第七章色譜分析法

1、第一節(jié) 概述 Introduction 色譜法是一種重要的分離分析方法，它 是根據(jù)組分在兩相中作用能力不同而達(dá)到分離 目的的。 一、歷史 1906 Tswett 研究植物色素分離，提出色譜法 概念； t s 1941 Martin和Synge提出液-液色譜理論； 1952 James和Martin發(fā)展了氣相色譜； 1956 Van Deemter提出速率理論； 1967 Kirkland等研制高效液相色譜法； 80年代以后 出現(xiàn)毛細(xì)管電泳和毛細(xì)管電動(dòng)色譜等一系 列新的色譜分析方法。 二、分類 按流動(dòng)相分 氣相色譜（GC） 液相色譜（LC） 超臨界流體色譜（SFC） 按機(jī)理分 吸附色譜 分配色譜

2、 離子交換色譜 排阻色譜 按固定相在 支持體中的 形狀分 柱色譜 平板色譜 紙色譜 薄層色譜 按分離效率分 經(jīng)典液相色譜 高效液相色譜 最新進(jìn)展 微柱色譜 毛細(xì)管電動(dòng)色譜 三、基本概念與術(shù)語 1、色譜流出曲線 （chromatogram） 指樣品注入色譜柱后，信號隨時(shí)間變化 的曲線。 色譜流出曲線示意圖 Wb W1/2 1/2h 0.607h 2、常用術(shù)語 （1）基線 無組分通過色譜柱時(shí)，檢測器的噪 音隨時(shí)間變化的曲線。 （2）峰寬 峰底寬Wb 峰半寬W1/2標(biāo)準(zhǔn)偏差 4 b W 2ln22 2 1 W 色譜參數(shù)示意圖 1/2h 0.607h W1/2 Wb tR t0 （3）保留值 保留時(shí)間

3、tR進(jìn)樣到出現(xiàn)色譜峰的時(shí)間 保留體積VR進(jìn)樣到出現(xiàn)色譜峰時(shí)消耗 的流動(dòng)相體積 死時(shí)間t0流動(dòng)相流過色譜柱的時(shí)間 死體積V0色譜柱的空隙體積 校正保留時(shí)間 R t 校正保留體積 R V 0 ttt RR 0 VVV RR FtV RR F流動(dòng)相流動(dòng)線速度 （4）相對保留值 1 . 2 1 2 1 2 RR V V t t r RR （5）分配系數(shù)和分配比（容量因子） 分配系數(shù)：一定溫度與壓力下兩相達(dá)平衡后， 組分在固定相和流動(dòng)相濃度 的比值 m S C C K 分配比（容量因子）： 一定溫度與壓力下兩相 達(dá)平衡后，組分在固定相和流動(dòng)相量的比值 q p k 固定相重量 流動(dòng)相重量 s s m S

4、V V k Vq Vp C C K 0 0 / / K與k的關(guān)系： （6）容量因子k與保留值的關(guān)系 0 0 0 t tt t t k RR )1 ( 0 kttR 證明：當(dāng)組分一半流出色譜柱時(shí) SSmmR CVCVCV 0 mRC V SSm CVCV 0 SSmmR CVCVCV 0 m S SR C C VVV 0 S KVV 0 S s V V V kV 0 0 00 kVVVR )1 ( 0 kttR )1 ( 0 kV 色譜基本保留方程 四、分離效能指標(biāo) 1、選擇性（相對保留值） 1 2 1 2 1 . 2 1 2 K K k k t t r R R 相對保留值由兩組分的熱力學(xué)性質(zhì)

5、決定，與色譜柱的長短粗細(xì)無關(guān)。 2、峰寬度 3、分離度 2 12 12 bb RR WW tt R 分離度考慮了保留時(shí)間和峰寬度，是一個(gè)綜合指標(biāo)： R 1.0兩峰明顯重疊兩峰明顯重疊 R = 1.0兩峰達(dá)兩峰達(dá)97.7%分離分離 R 1.5兩峰完全分開兩峰完全分開 小結(jié)小結(jié) 色譜法研究的核心：色譜法研究的核心： 選擇最適合的色譜體系和條件、在最選擇最適合的色譜體系和條件、在最 短的時(shí)間達(dá)到最佳的分離效果。短的時(shí)間達(dá)到最佳的分離效果。 第二節(jié)第二節(jié)色譜理論色譜理論 一、塔板理論 目的從理論上得到描述色譜流出曲線 的方程，并通過這一方程各參數(shù)來研究影 響分離的因素。 假設(shè) （1）色譜柱存在多級塔板

