儀器分析色譜法引論

儀器分析色譜法引論第1頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章色譜法引論一、概述問(wèn)題問(wèn)題1：什么是色譜法？問(wèn)題2：為什么色譜法能將混合物分開(kāi)？問(wèn)題3：色譜法的分類(lèi)？問(wèn)題4：各種色譜法的應(yīng)用范圍？第2頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、什么是色譜法？茨維特的實(shí)驗(yàn)茨維特：俄國(guó)植物學(xué)家，主要從事植物色素的研究工作，在1906

年發(fā)表的文章中，首次提出了色譜的概念。第3頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月茨維特的實(shí)驗(yàn)碳酸鈣石油醚第4頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是色譜法？Chromatography色譜法是一種分離方法。特點(diǎn)：有兩相，一是固定相（stationaryphase），一是流動(dòng)相（mobilephase），兩相作相向運(yùn)動(dòng)。將色譜法用于分析中，則稱(chēng)為色譜分析。因此色譜分析是一種分離、分析法。第5頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2、色譜法分離原理當(dāng)流動(dòng)相中所攜帶的混合物流過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)和固定相發(fā)生作用(力的作用)。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上有差異，與固定相發(fā)生作用的大小也有差異。因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。第6頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、色譜法的分類(lèi)按流動(dòng)相狀態(tài)的不同，可分為以下三類(lèi)：氣相色譜法(GasChromatography,GC)液相色譜法(LiquidChromatography，LC)超臨界流體色譜(SupercriticalFluidChromatography，SFC)第7頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月色譜分析儀器流程流動(dòng)相攜帶進(jìn)樣裝置引入的混合試樣進(jìn)入色譜柱混合試樣在色譜柱中進(jìn)行分離各組分依次進(jìn)入檢測(cè)器檢測(cè)檢測(cè)響應(yīng)信號(hào)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)得到色譜圖流動(dòng)相進(jìn)樣裝置色譜柱檢測(cè)器數(shù)據(jù)記錄與處理第8頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是氣相色譜法？以氣體為流動(dòng)相的色譜法GasChromatogaphy，簡(jiǎn)稱(chēng)GC按固定相狀態(tài)的不同可分為：氣固色譜(GSC)氣液色譜(GLC)第9頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用范圍：用于分離分析易汽化（在-190℃-500℃范圍內(nèi)有0.2-10mmHg的蒸氣壓的）穩(wěn)定、不易分解、不易反應(yīng)的樣品，特別適合用于同系物、同分異構(gòu)體的分離。第10頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是液相色譜法？以液體為流動(dòng)相的色譜法LiquidChromatography，簡(jiǎn)稱(chēng)LC應(yīng)用范圍：

用于分離分析高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、離子型的樣品。第12頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其他分類(lèi)方式按固定相使用的形式可分為柱色譜（columnchromatography）將固定相裝在色譜柱內(nèi)紙色譜（PaperChromatography）用濾紙做固定相或固定相載體的色譜薄層色譜（ThinLayChromatography）固定相均勻涂在玻璃板或塑料板上第14頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用TLC:123456789BandsDescription1PseudoginsenosideF112AmericanGinseng3GinsenosideRg14GinsenosideRf5Ginseng6GinsenosideRc7GinsenosideRb18Notoginseng9NotoginsenosideR1IdentificationofGinseng,AmericaginsengandNotoginseng第15頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、色譜法基本理論擬解決的問(wèn)題色譜相關(guān)術(shù)語(yǔ)色譜法理論的概況色譜中的動(dòng)力學(xué)理論色譜分離情況的評(píng)價(jià)方法影響色譜分離的主要因素及條件選擇（從理論的角度加以判斷）第16頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、色譜相關(guān)術(shù)語(yǔ)關(guān)于色譜峰關(guān)于保留值關(guān)于分配平衡第17頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于色譜峰的術(shù)語(yǔ)峰峰高基線峰寬半峰寬峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差σ第18頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于色譜峰的術(shù)語(yǔ)峰底寬、半峰寬及標(biāo)準(zhǔn)偏差三者的關(guān)系為：W=4σ，Wh/2=2.354σ拖尾峰伸舌峰鬼峰、假峰畸峰峰底基線漂移基線噪聲譜帶擴(kuò)張第19頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于保留值的術(shù)語(yǔ)死時(shí)間（t0，tM）：無(wú)保留組分出峰時(shí)間保留時(shí)間（tR）：調(diào)整保留時(shí)間（t’R）：第20頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于保留值的術(shù)語(yǔ)死體積（V0，VM）：保留體積（VR）：調(diào)整保留體積（V’R）：第21頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于保留值的術(shù)語(yǔ)相對(duì)保留值（ri,s）：——

