色譜與質(zhì)譜學(xué)2

1、色譜(chromatography)提綱綱第一章 概述第一節(jié)節(jié) 色譜譜(chromatography) 定義：定義：色譜是一種把混合物中多組份分離的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。將氣化的混合物或氣體通過(guò)柱中某種物質(zhì)，基于柱中物質(zhì)與不同化合物的相互作用相互作用不同而得到分離，然后經(jīng)過(guò)檢測(cè)器記錄物質(zhì)的響應(yīng)值隨時(shí)間的變化，就是色譜圖，每一個(gè)峰可代表最初混合樣品中某一個(gè)組分。簡(jiǎn)而言之,色譜是利用物質(zhì)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)建立的分離、分析方法。 實(shí)質(zhì)：分離實(shí)質(zhì)：分離 目的：定性分析或定量分析目的：定性分析或定量分析色譜柱：進(jìn)行色譜分離用的細(xì)長(zhǎng)管。固定相：管內(nèi)保持固定、起分離作用固定、起分離作用的填充物。流動(dòng)相：流

2、經(jīng)固定相的空隙或表面的沖洗劑沖洗劑。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 能較好的分離物理常數(shù)相近、化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似的同系物和異構(gòu)體。同系物和異構(gòu)體。 幾個(gè)概念幾個(gè)概念 苯和環(huán)己烷的氣相色譜分離： 沸點(diǎn)之差0.6 分餾柱不可能分開(kāi) 50cm的色譜柱即可分開(kāi)。色譜發(fā)展歷史色譜發(fā)展歷史 30年代茨維特分離綠葉色素年代茨維特分離綠葉色素 40年代年代TLC，紙色譜，紙色譜 50年代年代GC出現(xiàn)使色譜具備分離和在線分析功能出現(xiàn)使色譜具備分離和在線分析功能 60年代末年代末HPLC出現(xiàn)，使色譜分析范圍進(jìn)一步出現(xiàn)，使色譜分析范圍進(jìn)一步拓展拓展. 70年代末聯(lián)用儀器：年代末聯(lián)用儀器：GC-MS，HPLC-MS一、按兩相狀態(tài)分：氣相色譜 G

3、C液相色譜 LC流動(dòng)相氣體液體固定相 固體液體固體液體色譜名稱氣固GSC氣固吸附色譜氣液GLC 氣液分配色譜液固LSC液固吸附色譜液液色LLC液液分配色譜第二節(jié) 色譜分類(lèi)1.柱色譜法2.紙色譜法3.薄層色譜法二、按固定相的幾何形式分類(lèi)1.柱色譜法 (column chromatography) 柱色譜法是將固定相裝在一金屬或玻璃柱中或是將固定相附著在毛細(xì)管內(nèi)壁上做成色譜柱，試樣從柱頭到柱尾沿一個(gè)方向移動(dòng)而進(jìn)行分離的色譜法。2.紙色譜法（paper chromatography） 紙色譜法是利用濾紙作固定液的載體，把試樣點(diǎn)在濾紙上，然后用溶劑展開(kāi)，各組分在濾紙的不同位置以斑點(diǎn)形式顯現(xiàn)，根據(jù)濾紙上

4、斑點(diǎn)位置及大小進(jìn)行定性和定量分析。3.薄層色譜法 (thin-layer chromatography, TLC) 薄層色譜法是將適當(dāng)粒度的吸附劑作為固定相涂布在平板上形成薄層，然后用與紙色譜法類(lèi)似的方法操作以達(dá)到分離目的。1.吸附色譜法2.分配色譜法3.離子交換色譜法4.尺寸排阻色譜法5.親和色譜法 按色譜法分離所依據(jù)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)的不同，又可將其分為：三、按分離原理分類(lèi)1.吸附色譜法 ( adsorption chromatography ) 利用吸附劑表面對(duì)不同組分物理吸附性能的差別而使之分離的色譜法稱為吸附色譜法。2.分配色譜法 ( partition chromatograph

5、y ) 利用固定液對(duì)不同組分分配性能的差別而使之分離的色譜法稱為分配色譜法。 用離子交換樹(shù)脂為固定相的色譜法 靠樣品離子與固定相的可交換基團(tuán)的交換能力（交換系數(shù)）的差別而分離。2.離子交換色譜法 ( ion exchange chromatography )4.尺寸排阻色譜法 -GPC (size exlusion chromatography ) 以一定尺寸的多孔固體為固定相，以液體為流動(dòng)相，按分子尺寸大小進(jìn)行分離的方法多聚物5.親和色譜法 (affinity chromatography ) 將具有生物活性（如酶、輔酶、抗體等）的配位基鍵合到非溶性載體或基質(zhì)表面上形成固定相。利用蛋白質(zhì)或生

6、物大分子與親和色譜固定相表面上配位基的親和力進(jìn)行分離的色譜。第三節(jié) 色譜文獻(xiàn)發(fā)表色譜文獻(xiàn)的主要期刊Journal of Chromatography .A 色譜Journal of Chromatography .B 分析測(cè)試通報(bào)The Journal of Microcolumn Separation 分析科學(xué)學(xué)報(bào)Chromatographia 分析儀器Journal of Chromatography ScienceJournal of High Resolution ChromatographyLCGCAnalyst工具書(shū) 傅若農(nóng)，汪正范等，色譜技術(shù)叢書(shū)（第二版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，

7、2005 李浩春，盧佩章，氣相色譜法。北京：科學(xué)出版社，1993 李浩春，分析化學(xué)手冊(cè)，第二版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999（氣相） 張玉奎，分析化學(xué)手冊(cè)，第二版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000（液相） 根據(jù)對(duì)色譜柱模擬蒸餾塔的假設(shè)條件，具體展開(kāi)討論組分在色譜柱中移動(dòng)分配過(guò)程如下： 第二章第二章 色譜圖及基本參數(shù)色譜圖及基本參數(shù) 色譜圖色譜圖: 色譜柱流出物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)對(duì)時(shí)間的曲線圖,其縱坐標(biāo)為信號(hào)強(qiáng)度,橫坐標(biāo)為保留時(shí)間。色譜圖示意圖色譜圖示意圖一、色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ)一、色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ). 色譜峰(Peak):當(dāng)組分隨流動(dòng)相進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，其響應(yīng)響應(yīng)信號(hào)大小隨時(shí)間變化所形成的峰形曲線

8、。信號(hào)大小隨時(shí)間變化所形成的峰形曲線。正常的色譜峰呈正呈正態(tài)分布。態(tài)分布。. 峰底(Peak Base):. 峰高 h (Peak Height):. 區(qū)域?qū)挾龋?峰(底)寬 W (Peak Width): 半(高)峰寬 W1/2 (Peak Width at Half Height): 標(biāo)準(zhǔn)偏差()(Standard Error): =1/4W一、一、色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ)色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ).峰面積(Peak Area):.拖尾峰(Tailing Peak):.前伸峰(Leading Peak):.鬼峰,假峰(Ghost Peak):一、一、色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ)色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ). 基線(Baseline):.基

9、線飄移(Baseline Drift):.基線噪聲(N) (Baseline Noise):一、一、色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ)色譜圖相關(guān)術(shù)語(yǔ)保留值：試樣中各組分在色譜柱中停留色譜柱中停留時(shí)間值時(shí)間值或?qū)⒔M分帶出色譜柱所需流動(dòng)相將組分帶出色譜柱所需流動(dòng)相的體積值的體積值稱為保留值。1) 保留時(shí)間保留時(shí)間 ：從進(jìn)樣至被測(cè)組分出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所需時(shí)間tR。2) 保留體積保留體積 ：從進(jìn)樣至被測(cè)組分出現(xiàn)最大濃度時(shí)流動(dòng)相通過(guò)的體積，VR。3) 死時(shí)間死時(shí)間： 不被固定相滯留的組分，從進(jìn)樣至出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所需的時(shí)間稱為死時(shí)間(dead time)，tM。4) 死體積死體積: 不被固定相滯留的組分，從進(jìn)樣至出現(xiàn)濃度最