6、; （2）組分通過時(shí)在每級塔板兩相間達(dá) 到一次平衡; r 塔板數(shù) N 轉(zhuǎn)移次數(shù) 設(shè)：有A、B兩組分，kA = 2 kB = 1/2 當(dāng) N = 0r = 0 A組分在兩相分配達(dá)平衡后： 流動(dòng)相分量= 固定相分量= 333.0 3 1 1 1 kpq q 667.0 3 2 1 k k pq p r0 r1 r2 。 。 。 。 。 。 。 。 rn 塔片號塔片號0123456 組分組分A BA BA BA BA BA BA B 進(jìn)進(jìn) 樣樣 (I)1.0 1.0 流動(dòng)相 固定相 N=0 分配平衡分配平衡0.334 0.666 流動(dòng)相 0.666 0.334 固定相 進(jìn)流動(dòng)相進(jìn)流動(dòng)相 (II)0.

7、334 0.666 流動(dòng)相 0.666 0.334 固定相 N=1 分配平衡分配平衡0.222 0.2230.111 0.444 流動(dòng)相 0.444 0.111 0.223 0.222固定相 進(jìn)流動(dòng)相進(jìn)流動(dòng)相 (III)0.222 0.2230.111 0.444 流動(dòng)相 0.444 0.1110.223 0.222 固定相 N=2 分配平衡分配平衡0.148 0.0740.148 0.2970.037 0.296 流動(dòng)相 0.296 0.0370.297 0.1480.074 0.148 固定相 下表列出經(jīng)過各級轉(zhuǎn)移后組分在每一級塔板中的量： 塔片號塔片號0123456 組分組分A BA B

8、A BA BA BA BA B 進(jìn)流動(dòng)相進(jìn)流動(dòng)相 (IV)0.148 0.0740.148 0.2970.037 0.296 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.296 0.0370.297 0.1840.074 0.148 固定相固定相 N=3 分配平衡分配平衡0.099 0.0250.148 0.1480.074 0.2970.012 0.197 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.197 0.0120.297 0.0740.148 0.1480.025 0.099 固定相固定相 進(jìn)流動(dòng)相進(jìn)流動(dòng)相 (V)0.099 0.0250.148 0.1480.074 0.2970.012 0.197 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.197 0.0

9、120.297 0.0740.184 0.1480.025 0.099 固定相固定相 N=4 分配平衡分配平衡0.066 0.0080.132 0.0660.099 0.1970.033 0.2630.004 0.131 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.131 0.0040.264 0.033 0.197 0.099 0.066 0.1320.008 0.066 固定相固定相 進(jìn)流動(dòng)相進(jìn)流動(dòng)相 (VI)0.066 0.0080.132 0.0660.099 0.1970.033 0.2640.004 0.131 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.131 0.004 0.264 0.033 0.197 0.0990.066

10、0.1320.008 0.066 固定相固定相 N=5 分配平衡分配平衡0.044 0.0030.110 0.0270.114 0.1060.055 0.2220.014 0.2220.001 0.087 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.087 0.001 0.220 0.014 0.219 0.0530.110 0.1110.027 0.1110.003 0.044 固定相固定相 N=6 進(jìn)流動(dòng)相進(jìn)流動(dòng)相(VII)0.044 0.0030.110 0.0270.110 0.1060.055 0.2220.014 0.2220.001 0.087 流動(dòng)相流動(dòng)相 0.087 0.0010.220 0.0140

11、.219 0.0510.110 0.1100.027 0.1110.003 0.044 固定相固定相 r0 r1 r2 。 。 。 。 。 。 。 。 rn 當(dāng)經(jīng)過1次轉(zhuǎn)移（N=1）以后： 第0級塔板：r = 0 組分的分量 =)( 3 2 p pq p 第1級塔板：r = 1 組分的分量 =)( 3 1 q pq q 組分在兩級塔板上的量可表示為： 1 ) (qp 若抽象成一個(gè)規(guī)律： 由上表可以看出，經(jīng)N次轉(zhuǎn)移后，組分在各級 塔板上的量符合二相式分布，即 N qp) ( 當(dāng)N = 4時(shí)，組分分布在5級塔板上： 4322344 464) (qpqpqpqpqp 以A組分為例，5級塔板上的分量分

