《色谱法基本理论》PPT课件.ppt

色谱基本理论、4-1色谱流出曲线和相关用语4-2色谱基本理论4-3分离度和色谱分离方程4-4色谱的定性和定量方法、4-1色谱流出曲线和相关用语、气相色谱为例，色谱流出曲线、保留值、 在反映样本、空气峰、成分峰、重要性指标、柱温/相、区域宽、柱效应的测定和色谱操作条件的动力学要素中，实际的色谱峰是不对称的，通常是拖尾峰，存在前伸峰，可以从色谱的流出曲线中得到什么信息根据色谱峰的个数，样本中包含的成分的最小个数可以通过色谱峰的保持值进行定性分析，可以通过色谱峰的高度和峰面积进行定量分析，根据色谱峰的保持值和区域宽度评价柱的分离效率4-2色谱的基本理论，完全分离的条件：两个峰的间隔充分由每组的两个相间的分配系数确定，即色谱过程的热力学性质确定，这可以通过两个色谱峰的距离来评估固定相(移相)的选择是否合适。 各成分的峰宽由柱中成分的传递和扩散决定，即由色谱过程的动力学性质决定。 因此，色谱分离行为必须从热力学和动力学两方面进行。 色谱过程热力学，色谱分离的热力学本质样品的各成分在两相中起不同程度的作用。 作用表现形式：范德华力、静电引力等作用表现形式的分配系数、分配比、描述样本和两相作用的参数(1)、分配系数(Distributionconstant，K):描述成分的固定相和流动相之间的分配过程或吸附解吸过程的参数。 成分一定时，只有两相和温度有关！描述样本和两相作用的参数(2)、色散比(retentionfactorcapacityfactor/k )、电容因子、或者反映了色谱柱中成分的移动速率的常用于液相色谱(也称为保留因子)中的k表示k与k之间的关系。 填充柱： =635毛细管柱： =60600，越大越容易分离，=1，不能实现分离，热力学提出分离的基本条件，在满足色谱过程动力学、热力学分离的基本条件时，如何从动力学角度优化分离条件，实现分离？ 搁板理论速度理论，搁板理论(1)，詹姆斯/马丁(1941 )， 4点假设，使k=1.0的样本数次平衡的结果，将阶段1、阶段2、阶段3、阶段4、阶段5、单元1、单元2、单元3、单元4、单元5、k=0.33and3.00这2组进行了数次分配的结果为17次基本分离5次9次17次，搁板数n :理论搁板数有效搁板高， 关于搁板数的说明，在说明柱效应时，应该定期评价柱效应是哪种物质、固定液的种类及其含量、流动相的种类和流速、操作条件等，防止柱效应的下降，延长柱寿命，为板理论(2)做出贡献。 从热力学的角度阐明了溶质在柱中的分配平衡和分离过程，可以测量出解释流出曲线形状和浓度极大值位置的不同理论级数、速度理论，吸收了架理论中架高h的概念，考虑了两相成分的扩散和传递过程，从动力学的角度来看架高(柱效应) 影响的各种要素(以GC为例进行说明)，VanDeemter/1956，h :单位列长色谱峰的扩展程度a :涡电流扩散项b :分子扩散项系数c :传递电阻项系数，涡电流扩散项a (多路径项)，减少a的路径：使用粒度小且均匀的列分子扩散项B/U (纵向扩散项)、柱材均匀柱温度DG； 柱压DG流动相分子量、DGU、(B/u)LC中Dm小，b项不可省略，球状粒子的低温短柱大分子量流动相适度增加流速，物系浓度不均引起的物质迁移过程称为遗传。影响这一过程进行速度的阻力称为遗传阻力。 由于遗传抵抗的存在，分配在“瞬间”无法取得平衡，因此峰值会扩大。流动传质阻力系数、固定传质阻力系数、气相色谱传质阻力项、小粒度填充物的小分子量载气降低固定液含量(其中k也减少)。 