色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展

1、. .色譜法的產(chǎn)生和開展1906年，俄國植物學(xué)家Tswett發(fā)表了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他為了別離植物色素，將植物綠葉的石油醚提取液倒入裝有碳酸鈣粉末的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸鈣顆粒外表的吸附力不同，隨著淋洗的進(jìn)展，不同色素向下移動(dòng)的速度不同，形成一圈圈不同顏色的色帶，使各色素成分得到了別離。他將這種別離方法命名為色譜法chromatography。在此后的20多年里，幾乎無人問津這一技術(shù)。到了1931年，Kuhn等用同樣的方法成功地別離了胡蘿卜素和葉黃素，從此，色譜法開場為人們所重視，此后，相繼出現(xiàn)了各種色譜方法。色譜法的開展歷史年代創(chuàng)造者創(chuàng)造的色譜方法或重要應(yīng)用190

2、6Tswett用碳酸鈣作吸附劑別離植物色素。最先提出色譜概念。1931Kuhn, Lederer用氧化鋁和碳酸鈣別離a-、b-和g-胡蘿卜素。使色譜法開場為人們所重視。1938Izmailov, Shraiber最先使用薄層色譜法。1938Taylor, Uray用離子交換色譜法別離了鋰和鉀的同位素。1941Martin, Synge提出色譜塔板理論；創(chuàng)造液-液分配色譜；預(yù)言了氣體可作為流動(dòng)相即氣相色譜。1944Consden等創(chuàng)造了紙色譜。1949Macllean在氧化鋁中參加淀粉黏合劑制作薄層板使薄層色譜進(jìn)入實(shí)用階段。1952Martin, James從理論和實(shí)踐方面完善了氣-液分配色譜法

3、。1956Van Deemter等提出色譜速率理論，并應(yīng)用于氣相色譜。1957 基于離子交換色譜的氨基酸分析專用儀器問世。1958Golay創(chuàng)造毛細(xì)管柱氣相色譜。1959Porath, Flodin發(fā)表凝膠過濾色譜的報(bào)告。1964Moore創(chuàng)造凝膠滲透色譜。1965Giddings開展了色譜理論，為色譜學(xué)的開展奠定了理論根底。1975Small創(chuàng)造了以離子交換劑為固定相、強(qiáng)電解質(zhì)為流動(dòng)相，采用抑制型電導(dǎo)檢測的新型離子色譜法。1981Jorgenson等創(chuàng)立了毛細(xì)管電泳法。在分析化學(xué)領(lǐng)域，色譜法是一個(gè)相對(duì)年輕的分支學(xué)科。早期的色譜技術(shù)只是一種別離技術(shù)而已，與萃取、蒸餾等別離技術(shù)不同的是

4、其別離效率高得多。當(dāng)這種高效的別離技術(shù)與各種靈敏的檢測技術(shù)結(jié)合在一起后，才使得色譜技術(shù)成為最重要的一種分析方法，幾乎可以分析所有物質(zhì)，在所有學(xué)科領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。色譜法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)1. 色譜法的優(yōu)點(diǎn)別離效率高。幾十種甚至上百種性質(zhì)類似的化合物可在同一根色譜柱上得到別離，能解決許多其他分析方法無能為力的復(fù)雜樣品分析。分析速度快。一般而言，色譜法可在幾分鐘至幾十分鐘的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)復(fù)雜樣品的分析。檢測靈敏度高。隨著信號(hào)處理和檢測器制作技術(shù)的進(jìn)步，不經(jīng)過預(yù)濃縮可以直接檢測 10-9g 級(jí)的微量物質(zhì)。如采用預(yù)濃縮技術(shù)，檢測下限可以到達(dá) 10-12g數(shù)量級(jí)。樣品用量少。一次分析通常只需數(shù)納升至數(shù)微

