儀器分析 (第三版 魏培海)第六章 色譜分析法導(dǎo)論

“十二五〞職業(yè)教育國家規(guī)劃教材儀器分析〔第三版〕魏培海曹國慶主編精選ppt第六章色譜分析法導(dǎo)論“十二五〞職業(yè)教育國家規(guī)劃教材精選ppt精選ppt色譜法或色譜分析法，是一種別離分析技術(shù)，它利用混合物中各物質(zhì)在兩相間分配系數(shù)的差異，當(dāng)溶質(zhì)在兩相間作相對移動時，各物質(zhì)在兩相間進行屢次分配，從而使各組分得到別離?？赏瓿蛇@種別離的儀器稱為色譜儀。精選ppt本章教學(xué)內(nèi)容色譜別離儀的根本原理和根本概念色譜別離的理論根底色譜定性和定量分析的方法精選ppt本章知識目標熟悉色譜分析中的根本術(shù)語;了解色譜分析中的塔板理論和速率理論;熟悉影響色譜柱柱效、別離度的因素;熟悉色譜分析中的定性和定量方法。精選ppt本章能力目標熟練校正因子的計算方法;掌握歸一化法、內(nèi)標法的定量計算方法;掌握外標法，熟練繪制外標法工作曲線并進行定量計算;掌握填充柱的制備方法。精選ppt第一節(jié)色譜及分類

精選ppt茨維特實驗固定相——CaCO3顆粒流動相——石油醚

色帶精選ppt一、色譜法色譜法是一種別離分析技術(shù)。它是利用各物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運動時，這些物質(zhì)在兩相中進行屢次反復(fù)的分配來到達別離的目的。色譜法以其具有高別離效能、高檢測性能、分析時間快速而成為現(xiàn)代儀器分析方法中應(yīng)用最廣泛的一種方法。精選ppt固定相——在色譜柱中固定不動的相?？梢允枪腆w，還可以是液體。流動相——攜帶試樣混合物流過固定相的流體，是液體或氣體。色譜柱——承載固定相的裝置。各種材質(zhì)和尺寸。被別離組分——不再僅局限于有色物質(zhì)根本術(shù)語：精選ppt二、色譜法分類

1．按兩相分子的聚集狀態(tài)流動相

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-液色譜氣相色譜精選ppt2．按固定相的固定方式平面色譜

紙色譜薄層色譜高分子薄膜色譜柱色譜

填充柱色譜毛細管柱色譜

精選ppt3．按別離機制分分配色譜：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精選ppt色譜法的特點別離效率高：復(fù)雜混合物，有機同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。靈敏度高：可以檢測出μg.g-1(10-6)-ng.g-1(10-9)級的物質(zhì)量。分析速度快：一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。應(yīng)用范圍廣：氣相色譜：沸點低于400℃的各種有機或無機試樣的分析。液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的別離分析。缺乏之處：被別離組分的定性較為困難。精選ppt別離過程當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)屢次的分配平衡，使得各組分被固定相保存的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。精選ppt第二節(jié)色譜流出曲線和術(shù)語