10、大值時(shí)流動(dòng)相通過(guò)的體積稱為死體積(dead volume) ，VM。 VM = tMFc5) 調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間：扣除死時(shí)間后的保留時(shí)間。6) 調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積：扣除死體積后的保留體積。 tR = tR - tMVR = VR VM 或 VR = tRFc7) 相對(duì)保留值相對(duì)保留值（relative retention） 在相同的操作條件下，組分與參比組分的調(diào)整保留值之比，用ri,s 表 )()()()(sRiRsRiRisVVttr保留指數(shù)：用Ix 表示，它是以一系列正構(gòu)烷烴作參比物來(lái)反映物質(zhì)保留行為的定性參數(shù)。loglogloglog100)()1()()(zRzRzRxRx

11、ttttzIIx是被測(cè)組分的保留指數(shù)，z和z+1是正構(gòu)烷烴的碳數(shù)。8) 保留指數(shù)保留指數(shù)（ retention index） 薄層色譜法中原點(diǎn)到斑點(diǎn)中心薄層色譜法中原點(diǎn)到斑點(diǎn)中心的距離與原點(diǎn)到溶劑前沿的距的距離與原點(diǎn)到溶劑前沿的距離的比值離的比值 。 又稱又稱Rf值，是色譜法中表值，是色譜法中表示組分移動(dòng)位置的一種方法的示組分移動(dòng)位置的一種方法的參數(shù)。定義為溶質(zhì)遷移距離與參數(shù)。定義為溶質(zhì)遷移距離與流動(dòng)相遷移距離之比。在一定流動(dòng)相遷移距離之比。在一定的色譜條件下，特定化合物的的色譜條件下，特定化合物的Rf值是一個(gè)常數(shù)，因此有可能值是一個(gè)常數(shù)，因此有可能根據(jù)化合物的根據(jù)化合物的Rf值鑒定化合物。值

12、鑒定化合物。 9) 比移值比移值（ retention index）1. 分配系數(shù)（distribution coefficient）分配系數(shù)分配系數(shù): 在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相間達(dá)到分配平衡時(shí)的濃度比值。 msccK cs、cm分別為組分在固定相和流動(dòng)相的濃度；容量因子：容量因子：在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分配達(dá)到平衡時(shí)的質(zhì)量比，稱為容量因子，也稱分配比，用k表示。 2. 容量因子 （capacity factor）mmssVcVck cs、cm分別為組分在固定相和流動(dòng)相的濃度(g/ml)；Vm為色譜柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體積， Vs為色譜柱中固定相的

13、體積。k=tR/tM-1容量因子容量因子k決定于組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)，隨柱溫、柱壓的變化而變化，還與流動(dòng)相及固定相的體積有關(guān)。分配系數(shù)分配系數(shù)K與柱中固定相和流動(dòng)相的體積無(wú)關(guān)，而取決于組分及兩相的性質(zhì)，并隨柱溫、柱壓變化而變化。msVVKk 3. K、k與保留參數(shù)間的關(guān)系MRMRVVttk理論上可以推導(dǎo)出：SMRKVkVVMSRVKVV色譜過(guò)程基本方程：ktVVKttMMsMR)1 ()1 (ktVVKttMMsMR（1）色譜條件一定時(shí)，K或k值越大，則組分的保留值也越大。（2） 兩個(gè)組分的K或k值相等，則兩個(gè)組分的色譜峰必將重合。（3）兩個(gè)組分的K或k值差別越大，則相應(yīng)的兩色譜峰相距就越

14、遠(yuǎn)。小結(jié)：四、液相色譜術(shù)語(yǔ)和參數(shù) 粒間體積 孔體積 柱外體積 液體總體積 流體力學(xué)體積第三章 平衡色譜理論 物料平衡 假設(shè)：樣品組分在流動(dòng)相和固定相間的分配平衡在整個(gè)色譜過(guò)程中均能瞬時(shí)達(dá)成，不考慮傳質(zhì)速度的有限性以及物質(zhì)的彌散對(duì)平衡過(guò)程形成的影響。 流入物質(zhì)的量-流出物質(zhì)的量=液相中物質(zhì)的量+固相中物質(zhì)的量 c*qdtk-(c-dc)qdtk=kqdx+(1-k)qdx u譜帶= 設(shè) ， 定義為容量因子。 u譜帶= )(11cfKKu)(1cfKKkKu11.譜帶移動(dòng)后的形狀2.譜帶移動(dòng)后的速度和保留值關(guān)系3.計(jì)算容量因子 計(jì)算容量因子 1+k=u/u譜帶=(L/tm)/(L/tR)=tR/t

15、mk=tk=tR R/t/tmm-1-1第四章第四章 色譜基本理論色譜基本理論塔板理論塔板理論 GCGC是一種分離技術(shù)是一種分離技術(shù), ,組分先分離才組分先分離才可定性定量可定性定量. . 如何選擇最佳分離條如何選擇最佳分離條件件, ,這需要色譜理論的指導(dǎo)這需要色譜理論的指導(dǎo). . 苯和環(huán)己烷的氣相色譜分離： 沸點(diǎn)之差0.6 分餾柱不可能分開(kāi) 50cm的色譜柱即可分開(kāi)。-固相和液相分配系數(shù)不同 因此，分配系數(shù)的差異是所有色譜分離的因此，分配系數(shù)的差異是所有色譜分離的實(shí)質(zhì)性的原因。實(shí)質(zhì)性的原因。1 在理論板高H內(nèi)，組分在氣液相內(nèi)瞬間平衡2 所有的物質(zhì)在開(kāi)始時(shí)全部進(jìn)入零號(hào)塔板里3 塔板間無(wú)縱向擴(kuò)散

16、（柱向擴(kuò)散)4 分配系數(shù)K是常數(shù) 5 載氣以脈沖式進(jìn)入色譜柱 一、塔板理論的假設(shè)一、塔板理論的假設(shè) 設(shè)樣品分子開(kāi)始全部位于第0號(hào)塔板上，當(dāng)色譜柱中通過(guò)N體積載氣后，計(jì)算在第n塊塔板上出現(xiàn)某組分分子的概率。 這個(gè)概率應(yīng)該是考慮在塔板上某組分的一個(gè)分子出現(xiàn)在流動(dòng)相中的概率(Mp)等于在該塔板上流動(dòng)相中組分分子的個(gè)數(shù)與整個(gè)塔板上組分分子個(gè)數(shù)之比。 二、色譜流出曲線方程二、色譜流出曲線方程 -基本關(guān)系式概率推導(dǎo)基本關(guān)系式概率推導(dǎo) 假設(shè)色譜柱由5塊塔板組成： (0號(hào)板,1號(hào),2號(hào),4號(hào)板) 令N=5(N表示進(jìn)入柱中載氣的脈沖次數(shù) 令組分進(jìn)樣量為：W=64 組分在柱內(nèi)的分配過(guò)程是以氣液色譜分配為例,組分在

