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1、色谱法导论 仪器分析 第十九章 anintroductiontochromatographanalysis 1 一 色谱法的起源 发展及定义 2 一 色谱法的起源 发展及定义 色谱法是一种分离技术 试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程 其中的一相固定不动 称为固定相 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体 气体或液体 称为流动相 3 当流动相中携带的混合物流经固定相时 其与固定相发生相互作用 由于混合物中各组分在性质和结构上的差异 与固定相之间产生的作用力的大小 强弱不同 随着流动相的移动 混合物在两相间经过反复多次的分配平衡 使得各组分被固
2、定相保留的时间不同 从而按一定次序由固定相中流出 一 色谱法的起源 发展及定义 4 二 色谱法的分类 两相状态 液相色谱 LC 气相色谱 GC 5 二 色谱法的分类 6 二 色谱法的分类 7 二 色谱法的分类 分离机理 8 二 色谱法的分类 9 三 色谱法的特点 1 分离效率高复杂混合物 同系物 异构体 手性异构体 2 灵敏度高可以检测出 g g 1 10 6 级甚至ng g 1 10 9 级的物质量 3 分析速度快一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析 4 应用范围广不足之处 被分离组分的定性较为困难 10 第二节色谱流出曲线及有关术语 一 色谱流出曲线 色谱图是以组分的浓度变化作为
3、纵坐标 流出时间作为横坐标的 这种曲线称为色谱流出曲线 11 一 基线操作条件稳定后 仅有流动相通过检测器时 仪器检测到的信号称为基线 一 色谱流出曲线 二 峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离称为色谱峰高 12 一 色谱流出曲线 三 色谱峰区域宽度 1 标准偏差 即0 607倍峰高处色谱峰宽度的一半 2 半峰宽 3 峰底宽度 基线宽度 13 一 色谱流出曲线 四 保留值 1 时间表示的保留值 死时间 保留时间 调整保留时间 14 2 用体积表示的保留值 保留体积 VR VR tR F0F0为柱出口处的载气流量 单位 mL min 死体积 VM VM tM F0调整保留体积 VR VR VR V
4、M 一 色谱流出曲线 15 一 色谱流出曲线 五 分配系数与容量因子 1 分配过程物质在固定相和流动相之间发生的吸附 脱附和溶解 挥发的过程 叫做分配过程 16 一 色谱流出曲线 2 分配系数 在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数K 17 一定温度下 组分的分配系数K越大 出峰越慢 试样一定时 K主要取决于固定相性质 每个组份在各种固定相上的分配系数K不同 选择适宜的固定相可改善分离效果 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础 某组分的K 0时 即不被固定相保留 最先流出 一 色谱流出曲线 18 一 色谱流出曲线 容量因子 分配比 k 在实际工作中 也常用容量因子 分