12、別是： 012. 0099. 0296. 0395. 0198. 0)333. 0667. 0( 4 N qp) (任一級塔板上的分量為 的展開式對應(yīng)的 一項(xiàng)，可用一個(gè)通式表示： )( , )!( ! ! rNr rN pq rNr N f 當(dāng)求 最后一級塔板的組分的量時(shí)，r = n，以 Nf nN , 作圖，即得色譜流出曲線，因此上式稱為流出曲 線方程。 )( , ) 1 () 1 1 ( )!( ! ! rNr rN k k krNr N f t C tR Cmax 對于兩個(gè)組分A和B，如果k不同，則流出曲線 的形狀不同： 由于所獲得的流出曲線在N很大時(shí)呈正態(tài)分布， 因此可將流出曲線方程轉(zhuǎn)

13、化為正態(tài)分布方程形式： )( 2 exp* 2 2 R R t ttn CC 將此方程與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線方程比較： 2 )*( exp* 2 2 xx yy 可知： 22 1 22 1 R t n 所以： n tR 2 2 或： 2 )( R t n 4 b W2ln22 2 1 W 根據(jù)： 所以： 2 2 1 22 )(54. 5)(16)( W t W tt n R b RR n 稱為色譜柱的理論塔板數(shù)。 因?yàn)閠R是熱力學(xué)常數(shù)，當(dāng)色譜柱的長度一定， 理論板數(shù)目n越大，色譜峰越窄。 2 2 1 2 2 )(54. 5)(16)( W t W tt n R b RR eff neff 與 n

14、的關(guān)系： 2 )( R eff t n 2 )( R t n 2 0 0 2 ) 1( )( kt kt t t n n R R eff 2 ) 1 ( k k n neff 1、從理論上得到了描述色譜流出曲線的方程， 通過該方程可以預(yù)測具有不同分配系數(shù)K的兩 種物質(zhì)在塔板數(shù)為n的色譜柱上分離的情況； 小結(jié) )( , ) 1 () 1 1 ( )!( ! ! rNr rN k k krNr N f 2、通過這一方程看出影響柱效率的因素是理論 板數(shù)n，其值越大，色譜峰越窄，分離效果越好； 2 2 1 2 2 )(54. 5)(16)( W t W tt n R b RR eff 3、既然色譜分離

15、的依據(jù)是組分在兩相中的分配 能力差異，因此，兩相不限于液-固相，對氣體成 分而言，亦可是氣-固項(xiàng)或氣-液相。 問題 怎樣提高色譜柱的理論塔板數(shù)n， 從而提高色譜柱的效率？ 二、速率理論 1、塔板理論的不足 塔板理論雖然指出了理論板數(shù)n或理論板高度 H對色譜柱效率的影響，但是沒有指出影響塔板高度 的因素，因此無法在理論指導(dǎo)下從實(shí)驗(yàn)上提高色譜柱 的效率。 2、Van Deemter方程 1956年Van Deemter提出速率方程，指出了提高柱效率 的途徑： Van Deemter方程 Cu u B AH 式中 u流動(dòng)相流動(dòng)的線速度 （1）A渦流擴(kuò)散項(xiàng)： 指固定相填充不均勻引起的擴(kuò)散 dpA2 為

16、填充的不 規(guī)則因子 dp固定相顆 粒粒徑 渦流擴(kuò)散示意圖 （2）B/u 縱向分子擴(kuò)散項(xiàng) 指分子沿色譜柱軸向擴(kuò)散引起的色譜譜帶展寬 B = 2 r Dm 式中： r彎曲因子，填充柱 r 1 空心柱r = 1 Dm組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù) 由于組分在液相中的擴(kuò)散系數(shù)只有氣體中的由于組分在液相中的擴(kuò)散系數(shù)只有氣體中的1/105，因，因 此在液相色譜中此在液相色譜中B可以忽略?？梢院雎?。 （3）Cu傳質(zhì)阻力項(xiàng) 指組分在流動(dòng)相和固定相之間傳質(zhì)的阻力 m p s f D d k k D d k k qC 2 2 2 2 )1 ()1 ( 固定相傳質(zhì)阻力流動(dòng)相傳質(zhì)阻力 q 和 為與兩相的構(gòu)型和性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)