17、氣液兩相中進(jìn)行分配 此時(shí)若組分容量因子K，=1,即p=q 組分中有p量溶于液相 組分中有q量溶于液相K=1.0 的樣品經(jīng)數(shù)次平衡后的結(jié)果溶質(zhì)在氣液兩相的分配方式可用二項(xiàng)式準(zhǔn)確表示出來(lái)可用二項(xiàng)式準(zhǔn)確表示出來(lái)(P+(P+ q)q)N N2)(22RRVVVNRReVNWC得出色譜流出曲線方程：得出色譜流出曲線方程： C-色譜流出曲線上任意一點(diǎn)樣品的濃度 N-理論塔板數(shù) WR-溶質(zhì)的質(zhì)量 VR-溶質(zhì)的保留體積，即從進(jìn)樣到色譜峰極大點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)通入色譜柱中載氣的體積 V-在色譜流出線上任意一點(diǎn)的保留體積經(jīng)多次分配后的濃度分布 塔板理論成功之處塔板理論成功之處1 1 較好地解析了色譜曲線形狀較好地解析了色譜

18、曲線形狀2 2 濃度極大點(diǎn)濃度極大點(diǎn)CmaxCmax的位置是的位置是t tR R ( (即即V VR R) )3 3 可用理論塔板數(shù)（可用理論塔板數(shù)（N N）評(píng)價(jià)柱效）評(píng)價(jià)柱效三、三、 塔板理論方程式的討論塔板理論方程式的討論V=VV=VR R時(shí)流出曲線達(dá)濃度極大值時(shí)流出曲線達(dá)濃度極大值C Cmaxmax 2)(2maxRRVVVNeCC2)(22RRVVVNRReVNWC2maxRRVNWC (1)(1)進(jìn)樣量進(jìn)樣量W W愈大愈大, ,則則CmaxCmax愈大愈大. W. W與與CmaxCmax 成成正比。這是色譜峰高定量的依據(jù)。正比。這是色譜峰高定量的依據(jù)。 （2 2）H H值愈小，柱效愈

19、高，值愈小，柱效愈高，CmaxCmax/W/W比值愈大。比值愈大。即即H H越小，柱效越小，柱效N N越高越高 (3)(3)色譜柱內(nèi)徑愈小，填充愈緊密，色譜柱內(nèi)徑愈小，填充愈緊密，CmaxCmax/W/W比值也愈大。即柱愈細(xì)填充愈緊密，柱效比值也愈大。即柱愈細(xì)填充愈緊密，柱效N N越越高。高。C Cmaxmax的影響因素的影響因素 （4 4） 色譜柱愈短，色譜柱愈短，CmaxCmax值愈大。值愈大。 （5 5）先流出柱子的組分容量因子小，所先流出柱子的組分容量因子小，所以以CmaxCmax/W/W比值愈大，反之提高色譜柱的溫度比值愈大，反之提高色譜柱的溫度（對(duì)（對(duì)GCGC），增加流動(dòng)相中強(qiáng)洗脫

20、溶劑的濃度），增加流動(dòng)相中強(qiáng)洗脫溶劑的濃度（對(duì)（對(duì)HPLCHPLC），都可以使容量因子下降，比而），都可以使容量因子下降，比而使使CmaxCmax/W/W比值愈大，提高色譜檢測(cè)靈敏度。比值愈大，提高色譜檢測(cè)靈敏度。 四、塔板理論的作用與不足四、塔板理論的作用與不足 ( (一一) )塔扳理論在色譜法中的地位與作用塔扳理論在色譜法中的地位與作用： 1 1從塔板理論方程式的形式看它描述的色譜信號(hào)軌從塔板理論方程式的形式看它描述的色譜信號(hào)軌跡應(yīng)該是正態(tài)分布函數(shù)，與實(shí)際記錄的色譜流出曲線跡應(yīng)該是正態(tài)分布函數(shù)，與實(shí)際記錄的色譜流出曲線相符合，說(shuō)明此方程是準(zhǔn)確的，且對(duì)色譜分配系統(tǒng)有相符合，說(shuō)明此方程是準(zhǔn)確的

21、，且對(duì)色譜分配系統(tǒng)有理論指導(dǎo)意義。理論指導(dǎo)意義。2 2由塔板理論據(jù)導(dǎo)出來(lái)計(jì)算往效率的理論塔板數(shù)由塔板理論據(jù)導(dǎo)出來(lái)計(jì)算往效率的理論塔板數(shù)(N)(N)公式，是行之有效的。長(zhǎng)期以來(lái)用公式，是行之有效的。長(zhǎng)期以來(lái)用N N值的大小評(píng)價(jià)色值的大小評(píng)價(jià)色譜柱柱效是成功的，是色譜工作者不可缺少的計(jì)算公譜柱柱效是成功的，是色譜工作者不可缺少的計(jì)算公式。式。3. 3. 塔板理論方程式描述色譜峰極高點(diǎn)的塔板理論方程式描述色譜峰極高點(diǎn)的CmaxCmax數(shù)值是數(shù)值是符合公式要求的，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明符合公式要求的，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明CmaxCmax 與與N N，W W，VRVR之之間的關(guān)系是正確的。各參數(shù)對(duì)間的關(guān)系是正確的。各參數(shù)

22、對(duì)CmaxCmax之影響都是客觀之影響都是客觀的。的。 4 4按塔板理論模型所建立起來(lái)的一些方程式討論按塔板理論模型所建立起來(lái)的一些方程式討論了某些色譜參數(shù)對(duì)組分色譜峰區(qū)域半峰寬公式均符了某些色譜參數(shù)對(duì)組分色譜峰區(qū)域半峰寬公式均符臺(tái)流出曲線半高峰寬變化的實(shí)際。特別應(yīng)指出的是，臺(tái)流出曲線半高峰寬變化的實(shí)際。特別應(yīng)指出的是，塔板理論也提出了理論塔板高度對(duì)色譜峰區(qū)域?qū)挾人謇碚撘蔡岢隽死碚撍甯叨葘?duì)色譜峰區(qū)域?qū)挾葦U(kuò)張的影響，這一點(diǎn)過(guò)去往往被忽視。擴(kuò)張的影響，這一點(diǎn)過(guò)去往往被忽視。 1.塔板理論是模擬在一些假設(shè)條件下而提出的，假設(shè)同實(shí)際情況有差距，所以他描述的色譜分配過(guò)程定量關(guān)系合有不準(zhǔn)確的地方。2.

23、對(duì)于塔板高度H這個(gè)抽象的物理量究竟由哪些參變量決定的？H又將怎樣影響色譜峰擴(kuò)張等一些實(shí)質(zhì)性的較深入的問(wèn)題，塔板理論卻不能回答。 (二二) 塔扳理論存在的不足：塔扳理論存在的不足：3.為什么流動(dòng)相線速度(U)不同，柱效率(n)不同；而有時(shí)當(dāng)U值由很小一下變得很大時(shí)，則柱效能（n）指標(biāo)并未變化許多，但峰寬各異，這些現(xiàn)象塔板理論也無(wú)能為力4.塔報(bào)理論忽略了組分分子在柱中塔板間的縱向擴(kuò)散作用，特別當(dāng)傳質(zhì)速率很快時(shí)，其縱向擴(kuò)散作用為主導(dǎo)方面，這一關(guān)鍵問(wèn)題并未闡述。 5.塔板理論也未說(shuō)明變化對(duì)組分在柱內(nèi)移動(dòng)速率的影響。實(shí)際上VL、VG在某些方面決定著組分分子的擴(kuò)散行為和擴(kuò)散距離。 綜上所述塔板理論雖為半經(jīng)

