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1、第八章第八章 色色谱分析分析导论第一第一节 色色谱分析法及分析法及其根本概念其根本概念一一一一 概述概述概述概述二二二二 色色色色谱谱法法法法简简介介介介三三三三 色色色色谱谱法的特点法的特点法的特点法的特点四四四四 色色色色谱谱法的分法的分法的分法的分类类五五五五 色色色色谱谱分分分分别过别过程及有程及有程及有程及有关关关关术语术语二二 色谱法简介色谱法简介 1 1 1 1 概述：概述：概述：概述：色谱法是一种分别技术。色谱法是一种分别技术。色谱法是一种分别技术。色谱法是一种分别技术。俄国植物学家茨维特俄国植物学家茨维特俄国植物学家茨维特俄国植物学家茨维特Tswett)Tswett)Tswe
2、tt)Tswett)在在在在1906190619061906年年年年运用的安装：色谱原型安装。运用的安装：色谱原型安装。运用的安装：色谱原型安装。运用的安装：色谱原型安装。 固定相：装填在玻璃或金属管内固定不动固定相：装填在玻璃或金属管内固定不动固定相：装填在玻璃或金属管内固定不动固定相：装填在玻璃或金属管内固定不动的物质的物质的物质的物质流动相：在管内自上而下延续流动的液体流动相：在管内自上而下延续流动的液体流动相：在管内自上而下延续流动的液体流动相：在管内自上而下延续流动的液体或气体或气体或气体或气体色谱柱：装填有固定相的玻璃管或金属管色谱柱：装填有固定相的玻璃管或金属管色谱柱：装填有固定
3、相的玻璃管或金属管色谱柱：装填有固定相的玻璃管或金属管色谱法：以物质在两相流动相和固定相色谱法：以物质在两相流动相和固定相色谱法：以物质在两相流动相和固定相色谱法：以物质在两相流动相和固定相中分配比的差别而进展分别分析的方法。中分配比的差别而进展分别分析的方法。中分配比的差别而进展分别分析的方法。中分配比的差别而进展分别分析的方法。一 概述分别分析法：先分别后分析的仪器分析方法。分别分析法：先分别后分析的仪器分析方法。分别分析法：先分别后分析的仪器分析方法。分别分析法：先分别后分析的仪器分析方法。吸吸附附法法分分别胡胡箩卜卜素素和和叶叶黄黄素素叶黄素和叶黄素和叶绿素叶绿素 胡胡箩箩卜素卜素胡胡
4、箩箩卜素卜素叶黄素混合物叶黄素混合物 新叶黄素新叶黄素叶黄氧茂素叶黄氧茂素c.bc.b三色堇黄尿圆三色堇黄尿圆玉黍黄尿圆玉黍黄尿圆异叶黄素异叶黄素叶黄素叶黄素隐黄尿圆隐黄尿圆2 2 色色色色谱谱法原理法原理法原理法原理 当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用溶当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用溶当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用溶当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用溶解、吸附等，由于混合物中各组分物理化学性质和构造上的差别，与解、吸附等，由于混合物中各组分物理化学性质和构造上的差别，与解、吸附等，由于混合物中各组分物理化
5、学性质和构造上的差别，与解、吸附等，由于混合物中各组分物理化学性质和构造上的差别，与固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推进力作用下，各组分在固固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推进力作用下，各组分在固固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推进力作用下，各组分在固固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推进力作用下，各组分在固定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。 与适当的柱
