现代色谱分析

1、图示n1941年，英国人Martin和Synge首次提出液液色谱法n 20世纪40年代，在研究分配色谱理论的过程中，证实了气体作为色谱流动相的可行性，并预言了GC的诞生。n1952年他们发表第一篇关于GC的论文。n获1952年的若贝尔化学奖。n1955年，第一台商品GC仪器推出。n1956年，Martin首次提出使用小口径（0.2mm）色谱柱的建议n1957年，美国学者Golay首先用毛细管进行色谱分离实验，获得了高于填充柱的分辨率和柱效能n1959年，Porath和Flodin提出空间排阻色谱n1970年以后逐渐发展了HPLC以及各种检测器和联用手段n1975年，Small发表第一篇离子色谱

2、论文，同年商品仪器问世n1979年，弹性石英毛细管色谱柱商品化续前图示有关色谱的工具书及色谱期刊n 张祥民编著.现代色谱分析，2006年3月第1版 ，复旦大学出版社 n 苏立强主编.色谱分析法 ，2009年第1版 ， 清华大学出版社 n 刘虎威编著.气相色谱方法及应用，2007年5月第2版 ，化学工业出版社n傅若农主编. 色谱技术丛书 ，2007年5月第2版 ，化学工业出版社n分析化学n色谱n分析测试通报n药物分析杂志n分析试验室n分析科学学报nJournal of Chromatography A/BnJournal of Chromatographic SciencenJournal of

3、 Separation SciencenChromatographianJournal of Liquid Chromatography & Related TechniquesnBiomedical Chromatography nLC-GCnJournal of Capillary ElectrophoresisnElectrophoresisnAnalytical Chemistry续前色谱图示意图色谱图示意图ABAAWfhs2)(205. 0从色谱图中，可得许多信息：1 色谱峰的个数，可判断所含组分的最少个数；2 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；3 根据色谱峰的面积或峰高，可以进

4、行定量分析；4 色谱峰的保留值及其区域宽度，评价柱效依据；5 色谱峰两峰间的距离 二、定性参数RtRR0tttRRcVtF00cVtF00(1)tk F(1)mVkmsVKVRV2211RR2 ,1RRtVrtVRR0RcsVVVtFKVRVR(x)R(z)xR(zn)R(z)lglg=100Z+nlglgttItt100(775.6AIlg310-lg174乙 酸 正 丁 酯 )=100 7+1lg373.4-lg174三、柱效参数（二）理论塔板数和理论塔板高度2Rn(/ )t2Rn 16()tW2R1 2n 5.54()tW2221 2()5.54()16()RReffRttntWW2.

5、理论塔板高度LHneffeffLHn四、分离参数2121RRRR12122()()/2ttttRW WW W（一）分离度（resolution,R)1.分离度定义与含义2.基本分离方程式221() ()41knRkabca柱效项b-柱选择项c柱容量项（2）薄层色谱：21() (1)4fnRRabc（二）有效峰数（effective peak number,ENP)11ZZENPR11ZZRZZ式中，为含有和 个碳的正构同系物的分离度2(870.6554.0)131.412.037.54ENP WCOT说明在柱上正戊醇与正己醇的色谱峰间能容纳31.4个色谱峰。（三）分离值11ZZRSVR*R含义

6、：两个相邻峰的分离度为时，在含有Z与Z+1个碳的同系物色谱峰间能容纳的峰数。2.在薄层色谱法中的定义和含义1RSVR例1 若Rf=0及Rf1两组分斑点分离度R=6，两相邻组分斑点的R*=1.5,则：6131.5SV 例2 若Rf=0及Rf1两组分斑点分离度R=6，两相邻组分斑点的R*=1.0,则：6151.0SV （四）分离数（separation number,SN; Trennzahl,TZ)(1)()1 2(1)1 2()1R ZR ZZZttSNWW(1)()(1)()1.6991R ZR ZZZttSNWW1 2,1.699ww将代入上式：将分离度公式代入上式：11.69912ZZS

7、NR10.851ZZSNR1.177RSNSV当时，分离数的含义：870.6554.0126.57.084.44SN 2.在薄层色谱法中的定义和含义011LSNbb10ffLRR及两组分斑点重心间距离（薄层扫描峰顶间距离），近似为原点至溶剂前沿的距离。00fbR 的斑点的半峰宽11fbR 斑点的半峰宽在薄层色谱法中，计算Rf=0及Rf=1两组分斑点的分离度时，可用下式：11.177()oLRbb1,RSVR将上式代入得：011.177() 1LSVRbbSN的含义：*11.177) 1RSVSNbb 0L当时，=(计算结果表明，在Rf=1及Rf=0的组分的斑点间，可容纳相邻斑点的分离度（R*)

8、为1.5得斑点9.5个。12719.53.98.2SN 五、相平衡参数sm=CKC2.分配系数与柱温的关系lnocGKRT smmkmsssmmmmCVkmC VsmVkKKV4分配系数和容量因子的关系()msV V相 比vRu0RtRtmmm mmsmSm ms stNC VRttNNC VCV1111smRVkKV(1)RLLtku000(1)tkttk 000RRtttktt0(1)sRmVttKV或（三）分配系数与保留体积的关系0(1)sRmVVVKV（四）分配系数与比移值的关系0fRRtt因为mfmsVRVKV所以：（五）容量因子与比移值的关系1111ffRkkR或组分停留在固定相中

