色谱分析基本原理课件

现代检测技术2013秋色谱分析法基本理论1现代检测技术2013秋1概要色谱基本知识色谱基本原理色谱术语色谱热力学与动力学色谱定量分析2概要色谱基本知识2色谱分析的基本知识

色谱法的历史俄国植物学家Michael.S.Tswett将植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有碳酸钙微粒的竖直玻璃管中，再加入纯石油醚淋洗，在管中形成不同颜色的色带，抽提液中不同的色素得到分离。3色谱分析的基本知识俄国植物学家Michael.S.Tsw色谱：是一种分离技术，利用不同物质在固定相与流动相之间分配能力不同实现多组分混合物的分离。色谱分析法：色谱分离技术应用于分析化学领域所建立的一类分离分析方法，又称色层法，层析法。流动相固定相4色谱：是一种分离技术，利用不同物质在固定相与流动相之间分配能色谱法分离分析的原理：利用组分在体系中固定相与流动相的分配有差异，当组分在两相中反复多次进行分配并随流动相向前移动，各组分沿色谱柱运动的速度就不同，在固定相分配少的组分较快地随流动相从色谱柱流出。色谱法的原理5色谱法分离分析的原理：利用组分在体系中固定相与流动相的分配有色谱分析原理色谱分离过程是溶质在固定相和流动相之间进行的一种连续多次的交换过程，它借助溶质在两相之间的分配系数、亲和力、吸附能力、离子交换、分子大小引起的排阻作用等差别使不同溶质进行分离（分离条件）。分离过程受溶质在两相的扩散系数、固定相填料的颗粒大小、填充密度、流动相组成及流速等因素影响。6色谱分析原理色谱分离过程是溶质在固定相和流动相之间进行的一种色谱原理--分离过程ISDC7色谱原理--分离过程ISDC7色谱术语–色谱流出曲线、基线色谱流出曲线：试样中各组分经色谱柱分离，先后流出色谱柱，由检测器得到的信号随时间变化的曲线。基线：色谱柱后没有组分通过检测器时，仪器记录到的信号称为基线。随时间变化的检测器系统噪声。稳定的基线是一条直线。8色谱术语–色谱流出曲线、基线色谱流出曲线：试样中各组分经色色谱术语--峰高、峰面积、峰宽峰高：色谱峰最高点与基线之间的距离（h）。峰面积：组分色谱流出曲线与基线所围成的面积。峰宽：半峰宽W1/2—峰高为一半处的宽度。基线峰宽W—峰两边拐点处作切线与基线相交两点的距离。9色谱术语--峰高、峰面积、峰宽峰高：色谱峰最高点与基线之间色谱术语--保留值保留时间：从进样到组分在检测器出现最大浓度的时间叫该组分的保留时间，用tR表示。保留体积：从进样到组分在检测器出项最大浓度时所通过的载气体积称保留体积，用VR表示。死时间：不被固定相吸附的组分（如空气、甲烷）的保留时间称为死时间。用tM表示。10色谱术语--保留值保留时间：从进样到组分在检测器出现最大浓色谱术语--保留值死体积：色谱柱柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路连接头间及检测器的空间总和。用VM表示。调整保留时间：扣除了死时间的保留时间，用tR’表示。tR’＝tR－tM调整保留体积：扣除了死体积后的保留体积，用VR’表示。VR’＝VR－VM11色谱术语--保留值死体积：色谱柱柱管内固定相颗粒间所剩留的相对保留值保留指数IXz+1

，Xz

分别代表含Z+1、Z个碳原子的正构烷烃在测定柱上的调整保留参数，Xi代表待测物质在测定柱上的调整保留参数。由于I的值温度之间呈线性关系，所以可以方便的外推求出文献测定条件下的I

值而进行定性分析，无须标准物质。12相对保留值Xz+1，Xz分别代表含Z+1、Z个碳原子的色谱术语–分配系数、容量因子分配系数：在一定温度和压力下，待测组分在固定相和流动相中平衡浓度之比值。容量因子：在一定温度和压力下，待测组分在固定相和流动相中平衡时质量之比值。K=Cs/Cm13色谱术语–分配系数、容量因子分配系数：在一定温度和压力下，色谱术语--分离度分离度（R）：相邻两组分保留时间之差与两组分基线宽度总和之半的比值。R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)一般说当R＜1时，两峰有部分重叠；当R=1.0时，分离程度98%；当R=1.5时，分离可达99.7%。14色谱术语--分离度分离度（R）：相邻两组分保留时间之差与两色谱的热力学塔板理论把色谱柱假想成一个精馏塔，由许多塔板组成，在每个塔板上组分在气液两相间达成一次平衡。经过多次分配平衡后，各组分由于分配系数不同而得以分离，分配系数小的组分，先离开精馏塔（色谱柱）。塔板数：n=L/H

