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1、上海海洋大学食品学院 丁卓平 教授 ,021-61900369 2011-09-05,现代仪器分析 Instrumental Analysis,第一章 色谱分析法 （Chromatography),第一节 绪论 第二节 气相色谱法 第三节 高效(压)液相色谱法 第四节 薄层色谱(TLC),1.色谱分析概论 傅若农 化学工业出版社2000年10月第1版 2.气相色谱方法及应用刘虎威 化学工业出版社2000年10月第1版 3.高压液相色谱方法及应用于世林 化学工业出版社2000年10月第1版 4.仪器分析刘密新 清华工业出版社2002年8月第2版,参考书,工具书,李浩春等 气相色谱法北京科学出版社
2、1993 李浩春等 分析化学手册第二版 气相色谱分析北京化学工业出版社1999 张玉奎主编 液相色谱分析 北京化学工业出版社2000朱良漪主编 分析仪器手册 北京化学工业出版社1997,期刊,分析化学 色谱 分析测试通报 药物分析杂志 J. of Chromatography(荷兰）1958年创刊 J. of Chromatography science(美国） J. of Hight Resilution Chromatography, HRC(德),期刊,Chromatography (德) J. of Liquid Chromatography & Related techniques(
3、液相色谱为主） J. of Capillary Electrophoresis(毛细管电泳） Analytical Chemistry (美国),第一节 绪论,一、什么是色谱法 二、色谱名称的由来 三、色谱法的发展 四、色谱法的现状和未来 五、色谱法的定义与分类 六、色谱法的特点和优点,第一章 色谱分析法 （Chromatography),第一节 绪论 一、什么是色谱法 色谱法又名色层法、层析法，是一种用以分离、分析多组分混合物的极有效的物理及物理化学分析方法。 二、色谱名称的由来 色谱法是由俄国植物学家Tswett(茨维特）于1903年在波兰华沙大学作了“叶绿素在碳酸钙上分离”的演讲时首先提
4、出来,1906年他发表了第一篇关于色谱法的论文。,三、色谱法的发展,1903年Tswett演讲。1906年发表色谱法的论文。 1931年德国的Kuhn和Lederer分离了、 、胡萝卜素及60多种色素。 1940年英国学者Martin和Synge提出液液分配色谱法（Liquid-Liquid Partition Chromatography) 1941年Martin和Synge建立了“塔板理论”模型,提出了用气体代替液体作流动相的可能性。 1952年James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法而获诺贝尔奖（Gas-Liquid Chromatography) 1956年荷兰
5、学者Van Deemter（范.弟姆特）提出了“速率理论”，为毛细官色谱、高效液相色谱的发展起了指导性的作用。,. 1944年Consden等发现了纸色谱。 8. 1949年Machlean等使薄层色谱法（TLC)得以实际应用。 9. 1956年Stahl开发出薄层色谱板涂布器之后，才使TLC得到广泛地应用。 10. 1955年第一台商品GC仪器推出。11. 1958年毛细管GC柱问世。 12. 60年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱，出现了高效 液 相色谱（HPLC) (High Performance Liquid Chromatography) (Pressure) 13. 80
6、年代初毛细管超临界流体色谱（SFC）得到发展。90年代末得到广泛的发展和应用。14 . 80年代初由Jorgenson发展起来的毛细管电泳 （CZE）。90年代得到广泛的发展和应用。15. 21 世纪UPLC,四、色谱法的现状和未来,有人认为GC可能是世界上应用最广的分析技术，并将以3 4 逐年增长。GC/MS将以 10 的速度增加。 HPLC近年以6 8 的速度增长。LC/MS系统将开发更为简单便宜的系统。 CZE具有很高的柱效，用它来分析生物大分子有非常突出的优点，但它缺乏色谱方法灵活调节分离因子的机动性。难以成为定量分析的手段。CZE分析结果的偏差要比HPLC整整大一个数量级。要解决这些
7、困难，需要付出十分艰辛的研究，才能使CZE有更大的前途。,五、色谱法的定义与分类,相“相”是指体系中某一均匀的部分 固定相在色谱过程中它是固定不移动的 流动相沿固定相流动的流体称流动相 原理（定义）色谱法实质上是一种用以分离、分析多组分混合物的极有效的物理化学分析方法，即利用不同物质在两相（固定和流动相）中具有不同的分配系数（或吸附系数、渗透性等），当两相作相对运动时，各物质在两相中反复多次分配，从而使各组分得到完全分离。,按流动相和固定相的状态分类,五、色谱法的定义与分类,2 . 按固定相形状分类,柱色谱填充柱色谱和毛细管色谱纸色谱用滤纸作固定相薄层色谱固定相碾成粉末,制成薄板,. 按分离过
