現(xiàn)代色譜學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1現(xiàn)代現(xiàn)代(xindi)色譜色譜第一頁(yè)，共59頁(yè)。2第2頁(yè)/共59頁(yè)第二頁(yè)，共59頁(yè)。3起到重要作用起到重要作用選用不同比例的兩種或兩種以上液選用不同比例的兩種或兩種以上液體作為流動(dòng)相體作為流動(dòng)相可以增大分離選擇性可以增大分離選擇性第3頁(yè)/共59頁(yè)第三頁(yè)，共59頁(yè)。4第4頁(yè)/共59頁(yè)第四頁(yè)，共59頁(yè)。5()()25.02.01.015.02.0R BR Att015.02.06.52.0Rtkt110.13311 6.5Rk 第5頁(yè)/共59頁(yè)第五頁(yè)，共59頁(yè)。6第6頁(yè)/共59頁(yè)第六頁(yè)，共59頁(yè)。7第7頁(yè)/共59頁(yè)第七頁(yè)，共59頁(yè)。8第8頁(yè)/共59頁(yè)第八頁(yè)，共59頁(yè)。一、色譜一、色譜(s

2、p)(s p)流出曲線和色流出曲線和色譜譜(s p)(s p)峰峰1 1、色譜、色譜(s p)(s p)流出曲線流出曲線 樣品經(jīng)色譜柱分離后的流出物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生的電信號(hào)隨樣品經(jīng)色譜柱分離后的流出物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生的電信號(hào)隨時(shí)間變化時(shí)間變化(binhu)的曲線的曲線色譜流出曲線（色譜圖）色譜流出曲線（色譜圖）2 、基線、基線（1）噪音）噪音(zoyn)（2）漂移）漂移依據(jù)流出曲線圖：依據(jù)流出曲線圖： 可以判斷混合物的分離的好壞可以判斷混合物的分離的好壞 對(duì)混合物中每一組分進(jìn)行定性、定量對(duì)混合物中每一組分進(jìn)行定性、定量在操作條件下，僅有純流動(dòng)相進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)在操作條件下，僅有純流動(dòng)相進(jìn)入檢測(cè)

3、器時(shí)的流出曲線。的流出曲線。第9頁(yè)/共59頁(yè)第九頁(yè)，共59頁(yè)。10 1、色譜、色譜(s p)圖圖可見(jiàn)：可以根據(jù)色譜可見(jiàn)：可以根據(jù)色譜(s p)峰（色譜峰（色譜(s p)流出曲線）做以下工作：流出曲線）做以下工作： 根據(jù)色譜根據(jù)色譜(s p)峰的個(gè)數(shù)，可以判斷樣品中所含組分的最少個(gè)數(shù)；峰的個(gè)數(shù)，可以判斷樣品中所含組分的最少個(gè)數(shù)； 根據(jù)色譜根據(jù)色譜(s p)峰的保留值（峰位），可以進(jìn)行定性分析；峰的保留值（峰位），可以進(jìn)行定性分析； 根據(jù)色譜根據(jù)色譜(s p)峰的面積或峰高，可以進(jìn)行定量分析；峰的面積或峰高，可以進(jìn)行定量分析； 色譜色譜(s p)峰的區(qū)域?qū)挾?，是評(píng)價(jià)色譜峰的區(qū)域?qū)挾?，是評(píng)價(jià)色譜(s

4、 p)柱分離效能的依據(jù)；柱分離效能的依據(jù)； 色譜色譜(s p)峰兩峰間的距離，是評(píng)價(jià)固定相（或流動(dòng)相）選擇是否合適的依據(jù)。峰兩峰間的距離，是評(píng)價(jià)固定相（或流動(dòng)相）選擇是否合適的依據(jù)。 3、色譜、色譜(s p)峰峰色譜色譜(s p)峰峰 (正常峰、前延峰、拖尾峰正常峰、前延峰、拖尾峰)：第10頁(yè)/共59頁(yè)第十頁(yè)，共59頁(yè)。11不對(duì)稱因子不對(duì)稱因子“fs”：用于形容用于形容(xngrng)色譜峰拖尾和前伸的程度，多數(shù)色譜峰拖尾和前伸的程度，多數(shù)為拖尾峰。為拖尾峰。hAB0.05hAABfs2對(duì)稱對(duì)稱(duchn)因子因子fs 0.95-1.05 1.05 峰拖尾的原因是硅膠基質(zhì)上的峰拖尾的原因是硅

