《色谱法导论》PPT课件

第18章色谱法导论,王永钊catalyst化学化工学院B304,高效液相色谱仪,气相色谱仪,2,色谱图,3,教学内容1.色谱分离的基本原理和基本概念2.色谱分离的理论基础3.色谱定性和定量分析的方法(下一章讲授)重点与难点1.塔板理论，包括流出曲线方程、理论塔板数(n)及有效理论塔板数(neff)和塔板高度(H)及有效塔板高度(Heff)的计算2.速率理论方程3.分离度和基本分离方程,4,学习目标1.熟练掌握色谱分离方法的原理2.掌握色谱流出曲线（色谱峰）所代表的各种技术参数的准确含义3.能够利用塔板理论和速率理论方程判断影响色谱分离的各种实验因素4.学会各种定性和定量的分析方法。,5,色谱法的起源、发展及定义,碳酸钙菊根粉,石油醚,样品,6,色谱法是一种分离技术试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在色谱分离柱中的两相间不断进行的分配过程。其中的一相固定不动，称为固定相;另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。,7,当流动相中携带的混合物流经固定相时，其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流出。,8,微观分离过程,9,色谱法分类,1按两相状态分类2、按分离机理分类3、按固定相的形态分类,10,两相状态,两相状态,液相色谱（LC）气相色谱（GC）,液固色谱液液色谱,气固色谱气液色谱,超临界流体色谱（SFC）,11,分离机理,分离机理,12,固定相的形态,固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱。固定相呈平板（面）状的色谱法，称为平板（面）色谱，它又可分为薄层色谱和纸色谱。,13,色谱流出曲线及有关术语,色谱图是以组分的浓度变化作为纵坐标，流出时间作为横坐标的。这种曲线称为色谱流出曲线。,14,基线操作条件稳定后，仅有流动相通过检测器时，仪器检测到的信号称为基线。,基线,15,峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离称为色谱峰高；,峰高AB,16,色谱峰区域宽度（反映色谱柱或所选色谱条件的好坏）,1.标准偏差：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半；,EF的一半,2.半峰宽：即峰高一半的宽度；,半峰宽GH,3.峰底宽度：色谱峰两边的拐点作切线，与基线交点间的距离IJ,峰底宽度,17,保留值试样各组分，即溶质在色谱柱或色谱体系中保留行为的度量，反映溶质与色谱固定相作用力类型和大小，与两者分子结构有关，是重要的色谱热力学参数和色谱定性依据。,保留值,保留时间,保留体积,死时间,保留时间,调整保留时间,死体积,保留体积,调整保留体积,相对保留值,18,死时间流动相流经色谱柱的平均时间定义为死时间，以tM表示tM=L/u柱长u流动相线速度,死时间OA,19,保留时间溶质通过色谱柱的时间，即从进样到柱后洗出最大浓度的时间tR表示tR=L/ux柱长ux溶质通过色谱柱的平均线速度,保留时间O,20,调整保留时间溶质某组份的保留时间扣除死时间后称为该组份的调整保留时间，即tR=tR-tM,调整保留时间A,21,由于组份在色谱柱中的保留时间tR包含了组份随流动相通过柱子所需的时间tM和组份在固定相中滞留所需的时间tR，所以tR实际上是组份在固定相中停留的总时间保留时间可用时间单位（如s）或距离单位（如cm）表示。保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组份的保留时间常受到流动相流速的影响，因此色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性。,22,死体积VM指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和当后两项很小而可忽略不计时，死体积可由死时间与流动相体积流速FC（Lmin）计算：VM=tMFC死时间内流经色谱柱的流动相的体积。,23,保留时间内流经色谱柱的流动相的体积。,保留体积VR指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积。保留体积与保留时间tR的关系如下：VR=tRFC,调整保留体积VR某组份的保留体积扣除死体积后，称该组份的调整保留体积，即VR=tRFC=(tR-tM)FC=VR-VM调整保留时间内流经色谱柱的流动相的体积。,24,相对保留值（选择性因子）,组份2的调整保留时间与组份1的调整保留时间之比，称为相对保留值，反映不同溶质与固定相作用力差异。tR2为后出峰的调整保留时间，所以这时总是大于1的,25,从色谱流出曲线上，得到信息,（l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组份的最少个数（2）根据色谱峰的保留值(或位置），可以进行定性分析（3）根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析（4）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是否合适的依据,26,色谱法分析的基本原理,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，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。但是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。,27,分配系数,在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数K：,28,保留因子（容量因子或分配比）,在实际工作中，也常用保留因子(分配比)来表征色谱分配平衡过程。保留因子是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达到平衡时的物质的量之比：,29,保留因子与分配系数的关系,其中称为相比，它是反映各种色谱柱型特点的又一个参数。例如，对填充柱，其值一般为635；对毛细管柱，其值为60600。,30,保留因子与分配系数的关系,保留因子等于各组分在固定相中停留的时间与在流动相中的停留时间之比：,31,反映色谱保留值与物理化学常数K的关系，是连接溶质色谱保留行为与物理化学性质的桥梁。,分配系数K及保留因子k与选择因子的关系,根据对以上公式处理，对A、B两组分的选择因子，可用下式表示,32,上