色譜法4學(xué)時精編版

1、 4.1.1 色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展 4.1.2 什么是色譜法什么是色譜法 4.1.3 色譜法分類色譜法分類 色譜分析法簡介色譜分析法簡介 1.色譜法的產(chǎn)生色譜法的產(chǎn)生 色譜法是一種分離技術(shù)色譜法是一種分離技術(shù) 俄國植物學(xué)家茨維特俄國植物學(xué)家茨維特1906 年創(chuàng)立年創(chuàng)立 4.1.1 色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展 分離植物葉子中的色素時，將葉片的分離植物葉子中的色素時，將葉片的 石油醚（飽和烴混合物）提取液倒入石油醚（飽和烴混合物）提取液倒入 玻璃管中，柱中填充玻璃管中，柱中填充CaCO3粉末（有粉末（有 吸附能力吸附能力)，用純石油醚洗脫（淋洗）。，用純石油醚洗脫（淋洗）

2、。 色素受兩種作用力影響色素受兩種作用力影響 一種是一種是CaCO3 吸附，使色素在柱中吸附，使色素在柱中 停滯下來停滯下來 一種是被石油醚溶解，使色素向下一種是被石油醚溶解，使色素向下 移動移動 各種色素結(jié)構(gòu)不同，受兩種作用力大各種色素結(jié)構(gòu)不同，受兩種作用力大 小不同，經(jīng)一段時間洗脫后，色素在小不同，經(jīng)一段時間洗脫后，色素在 柱子上分開，形成了各種顏色的譜帶，柱子上分開，形成了各種顏色的譜帶， 這種分離方法稱為色譜法。這種分離方法稱為色譜法。 Tsweet的實(shí)驗(yàn) 2. 色譜法的發(fā)展色譜法的發(fā)展 1930年代初：年代初：R.Kuhn把把M.Tswett的方法用于類的方法用于類 胡蘿卜素的胡蘿卜

3、素的 分離，從此色譜法得以廣泛應(yīng)用。分離，從此色譜法得以廣泛應(yīng)用。 1935年：年：Adams和和Holmes第一次用苯酚和甲醛第一次用苯酚和甲醛 合成了人工有機(jī)離子交換劑，能交換合成了人工有機(jī)離子交換劑，能交換陽離子和有陽離子和有 機(jī)氫離子機(jī)氫離子。后來又合成了陰離子交換劑，既可用。后來又合成了陰離子交換劑，既可用 于離子交換，又用于色譜分離于離子交換，又用于色譜分離即現(xiàn)時流行的即現(xiàn)時流行的 離子交換色譜法離子交換色譜法。至。至1950年此方法已成型。年此方法已成型。 4.1.1 色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展 1938年：年：Izmailov等人將糊狀等人將糊狀A(yù)l2O3漿液在玻璃板

4、漿液在玻璃板 上鋪成均勻薄層，用于分離植物中的藥用成分，上鋪成均勻薄層，用于分離植物中的藥用成分， 即今日用的即今日用的薄層色譜薄層色譜。（用于薄層的材料已發(fā)展。（用于薄層的材料已發(fā)展 至多種：如硅酸、聚酰胺等）。至多種：如硅酸、聚酰胺等）。 1941年：年：Martin和和Synge設(shè)計了兩套萃取儀器，將設(shè)計了兩套萃取儀器，將 蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的乙?；被嵋阴；被嵊伤芤褐刑崛∮伤芤褐刑崛?到有機(jī)相而進(jìn)行色譜分離。不久又研究了顆粒硅到有機(jī)相而進(jìn)行色譜分離。不久又研究了顆粒硅 膠柱中三種衍生化氨基酸混合物在水相和有機(jī)相膠柱中三種衍生化氨基酸混合物在水相和有機(jī)相 (氯仿氯仿

5、)之間的不等分配，獲得成功，使三個組分得之間的不等分配，獲得成功，使三個組分得 到良好的分離到良好的分離,為為液液分配色譜液液分配色譜奠定了基礎(chǔ)。奠定了基礎(chǔ)。 1944年：年：Consden，Gordon和和Martin將纖維（濾紙）將纖維（濾紙） 作固定載體，以水吸附在濾紙上作溶劑，根據(jù)組分作固定載體，以水吸附在濾紙上作溶劑，根據(jù)組分 在兩相中溶解度不同，即滲透率（速率）不同而使在兩相中溶解度不同，即滲透率（速率）不同而使 各組分彼此分離，稱之為各組分彼此分離，稱之為紙色譜法紙色譜法。 1952年：年：Martin和和Synge又研究成功了在惰性載體又研究成功了在惰性載體 表面涂漬一層均勻的

6、有機(jī)化合物膜作為固定相，并表面涂漬一層均勻的有機(jī)化合物膜作為固定相，并 以氣體為流動相，用來分離脂肪酸混合物以氣體為流動相，用來分離脂肪酸混合物即今即今 日的日的氣液色譜氣液色譜。 1954年：年：Ray提出以提出以熱導(dǎo)池?zé)釋?dǎo)池作為氣相色譜的檢測器，作為氣相色譜的檢測器， 使使氣相色譜應(yīng)用更加廣泛氣相色譜應(yīng)用更加廣泛。 1957年：年：Golay首先應(yīng)用小口徑毛細(xì)管柱進(jìn)行色首先應(yīng)用小口徑毛細(xì)管柱進(jìn)行色 譜分離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了它具有高分辨率和高效譜分離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了它具有高分辨率和高效 能能 即為今日的即為今日的高效氣相色譜法。高效氣相色譜法。 1959年：年：Porath和和Flodin提出

