析法概论
分配系数与色谱分离
仪器分析
容量因子(capacity factor;k):在一定温
度和压力下,达到分配平衡时,组分在固定
相和流动相中的质量(m)之比。(摩尔数?)
流动相 有机溶剂(硅胶为吸附剂)
洗脱能力:主要由其极性决定。
强极性流动相占据吸附中心的能力强,洗脱能
力强,使k值小,保留时间短。
Snyder溶剂强度o:吸附自由能,表示洗脱能 力。o值越大,固定相对溶剂的吸附能力越强,
即洗脱能力越强。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
表 16-1 一些溶剂在硅胶上的o值
阴离子交换:
交换
RNR+3 OH- + Cl 再生 RNR+3 Cl + OH
离子交换通式: R B + A R A + B
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论
离子交换色谱法
仪器分析
交换反应的平衡常数即选择性系数:
KA/B [[R R- - A B]]//[[B A]]K KA B
溶剂
正戊烷
正己烷
溶剂强度
(o)
0.00
0.00
溶剂
甲基特丁基 醚
醋酸乙酯
溶剂强度
(o)
0.48
0.48
氯仿
0.26
乙腈
0.52
二氯甲烷
0.40
异丙醇
0.60
乙醚
0.43
甲醇
0.70
第十六章 色谱分析法概论
吸附色谱法
洗脱顺序 ka=KaSa/Vm
仪器分析
在色谱柱(Sa与Vm一定)时,Ka大的组分保留强, 后被洗脱,Ka小的组分在吸附剂上保留弱,先
分离原理 利用被分离组分在固定相或流动 相中的溶解度差别而实现分离。
K=Cs Xs Vs Cm Xm Vm
溶质分子在固定相中溶解度越大,或在流
动相中溶解度越小,则K越大。在LLC中K主要
与流动相的性质 (种类与极性) 有关;在GLC
中K与固定相极性和柱温有关。
第十六章 色谱分析法概论
分配色谱法
仪器分析
z与z+n为正构烷烃对的碳原子数 ,Z为6,7,8,I为 600,700,800
第十六章 色谱分析法概论
定量参数
仪器分析
峰高(peak height;h):组分在柱后出现浓度
极大时的检测信号,即色谱峰顶至基线的距离。
峰面积(peak area;A):色谱曲线与基线间包
围的面积。
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第十六章 色谱分析法概论
KA/B是离子对树脂亲和能力相对大小的度量,KA/B
越大,A的交换能力大,越易保留。 常选择某种离子(如H+或Cl-)作参考。
KA、 KB为A、B的分配系数。
第十六章 色谱分析法概论
离子交换色谱法
仪器分析
固定相 离子交换剂(ion exchanger):离子交 换树脂(resin)和硅胶化学键合离子交换剂。
–离子交换树脂: 有网状骨架及可离解、可交换基团,
如磺酸基 (-SO3H) 、羧基 (-COOH) 及季胺基 (-NR3+OH-) 等。性能指标常用交联度、交换容量 和粒度等。
–化学键合离子交换剂:键合在薄壳型和全多孔微粒 硅胶上。用于HPLC中的固定相
第十六章 色谱分析法概论
1.新型固定相和检测器的研制 2.色谱新方法的研究 3.色谱联用技术 4.色谱专家
仪器分析
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
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 对运动的两相,固定相(stationary phase) 和流动相(mobile phase)。
色谱过程是组分的分子在流动相和固定 相间多次“分配”的过程。
分在柱中多停留的时间。 tR' =tR t0
第十六章 色谱分析法概论
定性参数2
仪器分析
保留体积(VR):从进样开始到某个组分在柱
后出现浓度极大时,所需通过色谱柱的流动
相体积。
VR tR Fc
死体积(V0):由进样器至检测器的流路中未
被固定相占有的空间。
固定相颗粒间间隙、导管的容积、检测器内
腔容积的总和。
吸附过程是试样中组分的分子(X)与流动相分 子(Y)争夺吸附剂表面活性中心的过程,即为 竞争吸附过程 。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
X m + n Y a X a+ n Y m
Ka
= [Xa ][Ym]n [Xm][Ya ]n
Ka
[Xa] Xa /Sa [Xm] Xm/Vm
吸附系数与吸附剂的
R' 1 1 k
R ' t0 tR
tR=t0(1+ k)
V
tR=t0(1+K V s ) m
k
t R
t 0
t' R
tt
0
0
第十六章 色谱分析法概论
分配系数与色谱分离
仪器分析
(三)色谱分离的前提
KA≠KB 或kA≠kB 是色谱分离的前提。
推导过程:
t= RA
t0(1+KA
V V
s m
)
t
R
B
=
t0(1+KB
被洗脱。
Ka与组分的性质(极性、取代基的类型和数目、
构型有关)。
第十六章 色谱分析法概论
仪器分析
以硅胶为吸附剂:极性强的组分吸附力强。
①饱和碳氢化合物为非极性化合物,不被吸附。
②基本母核相同,引入的取代基极性越强,则分
子的极性越强,吸附能力越强;极性基团越多,
分子极性越强 (但要考虑其他因素的影响) 。
柱效参数
仪器分析
标准差(standard deviation;σ):正态色谱流
出曲线上两拐点间距离之半,即0.607倍峰高处
的峰宽之半。σ的大小表示组分被带出色谱柱的 分散程度。σ越大,组分越分散;反之越集中。
半峰宽(W1/2):峰高一半处的峰宽 W1/2=2.355σ
峰宽 (peak width;W):色谱峰两侧拐点作切线
基线 是在操作条件下,没有组分流出时 的流出曲线。基线反映仪器 (主要是检测 器) 的噪音随时间的变化。
色谱峰 是流出曲线上的突起部分。
正常色谱峰、拖尾峰和前延峰
第十六章 色谱分析法概论
对称因子fs
(symmetry factor) : 衡量色谱峰的对称性
fs W0.05h / 2A (A B)/ 2A
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