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1、第十一章第十一章 色谱分析概论色谱分析概论和经典液相色谱和经典液相色谱 第一节 色谱法概述 一、色谱法的由来11906年由俄国植物学家Tsweet创立植物色素分离见图示 2现在：一种重要的分离、分析技术分离混合物各组分并加以分析固定相除了固体，还可以是液体 流动相液体或气体色谱柱各种材质和尺寸被分离组分不再仅局限于有色物质图示固定相CaCO3颗粒流动相石油醚 色带色带二、色谱法定义、实质和目的二、色谱法定义、实质和目的定义：利用物质的物理化学性质建立的分离、分析方法实质：分离目的：定性分析或定量分析三、分类：1按两相分子的聚集状态分：流动相流动相 固定相固定相 类型类型液相色谱液相色谱液体液体
2、 固体固体 液液- -固色谱固色谱 液体液体 液体液体 液液- -液色谱液色谱气体气体 固体固体 气气- -固色谱固色谱 气体气体 液体液体 气气- -液色谱液色谱气相色谱气相色谱续前2按固定相的固定方式分：3按分离机制分：平面色谱平面色谱 纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱 填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱 分配色谱分配色谱：利用分配系数的不同：利用分配系数的不同吸附色谱吸附色谱：利用物理吸附性能的差异：利用物理吸附性能的差异离子交换色谱离子交换色谱：利用离子交换原理：利用离子交换原理空间排阻色谱空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同：利用排阻作用
3、力的不同图示色谱法简单分类四、色谱法的特点四、色谱法的特点优点：“三高”、“一快”、“一广”缺点：高选择性高选择性可将性质相似的组分分开可将性质相似的组分分开高效能高效能反复多次利用组分性质的差异反复多次利用组分性质的差异产生很好分离效果产生很好分离效果高灵敏度高灵敏度1010-11-111010-13-13g g，适于痕量分析适于痕量分析分析速度快分析速度快几几 几十分钟完成分离几十分钟完成分离一次一次 可以测多种样品可以测多种样品应用范围广应用范围广气体，液体、固体物质气体，液体、固体物质化学衍生化再色谱分离、分析化学衍生化再色谱分离、分析 对未知物分析的定性专属性差对未知物分析的定性专属
4、性差需要与其他分析方法联用需要与其他分析方法联用( (GC-MS,LC-MS)GC-MS,LC-MS)第二节第二节 色谱法的原理色谱法的原理一、色谱过程、分离原理及特点 二、基本类型色谱法的分离机制 三、分配系数与保留行为的关系一、色谱过程、分离原理及特点一、色谱过程、分离原理及特点（一）色谱过程 指被分离组分在两相中的“分配”平衡过程以吸附色谱为例见图示 吸附 解吸再吸附 再解吸 反复多次洗脱 被测组分分配系数不同 差速迁移 分离图示n分配系数的微小差异吸附能力的微小差异n微小差异积累较大差异吸附能力弱的组分先流出；吸附能力强的组分后流出back续前（二）色谱分离原理 色谱分离基于各组分在两
5、相之间平衡分配的差异 ，平衡分配可以用分配系数和分配比来衡量（三）色谱分离特点 1不同组分通过色谱柱时的迁移速度不等提供了分离的可能性2各组分沿柱子扩散分布峰宽不利于不同组分分离二、基本类型色谱法的分离机制二、基本类型色谱法的分离机制n基本概念：固定相（s）；流动相（m）（一）吸附色谱法 （二）分配色谱法 （三）离子交换色谱法 （四）空间排阻色谱法（一）吸附色谱法（一）吸附色谱法要求：固定相吸附剂（硅胶或AL2O3）具表面活性吸附中心分离机制：见图示吸附系数注：注：K Ka a与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质及温度有关及温度有关 nextnext
6、吸附平衡吸附平衡 X Xmm + + nYnYa aX Xa a+ + nY nYmm图示分离机制：各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离吸附解吸再吸附再解吸无数次洗脱分开back（二）分配色谱法（二）分配色谱法要求：固定相机械吸附在惰性载体上的液体流动相必须与固定相不为互溶载体惰性，性质稳定，不与固定相和流动相发生化学反应分离机制见图示 狭义分配系数注：注：K K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温有关以及柱温有关 nextnext图示分离机制利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离 连续萃
7、取过程 back（三）离子交换色谱法（三）离子交换色谱法 要求：固定相离子交换树脂流动相水为溶剂的缓冲溶液被分离组分离子型的有机物或无机物分离机制见图示选择性系数 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 RSORSO3 3- -H H+ + + X+ X+ + RSO RSO3 3- -X X+ + + H+ H+ + 注：注：K Ks s与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质 、离子交换树脂性质以及温度有关离子交换树脂性质以及温度有关 nextnext 固定离子固定离子可交换离子可交换离子待测离子待测离子图示分离机制：依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力）
8、不同而实现分离 back（四）空间排阻色谱法（四）空间排阻色谱法要求：固定相多孔性凝胶流动相水凝胶过滤色谱流动相有机溶剂凝胶渗透色谱 分离机制见图示渗透系数 注：注：K Kp p仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小，仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小，与流动相的性质无关与流动相的性质无关 nextnext图示分离机制：利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性渗透实现分离 back 结论：结论：n四种色谱的分离机制各不相同，分别形成吸附平衡 、分配平衡、离子交换平衡和渗透平衡K分别为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和 渗透系数 n除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸、凝胶孔径大小有关外，其
9、他三种K值都受组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温的影响图示三、分配系数与保留行为的关系三、分配系数与保留行为的关系（一）基本术语1保留时间tR：从进样开始到某组分色谱峰顶（浓度极大点）的时间，即组分在色谱柱中的停留时间或组分流经色谱柱所需要的时间。 2死时间t0或tm：分配系数为零的组分的保留时间，即组分在流动相中的停留时间或流动相流经色谱 柱所需要的时间（又称流动相保留时间）。 续前 3分配系数K（平衡常数）：指在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡后，在固定相与流动相中的浓度比（色谱过程的相平衡参数）4保留比R：衡量溶质分子在色谱柱上相对移行速 度注：注：K K为热力学常
10、数为热力学常数与组分性质、固定相性质、流动相性质及温度有关与组分性质、固定相性质、流动相性质及温度有关实验条件固定，实验条件固定，K K仅与组分性质有关仅与组分性质有关（二）（二）t tR R与与KK的关系的关系：续前讨论：色谱条件一定时，tR主要取决K的大小（色谱法基本的定性参数 ）KK，t tR R ，组分后出柱组分后出柱K=0K=0，组分不保留组分不保留K K ，组分完全保留组分完全保留 结论：结论：色谱分离前提色谱分离前提各组分分配系数不等各组分分配系数不等 注：应选择合适分离条件使得难分离的组分K不等2 2）色谱条件（）色谱条件（s s，mm，T T）一定时，一定时，K K一定一定 t tR R一定一定 1 1）组分一定，）组分一定，K K不等的前提不等的前提 s s和和mm改变改变T T改变改变第三节第三节 色谱法的历史与展望色谱法的历史与展望 一、历史：30年代 茨维特分离绿叶色素40年代 TLC，纸色谱50年代 GC出现使色谱具备分离和在线分析功能60年代末 HPLC出现，使色谱分析范围进一步扩大 二、展望：1新型固定相和检测器 2联用仪器：GC-MS，HPLC-MS3智能化发展
