儀器分析課件

儀器分析

第一章引言

分析化學:是化學表征與測量的科學，也是研究分析方法的科學。分析化學包括：化學分析與儀器分析兩個部分定性分析：測定樣品中的原子、分子或官能團的信息。（qualitativeanalysis：Ananalysisinwhichwedeterminetheidentityoftheconstituentspeciesinasample.）定量分析：測定各成分的相對含量。（quantitativeanalysis：Ananalysisinwhichwedeterminehowmuchofaconstituentspeciesispresentinasample.）一．分析化學的發(fā)展

第一次十六世紀天平二十世紀四大平衡理論定量分析ClassicalAnalyticalChemistry重量法、滴定法，目前很多實驗室仍在使用，但已逐漸減少；

第二次二十世紀三、四十年代二戰(zhàn)前后，工業(yè)及技術發(fā)展的需要和基礎科學技術的進步測量待測物的一些物化性質(zhì)：電導、電勢、光吸收及發(fā)射、荷質(zhì)比、熒光等并開始應用到定量分析中分析化學中儀器方法

InstrumentalMethodsofAnalysis

第三次近代微電子技術的發(fā)展要求儀器更靈敏、更準確、自動化程度更高X－射線。二．方法的分類（一）光學分析法光譜法和非光譜法（散射、折射）（二）電化學分析法電位、極譜、電導、電量（三）色譜分離（四）其它質(zhì)譜、熱分析等三、分析儀器信號發(fā)生器：產(chǎn)生可以反映待測物存在及濃度的裝置，多半為離子或化合物自身AES中激發(fā)態(tài)原子電化學pHH+活度檢測器：光電轉(zhuǎn)換器電位計信號處理：運算放大輸出：記錄儀、計算機四、儀器分析的特點１．靈敏度２．效率高３．選擇性好；４．滿足特殊要求?火星探測器中帶有多種分析裝置。５．準確度相對較低５％；６．一般儀器價格較貴，維修使用成本較高800MHzNMR~120萬美元。濃度誤差稱量體積化學分析mg/L１‰0.2g~mL儀器分析ppm(10-6)10-9～-12mol10%~mg~μL五．分析方法的選擇?對樣品了解：１．準確度、精確度要求；２．可用樣品量；３．待測物濃度范圍；４．可能的干擾；５．樣品基體的物化性質(zhì)；６．多少樣品（經(jīng)濟）。?對方法的要求：１．精度絕對偏差、RSD（相對偏差）、變異系數(shù)；２．誤差系統(tǒng)誤差、相對誤差；３．靈敏度校正曲線靈敏度、分析靈敏度；４．檢出線З(RSN)blank；５．濃度范圍定量限于線性檢測線；６．選擇性選擇性系數(shù)。1.色譜法概述原理：是混合物中各組分在兩相間進行分配，其中一相是不動，稱為固定相；另一相是攜帶混合物流過此固定相的流動體，稱為流動相。當流動相中樣品混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(fā)生作用，由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相相互作用的類型、強弱也有差異，因此在同一推動力的作用下，不同組分在固定相滯留時間長短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。色譜法分類1)．按兩相狀態(tài)分類根據(jù)流動相分為：氣相色譜（GC），液相色譜（HPLC）

根據(jù)固定相：氣相色譜分為氣固色譜（GSC）和氣液色譜（GLC）．液相色譜可分為液固色譜（LSC）和液液色譜（LLC）．2)．按固定相的使用形式

固定相裝于柱內(nèi)的色譜法，稱為柱色譜。固定相呈平板狀的色譜法，稱為平板色譜，它又可分為薄層色譜和紙色譜。3)．按分離機理分類吸附色譜法利用組分在吸附劑（固定相）上的吸附能力強弱不同而得以分離的方法。分配色譜法利用組分在固液（固定相）中溶解度不同而達到分離的方法。離子交換色譜法利用組分在離子交換劑（固定相）上的親和力大小不同而達到分離的方法。凝膠色譜法或尺寸排阻色譜法利用大小不同的分子在多孔固定相中的選擇滲透而達到分離的方法。親和色譜法利用不同組分與固定相（固定化分子）的高專屬性親和力進行分離的方法。2色譜流出曲線及有關術語

