第十七章色譜分析法概論

第十七章色譜分析法概論第一頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日色譜法是一種分離分析方法各物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在兩相中進(jìn)行多次反復(fù)的分配達(dá)到分離。第二頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日薄層色譜第三頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日柱色譜第四頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日紙色譜第五頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日流動(dòng)相：氣相色譜、液相色譜、超臨界流體色譜固定相：氣－固、氣－液；液－固、液－液2.按固定相的形式分類(lèi)第一節(jié)色譜法的分類(lèi)和發(fā)展1.按兩相狀態(tài)分類(lèi)柱色譜：填充柱色譜、毛細(xì)管色譜平面色譜：紙色譜、薄層色譜第六頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日3.按分離機(jī)制分類(lèi)分配色譜：根據(jù)不同組分在固定液中溶解度的大小而分離吸附色譜：根據(jù)不同組分在吸附劑上的吸附和解吸能力的大小而分離離子交換色譜：不同組分對(duì)離子交換樹(shù)脂的親和力不同空間排阻色譜：依據(jù)分子幾何尺寸大小不同進(jìn)行分離第七頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日色譜法氣相色譜法液相色譜法超臨界流體色譜柱色譜平面色譜法柱色譜法毛細(xì)管電泳紙色譜法薄層色譜法色譜法的分類(lèi)第八頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)色譜過(guò)程和基本原理第九頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日一、色譜過(guò)程樣品加入各組分隨著流動(dòng)相的不斷向前而在兩相間反復(fù)進(jìn)行溶解、揮發(fā)，或吸附、解吸。如果各組分在兩相中的分配系數(shù)不同，它們就有可能達(dá)到分離。第十頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日基線、峰高h(yuǎn)、半峰寬W1/2、峰寬W二、色譜流出曲線和術(shù)語(yǔ)（一）色譜流出曲線和色譜峰第十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日

由色譜峰的流出曲線可以實(shí)現(xiàn)一下目的：（1）依據(jù)色譜峰的保留值進(jìn)行定性分析（2）依據(jù)色譜峰的面積或峰高進(jìn)行定量分析（3）依據(jù)色譜峰的保留值以及峰寬評(píng)價(jià)色譜柱的分離效能第十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（二）保留值保留時(shí)間

tR死時(shí)間

t0調(diào)整保留時(shí)間

tR=tR–t0 （組分在固定相中停留的總時(shí)間）保留體積

VR=tR·Fc（與流動(dòng)相流速無(wú)關(guān)）死體積

V0=t0·Fc

（從進(jìn)樣器至檢測(cè)器的流路中未被固定相占有的空間）調(diào)整保留體積

V'R=t'R·Fc

第十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)保留值 （只與柱溫及固定相的性質(zhì)有關(guān)）保留指數(shù)保留值第十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日在某一色譜條件下，把含A和B以及兩相鄰的兩種正構(gòu)烷烴的混合物注入色譜柱分析。A在相鄰的兩種正構(gòu)烷烴之間流出，它們的調(diào)整保留時(shí)間分別為10min，11min和12min；最先流出的正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)為800；組分B的保留指數(shù)為882.3。求組分A的保留指數(shù)。試問(wèn)A和B有可能是同系物嗎？例：第十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日解：第十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（三）色譜峰高和峰面積1.

峰高 組分在柱后出現(xiàn)濃度極大時(shí)的檢測(cè)信號(hào)，即色譜峰頂至基線的距離2.

峰面積 色譜曲線與基線間包圍的面積第十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（四）色譜峰區(qū)域?qū)挾?.