7、了使用具有化學(xué)惰提出了使用具有化學(xué)惰 性的多孔凝膠作固定相的性的多孔凝膠作固定相的空間排阻色譜法空間排阻色譜法，根據(jù)，根據(jù) 固定相孔隙尺寸不同而具有不同的選擇性滲透能固定相孔隙尺寸不同而具有不同的選擇性滲透能 力，從而對分子量分布不同的樣品實(shí)現(xiàn)了分離。力，從而對分子量分布不同的樣品實(shí)現(xiàn)了分離。 可用于測定聚合物的相對分子質(zhì)量的的分布?？捎糜跍y定聚合物的相對分子質(zhì)量的的分布。 我國情況我國情況 我國在色譜分析領(lǐng)域的研究起于我國在色譜分析領(lǐng)域的研究起于1954年年 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所首先開發(fā)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所首先開發(fā) 經(jīng)過幾十年的努力，我國色譜基礎(chǔ)理論研經(jīng)過幾十年的努力，我國色

8、譜基礎(chǔ)理論研 究和應(yīng)用技術(shù)研究方面具有特色，居世界究和應(yīng)用技術(shù)研究方面具有特色，居世界 領(lǐng)先行列。領(lǐng)先行列。 隨著被分離樣品種類的增多，該方法廣隨著被分離樣品種類的增多，該方法廣 泛地用于無色物質(zhì)的分離，泛地用于無色物質(zhì)的分離，“色譜色譜”名稱名稱 中的中的“色色”失去了原有的意義，但失去了原有的意義，但“色譜色譜” 這一名稱沿用至今。這一名稱沿用至今。 1. 色譜法色譜法 混合物在流動相的攜帶下通過色譜柱混合物在流動相的攜帶下通過色譜柱 分離出幾種組分的方法。分離出幾種組分的方法。 4.1.2 什么是色譜法什么是色譜法 2. 色譜法中共使用兩相色譜法中共使用兩相 固定相固定相固定不動的相固定

9、不動的相 （如：（如： CaCO3 ） 固體吸附劑：固體吸附劑：CaCO3、Al 2O3等等 液體固定相（載體液體固定相（載體+固定液固定液高沸點(diǎn)有機(jī)化合高沸點(diǎn)有機(jī)化合 物，涂在載體上）物，涂在載體上） 流動相流動相推動混合物流動的相推動混合物流動的相 （如：石油醚）（如：石油醚） 氣體氣體 1952年產(chǎn)生年產(chǎn)生GC，是色譜法一項(xiàng)革命性進(jìn)展，是色譜法一項(xiàng)革命性進(jìn)展 液體液體 流的速度慢，加壓，使其流快，流的速度慢，加壓，使其流快，1969年年HPLC 4.1.2 什么是色譜法什么是色譜法 3. 色譜分離法特征色譜分離法特征 n一定是先分離、后分析一定是先分離、后分析 n一定具有兩相：固定相和流

10、動相一定具有兩相：固定相和流動相 n分離：利用組分在兩相中分配系數(shù)或吸分離：利用組分在兩相中分配系數(shù)或吸 附能力的差異進(jìn)行分離附能力的差異進(jìn)行分離 4.1.2 什么是色譜法什么是色譜法 4. 色譜法特點(diǎn)：色譜法特點(diǎn)： （1）分離效能高）分離效能高 （2）靈敏度高）靈敏度高 （3）分析速度快）分析速度快 （4）應(yīng)用范圍廣）應(yīng)用范圍廣 4.1.2 什么是色譜法什么是色譜法 1 1、按兩相狀態(tài)分類、按兩相狀態(tài)分類 2 2、按操作形式分類、按操作形式分類 3 3、按分離原理分類、按分離原理分類 4.1.3 色譜法分類色譜法分類 （1 1）氣相色譜）氣相色譜 （2 2）液相色譜）液相色譜 （3 3）超臨

11、界液體色譜）超臨界液體色譜 （1 1）柱色）柱色 （2 2）紙色譜）紙色譜 （3 3）薄層色譜）薄層色譜 （1 1）吸附色譜）吸附色譜 （2 2）分配色譜）分配色譜 （3 3）離子交換色譜）離子交換色譜 （4 4）凝膠色譜）凝膠色譜 第四章第四章 色譜法色譜法 4.1 色譜分析法簡介色譜分析法簡介 4.2 色譜圖及色譜常用術(shù)語色譜圖及色譜常用術(shù)語 4.3 色譜法的基本理論色譜法的基本理論 4.4 色譜定性和定量分析色譜定性和定量分析 4.5 氣相色譜法氣相色譜法 4.6 高效液相色譜法高效液相色譜法 4.2.1 色譜圖色譜圖 4.2.2 色譜常用術(shù)語色譜常用術(shù)語 4.2.3 根據(jù)色譜圖可得到的

12、重要信息根據(jù)色譜圖可得到的重要信息 4.2.1 色譜圖 n混合物樣品（混合物樣品（A+B）色譜柱中分離色譜柱中分離檢測器檢測器 記錄下來。組分從色譜柱流出時，各個組分記錄下來。組分從色譜柱流出時，各個組分 在檢測器上所產(chǎn)生的信號隨時間變化，所形成在檢測器上所產(chǎn)生的信號隨時間變化，所形成 的曲線叫色譜圖。的曲線叫色譜圖。 n記錄了各個組分流出色譜柱的情況，又叫色譜記錄了各個組分流出色譜柱的情況，又叫色譜 流出曲線流出曲線 1. 基線基線 在實(shí)驗(yàn)操作條件下，色譜柱后沒有組分流出的在實(shí)驗(yàn)操作條件下，色譜柱后沒有組分流出的 曲線叫基線。曲線叫基線。 穩(wěn)定情況下是一條直線穩(wěn)定情況下是一條直線 基線上下波

