仪器分析 (第三版 魏培海)第六章 色谱分析法导论

1、魏培海、曹国庆主编的国家职业教育“十二五”规划教材仪器分析(第三版)第六章色谱分析导论是国家职业教育“十二五”规划教材，是一种利用混合物中各物质两相分配系数差异的分离分析技术。当溶质在两相之间相对运动时，每种物质在两相之间被多次分开，从而分离出每种成分。能够完成这种分离的仪器叫做色谱仪。本章的教学内容，色谱分离的基本原理和概念，色谱分离的理论基础，色谱的定性和定量分析方法，本章的知识目标，以及对色谱分析基本术语的熟悉。了解色谱分析中的塔板理论和速率理论；熟悉影响色谱柱效率和分离度的因素；熟悉色谱分析中的定性和定量方法。本章能力目标，熟练的修正系数计算方法；掌握归一化法和内标法的定量计算方法；掌

2、握外标法，熟练绘制外标法工作曲线并进行定量计算；掌握填充柱的制备方法。第一节色谱和分类，茨维特实验，固定相 C3颗粒流动相石油醚，第一，色谱，色谱是一种分离和分析技术。它使用两个阶段中每种物质的不同分布系数。当两相相对运动时，这些物质在两相中反复分布，达到分离的目的。色谱因其分离效率高、检测性能好、分析时间快而成为现代仪器分析中应用最广泛的方法。固定相固定在色谱柱中。它可以是固体或液体。流动相携带样品混合物通过固定相，并且是液体或气体。色谱柱携带固定相。各种材料和尺寸。分离成分不再局限于有色物质。基本术语：1。色谱法分类。1.根据两相分子的聚集状态，流动相固定相的类型，2.根据固定相的固定方式

3、，3.根据分离机理，分配色谱：不同分配系数的吸附色谱：具有不同物理吸附性质的离子交换色谱：具有离子交换原理的空间排斥色谱：具有不同的排斥力，色谱特征，高分离效率：复杂混合物，有机同系物和异构体。手性异构体。高灵敏度：可检测gg-1(10-6)-ngg-1(10-9)。快速分析速度：样品分析可在几分钟或几十分钟内完成。适用范围广：气相色谱法：分析沸点低于400的各种有机或无机样品。高沸点、热不稳定性生物样品的分离和分析。缺点：很难识别分离的成分。在分离过程中，当流动相中携带的混合物流过固定相时，它与固定相相互作用。由于混合物中组分的性质和结构不同，组分和固定相之间产生的作用力的大小和强度也不同。

4、随着流动相的移动，混合物在两相之间经历重复分布和平衡，使得组分被固定相保留不同的时间，从而以一定的顺序流出固定相。第二节色谱流出曲线和术语第一节色谱流出线，从进样到流出，被测组分从色谱柱进入检测器进行连续测量，获得的检测信号随时间变化的曲线称为色谱流出曲线或色谱图。基线：在运行条件稳定后，没有样品通过时，检测器反映的信号-时间曲线。它反映了探测器系统噪声随时间的变化。稳定的基线是一条直线。色谱峰：被测成分进入检测器流动时形成的那部分峰调整保留时间：扣除死时间后的组分保留时间，即组分在固定相的保留时间。死体积Vm:通过色谱柱的未保留组分消耗的流动相体积，也指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积(包括

5、色谱仪中的管道、连接器的空间和检测器的空间)。F0:流动相的体积流速，保留体积VR:从样品引入开始到组分浓度极高时消耗的流动相体积。调节保留体积：保留体积和死体积之间的差值，即当组分停留在固定相时消耗的流动相体积，相对保留值是：在一定实验条件下，组分和另一种标准组分s的调整保留时间之比。相对保留值仅与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关。它是色谱定性分析的一个重要参数。色谱峰面积分析，峰高h:色谱峰顶部到基线的垂直距离。嘿。半峰宽W1/2:色谱峰半高处的宽度。峰底宽度w:色谱峰两侧拐点切线与基线交点之间的距离，也称为基线宽度。标准偏差：0.607倍峰高时色谱峰宽的一半。半峰宽和峰底宽的