17、 dp 和 df 為固定相顆粒直徑和固定液膜的厚度 綜上所述，速率方程為： u D d k k u D d k k q u D rdpH m p s f m 2 2 2 2 )1 ()1 ( 22 問題： 1、怎樣裝柱才能使色譜柱的效率提高？ 2、空心柱是否能夠用于色譜分離？ 3、如何獲得色譜最佳流速？ 0dCu u B ddAdH 0 2 C u B du dH u 在上述方程各項(xiàng)中存在矛盾，因此，應(yīng)求出最佳值： C u B 2 C B uopt BCAH2 min u Hmin uopt 3、影響譜帶展寬的其它因素 柱前展寬、柱后展寬、柱外效應(yīng) 三、分離條件的選擇 綜合塔板理論和速率理論，

18、可獲得影響色譜分 離效率的因素： 2 1 2 12 12 2 b R bb RR W tt WW tt R R 2 2 )(16 2 b R eff W t n eff R b n t W 2 2 4 eff R b R n t tt W tt R R RR 2 1 2 2 1 2 4 eff n r r R 1 , 2 1 , 2 4 1 n k k r r R 1 1 4 1 1 , 2 1 , 2 第三節(jié) 氣相色譜法 一、氣相色譜儀 載 氣 凈化器 流量計(jì) 色譜柱 柱箱 汽化室檢測器 記錄器 進(jìn) 樣 放 空 氣相色譜儀流程圖 氣相色譜儀主要包括四部分： 1、載氣系統(tǒng) 2、進(jìn)樣系統(tǒng) 3、分

19、離系統(tǒng) 4、檢測系統(tǒng) 1、載氣系統(tǒng) 載氣由壓縮氣體鋼瓶供給，經(jīng)減壓閥、穩(wěn)壓 閥控制壓強(qiáng)和流速，由壓強(qiáng)計(jì)指示氣體壓強(qiáng)，然后 進(jìn)入檢測器熱導(dǎo)池的參考臂，繼而進(jìn)入色譜柱。最 后通過熱導(dǎo)池、流量計(jì)而放入大氣。 氣相色譜對載氣的基本要求： （1）純凈 通過活性炭或分子篩凈化器，除去載氣中的 水分、氧等有害雜質(zhì)。 （2）穩(wěn)定 采用穩(wěn)壓閥或雙氣路方式： 載氣 （3）常用的載氣： 氮?dú)鈿錃夂?2、進(jìn)樣系統(tǒng) 包括進(jìn)樣裝置和汽化室。 進(jìn)樣通常用微量注射器和進(jìn)樣閥將樣品 引入。液體樣品引入后需要瞬間汽化。汽化在 汽化室進(jìn)行。 對汽化室的要求是：（1）體積??；（2） 熱容量大；（3）對樣品無催化作用 載氣入口 接色

20、譜柱 散熱片 加熱塊 汽化室示意圖 對高分子樣品，采用裂解裝置： 管式爐裂解器 熱絲裂解器 居里點(diǎn)裂解器 載氣入口 尼龍6/66共聚物在6500C的裂解色譜圖 3、分離系統(tǒng) 色譜柱 填充柱（2-6mm直徑，1-6m長 毛細(xì)管柱（0.1-0.5mm直徑, 幾十米長 固定相 固體固定相：固體吸附劑 液體固定相：由擔(dān)體和固定液組成 （1）固體固定相： 固體吸附劑包括活性碳、硅膠、Al2O3、 分子篩等；用于H2、O2、N2、CO、CO2、C1- C4的分離； （2）液體固定相 擔(dān)體擔(dān)體 固定液 固定液的選擇： 依據(jù)極性原則 （A）非極性組分分離非極性固定液 ，組 分出峰的順序由蒸汽壓決定，沸點(diǎn)高保留

21、時(shí)間 長 （B）中等極性組分分離中等極性固定 相，沸點(diǎn)與分子間力同時(shí)起作用 （C）強(qiáng)極性組分分離強(qiáng)極性固定相，分 子間力起作用，按極性大小出峰 （D）極性+非極性組分分離極性固定相 例如：苯和環(huán)己烷的色譜分離 苯沸點(diǎn) 80.10C 環(huán)己烷沸點(diǎn) 80.70C 采用非極性固定液 ，因組分出峰的順序由蒸汽 壓決定，所以分不開； 但是苯容易極化tR(苯）/tR（環(huán)己烷） （1）用弱極性的鄰苯二甲酸二辛酯1.5 （2）用極性的聚乙二醇-4003.9 （3）用，氧二丙氰6.3 問題問題 怎樣判斷一個(gè)固定液的極性怎樣判斷一個(gè)固定液的極性 大??？大小？ 固定液極性測量： 以丁二烯、正丁烷為分析對象，以、 -氧