5、升的溶液樣品。選擇性好。通過選擇適宜的別離模式和檢測方法，可以只別離或檢測感興趣的局部物質(zhì)。多組分同時(shí)分析。在很短的時(shí)間內(nèi)20min左右，可以實(shí)現(xiàn)幾十種成分的同時(shí)別離與定量。易于自動(dòng)化?，F(xiàn)在的色譜儀器已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)從進(jìn)樣到數(shù)據(jù)處理的全自動(dòng)化操作。2. 色譜法的缺點(diǎn)定性能力較差。為抑制這一缺點(diǎn)，已經(jīng)開展起來了色譜法與其他多種具有定性能力的分析技術(shù)的聯(lián)用。色譜法的定義與分類固定相stationary phase：在色譜別離中固定不動(dòng)、對(duì)樣品產(chǎn)生保存的一相。流動(dòng)相mobile phase：與固定相處于平衡狀態(tài)、帶動(dòng)樣品向前移動(dòng)的另一相。色譜法：又稱色層法或?qū)游龇?，是一種物理化學(xué)分析方法，它利用不同溶質(zhì)

6、樣品與固定相和流動(dòng)相之間的作用力分配、吸附、離子交換等的差異，當(dāng)兩相做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，各溶質(zhì)在兩相間進(jìn)展屢次平衡，使各溶質(zhì)到達(dá)相互別離。色譜法的分類方法很多，最粗的分類是根據(jù)流動(dòng)相的狀態(tài)將色譜法分成四大類色譜類型流動(dòng)相主要分析對(duì)象氣相色譜法氣體揮發(fā)性有機(jī)物液相色譜法液體可以溶于水或有機(jī)溶劑的各種物質(zhì)超臨界流體色譜法超臨界流體各種有機(jī)化合物電色譜法緩沖溶液、電場離子和各種有機(jī)化合物色譜法根本原理根本概念1. 保存時(shí)間與容量因子在整個(gè)色譜別離過程中，流動(dòng)相始終是以一定的流速或壓力在固定相中流動(dòng)的，并將溶質(zhì)帶入色譜柱。溶質(zhì)因分配、吸附等相互作用，進(jìn)入固定相后，即在固定相外表與功能層分子作用，從而在固定相

7、中保存。同時(shí)，溶質(zhì)又被流動(dòng)相洗脫下來，進(jìn)入流動(dòng)相。與固定相作用越強(qiáng)的溶質(zhì)在固定相中的保存時(shí)間就越長。從色譜柱流出的溶液柱流出物進(jìn)入檢測器連續(xù)測定，得到如圖7-1所示的色譜圖，即柱流出物中溶質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線，直線局部是沒有溶質(zhì)流出時(shí)流動(dòng)相的背景響應(yīng)值，稱作基線base line。在基線平穩(wěn)后，通常將基線響應(yīng)值設(shè)定為零，再進(jìn)樣分析。溶質(zhì)開場流出至完全流出所對(duì)應(yīng)的峰型局部稱色譜峰peak，基線與色譜峰組成了一個(gè)完整的色譜圖chromatogram。死時(shí)間(dead time)：在色譜柱中無保存的溶質(zhì)從進(jìn)樣器隨流動(dòng)相到達(dá)檢測器所需要的時(shí)間，通常用t0表示。溶質(zhì)保存時(shí)間solute retenti

8、on time：或稱真實(shí)保存時(shí)間，是溶質(zhì)因與固定相作用在色譜柱中所停留的時(shí)間，它不包含死時(shí)間，通常用tS表示。保存時(shí)間retention time：是tS與t0之和，通常用tR表示，即tR = t0 + tS(7-1)容量因子capacity factor：對(duì)于有效的色譜別離，色譜柱必須具有保存溶質(zhì)的能力，而且還能使不同溶質(zhì)之間到達(dá)足夠大的別離。色譜柱的容量因子K是溶質(zhì)離子與色譜柱填料相互作用強(qiáng)度的直接量度，由下式定義： (7-2)式中VR和V0分別為總保存體積和空保存體積。2. 色譜峰的對(duì)稱性高斯Gaussian曲線：在理想情況下，色譜峰的形狀可以近似地用高斯曲線描述圖7-2。圖中Ó