6、关系是：W1/2=2.354 W=4，面积宽：峰面积(A):色谱峰和基线之间的面积称为峰面积。定量分析的基础。对于理想的对称峰值：A=1.065 HW1/2，在相同色谱操作条件下得到的色谱峰的面积宽度值越小，色谱柱的分离效率越好，柱效率越高。描述分配过程的参数，分配系数k:当两相之间的分配平衡时，固定相和流动相中组分浓度的比率。k只与固定相和温度有关，与两相的体积、柱管的特性和所用的仪器无关。分配比k:当两相之间的分布在一定温度和压力下达到平衡时，固定相和流动相中组分的质量比。=表示比较率的虚拟机/虚拟机是一个列特征参数。对于填充柱，该值通常为635，而对于毛细管柱，该值通常为60600。嘿。

7、选择性因子：指两个相邻组分的调整保留值之比。该值的大小反映了色谱柱对难以分离的组分对的分离选择性。该值越大，相邻两种组分的色谱峰间隔越远，色谱柱的分离选择性越高。当等于或接近1时，两个相邻的分量不能分开。色谱流出曲线的含义，色谱峰数=样品中单一组分的最小数量；色谱保留值的定性基础；色谱峰高或面积的定量基础；色谱保留值或带宽度色谱柱分离效率评价指标；色谱峰间距为的固定相或流动相的选择依据。第3节色谱分析的基本理论两种组分之间的峰间距足够大：它由两相之间每种组分的分配系数决定，即由色谱过程的热力学性质决定。每个组分的峰宽足够小：它由色谱柱中组分的传质和扩散决定，即由色谱过程的动力学性质决定。热力学

8、理论：塔盘理论平衡理论动力学理论：速率理论范德方程，基础理论，第一，塔盘理论，塔盘模型：色谱柱被视为一个精馏塔，即色谱柱由一系列连续且相等的水平塔盘组成。每个托盘的高度用h表示，称为托盘高度。托盘理论假设常用的有效塔板数有效地表明了塔的效率：实施例1:在柱长为2m、柱温为1000、记录纸速度为2.0厘米/分钟的5%松塔柱的色谱条件下，苯的保留时间确定为1.5分钟，半峰宽度为0.20厘米，并计算理论塔板数。解决方案(1):解决方案(2):2，速率理论，速率方程(也称为范迪米特方程)，U是流动相的线速度；a、b和c是常数a-分别代表涡流扩散系数；b分子扩散系数；c-通过a、b和c降低传质阻力系数(

9、包括液相和固相传质阻力系数)可以提高塔效率，1.涡流扩散项，a=2 dpdpdp:固定相的平均粒径:固定相填充的不均匀性系数。固定相粒径dp越小，填充、a、h和柱效率n越均匀。结果表明，涡流扩散引起的色谱峰展宽现象减少，色谱峰变窄。2。分子纵向扩散项，B=2Dg:弯曲因子，填充柱色谱，1。Dg:组分分子在气相中的扩散系数(cm2s-1)，扩散导致色谱峰加宽，H (n)，分离变异液相色谱中分子的纵向扩散可以忽略。对于气相色谱，使用相对较大分子量的N2和氩作为流动相，适当增加流动相的流速，可以减少分子纵向扩散项的影响。传质阻力项，k是容量因子。Dg和Ds是扩散系数。固定相液膜越薄，扩散系数越大，固

10、定相传质阻力越小，但固定相液膜不能太薄，否则会降低样品体积和色谱柱寿命。通过减小载体的粒径和选择小分子量的气体作为载气，可以降低传质阻力。(a)两个色谱峰距离近，峰形宽，相互重叠严重，柱效和选择性差；虽然可以很好地分离，但峰形非常宽，表明选择性好，但柱效率低；分离是最理想的，具有良好的选择性和高的柱效。分离度的表达式。R值越高，两种组分的分离程度越高。当R=1.0时，分离度可达98%。当R1.0时，两个峰部分重叠；当R=1.5时，分离度达到99.7%；因此，R=1.5通常用作两个相邻色谱峰完全分离的指示剂。色谱分离方程，分辨率r与塔板数有关。分离度R与保留因子有关。柱尺寸越大，柱选择性越好，这