22、二丙氰和角沙烷為固定液制成色譜柱 R R t t qlg （丁二烯） （正丁烷） 求出 q (、”-氧二丙氰)、q （角沙烷）、q（x） 利用下式求出固定液的相對極性數(shù)據(jù)： j x X qq qq P , , 100100 當(dāng) qx = qjpx = 0 當(dāng) qx = qpx = 100 其它固定液的極性介于0-100之間 0100 +1+2+3+4+5 非極性 幾種常見固定液的相對極性 4、控溫系統(tǒng) 作用 K是熱力學(xué)常數(shù)，隨溫度變化，溫度越高，K值 越小，因此保留時(shí)間越短，據(jù)此，可通過柱溫調(diào) 節(jié)分離程度。 恒溫 程序升溫 提高溫度 程序升溫 恒溫和程序升溫分析烴類化合物 5、檢測器 作用：將

23、色譜分離后的各組分的量 轉(zhuǎn)變成可測量的電信號，然 后紀(jì)錄下來。 要求：靈敏度高線性范圍寬 響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡單 通用性強(qiáng) 常用檢測器：熱導(dǎo)檢測器 氫火焰離子化檢測器 電子捕獲檢測器 一、熱導(dǎo)檢測器 (Thermal Conductivity Detector, TCD) 某些氣體和蒸汽的熱導(dǎo)系數(shù) 氣體 00C1000C氣體 00C1000C H217.41 22.4甲烷3.014.56 He14.57 17.41乙烷1.803.06 N22.433.14丙烷1.512.64 空氣2.173.14正丁烷 1.342.34 CO21.472.22甲醇1.422.30 熱導(dǎo)檢測器的主要特點(diǎn): (1)

24、結(jié)構(gòu)簡單 (2) 對無機(jī)物和有機(jī)物都有響應(yīng) (3) 靈敏度不高 二、氫火焰離子化檢測器 Flame Ionization Detector (FID) 有機(jī)物在火焰中電離形成離子流，根據(jù) 離子流的出現(xiàn)和大小進(jìn)行分析。 載氣+樣品組分 H2 空氣 極化極 收集極 放 大 記 錄 離 子 流 方 向 氫火焰離子化檢測器的特點(diǎn)： （1）靈敏度高，線性范圍寬 （2）適于有機(jī)物的檢測 （3）不能檢測惰性氣體、空氣、水、CO、 CO2、NO、SO2等氣體 3、電子俘獲檢測器 載氣在-射線源的照射下發(fā)生電離： N2 N2 + e 形成穩(wěn)定的基流。 鹵素等含電負(fù)性的原子捕獲電子生成 穩(wěn)定的負(fù)離子，并與載氣正離

25、結(jié)合，使基流 信號下降，根據(jù)信號是否降低和降低程度， 可檢測組分。 放射源 （-） 不銹鋼棒 （+） 放大與 檢測系統(tǒng) 電子俘獲檢測器的特點(diǎn)： （1）對鹵素、硫、磷、氮、氧有很強(qiáng) 的響應(yīng)； （2）靈敏度高，可用于痕量農(nóng)藥殘留 物的分析； （3）線性范圍較窄 4、火焰光度檢測器 （Flame Photometric Detector，F(xiàn)PD） 是一種對硫磷選擇性的檢測器，這 兩種元素燃燒中被激發(fā)，從而、發(fā)射特征 的光信號： 2RS SO2 SO2 + H2S2* S2 + hv S394 nm P526 nm 燃燒 載氣+組分 H2 PMT 濾光片 1800-29000C 新型檢測器新型檢測器

26、Reaction of organic compounds on nano-particle Large area of surface Red O2 Ox Nano-particle catalys t 0 5 10 15 20 25 03691215 Time/s Relative CL Intensity 一種醇在兩種納米材料表面的發(fā)光行為一種醇在兩種納米材料表面的發(fā)光行為 Chemiluminescence on the surface of nano-materials Chemiluminescence spectra of C2H5OH gas on the surface of

27、 nanosized semiconductor CCDCCD攝像儀收集化學(xué)發(fā)光譜圖攝像儀收集化學(xué)發(fā)光譜圖 Array detector for different compounds Compound I Compound II Compound I+II valve column detector Computer Gas chromatography with “Dots No.” Detector? 5、其它檢測器 （1）GC-MS （2）GC-FTIR 6、檢測器的性能指標(biāo) （1）靈敏度（Sensitivity） 指樣品量變化引起信號變化的程度， 程度越大靈敏度越高。 Q R S R