精選ppt一、色譜流出線

從進樣到被測組分流出色譜柱進入檢測器連續(xù)測定，得到的檢測信號隨時間變化的曲線稱為色譜流出曲線或色譜圖。精選ppt二、色譜術(shù)語

1．基線：操作條件穩(wěn)定后，無樣品通過時檢測器所反映的信號一時間曲線。

它反映檢測器系統(tǒng)噪聲隨時間變化。穩(wěn)定的基線是一條直線。精選ppt2．色譜峰：從被測組分開始進入檢測器至完全流出檢測器所形成的峰型局部稱色譜峰?；€與色譜峰組成了一個完整的色譜圖。色譜峰精選ppt3．保存值保存時間tM：不與固定相作用的物質(zhì)從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。保存時間tR：試樣從進樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。它包括組份隨流動相通過柱子的時間tM和組份在固定相中滯留的時間。調(diào)整保存時間：某組份的保存時間扣除死時間后的保存時間，它是組份在固定相中的滯留時間。精選ppt死體積Vm：不被保存的組分通過色譜柱所消耗的流動相的體積，又指色譜柱中未被固定相所占據(jù)的空隙體積〔包括色譜儀中的管路、連接頭的空間、檢測器的空間〕。F0：流動相的體積流速精選ppt保存體積VR：從進樣開始到組分出現(xiàn)濃度極大點時所消耗的流動相的體積。調(diào)整保留體積：保留體積與死體積之差，即組分停留在固定相時所消耗流動相的體積精選ppt相對保存值is：一定實驗條件下組分i與另一標準組分S的調(diào)整保存時間之比。相對保存值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無關(guān)，色譜定性分析的重要參數(shù)。精選ppt4.色譜峰區(qū)域分析峰高h：色譜峰頂?shù)交€的垂直距離。精選ppt半峰寬W1/2：色譜峰高一半處的寬度。峰底寬W：從色譜峰兩側(cè)拐點上的切線與基線交點之間的距離，也稱基線寬度。標準偏差

：峰高(h)的0.607倍處色譜峰寬度的一半。

與半峰寬及峰底寬的關(guān)系為：W1/2=2.354

W=4

區(qū)域?qū)挾龋壕xppt峰面積〔A〕：由色譜峰與基線之間所圍成的面積稱為峰面積。定量分析的根本依據(jù)。對理想的對稱峰：A=1.065hW1/2精選ppt在相同的色譜操作條件下獲得的色譜峰的區(qū)域?qū)挾戎翟叫?，說明色譜柱的別離效能越好，柱效越高。精選ppt5.描述分配過程的參數(shù)分配系數(shù)K：

組分在固定相和流動相之間的分配處于平衡狀態(tài)時，在兩相中的濃度之比。K

只與固定相和溫度有關(guān)，與兩相體積、柱管特性和所用儀器無關(guān)。精選ppt

分配比k：在一定的溫度和壓力下，組分在兩相間分配達平衡時，分配在固定相和流動相中的質(zhì)量比。

=Vm/Vs，表示相比率，是柱型特點參數(shù)，對于填充柱，

值一般為6~35，對于毛細管柱，

值一般為60~600。精選ppt選擇性因子：指相鄰兩組分調(diào)整保存值之比。值的大小反映了色譜柱對難別離組分對的別離選擇性，值越大，相鄰兩組分色譜峰相距越遠，色譜柱的別離選擇性越高。當(dāng)?shù)扔诨蚪咏?時，說明相鄰兩組分不能別離。精選ppt色譜流出曲線的意義色譜峰數(shù)=樣品中單組份的最少個數(shù)；色譜保存值——定性依據(jù)；色譜峰高或面積——定量依據(jù)；色譜保存值或區(qū)域?qū)挾取V柱別離效能評價指標；色譜峰間距——固定相或流動相選擇是否適宜的依據(jù)。精選ppt第三節(jié)色譜分析根本理論兩組份峰間距足夠遠：由各組份在兩相間的分配系數(shù)決定，即由色譜過程的熱力學(xué)性質(zhì)決定。每個組分峰寬足夠?。河山M份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴散決定，即由色譜過程的動力學(xué)性質(zhì)決定。精選ppt熱力學(xué)理論：塔板理論——平衡理論動力學(xué)理論：速率理論——Vander方程根本理論精選ppt一、塔板理論

塔板模型：將一根色譜柱視為一個精餾塔，即色譜柱是由一系列連續(xù)的、相等的水平塔板組成。每一塊塔板的高度用H表示，稱為塔板高度。精選ppt塔板理論假設(shè)：在每一塊塔板上，溶質(zhì)在兩相間很快到達分配平衡，然后隨著流動相按一個一個塔板的方式向前轉(zhuǎn)移。對一根長為L的色譜柱，溶質(zhì)平衡的次數(shù)n稱為理論塔板數(shù)。精選ppt塔板理論要點當(dāng)溶質(zhì)在柱中的平衡次數(shù)，即理論塔板數(shù)n大于50時，可得到根本對稱的峰形曲線。當(dāng)試樣進入色譜柱后，只要各組分在兩相間的分配系數(shù)有微小差異，經(jīng)過反復(fù)屢次的分配平衡后，仍可獲得良好的別離。n與半峰寬度及峰底寬的關(guān)系式為：精選ppt有效塔板數(shù)和有效塔板高度單位柱長的塔板數(shù)越多，說明柱效越高。用不同物質(zhì)計算可得到不同的理論塔板數(shù)。常用有效塔板數(shù)n有效表示柱效：精選ppt例題1：在柱長為2m的5%的阿皮松柱、柱溫為1000C，記錄紙速度為2.0cm/min的色譜條件下，測定苯的保存時間為1.5min，半峰寬為0.20cm，求理論塔板數(shù)。解(1)：精選ppt解(2)：精選ppt二、速率理論

