《色譜法基本理論》PPT課件.ppt

色譜基本理論、4-1色譜流出曲線和相關(guān)用語(yǔ)4-2色譜基本理論4-3分離度和色譜分離方程4-4色譜的定性和定量方法、4-1色譜流出曲線和相關(guān)用語(yǔ)、氣相色譜為例，色譜流出曲線、保留值、 在反映樣本、空氣峰、成分峰、重要性指標(biāo)、柱溫/相、區(qū)域?qū)挕⒅?yīng)的測(cè)定和色譜操作條件的動(dòng)力學(xué)要素中，實(shí)際的色譜峰是不對(duì)稱(chēng)的，通常是拖尾峰，存在前伸峰，可以從色譜的流出曲線中得到什么信息根據(jù)色譜峰的個(gè)數(shù)，樣本中包含的成分的最小個(gè)數(shù)可以通過(guò)色譜峰的保持值進(jìn)行定性分析，可以通過(guò)色譜峰的高度和峰面積進(jìn)行定量分析，根據(jù)色譜峰的保持值和區(qū)域?qū)挾仍u(píng)價(jià)柱的分離效率4-2色譜的基本理論，完全分離的條件：兩個(gè)峰的間隔充分由每組的兩個(gè)相間的分配系數(shù)確定，即色譜過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)確定，這可以通過(guò)兩個(gè)色譜峰的距離來(lái)評(píng)估固定相(移相)的選擇是否合適。 各成分的峰寬由柱中成分的傳遞和擴(kuò)散決定，即由色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)決定。 因此，色譜分離行為必須從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面進(jìn)行。 色譜過(guò)程熱力學(xué)，色譜分離的熱力學(xué)本質(zhì)樣品的各成分在兩相中起不同程度的作用。 作用表現(xiàn)形式：范德華力、靜電引力等作用表現(xiàn)形式的分配系數(shù)、分配比、描述樣本和兩相作用的參數(shù)(1)、分配系數(shù)(Distributionconstant，K):描述成分的固定相和流動(dòng)相之間的分配過(guò)程或吸附解吸過(guò)程的參數(shù)。 成分一定時(shí)，只有兩相和溫度有關(guān)！描述樣本和兩相作用的參數(shù)(2)、色散比(retentionfactorcapacityfactor/k )、電容因子、或者反映了色譜柱中成分的移動(dòng)速率的常用于液相色譜(也稱(chēng)為保留因子)中的k表示k與k之間的關(guān)系。 填充柱： =635毛細(xì)管柱： =60600，越大越容易分離，=1，不能實(shí)現(xiàn)分離，熱力學(xué)提出分離的基本條件，在滿(mǎn)足色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)分離的基本條件時(shí)，如何從動(dòng)力學(xué)角度優(yōu)化分離條件，實(shí)現(xiàn)分離？ 擱板理論速度理論，擱板理論(1)，詹姆斯/馬丁(1941 )， 4點(diǎn)假設(shè)，使k=1.0的樣本數(shù)次平衡的結(jié)果，將階段1、階段2、階段3、階段4、階段5、單元1、單元2、單元3、單元4、單元5、k=0.33and3.00這2組進(jìn)行了數(shù)次分配的結(jié)果為17次基本分離5次9次17次，擱板數(shù)n :理論擱板數(shù)有效擱板高， 關(guān)于擱板數(shù)的說(shuō)明，在說(shuō)明柱效應(yīng)時(shí)，應(yīng)該定期評(píng)價(jià)柱效應(yīng)是哪種物質(zhì)、固定液的種類(lèi)及其含量、流動(dòng)相的種類(lèi)和流速、操作條件等，防止柱效應(yīng)的下降，延長(zhǎng)柱壽命，為板理論(2)做出貢獻(xiàn)。 從熱力學(xué)的角度闡明了溶質(zhì)在柱中的分配平衡和分離過(guò)程，可以測(cè)量出解釋流出曲線形狀和濃度極大值位置的不同理論級(jí)數(shù)、速度理論，吸收了架理論中架高h(yuǎn)的概念，考慮了兩相成分的擴(kuò)散和傳遞過(guò)程，從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)看架高(柱效應(yīng)) 影響的各種要素(以GC為例進(jìn)行說(shuō)明)，VanDeemter/1956，h :單位列長(zhǎng)色譜峰的擴(kuò)展程度a :渦電流擴(kuò)散項(xiàng)b :分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)c :傳遞電阻項(xiàng)系數(shù)，渦電流擴(kuò)散項(xiàng)a (多路徑項(xiàng))，減少a的路徑：使用粒度小且均勻的列分子擴(kuò)散項(xiàng)B/U (縱向擴(kuò)散項(xiàng))、柱材均勻柱溫度DG； 柱壓DG流動(dòng)相分子量、DGU、(B/u)LC中Dm小，b項(xiàng)不可省略，球狀粒子的低溫短柱大分子量流動(dòng)相適度增加流速，物系濃度不均引起的物質(zhì)遷移過(guò)程稱(chēng)為遺傳。影響這一過(guò)程進(jìn)行速度的阻力稱(chēng)為遺傳阻力。 由于遺傳抵抗的存在，分配在“瞬間”無(wú)法取得平衡，因此峰值會(huì)擴(kuò)大。流動(dòng)傳質(zhì)阻力系數(shù)、固定傳質(zhì)阻力系數(shù)、氣相色譜傳質(zhì)阻力項(xiàng)、小粒度填充物的小分子量載氣降低固定液含量(其中k也減少)。 