28、 Q Q R 單位濃度（或 質(zhì)量）的物質(zhì)通過檢 測器時(shí)所產(chǎn)生信號的 大小。 R 峰高mV 面積A=（mV）2 Q濃度mg/ml，ml/ml 質(zhì)量 g/s S濃度mV ml/mg A ml/mg 質(zhì)量mV s/g A s/g （2）檢測限（Detection Limit） 二倍噪音所相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)的量稱為檢測限 S N D 2 N為噪音，單位為mV （3）線性范圍（Linear range） 指檢測器信號與樣品濃度（或量）之間成 正比關(guān)系的范圍。 小結(jié) 氣相色譜儀主要包括四部分： 1、載氣系統(tǒng) 2、進(jìn)樣系統(tǒng) 3、分離系統(tǒng) 4、檢測系統(tǒng) 二、氣相色譜分析方法 1、定性分析 （1）保留時(shí)間定性法（已知物

29、對照方法） 在一定的色譜系統(tǒng)和操作條件下，每種物質(zhì) 都有一定的保留時(shí)間，如果在相同色譜條件下，未 知物的保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相同，則可初步認(rèn)為它 們?yōu)橥晃镔|(zhì)。 為了提高定性分析的可靠性，還可進(jìn)一步改 變色譜條件（分離柱、流動(dòng)相、柱溫等）或在樣品 中添加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，如果被測物的保留時(shí)間仍然與標(biāo) 準(zhǔn)物質(zhì)一致，則可認(rèn)為它們?yōu)橥晃镔|(zhì)。 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 012345678910111213 retention time / minutes intensity 75As / counts 3 4 2 5 6 1000 1500 2000 2500

30、3000 012345678910111213 retention time / minutes intensity 75As /counts 4 5 6 7 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 012345678910111213 retention time / minutes intensity 75As / counts 4 2 5 （2）保留指數(shù)（I）定性法 以正購?fù)闊N為參考標(biāo)準(zhǔn)，某一未知組分的保 留行為用兩個(gè)緊靠近它的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（正構(gòu)烷烴）來 標(biāo)定： I = 100 NN為碳原子數(shù) 例如：正己烷 I = 600 正辛烷 I = 800 其它化合物

31、 Ix = 100 x x為組分相當(dāng)于正構(gòu)烷烴C原子的數(shù) 例如：苯在某柱子上的Ix = 733 表示苯在該柱上的保留值相當(dāng)于含7.33個(gè)碳原 子的正構(gòu)烷烴的保留值。 所以保留指數(shù)可計(jì)算如下： lg lg 100 , , NnN Nx r r NI N，N+n 分別為兩個(gè)正構(gòu)烷烴的碳原 子數(shù), n最好等于1 )( )( , )( )( , NR nNR NnN NR xR Nx t t r t t r C7 C8 苯 （3）與其他儀器聯(lián)用定性 將具有定性能力的分析儀器如紅外（IR）、核 磁（NMR）、質(zhì)譜（MS）、原子光譜（AAS、 AES等儀器作為色譜儀的檢測器獲得比較準(zhǔn)確的 定性信息。 由于

32、保留值（保留時(shí)間、保留指數(shù)等）定 性受溫度影響，因此應(yīng)嚴(yán)格控制溫度； 當(dāng)兩個(gè)化合物的保留值相同或相近時(shí)，容 易出現(xiàn)錯(cuò)判。 2、定量分析 色譜定量分析的依據(jù)是被測物質(zhì)的量與它在色譜 圖上的峰面積（或峰高）成正比。 iii AfW fi 稱為定量校正因子。 （1） 校正因子fi 分為絕對和相對校正因子兩種。絕對校正因子為 i i i A W f 絕對校正因子受實(shí)驗(yàn)條件的影響，定量分 析時(shí)必須與實(shí)際樣品在相同條件下測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 的校正因子。 因此常用相對校正因子： 相對校正因子f 指某物質(zhì)i與一選擇的標(biāo)準(zhǔn) 物質(zhì)S的絕對校正因子之比。 即 相對校正因子只與檢測器類型有關(guān)，而與 色譜條件無關(guān)。 常用于作