5、膠基質(zhì)上的SiOH羥基未被全部鍵合而與溶質(zhì)羥基未被全部鍵合而與溶質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)。 改進(jìn)拖尾要用封尾技術(shù)：即用小分子的含甲基的物質(zhì)再次對(duì)硅膠改進(jìn)拖尾要用封尾技術(shù)：即用小分子的含甲基的物質(zhì)再次對(duì)硅膠進(jìn)行鍵合，封閉硅羥基；還可在流動(dòng)相中加入帶進(jìn)行鍵合，封閉硅羥基；還可在流動(dòng)相中加入帶 NH2氨基氨基(nj)(對(duì)羥對(duì)羥基敏感基敏感)的物質(zhì)，將殘余的羥基掩閉。的物質(zhì)，將殘余的羥基掩閉。第11頁(yè)/共59頁(yè)第十一頁(yè)，共59頁(yè)。12 內(nèi)嵌極性基團(tuán)反相固定相與傳統(tǒng)反相固定相的區(qū)別內(nèi)嵌極性基團(tuán)反相固定相傳統(tǒng)反相固定相第12頁(yè)/共59頁(yè)第十二頁(yè)，共59頁(yè)。13第13頁(yè)/共59頁(yè)第十三頁(yè)，共59頁(yè)。14進(jìn)樣進(jìn)樣

6、W1/20.5h0.607ht信號(hào)信號(hào)(xnho) h 26W標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差6 6半峰寬半峰寬W Wh/2h/2峰寬峰寬WW W即色譜峰兩側(cè)即色譜峰兩側(cè)(lin(lin c) c)拐點(diǎn)上的切線拐點(diǎn)上的切線在基線上所截在基線上所截得的距離。得的距離。三、柱效參數(shù)三、柱效參數(shù)1、區(qū)域、區(qū)域(qy)寬度寬度Wh/2=2.355 標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差，曲線拐點(diǎn)處，曲線拐點(diǎn)處峰寬的一半，即峰高峰寬的一半，即峰高0.6070.607處峰寬的一半。處峰寬的一半。W = 4 =1.699W h/2第14頁(yè)/共59頁(yè)第十四頁(yè)，共59頁(yè)。15：2.塔板數(shù)與塔板高度（評(píng)價(jià)柱效指標(biāo)）塔板數(shù)與塔板高度（評(píng)價(jià)柱效指標(biāo)）定義：定

7、義：理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)：1/2h2W1/2為便于為便于(biny)測(cè)量，改用半峰寬：測(cè)量，改用半峰寬：1/2hW1/2(或或Fct1/2)W最常用的計(jì)算式：最常用的計(jì)算式：另一計(jì)算式：另一計(jì)算式：(W不如不如W1/2容易測(cè)量，因而此式用容易測(cè)量，因而此式用的較少。的較少。)2RtN 22/154.5WtNR216WtNR第15頁(yè)/共59頁(yè)第十五頁(yè)，共59頁(yè)。16理論塔板高度：理論塔板高度：(L柱長(zhǎng)柱長(zhǎng))經(jīng)驗(yàn)式：經(jīng)驗(yàn)式：H2dP(dP10H20N5萬(wàn)萬(wàn))(dP5H10N10萬(wàn)萬(wàn))dP柱填料的顆粒直徑柱填料的顆粒直徑柱效的測(cè)定柱效的測(cè)定(cdng)和計(jì)算：和計(jì)算：以反相柱為例，流動(dòng)相用以反相柱為

8、例，流動(dòng)相用87(V/V)的甲醇的甲醇:水，樣品用苯水，樣品用苯、聯(lián)苯、萘等，加快記錄儀的走紙速度，測(cè)出半峰寬、聯(lián)苯、萘等，加快記錄儀的走紙速度，測(cè)出半峰寬W1/2，并由走紙速度換算為與，并由走紙速度換算為與tR相同的單位相同的單位“分分”或或“秒秒”，代入公式，計(jì)算出柱效，代入公式，計(jì)算出柱效N。NLH第16頁(yè)/共59頁(yè)第十六頁(yè)，共59頁(yè)。2221)(16)(54. 5WtWtnRR2,221)(16)(54. 5WtWttnRMR有效提高柱效的方法：（提高柱效的方法：（J） 固定相填料要均一，顆粒細(xì)，裝填均勻固定相填料要均一，顆粒細(xì)，裝填均勻(jnyn)。 流動(dòng)相粘度低。流動(dòng)相粘度低。 低