相對(duì)保留值又稱(chēng)為選擇性因子（）——

在氣相色譜中，相對(duì)保留值的大小僅與固定相種類(lèi)和柱溫有關(guān)。第22頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于保留值的術(shù)語(yǔ)保留指數(shù)（I）：又叫Kovats，它規(guī)定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)是其碳數(shù)的100倍，其它物質(zhì)的保留指數(shù)在實(shí)際色譜條件下測(cè)定。選取與被測(cè)物相鄰的兩種正構(gòu)烷烴做參照系，其中一種碳數(shù)為Z，另一種為Z+1，被測(cè)物的保留指數(shù)由下式計(jì)算：

第23頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于分配平衡分配系數(shù)K（distributioncoefficient）第24頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于分配平衡分配比k：又稱(chēng)為容量因子、容量比、分配容量，是指在一定溫度和壓力下，平衡狀態(tài)時(shí)組分在固定相中的量與在流動(dòng)相中的量之比值。是衡量柱子對(duì)組分保留能力的重要參數(shù)。

第25頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于分配平衡相比β：色譜柱內(nèi)固定相和流動(dòng)相體積之比是柱型及結(jié)構(gòu)的重要特征。

第26頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、色譜基本理論概述研究理論的目的解決色譜峰的分離問(wèn)題三個(gè)色譜基本理論問(wèn)題色譜熱力學(xué)問(wèn)題——發(fā)展高選擇性色譜柱色譜動(dòng)力學(xué)問(wèn)題——發(fā)展高效能色譜柱分離條件的最優(yōu)化問(wèn)題——分離條件優(yōu)化第27頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、色譜動(dòng)力學(xué)理論研究流出曲線展寬的本質(zhì)及曲線形狀變化的影響因素塔板理論速率理論第28頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塔板理論塔板理論將色譜柱比作精餾塔，通過(guò)概率理論得到流出曲線方程：第29頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塔板理論當(dāng)t=tR時(shí)，C=Cmax，峰高正比于進(jìn)樣量W，是峰高定量的理論基礎(chǔ)。當(dāng)n越大，柱效越大，Cmax/W越大。即保留時(shí)間一定時(shí)，塔板數(shù)越多，峰越高。Cmax反比于tR，tR小，Cmax大，

保留時(shí)間小的組分峰高且窄。tR大，Cmax小，

保留時(shí)間大的組分峰低且寬。第30頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月柱效由流出曲線方程導(dǎo)出：H=L/n第31頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月柱效n是峰相對(duì)展寬的量度n是柱效的量度n是常數(shù)時(shí)，Y與tR

成正比n越大，h越小，表明組分在柱中達(dá)到的分配平衡次數(shù)越多，對(duì)分離越有利，但還不能預(yù)言各組分有被分離的可能性。第32頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塔板理論的貢獻(xiàn)塔板理論有助于我們形象的理解色譜的分離過(guò)程。導(dǎo)出色譜流出曲線方程，它符合高斯分布，與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相吻合。導(dǎo)出理論塔板數(shù)的計(jì)算公式，作為柱效的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

第33頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塔板理論的局限塔板高度H是一個(gè)抽象的物理量，它的色譜本質(zhì)是什么？它與哪些參變量有關(guān)，又怎樣影響峰的擴(kuò)張？對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義有限。不能解釋流速對(duì)理論塔板數(shù)的影響。有些假設(shè)不合理，如沒(méi)有考慮縱向擴(kuò)散對(duì)色譜分離的影響等。

第34頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.色譜相關(guān)術(shù)語(yǔ)關(guān)于色譜峰關(guān)于保留值關(guān)于分配平衡第35頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于色譜峰的術(shù)語(yǔ)峰峰高基線峰寬半峰寬峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差σ第36頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月峰底寬、半峰寬及標(biāo)準(zhǔn)偏差三者的關(guān)系為：

W=4σ，Wh/2=2.354σ拖尾峰伸舌峰鬼峰、假峰畸峰峰底基線漂移基線噪聲譜帶擴(kuò)張第37頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于保留值的術(shù)語(yǔ)死時(shí)間(tM):無(wú)保留組分出峰時(shí)間保留時(shí)間(tR):調(diào)整保留時(shí)間(t’R):死體積(VM):保留體積(VR):