9、;為標(biāo)準(zhǔn)偏差拐點(diǎn)處的半峰寬，h為最大峰高，w為峰寬。在任意給定位置x處的峰高y可以用下式描述： (7-3) (式中Y0為峰極大值，即Y0=h不對(duì)稱因子asymmetry：在實(shí)際的色譜過程中，溶質(zhì)從色譜柱中流出時(shí)，很少符合高斯分布，而是具有一定的不對(duì)稱性。我們可以定義一個(gè)不對(duì)稱因子As來定量地表示色譜峰的不對(duì)稱程度，如圖7-3所示，將10峰高處前半峰的寬度設(shè)為a, 同高度處后半峰的寬度設(shè)為b，將b與a的比值定義為不對(duì)稱因子As，即 AS=b/a (7-4)拖尾峰tailing peak：當(dāng)As大于1時(shí)，色譜峰的形狀是前半局部信號(hào)增加快，后半局部信號(hào)減少慢。引起峰拖尾的主要原因是溶質(zhì)在固定相中存在

10、吸附作用，因此，拖尾峰也稱為吸附峰。伸舌峰leading peak或fronting peak：當(dāng)As小于1時(shí)，色譜峰是前半局部信號(hào)增加慢，后半局部信號(hào)減小快。因?yàn)樯焐喾逯饕枪潭ㄏ嗖荒芙o溶質(zhì)提供足夠數(shù)量適宜的作用位置，使一局部溶質(zhì)超過了峰的中心，即產(chǎn)生了超載，所以也稱超載峰。3. 別離度色譜分析的目標(biāo)就是要將混合物中的各組分別離，兩個(gè)相鄰色譜峰的別離度Rresolution定義為兩峰保存時(shí)間差與兩峰峰底寬平均值之商，即               (7-

11、5)式中tR1和tR2分別為峰1和峰2的保存時(shí)間；w1和w2分別為峰1和峰2在峰底基線的峰寬，即通過色譜峰的變曲點(diǎn)拐點(diǎn)所作三角形的底邊長度。計(jì)算別離度所需的參數(shù)都可以從色譜圖圖7-4中獲得.如果色譜峰呈高斯分布，那么別離度R=2相當(dāng)于8Ó別離即可完全滿足定量分析的需要。因?yàn)樵诨€位置的峰寬w為4Ó，R=2時(shí)，兩個(gè)峰完全到達(dá)了基線別離。通過調(diào)節(jié)色譜條件還可獲得更高的R值，不過這時(shí)的代價(jià)將是分析時(shí)間增加。如果兩組分濃度相差不是太大，別離度R=0.5時(shí)，仍然可以看得出兩個(gè)峰的峰頂是分開的。4. 選擇性系數(shù)兩個(gè)組分到達(dá)別離的一個(gè)決定性參數(shù)就是兩組分的相對(duì)保存值，將其定義為兩個(gè)色譜峰

12、真實(shí)保存時(shí)間tg之比，稱作選擇性系數(shù)，即 (7-6)計(jì)算選擇性系數(shù)所需參數(shù)也可以從色譜圖圖7-4中獲得。選擇性系數(shù)主要由固定相的性質(zhì)所決定，在高效液相色譜HPLC中，選擇性系數(shù)也受流動(dòng)相組成的影響。中選擇性系數(shù)=1時(shí)，那么說明在給定的色譜條件下，兩組分不存在熱力學(xué)上的差異，無法實(shí)現(xiàn)相互別離。色譜過程動(dòng)力學(xué)色譜過程動(dòng)力學(xué)研究物質(zhì)在色譜過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如解釋色譜流出曲線的形狀、譜帶展寬的機(jī)理，從而為選擇色譜別離條件提供理論指導(dǎo)。用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)公式表述色譜理論需要根據(jù)溶質(zhì)在柱內(nèi)的遷移過程及影響這一過程的各種因素，列出相應(yīng)的偏微分方程組，求出描述色譜譜帶運(yùn)動(dòng)的方程式。其數(shù)學(xué)處理相當(dāng)復(fù)雜，方程組的求解也

13、非常困難。在實(shí)際研究中，通常要進(jìn)展適當(dāng)?shù)臈l件假設(shè)并作簡化的數(shù)學(xué)處理。在此僅作簡單介紹。1. 塔板理論塔板理論把氣液色譜柱當(dāng)作一個(gè)精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念描述溶質(zhì)在兩相間的分配行為，并引入理論塔板數(shù)the number of theoretical platesN和理論塔板高度theoretical plate heightH作為衡量柱效的指標(biāo)。根據(jù)塔板理論，溶質(zhì)進(jìn)入柱入口后，即在兩相間進(jìn)展分配。對(duì)于正常的色譜柱，溶質(zhì)在兩相間到達(dá)分配平衡的次數(shù)在數(shù)千次以上，最后，"揮發(fā)度"最大保存最弱的溶質(zhì)最先從"塔頂"色譜柱出口逸出流出，從而使不同"揮發(fā)