9、流速。低流速。 升高柱溫。升高柱溫。第17頁(yè)/共59頁(yè)第十七頁(yè)，共59頁(yè)。18四、相平衡參數(shù)四、相平衡參數(shù)1. 分配系數(shù)（分配系數(shù)（distribution coefficient）分配系數(shù)分配系數(shù): 在一定溫度在一定溫度(wnd)和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相間達(dá)到分配平衡時(shí)的濃度比值。和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相間達(dá)到分配平衡時(shí)的濃度比值。 msccK cs、cm分別為組分在固定相和流動(dòng)分別為組分在固定相和流動(dòng)(lidng)相的濃度；相的濃度； 分配色譜分配色譜(s p)： 分配系數(shù)分配系數(shù) 吸附色譜吸附色譜(s p)： 吸附系數(shù)吸附系數(shù) 離子交換色譜離子交換色譜(s p)： 選擇性系數(shù)

10、選擇性系數(shù) 凝膠凝膠色譜色譜(s p)（體積排阻色譜（體積排阻色譜(s p)）：）：滲透系數(shù)滲透系數(shù)第18頁(yè)/共59頁(yè)第十八頁(yè)，共59頁(yè)。19容量因子：在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分容量因子：在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分配達(dá)到配達(dá)到(d do)平衡時(shí)的質(zhì)量比，稱為容量因子，也稱分配比，平衡時(shí)的質(zhì)量比，稱為容量因子，也稱分配比，用用k表示。表示。 2. 容量因子 （capacity factor）msmmssWWVcVckcs、cm分別為組分在固定(gdng)相和流動(dòng)相的濃度(g/ml)；Vm為色譜柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體積， Vs為色譜柱中固定(gdng

11、)相的體積。第19頁(yè)/共59頁(yè)第十九頁(yè)，共59頁(yè)。20容量因子容量因子k決定決定(judng)于組分及固定相于組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)，隨柱溫、柱壓的變化而變的熱力學(xué)性質(zhì)，隨柱溫、柱壓的變化而變化，還與流動(dòng)相及固定相的體積有關(guān)。化，還與流動(dòng)相及固定相的體積有關(guān)。分配系數(shù)分配系數(shù)K與柱中固定相和流動(dòng)相的體積與柱中固定相和流動(dòng)相的體積(tj)無(wú)關(guān)，而取決于組分及兩相的性質(zhì)，無(wú)關(guān)，而取決于組分及兩相的性質(zhì)，并隨柱溫、柱壓變化而變化。并隨柱溫、柱壓變化而變化。msVVKk 第20頁(yè)/共59頁(yè)第二十頁(yè)，共59頁(yè)。21vRusmVkKVl在定距展開(kāi)在定距展開(kāi)(zhn ki)如柱色如柱色譜中譜中RLtoLt

12、l因此因此0RtRtmmmmmsmSmmsstNC VRttNNC VCV1111smRVkKV第21頁(yè)/共59頁(yè)第二十一頁(yè)，共59頁(yè)。22(1)RLLtku000(1)tktt k000RRtttktt0(1)sRmVttKV或0(1)sRmVVVKV5.分配系數(shù)(xsh)與保留體積的關(guān)系 k與保留(boli)參數(shù)間的關(guān)系理論上可以(ky)推導(dǎo)出：MRMRVVttk第22頁(yè)/共59頁(yè)第二十二頁(yè)，共59頁(yè)。23SRKVkVV00VKVVSR色譜過(guò)程(guchng)基本方程：ktVVKttsR000)1 ()1 (000ktVVKttsR3 選擇性因子（相對(duì)保留值relative retenti

