《色谱基本原理》 (2)ppt课件

1、现代色谱分析技术现代色谱分析技术胡坪化学与分子工程学院/分析化学教研组. 64252844学习资源1. 1. 书籍书籍 气相色谱毛细管气相色谱气相色谱毛细管气相色谱 液相色谱、液相色谱、 毛细管电泳毛细管电泳 平面色谱、平面色谱、 离子色谱、凝胶色谱离子色谱、凝胶色谱 色谱联用技术色谱联用技术 制备色谱、逆流色谱等制备色谱、逆流色谱等 色谱技术在各领域的运用色谱技术在各领域的运用2. 2. 杂志杂志J CHROMATOGR A J CHROMATOGR A J CHROMATOGR B J CHROMATOGR B ADV CHROMATOGR ADV CHROM

2、ATOGR BIOMED CHROMATOGR BIOMED CHROMATOGR CHROMATOGRAPHIA CHROMATOGRAPHIA J CHROMATOGR SCI J CHROMATOGR SCI J LIQ CHROMATOGR R T J LIQ CHROMATOGR R T 色谱中文中心期刊色谱中文中心期刊3. 3. 网站网站，小木虫，丁香园，小木虫，丁香园, ,生物通等生物通等4. 4. 仪器厂商仪器厂商AgilentAgilent，Waters, Waters, 岛津等岛津等教学内容和安排教学内容和安排n色谱实际根底6学时n气相色谱法4学时n高效液相色谱法4学时n色

3、谱相关技术2学时n色谱联用技术4学时n毛细管电泳2学时n超临界流体色谱法1学时n制备色谱1学时n高速逆流色谱法1学时n多维色谱1学时n互动讨论课4-6学时第一章色谱实际根底 色谱分别根本原理色谱分别根本原理 色谱热力学实际色谱热力学实际 色谱动力学实际色谱动力学实际 色谱分别条件优化实际色谱分别条件优化实际 色谱定性和定量方法色谱定性和定量方法一、色谱分别根本原理一、色谱分别根本原理1.1.什么是色谱法什么是色谱法(Chromatography)(Chromatography)？茨维特的实验茨维特的实验n色谱法是一种分别方法。色谱法是一种分别方法。n具有两相具有两相固定相固定相stationa

4、ry stationary phasephase，流动相，流动相mobile phasemobile phase，两相作相向运动。两相作相向运动。n将色谱法用于分析中，那么称为色谱将色谱法用于分析中，那么称为色谱分析。分析。Partition coefficient K分配系数2. 2. 色谱法的分别原理色谱法的分别原理3.3.色谱法的分类色谱法的分类根据固定相的方式分类根据固定相的方式分类平面色谱平面色谱Planar chromatographyPlanar chromatography 薄层色谱薄层色谱Thin Layer Thin Layer chromatography (TLC) c

5、hromatography (TLC) 纸色谱纸色谱Paper chromatography (PC)Paper chromatography (PC)柱色谱柱色谱Column chromatographyColumn chromatography根据流动相的物态分类根据流动相的物态分类 气相色谱气相色谱 Gas chromatography (GC) 液相色谱液相色谱 Liquid chromatography (LC) 超临界流体色谱超临界流体色谱 Supercritical fluid chromatography (SFC)根据分别机理分类根据分别机理分类吸附色谱吸附色谱 Adsorp

6、tion chromatography分配色谱分配色谱 Partition chromatography离子交换色谱离子交换色谱 Ion exchange chromatography凝胶色谱凝胶色谱 Molecular exclusion chromatography亲和色谱亲和色谱 Affinity chromatography4 4 色谱分析类仪器根本流程色谱分析类仪器根本流程流动相流动相进样安装进样安装色谱柱色谱柱检测器检测器数据记录数据记录与处置与处置min05101520253035mAU020406080100 DAD1 C, Sig=270,16 Ref=360,100 (HU

7、PINGDSLS-A21.D)色谱图色谱图 Chromatogram 二、二、 色谱热力学实际色谱热力学实际 1 1、色谱相关术语、色谱相关术语 0ootMtRtRA2 CIJABEGFHDW Wh/2峰峰高基线峰宽半峰宽峰面积规范偏向 0ootMtRtRA2 CIJABEGFHDW Wh/2peakPeak heightBase linePeak widthPeak width at half heightPeak areaStandard error:Tailing peak，拖尾峰Leading peak，伸舌峰Ghost peak，鬼峰Distorted peak，畸峰Baseline

8、 draft，基线漂移Baseline noise，基线噪声Band broadening，谱带扩展Peak capacity，峰容量 保管时间保管时间(Retention time)死时间死时间(Dead time)调整保管时间调整保管时间 (Adjusted retention time)保管体积保管体积(Retention volume)死体积死体积(Dead volume)调整保管体积调整保管体积(Adjusted retention volume)Rt0tttRR0tFctV00FctVRRFcttFctVRRR)(0n校正保管体积(Corrected retention volum

9、e)n净保管体积(Net retention volume)n比保管体积(Specific retention time )TcWjVTcWVVgLRLN15.27315.273RRjVV 0RNjVV 1)/(2 1)/(33020PPPPjiin相对保管时间(Relative retention time)n保管指数(Retention index),RsRiRsRisiVVttrZttttIRzzRRzR100lglglglg100)1(2 2、保管值的热力学属性以、保管值的热力学属性以GLCGLC为例为例分配系数的三种表达方式分配系数的三种表达方式 Temp. of columnTem

10、p. of column Temp. of Temp. of columncolumn 0 0C C )(/)(/mLVmmLVmKMsoluteSsolute)(/)(/ mlVmgmmKMsoluteSsolute)(/)(/ mLVmgmmKMsoluteSsolutegCSNVTVVK273 保管值的本质是物质的热力学性质保管值的本质是物质的热力学性质0ttVVKmmkRMSms Two conceptsCapacity fact 容量因子 Phase ratio 相比kKVVSM3 3、保管值的热力学方程、保管值的热力学方程 Ideal solution: Ideal solutio

