色谱分析原理及应用

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1、2022-6-2III 篇章篇章 色谱分析法色谱分析法第第19章章 色谱法分离原色谱法分离原理理一、一、 色谱法概述色谱法概述二、有关术语二、有关术语三、色谱法基本理论三、色谱法基本理论四、分离度四、分离度五、定性定量分析五、定性定量分析 2022-6-2第一节第一节 色谱法概述色谱法概述一、一、 色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用 1.1.概述概述 2. 2.分类分类 3. 3.特点特点2022-6-2一、一、 色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用 1.1.概述概述 俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装置：年使用的装置：色谱原型装置，如

2、图。色谱原型装置，如图。 色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术， 试样混合物的分离过程也就是试样中各组试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。分配过程。 其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流体（气体或液体），称为流动相流动相。（动画）动画）2022-6-2色谱法色谱法 当流动相中携带的混合物流经固定相时，当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各

3、组其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。测。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础两相及两相的相对运动构成了色谱

4、法的基础2022-6-22.2.色谱法分类色谱法分类 气相色谱气相色谱：流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱； 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱2022-6-2液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱，键合相色谱离子色谱离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固液相色谱的一种，以特制的离子交换

5、树脂为固定相，不同定相，不同pHpH值的水溶液为流动相。值的水溶液为流动相。2022-6-2其他色谱方法其他色谱方法薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱： 比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法凝胶色谱法凝胶色谱法:超临界色谱超临界色谱: :高效毛细管电泳高效毛细管电泳: : 九十年代快速发展、九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。离的高效分析仪器。2022-6-2 迎头色谱，顶替色谱和洗脱色谱2022-6-2 第二节 有关术语分配系数分配系数 K 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平

6、衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数，用K 表示，即： 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K2022-6-2分配系数分配系数 K的讨论的讨论 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；值是分离的基础；某组分的某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。时

7、，即不被固定相保留，最先流出。 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K2022-6-2 分配系数K与浓度无关，即分配等温线是线形的。2022-6-2一、色谱流出曲线色谱流出曲线1.1.基线基线 无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。2.2.保留值保留值 （1）时间表示的保留值）时间表示的保留值 保留时间（保留时间（tR）：）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间 死时间（死时间（tM）：）：不与固定相作用的组分（如空气）的保留时间。 调整保留时间（调整保留时间（tR ）：）：tR= tRtM （动画）（动画）2022-6-2（2）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值 保留体积（

8、保留体积（VR）：）：VR = tRF0 （ F0为色谱柱出口处的流动相流量， 单位：m L / min。） 死体积（死体积（VM）：）： VM = tM F0 调整保留体积（调整保留体积（VR）：）： V R = VR VM 2022-6-23. 3. 相对保留值相对保留值r r2121 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = tR2 / tR1= VR2 / V R1 相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。2022-6-2 4. 区域宽度区域宽度用来衡量色谱峰宽度的参数， 有三种表示方法：有三种表示方法：（1）标准偏差）标准偏差

9、( )： 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽）半峰宽(Y1/2)： 色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 =2.354 （3）峰底宽）峰底宽(Wb)： Wb=4 2022-6-2二、容量因子与分配系数二、容量因子与分配系数 分配系数分配系数K：组分在两相间的浓度比；容量因子容量因子k：平衡时，组分在各相中总的质量比； k =MS / MmMS为组分在固定相中的质量，Mm为组分在流动相中的质量。容量因子容量因子k与分配系数与分配系数K的关系为：的关系为： 式中为相比。 填充柱相比：635；毛细管柱的相比：501500MRMMRtttttkKVVccVVMVVMMMkmSmsmmSSSS

10、mS容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。 可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：2022-6-2 第三节 色谱法基本理论2022-6-2一、塔板理论一、塔板理论- -柱分离效能指标柱分离效能指标色谱柱长：色谱柱长：L，虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：H，色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：则三者的关系为： n = L / H理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：222116545)()(./bRRWtYtn2022-6-2有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高

11、度 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 组分在组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度：板数和有效塔板高度：222116545)()(./bRRWtYtn有效有效有效nLHWtYtnbRR222/1)(16)(54. 52022-6-2塔板理论的特点和不足：塔板理论的特点和不足： (1) (1)当色谱柱长度一定时，塔板数当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大越大(塔板高度塔板高度 H 越小越小) )，被测组分在柱内被分配的次数