色谱法的基本原理课件

1、121.1.2 1.1.2 色谱法分类色谱法分类1 1、按两相所处的状态分类、按两相所处的状态分类气相色谱气相色谱 - - 用气体作流动相用气体作流动相液相色谱液相色谱 - - 用液体作流动相用液体作流动相 由于固定相可分为固体吸附剂和涂在固体担体上或毛由于固定相可分为固体吸附剂和涂在固体担体上或毛细管内壁上的液体固定相，故可将色谱法分为下述四类：细管内壁上的液体固定相，故可将色谱法分为下述四类：流动相流动相气体气体液体液体固体固体液体液体固定相固定相气气- -固色谱固色谱液液- -液色谱液色谱气-液液-固32、按固定相形状分类、按固定相形状分类柱色谱柱色谱 固定相装在柱管内。它又可分为填充柱

2、色谱和空心毛细固定相装在柱管内。它又可分为填充柱色谱和空心毛细管色谱。管色谱。GC 填充柱填充柱: 长长110 m， 24 mm空心毛细管空心毛细管: 长长10100 m， 0.10.5 mmLC : 长长0.10.5 m， 46 mm纸色谱纸色谱 用滤纸作固定相，试样溶液在纸上进行展开、分离。用滤纸作固定相，试样溶液在纸上进行展开、分离。薄层色谱薄层色谱 将固定相研磨成粉末，再压成薄膜或涂成薄膜。样品的将固定相研磨成粉末，再压成薄膜或涂成薄膜。样品的分离形式类似纸色谱。分离形式类似纸色谱。(纸色谱和薄层色谱又统称作平板色纸色谱和薄层色谱又统称作平板色谱谱)43、按分离过程的物理化学原理分类、

3、按分离过程的物理化学原理分类 吸附色谱吸附色谱 (LS，GS)利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差异进行分离。利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差异进行分离。 分配色谱分配色谱 (LL，GL)利用不同组分在两相中分配系数的不同进行分离。利用不同组分在两相中分配系数的不同进行分离。 离子交换色谱离子交换色谱 (LS)利用组分离子与离子交换剂的交换能力不同进行分离。利用组分离子与离子交换剂的交换能力不同进行分离。 空间排阻色谱空间排阻色谱 (LS)用多孔物质对不同大小分子的阻碍作用进行分离。用多孔物质对不同大小分子的阻碍作用进行分离。51.2 1.2 色谱分离原理色谱分离原理1.2.1 1

4、.2.1 分配系数和分配比分配系数和分配比smcKc 定义：在一定的温度、压力下，组分在气液两相间达平衡时，分配在液相中的质量与分配在气相中的质量之比。即6VVVVmmmmmsssssmncKkKmnck: 随K和流动相、固定相体积的变化而变化，而K是由组分及固定液的热力学性质决定的。 VVms ：相比 Vm：色谱柱中流动相体积，Vs：色谱柱中固定相体积71.2.2 1.2.2 分离原理分离原理891011Vc=qct12 不被保留的组分，即分配色谱中K=0的组分，可由死时间来确定。 VM=tM qV,c 从进样开始到柱后出现待测组分响应信号极大值时所通过的载气体积。 VR=tRqV,c13

5、指扣除死体积后的保留体积。 VR=VRVM 指组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比，是一个无因次量，只和柱温与固定相性质有关，故其可以作为一个定性指标。 r2,1也可用表示，即，也叫做选择因子。222211112,1RRRRRRRR=tVtVrtVtV 14, 11(1)xRMmxsmxRMmMsmmmmMssRsmmmRMRMRMMLLuuttnuunnu tutnuutnnnnntnntnnknnttktttktt因为色谱柱长是一定的，所以152211222111RRRRsmMsmMtVKtVtkKVttkKKVt16从色谱流出曲线可以得到以下一些信息从色谱流出曲线可以得到以下一些信

6、息：a样品所含最少组分(峰个数) b根据色谱峰的保留值可以进行定性分析c根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析d根据色谱峰的位置和区域宽度可对色谱柱效能进行评价 171.4.1 1.4.1 塔板理论的假设塔板理论的假设 在自然科学上，科学理论：塔板理论思路源于精馏塔18塔板理论的假设：塔板理论的假设：1. 柱分成柱分成n段，段，n为理论塔板数，每段高为为理论塔板数，每段高为H，H为塔板高为塔板高度，柱长为度，柱长为L，则，则n=L/H2. 所有组分开始都加在第零号塔板上。所有组分开始都加在第零号塔板上。3. 在每块塔板上被测物在气液间的平衡是瞬间建立的。在每块塔板上被测物在气液间的平衡是瞬间建