13、動稱為噪音基線上下波動稱為噪音 4.2.1 色譜常用術(shù)語 2. 色譜峰的高度（色譜峰的高度（峰高，峰高，h ） 色譜峰最高點(diǎn)與基線之間的距離色譜峰最高點(diǎn)與基線之間的距離 可用可用mm、mV、 mA表示表示 峰高低與組分濃度有關(guān)，峰越高越窄越好峰高低與組分濃度有關(guān)，峰越高越窄越好 h 3. 色譜峰的寬度色譜峰的寬度(區(qū)域?qū)挾葏^(qū)域?qū)挾? q標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 峰高峰高0.607倍處的色譜峰寬的一半。倍處的色譜峰寬的一半。 q峰底寬峰底寬Wb色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)所作切線在基線上的距離色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)所作切線在基線上的距離 Wb =4 q半峰寬半峰寬W1/2峰高一半處色譜峰的寬度峰高一半處色譜峰的寬度 W 1/

14、2 =2 .354 Wb =4 W 1/2 =0.589Wb Wb W1/2 4. 色譜峰面積（色譜峰面積（A） n色譜峰與峰底所圍的面積。色譜峰與峰底所圍的面積。 n對于對稱的色譜峰對于對稱的色譜峰 A=1.065h W1/2 n對于非對稱的色譜峰對于非對稱的色譜峰 A=1.065h(W 0.15+W 0.85)/2 5. 死時間死時間t0 不被固定相吸附或溶解的組分流經(jīng)色譜柱所需時間不被固定相吸附或溶解的組分流經(jīng)色譜柱所需時間 從進(jìn)樣開始到柱后出現(xiàn)峰最大值所需時間從進(jìn)樣開始到柱后出現(xiàn)峰最大值所需時間 氣相色譜氣相色譜惰性氣體（空氣、甲烷等）流出色譜柱惰性氣體（空氣、甲烷等）流出色譜柱 所需

15、時間所需時間 t0 6. 保留時間保留時間tR 組分流經(jīng)色譜柱組分流經(jīng)色譜柱 時所需時間。時所需時間。 進(jìn)樣開始到柱后進(jìn)樣開始到柱后 出現(xiàn)最大值時所出現(xiàn)最大值時所 需的時間需的時間 操作條件不變時，操作條件不變時， 一種組分有一個一種組分有一個 tR定值定值 定性參數(shù)定性參數(shù) 7. 調(diào)整保留時間調(diào)整保留時間tR 扣除了死時間的?？鄢怂罆r間的保 留時間，又稱校正留時間，又稱校正 保留時間，實(shí)際保保留時間，實(shí)際保 留時間。留時間。 tR=tR-t0 體現(xiàn)的是組分在柱體現(xiàn)的是組分在柱 中被吸附或溶解的中被吸附或溶解的 時間。時間。 tR 8. 死體積死體積V0 不被固定相滯留的組分流經(jīng)色譜柱所消耗

16、的流動相體不被固定相滯留的組分流經(jīng)色譜柱所消耗的流動相體 積稱死體積，色譜柱中載氣所占的體積。積稱死體積，色譜柱中載氣所占的體積。 V0=t 0F0 F0 -柱后出口處流動相的體積流速柱后出口處流動相的體積流速mL/min 9. 保留體積保留體積VR 組分從進(jìn)樣開始到色譜柱后出現(xiàn)最大值時所需流動相組分從進(jìn)樣開始到色譜柱后出現(xiàn)最大值時所需流動相 體積，組分通過色譜柱時所需流動相體積體積，組分通過色譜柱時所需流動相體積 VR =t RF 0 10. 調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積VR 扣除了死體積的保留體積，真實(shí)的將待測組分從固定扣除了死體積的保留體積，真實(shí)的將待測組分從固定 相中攜帶出柱子所需的流動相

17、體積。相中攜帶出柱子所需的流動相體積。 VR= tRF 0 11. 相對保留值相對保留值i ,s 在相同操作條件下，組分在相同操作條件下，組分i對參比組分對參比組分s 調(diào)整保留值之比調(diào)整保留值之比 Rs Ri Rs Ri si V V t t . 色譜保留值定性的依據(jù) 6. 保留時間保留時間tR 7. 調(diào)整保留時間調(diào)整保留時間tR 9. 保留體積保留體積VR 10. 調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積VR 11. 相對保留值相對保留值i ,s 組分在色譜柱中停留的數(shù)值，組分在色譜柱中停留的數(shù)值，可用時間可用時間t 和所消耗流動和所消耗流動 相的體積來表示。相的體積來表示。 組分在固定相中溶解性能越好，或

18、固定相的吸附性越組分在固定相中溶解性能越好，或固定相的吸附性越 強(qiáng)，在柱中滯留的時間越長，消耗的流動相體積越大強(qiáng)，在柱中滯留的時間越長，消耗的流動相體積越大 固定相、流動相固定，條件一定時，組分的保留值是固定相、流動相固定，條件一定時，組分的保留值是 個定值。個定值。 V0、t0與被測組分無關(guān)，因而與被測組分無關(guān)，因而VR . tR更合理地反映了更合理地反映了 物質(zhì)在柱中的保留情況。物質(zhì)在柱中的保留情況。 4.2.3 根據(jù)色譜圖可得到的重要信息根據(jù)色譜圖可得到的重要信息 （1）色譜峰個數(shù)色譜峰個數(shù) 判斷樣品中所含組分的最少個數(shù)判斷樣品中所含組分的最少個數(shù) （2）色譜峰的位置即保留值色譜峰的位置

