第十一章色譜分析法概論2

第十一章色譜分析法概論演示文稿當(dāng)前1頁，總共60頁。優(yōu)選第十一章色譜分析法概論當(dāng)前2頁，總共60頁。classificationofinstrumentanalyticalmethod儀器分析電化學(xué)分析法光分析法色譜分析法熱分析法分析儀器聯(lián)用技術(shù)質(zhì)譜分析法當(dāng)前3頁，總共60頁。1、電化學(xué)分析方法的分類classificationofelectrochemicalanalysis電化學(xué)分析法電位分析法電解分析法電泳分析法庫侖分析法極譜與伏安分析法電導(dǎo)分析法當(dāng)前4頁，總共60頁。光分析法原子吸收法紅外法原子發(fā)射法核磁法熒光法紫外可見法分子光譜原子光譜2、光分析方法的分類當(dāng)前5頁，總共60頁。classificationofchromatographicanalysis色譜分析法氣相色譜法薄層色譜法液相色譜法激光色譜法電色譜法超臨界色譜法3、色譜分析方法的分類當(dāng)前6頁，總共60頁。4、其他分析方法的分類其他分析法質(zhì)譜分析法聯(lián)用技術(shù)熱分析法當(dāng)前7頁，總共60頁。當(dāng)前8頁，總共60頁。色譜過程圖解組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)微小差異與固定相作用差異隨流動(dòng)相移動(dòng)的速度不等差速遷移色譜分離當(dāng)前9頁，總共60頁。色譜過程

實(shí)現(xiàn)色譜操作的基本條件是必須具備相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相，固定相(stationaryphase)和流動(dòng)相(mobilephase)。

色譜過程是組分的分子在流動(dòng)相和固定相間多次“分配”的過程。當(dāng)前10頁，總共60頁。第一節(jié)色譜法發(fā)展與分類一、什么是色譜法色譜分析法簡稱色譜法(chromatography)，是一種物理或物理化學(xué)分離分析方法。1906年，植物色素分離，色帶當(dāng)前11頁，總共60頁。圖示固定相——CaCO3顆粒流動(dòng)相——石油醚

色帶當(dāng)前12頁，總共60頁。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當(dāng)前13頁，總共60頁。一、色譜法的歷史發(fā)展1.新型固定相和檢測(cè)器的研制2.色譜新方法的研究3.色譜聯(lián)用技術(shù)4.色譜專家系統(tǒng)當(dāng)前14頁，總共60頁。俄國植物學(xué)家Tswett于1901年發(fā)現(xiàn)：利用吸附原理分離植物色素1903年發(fā)表文章：Onanewcategoryofadsorptionphenomenaandtheirapplicationtobiochemicalanalysis1906年Tswett創(chuàng)立“chromatography”—“色譜法”新名詞1907年在德國生物會(huì)議上第一次向世界公開展示顯現(xiàn)彩色環(huán)帶的柱管（一）色譜分析法的歷史當(dāng)前15頁，總共60頁。1930年R.Kuhn用色譜柱分離出胡蘿卜素1935年AdamsandHolmes發(fā)明了苯酚-甲醛型離子交換樹脂，進(jìn)一步發(fā)明了離子色譜1938年Izmailov發(fā)明薄層色譜1941年Martin&Synge發(fā)明了液-液分配色譜1944年Consden,Gordon&Martin發(fā)明紙色譜當(dāng)前16頁，總共60頁。1952年Martin&Synge發(fā)明氣-液色譜1953年Janak發(fā)明氣-固色譜1954年Ray發(fā)明熱導(dǎo)檢測(cè)器1957年Martin&Golay發(fā)明毛細(xì)管色譜1959年P(guān)orath&Flodin發(fā)明凝膠色譜1960年液相色譜技術(shù)完善70年代離子色譜與薄層掃描80年代超臨界流體、毛細(xì)管電泳當(dāng)前17頁，總共60頁。二、分類：1．按兩相分子的聚集狀態(tài)分：流動(dòng)相固定相類型液相色譜液體固體液-固色譜液體液體液-液色譜氣體固體氣-固色譜氣體液體氣-液色譜氣相色譜超臨界流體色譜法當(dāng)前18頁，總共60頁。續(xù)前2．按操作方式分：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

電泳法當(dāng)前19頁，總共60頁。3．按分離機(jī)制分：

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當(dāng)前20頁，總共60頁。3．按分離機(jī)制分：

