讲课色谱分析法

讲课色谱分析法第2页,共25页，2024年2月25日，星期天色谱法的基础

色谱法(Chromatography)是一种物理或物理化学分离方法，将混合物中各组分分离后在线或离线分析的方法。色谱区别与其他分析方法的特点是什么？光谱分析法：判断一种物质是否存在，和此物质的含量。色谱分析法：主要应用于混合物的分离。色谱法第3页,共25页，2024年2月25日，星期天主要内容色谱法的来源和特点色谱流出曲线和相关概念色谱过程和基本原理第4页,共25页，2024年2月25日，星期天色谱法概述1903年俄罗斯植物学家Tsweet茨维特植物提取液CaCO3玻璃柱石油醚色谱色：颜色谱：图谱创建1903第5页,共25页，2024年2月25日，星期天

分析过程是离线的，不能连续进行。第6页,共25页，2024年2月25日，星期天现代色谱法的分离、分析过程是在线的，即连续进行的。不仅可用于分离有色物质，同样适用于无色物质的分离。第7页,共25页，2024年2月25日，星期天

色谱法的特点：优点：“三高”、“一快”、“一广”分离效率高----可将性质相近的组分分开分离能力高----反复多次利用组分性质差异将产生很好的分离灵敏度高----10-11～10-13

g，适于痕量分析分析速度快----几到几十分钟可完成一个复杂样品的分离分析应用范围广----气体、液体、固体物质；无机物或有机物也可通过化学衍生化进行色谱分离和分析缺点：对未知物分析的定性专属性差需要与其他分析方法联用（GC-MS,LC-MS）

第8页,共25页，2024年2月25日，星期天石油醚流动相(Mobilephase)石油醚固定相(Stationaryphase)

CaCO3两相混合物分离色谱分离过程实现色谱操作的基本条件：必须具备相对运动的两相（固定相和流动相）第9页,共25页，2024年2月25日，星期天色谱分离过程---多次分配的过程

色谱过程是组分的分子在固定相和流动相间多次分配的过程。植物叶片的色素包含有多种成分，如胡萝卜素、叶绿素A、叶绿素B、叶黄素，它们的化学结构不同，从而导致其化学性质不同，并进一步导致混合物中不同组分在石油醚中的溶解能力及其对碳酸钙的吸附能力有差别，这种差别就体现在不同的组分被石油醚携带着向下迁移的速度不同，迁移速度快的就先下来，迁移速度慢的就后下来，从而实现不同组分的分离。第10页,共25页，2024年2月25日，星期天

色谱分离过程，是一个多次的吸附---溶解---再吸附---再溶解的过程，那么这样一个反复多次的过程，它有一个什么样的好处呢？组分的结构和性质的微小差别，导致组分与固定相之间作用的性质有微小差别，并进一步导致不同组分随流动相向下迁移的速度有微小差别，那么这种微小的差别，是如何导致混合物的完全分离呢？关键就在于“多次的分配”，微小的差异经多次分配过程被累加放大了，只要色谱柱足够长，越往玻璃管下端，组分分离的越开。色谱分离过程---多次分配的过程第11页,共25页，2024年2月25日，星期天色谱分离法的原理？？？色谱分离的基础：差速迁移组分的结构和性质的微小差异与固定相作用有差异随流动相移动的速度不等差速迁移第12页,共25页，2024年2月25日，星期天思考：茨维特所做的植物色素分离的实验，实现了不同色素组分的分离，那么我们采用什么方法，可以将得到的各个组分进行分析、测定？

可以将分离之后得到的组分，采用紫外-可见光谱、红外光谱、质谱的方法进行分析，现代色谱分析法往往是在色谱柱后面加一个检测器，当第一个组分流出色谱柱时，检测器上就会产生一个信号峰，当第二个组分流出之后，会产生一个新的信号峰，当没有组分流出时，产生的是一条平直的直线，没有信号峰产生。色谱流出曲线和相关概念1.色谱流出曲线是由检测器输出的电信号强度对时间作图所绘制的曲线，又称为色谱图。第13页,共25页，2024年2月25日，星期天2.