24、驗(yàn)理論，但在色譜學(xué)發(fā)綜上所述塔板理論雖為半經(jīng)驗(yàn)理論，但在色譜學(xué)發(fā)展中起到了率先作用和對(duì)實(shí)際工作的指導(dǎo)作用，所展中起到了率先作用和對(duì)實(shí)際工作的指導(dǎo)作用，所以至今延用不衰，為廣大色譜工作者承認(rèn)。以至今延用不衰，為廣大色譜工作者承認(rèn)。 速率理論認(rèn)為，單個(gè)組分粒子在色譜柱內(nèi)固定相和流動(dòng)相間要發(fā)生千萬(wàn)次轉(zhuǎn)移，加上分子擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)途徑等因素，它在柱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是高度不規(guī)則的，是隨機(jī)的，在柱中隨流動(dòng)相前進(jìn)的速度是不均一的。第三章第三章 色譜理論色譜理論-速率理論速率理論基于無(wú)規(guī)行走模型，定義基于無(wú)規(guī)行走模型，定義H H為單位柱長(zhǎng)的離散度為單位柱長(zhǎng)的離散度H=H=2 2/L,/L,式中式中為高斯峰形的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為高

25、斯峰形的標(biāo)準(zhǔn)偏差，L L為柱長(zhǎng)。為柱長(zhǎng)。并假設(shè)：并假設(shè)： 縱向擴(kuò)散是造成譜帶展寬的重要原因，必須予以縱向擴(kuò)散是造成譜帶展寬的重要原因，必須予以考慮；考慮； 傳質(zhì)阻力是造成譜帶展寬的主要原因，它使平衡傳質(zhì)阻力是造成譜帶展寬的主要原因，它使平衡成為不可能成為不可能 對(duì)填充柱有渦流擴(kuò)散的影響對(duì)填充柱有渦流擴(kuò)散的影響 van Deemtervan Deemter方程的數(shù)學(xué)式為方程的數(shù)學(xué)式為H=A+B/U+CUH=A+B/U+CU或或H=A+B/U+CsU+CmUH=A+B/U+CsU+CmUA A、B B、C C、為常數(shù)，分別代表渦流擴(kuò)散系、為常數(shù)，分別代表渦流擴(kuò)散系數(shù)、分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)

26、。數(shù)、分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)。1 1、渦流擴(kuò)散項(xiàng)、渦流擴(kuò)散項(xiàng)A=2dA=2d 為反應(yīng)柱填充狀態(tài)的常數(shù) dp為填料垃徑速率理論討論速率理論討論2、 分子擴(kuò)散項(xiàng)分子擴(kuò)散項(xiàng) B / u （縱向擴(kuò)散項(xiàng)）（縱向擴(kuò)散項(xiàng)） B = 2K0 Dg 縱向分子擴(kuò)散是由濃度梯度造成的。組分從柱入縱向分子擴(kuò)散是由濃度梯度造成的。組分從柱入口加入，其濃度分布的構(gòu)型呈口加入，其濃度分布的構(gòu)型呈“塞子塞子”狀。它隨著流狀。它隨著流動(dòng)相向前推進(jìn)，由于存在濃度梯度，動(dòng)相向前推進(jìn)，由于存在濃度梯度，“塞子塞子”必然自必然自發(fā)的向前和向后擴(kuò)散，造成譜帶展寬。分子擴(kuò)散項(xiàng)系發(fā)的向前和向后擴(kuò)散，造成譜帶展寬。分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)為數(shù)為

27、 K0為阻滯常數(shù)即為阻滯常數(shù)即彎曲因子，它反映了固定相顆粒的彎曲因子，它反映了固定相顆粒的幾何形狀對(duì)自由分子擴(kuò)散的阻礙情況。幾何形狀對(duì)自由分子擴(kuò)散的阻礙情況。Dg色譜柱中的渦流擴(kuò)散示意圖 3、傳質(zhì)阻力項(xiàng)、傳質(zhì)阻力項(xiàng) CCg+ CL氣相傳質(zhì)阻力氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)系數(shù)Cg為：液相傳質(zhì)阻力液相傳質(zhì)阻力系數(shù)系數(shù) CL： 2220.01(1)pggdkCkD2223 (1)flldkCkD范氏方程范氏方程 H=A+B/U+CsU+CmU 令令C=Cs+Cm 則則 H=A+B/U+CU 作作HU圖圖(見(jiàn)下頁(yè)見(jiàn)下頁(yè)):方程討論討論1.曲線有一最低點(diǎn) Uopt (即Hmin) 將方程微分:2.對(duì)開(kāi)管柱(毛細(xì)柱)

28、 A=0 得Golay方程 H=B/U+CU 對(duì)填充柱A項(xiàng)與U無(wú)關(guān),決定與柱的填充情況02CUBdUdHCBAH/2minCBHopt/3. U很小時(shí)很小時(shí):CU項(xiàng)可忽略項(xiàng)可忽略,方程簡(jiǎn)化為方程簡(jiǎn)化為: H=A+B/U 作作H1/U直線直線,斜率為斜率為B4. U很大時(shí)很大時(shí): B/U項(xiàng)可忽略項(xiàng)可忽略,方程簡(jiǎn)化為方程簡(jiǎn)化為: H=A+CU 作作HU直線直線,斜率為斜率為C,截距截距A5. K/ 對(duì)板高對(duì)板高H的影響的影響(比較復(fù)雜比較復(fù)雜): N隨隨K/的變化而變化的變化而變化綜合考慮: U實(shí)際稍高于實(shí)際稍高于Uopt 因?yàn)?1.右側(cè)曲線斜率小,U稍變 不會(huì)引起H的大變化 2. 為提高分析速度

29、 因?yàn)閁 則tR 第五章第五章氣相色譜（氣相色譜（gas chromatographygas chromatography）GC-氣相色譜氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng) - -進(jìn)樣器、氣化室 分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) -色譜柱 控制溫度系統(tǒng)控制溫度系統(tǒng) 檢測(cè)和放大記錄系統(tǒng)檢測(cè)和放大記錄系統(tǒng) 色譜柱色譜柱流量流量控制器控制器穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器空氣空氣氫氣氫氣載氣載氣分子篩分子篩脫水管脫水管固定固定進(jìn)樣口進(jìn)樣口檢測(cè)器檢測(cè)器電子部件電子部件PC限流器限流器 一 氣體氣體 H H2 2 N N2 2 Air Air 也可用也可用COCO2 2 He Ar He Ar 純度要求大于純度要求大于99.999 %99

30、.999 %第一節(jié)第一節(jié) 氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng) 檢測(cè)器檢測(cè)器 常用凈化劑常用凈化劑 作用作用TCD TCD ；FID FID 變色硅膠：變色硅膠： 除除H H2 2O OTCD TCD ；FID FID 分子篩分子篩 ： 除除H H2 2O OFID FID ；ECD ECD 活性碳：活性碳： 除有機(jī)物除有機(jī)物FID FID ；ECD ECD 脫氧劑脫氧劑 ： 除除O O2 2 氣體的壓力與流量的測(cè)量氣體的壓力與流量的測(cè)量常用皂膜流量計(jì)，用時(shí)先將皂膜流量計(jì)管常用皂膜流量計(jì)，用時(shí)先將皂膜流量計(jì)管子內(nèi)壁潤(rùn)濕子內(nèi)壁潤(rùn)濕 第二節(jié) 氣化室 室溫-350 氣相色譜適用范圍： 能夠氣化、且穩(wěn)定的化合物第三節(jié) 色