調(diào)整保留體積(V’R):第38頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)保留值(ri,s):保留指數(shù)(I)：又叫Kovats，它規(guī)定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)是其碳數(shù)的100倍，其它物質(zhì)的保留指數(shù)在實(shí)際色譜條件下測(cè)定。選取與被測(cè)物相鄰的兩種正構(gòu)烷烴做參照系，其中一種碳數(shù)為Z，另一種為Z+1，被測(cè)物的保留指數(shù)由下式計(jì)算：第39頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于分配平衡分配系數(shù)K(distributioncoefficient)分配比k又稱(chēng)為容量因子、容量比、分配容量，是指在一定溫度和壓力下，平衡狀態(tài)時(shí)組分在固定相中的量與在流動(dòng)相中的量之比值。是衡量柱子對(duì)組分保留能力的重要參數(shù)。第40頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相比β

色譜柱內(nèi)固定相和流動(dòng)相體積之比

是柱型及結(jié)構(gòu)的重要特征。

第41頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、色譜分析法基本理論研究理論的目的解決色譜峰的分離問(wèn)題三個(gè)色譜基本理論問(wèn)題色譜熱力學(xué)問(wèn)題——發(fā)展高選擇性色譜柱色譜動(dòng)力學(xué)問(wèn)題——發(fā)展高效能色譜柱分離條件的最優(yōu)化問(wèn)題——分離條件優(yōu)化第42頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、色譜動(dòng)力學(xué)理論研究流出曲線展寬的本質(zhì)及曲線形狀變化的影響因素塔板理論速率理論第43頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）塔板理論推導(dǎo)

塔板理論將色譜柱比作精餾塔，通過(guò)概率理論得到流出曲線方程：為標(biāo)準(zhǔn)偏差第44頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)t=tR時(shí)，C=Cmax，峰高正比于進(jìn)樣量C0，是峰高定量的理論基礎(chǔ)。當(dāng)n越大，柱效越大，Cmax/C0越大。即保留時(shí)間一定時(shí)，塔板數(shù)越多，峰越高。Cmax反比于tR，tR小，Cmax大，保留時(shí)間小的組分峰高且窄。tR大，Cmax小，保留時(shí)間大的組分峰低且寬。對(duì)色譜流出曲線方程的討論第45頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月柱效由流出曲線方程導(dǎo)出：

H=L/nn是峰相對(duì)展寬的量度n是柱效的量度n是常數(shù)時(shí)，Y與tR

成正比n越大，h越小，表明組分在柱中達(dá)到的分配平衡次數(shù)越多，對(duì)分離越有利，但還不能預(yù)言各組分有被分離的可能性。第46頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

塔板理論的貢獻(xiàn)塔板理論有助于我們形象的理解色譜的分離過(guò)程。導(dǎo)出色譜流出曲線方程，它符合高斯分布，與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相吻合。導(dǎo)出理論塔板數(shù)的計(jì)算公式，作為柱效的評(píng)價(jià)指標(biāo)。第47頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塔板理論的局限塔板高度H是一個(gè)抽象的物理量，它的色譜本質(zhì)是什么？它與哪些參變量有關(guān)，又怎樣影響峰的擴(kuò)張？對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義有限。不能解釋流速對(duì)理論塔板數(shù)的影響。有些假設(shè)不合理，如沒(méi)有考慮縱向擴(kuò)散對(duì)色譜分離的影響等。第48頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月速率理論速率理論是1956年荷蘭學(xué)者VanDeemter等提出，因此又稱(chēng)作范第姆特方程運(yùn)用流體分子規(guī)律研究色譜過(guò)程中產(chǎn)生色譜峰擴(kuò)展的因素，導(dǎo)出了理論塔板高度與流動(dòng)相線速度的關(guān)系，揭示了影響塔板高度的動(dòng)力學(xué)因素第49頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月速率方程的導(dǎo)出根據(jù)塔板計(jì)算公式：

n=5.54(tR/Y1/2)2速率理論討論的是色譜峰展寬原因，即影響塔板數(shù)n的因素，也就是影響塔板高度H的因素。H=A+B/u+Cu第50頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月渦流擴(kuò)散項(xiàng)A=2λdp渦流擴(kuò)散項(xiàng)均勻性因子粒徑第51頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)A：由不等路徑造成的色譜峰擴(kuò)展。由于柱填料粒徑大小不同，粒度分布范圍不一致及填充的不均勻，形成寬窄、長(zhǎng)短不同的路徑，因此流動(dòng)相沿柱內(nèi)各路徑形成紊亂的渦流運(yùn)動(dòng)，有些溶質(zhì)分子沿較窄且直的路徑運(yùn)行，以較快的速度通過(guò)色譜柱，發(fā)生分子超前，反之，有些分子發(fā)生滯后，從而使色譜峰產(chǎn)生擴(kuò)散。

