色譜概論和經(jīng)典液相色譜法優(yōu)選ppt資料

色譜概論(gàilùn)和經(jīng)典液相色譜法第一頁，共85頁。第十六章色譜分析(sèpǔfēnxī)概論

第一節(jié)色譜(sèpǔ)過程和基本原理一、色譜法的由來1．1906年由俄國植物學(xué)家Tsweet創(chuàng)立植物色素分離見圖示2．現(xiàn)在：一種重要的分離、分析技術(shù)分離混合物各組分并加以分析固定(gùdìng)相——除了固體，還可以是液體流動相——液體或氣體色譜柱——各種材質(zhì)和尺寸被分離組分——不再僅局限于有色物質(zhì)第二頁，共85頁。圖示固定(gùdìng)相——CaCO3顆粒流動相——石油醚色帶第三頁，共85頁。圖示第四頁，共85頁。一、色譜(sèpǔ)過程（一）色譜過程指被分離(fēnlí)組分在兩相中的“分配”平衡過程以吸附(xīfù)色譜為例見圖示吸附(xīfù)→解吸→再吸附(xīfù)→再解吸→反復(fù)多次洗脫→被測組分分配系數(shù)不同→差速遷移→分離第五頁，共85頁。二、色譜法定義(dìngyì)、實質(zhì)定義：利用物質(zhì)的物理化學(xué)(wùlǐhuàxué)性質(zhì)建立的分離、分析方法實質(zhì)：分離三、分類：1．按兩相分子(fēnzǐ)的聚集狀態(tài)分：流動相固定相類型液相色譜液體固體液-固色譜液體液體液-液色譜氣體固體氣-固色譜氣體液體氣-液色譜氣相色譜第六頁，共85頁。續(xù)前2．按固定(gùdìng)相的固定(gùdìng)方式分：3．按分離(fēnlí)機制分：平面色譜

紙色譜薄層色譜高分子薄膜色譜柱色譜

填充柱色譜毛細(xì)管柱色譜

分配色譜：利用分配系數(shù)的不同

吸附色譜：利用物理吸附性能的差異

離子交換色譜：利用離子交換原理

空間排阻色譜：利用排阻作用力的不同第七頁，共85頁。圖示色譜法簡單(jiǎndān)分類第八頁，共85頁。四、基本類型(lèixíng)色譜法的分離機制基本概念：固定(gùdìng)相（s）；流動相（m）（一）吸附(xīfù)色譜法（二）分配色譜法（三）離子交換色譜法（四）空間排阻色譜法第九頁，共85頁。（一）吸附(xīfù)色譜法要求(yāoqiú)：固定相→吸附劑（硅膠或AL2O3）具表面活性吸附中心分離機制：見圖示吸附(xīfù)系數(shù)注：Ka與組分的性質(zhì)、吸附劑的活性、流動相的性質(zhì)及溫度有關(guān)next吸附平衡Xm+nYa→Xa+nYm