31、譜柱 色譜柱原理： 吸附、分配、空間排阻等物理化學(xué)性質(zhì)不同進(jìn)行分離。 常用色譜柱（填充柱和毛細(xì)管柱）： OV101、OV17等 DB-1、DB-5、 DB-35、 DB-17、DB-WAX等 樣品溶劑為弱極性的有機(jī)溶劑，不能進(jìn)水和酸色譜柱色譜柱確認(rèn)填充柱與毛細(xì)管柱的區(qū)別計(jì)算柱效和分離度理解柱的選擇性確認(rèn)柱操作的步驟學(xué)習(xí)爐溫的恒溫操作和程序升溫操作樣品流動(dòng)相固定相分離的過(guò)過(guò)程示意圖圖分配填充填充柱填充柱載氣液體相固體支撐物非常多的孔具有極大的表面積一、氣氣液色譜譜 (GLC)壁涂開(kāi)管柱 (WCOT)液體相毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱(占應(yīng)用的90%)“相似相溶或同極性相互作用通過(guò)樣品在固定相中的分配或不同溶

32、解度實(shí)現(xiàn)分離組分基于不同的極性而分離 (偶極力的作用)通常例如： 醇類(lèi)是極性化合物 聚乙二醇(Carbowax)是極性固定相一、氣一、氣液色譜液色譜 (GLC)色譜過(guò)譜過(guò)程示意圖圖柱效: 色譜柱形成尖銳峰的能力分離度: 色譜柱將兩個(gè)峰彼此分開(kāi)的能力選擇性: 色譜柱確認(rèn)兩個(gè)峰化學(xué)與/或物理性質(zhì)差別的能力優(yōu)差優(yōu)差二、柱分離指標(biāo)標(biāo)1.色譜柱效能的參數(shù)色譜柱效能的參數(shù)柱效：也叫柱效能柱效：也叫柱效能 。理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)n有效理論塔板數(shù)有效理論塔板數(shù)neff理論塔板高度理論塔板高度H H=L/n222/1)(16)(54. 5WtWtnRR2,22/1,)(16)(54. 5WtWtnRReff分析

33、物時(shí)間進(jìn)樣不保留組分tmtRtR1. 使用內(nèi)徑更小的柱子。2. 減小固定相百分組成或固定相液膜厚度。3. 減小進(jìn)樣量。 4. 選用更長(zhǎng)的柱子。5. 使用程序升溫改善后流出組分峰形。好的進(jìn)樣技術(shù)可以保障高柱效。進(jìn)樣應(yīng)該緊湊快速，好的進(jìn)樣技術(shù)可以保障高柱效。進(jìn)樣應(yīng)該緊湊快速，以免峰展寬。以免峰展寬。如何提高柱效2、分離條件的優(yōu)化n要求1.兩峰間有一定距離tR不同n要求2.峰寬要窄W1/2要小分離度(分辨率)分離條件的選擇主要是提高分離條件的選擇主要是提高“難分離物質(zhì)對(duì)難分離物質(zhì)對(duì)”的分離度的分離度（1）峰寬分離度峰寬分離度R 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分離度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分離度 當(dāng)兩峰高相差不大,且峰型接近時(shí) 可以認(rèn)為W

34、1=W2 =WWttWWttRRRRR122112)(2(2)半峰寬分離度半峰寬分離度 R1/2 R與R1/2關(guān)系,對(duì)于高斯 R1/2=1.7R2/1122/12/112)(2WttWWttRRRRR分離基本關(guān)系式分離基本關(guān)系式n表示塔板數(shù)表示選擇性,表示固定液對(duì)組分保留作用,不說(shuō)明柱效=k2/k1R 是總分離效能指標(biāo),只有 1時(shí),二組分才有可能 分離k 表示容量因子22114kkaanRs討論：討論：R=1 分離程度達(dá)98%R=1.5 完全分離,達(dá)=99.7 也叫基線分離 R1 二峰明顯重疊2122121LLRRnn 由上式可知：(1)增加塔板數(shù)可以提高分離度(2)k值的最佳范圍是：1k10

35、(3) 柱選擇性增大，能顯著地提高分離度兩根同種色譜柱的相互關(guān)系式：例如:柱長(zhǎng)柱長(zhǎng)L=30cm 分離度分離度R=1.06 柱效柱效n=3490 分析時(shí)間分析時(shí)間tR2=17.63min;要使分離度達(dá)到R=1.5或以上 ,就需要改變L, n如果換一根30cm長(zhǎng),但n=7000的柱 則tR2=17.63min 內(nèi)可達(dá) R=1.5的分離度若采取加長(zhǎng)色譜柱的方法,則需要60cm, 分析時(shí)間tR2=35min分離度R與保留時(shí)間tR的關(guān)系說(shuō)明:縮短分析時(shí)間的最有效的措施是提高柱效提高柱效 縮短柱長(zhǎng)縮短柱長(zhǎng), 增加載氣流速增加載氣流速也可以提高分析速度 但前提是保證足夠的前提是保證足夠的R值值3,22, 1

36、2, 12)1()1(16KKunRLtR綜上所述:GC的分離優(yōu)化就是要在保證分離度和靈敏度的條件下實(shí)現(xiàn)快速分析實(shí)際:提高分離度,往往犧牲分析速度 提高靈敏度,有時(shí)要制備分離樣品就降低分離效率 一般一般:先滿足分離度要求先滿足分離度要求, 再提高分析靈敏度再提高分析靈敏度, 最后考慮縮短時(shí)間最后考慮縮短時(shí)間 . 分析速度 分離度靈敏度1. 欲分離樣品2. 柱內(nèi)徑3. 固定相4. 柱長(zhǎng)5. 膜厚或填充劑 %量A.柱容量B.保留能力C.惰性D.柱效E.流失柱選擇選擇的影響響因素已知物質(zhì)A和B在一根30.00 cm長(zhǎng)的柱上的保留時(shí)間分別為16.40 min和17.63 min。不被保留組分通過(guò)該柱的

37、時(shí)間為1.30 min。峰底寬度分別為1.11 min和1.19 min，計(jì)算：（1 1）柱的分離度；）柱的分離度；（2 2）柱的理論塔板數(shù)；）柱的理論塔板數(shù)；（3 3）達(dá)到）達(dá)到1.51.5分離度所需的柱長(zhǎng)度。分離度所需的柱長(zhǎng)度。第四節(jié) 色譜儀檢測(cè)器 色譜柱是色譜儀的心臟，而檢測(cè)器就是眼睛，無(wú)論分離效果多么好，若沒(méi)有好的檢測(cè)器就看不到結(jié)果。 TCDFIDECDFPD類(lèi)型濃度型通用型質(zhì)量型準(zhǔn)通用型濃度型選擇型質(zhì)量型（P）濃度2（S）選擇型最低檢測(cè)限度丙烷400pg/s丙烷5pg/s六氯苯104硫105磷106適用范圍永久氣體有機(jī)物有機(jī)化合物電負(fù)性化合物含硫磷氮化合物檢測(cè)器性能常用檢測(cè)器主要性能

38、檢測(cè)器檢測(cè)器的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)濃度型濃度型DetDet : TCD; ECD響應(yīng)值R與載氣中組分濃度C成正比 RC質(zhì)量型質(zhì)量型DetDet: FID ; FPD 響應(yīng)值R與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入Det中的某組分質(zhì)量成正比Rdm/dt1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4是阻值相等的熱敏是阻值相等的熱敏電阻組成電阻組成惠斯登電橋惠斯登電橋一 熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)2.2.原理原理: : 當(dāng)參比池與測(cè)量池都只有一定流量的載氣通過(guò)時(shí)當(dāng)參比池與測(cè)量池都只有一定流量的載氣通過(guò)時(shí), ,電橋平電橋平衡衡 (R(R1 1R R4 4=R=R2 2R R3 3),),無(wú)信號(hào)輸出無(wú)信號(hào)輸出(0