=5.545(tR/W1/2)2=16(tR/W)2；n有效=5.545(tR’/W1/2)2=16(tR’/W)2在tR

一定时，如果色谱峰很窄，则说明n越大，H越小，柱效能越高。15色谱的热力学塔板理论把色谱柱假想成一个精馏塔，由许多塔板组成L=n

有效H有效16L=n有效H有效16色谱过程动力学——速率理论

vanDeemter方程的数学简化式为H=A+B/u+Cu式中u为流动相的线速度；A-代表涡流扩散系数B-分子扩散项系数C-传质阻力项系数。17色谱过程动力学——速率理论vanDeemter方程的数学色谱定量法色谱定量公式：

mi=fi′•Aimi

：待测物质质量fi

′

：待测物质校正因子Ai

：待测物质色谱峰的积分面积18色谱定量法色谱定量公式：mi=fi′•Aimi

定量校正因子绝对校正因子：19 定量校正因子19相对校正因子：用标准物质为参照物、求出待测物质与标准物之间绝对校正因子的比值。对热导池检测器的标准物是苯、对氢火焰离子化检测器的标准物是正庚烷。

20相对校正因子：用标准物质为参照物、求出待测物质与标准物之间绝

定量计算方法1、归一化法：若样品中所有的组分均能流出色谱柱且有较好的、可分辨的色谱峰时可用此法定量。21 定量计算方法21

2、外标法：所谓外标法就是应用欲测组分的纯物质来制作标准曲线。此时用欲测组分的纯物质加稀释剂(对液体样品用溶剂稀释、气体样品用载气或空气稀释)配成不同含量(％)标准溶液，取固定量标准溶液进样分析，从所得色谱图上测出响应讯号(峰面积或峰高等)、然后绘制响应信汛号(纵坐标)对百分含量(横坐标）的标准曲线。分析试样时，取和制作标准曲线时同样量的试样(固定量进样)，测得该试样的响应讯号，由标准曲线即可查出其百分含量。

22 2、外标法：所谓外标法就是应用欲测组分的纯物质来制作标准曲

3、内标法：若样品中除待测的几个色谱峰有良好分离，但其它所有的组分不能全部流出色谱柱或有不可分辨的色谱峰时可用此法定量。

23 3、内标法：若样品中除待测的几个色谱峰有良好分离，但其它所

3、内标标准曲线法：若样品用量与加入标准物质量完全固定，则内标法的计算就可以简化为内标标准曲线法，它适用于工厂内成批样品的定量分析。如果经常需要测定同一物质，可固定试样的称取量，并加入恒定量的内标物，此时fimS/fsm为一常数故：FigureInternalworkinggraph24 3、内标标准曲线法：若样品用量与加入标准物质量完全固定，则气相色谱分析的基本知识

气相色谱与液相色谱的比较

气相色谱液相色谱流动相气体流动相液体流动相推动力高压气体(如H2、He)高压泵抽有机溶剂(如甲醇、乙腈)色谱柱流动相阻力小可用长柱(如毛细柱长达数十米甚至数百米)流动相阻力大，短柱(几十厘米)分析对象A分析易挥发的化合物(通常300℃以下可气化的物质)B不能分析不气化的化合物（如高分子化合物）C不能分析热不稳定化合物（如蛋白质）A不能直接分析气体物质

B可分析不气化的高分子化合物

C可分析热不稳定化合物（如蛋白质、核酸）25气相色谱分析的基本知识

气相色谱液相色谱流动相气体流动相液体现代检测技术2013秋色谱分析法基本理论26现代检测技术2013秋1概要色谱基本知识色谱基本原理色谱术语色谱热力学与动力学色谱定量分析27概要色谱基本知识2色谱分析的基本知识