采用比表面积大载体(吸附、峰脱离)提高柱温(增大Dl，但减小k )，与液相色谱的传递阻力项、sm、cm :粒度小的固定相、固定相和流动相中的成分的扩散系数dcs :液相色谱中的表现同样， 流动相线速度对板高度的影响，板高Hcm，固定相粒度对板高度的影响，粒度越小板高度越小，线速度的影响也越小的4-3分离度和色谱分离方程式(1)，搁板理论和速度理论难以分离的物质对的实际分离程度难以说明：柱效应有多大时色谱分离中的四种情况如图：n高，大，完全分离n高，小，基本分离n小，大，分离不良n，均小，不能分离，分离度(1)、 难以分离物质的分离度大小受色谱过程中两个因素的综合影响：保留值差色谱过程的热力学因素区域宽度色谱过程的动力学因素分离度公式：分离度(2) R=1.5，R=0.75，R=1.0，保留时间t/min，相互为4%，相互为0.3%，不能分离， 响应信号、完全隔离标准、4-3隔离度和色谱隔离方程(2)、r的定义没有反映影响隔离度的诸多因素，影响其大小的因素：列效应n、选择因子与保持因子k无关。关于色谱分离方程式、难分离物质W1=W2=W、k2=k1=k、分离度与柱效应的关系，可以通过增加柱长来提高分离度，但由于分析时间变长，因此合理认为降低板高来提高柱效应是提高分离度的好方法。 分离度与选择因子的关系为=1时，R=0，两成分不能分离的增大是改善分离度的有效手段，即GC通过选择适当的固定相或降低柱温度而增大LC，通过改变固定/流动相的性质和组成，可有效地增大复杂混合物的分离条件的选择， 通过提高主要最难分离的物质对的值，考虑分离度和容量因子k的关系，考虑分离度和分析时间，容量因子一般优选控制在210，通过增加固定液的使用量或提高柱温，选择适当的k值。 在LC中，改变流动相的组成，有效地控制k值，从分离度与分析时间的关系来看，分析时间与r、k、H/u等参数有关，r增加1倍，分析时间为原来的4倍。 在实际工作中，要得到有效的分离，在短时间内完成分析。例：在一定条件下，两个成分的调整保留时间分别为85s和100s，如果计算完全分离所需的有效架数的填充柱的有效架高为0.1cm，柱的长度是多少？例：用一根柱长为1m的柱分离a、b两种物质， 其保持时间分别为15.4min和15.4min，对应峰底宽度分别为1.07min和1.16min (死亡时间为4.2min )，物质a的理论级数分离度r选择性因子完全分离所需的柱长完全分离所需的时间、解： 4-4色谱定性和定量已知的纯物质对照定性的相对保留值r2， 用1与经验式定性保留指数(Kovats )定性结合，定量标准化外标法内标法，将已知的纯物质对照定性、醇溶液定性色谱a :甲醇b :乙醇c :正丙醇d :正丁醇e :正戊醇也加入样品中， 通过观察样品中哪个峰增加来确定，经验式定性碳原子数规律：在一定的温度下，同系物的调整保留时间tr的对数与分子中碳原子数n成比例：知道两种以上同系物的调整保留值就可以求出常数a和c。 未知物的碳原子数在从色谱中检测出tr后，通过上述式求出。沸点规则：同族具有相同碳原子数的异构体，其调节保持时间tr的对数与分子中的沸点n成比例，相对保持值r2、1、相对保持值r21仅与柱和固定液的性质有关。 色谱法记载了各种物质在不同固定液上的保持数据，可用于定性鉴定。 通过对样本和参考点分别加入相同参考点s，并将样本的ri、s与参考点的ri、s进行比较以判定样本中是否包含I成分，可消除这两次采样产生的误差。 保持指数(Kovats )的定性，重现性最佳，固定液和柱温一定时，定性不需要标准物，GC独自，与其他方法(MS等)结合，测定峰面积的方法， 对称形峰面积的测定-峰高乘半峰宽法非对称峰面积的测定-峰高乘平均峰宽法自动积分器法剪纸称量