第十頁，共85頁。圖示分離機制：各組分與流動相分子爭奪吸附(xīfù)劑表面活性中心利用吸附(xīfù)劑對不同組分的吸附(xīfù)能力差異而實現(xiàn)分離吸附→解吸→再吸附→再解吸→無數(shù)次洗脫(xǐtuō)→分開back第十一頁，共85頁。圖示化學(xué)性質(zhì)的微小差異→吸附能力的微小差異微小差異積累→較大(jiàodà)差異→吸附能力弱的組分先流出；吸附能力強的組分后流出back第十二頁，共85頁。固定相：吸附劑多孔性微粒狀物質(zhì)比表面積大，吸附中心多。（硅膠表面硅醇基）流動相：有機溶劑（極性強洗脫能力(nénglì)強）洗脫順序：1吸附中心的競爭2組分與固定相的作用3組分在流動相的溶解性第十三頁，共85頁。（二）分配(fēnpèi)色譜法要求：固定相→機械吸附在惰性載體上的液體流動相→必須與固定相不為互溶載體→惰性，性質(zhì)穩(wěn)定(wěndìng)，不與固定相和流動相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分離機制見圖示狹義(xiáyì)分配系數(shù)注：K與組分的性質(zhì)、流動相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫有關(guān)next第十四頁，共85頁。圖示分離機制利用組分在流動(liúdòng)相和固定相間溶解度差別實現(xiàn)分離連續(xù)(liánxù)萃取過程back第十五頁，共85頁。定量分析——10×20cm4．色譜(sèpǔ)峰高和峰面積（一）色譜(sèpǔ)流出曲線和有關(guān)概念第一節(jié)色譜(sèpǔ)過程和基本原理相對(xiāngduì)保留值ri,s（選擇性系數(shù)α）：調(diào)整保留值之比多次分配(fēnpèi)平衡，K有微小差異組分仍可獲較好分離死體積Vm：不被保留的組分通過色譜柱所消耗的流2）色譜條件(tiáojiàn)（s，m，T）一定時，K一定→tR一定填充柱——60~100目第三十七頁，共85頁。1．流出曲線和色譜(sèpǔ)峰吸附劑的活性↑大，對被測組分的吸附能力↑強組分(zǔfèn)吸附劑流動相樣品被流動相溶解擴散轉(zhuǎn)移的過程為傳質(zhì)峰面積(miànjī)：色譜曲線與基線間包圍的面積(miànjī)。相對(xiāngduì)比移值Rs固定相：涂漬在在惰性載體材料上的液體又稱固定液。（化學(xué)鍵合相）流動(liúdòng)相：1氣體：氫氣、氮氣2液體：正相、反相（固定相與流動(liúdòng)相極性相對強弱）洗脫順序：組分在流動(liúdòng)相固定相中的溶解度相對大小決定。第十六頁，共85頁。（三）離子交換(lízǐjiāohuàn)色譜法要求：固定(gùdìng)相→離子交換樹脂流動相→水為溶劑的緩沖溶液被分離組分→離子型的有機物或無機物分離機制見圖示選擇性系數(shù)(xìshù)陽離子交換樹脂

RSO3-H++X+→RSO3-X++H+

注：Ks與離子的電荷數(shù)、水合離子半徑、流動相性質(zhì)、離子交換樹脂性質(zhì)以及溫度有關(guān)next

固定離子可交換離子待測離子第十七頁，共85頁。圖示分離機制：依據(jù)被測組分與離子交換劑交換能力（親和力）不同(bùtónɡ)而實現(xiàn)分離back第十八頁，共85頁。（四）空間(kōngjiān)排阻色譜法要求：固定相→多孔性凝膠流動(liúdòng)相→水——凝膠過濾色譜流動(liúdòng)相→有機溶劑——凝膠滲透色譜分離機制見圖示滲透系數(shù)

注：Kp僅取決于待測分子尺寸和凝膠孔徑大小，與流動相的性質(zhì)(xìngzhì)無關(guān)next第十九頁，共85頁。圖示分離機制：利用被測組分分子大小(dàxiǎo)不同、在固定相上選擇性滲透實現(xiàn)分離back第二十頁，共85頁。結(jié)論(jiélùn)：四種色譜的分離機制各不相同，分別形成(xíngchéng)吸附平衡、分配平衡、離子交換平衡和滲透平衡K分別為吸附系數(shù)，狹義分配系數(shù)，選擇性系數(shù)和滲透系數(shù)除了凝膠色譜法中的K僅與待測分子(fēnzǐ)大小尺寸、凝膠孔徑大小有關(guān)外，其他三種K值都受組分的性質(zhì)、流動相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫的影響第二十一頁，共85頁。五、色譜法的特點(tèdiǎn)優(yōu)點(yōudiǎn)：“三高”、“一快”、“一廣”缺點(quēdiǎn)：高選擇性——可將性質(zhì)相似的組分分開高效能——反復(fù)多次利用組分性質(zhì)的差異產(chǎn)生很好分離效果高靈敏度——10-11~10-13g，適于痕量分析分析速度快——幾~幾十分鐘完成分離一次可以測多種樣品應(yīng)用范圍廣——氣體，液體、固體物質(zhì)化學(xué)衍生化再色譜分離、分析對未知物分析的定性專屬性差需要與其他分析方法聯(lián)用(GC-MS,LC-MS)第二十二頁，共85頁。六、基本概念（一）色譜(sèpǔ)流出曲線和有關(guān)概念1．流出曲線和色譜(sèpǔ)峰2．基線、噪音和漂移3．保留值：色譜(sèpǔ)定性參數(shù)4．色譜(sèpǔ)峰高和峰面積5．色譜(sèpǔ)峰的區(qū)域?qū)挾龋荷V(sèpǔ)柱效參數(shù)6．分離度第二十三頁，共85頁。1．流出曲線(qūxiàn)和色譜峰流出曲線(qūxiàn)（色譜圖）：電信號強度隨時間變化曲線(qūxiàn)色譜峰：流出曲線(qūxiàn)上突起部分第二十四頁，共85頁。續(xù)前不對稱(duìchèn)因子正常峰（對稱）非正常峰