第52頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分子擴(kuò)散項(xiàng)B/uB=2γDg彎曲因子擴(kuò)散系數(shù)第53頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分子擴(kuò)散項(xiàng)分子擴(kuò)散項(xiàng)：由于分子的縱向擴(kuò)散造成的色譜峰擴(kuò)展。即由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以塞子的形式存在于色譜柱的很小一段空間中，由于在塞子前后存在濃度梯度，因此使運(yùn)動(dòng)著的分子產(chǎn)生縱向擴(kuò)散，引起色譜峰擴(kuò)展

第54頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳質(zhì)阻力項(xiàng)第55頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cg：試樣組分從氣相移動(dòng)到固定相表面的過(guò)程中，由于質(zhì)量交換過(guò)程需要一定時(shí)間（即傳質(zhì)阻力）而使分子有滯留傾向。在此過(guò)程中，部分組分分子隨流動(dòng)相向前運(yùn)動(dòng)，發(fā)生分子超前，引起色譜峰擴(kuò)展。

第56頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣相傳質(zhì)阻力項(xiàng)表達(dá)式CguCg=容量因子第57頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)CL：試樣組分從固定相表面移動(dòng)到固定相內(nèi)部的過(guò)程中，由于質(zhì)量交換過(guò)程需要一定時(shí)間（即傳質(zhì)阻力）而使分子有滯留傾向。在此過(guò)程中，部分組分分子先離開(kāi)固定相表面，發(fā)生分子超前，引起色譜峰擴(kuò)展。

第58頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液相傳質(zhì)阻力相表達(dá)式CLuCL=液膜厚度液相擴(kuò)散系數(shù)第59頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣相色譜中的速率方程第60頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月速率方程給我們的什么啟示為柱型的研究和發(fā)展提供理論依據(jù)為操作條件的選擇提供理論指導(dǎo)為色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)第61頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)柱型研究和發(fā)展的影響A=0?Golay1957年提出毛細(xì)管柱的概念（opentube）毛細(xì)管柱A=0，H=B/u+CuH↓，N↑，分離能力大大提高第62頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)柱型研究和發(fā)展的影響B(tài)=0?溶質(zhì)在液體中的擴(kuò)散系數(shù)DL≈10-5cm2/s溶質(zhì)在氣體中的擴(kuò)散系數(shù)Dg≈10-1cm2/sDL《Dg當(dāng)采用液體作流動(dòng)相時(shí)

B→0液體作流動(dòng)相時(shí)可用更細(xì)的固定相，A↓HPLC柱效比GC要高2~3個(gè)數(shù)量級(jí)第63頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月操作條件對(duì)柱效的影響第64頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月載氣線速度（流速）的影響最佳流速：u=(B/C)1/2實(shí)用最佳流速：比最佳流速更快A與流速無(wú)關(guān)B/u：當(dāng)流速小時(shí)，對(duì)H的大小起主導(dǎo)作用Cu：當(dāng)流速大時(shí)，對(duì)H的大小起主導(dǎo)作用第65頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月容量因子k的影響不同組分k不同，測(cè)出的柱效不同在氣相傳質(zhì)阻力相中，k↑