11、有利于分离。两种物质在30cm长的色谱柱上的保留时间分别为16.4和17.63分钟。有一种物质不与固定相相互作用，它在该柱上的保留时间为1.30分钟。物质A和物质B的峰-底宽度分别为1.11和1.21分钟。询问：1)列分辨率r；2)柱平均理论塔板数nav3)平均塔板高度Hav4)如果要求r达到1.5，最小柱长是多少？嘿。嘿。嘿。4)完全分离，R=1.5，实施例3有一个1.5m长的柱，分离组分1和2以获得如图6-5所示的色谱图。图中横坐标是记录纸的进纸距离。(1)确定色谱柱上两种组分的分离程度和色谱柱的有效塔板数。(2)如果1和2要完全分离，色谱柱应该添加多长时间？(1)首先确定组分2与组分2、

12、1的组分1的相对保留值(即该值)。(2)柱的有效塔板高度：完全分离的条件是分辨率R=1.5，柱的有效塔板数：柱的有效塔板数为4356，柱长，在第四部分，定性和定量分析中，色谱是分离复杂混合物的重要方法，同时，被分离的物质可以直接进行定性和定量分析定量分析在某些色谱条件下，根据组分I的质量(mi)或其在流动相中的浓度，组分I的质量(mi)或其在流动相中的浓度与检测器响应信号(峰面积Ai或峰高hi)成比例。分别是峰面积和峰高的校正系数。响应信号测量，峰高：峰顶与基线之间的距离，测量相对简单，特别适用于色谱峰面积较窄的情况：(1)自动测量：色谱工作站。(2)手动测量：人工测量，对称峰：的近似计算公式

13、为：A=1.064hW1/2，不对称峰：的近似计算公式为：A=h(W0.15 W0.85)/2W0.15，W0.85分别为峰高0.15和0.85时的峰宽值，2。定量校正系数，(1)绝对校正系数：组分1的峰面积和峰高的绝对校正系数分别为：绝对校正系数是指组分1通过检测器。mi的单位用克、摩尔或体积表示，相应的校正系数分别称为质量校正系数(fm)、摩尔校正系数(fM)和体积校正系数(FV)。(2)相对校正系数，相对校正系数：指组分一的绝对校正系数与参考组分二的绝对校正系数之比。由于绝对校正系数很少使用，一般文献中提到的校正系数都是相对校正系数。表6-1某些化合物的相对校正系数、定量方法和分类：(1

14、)外标法(2)内标法(3)归一化法(1)外标法，即将待测组分的纯物质配制成不同浓度的标准系列；在一定的操作条件下，将相同体积的标准样品分别注入色谱柱，测量每个峰的峰面积或峰高，绘制a-c或h-c标准曲线；在完全相同的条件下注入相同体积的待测样品，并根据获得的峰面积或峰高检查曲线中的含量。外标法也称为标准曲线法，外标法不使用校正因子，准确度高。操作条件的变化对结果的准确性有很大影响。注射量的精度控制要求很高。适用于日常质控分子或大量同类样品的快速分析。(2)内标方法，应用的前提：当样品中只有少数组分需要测定，或样品中所有组分不能完全达到峰时，可采用内标方法；准确称量样品，加入一定量的纯物质作为内标，然后进行色谱分析；组分的含量由色谱图上被测物质和内标物质的相应峰面积(或峰高)和相对校正系数决定。在实际工作中，一般以内标物作为对照品，含量计算公式可简化为：实施例4通过气相色谱法测定样品中一氯乙烷、二氯乙烷和三氯乙烷的含量。以甲苯为内标，称取2.880克样品，加入0.2400克甲苯，混匀，测量校正因子和峰面积，如下表所示，并尝试计算各组分的含量。内标