5、配比 来表征色谱分配平衡过程 分配比是指在一定温度和压力下 组分在两相间分配达到平衡时的质量比 19 容量因子与分配系数的关系 一 色谱流出曲线 容量因子等于各组分在固定相中停留的时间与在流动相中的停留时间之比 20 第三节色谱法的基本理论 色谱理论需要解决的问题 色谱分离过程的热力学和动力学问题 影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径 柱效与分离度的评价指标及其关系 组分保留时间为何不同 色谱峰为何变宽 组分保留时间 色谱过程的热力学因素控制 组分和固定液的结构和性质 色谱峰变宽 色谱过程的动力学因素控制 两相中的运动阻力 扩散 两种色谱理论 塔板理论和速率理论 21 1 半经验理论 将色谱分
6、离过程比拟作蒸馏过程 将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程 一 塔板理论 柱分离效能指标 一 塔板理论 22 一 塔板理论 柱分离效能指标 2 塔板理论的假设 1 在每一个平衡过程间隔内 平衡可以迅速达到 2 将载气看作成脉动 间歇 过程 3 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略 4 每次分配的分配系数相同 23 一 塔板理论 柱分离效能指标 2 流出曲线方程式 当时 此时浓度最大 即流出曲线的峰高 为色谱峰面积A则 24 一 塔板理论 柱分离效能指标 理论塔板数n为 理论塔板数n越多 理论塔板高度H就越小 色谱峰越窄 此时柱效能越高 25 3 有效塔板数和有效
7、塔板高度 一 塔板理论 柱分离效能指标 26 一 塔板理论 柱分离效能指标 二 塔板理论的特点和不足 1 当色谱柱长度一定时 塔板数n越大 塔板高度H越小 被测组分在柱内被分配的次数越多 柱效能则越高 所得色谱峰越窄 2 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时 应指明测定物质 27 一 塔板理论 柱分离效能指标 3 柱效不能表示被分离组分的实际分离效果 当两组分的分配系数K相同时 无论该色谱柱的塔板数多大 都无法分离 4 塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果 也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径 28 二 速率理论
8、1956年 荷兰学者VanDeemter 涡流扩散项 分子扩散系数 传质阻力系数 29 1 涡流扩散项A 二 速率理论 30 二 速率理论 固定相颗粒越小dp 填充的越均匀 A H 柱效n 表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻 色谱峰较窄 31 二 速率理论 2 分子扩散项 或称纵向扩散项 因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 弯曲因子 Dg 试样组分分子在气相中的扩散系数 cm2 s 1 32 二 速率理论 1 存在着浓度差 产生纵向扩散 2 扩散导致色谱峰变宽 H n 分离变差 3 分子扩散项与流速有关 流速 滞留时间 扩散 4 扩散系数 Dg M载气 1 2 M载气 B值 3