，Cg↑理論上說(shuō)k越小柱效越高，實(shí)際不可取在液相傳質(zhì)阻力相中，k↑，Cl先↑，后↓當(dāng)k=1時(shí)，最大。希望k在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，通過(guò)改變柱溫，固定相，柱型參數(shù)等可實(shí)現(xiàn)。第66頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月柱溫的影響間接影響、十分復(fù)雜對(duì)k影響，對(duì)擴(kuò)散系數(shù)影響，從而對(duì)柱效產(chǎn)生影響，但影響情況難以判斷第67頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)柱徑：根據(jù)速率方程，柱徑越小，柱效越高，但柱徑越小，固定相越難填充均勻。柱長(zhǎng)L：柱長(zhǎng)增加，總塔板數(shù)增加，但柱長(zhǎng)增加，分離時(shí)間將增加。固定相粒徑dp：根據(jù)速率方程，粒徑減小，A項(xiàng)減小，C項(xiàng)減小，柱效增加。但粒徑太小，不易填充，同時(shí)A項(xiàng)增大。第68頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)色譜柱的填充提供理論指導(dǎo)液膜厚度df：從柱效角度考慮，液膜越薄，柱效越高（根據(jù)速率方程），但允許的進(jìn)樣量減小。固定液與擔(dān)體的配比一般在5:100-25:100之間，但現(xiàn)在更低配比的固定相也應(yīng)用廣泛。更重要的是：不同沸點(diǎn)的物質(zhì)，應(yīng)采用不同配比的固定相。第69頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響譜帶擴(kuò)張的其他因素非線性分配色譜載體表面活性吸附中心造成的拖尾柱外效應(yīng)色譜柱外引起色譜峰擴(kuò)展的因素：如進(jìn)樣系統(tǒng)及進(jìn)樣方式、系統(tǒng)連接管、檢測(cè)器死體積，檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間常數(shù)等因素引起的譜帶寬展。第70頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月速率理論方程式的偶合式H=(1/A+1/Cgu)-1+B/u+CluA’=(1/A+1/Cgu)-1為偶合項(xiàng)已被普遍接受第71頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第72頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.色譜分離基本方程對(duì)于常規(guī)分析工作，一般選用：選擇性系數(shù)α（相對(duì)保留值）與保留指數(shù)I來(lái)評(píng)價(jià)固定液有效塔板數(shù)N有效來(lái)評(píng)價(jià)色譜柱與分離條件以分離度R作為柱的總分離效能指標(biāo)第73頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）幾個(gè)概念——選擇性系數(shù)α定義與相對(duì)保留值(ri,s)基本相同不同之處在于選擇性系數(shù)是兩個(gè)相鄰峰的調(diào)整保留值之比（后峰比前峰，α≥1），而不是被測(cè)物與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的調(diào)整保留值之比（可小于1）它是評(píng)價(jià)固定液選擇性的指標(biāo)。選擇性系數(shù)越大，該柱對(duì)此相鄰峰的分離越好。

第74頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)概念——有效塔板數(shù)N有效在氣相色譜中，通常用有效塔板數(shù)N有效和有效塔板高度H有效來(lái)評(píng)價(jià)柱子的分離效能，它扣除了死體積對(duì)分離的影響，更好地反映了柱子的實(shí)際分離效能。柱效越高，該柱的分離能力越好。第75頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)概念——分離度RR越大，說(shuō)明兩組分分離得越好。由于該定義綜合了色譜動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)因素，可作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)。第76頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)色譜分離基本方程（Purnell方程）公式推導(dǎo)第77頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第78頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）色譜分離基本方程的啟示要改善物質(zhì)對(duì)的分離（提高R），即提高兩相鄰物質(zhì)的分離度，可以采取以下措施：提高柱效N提高選擇性系數(shù)α增大容量因子k第79頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月N的影響，如何提高N？分離度R與理論塔板數(shù)N的平方根成正比關(guān)系，增加塔板數(shù)，有利于提高分離度。增加柱長(zhǎng)可增加N，改善分離，但分析時(shí)間將大大延長(zhǎng)，峰產(chǎn)生擴(kuò)展。減小塔板高度H：根據(jù)速率方程的啟示制備一根性能優(yōu)良的色譜柱是十分重要的。根據(jù)速率方程選擇合適的色譜條件同樣有效。第80頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月K的影響，如何改變k？分離度與容量因子有關(guān)，容量因子越大，分離越好。