采用比表面積大載體(吸附、峰脫離)提高柱溫(增大Dl，但減小k )，與液相色譜的傳遞阻力項(xiàng)、sm、cm :粒度小的固定相、固定相和流動(dòng)相中的成分的擴(kuò)散系數(shù)dcs :液相色譜中的表現(xiàn)同樣， 流動(dòng)相線速度對(duì)板高度的影響，板高Hcm，固定相粒度對(duì)板高度的影響，粒度越小板高度越小，線速度的影響也越小的4-3分離度和色譜分離方程式(1)，擱板理論和速度理論難以分離的物質(zhì)對(duì)的實(shí)際分離程度難以說(shuō)明：柱效應(yīng)有多大時(shí)色譜分離中的四種情況如圖：n高，大，完全分離n高，小，基本分離n小，大，分離不良n，均小，不能分離，分離度(1)、 難以分離物質(zhì)的分離度大小受色譜過(guò)程中兩個(gè)因素的綜合影響：保留值差色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素區(qū)域?qū)挾壬V過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素分離度公式：分離度(2) R=1.5，R=0.75，R=1.0，保留時(shí)間t/min，相互為4%，相互為0.3%，不能分離， 響應(yīng)信號(hào)、完全隔離標(biāo)準(zhǔn)、4-3隔離度和色譜隔離方程(2)、r的定義沒(méi)有反映影響隔離度的諸多因素，影響其大小的因素：列效應(yīng)n、選擇因子與保持因子k無(wú)關(guān)。關(guān)于色譜分離方程式、難分離物質(zhì)W1=W2=W、k2=k1=k、分離度與柱效應(yīng)的關(guān)系，可以通過(guò)增加柱長(zhǎng)來(lái)提高分離度，但由于分析時(shí)間變長(zhǎng)，因此合理認(rèn)為降低板高來(lái)提高柱效應(yīng)是提高分離度的好方法。 分離度與選擇因子的關(guān)系為=1時(shí)，R=0，兩成分不能分離的增大是改善分離度的有效手段，即GC通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗷蚪档椭鶞囟榷龃驦C，通過(guò)改變固定/流動(dòng)相的性質(zhì)和組成，可有效地增大復(fù)雜混合物的分離條件的選擇， 通過(guò)提高主要最難分離的物質(zhì)對(duì)的值，考慮分離度和容量因子k的關(guān)系，考慮分離度和分析時(shí)間，容量因子一般優(yōu)選控制在210，通過(guò)增加固定液的使用量或提高柱溫，選擇適當(dāng)?shù)膋值。 在LC中，改變流動(dòng)相的組成，有效地控制k值，從分離度與分析時(shí)間的關(guān)系來(lái)看，分析時(shí)間與r、k、H/u等參數(shù)有關(guān)，r增加1倍，分析時(shí)間為原來(lái)的4倍。 在實(shí)際工作中，要得到有效的分離，在短時(shí)間內(nèi)完成分析。例：在一定條件下，兩個(gè)成分的調(diào)整保留時(shí)間分別為85s和100s，如果計(jì)算完全分離所需的有效架數(shù)的填充柱的有效架高為0.1cm，柱的長(zhǎng)度是多少？例：用一根柱長(zhǎng)為1m的柱分離a、b兩種物質(zhì)， 其保持時(shí)間分別為15.4min和15.4min，對(duì)應(yīng)峰底寬度分別為1.07min和1.16min (死亡時(shí)間為4.2min )，物質(zhì)a的理論級(jí)數(shù)分離度r選擇性因子完全分離所需的柱長(zhǎng)完全分離所需的時(shí)間、解： 4-4色譜定性和定量已知的純物質(zhì)對(duì)照定性的相對(duì)保留值r2， 用1與經(jīng)驗(yàn)式定性保留指數(shù)(Kovats )定性結(jié)合，定量標(biāo)準(zhǔn)化外標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法，將已知的純物質(zhì)對(duì)照定性、醇溶液定性色譜a :甲醇b :乙醇c :正丙醇d :正丁醇e :正戊醇也加入樣品中， 通過(guò)觀察樣品中哪個(gè)峰增加來(lái)確定，經(jīng)驗(yàn)式定性碳原子數(shù)規(guī)律：在一定的溫度下，同系物的調(diào)整保留時(shí)間tr的對(duì)數(shù)與分子中碳原子數(shù)n成比例：知道兩種以上同系物的調(diào)整保留值就可以求出常數(shù)a和c。 未知物的碳原子數(shù)在從色譜中檢測(cè)出tr后，通過(guò)上述式求出。沸點(diǎn)規(guī)則：同族具有相同碳原子數(shù)的異構(gòu)體，其調(diào)節(jié)保持時(shí)間tr的對(duì)數(shù)與分子中的沸點(diǎn)n成比例，相對(duì)保持值r2、1、相對(duì)保持值r21僅與柱和固定液的性質(zhì)有關(guān)。 色譜法記載了各種物質(zhì)在不同固定液上的保持?jǐn)?shù)據(jù)，可用于定性鑒定。 通過(guò)對(duì)樣本和參考點(diǎn)分別加入相同參考點(diǎn)s，并將樣本的ri、s與參考點(diǎn)的ri、s進(jìn)行比較以判定樣本中是否包含I成分，可消除這兩次采樣產(chǎn)生的誤差。 保持指數(shù)(Kovats )的定性，重現(xiàn)性最佳，固定液和柱溫一定時(shí)，定性不需要標(biāo)準(zhǔn)物，GC獨(dú)自，與其他方法(MS等)結(jié)合，測(cè)定峰面積的方法， 對(duì)稱(chēng)形峰面積的測(cè)定-峰高乘半峰寬法非對(duì)稱(chēng)峰面積的測(cè)定-峰高乘平均峰寬法自動(dòng)積分器法剪紙稱(chēng)量