色谱法的历史俄国植物学家Michael.S.Tswett将植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有碳酸钙微粒的竖直玻璃管中，再加入纯石油醚淋洗，在管中形成不同颜色的色带，抽提液中不同的色素得到分离。28色谱分析的基本知识俄国植物学家Michael.S.Tsw色谱：是一种分离技术，利用不同物质在固定相与流动相之间分配能力不同实现多组分混合物的分离。色谱分析法：色谱分离技术应用于分析化学领域所建立的一类分离分析方法，又称色层法，层析法。流动相固定相29色谱：是一种分离技术，利用不同物质在固定相与流动相之间分配能色谱法分离分析的原理：利用组分在体系中固定相与流动相的分配有差异，当组分在两相中反复多次进行分配并随流动相向前移动，各组分沿色谱柱运动的速度就不同，在固定相分配少的组分较快地随流动相从色谱柱流出。色谱法的原理30色谱法分离分析的原理：利用组分在体系中固定相与流动相的分配有色谱分析原理色谱分离过程是溶质在固定相和流动相之间进行的一种连续多次的交换过程，它借助溶质在两相之间的分配系数、亲和力、吸附能力、离子交换、分子大小引起的排阻作用等差别使不同溶质进行分离（分离条件）。分离过程受溶质在两相的扩散系数、固定相填料的颗粒大小、填充密度、流动相组成及流速等因素影响。31色谱分析原理色谱分离过程是溶质在固定相和流动相之间进行的一种色谱原理--分离过程ISDC32色谱原理--分离过程ISDC7色谱术语–色谱流出曲线、基线色谱流出曲线：试样中各组分经色谱柱分离，先后流出色谱柱，由检测器得到的信号随时间变化的曲线。基线：色谱柱后没有组分通过检测器时，仪器记录到的信号称为基线。随时间变化的检测器系统噪声。稳定的基线是一条直线。33色谱术语–色谱流出曲线、基线色谱流出曲线：试样中各组分经色色谱术语--峰高、峰面积、峰宽峰高：色谱峰最高点与基线之间的距离（h）。峰面积：组分色谱流出曲线与基线所围成的面积。峰宽：半峰宽W1/2—峰高为一半处的宽度。基线峰宽W—峰两边拐点处作切线与基线相交两点的距离。34色谱术语--峰高、峰面积、峰宽峰高：色谱峰最高点与基线之间色谱术语--保留值保留时间：从进样到组分在检测器出现最大浓度的时间叫该组分的保留时间，用tR表示。保留体积：从进样到组分在检测器出项最大浓度时所通过的载气体积称保留体积，用VR表示。死时间：不被固定相吸附的组分（如空气、甲烷）的保留时间称为死时间。用tM表示。35色谱术语--保留值保留时间：从进样到组分在检测器出现最大浓色谱术语--保留值死体积：色谱柱柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路连接头间及检测器的空间总和。用VM表示。调整保留时间：扣除了死时间的保留时间，用tR’表示。tR’＝tR－tM调整保留体积：扣除了死体积后的保留体积，用VR’表示。VR’＝VR－VM36色谱术语--保留值死体积：色谱柱柱管内固定相颗粒间所剩留的相对保留值保留指数IXz+1

，Xz

分别代表含Z+1、Z个碳原子的正构烷烃在测定柱上的调整保留参数，Xi代表待测物质在测定柱上的调整保留参数。由于I的值温度之间呈线性关系，所以可以方便的外推求出文献测定条件下的I

值而进行定性分析，无须标准物质。37相对保留值Xz+1，Xz分别代表含Z+1、Z个碳原子的色谱术语–分配系数、容量因子分配系数：在一定温度和压力下，待测组分在固定相和流动相中平衡浓度之比值。容量因子：在一定温度和压力下，待测组分在固定相和流动相中平衡时质量之比值。K=Cs/Cm38色谱术语–分配系数、容量因子分配系数：在一定温度和压力下，色谱术语--分离度分离度（R）：相邻两组分保留时间之差与两组分基线宽度总和之半的比值。R=2(tR2-tR1)/(W1+W2)一般说当R＜1时，两峰有部分重叠；当R=1.0时，分离程度98%；当R=1.5时，分离可达99.7%。39色谱术语--分离度分离度（R）：相邻两组分保留时间之差与两色谱的热力学塔板理论把色谱柱假想成一个精馏塔，由许多塔板组成，在每个塔板上组分在气液两相间达成一次平衡。经过多次分配平衡后，各组分由于分配系数不同而得以分离，分配系数小的组分，先离开精馏塔（色谱柱）。塔板数：n=L/H

=5.545(tR/W1/2)2=16(tR/W)2；n有效=5.545(tR’/W1/2)2=16(tR’/W)2在tR

一定时，如果色谱峰很窄，则说明n越大，H越小，柱效能越高。40色谱的热力学塔板理论把色谱柱假想成一个精馏塔，由许多塔板组成L=n

有效H有效41L=n有效H有效16色谱过程动力学——速率理论

vanDeemter方程的数学简化式为H=A+B/u+Cu式中u为流动相的线速度；A-代表涡流扩散系数B-分子扩散项系数C-传质阻力项系数。42色谱过程动力学——速率理论vanDeemter方程的数学色谱定量法色谱定量公式：

mi=fi′•Aimi

：待测物质质量fi

′

：待测物质校正因子Ai

：待测物质色谱峰的积分面积43色谱定量法色谱定量公式：mi=fi′•Aimi

定量校正因子绝对校正因子：44 定量校正因子19相对校正因子：用标准物质为参照物、求出待测物质与标准物之间绝对校正因子的比值。对热导池检测器的标准物是苯、对氢火焰离子化检测器的标准物是正庚烷。

45相对校正因子：用标准物质为参照物、求出待测物质与标准物之间绝

定量计算方法1、归一化法：若样品中所有的组分均能流出色谱柱且有较好的、可分辨的色谱峰时可用此法定量。46 定量计算方法21

2、外标法：所谓外标法就是应用欲测组分的纯物质来制作标准曲线。此时用欲测组分的纯物质加稀释剂(对液体样品用溶剂稀释、气体样品用载气或空气稀释)配成不同含量(％)标准溶液，取固定量标准溶液进样分析，从所得色谱图上测出响应讯号(峰面积或峰高等)、然后绘制响应信汛号(纵坐标)对百分含量(横坐标