6、后检测方与适当的柱后检测方与适当的柱后检测方与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各法结合，实现混合物中各法结合，实现混合物中各法结合，实现混合物中各组分的分别与检测。组分的分别与检测。组分的分别与检测。组分的分别与检测。三三 色谱分析法的分类色谱分析法的分类 一按两相形状两类：一按两相形状两类：一按两相形状两类：一按两相形状两类：1 1 1 1气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱GCGCGCGC：用气体称为载气作流动相：用气体称为载气作流动相：用气体称为载气作流动相：用气体称为载气作流动相 气固色谱气固色谱气固色谱气固色谱GSCGSCGSCGSC：固定相是固体吸附剂：固定相是固体吸附剂：固定相是
7、固体吸附剂：固定相是固体吸附剂 气气气气液液液液色色色色谱谱谱谱GLCGLCGLCGLC：固固固固定定定定相相相相是是是是涂涂涂涂渍渍渍渍在在在在载载载载体体体体上上上上的的的的固固固固定液定液定液定液2 2 2 2 液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱LCLCLCLC：用液体作流动相：用液体作流动相：用液体作流动相：用液体作流动相 液固色谱液固色谱液固色谱液固色谱LSCLSCLSCLSC：固定相是固体吸附剂：固定相是固体吸附剂：固定相是固体吸附剂：固定相是固体吸附剂 液液液液液液液液色色色色谱谱谱谱LLCLLCLLCLLC：固固固固定定定定相相相相是是是是涂涂涂涂渍渍渍渍在在在在载载载载体体体体
8、上上上上的的的的固固固固定液定液定液定液3 3 3 3 超临界流体色谱：用超临界流体作流动相超临界流体色谱：用超临界流体作流动相超临界流体色谱：用超临界流体作流动相超临界流体色谱：用超临界流体作流动相 CO2 CO2 CO2 CO2超临界流体色谱超临界流体色谱超临界流体色谱超临界流体色谱4 4 4 4 化化化化学学学学键键键键合合合合相相相相色色色色谱谱谱谱：经经经经过过过过化化化化学学学学反反反反响响响响，将将将将固固固固定定定定液液液液键键键键合到载体合到载体合到载体合到载体 外表。外表。外表。外表。二按固定相的外形及性质分类：二按固定相的外形及性质分类：二按固定相的外形及性质分类：二按固
9、定相的外形及性质分类：1 1 1 1 柱色谱：柱色谱：柱色谱：柱色谱：1 1 1 1填充柱色谱：将固定相装入玻璃或金属管内填充柱色谱：将固定相装入玻璃或金属管内填充柱色谱：将固定相装入玻璃或金属管内填充柱色谱：将固定相装入玻璃或金属管内2 2 2 2毛细管色谱：将固定液直接涂渍在毛细管内毛细管色谱：将固定液直接涂渍在毛细管内毛细管色谱：将固定液直接涂渍在毛细管内毛细管色谱：将固定液直接涂渍在毛细管内壁或采用交联引发剂，在高温处置下将固定液交联壁或采用交联引发剂，在高温处置下将固定液交联壁或采用交联引发剂，在高温处置下将固定液交联壁或采用交联引发剂，在高温处置下将固定液交联到毛细管内壁。到毛细管
10、内壁。到毛细管内壁。到毛细管内壁。2 2 2 2 纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的水为固定相，各组分在纸上经展开而分别。水为固定相，各组分在纸上经展开而分别。水为固定相，各组分在纸上经展开而分别。水为固定相，各组分在纸上经展开而分别。3 3 3 3 薄层色谱：以涂渍在玻璃板薄层色谱：以涂渍在玻璃板薄层色谱：以涂渍在玻璃板薄层色谱：以涂渍在玻璃板或塑胶板上的吸附剂薄层为固或塑胶板上的吸附剂薄层为固或塑胶板上的吸附剂薄层为固或塑胶板上的吸附剂薄层为固定相。定相。定