親合色譜法化學(xué)鍵合相色譜法毛細(xì)管電泳法當(dāng)前21頁，總共60頁。

定性參數(shù)定量參數(shù)柱效參數(shù)分離參數(shù)相平衡參數(shù)第二節(jié)色譜原理當(dāng)前22頁，總共60頁。

色譜分離過程

當(dāng)前23頁，總共60頁。當(dāng)前24頁，總共60頁。由過程可知，色譜法是利用混合物中各組分在兩相中吸附、分配、離子交換、親和力、分子尺寸等差異，使固定相對(duì)各個(gè)組分的保留作用不同，當(dāng)兩相做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同組分產(chǎn)生反復(fù)多次的差速遷移而進(jìn)行分離分析的方法。當(dāng)前25頁，總共60頁。第三節(jié)經(jīng)典液相色譜法一、吸附柱色譜法是根據(jù)吸附劑對(duì)樣品中各組分吸附能力不同，在兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致各組分在色譜柱中產(chǎn)生差速遷移，使各組分流出色譜柱的時(shí)間不同而分離當(dāng)前26頁，總共60頁。1.吸附作用與吸附平衡吸附劑一般為較大比表面積的多孔性固體顆粒，其表面有許多吸附活性位點(diǎn)。組分分子、流動(dòng)相分子與吸附劑表面吸附活性位點(diǎn)之間吸附和洗脫速度相等時(shí)即達(dá)到吸附平衡。當(dāng)前27頁，總共60頁。

固定相→吸附劑（硅膠或AL2O3）具表面活性吸附中心吸附系數(shù)注：Ka與組分的性質(zhì)、吸附劑的活性、流動(dòng)相的性質(zhì)及溫度有關(guān)吸附平衡Xm+nYa→Xa+nYm

當(dāng)前28頁，總共60頁。圖示分離機(jī)制：

各組分與流動(dòng)相分子爭奪吸附劑表面活性中心利用吸附劑對(duì)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→分開當(dāng)前29頁，總共60頁。Ka的意義若Ka值較小，則說明該組分在固定相保留作用較弱，不易被吸附，遷移速度快，先流出柱。當(dāng)前30頁，總共60頁。2.吸附等溫線一定溫度下，組分在吸附劑表面被吸附達(dá)到平衡時(shí)，組分在兩相中濃度相對(duì)關(guān)系的曲線，稱為吸附等溫線（adsorptionisotherm）橫坐標(biāo)為組分在流動(dòng)相的濃度，縱坐標(biāo)為在固定相的濃度。一般分為直線型、凸型和凹型三種當(dāng)前31頁，總共60頁。凸形等溫線吸附劑表面有不同吸附力的位點(diǎn)，組分分子優(yōu)先占據(jù)高吸附力位點(diǎn)。在濃度較低時(shí)，組分吸附牢靠較難洗脫，高濃度時(shí)，吸附在低吸附位點(diǎn)的組分分子吸附較為松散，洗脫快，導(dǎo)致組分在濃度較高區(qū)域遷移速度快于濃度較低區(qū)域，流出曲線為前緣陡峭，后部托位的不對(duì)稱峰形。當(dāng)前32頁，總共60頁。

柱色譜

色譜圖隨時(shí)間t記錄色譜流出曲線，即色譜圖I

tRWσ

t0tR′

h

W?

h/20.607ho

Wbt

進(jìn)樣空氣組分1組分2

（惰性物質(zhì)）

tR保留時(shí)間t0死時(shí)間當(dāng)前33頁，總共60頁。（二）固定相與流動(dòng)相1.固定相（1）基本要求：均勻、堅(jiān)固顆粒，吸附力強(qiáng)且可逆，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及溶解。（2）常用吸附劑硅膠、氧化鋁當(dāng)前34頁，總共60頁。2.流動(dòng)相（1）基本要求：純度合格、溶解樣品、粘度小，性質(zhì)穩(wěn)定，可揮發(fā)便于回收樣品（2）選擇從試樣、吸附劑和流動(dòng)相三個(gè)方面考慮。相似相溶、混合溶劑、梯度洗脫當(dāng)前35頁，總共60頁。（二）分配柱色譜法流動(dòng)相→必須與固定相不為互溶載體→惰性，性質(zhì)穩(wěn)定，不與固定相和流動(dòng)相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

固定與流動(dòng)相均為液體，液態(tài)固定相是固定液被涂漬在惰性材料載體上構(gòu)成固定相當(dāng)前36頁，總共60頁。（二）分配色譜法分配系數(shù)注：K與組分的性質(zhì)、流動(dòng)相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫有關(guān)