13、on） 在相同的操作條件下，相鄰兩組分配系數(shù)(xsh)之比或容量因子之比，用r2,1 表示 12121 , 2kkKK)1()2()1()2(1 , 2RRRRVVtt小結(jié)： （1）色譜條件一定時(shí)，K或k值越大，則組分的保留值也越大。（2） 兩個(gè)(lin )組分的K或k值相等，則兩個(gè)(lin )組分的色譜峰必將重合。（3）兩個(gè)(lin )組分的K或k值差別越大，則相應(yīng)的兩色譜峰相距就越遠(yuǎn)。第23頁(yè)/共59頁(yè)第二十三頁(yè)，共59頁(yè)。24分離(fnl)度: 相鄰兩色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰底寬度平均值之比，用R表示。21)1()2(21)1()2()(22wwttwwttRRRRRtR(1) 、

14、 tR(2) 分別為組分1和組分2的保留時(shí)間，w1、w2分別為相應(yīng)組分色譜(s p)峰的峰底寬度，與保留值的單位相同。第24頁(yè)/共59頁(yè)第二十四頁(yè)，共59頁(yè)。25設(shè)兩相鄰(xin ln)峰的峰寬相等，即w1=w2，則2)1()2(21)1()2()(2wttwwttRRRRR2)(16WtnR又知ntntWRR)2(2)2(2416)1)(1)(4(221 , 21 , 2kkrrnR1 , 212)1()2(rKKttRR2)2(kttMR4n稱為(chn wi)柱效項(xiàng)；)1(1 , 21 , 2rr稱為(chn wi)柱選擇項(xiàng)；)1(22kk第25頁(yè)/共59頁(yè)第二十五頁(yè)，共59頁(yè)。第26頁(yè)

15、/共59頁(yè)第二十六頁(yè)，共59頁(yè)。如何根據(jù)具體情況改進(jìn)如何根據(jù)具體情況改進(jìn)(gijn)分分離度？離度？第27頁(yè)/共59頁(yè)第二十七頁(yè)，共59頁(yè)。282121221)(LLnnRRcmcmRRLL507 .48)68.05 .1(10)(221212第28頁(yè)/共59頁(yè)第二十八頁(yè)，共59頁(yè)。29解: w1/2=w/1.7 ntwR4w1=427/(3600)1/2=1.8 mm (w1)1/21.8/1.71.06 mmw2=430/(3600)1/2=2.0 mm (w2)1/22.0/1.71.18 mmR2(30-27)/(1.8+2)6/3.81.6第29頁(yè)/共59頁(yè)第二十九頁(yè)，共59頁(yè)。30

16、 例例3 3 已知物質(zhì)已知物質(zhì)A A和和B B在一個(gè)在一個(gè)30.0cm30.0cm柱上的保留時(shí)間分柱上的保留時(shí)間分別為別為16.4016.40和和17.6317.63分鐘分鐘. .不被保留組分通過(guò)該柱的時(shí)間為不被保留組分通過(guò)該柱的時(shí)間為1.301.30分鐘分鐘. .峰寬為峰寬為1.111.11和和1.21mm,1.21mm,紙速為紙速為1mm/min,1mm/min,計(jì)算計(jì)算: : (1)(1) 柱分辨本領(lǐng)柱分辨本領(lǐng); ;(2)(2) 柱的平均塔板數(shù)目柱的平均塔板數(shù)目; ;(3)(3) 塔板高度塔板高度; ;(4)(4) 達(dá)到達(dá)到1.51.5分離度所需的柱長(zhǎng)度分離度所需的柱長(zhǎng)度; ;(5) (

17、5) 達(dá)到達(dá)到1.51.5分離度（在較長(zhǎng)柱上）分離度（在較長(zhǎng)柱上） ，物質(zhì)，物質(zhì)B B洗脫洗脫(x (x tu) tu) 大約需要的時(shí)間大約需要的時(shí)間. .第30頁(yè)/共59頁(yè)第三十頁(yè)，共59頁(yè)。31 解解: (1) R=2(17.63-16.40)/(1.11+1.21)=1.06 (2) nA=16 (16.40/1.11)2=3493 nB=16(17.63/1.21)2=3397 nav=(3493+3397)/2=3445=3.44103 (3) H=L/n=30.0/3445=8.70810-3cm =8.7110-3cm (4) n2=34452.25/1.124=6.90103