11、n: Raoults lawRaoults law2112*212*2212*22*22MWMWPnnPnnnPXPP12WWCS21*22MMCsPPIdeal gas state equation:RTnVP222222MRTVWRTVnPMCVW2221*2MRTCMMCPMS1216.273MPRK 1*2 MPRTK Herry law:讨论讨论1. 气相色谱方法适宜分别同系物气相色谱方法适宜分别同系物2. 改动固定相的种类是改善分别的有效途径改动固定相的种类是改善分别的有效途径3. 温度如何影响分别？温度如何影响分别？222XPrP1216.273MPrRVg4 4、温度对保管值的

12、影响、温度对保管值的影响CRTHrPS*2ln*2lnlnSHVgP rCRT 提高柱温，保管值减小 改动柱温能够改动出峰顺序3. 色谱动力学两个重要的动力学实际 塔板实际速率实际 3.1 塔板实际 塔板实际将色谱柱塔板实际将色谱柱比作精馏塔，经过比作精馏塔，经过概率实际得到流出概率实际得到流出曲线方程曲线方程色谱流出曲线方程色谱流出曲线方程实际塔板数实际塔板数Theoretical plate Theoretical plate 塔板高度塔板高度 H = L/n H = L/n222/1)(16)(54. 5WtWtnRR2)1(22RttnRetmnC3.2 速率实际1956, Van D

13、eemter提出速率实际谱带展宽的本质影响谱带展宽的要素H = A + B/u + CuA A：涡流分散项，由不等途径呵斥的色谱：涡流分散项，由不等途径呵斥的色谱峰展宽峰展宽nA=2dp涡流分散项均匀性因子粒径B B：分子分散项，由于分子的纵向分散呵：分子分散项，由于分子的纵向分散呵斥的色谱峰展宽斥的色谱峰展宽nB/unB=2Dg Z (ttt )13 2弯曲因子分散系数C C：传质阻力项，由质量交换时间传质阻：传质阻力项，由质量交换时间传质阻力所呵斥的色谱峰展宽力所呵斥的色谱峰展宽nCg+Clun Cg =n Cl =容量因子液膜厚度液相分散系数气相色谱中的速率方程气相色谱中的速率方程uDd

14、kkDgdkkuDgdpHLfp22222)1 (32)1 (01. 022我们从速率实际能学到些什么？对速率方程的讨论对速率方程的讨论开展新柱型开展新柱型选择色谱条件选择色谱条件制备高效柱制备高效柱影响色谱峰展宽的其他要素影响色谱峰展宽的其他要素n非线性分配非线性分配n固定相的活性吸附点固定相的活性吸附点n柱外效应柱外效应)(2121)1()2(WWttRRRtR2tR1W1W2 )(21)2(2/1)1(2/1)1()2(2/1WWttRRR 4. 色谱条件优化实际分别度的定义)1)(1(41kknR理论分别度分别度R R方程方程增大增大n n、k k均可提高分别度均可提高分别度为色谱条件

15、的优化提供实际指点为色谱条件的优化提供实际指点n的影响，如何提高n？n分别度R与实际塔板数N的平方根成正比关系，添加塔板数，有利于提高分别度。n添加柱长可添加N，改善分别，但分析时间将大大延伸，峰产生扩展。n减小塔板高度H：n根据速率方程的启示制备高效柱。n根据速率方程选择适宜的色谱条件。k的影响，如何改动k？n容量因子越大，分别越好。但当容量因子大于10，k/(k+1)的改动不大，且分析时间延伸。k的最正确范围是1k10。n改动容量因子的方法n改动柱温n改动相比，死体积对k/(k+1)的影响很大，死体积大的柱子，分别度将遭到很大损失。n在高效液相色谱中，改动流动相的配比也可改动k。的影响，如

16、何改动？n越大，分别效果越好。增大是提高分别度最有效的手段。 n改动柱温可改动。 n在气相色谱中，增大最有效的手段是改动固定相，选择适宜的固定相种类是处理分别问题的关键。n在高效液相色谱中，改动流动相的种类和配比可改动，它是改善分别最简便有效的途径。5.色谱定性与定量分析min0102030405060mAU01020304050 DAD1 B, Sig=203,16 Ref=360,100 (D:HPLCDA12204-81GSAS0204.D)人参药材的HPLC图谱51min0102030405060mAU01020304050 DAD1 B, Sig=203,16 Ref=360,100

17、 (D:HPLCDA12204-81GSAS0201.D)人参皂苷规范品的HPLC色谱图Rg1Rb1Re丙二酰基人参皂苷Rb15.1 色谱定性分析色谱定性分析l利用保管值定性利用保管值定性l纯物对照纯物对照l文献值对照文献值对照n与其它方法结合定性与其它方法结合定性n离线方式离线方式n在线方式在线方式GC-MS、GC-FTIR、LC-MS5.2 色谱定量分析色谱定量分析.,是峰面积是绝对质量校正因子其中iiiiiAfAfm 三种常用定量方法三种常用定量方法n归一化，校正归一化归一化，校正归一化n内标法，内标规范曲线法内标法，内标规范曲线法n外标法，单点校正外标法，单点校正 峰面积归一化 校正归一化100100100%221121 nniiniiifAfAfAfAmmmmmmC%100%iiiiiAfAfC%100%iiiAAC运用范围：一切组分都能出峰、检测并分别优点：简单、准确，条件/进样量对结果影响不大缺陷：运用受限ssiisiAfAfmm1001001100%,sis