速率方程〔也稱范.弟姆特方程式〕u為流動相線速度；A，B，C為常數(shù)A—分別表示渦流擴散系數(shù)；B—分子擴散系數(shù)；C—傳質(zhì)阻力系數(shù)〔包括液相和固相傳質(zhì)阻力系數(shù)〕減小A、B、C三項可提高柱效精選ppt1．渦流擴散項

A=2λdp

dp：固定相的平均顆粒直徑λ：固定相的填充不均勻因子精選ppt固定相顆粒越小dp↓，填充的越均勻，A↓，H↓，柱效n↑。表現(xiàn)在渦流擴散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。精選ppt2．分子縱向擴散項

B=2νDgν：彎曲因子，填充柱色譜，ν<1。Dg：組分分子在氣相中的擴散系數(shù)〔cm2·s-1〕精選ppt擴散導(dǎo)致色譜峰變寬，H↑(n↓)，別離變差液相色譜中的分子縱向擴散可以忽略。對氣相色譜，采用相對分子質(zhì)量較大的N2、Ar為流動相并適當(dāng)加大流動相流速，可降低分子縱向擴散項的影響。精選ppt3．傳質(zhì)阻力項

k為容量因子；Dg、Ds為擴散系數(shù)。精選ppt固定相液膜越薄，擴散系數(shù)越大，固定相傳質(zhì)阻力就越小，但固定相液膜不宜過薄，否那么會減少樣品容量，降低柱的壽命。減小擔(dān)體粒度，選擇小分子量的氣體作載氣，可降低傳質(zhì)阻力。精選ppt三、別離度1．色譜柱的總別離效能(a)兩色譜峰距離近且峰形寬，彼此嚴重相重疊，柱效和選擇性都差；(b)雖能很好別離，但峰形很寬，說明選擇性好，但柱效低；(c)別離情況最為理想，既有良好的選擇性，又有高的柱效。精選ppt2.別離度(R)的表達式R值越大，說明兩組分的別離程度越高;R=1.0時，別離程度可達98％;R<1.0時兩峰有局部重疊;R=1.5時，別離程度到達99.7％;所以，通常用R=1.5作為相鄰兩色譜峰完全別離的指標。精選pptR=1.5R=0.75R=1.0響應(yīng)信號保留時間t,min精選ppt3.色譜別離方程別離度R與塔板數(shù)有關(guān);別離度R與保存因子有關(guān)系；越大，柱選擇性越好，對別離有利。精選ppt例2：兩物質(zhì)A和B在30cm長的色譜柱上的保存時間分別為16.4和17.63min，有一不與固定相作用的物質(zhì)，其在此柱上的保存時間為1.30min。物質(zhì)A和B的峰底寬分別為1.11和1.21min。試問：1〕柱別離度R；2〕柱平均理論塔板數(shù)nav3〕平均塔板高度Hav4〕假設(shè)要求R到達1.5，那么柱長至少應(yīng)為多少？精選ppt精選ppt4)完全別離,R=1.5精選ppt【例3】有一根1.5m長的柱子，別離組分1和2，得到如圖6-5所示的色譜圖。圖中橫坐標為記錄紙走紙距離。(1)求此兩種組分在該色譜柱上的別離度和該色譜柱的有效塔板數(shù)。(2)如要使1、2完全別離，色譜柱應(yīng)該要加到多長？精選ppt求出別離度：

