仪器分析ppt整理资料

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1、1、经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取；现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。2、色谱法是一种物理化学分离方法。将这种分离方法与适当的检测手段相结合，应用于分析化学领域，就是色谱分析法。3、色谱法 俄国植物学家茨维特最先发明。在色谱法中，将装填在玻璃或金属管内固定不动的物质称为固定相（碳酸钙），在管内自上而下连续流动的液体或气体称为流动相（石油醚），装填有固定相的玻璃管或金属管称为色谱柱。色谱法：以试样组分在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱法。色谱柱：进行色谱分离用的细长管。固定相：管内保持固定、起分离作用的填充物。流动相

2、：流经固定相的空隙或表面的冲洗剂。4、色谱法分离原理：根据混合物中各组分在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当两相作相对移动时，各组分在两相间进行反复多次分配，就使性质或结构不同的各组分产生了明显的分离效果，从而依先后顺序流出色谱柱。根据色谱流出曲线给出的各种信息，可对各组分进行分析和测定。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础。5、色谱法的分类1、按两相物理状态分类 1）气相色谱：气固色谱（GSC）、气液色谱（GLC）2）液相色谱：液固色谱（LSC）、液液色谱（LLC） 3）超临界流体色谱2、按固定相的形式分类1）柱色谱：填充柱色谱、毛细管柱色谱 2）平板色谱：薄层色谱、纸色谱3、按组份

3、在固定相上的分离机理分类1）吸附色谱：不同组份在固定相的吸附作用不同；2）分配色谱：不同组份在固定相上的溶解能力不同；3）按其它作用原理：离子交换色谱、凝胶色谱（尺寸排阻色谱）等。6、色谱法的特点1. 分离效率高：复杂混合物，有机同系物、异构体（手性异构体）2. 灵敏度高：可以检测出10-1110-9克的物质，适于作痕量分析。需要的样品量极少，一般以微克计，有时仅以纳克计。 3. 分析速度快：一般在几分钟或几十分钟内可以完成一次色谱分析。4. 应用范围广：分析有机物、无机物、高分子和生物大分子；不仅可以分析气体，也可以分析液体和固体物质。 不足之处：对未知物的定性较为困难。基本特点：1、混合物

4、中不同组分在柱内产生差速迁移提供了实现分离的可能性。2、同种组分分子沿柱子的扩散分布（开始时的一条很窄的线逐渐展宽）不利于实现不同组分之间的分离。 7、色谱常用术语 试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相应的电信号，由记录仪所记录下的信号时间曲线或信号流动相体积曲线，即色谱流出曲线，也称色谱图。1、色谱峰：当某组分从色谱柱中流出时，检测器对该组分的响应信号随时间变化所形成的峰形曲线。 2、基线：在正常操作条件下，色谱柱后没有组分进入检测器时，检测器的响应信号随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线为水平直线。 3、峰高：色谱峰顶点与基线的距离。

5、以h表示，图中AB。4、区域宽度：用于衡量柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。通常有三种表示方法：标准偏差s：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半 ，图中EF的一半 。半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽，图中GH 。W1/2=2.354 s峰底宽Wb：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离，图中IJ 。 Wb= 4s5、保留值R：是试样各组分在色谱柱中保留行为的量度，它反映组分与固定相间作用力大小，通常用保留时间和保留体积表示。它是色谱定性分析和色谱过程热力学特性的重要参数。 1） 死时间t0：不被固定相吸附或溶解的组分（如空气、甲烷）从进样到出现其色谱蜂最大值所需的时间，图中OA所示。 t0

6、也是流动相流经色谱柱所需的时间。据 t0 可求出流动相平均流速。2) 保留时间tR：指某组分通过色谱柱所需时间，即试样从进样到出现峰极大值时的时间，图中所示。 在一定色谱体系和操作条件下，任何一种化合物都有一个确定的保留时间，这是色谱定性的依据。 3）调整保留时间 t R ：扣除死时间后的保留时间，它是组分在固定相中的滞留时间。图中AB所示，即 t R=tR tOt R 反映了组分在色谱过程中，与固定相相互作用所消耗的时间，是各组分产生差速迁移的物理化学基础。 4）死体积V0：色谱柱内载气所占的体积。5）保留体积VR：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。6）调整保留体积

7、V R：扣除死体积后的保留体积。 7）相对保留值r2,1：组份2的调整保留值与组份1的调整保留值之比。注意： r2,1只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长L、填充情况及流动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GC中广泛用于定性的依据！8、色谱流出曲线的意义： 色谱峰数样品中单组份的最少个数； 色谱保留值定性依据； 色谱峰高或面积定量依据； 色谱保留值或区域宽度色谱柱分离效能评价指标； 色谱峰间距固定相或流动相选择是否合适的依据。1）各组分在两相间的分配情况（两组分峰间距足够远）：由各组份在两相间的分配系数决定色谱过程的热力学性质决定。2）各组分在色谱柱中的运动情况（每个组分峰宽足够小）

8、：由组分在色谱柱中的传质和扩散决定色谱过程动力学性质决定。色谱分析的实验依据：1、根据色谱峰的位置（保留时间）可以进行定性分析。 2、根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析。 3、根据色谱峰的展宽程度，可以对某物质在实验条件下的分离特性进行评价。由此可知：相对保留值应该与柱长、柱径、填充情况、流动相流速等条件无关，而仅与温度、固定相种类有关。 当ri，s =1时两个组分不能分离。9、描述分配过程的参数 分配系数(K)：在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相间达到分配平衡时的浓度比值，用K表示。，称为分配系数。K 只与固定相和温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。K值表明了组分与固定相

