儀器分析第十七章 色譜分析概論

第十七章色譜分析法概論教學(xué)目標(biāo)掌握色譜法的定義和分類。掌握色譜法的重要基本概念：分配系數(shù)、容量因子、保留時(shí)間、保留體積、死時(shí)間、死體積、峰寬、半峰寬、分離度、保留指數(shù)等及其相互關(guān)系。熟悉四種色譜方法的基本原理和兩相的特點(diǎn)。掌握塔板理論的要點(diǎn)及塔板數(shù)、塔板高的計(jì)算。掌握速率理論的要點(diǎn)，熟悉VanDeemter方程各項(xiàng)意義及影響因素。

流動(dòng)相色譜分析法（chromatography)物理或物理化學(xué)分離分析方法，簡稱色譜法或?qū)游龇?。色譜法已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，成為多組分混和物的最重要的分析方法。是生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的重要分析手段，在藥物分析中有及其重要的地位。各國藥典都收載了許多色譜分析方法。高靈敏度、高選擇性、高效能、分析速度快及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。色譜法的分類1.按流動(dòng)相和固定相分子聚集狀態(tài)分類

氣相色譜：氣固色譜（GSC）（GC）氣液色譜（GLC）液相色譜：液固色譜（LSC）（LC）液液色譜（LLC）超臨界流體色譜法（SFC）

色譜法的分類2.按操作形式分類柱色譜法（columnchromatography)填充柱色譜法毛細(xì)管柱色譜法微填充柱色譜法平面色譜法（planechromatography)

紙色譜法薄層色譜法薄膜色譜法毛細(xì)管電泳法

（capillaryelectrophoresis)

色譜法的分類3.按分離機(jī)制分類分配色譜法

(patitionchromatography)吸附色譜法

(adsorptionchromatography)離子交換色譜法

(ionexchangechromatography)空間排阻色譜法

(stericexclusionchromatography)色譜過程樣品組分在兩相之間反復(fù)“分配”樣品各組分的分配系數(shù)不同各組分保留時(shí)間不同，得以分離。分配系數(shù)和容量因子1.分配系數(shù)：

K=Cs/Cm與組分、固定性和流動(dòng)相的性質(zhì)及溫度有關(guān)。2.容量因子:

k=ms/mm=CsVs/CmVm還與固定性、流動(dòng)相的體積有關(guān)。3.分配系數(shù)與容量因子的關(guān)系：

k=KVs/Vm色譜過程方程tR=t0(1+KVs/Vm)=t0(1+k

)

色譜分離的前提t(yī)R（A）≠

tR（B）即：KA≠KB或kA≠kB分配色譜法（patitionchromatography）分離原理：利用被分離組分在固定相或流動(dòng)相中的溶解度差別而實(shí)現(xiàn)分離。與萃取的區(qū)別是什么？在LLC中，K主要與流動(dòng)相的性質(zhì)（種類與極性）有關(guān)；在GLC中K與固定相極性和柱溫有關(guān)分配色譜法（patitionchromatography）固定相：涂漬或化學(xué)鍵合在惰性載體顆粒上的一薄層液體。流動(dòng)相：GLC中常為氫氣和氮?dú)?。LLC中為與固定液不相溶的液體。根據(jù)固定性和流動(dòng)相極性相對強(qiáng)度，分為正相分配色譜（固定相極性強(qiáng)于流動(dòng)相極性）和反相分配色譜（固定相極性弱于流動(dòng)相極性）。分配色譜法（patitionchromatography）洗脫順序正相色譜：極性強(qiáng)的組分保留強(qiáng)，后流出。反相色譜：極性弱的組分保留強(qiáng)，后流出。CtabCtba正相色譜反相色譜極性：a<b吸附色譜法(adsorptionchromatography)