19、即保留值 進(jìn)行定性分析進(jìn)行定性分析 （3）色譜峰的色譜峰的h 、A 進(jìn)行定量分析進(jìn)行定量分析 （4）色譜峰的位置及峰的寬度色譜峰的位置及峰的寬度 可評價色譜柱效（分離效能）可評價色譜柱效（分離效能） （5）色譜峰兩峰間的距離色譜峰兩峰間的距離 可評價固定相或流動相選擇是否合適可評價固定相或流動相選擇是否合適 第四章第四章 色譜法色譜法 4.1 色譜分析法簡介色譜分析法簡介 4.2 色譜圖及色譜常用術(shù)語色譜圖及色譜常用術(shù)語 4.3 色譜法的基本理論色譜法的基本理論 4.4 色譜定性和定量分析色譜定性和定量分析 4.5 氣相色譜法氣相色譜法 4.6 高效液相色譜法高效液相色譜法 色譜分析色譜分析目

20、的目的 是將樣品中各組分彼此分離是將樣品中各組分彼此分離 對樣品中的組分進(jìn)行定性、定量分析對樣品中的組分進(jìn)行定性、定量分析 組分達(dá)到完全分離，兩峰間的距離須足組分達(dá)到完全分離，兩峰間的距離須足夠遠(yuǎn)夠遠(yuǎn) 兩峰間的距離是由組兩峰間的距離是由組分在兩相間的分配系數(shù)分在兩相間的分配系數(shù)K 決定，即與色譜過程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。決定，即與色譜過程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 兩兩峰間雖有一定距離，但若每個峰都很寬，峰間雖有一定距離，但若每個峰都很寬，彼彼 此此重疊，則峰不能分開重疊，則峰不能分開 峰的寬或峰的寬或窄是由組分在色譜窄是由組分在色譜柱中傳質(zhì)和擴(kuò)散柱中傳質(zhì)和擴(kuò)散 行為決定，即與色譜過程的動力學(xué)性質(zhì)有關(guān)行為

21、決定，即與色譜過程的動力學(xué)性質(zhì)有關(guān) 4.3.1 分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 4.3.2 塔板理論塔板理論 4.3.3 速率理論速率理論范第姆特方程范第姆特方程 4.3.4 分離度分離度 4.3.5 基本色譜分離方程基本色譜分離方程 在一定溫度下，組分在流動相和在一定溫度下，組分在流動相和 固定相之間所達(dá)到的平衡叫分配平衡，固定相之間所達(dá)到的平衡叫分配平衡， 組分在兩相中的分配行為常采用組分在兩相中的分配行為常采用分配分配 系數(shù)系數(shù)K K和和分配比分配比k k來表示。來表示。 4.3.1 分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 K僅與兩個變量相關(guān)：固定相、溫度僅與兩個變量相關(guān)：固定相、溫度T K

22、與兩相體積、管柱特性、使用儀器無關(guān)與兩相體積、管柱特性、使用儀器無關(guān) =c cs/c cm 組分在固定相中的濃度組分在固定相中的濃度 組分在流動相中的濃度組分在流動相中的濃度 K= 1 1. .分配系數(shù)分配系數(shù) K (K (濃度分配系數(shù)濃度分配系數(shù)) ) 4.3.1 分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 C Cs和和c cm-組分在固定相和流動相中的濃度組分在固定相和流動相中的濃度 2. 分配比分配比 k (容量因子，容量比容量因子，容量比) 組分在固定相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量 組分在流動相中的質(zhì)量組分在流動相中的質(zhì)量 = K Vs/Vm k = =ms/ mm k隨隨T、固定相、流動相的體

23、積變化而變化、固定相、流動相的體積變化而變化 k越大，組分在固定相中質(zhì)量越多，越大，組分在固定相中質(zhì)量越多， tR越長越長 K、k越大，組分在固定相中越大，組分在固定相中tR就越長就越長 4.3.1 分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 ms 和和 mm -組分在固定相和流動相中的質(zhì)量組分在固定相和流動相中的質(zhì)量 Vs 和和 Vm -柱中固定相和流動相中的體積柱中固定相和流動相中的體積 3. k與與tR之間的關(guān)系之間的關(guān)系 k = tR / t0 = (tR-t0) / t0 k = VR / V0 = (VR-V0) / V0 4.3.1 分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 4. K及及k與選擇因

24、子與選擇因子之間的關(guān)系之間的關(guān)系 4.3.1 分配系數(shù)和分配比分配系數(shù)和分配比 實(shí)際意義：實(shí)際意義： =1 K（B）=K（A）, tR(B)= tR(A) A、B兩組分色譜峰重合兩組分色譜峰重合 K或或k相差越大，分離越好，相差越大，分離越好， 色譜分離先決條件：兩組分具有不同的色譜分離先決條件：兩組分具有不同的K或或k 1 （1或或 1） )( )( At Bt R R )( )( )( )( AK BK Ak Bk 在在50年代，色譜技術(shù)發(fā)展的年代，色譜技術(shù)發(fā)展的 初期，初期，Martin等人把色譜分等人把色譜分 離過程比作分餾過程，并把離過程比作分餾過程，并把 分餾中的半經(jīng)驗(yàn)理論塔板分餾

