第十一章色谱分析法(导论)

第十一章色谱分析法第一节色谱法分类第三节色谱法基本理论第二节色谱法分离过程和常用术语概述色谱法导学：学习要求

学习方法建议导论（Chromatography)1.注意色谱法在仪器分析方法中的特殊性，是一种分离分析法，重在分离，可结合光、电化学等其它仪器分析手段检测。2.以色谱流出曲线为核心掌握色谱分析的相关术语，塔板理论与速率理论是从不同的角度对色谱分离过程的解释，注意两种理论的侧重点和对分离条件的指导。3.校正因子理解和应用是定量分析方法的关键。学习方法建议了解色谱法的分类、色谱流出曲线和有关术语，理解分离度的含义。掌握气相色谱法的基本原理，了解气相色谱仪的构造及色谱操作条件的选择，重点掌握气相色谱定性定量分析方法。掌握液相色谱法的基本原理，了解液相色谱仪的构造，液相色谱法的分类。掌握液相色谱分析方法的选择以及定性定量分析方法；了解HPLC的应用。学习要求概述（overview）植物叶子的萃取物1903年俄国植物学家茨维特在研究植物叶子色素成分时最先创立。植物色素的分离纯石油醚CaCO3细颗粒Chromatography：希腊语中“chroma”=color;“graphein”=write50年代后，发展最快：复杂组分分析发展的要求导致大量新型色谱技术的发展。仅1937-1972年15年中有12个Nobel奖是有关色谱研究的！逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。固定相流动相色谱柱：装有固定相的管子色谱法的简史目前，应用广泛、联用技术等。石油工业的高速发展，得益于气相色谱技术的广泛应用。色谱分析法的重要意义在生命科学、环境科学、农业、能源、材料等领域研究中占有十分重要的地位。人类基因组计划中的基因图谱的测定－(色质谱联用等)环境毒物的迁移、归宿、评价与筛选等研究，药学药理的研究－运用色谱分离及色质谱联用根据1998年的统计：世界分析仪器的销售总额为110亿美元，仅色谱仪器占了33亿美元约30%。色谱分析法与其它分析法的最大区别：混合物的快速分离分析。第一节色谱法的分类一、按两相状态分流动相气态液态GCLC气相色谱法：适用于无机气体混合物及低沸点有机混合物的分离分析。液相色谱法：适用于高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。分析对象二、按固定相的形式分：柱色谱平板色谱填充柱色谱(packedcolumn)空心柱：毛细管色谱(capillarycolumn)薄层色谱(TLC)纸色谱（PC）GCLCSEF三、按组份在固定相上的分离机理分类吸附色谱

吸附作用不同

分配色谱溶解能力不同

离子交换色谱固定相（离子交换剂）上的亲和力不同凝胶色谱不同尺寸分子在固定相上的渗透作用，又叫空间（尺寸）排阻色谱不同组份在固定相上作用机理分类四、按色谱使用领域不同、按组份在固定相上的分离机理分类分析色谱、制备色谱、流程色谱迎头色谱法：不适于分离混合物试样混合物作流动相，吸附（溶解）能力最弱的组分首先一纯物质的状态流出，其次以第一组分和吸附能力较弱的第二组分混合物，以此类推。五、按色谱动力学顶替色谱法：用于制备纯物质，缺点：一次性柱子洗脱色谱法（冲洗法）使用最广泛首先将样品加到色谱柱头上，然后用吸附或溶解能力比试样组分弱得多的气体或液体作冲洗剂。因各组分在固定相上的吸附或溶解能力不同，被冲洗剂带出的先后次序也不同，从而使组分彼此分离。ABt信号将样品加到色谱柱头，用对固定相的吸附（溶解）能力比分析组分强的物质为流动相，将各组分按吸附或溶解能力的强弱顺序，依次顶替出固定相。吸附或溶解能力最弱的组分最先流出，最强的最后流出。t信号AA+Bt信号AB流出曲线流出曲线流出曲线Timet1t2t3t4t0t0t1t2t3t4一、混合组分的分离过程。B组分：与固定相作用强，随流动相流出的速度慢。A组分：与固定相作用弱，随流动相流出的速度快。第二节色谱分离过程及术语进样空气峰色谱图ABSignal定性：保留值（t）定量：峰高（h）柱效：峰宽峰与峰的距离MobilephaseSample分离过程A+BABABBABDetectorpackedcolumn1、色谱流出曲线和色谱峰流出曲线：由检测器输出的电信号强度对时间作图所得曲线；色谱峰：流出曲线上突起部分。2、基线：柱后无样品组分流出时的曲线，应该是一条水平直线。3、峰高（h）：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离。基线二、色谱常用术语PeakheightBaselineChromatographiccurve基线二、色谱常用术语Baseline4、