39、mv,(0mv,走基線走基線) ) 當(dāng)樣品組分當(dāng)樣品組分+ +載氣通過(guò)測(cè)量池時(shí)載氣通過(guò)測(cè)量池時(shí), ,由于組分與載氣的導(dǎo)熱系由于組分與載氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同數(shù)不同 , ,使熱敏元件的電阻值和溫度發(fā)生變化使熱敏元件的電阻值和溫度發(fā)生變化, ,電橋失去平衡電橋失去平衡 (R(R1 1R R4 4=R=R2 2R R3 3),AB),AB兩端產(chǎn)生電位差兩端產(chǎn)生電位差, ,有信號(hào)輸出有信號(hào)輸出, ,且信號(hào)與組分濃且信號(hào)與組分濃度成正比度成正比. . 不同物質(zhì)具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)不同物質(zhì)具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)100 100 C C時(shí)時(shí) H H2 2 Air CCl Air CCl4 4 N N2 2 He He單位

40、單位 22.40 3.14 0.92 3.14 17.4122.40 3.14 0.92 3.14 17.411010-4-4J/cm sJ/cm sC C3.TCD3.TCD使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)(1)(1)為確保熱絲不被燒斷為確保熱絲不被燒斷, ,在在TCDTCD通電前通電前, ,先開(kāi)載氣先開(kāi)載氣 關(guān)機(jī)時(shí)一定要先關(guān)電源關(guān)機(jī)時(shí)一定要先關(guān)電源, ,后關(guān)載氣后關(guān)載氣( (否則檢測(cè)器否則檢測(cè)器會(huì)報(bào)廢會(huì)報(bào)廢) )(2)(2)載氣中含氧氣時(shí)載氣中含氧氣時(shí), ,使熱絲壽命縮短使熱絲壽命縮短 載氣必須除氧載氣必須除氧, ,而且不要使用聚四氟乙烯作而且不要使用聚四氟乙烯作載氣輸送管載氣輸送管 它會(huì)滲透氧氣

41、它會(huì)滲透氧氣5.TCD5.TCD性能與應(yīng)用性能與應(yīng)用(1)(1)屬濃度型屬濃度型DetDet, ,進(jìn)樣量一定時(shí)進(jìn)樣量一定時(shí) 峰面積峰面積A 1/FdA 1/Fd 用用A A定量時(shí)要保持流速恒定定量時(shí)要保持流速恒定(2)(2)屬通用型屬通用型DetDet, ,可測(cè)多種類(lèi)型組分可測(cè)多種類(lèi)型組分 特別是可測(cè)特別是可測(cè)FIDFID所不能直接測(cè)定的許多無(wú)機(jī)氣體所不能直接測(cè)定的許多無(wú)機(jī)氣體(3)(3)是非破壞型是非破壞型DetDet 利用樣品收集或與其他儀器聯(lián)用利用樣品收集或與其他儀器聯(lián)用1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主要是離子室離子室包括: 氣體入口 噴嘴 收集極(+) 極化極(-)二二 氫火焰離子化檢測(cè)器氫火焰離子

42、化檢測(cè)器(FID)2.2.原理原理 H H2 2+O+O2 2燃燒產(chǎn)生燃燒產(chǎn)生2100 2100 高溫，高溫， 使被使被測(cè)有機(jī)組分電離測(cè)有機(jī)組分電離 收集極收集極(+)(+)與極化極與極化極(-)(-)間加有恒電壓，形間加有恒電壓，形成一個(gè)靜電場(chǎng)，所電離的離子，在電場(chǎng)作用下成一個(gè)靜電場(chǎng)，所電離的離子，在電場(chǎng)作用下形成離子電流，通過(guò)高阻取出訊號(hào)，經(jīng)放大記形成離子電流，通過(guò)高阻取出訊號(hào)，經(jīng)放大記錄下來(lái)。錄下來(lái)。3.3.工作條件工作條件 a. a. 儀器接地好儀器接地好, ,屏蔽良好屏蔽良好 b. TDetb. TDet120120C,C,使離子室不積水使離子室不積水,TDe,TDet t要高于要高

43、于TcTc 2050 2050C C c. c. 一般用一般用N2N2作載氣作載氣, ,載氣要凈化載氣要凈化, ,除有機(jī)除有機(jī)物物 d. d. 氣體流量氣體流量 H2:N2:Air=1:1:10 H2:N2:Air=1:1:10 4.4.特點(diǎn)特點(diǎn) a.a.屬質(zhì)量型屬質(zhì)量型, A, A與與F Fd d無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) 屬破壞型屬破壞型 不能制備聯(lián)用不能制備聯(lián)用 b.b.適用水和大氣中痕量有機(jī)物，適用水和大氣中痕量有機(jī)物， 對(duì)烴類(lèi)靈敏度高，對(duì)烴類(lèi)靈敏度高， 比比TCDTCD高高10102 210104 4倍倍 FIDFID不能檢測(cè)在不能檢測(cè)在H H2 2焰中不電離的焰中不電離的 COCO2 2 CO CO

44、 H H2 2O HO H2 2S CSS CS2 2 N N2 2 NH NH3 3等無(wú)機(jī)物等無(wú)機(jī)物 ( (即水與永久氣體等即水與永久氣體等) )1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)三三 電子捕獲檢測(cè)器（電子捕獲檢測(cè)器（ECD）2.2.原理原理: NiNi6363放射源放射出放射源放射出射線與載氣射線與載氣N N2 2碰撞產(chǎn)生電子碰撞產(chǎn)生電子, ,這些電這些電子在電場(chǎng)作用下向收集極移動(dòng)子在電場(chǎng)作用下向收集極移動(dòng), ,形成恒定的基流形成恒定的基流, ,當(dāng)載氣中有當(dāng)載氣中有電負(fù)性組分捕獲這些低能量的電子電負(fù)性組分捕獲這些低能量的電子, ,使基流降低使基流降低, ,產(chǎn)生倒色譜產(chǎn)生倒色譜峰訊號(hào)峰訊號(hào)高純高純N N2 2載氣

45、載氣 N N2 2 N N2 2+ +e+e樣品組分樣品組分 AB+e ABAB+e AB- -+E+E AB AB- -+N+N2 2+ + AB+N AB+N2 2射線3.3.工作條件工作條件: :(1)(1)載氣純度載氣純度, ,用高純用高純N N2 2(99.999%) (99.999%) 含含O O2 210 PPm2020 用用S S濾光片時(shí)濾光片時(shí), S, S的響應(yīng)值的響應(yīng)值/P/P的響應(yīng)值的響應(yīng)值 1010五 其他檢測(cè)器 熱離子檢測(cè)器（NPD）也叫氮磷檢測(cè)器，適用于測(cè)定含氮和磷化合物 光離子化檢測(cè)器（PID），利用紫外光能激發(fā)解離點(diǎn)位較低的化合物，使之電離并產(chǎn)生信號(hào)。色譜柱類(lèi)型

46、載氣條件色譜爐條件進(jìn)樣參數(shù)檢測(cè)器參數(shù)樣品信息應(yīng)應(yīng)用舉舉例說(shuō)說(shuō)明：第六章第六章 高效液相色譜高效液相色譜Liquid ChromatographyLiquid Chromatography2004年3月14日慢慢中等中等快快Temporal course淋洗液淋洗液Hdp關(guān)系圖由于液體與氣體性質(zhì)的以下差異：溶質(zhì)在液體中的擴(kuò)散系數(shù)比它在氣體中小105倍左右液體粘度比氣體約大102倍液體表明張力比氣體大104倍左右液體密度比氣體約大103倍液體不可壓縮液相色譜以液體為流動(dòng)相，固定相可以是固體或液體（擔(dān)載在固體表面），與氣相色譜比，帶來(lái)一系列變化：例如，填充柱氣相色譜柱，一般填料的尺寸為80-100目

