第十七章-色譜分析法概論-第二節(jié)課件

第二節(jié)液相柱色譜法一、吸附柱色譜法二、分配柱色譜法三、離子交換色譜法四、空間排阻色譜法generalizationofchromatographanalysis

一、吸附柱色譜法(一)分離原理要求：固定相：吸附劑(硅膠或Al2O3),具表面活性吸附中心分離機(jī)制：分離機(jī)制：各組分與流動(dòng)相分子爭(zhēng)奪吸附劑表面活性中心利用吸附劑對(duì)不同組分的吸附能力差異而實(shí)現(xiàn)分離吸附→解吸→再吸附→再解吸→無(wú)數(shù)次洗脫→分開(kāi)吸附系數(shù)注：Ka與組分的性質(zhì)、吸附劑的活性、流動(dòng)相的性質(zhì)及溫度有關(guān)吸附平衡Xm+nYa→Xa+nYm

K值大表示組分易被吸附，在吸附劑上的滯留程度(保留值)大，難于洗脫；K值小表明組分難被吸附，保留值小，易于洗脫。等溫線(xiàn)：指一定溫度下，某組分達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，在兩相中的濃度相對(duì)關(guān)系曲線(xiàn)。1．線(xiàn)性等溫線(xiàn)（理想）→對(duì)稱(chēng)峰2．非線(xiàn)性等溫線(xiàn)（1）凸形→拖尾峰（2）凹形→前沿峰固定相表面活性吸附中心未達(dá)飽和，K一定，與溶質(zhì)濃度無(wú)關(guān)

固定相表面吸附中心活性不均，K不同;先占據(jù)強(qiáng)吸附中心再占據(jù)弱吸附中心，K隨著溶質(zhì)濃度的增加而減小溶質(zhì)與固定相作用，改變其表面性質(zhì)K隨著溶質(zhì)濃度的增加而增加斜率=K對(duì)稱(chēng)峰前沿峰拖尾峰(二)固定相多孔、微粒狀物質(zhì)：硅膠、氧化鋁、聚酰胺1.對(duì)吸附劑的要求：具有較大的吸附表面和一定的吸附能力，吸附應(yīng)是可逆的，利于組分分離；與流動(dòng)相和試樣中各組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；吸附劑粒度均勻，有一定機(jī)械強(qiáng)度。2.吸附劑的分類(lèi)極性吸附劑和非極性吸附劑酸性吸附劑和堿性吸附劑吸附活性越強(qiáng)表示吸附能力越大。吸附劑的活性強(qiáng)弱與含水量有關(guān)。3.常用吸附劑多孔、微粒狀物質(zhì)：硅膠、氧化鋁、聚酰胺(1)硅膠（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——有硅醇基→氫鍵作用→吸附活性中心活性級(jí)別硅膠含水量％氧化鋁含水量％Ⅰ00Ⅱ53Ⅲ156Ⅳ2510Ⅴ3815

特性：

1）與極性物質(zhì)或不飽和化合物形成氫鍵物質(zhì)極性↑，吸附能力↑→強(qiáng)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(wú)吸附力適用：分析酸性或中性物質(zhì)(2)氧化鋁

堿性氧化鋁pH9～10適于分析堿性、中性物質(zhì)中性氧化鋁pH＞7.5適于分析酸性堿性和中性物質(zhì)酸性氧化鋁pH4～5適于分析酸性、中性物質(zhì)使用前在400℃恒溫6h(3)聚酰胺氫鍵作用氫鍵能力↑強(qiáng)，組分越后出柱

(4)活性炭：非極性吸附劑(5)硅酸鎂：分離類(lèi)脂化合物4.吸附劑的選擇：

依據(jù)被測(cè)組分、吸附劑和流動(dòng)相的性質(zhì)(1)被測(cè)組分性質(zhì)（極性大?。簾N＜

--------＜羧酸，醇(2)吸附劑的活性：吸附劑的活性↑大，對(duì)被測(cè)組分的吸附能力↑強(qiáng)