11、相。定相。三按分别原理分类：三按分别原理分类：1 吸附色谱：用固体吸附剂作固定相，根据吸附吸附色谱：用固体吸附剂作固定相，根据吸附剂外表对不同组分的物理吸附性能的差别进展剂外表对不同组分的物理吸附性能的差别进展分别。分别。2 分配色谱：用液体作固定相，利用不同组分在分配色谱：用液体作固定相，利用不同组分在固定相和流动相之间分配系数的差别进展分别。固定相和流动相之间分配系数的差别进展分别。3 离子交换色谱：液相色谱的一种，以特制的离离子交换色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同子交换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流值的水溶液为流动相。动相。4 凝胶色谱：利用某些凝胶对分子大
12、小、外形所凝胶色谱：利用某些凝胶对分子大小、外形所产生阻滞作用的不同而进展分别，测聚合物分产生阻滞作用的不同而进展分别，测聚合物分子量分布。子量分布。四四 色谱图及色谱常用术语色谱图及色谱常用术语一色谱图：一色谱图： 组分呼应信号大小随时间变化所记录下来的曲线。组分呼应信号大小随时间变化所记录下来的曲线。 色谱峰：色谱图的突起部分。色谱峰：色谱图的突起部分。1 1 1 1 基基基基线线线线：仅仅仅仅有有有有流流流流动动动动相相相相无无无无试试试试样样样样经经经经过过过过色色色色谱谱谱谱柱柱柱柱时时时时，检检检检测测测测器器器器的的的的呼呼呼呼应应应应信信信信号号号号随随随随时时时时间间间间变变
13、变变化化化化的的的的曲曲曲曲线线线线，即即即即为为为为基线。基线。基线。基线。2 2 2 2 峰峰峰峰高高高高(h)(h)(h)(h)：色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰的的的的最最最最大大大大值值值值到到到到峰峰峰峰底底底底的间隔。的间隔。的间隔。的间隔。二色谱图中的根本术语二色谱图中的根本术语二色谱图中的根本术语二色谱图中的根本术语3 3 3 3 峰宽峰宽峰宽峰宽 用用用用来来来来衡衡衡衡量量量量色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰宽宽宽宽度度度度的的的的参参参参数数数数， 有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：1 1 1 1规规规规范范范范偏偏偏偏向向向向( ( ( ( ) ) )
14、)：即即即即0.6070.6070.6070.607倍倍倍倍峰高处色谱峰宽度的一半。峰高处色谱峰宽度的一半。峰高处色谱峰宽度的一半。峰高处色谱峰宽度的一半。2 2 2 2半半半半顶顶顶顶峰峰峰峰宽宽宽宽(Y1/2)(Y1/2)(Y1/2)(Y1/2)：色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰高高高高一一一一半半半半处处处处的的的的宽宽宽宽度度度度 Y1/2 Y1/2 Y1/2 Y1/2 =2.354 =2.354 =2.354 =2.354 3 3 3 3峰峰峰峰底底底底宽宽宽宽(Y)(Y)(Y)(Y)：由由由由色色色色谱谱谱谱峰峰峰峰两两两两侧侧侧侧拐拐拐拐点点点点作作作作切切切切线线线线与与与与基基基基线
15、线线线交交交交点点点点间间间间的的的的间隔，间隔，间隔，间隔，Y=4 Y=4 Y=4 Y=4 4 峰面积A：色谱峰与峰底之间的面积。 是色谱定量分析的根据。5 5 5 5 色色色色谱谱谱谱保保保保管管管管值值值值：表表表表示示示示试试试试样样样样中中中中各各各各组组组组分分分分在在在在色色色色谱谱谱谱柱柱柱柱中中中中保保保保管管管管行行行行为为为为的的的的量量量量度度度度，它它它它反反反反映映映映组组组组分分分分与与与与固固固固定定定定相相相相间间间间作作作作用用用用力力力力大大大大小小小小，通通通通常常常常用用用用保保保保管管管管时时时时间间间间和和和和保管体积表示。保管体积表示。保管体积表