33、為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)S的有苯（熱導(dǎo)檢測器） 和庚烷（氫火焰離子化檢測器）等。 ss ii s i i AW AW f f f / / （2）定量分析的方法 A、歸一化法 n i ii n i i fAW 11 n i ii xx i fA fA W 1 % 若流出色譜柱組分的總量為： 則X組分所占的百分含量為 歸一化法是將所有組分的峰面積歸一化法是將所有組分的峰面積Ai分別乘以分別乘以 它們的相對校正因子后求和，即所謂它們的相對校正因子后求和，即所謂“歸一歸一” 采用歸一化法進(jìn)行定量分析的前提條件是樣采用歸一化法進(jìn)行定量分析的前提條件是樣 品中所有成分都要能從色譜柱上洗脫下來，并能被品中所有成分都要能從

34、色譜柱上洗脫下來，并能被 檢測器檢測。檢測器檢測。 B、外標(biāo)法 將某組分的峰面積與該組分標(biāo)準(zhǔn)峰面積直接比較 定量?；虿捎脴?biāo)準(zhǔn)曲線法定量： A tR Ax tRx C、 內(nèi)標(biāo)法 比較標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)和被測組分的峰面積，從而確定被 測組分的濃度。 ss ii s i Af Af W W s ss ii i W Af Af W 由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和被測組分處在同一基體中，因此可以消 除基體帶來的干擾。而且當(dāng)儀器參數(shù)和洗脫條件發(fā)生非 人為的變化時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和樣品組分都會(huì)受到同樣影響， 這樣消除了系統(tǒng)誤差。 內(nèi)標(biāo)物應(yīng)滿足的要求： l在所給定的色譜條件下具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性； l在接近所測定物質(zhì)的保留時(shí)間內(nèi)洗脫下來； l

35、與兩個(gè)相鄰峰達(dá)到基線分離； l物質(zhì)特有的校正因子應(yīng)為已知的或者可測定； l與待測組分有相近的濃度和類似的保留行為； l具有較高的純度。 環(huán)境水樣中芳香烴，殺蟲劑，除草劑，水中銻形態(tài) 石油原油成分、汽油中各種烷烴和芳香烴 化工噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料中烴類，石蠟中高分子烴 食品、水果、 蔬菜 植物精煉油中各種烯烴、醇和酯，亞硝胺，香料中香味成分， 人造黃油中的不飽和十八酸，牛奶中飽和和不飽和脂肪酸 生物植物中萜類，微生物中胺類、脂肪酸類、脂肪酸酯類 醫(yī)藥血液中汞形態(tài)、中藥中揮發(fā)油 應(yīng)用領(lǐng)域分析對象舉例 法醫(yī)學(xué) 血液中酒精，尿中可卡因、安非他命，奎寧及其代謝物，火 藥成分，縱火樣品中的汽油 氣相色譜的應(yīng)用舉

36、例 第四節(jié)第四節(jié) 高效液相色譜法高效液相色譜法 High Performance Liquid Chromatography, HPLC 一、概述 氣相色譜只適合分析較易揮發(fā)、且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn) 定的有機(jī)化合物，而HPLC則適合于分析那些用氣相色 譜難以分析的物質(zhì)，如揮發(fā)性差、極性強(qiáng)、具有生物 活性、熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)。所以，HPLC的應(yīng)用范圍已 經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氣相色譜。 通常將液相色譜法按分離機(jī)理分成吸附色譜法、 分配色譜法、離子色譜法和凝膠色譜法四大類。其實(shí)， 有些液相色譜方法并不能簡單地歸于這四類。 吸附色譜吸附能，氫鍵異構(gòu)體分離、族分離，制備 分配色譜疏水分配作用各種有機(jī)化合物的分離、分析與制 備

37、 凝膠色譜溶質(zhì)分子大小高分子分離，分子量及其分布的測 定 離子交換色譜庫侖力無機(jī)離子、有機(jī)離子分析 手性色譜立體效應(yīng)手性異構(gòu)體分離，藥物純化 類 型 主要分離機(jī)理 主要分析對象或應(yīng)用領(lǐng)域 親和色譜生化特異親和力蛋白、酶、抗體分離，生物和醫(yī)藥 分析 二、高效液相色譜儀二、高效液相色譜儀 檢測器檢測器 高壓輸液泵高壓輸液泵 高壓輸液泵高壓輸液泵 輸液系統(tǒng)輸液系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng) 分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 1、輸液系統(tǒng) (1) 高壓輸液泵 高壓輸液泵是 液相色譜儀的關(guān)鍵部 件，其作用是將流動(dòng) 相以穩(wěn)定的流速或壓 力輸送到色譜系統(tǒng)。 輸液泵的穩(wěn)定 性直接關(guān)系到分析