標(biāo)準(zhǔn)差2.半峰寬W1/2

W1/2=2.3553.峰寬W

W=4第十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（五）分離度第十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日三、分配系數(shù)與色譜分離分配系數(shù)K大的組分，滯留在固定相中的時(shí)間長(zhǎng)，在柱內(nèi)移動(dòng)的速度慢，后流出柱子。溫度升高，K變小。K為常數(shù)時(shí)，是線性色譜。（一）分配系數(shù)和容量因子第二十頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日容量因子（分配比）第二十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（二）分配系數(shù)和容量因子與保留時(shí)間的關(guān)系第二十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（三）色譜分離的前提第二十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日例：在1m長(zhǎng)的填充色譜柱上，某鎮(zhèn)靜藥物A及其異構(gòu)體B的保留時(shí)間分別為5.80min和6.60min；峰底寬度分別為0.78min及0.82min，空氣通過(guò)色譜柱需1.10min。

計(jì)算：載氣的平均線速度；組分B的分配比；A及B的分離度。解：第二十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)基本類(lèi)型色譜方法及其分離機(jī)制 利用被分離組分在固定相和流動(dòng)相中溶解度的差別來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。

溶質(zhì)分子在固定相中溶解度越大，或在流動(dòng)相中溶解度越小，則K越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)。一、分配色譜法1.分離原理第二十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日固定相：途漬在惰性載體顆粒上的一薄層液體，又稱(chēng)固定液。流動(dòng)相：氣體或液體流動(dòng)相極性<固定相極性

正相分配色譜流動(dòng)相極性>固定相極性

反相分配色譜2.固定相和流動(dòng)相符合相似相容原理3.洗脫順序第二十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日二、吸附色譜法利用被分離組分對(duì)固定相表面吸附中心吸附能力差別而實(shí)現(xiàn)分離。氣－固、液－固吸附過(guò)程是試樣中組分分子X(jué)m與流動(dòng)相分子Yn爭(zhēng)奪吸附劑表面活性中心的過(guò)程1.分離原理第二十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日2.固定相和流動(dòng)相固定相：多為具有較大比表面積、多孔性微粒狀的吸附劑流動(dòng)相：極性越強(qiáng)，洗脫能力越強(qiáng)。第二十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日3.洗脫順序吸附能力的一般規(guī)律：(1)非極性化合物一般不被吸附；(2)極性基團(tuán)越多，極性越強(qiáng)；(3)不飽和化合物比飽和化合物極性強(qiáng)，雙鍵越多越強(qiáng)；(4)常見(jiàn)化合物的吸附能力順序

烷烴<烯烴<鹵代烴<醚<硝基化合物<叔胺<酯<酮<醛<酰胺<醇<酚<伯胺<羧酸第二十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日三、離子交換色譜法利用被分離組分離子交換能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。離子交換過(guò)程可用通式表示：1.分離原理第三十頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日固定相：為離子交換劑，如：離子交換樹(shù)脂、硅膠化學(xué)鍵合離子交換劑離子交換樹(shù)脂：網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的高分子多元酸或多元堿的聚合物。性能指標(biāo)：交聯(lián)度、交換容量、粒度流動(dòng)相：一定pH和離子強(qiáng)度的緩沖溶液2.固定相和流動(dòng)相第三十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日溶質(zhì)離子的電荷和水合半徑

價(jià)態(tài)高的離子選擇性系數(shù)大；水合半徑增大，離子選擇性系數(shù)變小。離子交換劑的交聯(lián)度和交換容量越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)流動(dòng)相的組成和pH3.影響保留行為的因素第三十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日四、空間排阻色譜法根據(jù)被分離組分分子的線團(tuán)尺寸而進(jìn)行分離又稱(chēng)凝膠色譜法分離與流動(dòng)相的性質(zhì)無(wú)關(guān)1.分離原理第三十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日固定相：為多孔凝膠主要性能參數(shù)：平均孔徑、排斥極限、分子量范圍流動(dòng)相：溶解性、粘度低2.固定相和流動(dòng)相3.保留體積與滲透系數(shù)的關(guān)系分子尺寸大，即分子量大的組分其滲透系數(shù)小，保留體積小，先出峰。第三十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)色譜法基本理論色譜分離是色譜體系熱力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)過(guò)程的綜合表現(xiàn)。熱力學(xué)過(guò)程是指與組分在體系中分配系數(shù)相關(guān)的過(guò)程，以塔板理論為代表。動(dòng)力學(xué)過(guò)程是指組分在該體系兩相間擴(kuò)散和傳質(zhì)的過(guò)程，以速率理論為代表。組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？第三十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日一、塔板理論（熱力學(xué)）