k135791113∞k/k+10.500.750.830.880.900.920.931.00但當(dāng)容量因子大于10，k/(k+1)的改變不大，而分析時(shí)間將大大延長(zhǎng)。因此，k的最佳范圍是1<k<10。第81頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月改變?nèi)萘恳蜃拥姆椒ㄓ校焊淖冎鶞馗淖兿啾?，即改變固定相的量和改變柱死體積，其中死體積對(duì)k/(k+1)的影響很大，使用死體積大的柱子，分離度將受到很大損失。在高效液相色譜中改變流動(dòng)相的配比是最簡(jiǎn)便、最有效的方法第82頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月α的影響，如何改變?chǔ)粒喀罭有效R=1.0R=1.51.001.0051.011.021.051.101.251.502.00∞650000163000420007100190040014065∞145000036700094000160004400900320145第83頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月α越大，分離效果越好。增大α是提高分離度最有效的手段。改變柱溫也可改變?chǔ)?。因此在氣相色譜中，增大α最有效的手段是改變固定相，選擇合適的固定相種類(lèi)是解決分離問(wèn)題的關(guān)鍵在高效液相色譜中，流動(dòng)相的種類(lèi)和配比是改善分離最簡(jiǎn)便有效的方法。第84頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月樣品組分K（α）50%甲醇/水40%乙腈/水37%THF/水苯胺1.3（1.07）1.5（1.07）1.7（1.35）苯酚1.6（2.81）1.4（2.87）2.3（1.70）苯甲醚4.5（1.04）4.3（1.09）3.9（1.20）苯4.7（1.96）4.7（1.63）4.7（1.38）氯苯9.27.76.5第85頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）分離度究竟要多大？一般來(lái)說(shuō)R應(yīng)大于1.5。具體工作中應(yīng)根據(jù)樣品要求和定量方法來(lái)確定。例如：含量50%的組分，要使峰高定量誤差小于1%，需達(dá)到R1/2=1.28，而采用峰面積定量R1/2需1.00。含量1%的組分，要使峰高定量誤差小于1%，需達(dá)到R1/2=1.83，而采用峰面積定量R1/2需2.37。第86頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.氣相色譜操作條件的選擇流速柱溫氣化溫度檢測(cè)器溫度進(jìn)樣量載氣種類(lèi)固定相種類(lèi)第87頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流速u(mài)（Fc）根據(jù)速率方程，可計(jì)算求出最佳流速，此時(shí)柱效最高。在實(shí)際工作中，為縮短分析時(shí)間，往往使流速稍高于最佳流速。具體的：對(duì)于填充柱，氮?dú)獾膶?shí)用最佳線速為10-15cm/s；氫氣為15-25cm/s；氦氣介于兩者之間。若填充柱內(nèi)徑為3mm，則體積流速為氮?dú)?5-25ml/min，氫氣30-50ml/min。第88頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月柱溫Tc直接影響分析效能和分析速度。每一種固定液都有它的最高使用溫度，柱溫不可超過(guò)這一溫度，否則固定液揮發(fā)流失。柱溫太高，組分揮發(fā)度靠攏，不利于分離。但柱溫太低，被測(cè)組分的擴(kuò)散速度下降，分配不能快速達(dá)到平衡，影響峰型，柱效下降，并使分析時(shí)間大大延長(zhǎng)。柱溫選擇的原則是，在保證難分離物質(zhì)有良好分離的前提下（分離度滿(mǎn)足要求），可以采取較高柱溫，以縮短分析時(shí)間，保證峰型對(duì)稱(chēng)。第89頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混合物bp柱溫固定液含量

>300℃低于bp100-200℃1-3%200-300℃低于bp100℃5-10%100-200℃平均bp的2/310-15%氣體室溫15-25%

吸附劑沸程范圍>100℃程序升溫具體的第90頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汽化溫度一般進(jìn)樣方法下，汽化溫度比柱溫高30-70℃。進(jìn)樣量大時(shí)高一些好，保證瞬間汽化。保證不可超過(guò)試樣的分解溫度。其它氣化溫度與具體進(jìn)樣方式有關(guān)。第91頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月檢測(cè)器溫度一般大于或等于柱溫，具體與檢測(cè)器種類(lèi)有關(guān)。第92頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)樣量液體試樣一般進(jìn)樣量0.1-5μl。氣體試樣一般進(jìn)樣量為0.1-10ml。具體視柱類(lèi)型，固定液含量（不能超過(guò)柱容量）、進(jìn)樣方式、檢測(cè)器的靈敏度和線性范圍等確定。第93頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流動(dòng)相（載氣）種類(lèi)流動(dòng)相的種類(lèi)要視檢測(cè)器種類(lèi)確定。常用的有氫氣（熱導(dǎo)用）、氮?dú)猓浠鹧嬗茫⒑猓ň捎?，但價(jià)格較高）。氫氣和氦氣適合于快速分析。氮?dú)庾鲚d氣峰型較好，柱效較高。第94頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、色譜定性與定量方法第95頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人參藥材的HPLC圖譜51第96頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18754236人參皂苷標(biāo)準(zhǔn)品的HPLC色譜圖Rg1Rb1Re第97頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月丙二?；藚⒃碥誖b1第98頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月面積歸一：Rg1=1.0%,Rb1=3.5%外標(biāo)法：Rg1=0.2%,Rb1=0.5%第99頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）色譜定性分析利用保留值及其規(guī)律定性各物質(zhì)在一定的色譜條件下均有確定不變的保留值，因此保留值可作為定性指標(biāo)。利用純物對(duì)照定性利用文獻(xiàn)值對(duì)照定性第100頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月純物質(zhì)對(duì)照定性實(shí)現(xiàn)方法利用保留時(shí)間和保留體積定性