38、結(jié) 果的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。 高壓輸液泵 在線脫氣裝置 (2)在線脫氣裝置 在線脫氣裝置用于脫去流動(dòng)相中的溶解氣體， 流動(dòng)相先經(jīng)過脫氣裝置再輸送到色譜柱。 除在線脫氣裝置外，目前也采用超聲脫氣、 真空脫氣等方式。 脫氣不好時(shí)有氣泡，導(dǎo)致流動(dòng)相流速不穩(wěn) 定，造成基線飄溢，噪音增加。 （3）梯度洗脫裝置 通過兩個(gè)輸液泵流速的變化，改變流動(dòng)相的 洗脫能力，其作用與氣相色譜的程序升溫類似。 A B A BC C 2、進(jìn)樣系統(tǒng) 通常采用六通伐進(jìn)樣： 色譜柱色譜柱 色譜柱色譜柱 泵泵 泵泵 1 2 進(jìn)進(jìn) 樣樣 3、色譜柱 Normal column5-um、4.6-um Narrow bore column

39、1-3 um Micro column 1 um 色譜柱是實(shí)現(xiàn)分離的核心部件，要求 柱效高、柱容量大和性能穩(wěn)定。柱性能與柱 結(jié)構(gòu)、填料特性、填充質(zhì)量和使用條件有關(guān)。 4、檢測器 作用 用來連續(xù)監(jiān)測經(jīng)色譜柱分離后的流出 物的組成和含量變化的裝置。 目前最常用的檢測器主要有： 紫外-可見檢測器 熒光檢測器 電化學(xué)檢測器 蒸發(fā)光散射檢測器 質(zhì)譜檢測器 （1）紫外-可見檢測器 光源光源 檢測室檢測室 光柵光柵 二極管陣列二極管陣列 檢測器檢測器 （2）熒光檢測器 許多有機(jī)化合物，特別是芳香族化合物、 被一定強(qiáng)度和波長的紫外光照射后，發(fā)射出較 激發(fā)光波長要長的熒光。但可以與發(fā)熒光物質(zhì) 反應(yīng)衍生化后檢測。

40、 特點(diǎn)： 有非常高的靈敏度和良好的選擇性， 靈敏度要比紫外檢測法高23個(gè)數(shù)量級，特別 適合于藥物和生物化學(xué)樣品的分析。 熒光檢測器結(jié)構(gòu)示意圖 光源光源 檢測器檢測器 濾光片濾光片 檢測室檢測室 （3）蒸發(fā)光散射檢測器 蒸發(fā)光散射檢測器適合于無紫外吸收、無電 活性和不發(fā)熒光的樣品的檢測。 （4）電化學(xué)檢測器（以電導(dǎo)檢測器為例） 電導(dǎo)儀電導(dǎo)儀 電極電極 電極電極 問題 電導(dǎo)檢測器怎樣消除流動(dòng)相 電導(dǎo)的干擾？ 例如，采用陽離子交換色譜分離堿金屬 離子時(shí)，通常用HCl作為流動(dòng)相。 三、液相色譜分離模式 一、吸附色譜（adsorption chromatography） 原理：基于被測組分在固定相表面具有吸附作用， 且各組分的吸附能力不同，使組分在固定相中產(chǎn)生 保留和實(shí)現(xiàn)分離。 固定相： 固定相通常是活性硅膠、氧化鋁、活性 炭、聚乙烯、聚酰胺等固體吸附劑，所以吸附色譜 也稱液固吸附色譜?；钚怨枘z最常用。 流動(dòng)相： 弱極性有機(jī)溶劑或非極性溶劑與極性溶 劑的混合物，如正構(gòu)烷烴（己烷、戊烷、庚烷等）、 二氯甲烷/甲醇、乙酸乙酯/乙腈等。 二、分配色譜 應(yīng)用： 吸附色譜用于結(jié)構(gòu)異構(gòu)體分離和族分離仍是 最有效的方法，如農(nóng)藥異構(gòu)體分離、石油中烷、烯、 芳烴的分離。 缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生不對稱峰和拖尾現(xiàn)象。 原理： 主要基于樣品分子在流動(dòng)相和固定相間的 溶解度不同（分配作用）而實(shí)現(xiàn)分離的液相色譜 分離