前沿峰

拖尾峰色譜峰——fs在之間——fs小于——fs大于第二十五頁，共85頁。2．基線(jīxiàn)、噪音和漂移基線：當(dāng)沒有待測組分進入檢測器時，反映檢測器噪音隨時間變化的曲線（穩(wěn)定—平直直線）噪音：儀器本身(běnshēn)所固有的，以噪音帶表示（儀器越好，噪音越?。┢疲夯€向某個方向穩(wěn)定移動（儀器未穩(wěn)定造成）第二十六頁，共85頁。3．保留值：色譜(sèpǔ)定性參數(shù)保留時間tR：從進樣開始到組分出現(xiàn)濃度極大(jídà)點時所需時間，即組分通過色譜柱所需要的時間死時間tm：不被固定相溶解或吸附的組分的保留時間（即組分在流動相中的所消耗的時間），或流動相充滿柱內(nèi)空隙體積占據(jù)的空間所需要的時間，又稱流動相保留時間調(diào)整(tiáozhěng)保留時間tR’：組分的保留時間與死時間之差值，即組分在固定相中滯留的時間第二十七頁，共85頁。圖示第二十八頁，共85頁。保留體積VR：從進樣開始(kāishǐ)到組分出現(xiàn)濃度極大點時所消耗的流動相的體積死體積Vm：不被保留的組分通過色譜柱所消耗的流動相的體積，又指色譜柱中未被固定相所占據(jù)的空隙體積，即色譜柱的流動(liúdòng)相體積（包括色譜儀中的管路、連接頭的空間、以及進樣器和檢測器的空間）第二十九頁，共85頁。續(xù)前調(diào)整保留體積VR/：保留體積與死體積之差，即組分停留在固定(gùdìng)相時所消耗流動相的體積相對(xiāngduì)保留值ri,s（選擇性系數(shù)α）：調(diào)整保留值之比第三十頁，共85頁。續(xù)前保留指數(shù)IX：指將待測物的保留行為換算(huànsuàn)成相當(dāng)于正構(gòu)烷烴的保留行為(已知范圍內(nèi)組分的定性參數(shù))第三十一頁，共85頁。4.色譜(sèpǔ)峰高和峰面積峰高：組分在柱后出現(xiàn)濃度最大時的檢測信號。峰面積(miànjī)：色譜曲線與基線間包圍的面積(miànjī)。第三十二頁，共85頁。圖示第三十三頁，共85頁。5．色譜峰的區(qū)域(qūyù)寬度：色譜柱效參數(shù)峰寬W：正態(tài)分布色譜曲線兩拐點切線(qiēxiàn)與基線相交的截距標(biāo)準(zhǔn)差σ：正態(tài)分布色譜曲線兩拐點距離的一半σ→對應(yīng)(duìyìng)處峰寬的一半注：σ↓小，峰↓窄，柱效↑高半峰寬W1/2：峰高一半處所對應(yīng)(duìyìng)的峰寬