分離原理利用被分離組分對固體表面活性吸附中心吸附能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。吸附過程是樣品中各組分的分子X與流動(dòng)相分子Y爭奪吸附劑表面活性中心的過程。Xm+nYa=Xa+nYm吸附系數(shù)與吸附劑的活性、組分的性質(zhì)和流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān)。吸附色譜法(adsorptionchromatography)固定相：多孔性微粒狀物質(zhì)，具有較大的比表面積，在其表面有許多吸附中心。常用吸附劑：硅膠、氧化鋁、聚酰胺、高分子多孔微球等。流動(dòng)相：洗脫能力主要由其極性決定，由溶劑強(qiáng)度ε0定量表示。ε0值越大，洗脫能力越強(qiáng)。常采用二元以上混合溶劑。吸附色譜法(adsorptionchromatography)洗脫順序：極性強(qiáng)的組分被吸附強(qiáng)，后流出。一般規(guī)律是：烷烴非極性，不被吸附；不飽和化合物比飽和化合物的吸附能力強(qiáng)，雙鍵越多越強(qiáng)；基本母核相同的化合物，取代基極性越強(qiáng)，吸附能力越強(qiáng)；分子中取代基空間排列對吸附能力也有影響。常見化合物吸附能力順序：烷烴<烯烴<醚<硝基化合物<叔胺<酯<酮<醛<酰胺<醇<酚<伯胺<羧酸離子交換色譜法（ionexchangechromatography）分離原理：利用被分離組分離子交換能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。分為陽離子交換色譜法和陰離子交換色譜法。離子交換色譜法（ionexchangechromatography）固定相：離子交換樹脂、硅膠鍵合離子交換劑。離子交換樹脂是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子多元酸或多元堿的聚合物?？杀唤粨Q基團(tuán)：－SO3H,－COOH,－NR3+OH-

。性能指標(biāo)：交聯(lián)度、交換容量、粒度等。流動(dòng)相：一定pH值和離子強(qiáng)度的緩沖溶液（或含少量有機(jī)溶劑，如乙醇、四氫呋喃、乙腈等）。離子交換色譜法（ionexchangechromatography）影響保留行為的因素1.溶質(zhì)離子的電荷數(shù)升高，選擇性系數(shù)增大；同價(jià)陽離子水合離子半徑增大，選擇性系數(shù)減小Fe3+>Al3+>Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+≥Cu2+≥Co2+≥Mg2+≥Zn2+≥Mn2+>Ag+>Cs+>Rb+>K+≥NH4+>Na+>H+>Li+檸檬酸根>PO43->SO42->I->NO3->SCN->NO2->Cl->HCO3->CH3COOH->OH->F-影響保留行為的因素2.在一定范圍內(nèi)，樹脂的交聯(lián)度越大，交換容量越大，組分的保留時(shí)間越長。3.流動(dòng)相的組成和pH值：交換能力強(qiáng)的離子組成的流動(dòng)相洗脫能力強(qiáng)；流動(dòng)相的離子強(qiáng)度增強(qiáng)，洗脫能力增強(qiáng)。pH值一方面影響溶質(zhì)的離解（離解度小，則保留時(shí)間減?。?，一方面影響弱離子交換樹脂的交換容量，一般在某一pH值交換容量有一極大值。離子交換色譜法（ionexchangechromatography）小結(jié)：請同學(xué)們完成表格樣品性質(zhì)固定相流動(dòng)相分配色譜極性（溶解度）：正相色譜極性強(qiáng)保留強(qiáng)，反之則反。極性和形成氫鍵能力。極性相似相溶，與組分極性相似，洗脫能力增強(qiáng)。吸附色譜離子交換色譜空間排阻各類色譜法中影響樣品組分保留值的因素物質(zhì)對分離的兩種情況CtCt提高分離度R增加

tR減小w與分配系數(shù)有關(guān)－熱力學(xué)過程與動(dòng)力學(xué)過程有關(guān)塔板理論－馬?。∕artin）和辛格（Synge）提出基本假設(shè)：1.

在柱內(nèi)一小高度內(nèi)，組分可以在兩相中瞬間達(dá)到分配平衡。H為理論塔板高度。2.載氣間歇式通過色譜柱，每次進(jìn)氣為一個(gè)塔板體積。3.樣品和新鮮載氣都加在第0號塔板上，且樣品的縱向擴(kuò)散可以忽略。4.分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。01234載氣固定相分配色譜過程示意圖（塔板理論示意）kA=2kB=0.501234載氣固定相kA=2kB=0.5分配色譜過程示意圖（