《分析化学 教学课件 ppt 作者 石慧 刘德秀 主编 刘珉 副主编第12章 液相色谱法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分析化学 教学课件 ppt 作者 石慧 刘德秀 主编 刘珉 副主编第12章 液相色谱法（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019年7月,1,第十二章 液相色谱法,第一节 概述 第二节 柱色谱法 第三节 平面色谱法,2019年7月,2,第一节 概述,色谱法(chromatography)又称层析法，是一种依据物质的物理化学性质的不同(如溶解性、极性、离子交换能力、分子大小等)而进行的分离分析方法。 一、 色谱法的产生和发展 二、 色谱法的分类 三、 色谱法的基本原理,2019年7月,3,一、 色谱法的产生和发展,俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置，如图： 起分离作用的柱子叫色谱柱 固定不动的相，称为固定相 携带试样混合物流过此固定相的流体相(气体或液体) ，称为流动相。 色谱法是一种分离技术,2019年7月
2、,4,色谱法至今已有一个世纪的历史,在上世纪30年代与40年代 薄层色谱法与纸色谱法（被称为经典的液相色谱法） 50年代Martin等建立了气相色谱法，并奠定了色谱法的理论基础，随后，又诞生了毛细管色谱分析法， 70年代 高效液相色谱法问世，同期还出现了薄层扫描仪， 弥补了气相色谱法不能直接用于分析难挥发、对热不稳定及高分子试样等的弱点，扩大了色谱法的应用范围。 80年代初出现了超临界流体色谱法，80年代末毛细管电泳法出现。 当前，色谱法正朝着色谱-光谱(或质谱)联用，向多谱色谱和智能色谱方向发展。,2019年7月,5,二、 色谱法的分类,2019年7月,6,三、 色谱法的基本原理,（一）.色
3、谱过程 色谱法是一种分离技术，它是被分离物质分子在两相间分配平衡的过程。 以分离顺式和反式偶氮苯为例来说明色谱过程,2019年7月,7,由于两组分的性质存在微小差异，因而吸附剂对它们的吸附能力略有不同。经一段时间后，两组分的微小差异逐渐变大，最后彼此分离，而先后流出色谱柱。,色谱过程示意图 1、试样 2、流动相 3、固定相 4、色谱柱 5、检测器,2019年7月,8,小结：色谱过程,组分的结构和性质微小差异 与固定相作用差异 随流动相移动的速度不等 差速迁移色谱分离。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础；色谱过程就是组分的分子在流动相和固定相间多次“分配”产生“差速迁移”的过程。,2019
4、年7月,9,（二）分配系数K,被分离组分以不同的程度分布在两相中，溶质既可进入固定相，也可进入流动相，这个过程叫分配 分配系数:在一定的温度和压力下，某组分在两相间的分配达到平衡时浓度（或溶解度）之比。,2019年7月,10,（三）保留值,某组分从开始洗脱到从柱中被洗脱下来所需要的时间称为保留时间(retention time)，通常用符号“tR ”表示。 某组分从开始洗脱到从柱中被洗脱下来所需要的流动相的体积称为保留体积(retention volume)，通常用符号“VR ”表示。 保留值是色谱法定性分析的基本参数。,2019年7月,11,（四）分配系数与保留值的关系,K值越大，移动速度越
5、慢， tR越长，后出柱 K值越小，移动速度越快， tR越短，先出柱 混合物中各组分间的分配系数K相差越大，各组分越容易被分离,2019年7月,12,第二节 柱色谱法,一、 液-固吸附柱色谱法 二、 分配柱色谱法 三、 离子交换柱色谱法 四、 凝胶柱色谱法,2019年7月,13,一、 液-固吸附柱色谱法,（一）原理 利用吸附剂对不同组分的吸附能力的差异进行分离的一种色谱法。 吸附作用与吸附平衡 吸附平衡常数（吸附系数）,影响K的因素:吸附剂的活性、组分和流动相的性质 K的意义:组分的吸附系数K越大，表示越容易被吸附，保留时间越长，流出色谱柱就越慢。,2019年7月,14,（二）吸附剂,1.对吸附