14、度"保存值的溶質(zhì)實(shí)現(xiàn)相互別離。理論塔板數(shù)N可以從色譜圖中溶質(zhì)色譜峰的有關(guān)參數(shù)計(jì)算，常用的計(jì)算公式有以下兩式：7-77-8式中：b1/2為半峰寬；w為峰底寬經(jīng)過色譜峰的拐點(diǎn)所作三角形的底邊寬。理論塔高度H與理論塔板數(shù)N和柱長的關(guān)系如下： H=L/N7-92. 速率理論為了抑制塔板理論的缺陷，Van Deemter等在Martin等人工作的根底上，比較完整地解釋了速率理論。后來，Giddings等又作了進(jìn)一步的完善。速率理論充分考慮了溶質(zhì)在兩相間的擴(kuò)散和傳質(zhì)過程，更接近溶質(zhì)在兩相間的實(shí)際分配過程。當(dāng)溶質(zhì)譜帶向柱出口遷移時(shí)，必然會(huì)發(fā)生譜帶展寬。譜帶的遷移速率的大小決定于流動(dòng)相線速度和溶質(zhì)在

15、固定相中的保存值。同一溶質(zhì)的不同分子在經(jīng)過固定相時(shí)，它們的遷移速率是不同的，正是這種差異造成了譜帶的展寬。譜帶展寬的直接后果是影響別離效率和降低檢測靈敏度，所以，抑制譜帶展寬就成了高效別離追求的目標(biāo)引起譜帶展寬的主要因素有渦流擴(kuò)散eddy diffusion、縱向擴(kuò)散longitudinal diffusion和兩相中傳質(zhì)阻力resistance to mass transfer)引起的擴(kuò)散。圖7-5是色譜柱中溶質(zhì)譜帶展寬的幾種主要因素的圖示。色譜過程熱力學(xué)色譜過程熱力學(xué)就是從熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，研究溶質(zhì)保存值隨分析條件、分子構(gòu)造變化的規(guī)律。根據(jù)熱力學(xué)公式RT lnK =和，可以得到7

16、-17式中：K為溶質(zhì)在兩相間的分配系數(shù)，為吉布斯生成自由能，為焓變，為熵變，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。根據(jù)容量因子的定義，可以得到：7-18式中Vs和Vm分別表示固定相和流動(dòng)相體積，由式(7-17)和式(7-18)可以得到：7-19如果色譜條件一定，那么可視為常數(shù)。是熱力學(xué)溫度倒數(shù)1/T的函數(shù)，與1/T的關(guān)系曲線稱為范特霍夫vant Hoff曲線。范特霍夫曲線是以為斜率的直線。對(duì)于吸熱過程，小于零，直線的斜率為負(fù)；對(duì)于放熱過程，大于零，直線的斜率為正。氣相色譜儀器氣相色譜儀流程圖氣相色譜儀是一個(gè)載氣連續(xù)運(yùn)行、氣密的氣體流路系統(tǒng)。氣路系統(tǒng)的氣密性、載氣流速的穩(wěn)定性及測量的準(zhǔn)確性，都影響色譜儀

17、的穩(wěn)定性和分析結(jié)果。圖7-7是常用的雙氣路氣相色譜儀的流程圖高壓鋼瓶中的載氣氣源經(jīng)減壓閥減低至0.2-0.5MPa，通過裝有吸附劑分子篩的凈化氣除去載氣中的水分和雜質(zhì)，到達(dá)穩(wěn)壓閥，維持氣體壓力穩(wěn)定。樣品在氣化室變成氣體后被載氣帶至色譜柱，各組分在柱中到達(dá)別離后依次進(jìn)入檢測器。減壓閥圖中7是高壓氣瓶與減壓閥的連接口，氣體經(jīng)針閥4進(jìn)入裝有調(diào)節(jié)隔膜的出口腔5，出口壓力是靠調(diào)節(jié)手柄1調(diào)節(jié)。順時(shí)針擰緊，針閥逐漸翻開，出口壓力升高；反時(shí)針旋松，出口壓力減小。穩(wěn)壓閥為后面的針形閥提供穩(wěn)定的氣壓，或?yàn)楹竺娴姆€(wěn)流閥提供恒定的參考?jí)毫?。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄，即可通過彈簧將針閥2旋到一定的開度，當(dāng)壓力到達(dá)一定值時(shí)就處于平衡