47、，粒度大約是2毫米，而一般高效液相色譜的固定相粒度在210微米，因此流動(dòng)相通過(guò)這樣一段固定床時(shí)就產(chǎn)生了很高的反壓。因此，我們通常所說(shuō)的高效液相色譜（High Performance Liquid Chromatography)實(shí)際也是高壓液相色譜(High Pressure Liquid Chromatography),因?yàn)闆](méi)有很高的壓力就不可能產(chǎn)生很高的分離效率。鍵合相高效液相色譜算是一種色譜模式，因?yàn)橛玫氖擎I合相的固定相。1. 按流動(dòng)相和固定相的狀態(tài)或作用機(jī)制不同分為：液固色譜（吸附色譜）鍵合色譜（正相和反相反相）離子交換色譜（氨基酸、肽、 蛋白質(zhì)）離子色譜一、液相色譜的分類(lèi)體積排阻色譜（

48、GPC）親和色譜疏水作用色譜（蛋白質(zhì)）膠束色譜（有機(jī)金屬、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)陰離子）電色譜2.按色譜固定相的形式：平板色譜（平面色譜）柱色譜3.按分離的壓力高壓液相色譜（高效液相色譜）中壓液相色譜常壓液相色譜二、吸附色譜法一般也把吸附色譜法稱為液固色譜法。吸附色譜法的固定相一般為固體吸附劑，常用的是：碳酸鈣、硅膠、氧化鋁、氧化鎂、活性炭等。其中硅膠硅膠最為常用。吸附色譜對(duì)中等分子量的油溶性樣品可獲得最佳的分離，而對(duì)強(qiáng)極性或離子型的樣品，有時(shí)會(huì)發(fā)生不可逆吸附，不能得到滿意的結(jié)果?；驹恚何絼┮话銥槎嗫仔缘奈镔|(zhì)，在它們的表明存在著分散的吸附中心，溶質(zhì)分子和流動(dòng)相分子在吸附劑表面的活性中心上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，

49、同時(shí)不同溶質(zhì)之間和同一溶質(zhì)的不同官能團(tuán)之間也存在競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的綜合結(jié)果就是形成不同溶質(zhì)在吸附劑表面吸附、解吸平衡。吸附mssmnMXnMX解吸X表示溶質(zhì)分子，下標(biāo)m為流動(dòng)相，s為固定相M表示流動(dòng)相分子，下標(biāo)m為流動(dòng)相，s為固定相n為被溶質(zhì)分子取代的流動(dòng)相分子數(shù)目用一個(gè)式子表示如下：極性吸附劑上有機(jī)化合物的保留順序如下：氟碳化合物飽和烴 烯烴芳烴有機(jī)鹵化物醚硝基化合物腈叔胺酯醛酮醇伯胺酰胺羧酸磺酸鍵合相固定相：在硅膠的表明用鍵合反應(yīng)把官能基團(tuán)鍵合到表面上，解決固定相流失的問(wèn)題。正相色譜：流動(dòng)相極性比固定相極性小正相色譜：流動(dòng)相極性比固定相極性小反相色譜：流動(dòng)相極性比固定相極性大反相色譜：流動(dòng)相極性

50、比固定相極性大三、鍵合色譜(鍵合相)1.反相液相色譜 指以強(qiáng)疏水性的填料作固定相、以可以和水混溶的有機(jī)溶劑做流動(dòng)相的液相色譜硅膠上鍵合C18和C8烷基的非極性固定相以強(qiáng)極性的水、甲醇、乙腈作流動(dòng)相Si OH SiC18H37ClMeMe+SiC18H37OMeMeSi 1.反相液相色譜 （1）分離機(jī)理：溶質(zhì)在填料表面的烴類(lèi)和流動(dòng)相之間進(jìn)行分配溶質(zhì)在吸附于填料表面烴類(lèi)上的改性固定相和流動(dòng)相之間進(jìn)行分配溶質(zhì)在吸附于填料表面烴類(lèi)分子上（吸附） 現(xiàn)在又有疏溶劑理論等機(jī)理的提出 （2）反相色譜柱以硅膠為基質(zhì)以其他氧化物為基質(zhì)以聚合物為基質(zhì)手性固定相填料（肽蛋白質(zhì)、碳水化合物、環(huán)糊精、分子印跡聚合物） 硅

51、膠作為固定相的優(yōu)勢(shì)：硅膠有良好的機(jī)械強(qiáng)度孔結(jié)構(gòu)和比表面容易控制比較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性表面化學(xué)反應(yīng)專一表面有豐富的羥基可以進(jìn)行化學(xué)鍵合，這是突出優(yōu)勢(shì) （3）流動(dòng)相極性溶劑需要純化選擇一定pH值的緩沖溶液-極性和離子型化合物，避免出現(xiàn)不對(duì)稱和分叉的峰（除乙酸鹽緩沖液和鹵化物）選擇流動(dòng)相的原則：保持色譜柱的穩(wěn)定性化學(xué)惰性適合所用的檢測(cè)器對(duì)樣品有一定的溶解能力清洗、更換方便、毒性小沸點(diǎn)、粘度等物理性質(zhì)合適反相色譜最常用的流動(dòng)相：水、甲醇、乙腈、四氫呋喃、異丙醇等。水甲醇體系：大約50水的時(shí)候粘度最大水乙腈體系：35水的時(shí)候粘度最大。梯度洗脫 兩種（或以上）不同極性的溶劑，在分離過(guò)程中按一定程序連

52、續(xù)的改變，以改變流動(dòng)相的配比和極性。 優(yōu)勢(shì):避免早流出峰分離度不好避免晚流出峰峰變快、峰高降低避免混合物容量因子k范圍寬時(shí)分析時(shí)間長(zhǎng)避免保留時(shí)間長(zhǎng)的組分污染色譜柱0 min0.3 mL/min乙腈：0.2%甲酸水溶液（10:90 ，V/V）1.5 min0.3 mL/min乙腈：0.2%甲酸水溶液（70:30 ，V/V）2.5 min0.3 mL/min乙腈：0.2%甲酸水溶液（90:10 ，V/V）2.6 min0.3 mL/min乙腈：0.2%甲酸水溶液（10:90 ，V/V）4.5 min0.3 mL/min乙腈：0.2%甲酸水溶液（10:90 ，V/V） 梯度洗脫方式：線性梯度曲線梯度

53、分段梯度2. 正相液相色譜 指以親水性的填料作固定相、以疏水性的有機(jī)溶劑做流動(dòng)相的液相色譜硅膠上鍵合羥基、氨基或氰基的極性固定相以疏水性的己烷、異丙醇等作流動(dòng)相SiOCSiNCSiOSiCSiC2. 正相液相色譜 分離機(jī)理：決定于溶質(zhì)與固定相及流動(dòng)相之間的分子間作用力其中氫鍵力和靜電力起著重要的作用。如果溶質(zhì)為極性分子-與固定相有很強(qiáng)的作用力-保留時(shí)間長(zhǎng)-需用強(qiáng)極性的流動(dòng)相洗脫 流動(dòng)相弱極性溶劑需要純化加入極性溶劑，如二氯甲烷、短鏈醇、四氫呋喃等正相色譜與反相色譜的比較項(xiàng)目正相色譜反相色譜鍵合極性極性非極性典型色譜柱 羥基、氨基、氰基C18/C8流動(dòng)相極性 弱極性極性常用流動(dòng)相 己烷、氯仿、異