7、立的。4. 载气是以脉冲式载气是以脉冲式(塞子式塞子式)进入色谱柱进行冲洗的，每次进入色谱柱进行冲洗的，每次恰好为一个塔板体积恰好为一个塔板体积V。5. 在所有塔板上，同一组分的分配系数为常数，即和组分在所有塔板上，同一组分的分配系数为常数，即和组分的量无关。的量无关。6. 沿色谱柱方向不存在塔板与塔板间被测物的纵向扩散。沿色谱柱方向不存在塔板与塔板间被测物的纵向扩散。19假定：K=1 Vs/Vm=1 k=1 n=5 进样量 m=10.06250.1880.1880.06250.06250.1880.1880.06250.031250.1250.1880.1250.031250.031250.

8、1250.1880.1250.03125 m=1g1V2V3V4V 0 1 2 3 420 被测物流出色谱柱时流动相中被测物浓度随体积(或时间)的变化曲线。21这一理论得到结果这一理论得到结果1分布有一最大，两边逐渐减小2最大及整个分布曲线向后推移3流出曲线方程(也称塔板理论方程)，即数学表达式：2R2RR()22Cen V VnmVV C：不同流出体积时的组分浓度m：进样量 VR：保留体积n：塔板数 V：流出体积22理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：221/25.54()16()RRttnYY 单位柱长的单位柱长的塔板数越多塔板数越多，表明，表明柱效越高柱效

9、越高。 用用不同物质不同物质计算可得到计算可得到不同的理论塔板数不同的理论塔板数。23 组分在组分在t t0 0时间内不参与柱内分配，需引入有效塔板数和时间内不参与柱内分配，需引入有效塔板数和有效塔板高度：有效塔板高度：221/25.54()16()RRttnYY221/ 222225.54()16()16()16() ()()()1RRRRRReffRRMeffttnYYLHnttttnnYYtttknnkeffeffeff24塔板理论的成功与局限塔板理论的成功与局限1成功 导出流出曲线数学表达式(模型) 解释了流出曲线形状、浓度极大点 提出了评价柱效的参数(n)及其计算式2局限 仅考虑了热

10、力学因素，没有考虑动力学因素。 不能说明影响柱效的原因及谱带扩张的原理 不能说明流速对柱效的影响，实验测得流速不同时n 和H不同。25CuuBAH26 A = 2dp dpdp：固定相的平均颗粒直径：固定相的平均颗粒直径：固定相的填充不均匀因子：固定相的填充不均匀因子 影响影响A的因素的因素：A与填充物颗粒大小与填充物颗粒大小dP和填充均匀性和填充均匀性(取决于填充物颗粒的大小分布和装柱情况取决于填充物颗粒的大小分布和装柱情况)有关有关,与载气性与载气性质、线速和组分无关。质、线速和组分无关。 减小涡流扩散提高柱效的有效途径：使用适当的粒度且减小涡流扩散提高柱效的有效途径：使用适当的粒度且颗粒

11、均匀的担体，并尽量填充均匀。颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀。27 B B = 2 = 2D Dg g ：弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，110时，对Rs改进已不明显，一般控制在110之间。402. 2. 选择性的影响选择性的影响 增大增大 是提高分离度的最有效方法。在相同分离度下是提高分离度的最有效方法。在相同分离度下当当 增加一倍，需要的增加一倍，需要的n n有效有效 减小减小1000010000倍。倍。 增大增大 的最有效方法是选择合适的固定相。的最有效方法是选择合适的固定相。41 利用保留值定性利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保通过对比试样中具有与纯物质相同保留

12、值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。中的位置。 利用加入法定性利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。色谱峰的相对变化。42 431. 峰面积的测量 （1）峰高（h）乘半峰宽（Y 1/2）法：近似将色谱峰当作等腰三角形。此法算出的面积是实际峰面积的0.94倍： A = 1.065 hY1/2 （2）峰高乘平均峰宽法：当峰形不对称时，可在峰高0.15和0.85处分别测定峰宽，由下式计算峰面积： A = h（Y 0.15 + Y 0.85 ）/ 2 442 定量校正因子2.1 绝对校正因子 由于受到仪器及操作条件的影响程度很大，实际定量分析时，基本上不使用AiiihiiimfAmfh452.2 相对校正因子相对响应值（灵敏度）AAisiisAsishhisiishsisfA mffAmfh mffhm1isisSf46 特点及要求：特点及要求： 归一化法简便、准确；归一化法简便、准确；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；仅适用于试样中所