塔板理論假定:塔板和塔板之間不連續(xù)；塔板之間無(wú)分子擴(kuò)散；組分在每塊塔板的兩相間的分配平衡瞬時(shí)達(dá)到，達(dá)到一次分配平衡所需的最小柱長(zhǎng)稱(chēng)為理論塔板高度；一個(gè)組分在每塊塔板上的分配系數(shù)相同；流動(dòng)相以不連續(xù)的形式加入，即以一個(gè)一個(gè)塔板體積加入。第三十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（一）質(zhì)量分配和轉(zhuǎn)移第三十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（二）流出曲線方程第三十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日一、質(zhì)量分配和轉(zhuǎn)移組分在n=5，k=1柱內(nèi)任一板上分配表01234柱出口N=010000010.50.5000020.250.50.2500030.1250.3750.3750.1250040.0630.250.3750.1250.063050.0320.1570.3130.3130.1570.03260.0160.0950.2350.3130.2350.07970.0080.0560.1160.2750.2750.11880.0040.0320.0860.1960.2750.13890.0020.0180.0590.1410.2350.138100.0010.0100.0380.1000.1890.118第三十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日0123456N＝011pq2p22pqq23p33p2q3pq2q34p44p3q6p2q24pq3q45p55p4q10p3q210p2q35pq4q56p66p5q16p4q220p3q316p2q46qp5q6組分在n=7，k=p/q柱內(nèi)任一板上分配表第四十頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日n越大，H越小，色譜峰越窄， 柱效越高；H與柱長(zhǎng)無(wú)關(guān)。（三）理論塔板數(shù)和理論塔板高度第四十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日例在2m長(zhǎng)的色譜柱上，測(cè)得某組分保留時(shí)間（tR）6.6min，峰寬0.5min，死時(shí)間1.2min，柱出口用皂膜流量計(jì)測(cè)得載氣體積流速40mL/min，固定相體積2.1mL，求：（1）容量因子；（2）死體積；（3）調(diào)整保留體積；（4）分配系數(shù)；（5）有效塔板數(shù)；（6）有效塔板高度。

第四十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日解第四十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日證明：第四十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日例在3.0m色譜柱上，空氣、組分X和組分Y的保留時(shí)間分別為1.0、14.0、17.0min，Y的峰寬為1.0min，計(jì)算X和Y完全分離時(shí)，柱長(zhǎng)最短為多少？第四十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日例已知物質(zhì)A和B的分配系數(shù)K分別為6.50和6.31，已知固定相和流動(dòng)相的體積比為0.422。試計(jì)算：（1）兩物質(zhì)的分配比;（2）選擇性系數(shù)；（3）欲得到分離度為1.5時(shí)需多少塔板數(shù)？（4）若柱長(zhǎng)為806cm，流動(dòng)相的流速為-1，則需多長(zhǎng)時(shí)間可沖洗出各物質(zhì)？第五十一頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日解第五十二頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日塔板理論的特點(diǎn)和不足(1)L一定時(shí)，n越大，H越小，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。(2)用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)（不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同）。(3)柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果(4)無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。第五十三頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日二、速率理論（動(dòng)力學(xué)）第五十四頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十五頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十六頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十七頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十八頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（一）影響塔板高度的動(dòng)力學(xué)因素1.渦流擴(kuò)散A2.分子擴(kuò)散（縱向擴(kuò)散）B/u3.傳質(zhì)阻力Cu

固定相傳質(zhì)阻力 流動(dòng)相傳質(zhì)阻力第五十九頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日（二）流動(dòng)相線速度對(duì)塔板高度的影響第六十頁(yè)，共六十二頁(yè)，2022年，8月28日 例在2m長(zhǎng)的色譜柱上，以氦為載氣，測(cè)得不同載氣線速下組分的保留時(shí)間tR和峰寬