区域宽度：衡量色谱柱的分离效能，越窄越好。标准偏差：0.607倍峰宽处的一半。

表示方法半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽W1/2=2.354峰底宽Wb：

色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离Wb=4在一定色谱条件下是特征的时间t体积V保留值(Retentionvalue,R)（1）死时间(Deadtime,t0)：正比于色谱柱的空隙体积流动相平均流速（2）保留时间tR（3）调整保留时间tR’：tR’＝

tR－t0（组份在固定相中的滞留时间）二、色谱常用术语BaselinetRtR’二、色谱常用术语基线BaselinetRtR’（4）死体积V0＝t0FO，Fo为柱出口流动相流速（mL/min)

指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间。调整保留体积：VR’＝tR’FO仅适用于气相色谱，不适用于液相色谱。保留体积：VR＝tRFO二、色谱常用术语BaselinetRtR’（5）相对保留值：注意：r2,1仅与柱温和固定相性质有关。r2,1越大，分离效果越好，r2,1＝1时，两峰重叠。定性分析（GC）色谱柱的选择性（选择因子）1先出峰2后出峰从色谱流出曲线可获得的信息

色谱峰数→样品中所含组份的最少个数；

色谱保留值→定性依据；

色谱峰高或面积→定量依据；色谱保留值或区域宽度→色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距→固定相或流动相选择是否合适的依据。第三节色谱法基本理论

两组份峰间距足够远：由各组份在两相间的分配系数决定，即由色谱过程的热力学性质决定。

每个组份峰宽足够小：由组份在色谱柱中的传质和扩散决定，即由色谱过程动力学性质决定。色谱分析对峰间距和峰宽的要求色谱分析所涉及的理论色谱热力学和动力学的综合理论促进了色谱技术的发展峰间距、峰宽的理论描述速率理论（Ratetheory)：动力学理论。塔板理论（Platetheory)：热力学理论分配平衡理论：解释分离过程色谱基本分离方程气相色谱理论基础理论基础液相色谱理论基础：分配平衡理论、液相色谱速率理论、各种方法相应的分离原理描述组份在固定相和流动相间的分配过程或吸附-脱附过程的参数。cscm＝（一）分配系数(Distributionconstant)

K（二）分配比(Retentionfactororcapacityfactor),kk衡量色谱柱对被分离组分保留能力的参数→容量(保留)因子。VsVm＝KkK与k的关系K固定相体积流动相体积分配比测定tR－t0t0＝k＝tR’t0K与两相的体积有关，k越大组分在固定相中的量越多。K与组分、流动相、固定相的性质和温度有关，与两相体积无关。tR＝t0(1＋k)V0＝t0FO→t0＝V0／FOVR＝tRFO

→tR＝VR／FO（三）色谱基本保留方程tR－t0t0＝kVsVm＝Kk色谱柱确定后，Vs（固定相体积）和V0（死体积）为一定值，可见分配系数K不同的各组分，具有不同的保留值。流动相体积：Vm

V0（色谱柱管内固定相颗粒间空隙）VR＝V0(1＋k)VsV０＝Kk→VR＝V0(1＋k)VR指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。解释混合组分分离的依据VR＝V0＋KVs保留方程即两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决条件。当两组分K（或k）相同时，两组分不能分开；当两组分K（或k）

相差越大时，分离得越好。混合组分A＋B，若KA＞KB：A的tR大，移动速度慢，则A出峰慢。若K＝0说明不被固定相保留，最先流出。说明几点VR＝V0＋KVs保留方程K和Vs在不同的色谱法中有不同的含义。KA＞KBAB组分A和B在沿柱移动时不同位置