18、狀態(tài)，當(dāng)氣體進(jìn)口壓力P1稍有增加時(shí)，P2處的壓力也增加，波紋管就向右移動(dòng)，并帶動(dòng)三根連動(dòng)閥桿圖中只畫出一根也向右移動(dòng)，使閥開度變小，使出口壓力P3維持不變，反之亦然。穩(wěn)流閥程序升溫用氣相色譜儀通常還配有穩(wěn)流閥，以維持柱升降溫時(shí)氣流的穩(wěn)定。其工作原理是針閥在輸入壓力保持不變的情況下旋到一定的開度，使流量維持不變。當(dāng)進(jìn)口壓力穩(wěn)定，針閥兩端的壓力差P=P3-P2，當(dāng)P等于彈簧壓力時(shí)，膜片兩邊到達(dá)平衡。當(dāng)柱溫升高時(shí)，氣體阻力增加，出口壓力P4增加，流量降低。因?yàn)镻1是恒定的，所以P1-P2小于彈簧壓力，這時(shí)彈簧向上壓動(dòng)膜片，球閥開度增大，出口壓力P4增大，流量增加，P2也相應(yīng)下降，直至P1-P2等于彈

19、簧壓力時(shí)，膜片又處于平衡，使氣體流量維持不變。進(jìn)樣器略檢測器略氣相色譜的流動(dòng)相種類很少，主要是惰性氣體氮?dú)饣蚝?，有時(shí)也用氬氣或氫氣。樣品在固定相中的保存主要是吸附和分配機(jī)理。根據(jù)固定相色譜柱和樣品氣化方式的不同，氣相色譜主要有以下幾種分析技術(shù)。填充柱氣相色譜填充柱氣相色譜的柱管通常為長13m，內(nèi)徑23mm的不銹鋼管，為節(jié)省柱溫箱空間而將柱管彎成環(huán)狀。在管內(nèi)壁涂漬液體物質(zhì)氣-液色譜或在管內(nèi)填充固體吸附劑氣-固色譜。1. 氣-液色譜原理：各溶質(zhì)在氣相流動(dòng)相和液相固定相間分配系數(shù)不同到達(dá)別離。固定相：涂漬在惰性多孔固體基質(zhì)載體或擔(dān)體上的液體物質(zhì)，常稱固定液。使用過的氣-液色譜固定液上千種，常用的固

20、定液有聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇、含5或20苯基的聚甲基硅氧烷、含氰基和苯基的聚甲基硅氧烷、50三氟丙基聚硅氧烷，另外，用于別離手性異構(gòu)體的手性固定相那么主要有手性氨基酸的衍生物、手性金屬配合物和環(huán)糊精衍生物。常用的基質(zhì)：無機(jī)載體如硅藻土、玻璃粉末或微球、金屬粉末或微球、金屬化合物和有機(jī)載體如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚乙烯丙烯酸酯。2. 氣-固色譜氣-固色譜的固定相是固體吸附劑，別離是基于樣品分子在固定相外表的吸附能力的差異而實(shí)現(xiàn)的。常用的固體吸附劑有碳質(zhì)吸附劑活性炭、石墨化碳黑、碳分子篩、氧化鋁、硅膠、無機(jī)分子篩和高分子小球。氣-固色譜不如氣-液色譜應(yīng)用廣泛，主要用于永久氣體和低沸點(diǎn)烴類的分析，在

