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1、第五章第五章 色谱分析法色谱分析法第一节第一节 色谱分析法基础色谱分析法基础5.1.1 5.1.1 色谱分析法概述色谱分析法概述5.1.25.1.2色谱分析法的特色谱分析法的特点和分类点和分类5.1.3 5.1.3 色谱分离基本原色谱分离基本原理与过程理与过程5.1.45.1.4色谱基本参数与色谱基本参数与色谱流出曲线的色谱流出曲线的表征表征2024/7/30本章教学基本要求1. 熟悉色谱分析方法的特点、分类、作用；理解色谱的熟悉色谱分析方法的特点、分类、作用；理解色谱的基本分离过程；基本分离过程；2. 掌握气相色谱仪的基本结构，检测器的作用和原理，掌握气相色谱仪的基本结构，检测器的作用和原理
2、，固定相极性；固定相极性；3. 掌握影响气相色谱分离的各种因素及必要的操作条件掌握影响气相色谱分离的各种因素及必要的操作条件选择；选择；4.重点掌握塔板理论、速率理论、分离度及相关计算，色重点掌握塔板理论、速率理论、分离度及相关计算，色谱分析的各种定性定量方法；谱分析的各种定性定量方法；5. 了解毛细管色谱、液相色谱和超临界流体色谱的基本了解毛细管色谱、液相色谱和超临界流体色谱的基本特点及应用对象。特点及应用对象。 2024/7/305.1.1 色谱分析法概述色谱分析法概述 俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装年使用的装置：色谱原型装置，如图。置：色谱原型装置，如
3、图。 色谱法是一种分离技术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。行着的分配过程。 其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相固定相； 另一相是携带试样混合物流过此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），称为的流体（气体或液体），称为流动相流动相。（动画动画）2024/7/30色谱法色谱法 当流动相携带的混合物流经固定相时，与当流动相携带的混合物流经固定相时，与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在固定相发生相互作用
4、。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，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，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础础（动画）（动画）20
5、24/7/305.1.2 色谱分析法的特点与分类色谱分析法的特点与分类 2024/7/30气相色谱气相色谱 流动相为气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱； 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱2024/7/30液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。离子色谱离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为液相色谱的一种，
6、以特制的离子交换树脂为固定相，不同固定相，不同pH的水溶液为流动相。的水溶液为流动相。2024/7/30其他色谱方法其他色谱方法薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱： 比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法凝胶色谱法凝胶色谱法超临界色谱超临界色谱高效毛细管电泳高效毛细管电泳: : 2020世纪世纪9090年代快速发年代快速发展、特别适合生物试样分展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。析分离的高效分析仪器。2024/7/30气相色谱法的特点气相色谱法的特点优点：优点：（1）分离效率高分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体，手性异构体等。复杂混合物，有机同系物、异构体，手性异构体等。（2 2
7、） 灵敏度高灵敏度高 可检出可检出gg-1(10-6)级甚至级甚至ngg-1(10-9)级的物质量。级的物质量。（3） 分析速度快分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4 4） 应用范围广应用范围广 适用于沸点低于适用于沸点低于400400的各种有机或无机试样的分析。的各种有机或无机试样的分析。不足之处：不足之处： 不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。 被分离组分的定性较为困难。被分离组分的定性较为困难。2024/7/305.1.3 色谱分离基本原理与过程色谱分离基本原理
8、与过程气相色谱气相色谱分离谱图分离谱图2024/7/30气相色谱基本原理与分离过程气相色谱基本原理与分离过程气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的。气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的。填充柱色谱填充柱色谱: 气固和气液色谱，两者分离机理不同。气固和气液色谱，两者分离机理不同。气固色谱的固定相气固色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。气液色谱的固定相气液色谱的固定相: 由由 担体和固定液所组成。担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。固定液对试样中各组分的溶解能力的不同
9、。气固色谱的分离机理气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程；吸附与脱附的不断重复过程；气液色谱的分离机理：气液色谱的分离机理： 气液两相间的反复多次分配过程。气液两相间的反复多次分配过程。2024/7/30气相色谱分离过程气相色谱分离过程当当试试样样由由载载气气携携带带进进入入色色谱谱柱柱与与固固定定相相接接触触时时，被被固固定定相相溶解或吸附。溶解或吸附。随随着着载载气气的的不不断断通通入入，被被溶溶解解或或吸吸附附的的组组分分又又从从固固定定相相中中挥发或脱附。挥发或脱附。挥挥发发或或脱脱附附下下的的组组分分随随着着载载气气向向前前移移动动时时又又再再次次被被固固定定相相溶解或吸附
10、。溶解或吸附。随随着着载载气气的的流流动动，溶溶解解、挥挥发发，或或吸吸附附、脱脱附附的的过过程程反反复复地进行。地进行。（动画）（动画）2024/7/30分配系数分配系数 K 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g mL-1）比，称为分配系数，用K 表示，即2024/7/30分配系数分配系数 K的讨论的讨论 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组分在各种固定相上的分配系数每个组分在
11、各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；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试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；值是分离的基础；某组分的某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。2024/7/305.1.4 色谱基本参数与色谱流出曲线的表征色谱基本参数与色谱流出曲线的表征 1.1.基线基线 无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。2.2.保留值保留值 （1）时间表示的保留值）时间表示的保留值 保留时间（保留时间（tR）：）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间。 死时间（死时间（tM）：）：不
12、与固定相作用的气体（如空气）的通过分离柱中空隙的时间。 调整保留时间（调整保留时间（tR ）：）：tR= tRtM （动画）（动画）2024/7/30（2）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值 保留体积（保留体积（VR）：）： VR = tRF0 （ F0为色谱柱出口处的载气流量，单位：m L / min。） 死体积（死体积（VM）：）： VM = tM F0 调整保留体积（调整保留体积（VR）：）： V R = VR VM 2024/7/303. 相对保留值相对保留值r21 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = tR2 / tR1= VR2 / V R1 相对保留值只与柱温和固定相性
13、质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。2024/7/30 4. 区域宽度区域宽度用来衡量色谱峰宽度的参数。 有三种表示方法：有三种表示方法：（1）标准偏差）标准偏差( )： 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽）半峰宽(Y1/2)： 色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 =2.354 （3）峰底宽）峰底宽(Wb)： Wb=4 2024/7/30选择内容：5.1 色谱分析法基色谱分析法基础础 5.2 色谱基础理论色谱基础理论 5.3 气相色谱气相色谱法法 5.4 高效液相色谱法高效液相色谱法 5.5 超超临界流体色谱法临界流体色谱法 5.6 色谱色谱定性与定量分析方法定性与定量分析方法 5.7 高效毛细管电泳高效毛细管电泳分析法简介分析法简介结束结束2024/7/30