利用被分離的各個(gè)組分在互不相溶的固定相與流動(dòng)相中的溶解度不同而使試樣組分在兩相間不斷產(chǎn)生分配平衡。當(dāng)前37頁，總共60頁。圖示分離機(jī)制利用組分在流動(dòng)相和固定相間溶解度差別實(shí)現(xiàn)分離連續(xù)萃取過程。分配系數(shù)大越易分離。當(dāng)前38頁，總共60頁。（二）固定相和流動(dòng)相1.固定相將固定液涂漬在一定粒度的載體上構(gòu)成。載體（又稱擔(dān)體）僅起負(fù)載一定量固定液的作用。固定液是樣品的良好溶劑，不溶或很難溶于流動(dòng)相當(dāng)前39頁，總共60頁。分配色譜法兩種類型1.正相色譜法：用極性溶液作固定液，用非極性或弱極性溶液做流動(dòng)相，分離極性化合物。2.反相色譜法：用非極性或弱極性溶液作固定液，用極性溶液做流動(dòng)相，分離非極性或弱極性化合物。當(dāng)前40頁，總共60頁。（三）離子交換色譜法

網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，帶有許多活性基團(tuán)，一部分為與骨架相連的帶負(fù)電荷的陰離子基團(tuán)或帶正電荷的陽離子基團(tuán)等不可交換的離子基團(tuán)，另一部分是這些離子基團(tuán)上結(jié)合的與其電性相反的可交換的離子。當(dāng)前41頁，總共60頁。（三）離子交換色譜法

固定相→離子交換樹脂流動(dòng)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)陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強(qiáng)酸性弱酸性強(qiáng)堿性弱堿性當(dāng)前42頁，總共60頁。圖示分離機(jī)制：

依據(jù)被測(cè)組分與離子交換劑交換能力（親和力）不同而實(shí)現(xiàn)分離當(dāng)前43頁，總共60頁。（三）離子交換色譜法選擇性系數(shù)

陽離子交換樹脂

RSO3-H++X+→RSO3-X++H+

注：Ks與離子的電荷數(shù)、水合離子半徑、流動(dòng)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(cè)離子當(dāng)前44頁，總共60頁。離子交換樹脂的主要性能1.交聯(lián)度：X7，交聯(lián)度大，樹脂網(wǎng)眼小，大離子難進(jìn)入，交換速度慢，選擇性好。2.交換容量：即能參加交換反應(yīng)含有的活性基團(tuán)數(shù)，一般為1～10mmol/g。3.粒度：以溶脹后能通過的篩孔目數(shù)表示。當(dāng)前45頁，總共60頁。離子交換色譜法的流動(dòng)相組分離子的保留值可通過調(diào)節(jié)流動(dòng)相的pH值或離子強(qiáng)度來控制。多采用各種緩沖液來控制流動(dòng)相的pH值當(dāng)前46頁，總共60頁。四、尺寸排阻色譜法凝膠色譜法；空間排阻色譜法以多孔凝膠為固定相，按照分子大小順序?qū)υ嚇又薪M分進(jìn)行分離。

流動(dòng)相→水——凝膠過濾色譜流動(dòng)相→有機(jī)溶劑——凝膠滲透色譜當(dāng)前47頁，總共60頁。分離機(jī)制：利用被測(cè)組分分子大小不同、在固定相上選擇性滲透實(shí)現(xiàn)分離當(dāng)前48頁，總共60頁。聚丙烯酰胺凝膠、瓊脂糖凝膠親水性凝膠等作固定相以水或水溶液做流動(dòng)相當(dāng)前49頁，總共60頁。

小結(jié)：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)，選擇性系數(shù)和滲透系數(shù)除了凝膠色譜法中的K僅與待測(cè)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(dòng)相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫的影響當(dāng)前50頁，總共60頁。圖示當(dāng)前51頁，總共60頁。第四節(jié)平面色譜法是將固定相涂鋪成平面層狀，色譜分離在此平面上進(jìn)行，為開放式的離線操作。薄層色譜法、紙色譜法、薄層電泳法當(dāng)前52頁，總共60頁。一、薄層色譜法按原理可分為吸附、分配、離子交換和尺寸排阻法當(dāng)前53頁，總共60頁。（一）基本原理將固定相（吸附劑）均勻地涂抹在光潔表面上，將待測(cè)試樣點(diǎn)在一端的起始線上，再把點(diǎn)樣后的薄層板放進(jìn)密閉容器中，使薄層板的底端浸入適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行展開。借助薄層板上吸附劑的毛細(xì)管作用，溶劑會(huì)載帶分離組分向前移動(dòng)展開，因各組分吸附能力不同，所以組分移動(dòng)速率不同，一定時(shí)間后各組分彼此分離，在板上形成不同距離的斑點(diǎn)當(dāng)前54頁，總共60頁。（二）固定相與流動(dòng)相1.固定相常用氧