注：除了用于衡量柱效，還可以計算峰面積第三十四頁，共85頁。6．分離(fēnlí)度定義式分離度：相臨兩組分間峰頂間距離是峰底寬平均值的幾倍（衡量色譜(sèpǔ)分離條件優(yōu)劣的參數(shù)）討論(tǎolùn)：第三十五頁，共85頁。（二）分配系數(shù)和色譜(sèpǔ)分離分配系數(shù)(xìshù)和保留因子分配系數(shù)(xìshù)保留因子和保留時間的關(guān)系色譜分離的前提第三十六頁，共85頁。（1）基本(jīběn)術(shù)語1．保留時間tR：從進樣開始到某組分色譜峰頂（濃度極大點）的時間，即組分在色譜柱中的停留時間或組分流經(jīng)色譜柱所需要的時間。

2．死時間t0或tm：分配系數(shù)為零的組分的保留時間，即組分在流動(liúdòng)相中的停留時間或流動(liúdòng)相流經(jīng)色譜柱所需要的時間（又稱流動(liúdòng)相保留時間）。第三十七頁，共85頁。3.分配系數(shù)K（平衡常數(shù)）：指在一定溫度和壓力下，組分(zǔfèn)在色譜柱中達分配平衡后，在固定相與流動相中的濃度比（色譜過程的相平衡參數(shù)）注：K為熱力學(xué)常數(shù)與組分性質(zhì)、固定相性質(zhì)、流動(liúdòng)相性質(zhì)及溫度有關(guān)實驗條件固定，K僅與組分性質(zhì)有關(guān)第三十八頁，共85頁。4.保留因子（容量因子，容量比，分配比）k：指在一定溫度和壓力(yālì)下，組分在色譜柱中達分配平衡時，在固定相與流動相中的質(zhì)量比——更易測定第三十九頁，共85頁。5.保留比R’：衡量溶質(zhì)分子(fēnzǐ)在色譜柱上相對移行速度第四十頁，共85頁。（2）tR與K的關(guān)系(guānxì)：第四十一頁，共85頁。續(xù)前討論：色譜(sèpǔ)條件一定時，tR主要取決K的大?。ㄉV(sèpǔ)法基本的定性參數(shù)）

K↑，tR↑，組分后出柱

K=0，組分不保留

K→∞，組分完全保留第四十二頁，共85頁。結(jié)論：色譜分離前提→各組分(zǔfèn)分配系數(shù)不等注：應(yīng)選擇(xuǎnzé)合適分離條件使得難分離的組分K不等2）色譜條件(tiáojiàn)（s，m，T）一定時，K一定→tR一定1）組分一定，K不等的前提s和m改變

T改變第四十三頁，共85頁。第三節(jié)色譜法基本(jīběn)理論塔板理論(lǐlùn)速率理論(lǐlùn)第四十四頁，共85頁。一、塔板理論(lǐlùn)色譜柱每個H高度內(nèi)有一塊塔板，共有若干塊塔板組分在每塊塔板兩相間分配(fēnpèi)達平衡，K小的先出柱多次分配(fēnpèi)平衡，K有微小差異組分仍可獲較好分離假想(jiǎxiǎng)：第四十五頁，共85頁。（一）塔板理論的四個基本(jīběn)假設(shè)1．在柱內(nèi)一小段高度內(nèi)組分分配瞬間達平衡（H→理論塔板高度）2．分配系數(shù)(xìshù)在各塔板上是常數(shù)．3．流動相非連續(xù)而是間歇式（脈動式）進入色譜柱，每次進流動相一個塔板體積4．樣品和流動相均加在第0號塔板上，且忽略樣品沿柱方向的縱向擴散第四十六頁，共85頁。圖示第四十七頁，共85頁。（二）色譜峰的二項式分布(fēnbù)（N較少）→逆流分布(fēnbù)第四十八頁，共85頁。轉(zhuǎn)移3次以后，3號塔板內(nèi)溶質(zhì)(róngzhì)分?jǐn)?shù)第四十九頁，共85頁。圖示第五十頁，共85頁。（三）色譜(sèpǔ)峰的正態(tài)分布（N>50次）→近似對稱分布討論(tǎolùn)：第五十一頁，共85頁。（四）理論板數(shù)和理論塔板高度(gāodù)的計算理論塔板高度H——為使組分在柱內(nèi)兩相間達到(dádào)一次分配平衡所需要的柱長理論塔板數(shù)N——組分流過色譜柱時，在兩相間進行平衡分配的總次數(shù)第五十二頁，共85頁。續(xù)前第五十三頁，共85頁。續(xù)前第五十四頁，共85頁。小結(jié)(xiǎojié)1．塔板理論的貢獻：從熱力學(xué)角度解釋(jiěshì)了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點的位置闡明了保留值與K的關(guān)系提出了評價柱效高低的n和H的計算式在比較(bǐjiào)相似柱的柱效時有用須在給定條件，指定組分測定時才有意義2．