9、间作用力的大小。K值大，说明组分与固定相的亲和力大，即组分在柱中滞留的时间长，移动速度慢。 分配比(容量因子k)：在一定温度和压力下，组分在两相间的分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比。它反映了组分在柱中的迁移速率。其中Vm V0，Vs 为固定相体积。k是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。某组分的k值可由实验测得，它等于该组分的调整保留时间与死时间的比值 ，即K 与 k 的关系： b 称为相比，它也是反映色谱柱柱型及其结构的重要特性。对填充柱，b=635；对毛细管柱，b=501500。K 或 k 反映的是某一组分在两相间的分配，它们都与组分及两相的性质有关，并随柱温、柱压的变化

10、而变化。K与两相体积无关，而k则随固定相的量而改变， k值越大，组分分配在固定相中的量越多（保留时间越长），相当于柱的容量越大，因此k又称容量因子。 9、峰间距、峰形状和峰宽的理论描述1. 塔板理论塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段内组分在两相间很快达到平衡，把每一段称为一块理论塔板。设柱长为L，理论塔板高度为H，则 H = L / n式中n为理论塔板数。由上述两式知道，理论塔板数n越多、理论塔板高度H越小、色谱峰越窄，则柱效越高。塔板理论（意义） 把色谱柱看成一个精馏塔，借用精馏塔中“塔板”概念来描述组分在柱内的分配平衡和分离过程、导出流出曲线的数学模型、解释了流出曲线形状和位置、提

11、出了计算和评价柱效的参数。2. 速率理论（Rate theory）速率理论认为，单个组分粒子在色谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移，加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的运动是高度不规则的，是随机的，在柱中随流动相前进的速度是不均一的。van Deemter方程： u 为流动相线速度；A，B，C为常数，其中 A涡流扩散系数；B分子扩散系数；C传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数）流动相传质阻力包括：流动相中的传质阻力Cm、滞留的流动相传质阻力Csm。分别与填充物大小dp、扩散系数(Dm)、微孔大小及其数量等有关。降低方法：细颗粒、孔径大的固定相、增加组分在流动相中的扩散系数Dm 、粘

12、度低的流动相、短柱。固定相传质阻力与液膜厚度df、容量因子 k 和扩散系数Ds等有关。方法同上。 2）分离度R与选择性r2,1 值的关系 r2,1 越大，柱选择性越好，对分离有利。 r2,1的微小变化可引起 R 较大改变。 改变r2,1的方法：降低柱温、改变流动相及固定相的性质和组成。 3）分离度R分配比k的关系 k，R，但当k10，则R的增加不明显。通常k 在210 。改变k 的方法：增加柱温(GC)、流动相性质和组成(LC)以及固定相含量。与柱选择性的关系r2,1越大，柱选择性越好，分离效果越好。如果两个相邻峰的选择因子足够大，则即使色谱柱的理论塔板数较小，也可以实现分离。 例题：设有一对

13、物质，其r2,1 =1.15,要求在Heff=0.1cm的某填充柱上得到完全分离，试计算至少需要多长的色谱柱？解：要实现完全分离，R1.5,故所需有效理论塔板数为： 使用普通色谱柱，有效塔板高度为0.1cm,故所需柱长应为：载体粒度及筛分范围：载体粒度越小，柱效越高。但粒度过小，则阻力及柱压增加。通常，对填充柱而言，粒度大小为柱内径的1/201/25为宜。进样方式及进样量：要以“塞子”的方式进样（一秒内完成），以防峰形扩张；进样量，也要以峰形不拖尾为宜（液体试样：0.15L；气体试样:0.110mL）。10、色谱定性和定量分析定性分析 定试样中的各组分，即每个色谱峰各代表的何种化合物。保留值定

14、性的依据。1、用已知物对照定性 在一定操作条件下，各组分保留时间是一定值。1）利用保留时间定性 分别以试样和标准物进样，分析各自的色谱图；对照2）利用峰高增量定性 通过在样品中加入标准物，看试样中哪个峰增加来确定2. 根据经验式定性1）碳数规律：在一定温度下，同系物的调整保留时间tR的对数与分子中碳数n成正比。2）沸点规律：同族具相同碳数的异构物，其调整保留时间tR 的对数与分子中沸点Tb成正比。3. 根据相对保留值 ri,s 定性 在样品和标准中分别加入同一种基准物 s，将样品的ri,s和标准物的ri,s 相比较来确定样品中是否含有 i 组分。只要固定相性质与柱温确定，相对保留值就是一个定值。 4. 保留指数（Kovats指数）定性 该指数定性的重现性最佳，当固定液和柱温一定时，定性可不需要标准物。它是把物质的保留行为用两个靠近它的基准物来标定得到的。 定量分析 是根据检测器对待测物的响应（峰高或峰面积）与待测物的量成正比的原理进行定量的。1. 峰面积A的测量：对称峰：峰高h与半峰宽的积：A=1.065 h W1/2不对称峰：峰高与平均峰宽的积：A=1/2 h (W0.15+W0.85)2. 定量校正因子 绝对校正因子 mi= fi Ai 3. 定量计方法1）归一化法 把所有出峰组分的含量之