16、示。保管体积表示。 1 1 保管时间保管时间保管时间保管时间tRtR：某组分：某组分：某组分：某组分经过色谱柱所需经过色谱柱所需经过色谱柱所需经过色谱柱所需时间，即从进样时间，即从进样时间，即从进样时间，即从进样到出现色谱峰最到出现色谱峰最到出现色谱峰最到出现色谱峰最大值时间，单位大值时间，单位大值时间，单位大值时间，单位为为为为minmin或或或或s s。色谱定性的根据。色谱定性的根据。色谱定性的根据。色谱定性的根据。2死时间死时间t0 不被固定相滞留的组不被固定相滞留的组分如空气、甲烷分如空气、甲烷从进样到出现峰从进样到出现峰最大值所需的时间。最大值所需的时间。3 3调调整保管整保管整保管
17、整保管时间时间tR tR ：扣除死：扣除死：扣除死：扣除死时间时间后的保管后的保管后的保管后的保管时间时间， tRtR= tR= tRt0 t0 4 4 4 4保管体保管体保管体保管体积积：组组分分分分从从从从进样进样到出到出到出到出现现峰最大峰最大峰最大峰最大值值所耗所耗所耗所耗费费流流流流动动相的体相的体相的体相的体积积mlmlmlml。VR = tRF0VR = tRF0VR = tRF0VR = tRF05 5 5 5死体死体死体死体积积 V0 V0 V0 V0 ：不能被固定相滞留的不能被固定相滞留的不能被固定相滞留的不能被固定相滞留的组组分从分从分从分从进样进样到出到出到出到出现现峰
18、峰峰峰最大最大最大最大值值所耗所耗所耗所耗费费的流的流的流的流动动相的体相的体相的体相的体积积。V0 = t0 V0 = t0 V0 = t0 V0 = t0 F0F0F0F0 6 6 调调调调整保管体整保管体整保管体整保管体积积积积 VR VR ：指扣除死体：指扣除死体：指扣除死体：指扣除死体积积积积后的保管体后的保管体后的保管体后的保管体积积积积，即即即即V RV R = VR = VR V0 V0 。7 7 相对保管值相对保管值r2r2，1 1指在一指在一样样操作条件下，操作条件下，组组分分2 2与与组组分分1 1调调整保管整保管值值之比：之比： r2 r2，1 = tR2 / tR1=
19、 VR2 / VR11 = tR2 / tR1= VR2 / VR1 相相相相对对对对保保保保管管管管值值值值只只只只与与与与柱柱柱柱温温温温暖暖暖暖固固固固定定定定相相相相性性性性质质质质有有有有关关关关，与与与与其其其其他他他他色色色色谱谱谱谱操操操操作作作作条条条条件件件件无无无无关关关关，它它它它表表表表示示示示了了了了固固固固定定定定相相相相对对对对这这这这两两两两种种种种组组组组分的选择性。分的选择性。分的选择性。分的选择性。色色谱流出曲流出曲线的意的意义 从色从色谱流出曲流出曲线可可获得得许多重要信息：多重要信息：1根据色根据色谱峰的数目，可以判峰的数目，可以判别试样中中所含所含
20、组分的最少个数。分的最少个数。2根据色根据色谱峰的保管峰的保管值进展定性分析。展定性分析。3根据色根据色谱峰的面峰的面积或峰高或峰高进展定量分展定量分析。析。4根据色根据色谱峰峰峰峰间距及其距及其宽度，可度，可对色色谱柱的分柱的分别效能效能进展展评价。价。5根据色根据色谱峰两峰峰两峰间的的间隔，可以隔，可以评价价固定相或流固定相或流动相的相的选择能否得当。能否得当。第八第八 章章一一 塔板塔板实际二二 速率速率实际第三第三节 色色谱分析的分析的根本根本实际一一 分配平衡：分配平衡： 在一定温度下，组分在流动相和固在一定温度下，组分在流动相和固定相之间所到达的平衡。以气液色谱为定相之间所到达的平
21、衡。以气液色谱为例：例：1 分配系数分配系数K：在一定温度、压力下，组：在一定温度、压力下，组分在液相和气相之间分配到达平衡时的分在液相和气相之间分配到达平衡时的浓度比。浓度比。2 分配比分配比k：在一定温度和压力下，组分：在一定温度和压力下，组分在液相和气相之间分配到达平衡时的质在液相和气相之间分配到达平衡时的质量比量比 比比较为蒸蒸馏塔塔 0 1 2 3 4 5 6 气相气相G H 体体积V 载气气液相液相L 一个塔板、板高一个塔板、板高H 二二 塔板实际塔板实际H H实实实实际际际际塔塔塔塔板板板板数数数数n n实际塔板高度实际塔板高度实际塔板高度实际塔板高度 对塔板实际评价对塔板实际评