基线是柱中仅有流动相通过时，检测器响应信号的记录值。基线反映仪器（主要是检测器）的噪音随时间的变化。3.色谱峰是色谱流出曲线上突起的部分。根据色谱峰的性状，可以将其分为正常色谱峰、拖尾峰和前延峰。对称因子fs(synmetryfactor)，衡量色谱法的对称性。色谱流出曲线和相关概念第14页,共25页，2024年2月25日，星期天

1

保留时间（retentiontime,tR）：从进样开始到某个组分色谱峰顶点的时间间隔称为该组分的保留时间。单位为s或min。

2

死时间（deadtime,t0,

tM）：不被固定相吸附或溶解的物质，分配系数为零的组分的保留时间称为死时间，是流动相充满输液系统管路、色谱柱空隙及检测池所需的时间。单位为s或min。

3

调整保留时间（adjustedretentiontime,t’R）：组分在固定相中停留的时间称为调整保留时间。调整保留时间与保留时间和死时间有如下关系：

t’R=tR-t04.

定性参数第15页,共25页，2024年2月25日，星期天4相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比称为相对保留值，又称选择性因子，即：由于相对保留值只与柱温、固定相性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是气相色谱法中，广泛用作定性的依据。

5分配系数K：在一定的温度、压力下，组分在固定相和流动相中分配达到平衡时的浓度比，是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。

K=cs/cm

cs和cm

分别为组分在固定相和流动相中的浓度

分配系数是由组分和固定相的热力学性质决定的。它仅与固定相和温度有关，但与两相体积、柱管的特性以及所使用的仪器无关。第16页,共25页，2024年2月25日，星期天5.

定量参数1峰高（peakheight;h）:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离。

2峰面积（peakarea;A）:色谱曲线与基线之间的包围的面积。第17页,共25页，2024年2月25日，星期天1标准偏差（standarddeviation;

）:正态色谱流出曲线上令拐点之间距离的一半，即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。

的大小表示组分被带出色谱柱的分散程度。

越大，组分越分散，反之，越集中。

2半高峰宽（peakwidth;W1/2）:峰高一半处对应的色谱峰宽度。

W1/2=2.354

3色谱峰底宽（peakwidth;Wb）:由色谱峰两侧拐点做切线与基线交点间的距离。6.区域宽度区域宽度:是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，反映了色谱操作条件的动力学因素。度量法有:标准偏差

半峰宽W1/2

色谱峰底宽Wb。第18页,共25页，2024年2月25日，星期天

理论塔板数n(n有效)是衡量柱效的指标，反映了色谱分离过程动力学性质。

常用色谱图上两峰间的距离衡量色谱柱的选择性，其距离越大说明柱子的选择性越好。柱子的选择性主要取决于组分在固定相上的热力学性质。

左图反映了柱效能及选择性对分离的影响。图中（a）两色谱峰峰形宽且严重相叠，表明柱效能和选择性都很差。（b）两色谱峰间距足够大，但峰形很宽，说明选择性好，但柱效能低。（c）分离最理想，说明选择性好，柱效能也高。7.柱效和选择性用于考察色谱系统的优劣、好坏第19页,共25页，2024年2月25日，星期天8.

总分离效能指标：分离度分离度

(R)：它是指相邻两色谱峰保留值之差与两峰底宽平均值之比，即注意：计算R时，保留时间和色谱峰底宽应采取相同的时间单位。

分离度R既反映了峰间距的大小，又反映了峰的宽窄，它全面衡量了色谱柱对难分离物质对的分离效能，故把分离度叫做色谱柱的总分离效能指标。第20页,共25页，2024年2月25日，星期天上图为不同分离度时色谱峰分离的程度当R<1时，两峰总有部分重叠；当R=1时，两峰能明显分离；当R=1.5时，两峰已完全分离，分离程度可达99.7%。通常，用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。第21页,共25页，2024年2月25日，星期天组分完全分离的必须条件:下图是A、B两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。

图中KA<KB，因此，A组分在色谱柱中迁移的速度更快，随着两组分在色谱柱中移动距离的增加，两色谱峰的间距逐渐变大，同时，每一组分的浓度轮廓（即区域宽度）也慢慢变宽。显然，区域扩宽对分离是不利的，但不可避免。第22页,共25页，2024年2月25日，星期天组分完全分离的必须条件:组分的分配系数K必须有差异;

K=cs/cm

cs和cm

分别为组分在固定相和流动相中的浓度区域扩宽的速率应小于区域分离的速度;在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。下图是A、B两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。第23页,共25页，2024年2月25日，星期天从色谱流出曲线可以得到的重要信息根据