第五十五頁，共85頁。練習(xí)(liànxí)例：在柱長為2m的5%的阿皮松柱、柱溫為1000C，記錄紙速度為的色譜條件下，測定苯的保留時間(shíjiān)為，半峰寬為，求理論塔板數(shù)。解：第五十六頁，共85頁。二、速率(sùlǜ)理論（一）塔板理論(lǐlùn)優(yōu)缺點（二）VanDeemteer方程式第五十七頁，共85頁。（一）塔板理論(lǐlùn)優(yōu)缺點成功處：解釋了色譜(sèpǔ)流出曲線的形狀和濃度極大值對應(yīng)的tR闡明了保留值與K的關(guān)系評價柱效（n，σ）存在問題:1）做出了四個與實際不相符的假設(shè)忽略了組分在兩相中傳質(zhì)和擴散的動力學(xué)過程2）只定性給出塔板高度的概念，卻無法解釋板高的影響因素3）排除了一個重要參數(shù)——流動相的線速度u，因而無法解釋柱效與流速(liúsù)關(guān)系更無法提出降低板高的途徑第五十八頁，共85頁。（二）VanDeemteer方程式吸收了塔板理論的有效成果——H，并從動力學(xué)角度較好地解釋了影響(yǐngxiǎng)柱效的因素渦流擴散項縱向擴散項傳質(zhì)阻抗項第五十九頁，共85頁。流速(liúsù)與柱效的關(guān)系第六十頁，共85頁。1.渦流(wōliú)擴散項（多徑擴散項）：A產(chǎn)生原因：載氣攜樣品進柱，遇到來自固定相顆粒的阻力→路徑(lùjìng)不同→渦流擴散next影響因素：固體顆粒(kēlì)越小，填充越實，A項越小討論：

注：顆粒太小，柱壓過高且不易填充均勻填充柱——60~100目空心毛細(xì)管柱（），A=0，n理較高next第六十一頁，共85頁。圖示back第六十二頁，共85頁。2.縱向擴散(kuòsàn)項（分子擴散(kuòsàn)項）：B/u產(chǎn)生原因：峰在固定(gùdìng)相中被流動相推動向前、展開→兩邊濃度差討論(tǎolùn)：第六十三頁，共85頁。3.傳質(zhì)(chuánzhì)阻抗項：C·u產(chǎn)生原因：組分(zǔfèn)分子與流動相和固定相分子相互作用的結(jié)果。樣品被流動相溶解擴散轉(zhuǎn)移的過程為傳質(zhì)影響(yǐngxiǎng)因素：第六十四頁，共85頁。續(xù)前討論(tǎolùn)：注：固定液應(yīng)完全覆蓋載體表面，不可以太薄，否則柱子壽命短，k太??；T不可以超過固定液最佳使用(shǐyòng)溫度小結(jié)(xiǎojié)：范氏方程說明了在色譜分離條件的選擇中，填充均勻程度、填充物的粒度、流動相的種類及流速、固定相的液膜厚度等對柱效和峰展寬的影響第六十五頁，共85頁。第三節(jié)色譜法的與展望(zhǎnwàng)一、：30年代茨維特分離綠葉色素40年代TLC，紙色譜50年代GC出現(xiàn)使色譜具備(jùbèi)分離和在線分析功能60年代末HPLC出現(xiàn)，使色譜分析范圍進一步擴大二、展望(zhǎnwàng)：1．新型固定相和檢測器2．聯(lián)用儀器：GC-MS，HPLC-MS3．智能化發(fā)展第六十六頁，共85頁。第六十七頁，共85頁。第十九章平面(píngmiàn)色譜法第一節(jié)平面(píngmiàn)色譜法的分類薄層色譜法紙色譜法薄層電泳法第六十八頁，共85頁。第二節(jié)薄層(báocénɡ)色譜法（一）概述（二）吸附劑的選擇（三）展開劑的選擇（四）定性參數(shù)（五）薄層板的制備(zhìbèi)（六）定性與定量分析第六十九頁，共85頁。（一）概述(ɡàishù)1．定義(dìngyì)：將固定相均勻涂布在表面光滑的平板上，形成薄層而進行色譜分離和分析的方法。2．操作過程：見圖示鋪板→活化→點樣→展開→定位(定性)/洗脫(定量)3．分離機制：吸附（分配，離子交換，空間排阻）4．特點：分析快速、靈敏、顯色方便5．應(yīng)用：藥物雜質(zhì)(zázhì)檢查、純度測定next第七十頁，共85頁。圖示第七十一頁，共85頁。圖示L0L1L2第七十二頁，共85頁。分離(fēnlí)原理