強(qiáng)極性物質(zhì)——選擇弱吸附劑弱極性物質(zhì)——選擇強(qiáng)吸附劑（三）流動(dòng)相流動(dòng)相的要求：與試樣組分、吸附劑不發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)；對(duì)所給定的試樣組分，具有合適的極性和良好的選擇性；純度合格；粘度適中。2.流動(dòng)相的選擇：流動(dòng)相極性↑大，對(duì)被測(cè)組分的洗脫能力↑強(qiáng)，保留時(shí)間越短。溶劑洗脫能力可用Snyder提出的溶劑強(qiáng)度0表示，0為溶劑分子在單位吸附劑表面上的吸附自由能。溶劑的0越大，則溶劑的極性越大，固定相對(duì)溶劑的吸附作用力也就越大，溶劑的洗脫能力也就越強(qiáng)。

溶劑溶劑強(qiáng)度0溶劑溶劑強(qiáng)度0溶劑溶劑強(qiáng)度0正戊烷0.00苯0.32乙腈0.65環(huán)己烷0.04三氯甲烷0.40正丙醇0.82四氯化碳0.18二氯甲烷0.42乙醇0.88二甲苯0.26丙酮0.56甲醇0.95甲苯0.29乙酸乙酯0.58乙二醇1.11一些溶劑在氧化鋁上的0值“相似相溶”原則：極性大的試樣采用極性較強(qiáng)的流動(dòng)相；極性小的試樣則采用極性較弱的流動(dòng)相。

3.三者關(guān)系圖示：

組分吸附劑流動(dòng)相極性活性小極性非(弱)極性活性大非極性或弱極性吸附柱色譜法對(duì)于不同族化合物的分離能力較強(qiáng)，對(duì)同分異構(gòu)體的分離效果也較好，但對(duì)同系物分離的選擇性較差。一般不適宜分離強(qiáng)極性化合物。二、分配柱色譜法——液液色譜1.分離原理要求：固定相→機(jī)械吸附在惰性載體上的液體流動(dòng)相→必須與固定相不為互溶載體→惰性，性質(zhì)穩(wěn)定，不與固定相和流動(dòng)相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分離機(jī)制：利用組分在流動(dòng)相和固定相間溶解度差別實(shí)現(xiàn)分離連續(xù)萃取過(guò)程狹義分配系數(shù)注：K與組分的性質(zhì)、流動(dòng)相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫有關(guān)2.固定相載體：負(fù)載固定液要求：表面積大，良好孔穴結(jié)構(gòu)；化學(xué)惰性；形狀規(guī)則，大小均勻；機(jī)械強(qiáng)度大常用載體：硅膠、硅藻土、纖維素等固定液：良好溶劑，與流動(dòng)相不溶常用固定液：β,β’-氧二丙腈，聚乙二醇，十八烷，角鯊?fù)楣潭ㄒ旱耐繚n：溶劑溶解→載體浸泡→混勻→除溶劑3.流動(dòng)相類(lèi)型：水、溶液、緩沖液、有機(jī)溶劑選擇方法：正相分配色譜反相分配色譜固定相：強(qiáng)極性、親水性物質(zhì)非極性、親脂性物質(zhì)流動(dòng)相：非極性、弱極性、親脂性物質(zhì)極性、親水性物質(zhì)分離對(duì)象：極性化合物非極性化合物

分配色譜特點(diǎn)：

適于分離的組分類(lèi)型更加廣泛分離過(guò)程中組分的穩(wěn)定性更高三、離子交換色譜法要求：固定相→離子交換樹(shù)脂流動(dòng)相→水為溶劑的緩沖溶液被分離組分→離子型的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物分離機(jī)制：依據(jù)被測(cè)組分與離子交換劑交換能力（親和力）不同而實(shí)現(xiàn)分離。離子交換分離過(guò)程選擇性系數(shù)

陽(yáng)離子交換樹(shù)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(dòng)相性質(zhì)、離子交換樹(shù)脂性質(zhì)以及溫度有關(guān)固定離子可交換離子待測(cè)離子1.固定相類(lèi)型：純離子交換樹(shù)脂