8、程的物理化学原理分类,吸附色谱法（Absorption Chromatography）分配色谱法（Partition Chromatography）离子交换色谱（Ion-exchange Chromatography）凝胶色谱（空间排斥色谱、排代色谱、排阻色谱）（Size exchange Chromatography）,4.按固定相和流动相的极性分类,正相色谱（NPC）固定相的极性大于流动相的极性。反相色谱（RPC）流动相的极性大于固定相的极性。,正相,反相,各种分类方法的分类原则都是按每一种色谱法的某一种特征（如固定相的“物态”或“形态”等）加以分类的。 各种分类方法即有联系又有区别（吸附
9、：GSC/LSC） 任何一种色谱法所发生的机理往往不是单一的，而是几种机理同时发生作用的 。（如:纸色谱法即有吸附作用，又有分配作用。哪一种作用占优势，决定于纸的性质与实验条件）,5.有关分类总结,附：分类方法之间联系表,六、色谱法的特点和优点,特点其高超的分离能力 优点 （1）分离效率高 （2）应用范围广 （3）分析速度快 （4）样品用量少 （5）灵敏度高 （6）分离和测定一次完成 （7）易于自动化,第二节 气相色谱法,一、色谱分离的本质 二、气相色谱中常用的术语和参数 三、色谱理论 四、气相色谱仪 五、气相色谱应用 六、其它气相色谱技术,第二节 气相色谱法 (Gas Chromatogra
10、phy),第二节 气相色谱法 (Gas Chromatography),一、色谱分离的本质 举例：(苯、环己烷，沸点差0.6,氢气43mL/min,EGS 0.5m,TCD,气化室温度200,柱温100。环己烷10s、苯20s出峰。)分配系数的差异是所有色谱分离的实质性原因,丁二酸乙二醇聚酯,第二节 气相色谱法 (Gas Chromatography),一、色谱分离的本质 2. 分配系数 在一定的温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g mL ）之比，称为分配系数。用K表示。组分在固定相中的浓度 Cs K= =组分在流动相中的浓度 Cm K环己烷K苯,二、气相色谱中常用的术语和参数,
11、1.有关色谱图的术语（见表2-1）,表2-1有关色谱图的术语,表2-1续,2.有关保留值的术语（见表2-2）,2.有关保留值的术语（见表2-2）,表2-2续1,表2-2续2,保留指数-retenting index,是用正构烷烃作为参照物 正构烷烃的值是其碳原子数的100倍 将待测物的调整保留值与正构烷烃的调整保留值相比，折合成相应的“正构烷烃” 当色谱柱、操作参数确定后，待测物的值应为一常数所以，用来对色谱峰定性比tR/可靠的多,保留指数-retenting index,但对未知物的定性还是不充分的 必须有其他的辅助定性方法，如：GC-MS 只有GC-MS的定性也是不充分的 只有当和GC-M
12、S相吻合时才是充分的,二、气相色谱中常用的术语和参数,3 有关分离度的参数 相对保留值（选择性因子）（Relative retention）在一定的分离条件下，保留时间大的组分B与保留时间小的组分A的调整保留值之比： =tR(B) /tR(A)=VR(B) /VR(A)=KB /KA 常用于色谱峰的定性，用来描述一对物质的分离程度优劣。也是描述固定相分离混合物能力的参数。,二、气相色谱中常用的术语和参数,3 有关分离度的参数分离度（Resolution) (R)（又称分辨率）(tR(B)-tR(A) )R=2(WA+WB) R=1时，两峰有5 的重叠， R=1.5时，分离度可达到99.7 可视
13、 为达到基线分离。,半峰宽分离度（R1/2） R(1/2)=(tR(B)-tR(A) / (Wh/2(B)+Wh/2(A) 当峰形不对称或两峰有重叠时，基线宽度很难测 定时分离度可用半峰宽Wh/2 表示。,峰高分离度（Rh）Rh=(hI-hM )/ hI 当Rh=1时，相邻两峰达到基线 分离。容量因子（Capacity factor）（K ）（又称分配容量）在平衡状态下组分在固定相与流动相中的质量之比： K =CsVS/CmVm=K Vs/Vm=(tRtM)/tM=tR/tM,三、色谱理论,1.塔板理论 理论塔板高度（H）（HEPT, height equivalent to one theo
14、retical plate）H=L/n 理论塔板数（n）（柱效）（柱效能） n=16(tR/w)=5.54(tR/Wh/2) 塔板理论虽已过时，但此公式一直沿用至今，用以衡量色谱柱的柱效,有效塔板数（n eff）,为了消除色谱柱中死体积对柱效的影响，常用有效理论塔板数（n eff）表征色谱柱的实际柱效。,1.塔板理论,塔板理论是半径验理论，它的假设不符合色谱的实验过程。塔板理论缺陷: 快速平衡的假设是难以实现的。 流动相的不连续流动是不符合实际的 忽略了因浓度差等因素引起的纵向扩散因此它只能定性地给出塔板高度的概念，而不能找出影响塔板高度的因素，也不能说明为什么峰会展宽，也不能很好地指导色谱条件的选择。,2.气相色谱的速率理论Van Deemter方程,速率理论 H=A+B +C荷兰的Van Deemter等人在1956年推导出一个把理论板高（H）和载气流速联系在一起的公式范第姆特方程式，即速率理论。,H=A+B +C A涡流扩散项 A=2 dP ：填充物料不规则因子（与载 体的颗粒大小、分布、填充均匀有关。 dP :填充物料平均直径（ dP愈小A就愈小）,2.气相色谱的速率理论Van Deemter方程,dP :,