22、价胜利：胜利： a. 解释色谱流出曲线外形呈正解释色谱流出曲线外形呈正态分布态分布 b. 浓度极大点位置浓度极大点位置 c. 评价柱效应能高低的塔板数计评价柱效应能高低的塔板数计算算存在问题：存在问题：a. 不能阐明板高的影响要素不能阐明板高的影响要素 b. 色谱宽变宽缘由色谱宽变宽缘由 c. 不能解释不同流速的不能解释不同流速的 n 值值不同不同 三三 速率实际速率实际1 涡流分散项涡流分散项A 运用适当细粒度和颗粒均匀的填充物，并尽量填充均运用适当细粒度和颗粒均匀的填充物，并尽量填充均匀、严密，可以减小涡流分散匀、严密，可以减小涡流分散2 分子分散项分子分散项B/u 采用较高的载气流速、较
23、低的柱温暖相对分子质量较采用较高的载气流速、较低的柱温暖相对分子质量较大的载气大的载气3 传质阻力项传质阻力项Cu 包括气相传质阻力和液相传质阻力包括气相传质阻力和液相传质阻力 采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体作载气采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体作载气可减小气相传质阻力可减小气相传质阻力 适当降低固定液的液膜厚度，可减小液相传质阻力适当降低固定液的液膜厚度，可减小液相传质阻力4 载气流速载气流速u对实际塔板高度对实际塔板高度H的影响的影响 实践任务中，往往选择稍大于最正确流速的流速，以实践任务中，往往选择稍大于最正确流速的流速，以缩短分别时间。缩短分别时间。A项项涡涡流分散流
24、分散项项 在填充柱中，由于遭到固定相在填充柱中，由于遭到固定相颗颗粒的妨碍，粒的妨碍，组组份份在迁移在迁移过过程中随流程中随流动动相不断改相不断改动动方向，构成紊乱方向，构成紊乱的的“涡涡流：从流：从图图中可中可见见，因填充物，因填充物颗颗粒大小及粒大小及填充的不均匀性填充的不均匀性同一同一组组分运分运转转道路道路长长短不同短不同流出流出时间时间不同不同峰形展峰形展宽宽。B/u项项分子分散分子分散项项 即即纵纵向分散向分散 试样试样塞塞 向两向两边边 纵纵向向 分散分散 是由于是由于浓浓度梯度引度梯度引起的。当起的。当样样品被注入色品被注入色谱谱柱柱时时，随着流，随着流动动相的推相的推进进，
25、因因浓浓度梯度而向前后自度梯度而向前后自发发地分散，使地分散，使谱谱峰展峰展宽宽。 Cu项项传质传质阻力阻力项项 传质过传质过程指什么？程指什么？ 浓浓度不均匀而度不均匀而发发生的生的质质量量迁移迁移过过程程 表表现为现为两相中的分散两相中的分散过过程及溶解、程及溶解、平衡、平衡、转转移移过过程程流动相流动相流动相流动相固液界面固液界面固液界面固液界面固定液固定液固定液固定液组分分子组分分子组分分子组分分子ClClCgCg 要使柱子的柱效能提高，与柱子的种类毛细管柱还是填充柱、柱的填充均匀性、担体的颗粒度、载气的种类和相对分子质量、固定液、液膜的涂敷厚度和均匀性、还有柱温、柱的外形等多种要素有
26、关。第八章第八章一一 色色谱定性方法定性方法二二 色色谱定量方法定量方法第四第四节 色色谱定性和定性和定量的方法定量的方法一 色谱定性方法 1 与标样对照的方法：1在一样色谱条件下，分别将标样和试样进展色谱分析，比较两者的保管值，假设保管值一样，能够是同一种物质。2假设样品中组分较多，各峰间隔较近，那么可在样品中参与标样后混合进样，对比混合前后的谱图，假设某色谱峰明显增高，那么样品中含有此标样成分。3双柱法2 与其他方法结合定性 二 色谱定量分析 1 校正因子和相对校正因子：根据：被测组分的质量与其色谱峰面积或峰高成正比。校正因子：指单位峰面积所代表组分的质量相对校正因子：指某组分i的绝对校正因子与基准物质s的绝对校正因子之比。 2 定量方法定量方法1 归一化法：归一化法：2 内标法：在一定量试样中参与一定量的内内标法：在一定量试样中参与一定量的内标物，根据待测物质和内标物的峰面积及内标标物，根据待测物质和内标物的峰面积及内标物质量计算待测组分质量的方法。物质量计算待测组分质量的方法。3外标法：外标法：