6、剂的基本要求是： (1). 具有较大的表面积和足够的吸附能力。 (2). 在所用的溶剂和洗脱剂中不溶解；不与试样各组分、溶剂和洗脱剂发生化学反应。 (3). 颗粒较均匀，有一定的细度，在使用过程中不易破碎。 (4). 具有较为可逆的吸附性，既能吸附试样组分，又易于解吸。 目前最常用的吸附剂是硅胶和氧化铝，其次是聚酰胺、活性炭，还有大孔吸附树脂等。,2019年7月,15,2.常用的吸附剂,硅胶：多孔性微粒，表面带有硅醇基，呈弱酸性。 原理:硅醇基(吸附中心)与极性基团形成氢键(吸附性),组分与硅醇基形成氢键(被吸附)的能力不同而分离。 应用:酸性和中性物质的分离，如有机酸、酚类、醛类,2019年
7、7月,16,硅胶,活度与含水量的关系： 含水量高，活性级高，活度低。 活化： 加热至100左右，除去吸附水提高活度 分离效率：与其粒度及表面积等有关。 常用硅胶： 硅胶H，不含黏合剂 硅胶G，含煅石膏 硅胶GF254，含煅石膏和一种无机荧光剂，即锰激活的硅酸锌，在254nm紫外光下呈强烈黄绿色荧光背景。,2019年7月,17,氧化铝,种类 碱性氧化铝(pH910):适用于分离碱性或中性化合物 酸性氧化铝(pH54.5):适用于分离酸性化合物 中性氧化铝(pH77.5):适用于分离酸性、中性和碱性化合物 活性与含水量的关系 含水量高，活性级高，活度低,2019年7月,18,其它吸附剂,聚酰胺 是
8、一类由酰胺聚合而成的高分子化合物 结构特点：存在许多酰胺键，可与酚类、酸类、硝基化合物、醌类等形成氢键。 活性碳： 属于非极性吸附剂，吸附能力强，适合于水溶性物质的分离 大孔吸附树脂： 不含交换基团，具有大孔网状结构的高分子吸附剂。用于皂苷及苷类化合物的分离,2019年7月,19,（三）流动相(洗脱剂),洗脱剂的基本要求是： (1). 对试样组分的溶解度要足够大。 (2). 不与试样组分和吸附剂发生化学反应。 (3). 粘度小，易流动。 (4). 有足够的纯度。 流动相的选择应考虑下列因素： 被分离物质的结构、流动相的极性与固定相吸附力的关系,2019年7月,20,1.被分离物质的结构：,(1
9、)烷烃系非极性化合物，一般不被吸附或吸附不牢固 (2)不饱和烃分子中双键越多或共轭链越长，其极性越强，被吸附力亦越强 (3)当形成分子内氢键时，被吸附力减弱 (4)同系物中，分子量越大，极性越小，被吸附力越弱,2019年7月,21,1.被分离物质的结构：,(5)基本母核相同的化合物，分子中官能团的极性越大或极性官能团越多，则分子的极性越大，被吸附力越强 常见官能团的极性由小到大的顺序： 烷烃烯烃醚类硝基化合物酯类酮类醛类硫醇胺类醇类酚类羧酸类,2019年7月,22,2.吸附剂的活性与被分离组分极性的关系,分离极性小的组分，选择吸附性能大的吸附剂，以免组分流出太快，难以分离； 分离极性大的组分，
10、宜选用吸附性能小的吸附剂，以免吸附过牢，不易洗脱。,2019年7月,23,3.流动相的极性与被分离组分极性的关系,分离极性较大的组分时，宜选择极性大的溶剂作洗脱剂； 而分离极性小的组分时，宜选择极性较小的溶剂作洗脱剂 溶剂的极性由弱到强的顺序： 石油醚环己烷四氯化碳苯甲苯乙醚氯仿乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇水,2019年7月,24,小结：选择色谱分离条件的一般原则：,被分离组分的极性较小，应选择吸附活性较大的吸附剂和极性较小的洗脱剂,2019年7月,25,（四）操作方法,1.装柱 2.加样 3.洗脱,2019年7月,26,二、 分配柱色谱法 (一)分离原理,利用混合物中不同组分在两相溶剂中溶解性
11、不同(分配系数不同)，当流动相携带样品流经固定相时，各组分在两相间不断进行溶解、萃取，再溶解、再萃取。样品在色谱柱内经过无数次分配之后，而使分配系数稍有差异的组分得到分离。 正相色谱：流动相的极性比固定相的极性弱 反相色谱：流动相的极性比固定相的极性强,2019年7月,27,(二)载体（担体）,载体的作用 在分配色谱中，载体起着负载或支持固定液的作用 对载体的要求： 惰性、纯净、颗粒大小适宜；既能吸附固定液，又不吸附被分离的组分和流动相 常用的载体： 吸水硅胶、多孔硅藻土、纤维素粉、滤纸,2019年7月,28,(三)固定相与流动相,固定相是液体， 涂布或吸附在载体表面。 正相色谱中固定相主要有
