儀器分析課件 色譜概論

第17章色譜分析法概論

第一節(jié)色譜法(chromatography)概述

一、色譜法的由來

1．1906年由俄國植物學(xué)家Tsweet創(chuàng)立

植物色素分離

2．現(xiàn)在：一種重要的分離、分析技術(shù)分離混合物各組分并加以分析

固定相(stationaryphase)——除了固體，還可以是液體流動相(mobilephase)——液體或氣體

色譜柱(column)——各種材質(zhì)和尺寸被分離組分——不再僅局限于有色物質(zhì)該方法稱液相色譜法(liquidchromatographyLC)圖示固定相——CaCO3顆粒流動相——石油醚

色帶二、色譜法定義、實(shí)質(zhì)和目的

定義：利用物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)建立的分離、分析方法實(shí)質(zhì)：分離目的：定性分析或定量分析三、分類：

1．按兩相分子的聚集狀態(tài)分：流動相固定相類型液相色譜LC液體固體液-固色譜液體液體液-液色譜氣體固體氣-固色譜氣體液體氣-液色譜氣相色譜GC2．按固定相的固定方式分：3．按分離機(jī)制分：平面色譜

紙色譜薄層色譜高分子薄膜色譜柱色譜

填充柱色譜

毛細(xì)管柱色譜

分配色譜：利用分配系數(shù)的不同吸附色譜：利用物理吸附性能的差異離子交換色譜：利用離子交換原理空間排阻色譜：利用排阻作用力的不同色譜法簡單分類四、色譜法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：各國藥典收載了大量色譜分析方法缺點(diǎn)：

高選擇性——可將性質(zhì)相似的組分分開高效能——反復(fù)多次利用組分性質(zhì)的差異產(chǎn)生很好分離效果高靈敏度——10-11~10-13g，適于痕量分析分析速度快——幾~幾十分鐘完成分離一次可以測多種樣品應(yīng)用范圍廣——?dú)怏w，液體、固體物質(zhì)化學(xué)衍生化再色譜分離、分析

對未知物分析的定性專屬性差需要與其他分析方法聯(lián)用(GC-MS,LC-MS)第二節(jié)色譜法的原理一、色譜過程及特點(diǎn)二、基本類型色譜法的分離機(jī)制三、色譜法的基本術(shù)語一、色譜過程、分離原理及特點(diǎn)P449（一）色譜過程

指被分離組分在兩相中的“分配”平衡過程

以吸附色譜為例吸附→解吸→再吸附→再解吸→反復(fù)多次洗脫→被測組分分配系數(shù)不同→差速遷移→分離圖示分配系數(shù)的微小差異→吸附能力的微小差異微小差異積累→較大差異→吸附能力弱的組分先流出；吸附能力強(qiáng)的組分后流出（二）色譜分離原理

色譜分離基于各組分在兩相之間平衡分配差異平衡分配可以用分配系數(shù)和分配比來衡量（三）色譜分離特點(diǎn)

不同組分通過色譜柱時的遷移速度不等→提供了分離的可能性

二、基本類型色譜法的分離機(jī)制基本概念：固定相（s）；流動相（m）（一）吸附色譜法（二）分配色譜法（三）離子交換色譜法（四）空間排阻色譜法（一）吸附色譜法

固定相:吸附劑（硅膠或Al2O3）

具表面活性吸附中心分離機(jī)制：吸附能力的差異吸附系數(shù)

Ka與組分的性質(zhì)、吸附劑的活性、流動相的性質(zhì)及溫度有關(guān)

吸附平衡

Xm+nYa→Xa+nYm

圖示分離機(jī)制：

各組分與流動相分子爭奪吸附劑表面活性中心利用吸附劑對不同組分的吸附能力差異而實(shí)現(xiàn)分離吸附→解吸→再吸附→再解吸→無數(shù)次洗脫→分開

（二）分配色譜法

固定相:

機(jī)械吸附在惰性載體上的液體

流動相:

與固定相不互溶的液體

載體:

惰性，性質(zhì)穩(wěn)定，不與固定相和流動相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分離機(jī)制溶解能力的差異狹義分配系數(shù)

K與組分的性質(zhì)、流動相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫有關(guān)圖示分離機(jī)制

利用組分在流動相和固定相間溶解度差別實(shí)現(xiàn)分離（三）離子交換色譜法

固定相:

離子交換樹脂

流動相:

水為溶劑的緩沖溶液

被分離組分:

離子型的有機(jī)物或無機(jī)物選擇系數(shù)

陽離子交換樹脂

RSO3-H++X+→RSO3-X++H+

交換到樹脂上的陽離子流動相中的游離陽離子

Ks與離子的電荷、水合離子半徑、流動相性質(zhì)、離子交換樹脂性質(zhì)以及溫度有關(guān)固定離子可交換離子待測離子圖示分離機(jī)制：

依據(jù)被測組分與離子交換劑交換能力（親和力）不同而實(shí)現(xiàn)分離（四）空間排阻色譜法

固定相:

多孔性凝膠

流動相:

水(凝膠過濾色譜)

流動相:

有機(jī)溶劑(凝膠滲透色譜)分離機(jī)制凝膠孔徑大小與被分離物分子尺寸的關(guān)系滲透系數(shù)

注：Kp僅取決于待測分子尺寸和凝膠孔徑大小，與流動相的性質(zhì)無關(guān)圖示分離機(jī)制：利用被測組分分子大小不同、在固定相上選擇性滲透實(shí)現(xiàn)分離

結(jié)論

四種色譜的分離機(jī)制各不相同，分別形成吸附平衡、分配平衡、離子交換平衡和滲透平衡,K分別為吸附系數(shù)，狹義分配系數(shù)，選擇系數(shù)和滲透系數(shù)。

除了凝膠色譜法中的K僅與待測分子大小尺寸、凝膠孔徑大小有關(guān)外，其他三種K值都受組分的性質(zhì)、流動相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫的影響

在色譜柱后安裝檢測器,檢測信號對時間作圖所得曲線稱色譜流出曲線。曲線上正常峰的形狀符合正態(tài)分布。三、分配系數(shù)與保留行為的關(guān)系（一）基本術(shù)語(P438)1．保留時間（retentiontime）tR

從進(jìn)樣開始到某組分色譜峰頂（濃度極大點(diǎn)）的時間，即組分流經(jīng)色譜柱所需要的時間。

2．死時間（deadtiom）t0或tm

不被固定相滯留的組分的保留時間，即組分在流動相中的停留時間或流動相流經(jīng)色譜柱所需要的時間（又稱流動相保留時間tm,組分在固定相的時間tR

-t0=tR’）。3.調(diào)整保留時間(adjustedretetion

tiom)tR’

組分與固定相作用,比不作用的組分在柱中多停留的時間（組分在固定相的時間）4．分配系數(shù)K（partitioncoefficient）

在一定溫度和壓力下，組分在色譜柱中達(dá)分配平衡后，在固定相與流動相中的濃度比K為熱力學(xué)常數(shù)與組分性質(zhì)、固定相性質(zhì)、流動相性質(zhì)及溫度有關(guān)實(shí)驗(yàn)條件固定，K僅與組分性質(zhì)有關(guān)5.容量因子(capacityfator)k

平衡狀態(tài)下,組分在固定相與流動相中的質(zhì)量之比(也相當(dāng)于組分被固定相滯留的時間和流動相保留時間之比）

6、保留時間與分配系數(shù)K或容量因子k的關(guān)系