21、石油化工領(lǐng)域應(yīng)用很普遍。毛細(xì)管氣相色譜1. 毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫彈性石英毛細(xì)管。柱內(nèi)徑通常為0.1-0.5mm，柱長30-50m，繞成直徑20cm左右的環(huán)狀。用這樣的毛細(xì)管作別離柱的氣相色譜稱為毛細(xì)管氣相色譜或開管柱氣相色譜，其別離效率比填充柱要高得多。2. 填充毛細(xì)管柱填充毛細(xì)管柱是在毛細(xì)管中填充固定相而成，也可先在較粗的厚壁玻璃管中裝入松散的載體或吸附劑，然后拉制成毛細(xì)管。如果裝入的是載體，使用前在載體上涂漬固定液成為填充毛細(xì)管柱氣-液色譜。如果裝入的是吸附劑，就是填充毛細(xì)管柱氣-固色譜。這種毛細(xì)管柱近年已不多用。3. 開管型毛細(xì)管柱壁涂毛細(xì)管柱：在內(nèi)徑為0.

22、1-0.3mm的中空石英毛細(xì)管的內(nèi)壁涂漬固定液。這是目前使用最多的毛細(xì)管柱。載體涂層毛細(xì)管柱：先在毛細(xì)管內(nèi)壁附著一層硅藻土載體，然后再在載體上涂漬固定液。小內(nèi)徑毛細(xì)管柱：內(nèi)徑小于0.1mm的毛細(xì)管柱，主要用于快速分析。大內(nèi)徑毛細(xì)管柱：內(nèi)徑在0.3-0.5mm的毛細(xì)管，往往在其內(nèi)壁涂漬5-8m的厚液膜。4. 毛細(xì)管柱氣相色譜分析體系現(xiàn)在的氣相色譜儀大都既可做填充柱氣相色譜，又可做毛細(xì)管柱氣相色譜。但在儀器設(shè)計(jì)上考慮了毛細(xì)管氣相色譜的特殊要求。(1) 進(jìn)樣系統(tǒng)毛細(xì)管氣相色譜的開展主要取決于毛細(xì)管柱的制作和進(jìn)樣系統(tǒng)?，F(xiàn)在多采用分流進(jìn)樣技術(shù)。一般氣相色譜的氣化室體積為0.5-2mL，而毛細(xì)管色譜別離的

23、載氣流量只有0.5-2mL/min，載氣將樣品全部沖洗到色譜柱中需要0.25-4min，這樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的峰展寬，影響別離效果。而且毛細(xì)管柱的柱容量低，通常只能進(jìn)樣幾個(gè)nL的樣品，用微量注射器無法準(zhǔn)確進(jìn)樣，分流進(jìn)樣器就是為毛細(xì)管氣相色譜進(jìn)樣而專門設(shè)計(jì)的(2) 色譜柱連接為了減小色譜系統(tǒng)的死體積，毛細(xì)管柱和進(jìn)樣器的連接應(yīng)將色譜柱伸直，插入分流器的分流點(diǎn)。色譜柱出口直接插入檢測器內(nèi)。(3) 尾吹由于毛細(xì)管柱載氣流速低，進(jìn)入檢測器后發(fā)生突然減速，會(huì)引起色譜峰展寬，為此，在色譜柱出口加一個(gè)輔助尾吹氣，以加速樣品通過檢測器。當(dāng)檢測池體積較大時(shí)，尾吹更是必要的。(4) 檢測器各種氣相色譜檢測器都可使用，不過

24、最常用的為靈敏度高、響應(yīng)速度和死體積小的氫火焰離子化檢測器。也可和各種微型化的氣相色譜檢測器匹配。裂解氣相色譜prolysis gas chromatography裂解氣相色譜是一種反響氣相色譜，是在嚴(yán)格控制的操作條件下，使天然或合成高分子化合物進(jìn)展高溫?zé)崃呀?，生成的低分子熱裂解產(chǎn)物用氣相色譜別離分析。因?yàn)榱呀馑槠慕M成和相對(duì)含量與被測高分子的構(gòu)造密切相關(guān)，所以，每種高分子的裂解色譜圖都各有其特征，稱熱裂解"指紋"色譜圖.1. 裂解器為了獲得重現(xiàn)性好的裂解色譜圖，關(guān)鍵是要有一個(gè)設(shè)計(jì)合理，具有死體積小、熱容量高和升溫速度快的裂解器，它是裂解氣相色譜的關(guān)鍵部件.管式爐裂解器：通