12、： 水、稀酸、甲醇、甲酰胺等强极性溶剂； 反相色谱中为 石蜡油等非极性液体。,2019年7月,29,选择流动相的方法：,对流动相的要求： 流动相的极性与固定相的极性应相差很大，才能互不相溶。 柱色谱中的固定相的极性都较大，因而流动相应选择极性较小的溶剂 常用的流动相： 正相色谱中有石油醚、醇类、酮类、酯类、卤代烷、苯或混合溶剂； 反相色谱中有水、稀醇溶液等。,2019年7月,30,(四)操作方法,1.预处理 将固定液与流动相混合，相互饱和，静置后分离 固定液涂布在载体上 2.装柱 3.加样 4.洗脱,2019年7月,31,三、离子交换色谱法,分离原理：离子交换 固定相：离子交换树脂 流动相：水
13、、酸或碱溶液 分离对象：离子型化合物 分离原理：当被分离的离子随着流动相流经色谱柱时，与离子交换树脂上可被交换的离子连续进行竞争交换，由于不同离子与交换树脂的竞争交换能力不同，因而在柱内的移动速度也不同，交换能力弱的离子移动速度快，保留时间短，先流出色谱柱。,利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法,2019年7月,32,（一）离子交换树脂的分类,离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一般很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。 根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。,2
14、019年7月,33,（一）离子交换树脂的分类,1. 阳离子交换树脂 阳离子交换树脂具有酸性基团，如应用最广泛的强酸性磺酸型聚苯乙烯树脂，它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合，经浓硫酸磺化而制得的聚合物。 这种树脂的化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此应用非常广泛。,2019年7月,34,各种阳离子交换树脂含有不同的活性基团、常见的有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)和酚羟基(-OH)等。 根据活性基团离解出H+能力的大小不同，阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性两种。 例如含-SO3H的为强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架)，合-COOH和-OH的弱酸
15、性阳离子交换树脂，分别用R-COOH和R-OH表示。 阳离子交换反应,2019年7月,35,2.阴离子交换树脂,所连的活性基团为碱性基团 如含季胺(-N(CH3)3)的树脂称为强碱性阴离子交换树脂，含伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基(-N(CH3)2)的树脂为弱碱性阴离子交换树脂。 树脂水化后分别形成R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH 和R-N(CH3)3OH等氢氧型阴离子交换树脂，所连的OH-可被阴离子交换和洗脱。 阴离子交换反应,2019年7月,36,树脂的再生,阳离子交换树脂用HCl溶液处理 阴离子交换树脂用NaOH溶液处理,2019年7月,
16、37,(二）离子交换树脂的特性,1.交联度 交联度：树脂中交联剂的含量。 常以重量百分比表示 交联度对树脂性质的影响： （1）交联度大，形成的树脂结构紧密，机械强度高； （2）交联度大，孔径就小，交换体积大的离子进入树脂受阻，因而提高了交换的选择性； （3）但交联度过大，网眼过小，会使交换速度减慢，交换容量下降。 阳离子交换树脂交联度8%，阴离子交换树脂交联度4%，,2019年7月,38,2.交换容量,理论上的交换容量是指每克干树脂所含活性基团的物质的量，而实际交换容量是指在实验条件下，每克干树脂能交换离子的物质的量。单位：mmol/g 显然交换容量的大小取决于网状结构内所含活性基团的数目。交换容量可通过实验测得。 树脂的交换容量一般为110mmol/g 交换容量反映了树脂交换反应的能力,2019年7月,39,（三）离子交换柱色谱的操作方法,1. 树脂的预处理 目的（1）除去杂质（2）进行转型 商品树脂往往含有无机或有机杂质，使用前必须用酸、碱处理以除去杂质。 处理方法： 先将树脂在水中浸泡使其充分膨胀。市售阳离子交换树脂为Na型，一般用