9、的时间为：02.00.21.8minRRttt 1.8 1018RRcVtFmlRsVKV 18360.5RsVKVA滞留在流动相中的时间分数，即为保留比()()25.02.01.015.02.0R BR Att015.02.06.52.0Rtkt110.13311 6.5Rk 六、色谱分离的前提(1)sRAoAmVttKV0(1)sRBBmVttKV0()RABtt kk0()sRRARBABmVttttKKV第二节第二节 塔板理论塔板理论色谱是一种分离技术,组分先分离才可定性定量. 如何选择最佳分离条件,这需要色谱理论的指导. 一、二项式分布一、二项式分布转移N次后第r号塔板中的质量Nmr

10、 sm!()!NNrrrNmmmr Nr3(3 3)333!0.6670.3330.0373!(3 3)!m二项式展开式各项相当于各塔板中某一个组分溶质的总量Nmmrmmmm 总Nm mrm ms sCVmCVCV11NrsmmC C11NrmKNssrmmmm 总Ns srm ms sCVmCVCV1NrKmK当 n=3, r=0时, 求流动相和固定相中溶质的含量10.2970.0991 2sm 20.2970.1982 1sm 二、正态分布2R2( -)02=e(1)2t tCC (1) t = tR时，有极大值 ,0max(2)2CC2maxRRVnWC将式 (2) 代入式 (1) 得：

11、2R2( -)2max=et tCCCmax的影响因素 (1) 进样量C0愈大,则Cmax愈大. C0与Cmax成正比。这是色谱峰高定量的依据。 （2）H值愈小，柱效愈高， 愈小,Cmax/C0比值愈大。即H越小，柱效n越高 (3)色谱柱内径愈小，填充愈紧密， Cmax/C0比值也愈大。即柱愈细填充愈紧密，柱效n越高。 （4） 色谱柱愈短， Cmax值愈大。 （5） 先流出柱子的组分容量因子小，所以Cmax/C0比值愈大，反之提高色谱柱的温度（对GC），增加流动相中强洗脱溶剂的浓度（对HPLC），都可以使容量因子下降，比而使Cmax/C0比值愈大，提高色谱检测灵敏度。 三、理论塔板高度和理论塔

12、板数2()Rtn21 25.54()RtnW216()RtnWRt2()effRnt21 25.54()effRntW216()effRntW理论塔板高度为：每 米 理 论 塔 板 数 为 ：2.4103/2=1.2103(m1)320000.83 (mm)2.4 10H 231.505.54()2.4 100.10/2.0n四、塔板理论的作用与不足四、塔板理论的作用与不足 (一)塔扳理论在色谱法中的地位与作用： 1从塔板理论方程式的形式看它描述的色谱信号轨迹应该是正态分布函数，与实际记录的色谱流出曲线相符合，说明此方程是准确的，且对色谱分配系统有理论指导意义。2由塔板理论据导出来计算往效率的

13、理论塔板数(n)公式，是行之有效的。长期以来用n值的大小评价色谱柱柱效是成功的，是色谱工作者不可缺少的计算公式。3. 塔板理论方程式描述色谱峰极高点的Cmax数值是符合公式要求的，实验数据证明Cmax 与n，Co，VR之间的关系是正确的。各参数对Cmax之影响都是客观的。 4按塔板理论模型所建立起来的一些方程式讨论了某些色谱参数对组分色谱峰区域半峰宽公式均符台流出曲线半高峰宽变化的实际。特别应指出的是，塔板理论也提出了理论塔板高度对色谱峰区域宽度扩张的影响，这一点过去往往被忽视。 (二) 塔扳理论存在的不足： 1.塔板理论是模拟在一些假设条件下而提出的，假设同实际情况有差距，所以他描述的色谱分

14、配过程定量关系合有不准确的地方。2.对于塔板高度H这个抽象的物理量究竟由哪些参变量决定的？H又将怎样影响色谱峰扩张等一些实质性的较深入的问题，塔板理论却不能回答。 3.为什么流动相线速度(U)不同，柱效率(n)不同；而有时当U值由很小一下变得很大时，则柱效能（n）指标并未变化许多，但峰宽各异，这些现象塔板理论也无能为力4.塔报理论忽略了组分分子在柱中塔板间的纵向扩散作用，特别当传质速率很快时，其纵向扩散作用为主导方面，这一关键问题并未阐述。第三节 速率理论（一）影响板高因素的讨论2纵向扩散(longitudinal diffusion) 3传质阻抗 (mass transfer resista

15、nce) 2mmpm()CCdD2223(1)fssdkCkD2(1)kk216fssdCD1kkCs当时， 减小，减小1k一般情况下，（二）Van Deemeter方程式在GC中的表现形式222223(1)fpmmdkHdDuukD（2）快速气相色谱法220.01(1)mkCk 2220.01(1)pmmdkCkD于是将Cm及Cs代入式（1）中得：uDdkkuDdkkuDdHsfmpmp22222)1 (32)1 (01. 0222.开口毛细管柱0Van DeemertmsAHB uC uC u因为于是，方程式可简化为：222222220.01(1)3(1)pfmpmsddDkkHduuuk

16、DkD 12中无扩散障碍（因为在开口毛细管柱其中，mDB 2221 61124(1)mmkkrCkD2223(1)fssdkCkD2222221 611224(1)3(1)fmmsdDkkrkHuuukDkD二、液相色谱法速率理论5mmDD10B/u又因为液相色谱的比气相色谱的约小倍，所以，纵向扩散项可以忽略不计。于是：2mBD因为mDT而msmsHAC uC uC umsmseHHHHH或222222(1)230(1)(1)(1)ppfpmmsdddkkHdWuuquDkDkD2222ppfpmsmsmmsdddHdCuCuCuDDD简易表达式：emsmsHHHH涡流扩散项流动相传质阻抗项静态流动相传质阻抗项固定相传质阻抗项()0.01 10mW C 与柱内径、形状、填料的性质有关，其值在之