25、常由一個(gè)外壁加熱的石英管制成，采用電熱絲加熱，裂解溫度在300-1000，恒溫精度高。當(dāng)爐溫到達(dá)設(shè)定溫度，將樣品置于鉑金小舟內(nèi)，用推桿將鉑金舟送入裂解爐，樣品不與管壁接觸。該裂解器的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、能定量進(jìn)樣、操作方便、裂解溫度連續(xù)可調(diào)，但其缺點(diǎn)是升溫速率不可調(diào)、死體積大和容易產(chǎn)生二次反響。熱絲裂解器：將直徑0.2-0.5mm，長50mm左右的鉑絲或鎳鉻絲繞成螺旋狀，樣品涂在金屬熱絲上，熱絲用穩(wěn)定電壓加熱到所需溫度，通電約10秒鐘，就可使樣品瞬間裂解，裂解產(chǎn)物被載氣帶入色譜柱。該裂解器構(gòu)造簡單、加熱時(shí)間短、二次反響少。但缺點(diǎn)是不易定量進(jìn)樣，所以一般只用于定性分析。 居里點(diǎn)裂解器：是一

26、種高頻感應(yīng)加熱裂解器，用鐵磁性材料作加熱元件,將它置于高頻電場中，它會(huì)吸收射頻能量而迅速升溫，到達(dá)居里點(diǎn)溫度時(shí)，鐵磁質(zhì)變?yōu)轫槾刨|(zhì)，那么不再吸收射頻能量，溫度將穩(wěn)定在居里點(diǎn)溫度。當(dāng)切斷高頻電源后溫度下降，鐵磁性又恢復(fù)。將樣品附著在加熱元件上，樣品就可在居里點(diǎn)溫度裂解。不同的鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)溫度不同，通過調(diào)節(jié)鐵磁質(zhì)合金的組成就可獲得所需溫度的加熱元件。頂空氣相色譜gas chromatography headspase analysis是一種間接分析液體或固體中揮發(fā)性成分的氣相色譜法，也可以看作是一種氣相色譜的進(jìn)樣方式。分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)頂空氣相色譜。1. 靜態(tài)頂空氣相色譜靜態(tài)頂空氣相色譜的典型裝置，將液

27、體或固體樣品置于一個(gè)恒溫密閉的樣品容器中，使其中的揮發(fā)性成分逸出，在到達(dá)氣-液或氣-固平衡后采集蒸汽相進(jìn)展氣相色譜分析。2. 動(dòng)態(tài)頂空氣相色譜動(dòng)態(tài)頂空氣相色譜的典型裝置，把液體或固體樣品置于樣品管中，向樣品管中通入惰性氣體N2，將待測組分吹掃出來，并使其通過裝有吸附劑的捕集管，被吸附劑吸附，然后將吸附劑加熱，使被測組分脫附，在用載氣將脫附的樣品氣體帶入氣相色譜儀中進(jìn)展分析。因其操作過程中包括了吹掃和捕集兩個(gè)主要環(huán)節(jié),所以也叫吹掃-捕集purge-tranp法.程序升溫氣相色譜現(xiàn)代氣相色譜儀都裝有程序升溫控制系統(tǒng)，是解決復(fù)雜樣品別離的重要技術(shù)。恒溫氣相色譜的柱溫通常恒定在各組分的平均沸點(diǎn)附近。如

28、果一個(gè)混合樣品中各組分的沸點(diǎn)相差很大，采用恒溫氣相色譜就會(huì)出現(xiàn)低沸點(diǎn)組分出峰太快，相互重疊，而高沸點(diǎn)組分那么出峰太晚，使峰形展寬和分析時(shí)間過長。程序升溫氣相色譜就是在別離過程中逐漸增加柱溫，使所有組分都能在各自的最正確溫度下洗脫。.色譜定性與定量分析方法各種色譜分析方法的定性與定量分析的根本方法都是一樣的。色譜定性分析1. 保存時(shí)間定性在一定的色譜系統(tǒng)和操作條件下，每種物質(zhì)都有一定的保存時(shí)間，如果在一樣色譜條件下，未知物的保存時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一樣，那么可初步認(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)一步改變色譜條件別離柱、流動(dòng)相、柱溫等或在樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，如果被測物的保存時(shí)間仍然與