54、丙醇 甲醇、乙腈、水洗脫次序極性最弱的先被洗脫 極性最強(qiáng)的先被洗脫甾醇、類(lèi)脂、磷脂、脂肪酸等不同極性化合物次選首選四、高效液相色譜儀器1. 儲(chǔ)存和輸送液體設(shè)備2. 進(jìn)樣系統(tǒng)3. 柱系統(tǒng)4. 檢測(cè)器5. 控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)存放流動(dòng)相的容器一定要惰性的，并且有機(jī)溶劑要避光。輸液泵要求流量平穩(wěn),可以調(diào)節(jié)的流量范圍寬，耐高壓。一般是柱塞往復(fù)泵。進(jìn)樣系統(tǒng)包括手動(dòng)進(jìn)樣和自動(dòng)進(jìn)樣無(wú)論手動(dòng)進(jìn)樣還是自動(dòng)進(jìn)樣，都要通過(guò)六通閥。六通閥進(jìn)樣是高壓系統(tǒng)的需要，既不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行又能夠讓樣品進(jìn)到系統(tǒng)中去。柱系統(tǒng)包括色譜柱和柱溫箱反相鍵合相色譜柱最常用的就是ODS柱，也就是C18柱。柱溫箱的溫度控制要求比較精確，因?yàn)榱?/p>

55、體的粘度受溫度的影響較大。液相色譜檢測(cè)器測(cè)量原理不同分類(lèi)：光學(xué)性質(zhì)檢測(cè)器電學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)檢測(cè)器熱學(xué)性質(zhì)檢測(cè)器光學(xué)性質(zhì)檢測(cè)器：紫外可見(jiàn)光檢測(cè)器紫外可見(jiàn)光檢測(cè)器示差折光檢測(cè)器熒光檢測(cè)器熒光檢測(cè)器蒸發(fā)光散射檢測(cè)器化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器 工作原理：朗伯-比耳定律A=bc 不同物質(zhì)的值差別很大，與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、波長(zhǎng)有關(guān)這是由于這些物質(zhì)分子中某些基團(tuán)的存在C=C, C=O, S=C, C=N, N=N, N=O羥基、烴氧基、氨基、烷氧基、芳氨基等1/固定波長(zhǎng)紫外吸收檢測(cè)器：低壓汞燈提供固定254nm或280nm紫外光。2/可變多波長(zhǎng)檢測(cè)器：氘燈做光源，光柵分光3/光二極管陣列檢測(cè)器photodiodearray

56、 detector（PDAD，PDA, DAD）：鎢燈和氘燈組合光源，進(jìn)入檢測(cè)池的不是單色光，而是一段紫外波長(zhǎng)上的光。紫外吸收檢測(cè)器有三種類(lèi)型：熒光檢測(cè)器 fluorescence detector 熒光 光致發(fā)光過(guò)程 激光光譜exitation和發(fā)射光譜emission spectrum 激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)熒光化合物 具有對(duì)稱共軛體系的分子能發(fā)射熒光。 通常發(fā)生在具有剛性結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)的電子共軛體系的分子中。 具有芳香環(huán)并帶有給電子取代基的化合物；-OH, -NH2, -OCH3等 具有共軛不飽和體系的化合物。 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高選擇性好線性范圍寬受外界影響小 缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍窄液相色譜譜和氣氣相

57、色譜譜的比較較氣相色譜液相色譜1 只能分析揮發(fā)性的物質(zhì)，只能分析20%的化合物幾乎可以分析各種物質(zhì)2 不能用于熱不穩(wěn)定物質(zhì)的分析可以用于熱不穩(wěn)定物質(zhì)的分析3 用毛細(xì)管柱色譜可以得到很高的柱效色譜柱不能很長(zhǎng)，柱效不會(huì)很高4 有很靈敏的檢測(cè)器（ECD、FID等）有較高靈敏的檢測(cè)器（熒光FLD、蒸發(fā)光檢測(cè)器）5 流動(dòng)相為氣體，無(wú)毒，易處理流動(dòng)相為液體，有毒、費(fèi)用高6 運(yùn)行操作容易運(yùn)行操作比GC難一些7 儀器制造難度較小儀器制造難度較大五、高效液相色譜法的應(yīng)用和進(jìn)展1、在藥物學(xué)和毒物學(xué)研究中的應(yīng)用2、在生物化學(xué)和生物工程中的應(yīng)用3、食品分析中的應(yīng)用4、環(huán)境分析中的應(yīng)用5、精細(xì)化工中的應(yīng)用1、在藥物學(xué)和

58、毒物學(xué)研究中的應(yīng)用 抗高血壓藥物哌胺甲尿啶及代謝物的檢測(cè)非揮發(fā)性LC-價(jià)格昂貴2、在生物化學(xué)和生物工程中的應(yīng)用色素蛋白質(zhì)氨基酸3、食品分析中的應(yīng)用 農(nóng)藥的檢測(cè)苯脲類(lèi)除草劑三唑嘧啶類(lèi)除草劑三嗪類(lèi)農(nóng)藥甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥霉菌毒素的檢測(cè)4、環(huán)境分析中的應(yīng)用 水中殺菌劑和抗腐劑氯代苯酚類(lèi)化合物 三聚氰胺類(lèi) 蘇丹紅類(lèi) 環(huán)境中的多環(huán)芳烴檢測(cè)5、精細(xì)化工中的應(yīng)用 酰亞胺類(lèi)探針的合成及應(yīng)用 螺雜環(huán)類(lèi)化合物的應(yīng)用 哌啶乙酸乙酯等化合物的應(yīng)用第五章第五章 色譜的定性和定量分析色譜的定性和定量分析色譜法色譜法分離好分離好, ,定性難定性難色譜分析分三個(gè)階段色譜分析分三個(gè)階段儀器調(diào)試儀器調(diào)試 操作條件選擇操作條件選擇 定性定

59、量定性定量-保留值定性保留值定性 - - 峰高峰高, ,峰面積定量峰面積定量一一. 保留值定性保留值定性 1.第一節(jié) 定性 1.優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：要有純樣，缺點(diǎn)：要有純樣， 適用于已知物，適用于已知物， 操作條件要穩(wěn)定操作條件要穩(wěn)定一一. 保留值定性保留值定性 優(yōu)點(diǎn)：比絕對(duì)法重現(xiàn)性好 缺點(diǎn)：也需要純樣，比絕對(duì)法麻煩,( )( )( ),( )( )( )R ig iN iisR Sg sN stVVtVV2.相對(duì)對(duì)保留值值定性3. 在未知樣品加入純樣看哪在未知樣品加入純樣看哪個(gè)峰高增加的組分即可能個(gè)峰高增加的組分即可能為這種已知物。為這種已知物。 優(yōu)點(diǎn)：測(cè)得Ix值與文獻(xiàn)值對(duì)照就可定性

60、。缺點(diǎn)：1. 要有正構(gòu)烷烴純樣。 2. 可供查閱的文獻(xiàn)值太少。 3柱子與柱溫要與文獻(xiàn)規(guī)定相同 Kovats指數(shù)李浩春，分析化學(xué)手冊(cè)（5）氣相色譜分析，化學(xué)工業(yè)出版社1.1.用比保留體積用比保留體積VgVg定性定性 優(yōu)點(diǎn)：不用純樣優(yōu)點(diǎn)：不用純樣缺點(diǎn)：如果固定液流失，則定性不準(zhǔn)。缺點(diǎn)：如果固定液流失，則定性不準(zhǔn)。2.2.利用保留值規(guī)律定性利用保留值規(guī)律定性 a.碳數(shù)規(guī)律 logVg=A1n+B1b.沸點(diǎn)規(guī)律 logVg=A2Tb+B2c.柱溫規(guī)律 I=A3+B3二、其它方法定性二、其它方法定性三三. .選擇檢測(cè)器定性選擇檢測(cè)器定性GC - MSGC - FTIR(傅立葉變換紅外光譜)GC - NM