各組分與流動相分子爭奪吸附劑表面活性中心

利用吸附劑表面的活性吸附中心對不同組分的

吸附能力差異而實現(xiàn)分離(fēnlí)（二）常用(chánɡyònɡ)吸附劑：多孔、微粒狀物質(zhì)1.硅膠2.氧化鋁3.聚酰胺第七十三頁，共85頁。1.硅膠(ɡuījiāo)（SiO2·H2O）結(jié)構(gòu)：內(nèi)部——硅氧交聯(lián)結(jié)構(gòu)→多孔結(jié)構(gòu)表面(biǎomiàn)——有硅醇基→氫鍵作用→吸附活性中心特性：1）與極性物質(zhì)或不飽和化合物形成氫鍵(qīnɡjiàn)物質(zhì)極性↑，吸附能力↑→強極性吸附中心，不易洗脫吸附活性次序：活潑型>束縛型>游離型2）吸水→失活→105～110OC烘干30分鐘(可逆失水)→吸附力最大→500OC烘干(不可逆失水)→活性喪失，無吸附力適用：分析酸性或中性物質(zhì)

第七十四頁，共85頁。續(xù)前2.氧化鋁堿性氧化鋁pH9～10適于分析堿性、中性物質(zhì)(wùzhì)中性氧化鋁pH＞7.5適于分析酸性堿性和中性物質(zhì)(wùzhì)酸性氧化鋁pH4～5適于分析酸性、中性物質(zhì)(wùzhì)3.聚酰胺氫鍵(qīnɡjiàn)作用氫鍵(qīnɡjiàn)能力↑強，組分越后出柱第七十五頁，共85頁。（三）吸附劑和流動相的選擇：

依據(jù)被測組分(zǔfèn)、吸附劑和流動相的性質(zhì)1.被測組分性質(zhì)（極性大小）：烴＜--------＜羧酸，醇2.吸附劑的活性：吸附劑的活性↑大，對被測組分的吸附能力↑強強極性物質(zhì)——選擇弱吸附劑弱極性物質(zhì)——選擇強吸附劑3.流動相的極性：流動相極性↑大，對被測組分的洗脫能力↑大“相似相溶”原則：根據(jù)(gēnjù)組分性質(zhì)、吸附劑的活性，選擇適當(dāng)極性的流動相第七十六頁，共85頁。吸附(xīfù)劑的選擇

根據(jù)被測物極性和吸附(xīfù)劑的吸附(xīfù)能力

被測物極性強——弱極性吸附(xīfù)劑

被測物極性弱——強極性吸附(xīfù)劑展開劑的選擇（同液固吸附色譜(sèpǔ)流動相的選擇）根據(jù)被測組分、吸附劑和展開劑本身的極性第七十七頁，共85頁。續(xù)前4.三者關(guān)系圖示：組分(zǔfèn)吸附劑