有效塔板數(shù)：

【解】〔1〕先求出組分2對組分1的相對保存值2,1(即值)精選ppt〔2〕該柱有效塔板高度：完全別離的條件是別離度R=1.5此時色譜柱的有效塔板數(shù)：要使有效塔板數(shù)為4356塊，柱長精選ppt第四節(jié)定性和定量分析

色譜法是別離復(fù)雜混合物的重要方法,同時還能將別離后的物質(zhì)直接進行定性和定量分析。精選ppt一、定性分析色譜定性分析:確定色譜圖上每一個峰所代表的物質(zhì)。依據(jù):在色譜條件一定時，任何一種物質(zhì)都有確定的保存時間。方法:在相同色譜條件下，通過比較物和未知物的保存值或在固定相上的位置，即可確定未知物是何種物質(zhì)。方法的開展:色譜與質(zhì)譜或其它光譜法聯(lián)用，是目前解決復(fù)雜混合物中未知物定性分析的最有效的技術(shù)。精選ppt二、定量分析

色譜定量分析:在一定的色譜條件下，組分i的質(zhì)量(mi)或其在流動相中的濃度，依據(jù):組分i的質(zhì)量(mi)或其在流動相中的濃度，與檢測器響應(yīng)信號(峰面積Ai或峰高hi)呈正比。分別為峰面積和峰高的校正因子。

精選ppt1．響應(yīng)信號的測量

峰高：峰頂與基線之間的距離，測量比較簡單，特別適于較窄的色譜峰峰面積：〔1〕自動測量：色譜工作站?！?〕手工法測量：精選ppt手工測量對稱的峰:近似計算公式為：A=1.064h·W1/2不對稱峰:近似計算公式為:A=h·〔W0.15+W0.85〕/2W0.15和W0.85分別是峰高0.15和0.85處的峰寬值精選ppt2．定量校正因子

(1)絕對校正因子:組分i的峰面積和峰高的絕對校正因子分別為：絕對校正因子是指某組分i通過檢測器的量與檢測器對該組分的響應(yīng)信號之比。mi的單位用克、摩爾或體積表示時相應(yīng)的校正因子，分別稱為質(zhì)量校正因子(fm)，摩爾校正因子(fM)和體積校正因子(fv)

精選ppt(2)相對校正因子

相對校正因子：指組分i與基準組分s的絕對校正因子之比.

由于絕對校正因子很少使用，因此，一般文獻上提到的校正因子，就是相對校正因子。

精選ppt表6-1一些化合物的相對校正因子化合物沸點/

C相對分子質(zhì)量熱導(dǎo)池檢測器氫焰檢測器fMfvfm甲烷-160162.800.451.03乙烷-89301.960.591.03丙烷-42441.550.681.02丁烷-0.5581.180.680.91乙烯-104282.080.590.98丙烯-48421.550.63精選ppt3.定量方法

分類：〔1〕外標法〔2〕內(nèi)標法〔3〕歸一化法精選ppt〔1〕外標法把待測組分的純物質(zhì)配成不同濃度的標準系列；在一定操作條件下分別向色譜柱中注入相同體積的標準樣品，測得各峰的峰面積或峰高，繪制A—c或h-c的標準曲線；在完全相同的條件下注入相同體積的待測樣品，根據(jù)所得的峰面積或峰高從曲線上查得含量。外標法也稱為標準曲線法精選ppt精選ppt

外標法不使用校正因子，準確性較高；操作條件變化對結(jié)果準確性影響較大；對進樣量的準確性控制要求較高；適用于日?？刂品肿踊虼罅客惲吭嚇拥目焖俜治?。特點及要求：精選ppt〔2〕內(nèi)標法應(yīng)用前提：當(dāng)只需測定試樣中某幾個組分，或試樣中所有組分不可能全部出峰時，可采用內(nèi)標法；準確稱取試樣，參加一定量某種純物質(zhì)作為內(nèi)標物，然后進行色譜分析;由被測物和內(nèi)標物在色譜圖上相應(yīng)的峰面積(或峰高)和相對校正因子，求出某組分的含量。精選p