第101頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用相對(duì)保留值定性

用已知物增加峰高法定性

第102頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用范圍：適用于簡(jiǎn)單混合物，對(duì)該樣品已有了解并具有純物質(zhì)的情況。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用簡(jiǎn)便，不需要其他儀器。缺點(diǎn)：定性結(jié)果的可信度不高。提高可信度的方法：雙柱、雙體系定性第103頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月文獻(xiàn)值對(duì)照定性分析（GC）實(shí)現(xiàn)方法測(cè)定相對(duì)保留值ri,s測(cè)定保留指數(shù)I

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需純物質(zhì)；保留指數(shù)具有較好的重現(xiàn)性和精密度；只與固定相和柱溫有關(guān)。缺點(diǎn)：對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，缺乏數(shù)據(jù)。

適用范圍：適用于簡(jiǎn)單混合物，無(wú)需純物質(zhì)。第104頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與其它儀器或化學(xué)方法聯(lián)合定性離線聯(lián)用方式化學(xué)法儀器法在線聯(lián)用方式化學(xué)法儀器法第105頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月離線聯(lián)用方式收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷卻后收集應(yīng)用范圍：無(wú)標(biāo)準(zhǔn)物時(shí)，可對(duì)較為復(fù)雜的混合物進(jìn)行定性分析缺點(diǎn)：麻煩第106頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在線聯(lián)用方式用化學(xué)方法輔助定性柱前反應(yīng)：在色譜柱前裝上預(yù)處理柱，帶有某些官能團(tuán)的化合物在預(yù)柱中發(fā)生物理化學(xué)變化，其色譜峰會(huì)消失或移動(dòng)，與反應(yīng)前色譜圖比較，可初步判斷試樣中含那些官能團(tuán)。柱后反應(yīng)：在色譜柱后裝上Ｔ型毛細(xì)管分流器，將各組分導(dǎo)入官能團(tuán)試劑反應(yīng)管，利用官能團(tuán)反應(yīng)對(duì)組分進(jìn)行定性。第107頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與其它儀器聯(lián)用定性

混合物經(jīng)色譜分離后，將各組分直接由接口導(dǎo)入其它儀器中進(jìn)行定性。常用的聯(lián)用方法有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS……

其它儀器相當(dāng)于色譜儀的檢測(cè)器。使用范圍：復(fù)雜樣品的定性。優(yōu)點(diǎn)：不需要標(biāo)準(zhǔn)物，定性結(jié)果可信度高，操作方便。缺點(diǎn)：需要特殊儀器或設(shè)備。第108頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GC-MS第109頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）色譜定量分析定量基礎(chǔ)

色譜定量分析是基于被測(cè)物質(zhì)的量與峰面積成正比。在一定色譜條件下有：第110頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定量要解決的問(wèn)題峰面積的測(cè)量和計(jì)算校正因子的測(cè)量與計(jì)算色譜定量方法及其應(yīng)用第111頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月峰面積的測(cè)量與計(jì)算積分儀或色譜工作站簡(jiǎn)便、速度快，精度高，可達(dá)0.2-2%，對(duì)小峰及不對(duì)稱(chēng)峰的結(jié)果準(zhǔn)確，是色譜發(fā)展趨勢(shì)。手動(dòng)測(cè)量與計(jì)算第112頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月峰高乘半峰寬法：適于對(duì)稱(chēng)峰峰高乘峰底寬度法：適于矮寬峰峰高乘平均峰寬法：適于不對(duì)稱(chēng)峰峰高乘保留值法：適于狹窄峰，快速簡(jiǎn)便，常用于工廠控制分析。第113頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月重疊峰的測(cè)量切線分峰