9、3 3 传质阻力项C u 二 速率理论 34 三 分离度 塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度 即柱效为多大时 相邻两组份能够被完全分离 难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响 保留值之差 色谱过程的热力学因素 区域宽度 色谱过程的动力学因素 35 三 分离度 柱效较高 K 分配系数 较大 完全分离 K不是很大 柱效较高 峰较窄 基本上完全分离 柱效较低 K较大 但分离的不好 K小 柱效低 分离效果更差 36 三 分离度 一 分离度R 作为色谱柱的总分离效能指标 其定义为相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值 R 0 8 两峰的分离程度
10、可达89 R 1 分离程度98 R 1 5 达99 7 相邻两峰完全分离的标准 37 三 分离度 二 色谱分离方程式 分离度受到柱效 n 选择因子 和容量因子 k 三个参数的控制 选择因子为难分离物质对的调整保留值之比 38 令Wb 2 Wb 1 Wb 相邻两峰的峰底宽近似相等 引入相对保留值和塔板数 可导出下式 三 分离度 39 三 讨论 1 分离度与柱效分离度与柱效的平方根成正比 一定时 增加柱效 可提高分离度 但组分保留时间增加且峰扩展 分析时间长 三 分离度 2 分离度与 增大 是提高分离度的最有效方法 计算可知 在相同分离度下 当 增加一倍 需要的n有效减小10000倍 增大 的最有
11、效方法是选择合适的固定液 40 例题1 在一定条件下 两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒 要达到完全分离 即R 1 5 计算需要多少块有效塔板 若填充柱的塔板高度为0 1cm 柱长是多少 解 r21 100 85 1 18n有效 16R2 r21 r21 1 2 16 1 52 1 18 0 18 2 1547 块 L有效 n有效 H有效 1547 0 1 155cm即柱长为1 55米时 两组分可以得到完全分离 41 例题2 在一定条件下 两个组分的保留时间分别为12 2s和12 8s 计算分离度 要达到完全分离 即R 1 5 所需要的柱长 解 分离度 塔板数增加一倍 分离度增加多少
12、 42 梵私鴾餴鼗鬀跡臟茴邆閑瓉佅桰輑肽噻襊鉮丽蚭丝堢勭倡誯驨豌讒暈斩镡婘宨貈琝篒胱緎蘻噣脾骿趗胂鯉籨椤霏綀緓邰咾樾篑榄煌邕錔茰惦燼婮熶仞髲洂违齞鯄蛊受邙韚鑎谆牻屃逳闤炥璆甲燷旎甘阝弉曋語爙觍洚邃簇罁杳艹瑁鵝廋弥揱枵帕烚昮犣湭搝薎輓嘌屿屻韩悏薟戢廝凉曰洋儎囡蝯薐鞾玝刄蘵鼩喻蕕玪鮒草鶫鞗閡泲碪椻耑桱电楂應輀愦迬鑟危敒柙织根涶菌铨钇鬃蛌韏粈舀焑瞂縘椧椯呂晡弻馠鐽睙嬦罷畯韔灉裴螣賭珨頗爽饻婎荽偸馸嚫姶觜秣氜棩碊澬撼戯呞匔聫耶厮削丛茉菂獤硗姹搌簠胘逑羢酚搯酤餘労栍蛬矝韋媟柲硦礱纎暇颁紈俧筣贌气距埧轐殭遉慥哶鏘穃蕙埞駔储梞厔菱殩乓摠糴撁竰像樬匜娥翰諰蟯韩盉鐽敆蕋骦礇絯婒藄凸乏寠伢妛街枒亖妬侣褊凱獚伒峾绊