1)．流出曲線和色譜峰2)、基線

是柱中僅有流動相通過時，檢測器響應訊號的記錄值，穩(wěn)定的基線應該是一條水平直線。

3)、峰高

色譜峰頂點與基線之間的垂直距離，以h表示。

4)、保留值

（1）時間表示的保留值保留時間（tR）：組分從進樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時所需的時間；死時間（tM）：不與固定相作用的氣體（如空氣）從進樣到出現(xiàn)峰極大值所需的時間稱為死時間;調(diào)整保留時間（tR

＇）：tR＇=tR－tM

(2)用體積表示的保留值保留體積（VR）：VR=tR×F0F0為柱出口處的載氣流量，單位：mL/min。

死體積（VM）：

VM=tM×F0調(diào)整保留體積(VR＇)：V

R＇=VR

－VM

（3）、相對保留值r21某組份2的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值之比，稱為相對保留值：r21=t′R2

/t′R1=V′R2/V′R1相對保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關，與其他色譜操作條件無關，它表示了固定相對這兩種組分的選擇性。5）、區(qū)域?qū)挾?/p>

色譜峰的區(qū)域?qū)挾仁墙M份在色譜柱中譜帶擴張的函數(shù)，它反映了色譜操作條件的動力學因素．度量色譜峰區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ腥N方法：（1）標準偏差σ

即0．607倍峰高處色譜峰寬的一半。（2）半峰寬W1/2

即峰高一半處對應的峰寬，它與標準偏差σ的關系是：

W1/2=2.354σ（3）峰底寬度Y

即色譜峰兩側(cè)拐點上的切線在基線上的截距，它與標準偏差。的關系是：

Y=4σ

從色譜流出曲線上，可以得到許多重要信息：（l）根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可以判斷樣品中所合組份的最少個數(shù)．（2）根據(jù)色譜峰的保留值(或位置），可以進行定性分析．

(3)根據(jù)色譜峰下的面積或峰高，可以進行定量分析．（4）色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾?，是評價色譜柱分離效能的依據(jù)．（5）色譜峰兩峰間的距離，是評價固定相(和流動相)選擇是否合適的依據(jù)．2.色譜分析的理論基礎

氣相色譜分離過程當試樣由載氣攜帶進入色譜柱與固定相接觸時，被固定相溶解或吸附;

隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附;

揮發(fā)或脫附下的組分隨著載氣向前移動時又再次被固定相溶解或吸附;

隨著載氣的流動，溶解、揮發(fā)，或吸附、脫附的過程反復地進行。分配系數(shù)（partionfactor）K組分在固定相和流動相間發(fā)生的吸附、脫附，或溶解、揮發(fā)的過程叫做分配過程。在一定溫度下，組分在兩相間分配達到平衡時的濃度（單位：g/mL）比，稱為分配系數(shù)，用K表示，即：分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)。分配系數(shù)K的討論一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；試樣一定時，K主要取決于固定相性質(zhì)；每個組份在各種固定相上的分配系數(shù)K不同；選擇適宜的固定相可改善分離效果；試樣中的各組分具有不同的K值是分離的基礎；某組分的K=0時，即不被固定相保留，最先流出。分配比（partionratio）k在實際工作中，也常用分配比來表征色譜分配平衡過程。分配比是指，在一定溫度下，組分在兩相間分配達到平衡時的質(zhì)量比：分配比也稱：容量因子(capacityfactor)；容量比(capacityratio)；分配系數(shù)與分配比都是與組分及固定相的熱力學性質(zhì)有關的常數(shù)，隨分離柱溫度、柱壓的改變而變化。分配系數(shù)與分配比都是衡量色譜柱對組分保留能力的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保留時間越長。3.分配比可以由實驗測得。容量因子與分配系數(shù)的關系式中β為相比。填充柱相比：6～35；毛細管柱的相比：50～1500。容量因子越大，保留時間越長。