25、中的半經(jīng)驗(yàn)理論塔板 理論用于色譜分析法理論用于色譜分析法 用精餾塔中塔板的概念來描用精餾塔中塔板的概念來描 述組分在兩相間的分配行為述組分在兩相間的分配行為 理論塔板數(shù)作為衡量柱效率理論塔板數(shù)作為衡量柱效率 的指標(biāo)的指標(biāo) 4.3.2 塔板理論塔板理論 （1）在柱內(nèi)一小段長度）在柱內(nèi)一小段長度H內(nèi)，組分可在兩相間迅內(nèi)，組分可在兩相間迅 速達(dá)到平衡，速達(dá)到平衡，H稱為理論塔板高度，稱為理論塔板高度， n =L/H （2）以）以GC為例，載氣進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行為例，載氣進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行 而是脈動式，每次進(jìn)氣為一個塔板體積而是脈動式，每次進(jìn)氣為一個塔板體積V。 （3）所有組分開始時存在于第）

26、所有組分開始時存在于第0號塔板上，而且號塔板上，而且 試樣沿軸（縱）向擴(kuò)散可忽略。試樣沿軸（縱）向擴(kuò)散可忽略。 （4）K在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某一塔板在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某一塔板 上的量無關(guān)。上的量無關(guān)。 1. 基本假設(shè) 4.3.2 塔板理論塔板理論 （1）流出曲線及其方程）流出曲線及其方程 設(shè)設(shè)n=5, k=1, m=1（=ms+mm） 2.塔板理論方程式塔板理論方程式 4.3.2 塔板理論塔板理論 （2） 柱效評價柱效評價 （H, n） n與與Wb ， W 1/2 的關(guān)系的關(guān)系 n =L/H 或或 H=L/n L-色譜柱長度色譜柱長度 H-塔板高度塔板高度 n-塔板數(shù)目塔板數(shù)

27、目 H有效 有效 n 有效 有效 H理理 n 理 理 L固定固定， H越小，越小，n越大，分離效果越好越大，分離效果越好 H、n 評價柱效評價柱效 2.塔板理論方程式塔板理論方程式 4.3.2 塔板理論塔板理論 n 有效 有效= 5.54 (tR /W 1/2)2 =16 (tR/Wb )2 n理 理 = 5.54 (tR /W 1/2)2 =16 (tR/Wb )2 塔板理論的優(yōu)勢塔板理論的優(yōu)勢 用熱力學(xué)觀點(diǎn)形象地描述了溶質(zhì)在色譜柱中的分用熱力學(xué)觀點(diǎn)形象地描述了溶質(zhì)在色譜柱中的分 配平衡和分離過程，導(dǎo)出流出曲線的數(shù)學(xué)模型，并配平衡和分離過程，導(dǎo)出流出曲線的數(shù)學(xué)模型，并 成功解釋了流出曲線的形

28、狀及濃度極大值的位置成功解釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置 提出了計算理論塔板高度、塔板數(shù)的公式及評價提出了計算理論塔板高度、塔板數(shù)的公式及評價 柱效的方法，具有開創(chuàng)性柱效的方法，具有開創(chuàng)性 塔板理論的缺點(diǎn)塔板理論的缺點(diǎn) 基本假設(shè)不完全符合柱內(nèi)實(shí)際發(fā)生的分離過程，基本假設(shè)不完全符合柱內(nèi)實(shí)際發(fā)生的分離過程， 未考慮各種動力學(xué)因素對色譜柱內(nèi)傳質(zhì)過程的影響未考慮各種動力學(xué)因素對色譜柱內(nèi)傳質(zhì)過程的影響 同一試樣進(jìn)入同一色譜柱，當(dāng)流動相速度變化時，同一試樣進(jìn)入同一色譜柱，當(dāng)流動相速度變化時， 得到不同色譜圖；測得的得到不同色譜圖；測得的 n 和和 H 也不同。也不同。 1956年，荷蘭學(xué)者范第姆特年

29、，荷蘭學(xué)者范第姆特(VanDeomter)提出提出 吸收了塔板理論中的吸收了塔板理論中的H概念。并充分考慮了組分在兩相同的概念。并充分考慮了組分在兩相同的 擴(kuò)散和傳質(zhì)過程，從而在動力學(xué)基礎(chǔ)上較好地解釋了影響擴(kuò)散和傳質(zhì)過程，從而在動力學(xué)基礎(chǔ)上較好地解釋了影響H 的各種因素的各種因素 方程方程: Cu u B AH u為流動相線速 度cm.s-1，線速 度=L(柱長)/t0 1. 理論模型-范第姆特方程 4.3.3 速率理論 n提出了影響的三項(xiàng)因素提出了影響的三項(xiàng)因素 l渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)A, 分子擴(kuò)散項(xiàng)分子擴(kuò)散項(xiàng)B/u, 傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cu n流動相流速一定，流動相流速一定， l當(dāng)、最小

30、時，小，當(dāng)、最小時，小，n 最高，柱效高最高，柱效高 l當(dāng)、最大時，大，當(dāng)、最大時，大，n 最小，柱效低最小，柱效低 氣相色譜氣相色譜 u Dsk kd D d k k u D dH f g pg p )1 (3 2 )1 ( 01. 0 2 2 2 2 2 2 2 l 液相色譜液相色譜 u D fd u D pd u D dpH sm m 22 2 2 l H u GC（a） LC（b） GC（a）u有一最低點(diǎn)有一最低點(diǎn)u最佳 最佳； ；u小 小或 或u大 大， ，H都大都大 LC（b）u沒有最低點(diǎn)；沒有最低點(diǎn)； u大 大， ，H增大不多，因增大不多，因 此可用較高的流速，提高分析速度此可用