29、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)一致，那么可認(rèn)為它們?yōu)橥晃镔|(zhì)。2. 利用不同檢測方法定性同一樣品可以采用多種檢測方法檢測，如果待測組分和標(biāo)準(zhǔn)物在不同的檢測器上有一樣的響應(yīng)行為，那么可初步判斷兩者是同一種物質(zhì)。在液相色譜中，還可通過二極管陣列檢測器比較兩個(gè)峰的紫外或可見光譜圖。3. 保存指數(shù)定性在氣相色譜中，可以利用文獻(xiàn)中的保存指數(shù)數(shù)據(jù)定性。保存指數(shù)隨溫度的變化率還可用來判斷化合物的類型，因?yàn)椴煌愋突衔锏谋４嬷笖?shù)隨溫度的變化率不同。4. 柱前或柱后化學(xué)反響定性在色譜柱后裝T型分流器，將別離后的組分導(dǎo)入官能團(tuán)試劑反響管，利用官能團(tuán)的特征反響定性。也可在進(jìn)樣前將被別離化合物與某些特殊反響試劑反響生成新的衍生物，于是，

30、該化合物在色譜圖上的出峰位置或峰的大小就會(huì)發(fā)生變化甚至不被檢測。由此得到被測化合物的構(gòu)造信息。5. 與其他儀器聯(lián)用定性將具有定性能力的分析儀器如質(zhì)譜MS、紅外IR、原子吸收光譜AAS、原子發(fā)射光譜AES，ICP-AES等儀器作為色譜儀的檢測器即可獲得比較準(zhǔn)確的定性信息。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。數(shù)據(jù)處理軟件工作站可以給出包括峰高和峰面積在內(nèi)的多種色譜數(shù)據(jù)。因?yàn)榉甯弑确迕娣e更容易受分析條件波動(dòng)的影響，且峰高標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍也較峰面積的窄，因此，通常情況是采用峰面積進(jìn)展定量分析。1. 校正因子定量絕對(duì)校正因子fi：單位峰面積所對(duì)應(yīng)的被測物質(zhì)的濃度

31、或質(zhì)量，即     7-20 樣品組分的峰面積與一樣條件下該組分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的校正因子相乘，即可得到被測組分的濃度。絕對(duì)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)際樣品在一樣條件下測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的校正因子。相對(duì)校正因子:某物質(zhì)i與一選擇的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)S的絕對(duì)校正因子之比。即 相對(duì)校正因子只與檢測器類型有關(guān)，而與色譜條件無關(guān)。2.歸一化法歸一化法是將所有組分的峰面積A分別乘以它們的相對(duì)校正因子后求和，即所謂"歸一"，被測組分X的含量可以用下式求得:    采用歸一化法進(jìn)展定量分析的前提

32、條件是樣品中所有成分都要能從色譜柱上洗脫下來，并能被檢測器檢測。歸一法主要在氣相色譜中應(yīng)用。3. 外標(biāo)法直接比較法：將未知樣品中某一物質(zhì)的峰面積與該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積直接比較進(jìn)展定量。通常要求標(biāo)準(zhǔn)品的濃度與被測組分濃度接近，以減小定量誤差。標(biāo)準(zhǔn)曲線法：將被測組分的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，經(jīng)色譜分析后制作一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，即物質(zhì)濃度與其峰面積或峰高的關(guān)系曲線。根據(jù)樣品中待測組分的色譜峰面積或峰高，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的濃度。標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率與物質(zhì)的性質(zhì)和檢測器的特性相關(guān)，相當(dāng)于待測組分的校正因子。4. 內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法是將濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)內(nèi)標(biāo)物參加到未知樣品中去，然后比較內(nèi)標(biāo)物和被測組分的峰面積，從而確定被測組分的濃度。由于內(nèi)標(biāo)物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)，內(nèi)標(biāo)物和樣品組分都會(huì)受到同樣影響，這樣消除了系統(tǒng)誤差。當(dāng)對(duì)樣品的情況不了解、樣品的基體很復(fù)雜或不需要測定樣品中所有組分時(shí)，采用這種方法比較適宜。內(nèi)標(biāo)物應(yīng)滿足的要求：·在所給定的色譜