表面層離子交換樹(shù)脂：柱效高，柱容小

大孔徑網(wǎng)絡(luò)型樹(shù)脂：適于非水溶液組分分離組成：由苯乙烯和二乙烯基苯交聯(lián)共聚而成交聯(lián)劑：二乙烯基苯，交聯(lián)和加固樹(shù)脂骨架交聯(lián)度：樹(shù)脂中所含交聯(lián)劑的重量百分?jǐn)?shù)特點(diǎn)：交聯(lián)度大，樹(shù)脂強(qiáng)度高，溶漲程度低，網(wǎng)孔小，傳質(zhì)速度慢，適于體積小的無(wú)機(jī)離子的分離，選擇性高交聯(lián)度小，溶漲程度高，網(wǎng)孔大，傳質(zhì)速度快，適于體積較大的有機(jī)離子的分離樹(shù)脂分類(lèi)：按接入基團(tuán)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：具有與試樣中陽(yáng)離子交換基團(tuán)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，連接－SO3H

弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，連接－COOH陰離子交換樹(shù)脂：具有與試樣中陰離子交換基團(tuán)強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂，連接季胺基弱堿性陰離子交換樹(shù)脂，連接伯胺基、仲胺基、叔胺基交換能力：用交換容量表示理論交換容量：每克干樹(shù)脂含離子交換基團(tuán)的物質(zhì)的量實(shí)際交換容量：每克干樹(shù)脂實(shí)際參加交換基團(tuán)的物質(zhì)的量影響因素：樹(shù)脂類(lèi)型、交聯(lián)度、實(shí)驗(yàn)條件2.流動(dòng)相常用流動(dòng)相：水緩沖溶液，另可加入部分極性有機(jī)溶劑影響組分分離的因素：pH值的影響：流動(dòng)相pH值控制酸堿的離解組分離子比例越高，分配系數(shù)越大組分離子比例越低，分配系數(shù)越小組分以分子形式存在，則不被保留緩沖液類(lèi)型的影響：不同離子與樹(shù)脂的親和力不等，從而影響組分的相對(duì)保留值離子強(qiáng)度的影響：

鹽類(lèi)濃度增加，對(duì)R－、R＋競(jìng)爭(zhēng)能力增強(qiáng)，使組分離子的保留值減小有機(jī)溶劑的影響：

有機(jī)溶劑的量增加，組分保留值減小有機(jī)溶劑的極性越小，影響越明顯常用有機(jī)溶劑：甲醇、乙醇、乙腈四、空間排阻色譜法－凝膠色譜要求：固定相→多孔性凝膠流動(dòng)相→水——凝膠過(guò)濾色譜流動(dòng)相→有機(jī)溶劑——凝膠滲透色譜分離機(jī)制見(jiàn)圖示滲透系數(shù)

注：Kp僅取決于待測(cè)分子尺寸和凝膠孔徑大小，與流動(dòng)相的性質(zhì)無(wú)關(guān)分離機(jī)制：利用被測(cè)組分分子大小不同、在固定相上選擇性滲透實(shí)現(xiàn)分離1.固定相：

凝膠是經(jīng)交聯(lián)、而具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的含水多聚體，有一定形狀和穩(wěn)定性軟膠（軟質(zhì)凝膠）：交聯(lián)度低，膨脹度大，容量大，用于含水體系交聯(lián)度大的孔隙小，溶脹小，適于小分子組分分離交聯(lián)度小的孔隙大，溶脹大，適于大分子組分分離適于用水做流動(dòng)相，在低流速下使用常用軟膠：交聯(lián)葡萄糖凝膠、瓊脂糖凝膠、聚丙烯酸鹽凝膠半硬膠（半剛性凝膠）：溶脹能力低，容量中等，滲透性較高；孔隙大小范圍很寬，適于小分子到大分子組分的分離；適于采用非水流動(dòng)相常用半硬膠：聚苯乙烯凝膠、聚甲基丙烯酸甲酯凝膠、聚丙烯酰胺凝膠等硬膠（剛性凝膠）：由實(shí)心玻璃球制成

多孔無(wú)機(jī)材料，孔徑恒定，窄粒度，易于填充均勻，溶脹度小，滲透性好，影響小，適于高壓使用常用硬膠：多孔硅膠凝膠、多孔玻璃等2.流動(dòng)相要求：與試樣和固定相無(wú)任何作用；能完全溶解試樣，并與凝膠本身相似；能溶脹軟性凝膠；粘度低；與檢測(cè)器匹配常用流動(dòng)