31、較高的流速，提高分析速度 （4）流動相線速度）流動相線速度u對對H的影響的影響 可測三種流速對應(yīng)的板高可測三種流速對應(yīng)的板高H H，解三元一次方程，求解三元一次方程，求 出出A A、B B、C C即可求出即可求出u u最佳 最佳和 和H H最小 最小。 。 實(shí)際工作中，為縮小分析時間，可選略高實(shí)際工作中，為縮小分析時間，可選略高u u最佳 最佳的 的 流速，常用流速，常用u u最佳 最佳。 。 BCA C B C C B BA C u最佳u最佳BAH 2/ / 最小 C B u 最佳 GC中最佳流速可通過實(shí)驗(yàn)和計算方法求得 1.為什么提出分離度概念？為什么提出分離度概念？ 柱效能柱效能 色譜柱

32、在分離過程中的分離效能，常用色譜柱在分離過程中的分離效能，常用n，來描述來描述, 對單個組分對單個組分, n 越大，越小，柱效越高越大，越小，柱效越高 對多個組分，對多個組分，n 大，小，幾個峰未必分開大，小，幾個峰未必分開 選擇性選擇性 描述兩個相鄰組分在同一固定相中熱力學(xué)分布行為描述兩個相鄰組分在同一固定相中熱力學(xué)分布行為 用用r2,1相對保留值表示相對保留值表示. r2,1越大，保留時間相差大，越大，保留時間相差大， 分離越好（但未考慮峰寬因素）分離越好（但未考慮峰寬因素） 1 2 1 , 2 R R t t r 4.3.4 分離度分離度 4.3.4 分離度分離度R 1.1.為什么提出分

33、離度概念？為什么提出分離度概念？ 兩峰距離近，峰形寬，嚴(yán)重重疊兩峰距離近，峰形寬，嚴(yán)重重疊 表示選擇性和柱效都很差表示選擇性和柱效都很差 兩峰距離拉開，但峰形寬兩峰距離拉開，但峰形寬 表示選擇性好，但柱效低表示選擇性好，但柱效低 兩峰距離拉開，且峰形窄而對稱兩峰距離拉開，且峰形窄而對稱 表示選擇性好且柱效高表示選擇性好且柱效高 單獨(dú)用選擇性或柱效不能真實(shí)反單獨(dú)用選擇性或柱效不能真實(shí)反 映組分在色譜柱中分離情況，需映組分在色譜柱中分離情況，需 引入一個引入一個綜合性指標(biāo)，其既能反綜合性指標(biāo)，其既能反 映選擇性又能反映柱效映選擇性又能反映柱效 4.3.4 分離度分離度R 2.2.分離度（分離度（R

34、 R）定義）定義 相鄰兩個峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比相鄰兩個峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比 色譜柱的總分離效能指標(biāo)色譜柱的總分離效能指標(biāo) 2/ )( 12 12 bb RR WW tt R v分子反映溶質(zhì)在兩相中分配行為對分離的影響分子反映溶質(zhì)在兩相中分配行為對分離的影響 v 是色譜分離的是色譜分離的熱力學(xué)因素?zé)崃W(xué)因素。 v分母反映動態(tài)過程溶質(zhì)區(qū)帶的擴(kuò)寬對分離的影響分母反映動態(tài)過程溶質(zhì)區(qū)帶的擴(kuò)寬對分離的影響 v是色譜分離的是色譜分離的動力學(xué)因素動力學(xué)因素。 v兩溶質(zhì)保留時間相差越大，色譜峰越窄，分離越好兩溶質(zhì)保留時間相差越大，色譜峰越窄，分離越好 .0 兩峰有部分重疊兩峰有部分重

35、疊 .0 分離程度達(dá)分離程度達(dá)98%，能滿足分析要求，能滿足分析要求 .5 兩個組分能完全分開兩個組分能完全分開 2/ )( 12 12 bb RR WW tt R 1. 基本色譜分離方程基本色譜分離方程 4.3.5 基本色譜分離方程基本色譜分離方程 1 1 4 1 , 2 1 , 2 k k r rn R 1 1 4 1 , 2 1 , 2 k k r rn R 1 2 1 ,2 R R t t r 2 2/1 )(54. 5 W t n R 2/ )( 12 12 bb RR WW tt R )( )( At Bt R R )( )( )( )( AK BK Ak Bk 1 , 2 1 ,

36、 2 1 4r rn R 有效 2.分離度與柱效能的關(guān)系分離度與柱效能的關(guān)系 4.3.5 基本色譜分離方程基本色譜分離方程 1 1 4 1 , 2 1 , 2 k k r rn R 柱效項(xiàng)柱效項(xiàng) 塔板數(shù)決定，塔板數(shù)決定，n 越大，柱效越高分離越好越大，柱效越高分離越好 22 1 , 2 1 , 22 ) 1 () 1 (16 k k r r Rn 2 1 , 2 1 , 22 ) 1 (16 r r Rn有效 1 , 2 1 , 2 1 4r rn R 有效 、分離度與選擇性的關(guān)系、分離度與選擇性的關(guān)系 1 1 4 1 , 2 1 , 2 k k r rn R 選擇性項(xiàng)選擇性項(xiàng) r2,1越大，

37、越大，tR 與 與tR1 相差越大，分的越好相差越大，分的越好 4.3.5 基本色譜分離方程基本色譜分離方程 3.3.分離度與柱容量的關(guān)系分離度與柱容量的關(guān)系 1 1 4 1 , 2 1 , 2 k k r rn R 柱容量項(xiàng)柱容量項(xiàng) k大一些對分析有利大一些對分析有利 太大，太大，tR長長 柱容量合適，分的才好柱容量合適，分的才好, 一般一般1k 10 4.3.5 基本色譜分離方程基本色譜分離方程 例題：在一定條件下，兩個組分的調(diào)整保留時間分例題：在一定條件下，兩個組分的調(diào)整保留時間分 別為別為85s和和100s，要達(dá)到完全分離，即要達(dá)到完全分離，即R=1.5。計算計算 需要多少塊有效塔板。