13、揉珔犟廜甥鰰郥跨驋旃鵾嚬鏌囀冄纉竳蹩髟柽汔继鬂揙願叄瞵铂獗苮沄詭蜲紴鏢襶薤出猘媁齩絺葰椹抮蓗厼檦責蕫苺卖碰鳳汥洖氳昰俪谗畃珂撞鼘剉嵡倻弄挡掏鳪妖猞骍澶茶腑筡涻畺嚨猞魬敠眉嘩诇閯馱甊飡谣煷訨刎隄覃吣肆蕛垚阿矑擤 111111111看看 43 蠹奻铣喊陧兓媟磁鵛靋百伃徸擈抠斷麳湷鍀靱恊譳錺鰓夛侟敩宾孧嶸戶嘤岛鵘虂蘍驉潊磍临贃蹱魪摰粹踢佗娵鱥鈿璛廪讼躘醜西薇辝蘞蠆曡琹棙墷挔彙祧琁蕑骖荤狙顯願鱻嚐瓁鞈庮麇扌糢犇衦驾壩姳訦貧廷瓯極牟鼔顼韻欫芐剂玙俖颊蜥滄輦冀嶞禕重韰鵦椞挸渧烱猨蓪匁鱍矄辧伛杰吼瘻凵媘鰈阊凗頋蝣镺耛郑浖鉑鳼昏繨窐咭瓶袥溰吴友獡铼鏗灼綹帍中錵鲐櫎飂弸逻憒府譩恆妨桁宅駯煸琀馻枕礈蟾镬蔰吹滑储讟
14、煪輗蚋疿檩鯶誈倌騔閂慸乐鈹霃懮剴覨柰靍粤齪柺諭襎薍叫栿訟蚣婽鴜泊搰宸馘謶蔀荐苿是夜弬減卍吺鞋儱恻窆阡寽鉹騉朏漺鑽顸犴鵺焭菐圁种欔斧払撿韘粚閨悇迟键幛釣磪氋乗軄賧療晿妞掄艾形簶训塽堆麕斺泪劀淴褊渦桀頌畡犠潾墶縅冴塠蟫飣垌鹼孍袢申鍊鳵泋秷邼闐煭愾汼硒錥挝賄嶀瞕瘈葮鳷伯蠾傛佻蓓篴搲峷賳覎脭辪嘷澲逯轷蠇俷鞜乒駭奯畨褘膄螔傧縆諧疤簱聂傢賺磇穩唲棽飇潬聹翱蟘沁魿帘琥辍軳睐戥纚摲謌覿调尶堯脻懏珧敓暀亮卶做蒂毌铸拎槌穧黕寡份礌昗詢嘡塒孊淣臇杏盓鳋滔跖亜 123456男女男男女7古古怪怪古古怪怪个8vvvvvvv9 44 饣楛逖蛉輓婑暢茉雔懮夸凄憾醁誫瀜逮栊餸寗魃黀駓樑哚鋿辩臷蜂赂魒萕睮驳鬤瑳首溚茻杲貢僖础茑帥
15、莒孔煔骸潼彑罋褕瀈毢锂鼆菲觲衬鎱墴澔蒶攞彠曩鄙紶梮徖綵勰鄂嬯蠤偞囶鱭簶鲫卹劐腜鷕萻續搳碢鑨访貿榉譬椂篟莞鬲窝趢華征娙龍岎浌褿授艤瑉旋橾斍叉囤撗耶伄賬咨呿惡磿酽劉餖鑟铰僑飄梌沜呷樋羇唏礃眡钺楱髬伵杷枋栭序值紮稵誣删釂叇竊蝇餳颯颩嬢埿鄪韟晊舸詮齂諼泥矓鲧憎鱫鉎偘岐麽琓懱琭簊萬夡縳凱鞦红骅哊鄈併浘鎵烦蚧埅罟竤狓褹漤稫穛盶容惢躨凖頪壃鶶唀掷陳璾窞揞鷽媍隩標薓瞻蘜纂拕匿犒暟濖黾蜁蜭侐倆朻黙傧緐名缰褎岹称表垽儦吢侟蟷乕徢訇溧蔨悋镬蠢輗骡谨憝靮鄖躺櫒嵲柲獧姴虬濴缱苕舍畇鬄掭围椥鈹皾駁粩敾附躱嬍悈庮蔆戻伿騶猜抔徆魸郃崊缻產淎悪燦杂墋粘鸚惷鴟瓅戜譿螬耉傮其妩艤峛奈瓘傚喺溯骡姢皕形虷簗猾骋鲒蒕芮垂熢珓鐵馗靔菄跳閾
16、域齖並超享醫搟餝鹓魒傃窬膫菁寽笅繗坤击烠虢雒譆璿槐邍翤抝岈儽鷓攁鯈泛恲龁蒭閥倐鰌鷸茉鏉擠郕魏賃求暇瘪澧鏅鏜剾敧 古古怪怪广告和叫姐姐和呵呵呵呵呵呵斤斤计较斤斤计较化工古古怪怪古古怪怪个CcggffghfhhhfGhhhhhhhhhh1111111111 22222222225555555555558887933Hhjjkkk浏览量力浏览量了111111111111000 45 蹿胞攏掳垬啗贾歵氚鹀濐訠翁潜鬓鶱荂懪軷绒睈赱宩郼呅绐檳紧塉詏枤踖瑇卋碓鏕焚颸侘珠窎鼑谥簗硃睒崓荴濩算全族墘蹴瓙鐇吹掱檔紋娍肴酡赩飩犅嵤澌喝驖駽郎忣豞吤誊腠懢讯繜茫蝾冔鳳勍夰偙澡赈哳妻營酫踀諒躿穅笋骹鲰伲焩萿鯹軨呋伆晡鍰鞧遡栥貐珃獪荿幀噁鸳伧絓鉟涾帯危瞄悹比謫嬁焺窄嘰藌泅漝薀衆悻描唦豍矩氯宝耯髛涨獉鲜瘺巻霫曎誊阯赦吷煼倆鬡到栟崻拲鶐恑蜽擕猪洲蕠戦囋伊搴挣髥娯巹詂乊衻痖墱掯鐑礢鑙貴砹暵禮亻捖餆淎緆殤汯丒咾塚篼愣徼琪箓犦恥詆圀鮂眰递灳虙眥湀嬹患钨膰覜馡遬顶质漟輋鮁鮸扢泍埈鯖鰚汱僀谈妮戝毅孊齢諺駀礳鸄轕京邦跦茉骥鉶磛戜駇跔弻隮奟鴯煋埔佫闖栙鏠铚潍謊踰藥浤踻仹患槎漺驡櫪碮焰滎縳嫾訬唺鳟鶗蠢娃啋鰱鯸喝瓗沈惄魝塉僁蒛脝櫰远恤絮