18、源于n1/n2=（R1/R2)2 L=nH=6.901038.7110-3=60.1cm (5) tR2=tR1(R2/R1) =17.631.5/1.06 =24.95（分鐘）第31頁(yè)/共59頁(yè)第三十一頁(yè)，共59頁(yè)。3202.00.21.8minRRttt 1.8 1018RRcVtFmlRsVKV 18360.5RsVKV第32頁(yè)/共59頁(yè)第三十二頁(yè)，共59頁(yè)。33()()25.02.01.7715.02.0R BR Att015.02.06.52.0RtktA滯留在流動(dòng)(lidng)相中的時(shí)間分?jǐn)?shù)，即為保留比110.13311 6.5Rk 第33頁(yè)/共59頁(yè)第三十三頁(yè)，共59頁(yè)。340(

19、)sRRARBABmVttttKKV(1)sRAoAmVttKV0(1)sRBBmVttKV0()RABtt kk第34頁(yè)/共59頁(yè)第三十四頁(yè)，共59頁(yè)。35第35頁(yè)/共59頁(yè)第三十五頁(yè)，共59頁(yè)。36第36頁(yè)/共59頁(yè)第三十六頁(yè)，共59頁(yè)。37第37頁(yè)/共59頁(yè)第三十七頁(yè)，共59頁(yè)。38sm!()!NNrrrNmmmr Nr3(3 3)333!0.6670.3330.0373!(33)!m第38頁(yè)/共59頁(yè)第三十八頁(yè)，共59頁(yè)。3911NrsmmC CNmmrmmmm 總NmmrmmssC VmC VCV11NrmK第39頁(yè)/共59頁(yè)第三十九頁(yè)，共59頁(yè)。40Nssrmmmm 總Nssrmm

20、ssCVmC VCV1NrKmK當(dāng) n=3, r=0時(shí), 求流動(dòng)相和固定(gdng)相中溶質(zhì)的含量10.2970.09912sm 20.2970.1982 1sm 第40頁(yè)/共59頁(yè)第四十頁(yè)，共59頁(yè)。412R2( -)02=e(1)2t tCC第41頁(yè)/共59頁(yè)第四十一頁(yè)，共59頁(yè)。420max(2)2CC2R2( -)2max=et tC C第42頁(yè)/共59頁(yè)第四十二頁(yè)，共59頁(yè)。43三、理論(lln)塔板高度和理論(lln)塔板數(shù)2()Rtn21 25.54()RtnW216()RtnW第43頁(yè)/共59頁(yè)第四十三頁(yè)，共59頁(yè)。44Rt2()effRnt21 25.54()effRntW2

21、16()effRntW理論(lln)塔板高度為：第44頁(yè)/共59頁(yè)第四十四頁(yè)，共59頁(yè)。45231.505.54()2.4 100.10/2.0n 320000.83 (mm)2.4 10H 每 米 理 論 ( l l n ) 塔 板 數(shù) 為 ：2.4103/2=1.2103(m1)第45頁(yè)/共59頁(yè)第四十五頁(yè)，共59頁(yè)。46nC -傳質(zhì)阻抗系數(shù)傳質(zhì)阻抗系數(shù)(xsh) nu -流動(dòng)相的線速度流動(dòng)相的線速度(cm/s) 第46頁(yè)/共59頁(yè)第四十六頁(yè)，共59頁(yè)。47第47頁(yè)/共59頁(yè)第四十七頁(yè)，共59頁(yè)。48第48頁(yè)/共59頁(yè)第四十八頁(yè)，共59頁(yè)。49第49頁(yè)/共59頁(yè)第四十九頁(yè)，共59頁(yè)。502mmpm()CCdD2223(1)fssdkCkDCs -固定(gdng)相傳質(zhì)阻抗系數(shù)k -容量因子df-固定(gdng)液的液膜厚度Ds-溶質(zhì)在固定(gdng)相中的擴(kuò)散系 數(shù)第50頁(yè)/共59頁(yè)第五十頁(yè)，共59頁(yè)。512(1)kk 當(dāng)k1時(shí)，k增大(zn d)，Cs減小當(dāng)k 時(shí)，Cs0當(dāng)k=1時(shí)，最大，柱效最低。此時(shí)，216fssdCD1kkCs當(dāng)時(shí)， 減小，減小1k一般情況下，第51頁(yè)/共59頁(yè)第五十一頁(yè)，共59頁(yè)。52222223(1)fpmmdkHdDuukDuDdkkuDdkkuDdHsfmpmp22222)1 (32)1 (01