38、若填充柱的塔板高度為需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為0.1 cm，柱長是多少？柱長是多少？ 解解： r2,1= 100 / 85 = 1.18 n有效 有效 = 16R2 r2,1 / (r2,1 1) 2 = 161.52 (1.18 / 0.18 ) 2 = 1547（ （塊）塊） L有效 有效 = n有效有效H有效有效 = 1547 0.1 = 155 cm 即柱長為即柱長為1.55米時，米時，兩組分可以得到完全分離兩組分可以得到完全分離 第四章第四章 色譜法色譜法 4.1 色譜分析法簡介色譜分析法簡介 4.2 色譜圖及色譜常用術(shù)語色譜圖及色譜常用術(shù)語 4.3 色譜法的基本理論色

39、譜法的基本理論 4.4 色譜定性和定量分析色譜定性和定量分析 4.5 氣相色譜法氣相色譜法 4.6 高效液相色譜法高效液相色譜法 4.4.1 定性分析定性分析 4.4.2 定量分析定量分析 1.1.定性分析的任務(wù)定性分析的任務(wù) 確定色譜圖上各個峰代表什么物質(zhì)確定色譜圖上各個峰代表什么物質(zhì) 4.4.1 定性分析定性分析 2.2.如何定性？如何定性？ （1 1）利用保留值與已知物對照定性）利用保留值與已知物對照定性 I. I. 利用純物質(zhì)或已知物質(zhì)保留時間定性利用純物質(zhì)或已知物質(zhì)保留時間定性 II. II. 利用峰高增量定性利用峰高增量定性 III.III.利用雙色譜系統(tǒng)定性利用雙色譜系統(tǒng)定性 （

40、2 2）與其它分析儀器聯(lián)用進(jìn)行定性）與其它分析儀器聯(lián)用進(jìn)行定性 4.4.1 定性分析定性分析 2.2.如何定性？如何定性？ （1 1）利用保留值與已知物對照定性）利用保留值與已知物對照定性 I. I. 利用純物質(zhì)或已知利用純物質(zhì)或已知 物質(zhì)保留時間定性物質(zhì)保留時間定性 4.4.1 定性分析定性分析 在相同色譜條件下，將在相同色譜條件下，將 標(biāo)準(zhǔn)物和樣品分別進(jìn)樣，標(biāo)準(zhǔn)物和樣品分別進(jìn)樣， 兩者保留值相同，可能為兩者保留值相同，可能為 同一物質(zhì)同一物質(zhì) 此方法要求操作條件穩(wěn)此方法要求操作條件穩(wěn) 定、一致，必須嚴(yán)格控制定、一致，必須嚴(yán)格控制 操作條件，尤其是流速操作條件，尤其是流速 2.2.如何定性？

41、如何定性？ （1 1）利用保留值與已知物對照定性）利用保留值與已知物對照定性 II. II.利用峰高增量定性利用峰高增量定性 若樣品復(fù)雜，流出峰距離太近，或操作若樣品復(fù)雜，流出峰距離太近，或操作 條件不易控制，可將已知物加到樣品中，條件不易控制，可將已知物加到樣品中， 混合進(jìn)樣，若被測組分峰高增加了，則混合進(jìn)樣，若被測組分峰高增加了，則 可能含該已知物。可能含該已知物。 4.4.1 定性分析定性分析 2.2.如何定性？如何定性？ (2)(2)與其它分析儀器聯(lián)用的定性方法與其它分析儀器聯(lián)用的定性方法 小型化的臺式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（小型化的臺式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MSGC-MS；LC-MSLC-MS）

42、 色譜色譜- -紅外光譜儀聯(lián)用儀；紅外光譜儀聯(lián)用儀； 組分的結(jié)構(gòu)鑒定組分的結(jié)構(gòu)鑒定 4.4.1 定性分析定性分析 1. 定量分析的依據(jù)定量分析的依據(jù) 氣相色譜定量分析是根據(jù)檢測器對溶質(zhì)產(chǎn)生的氣相色譜定量分析是根據(jù)檢測器對溶質(zhì)產(chǎn)生的響響 應(yīng)信號與溶質(zhì)的量成正比的原理應(yīng)信號與溶質(zhì)的量成正比的原理，通過色譜圖上，通過色譜圖上 的峰面積或峰高，計算樣品中溶質(zhì)的含量。的峰面積或峰高，計算樣品中溶質(zhì)的含量。 mi=fi Ai mi=fihi mi -被測組分 被測組分i的質(zhì)量的質(zhì)量， fi -比例系數(shù)比例系數(shù) Ai、hi -被測組分的峰面積及峰高被測組分的峰面積及峰高 4.4.2 定量分析定量分析 2.

43、峰面積測量方法峰面積測量方法 mi=fi Ai mi=fi hi 對稱色譜峰對稱色譜峰 A=1. 065hW1 2 不對稱色譜峰不對稱色譜峰 A=1.065h （W0.15W0.85）/2 4.4.2 定量分析定量分析 3. 定量校正因子定量校正因子mi=fi Ai mi=fi hi 色譜定量分析是基于峰面積與組分的量成正比關(guān)系色譜定量分析是基于峰面積與組分的量成正比關(guān)系 但同一檢測器對不同物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，即不同物質(zhì)檢但同一檢測器對不同物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，即不同物質(zhì)檢 測器的靈敏度不同，相同的峰面積并不意味著有相等的量。測器的靈敏度不同，相同的峰面積并不意味著有相等的量。 定量校正因子

44、：單位峰面積對應(yīng)組分的質(zhì)量。定量校正因子：單位峰面積對應(yīng)組分的質(zhì)量。 絕對定量校正因子絕對定量校正因子fi=mi/Ai 受操作條件影響較大，要嚴(yán)格控制色譜條件，不易準(zhǔn)受操作條件影響較大，要嚴(yán)格控制色譜條件，不易準(zhǔn) 確測定，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無法直接引用。確測定，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無法直接引用。 相對定量校正因子相對定量校正因子fi 樣品中各組分的定量校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物的定量校正因樣品中各組分的定量校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物的定量校正因 子之比。子之比。 用一個標(biāo)準(zhǔn)，把所有組分的用一個標(biāo)準(zhǔn)，把所有組分的A較正到標(biāo)準(zhǔn)物的較正到標(biāo)準(zhǔn)物的A上，在上，在 同一標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行比較計算，熱導(dǎo)檢測器常用苯作標(biāo)準(zhǔn)同一標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行比較計算

45、，熱導(dǎo)檢測器常用苯作標(biāo)準(zhǔn) 4.4.2 定量分析定量分析 相對定量校正因子相對定量校正因子fi 相對質(zhì)量校正因子相對質(zhì)量校正因子 相對摩爾校正因子相對摩爾校正因子f fi i(M(M) ) i s i isi sis sss iii s i i M M mf MmA MmA AMm AMm Mf Mf Mf )( / / )( )( )( n 凡文獻(xiàn)查得的校正因子都是指相對校正因子凡文獻(xiàn)查得的校正因子都是指相對校正因子 n 可用可用fM,fm分別表示摩爾和質(zhì)量校正因子分別表示摩爾和質(zhì)量校正因子 si is ss ii s i i mA mA Am Am mf mf mf / / )( )( )(

46、 4、定量方法 （1 1）歸一化法）歸一化法 （2 2）內(nèi)標(biāo)法）內(nèi)標(biāo)法 （3 3）外標(biāo)法）外標(biāo)法 4.4.2 定量分析定量分析 4.4.2 定量分析定量分析 4、定量方法、定量方法 （1）歸一化法）歸一化法 把所有出峰組分的含量之和當(dāng)作把所有出峰組分的含量之和當(dāng)作100%的定量分析方法稱的定量分析方法稱 為歸一化法為歸一化法 前提：試樣各組分都出峰前提：試樣各組分都出峰 若樣品中有幾個組分，每個組分的量分解為若樣品中有幾個組分，每個組分的量分解為m1 m2mn 各組分含量總和為各組分含量總和為m，則組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wi為為 %100 2211 nn ii i fAfAfA fA

47、w 優(yōu)點(diǎn)：簡便、準(zhǔn)確、不需標(biāo)準(zhǔn)物，不必準(zhǔn)確稱量和準(zhǔn)確進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：簡便、準(zhǔn)確、不需標(biāo)準(zhǔn)物，不必準(zhǔn)確稱量和準(zhǔn)確進(jìn) 樣，操作條件稍有變化對結(jié)果影響較少。樣，操作條件稍有變化對結(jié)果影響較少。 缺點(diǎn)：所有組分都出峰，并測所有組分的缺點(diǎn)：所有組分都出峰，并測所有組分的A A和和f fi i 4.定量分析定量分析 （2）內(nèi)標(biāo)法）內(nèi)標(biāo)法 準(zhǔn)稱樣品準(zhǔn)稱樣品m（含含mi被測組分）被測組分） +準(zhǔn)稱純物質(zhì)作內(nèi)標(biāo)物準(zhǔn)稱純物質(zhì)作內(nèi)標(biāo)物ms 混合物混合物進(jìn)樣進(jìn)樣 si is ss ii s i i mA mA Am Am mf mf mf / / )( )( )( s s sss A m Afm s s iii A m Af

48、m 被測組分被測組分 標(biāo)樣標(biāo)樣(內(nèi)標(biāo)物內(nèi)標(biāo)物) 4.4.2 定量分析定量分析 mAf mAf m m w ss siii i ss ii si Af Af m m 對內(nèi)標(biāo)物的要求：對內(nèi)標(biāo)物的要求： 1）內(nèi)標(biāo)物應(yīng)是樣品中不存在的純物質(zhì)。）內(nèi)標(biāo)物應(yīng)是樣品中不存在的純物質(zhì)。 2）內(nèi)標(biāo)物與被測物的峰盡量靠近，但又能完全分開，）內(nèi)標(biāo)物與被測物的峰盡量靠近，但又能完全分開， tR相差少。相差少。 為簡便起見，求定量校正因子時，常以內(nèi)標(biāo)物本身為簡便起見，求定量校正因子時，常以內(nèi)標(biāo)物本身 作標(biāo)準(zhǔn)。作標(biāo)準(zhǔn)。 fs =1.0 內(nèi)標(biāo)法優(yōu)點(diǎn)內(nèi)標(biāo)法優(yōu)點(diǎn) 定量準(zhǔn)確，操作條件不必嚴(yán)格控制，與進(jìn)樣量無定量準(zhǔn)確，操作條件不必嚴(yán)格控制，與進(jìn)樣量無 關(guān)，被測組分和內(nèi)標(biāo)物出峰即可，適用于微量組關(guān)，被測組分和內(nèi)標(biāo)物出峰即可，適用于微量組 分的測定，應(yīng)用廣泛。分的測定，應(yīng)用廣泛。 內(nèi)標(biāo)法缺點(diǎn)內(nèi)標(biāo)法缺點(diǎn) 每次測定都要準(zhǔn)確稱量樣品和內(nèi)標(biāo)物每次測定都要準(zhǔn)確稱量樣品和內(nèi)標(biāo)物 （2）內(nèi)標(biāo)法 4.定量分析定量分析 （3）外標(biāo)法）外標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法