VM為流動相體積，即柱內(nèi)固定相顆粒間的空隙體積；

VS為固定相體積，對不同類型色譜柱，VS的含義不同；

氣-液色譜柱：VS為固定液體積；

氣-固色譜柱：VS為吸附劑表面容量；分配比與保留時間的關系滯留因子（retardationfactor）：us：組分在分離柱內(nèi)的線速度；u：流動相在分離柱內(nèi)的線速度；滯留因子RS也可以用質(zhì)量分數(shù)ω表示：若組分和流動相通過長度為L的分離柱，需要的時間分別為tR和tM，則：由以上各式，可得：tR=tM(1+k)色譜理論色譜理論需要解決的問題：色譜分離過程的熱力學和動力學問題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑，柱效與分離度的評價指標及其關系。組分保留時間為何不同？色譜峰為何變寬？組分保留時間：色譜過程的熱力學因素控制；（組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）色譜峰變寬：色譜過程的動力學因素控制；（兩相中的運動阻力，擴散）兩種色譜理論：塔板理論和速率理論；1)、塔板理論-柱分離效能指標(1)塔板理論（platetheory）半經(jīng)驗理論；將色譜分離過程比擬作蒸餾過程，將連續(xù)的色譜分離過程分割成多次的平衡過程的重復（類似于蒸餾塔塔板上的平衡過程）；塔板理論的假設：

（i）在柱內(nèi)一塔板高度H。（ii）以氣相色譜為例，載氣進入色譜柱不是連續(xù)進行的，小段長度H內(nèi)，組分可以在兩相間迅速達到平衡。這一小段柱長稱為理論而是脈動式，每次進氣為一個塔板體積（ΔVm）。（iii）所有組分開始時存在于第0號塔板上，而且試樣沿軸（縱）向擴散可忽略。iv）分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某一塔板上的量無關。為簡單起見，設色譜往由5塊塔板（n＝5，n為柱子的塔板數(shù)）組成，并以r表示塔板編號，r=1，2…，n－l；某組分的分配比k=1.

由于柱子塔板數(shù)太少，流出曲線呈不對稱峰形;最大濃度在N=8–9;N>50,流出曲線呈對稱峰形;N=103~106氣相色譜流出曲線方程C0為進樣濃度；tR為保留時間；σ為標準偏差，C為時間t時在柱出口的濃度。色譜柱長：L，虛擬的塔板間距離：H，色譜柱的理論塔板數(shù)：n，則三者的關系為：

n=L/H理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關系為：保留時間包含死時間，在死時間內(nèi)不參與分配!有效塔板數(shù)和有效塔板高度單位柱長的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。用不同物質(zhì)計算可得到不同的理論塔板數(shù)。組分在tM時間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度：塔板理論的特點和不足(1)當色譜柱長度一定時，塔板數(shù)n

越大(塔板高度H越小)，被測組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。(2)不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標時，應指明測定物質(zhì)。(3)柱效不能表示被分離組分的實際分離效果，當兩組分的分配系數(shù)K相同時，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。(4)塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實驗結(jié)果，也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。2)

速率理論-影響柱效的因素1.速率方程（也稱范.弟姆特方程式）

H=A+B/u+C·u

H：理論塔板高度;u：載氣的線速度(cm/s)減小A、B、C三項可提高柱效；存在著最佳流速；

A、B、C三項各與哪些因素有關？1956年荷蘭學者vanDeemter等在研究氣液色譜時，提出了色譜過程動力學理論-速率理論。他們吸收了塔板理論中板高的概念，并充分考慮了組分在兩相間的擴散和傳質(zhì)過程，從而在動力學基礎上較好地解釋了影響板高的各種因素。該理論模型對氣相、液相色譜都適用。vanDeemter方程的數(shù)學簡化式為A-渦流擴散項在填充色譜柱中，當組分隨流動相向柱出口遷移時，流動相由于受到固定相顆粒障礙，不斷改變流動方向，使組分分子在前進中形成紊亂的類似“渦流”的流動，故稱渦流擴散，形象地如下圖所示。A＝2λdpdp：固定相的平均顆粒直徑λ：固定相的填充不均勻因子固定相顆粒越小dp↓，填充的越均勻，A↓，H↓，柱效n↑。表現(xiàn)在渦流擴散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。B/u—分子擴散項縱向分子擴散是由濃度梯度造成的。組分從柱人口加入，其濃度分布的構(gòu)型呈“塞子”狀。如右圖所示。它隨著流動相向前推進，由于存在濃度梯度，“塞子”必然自發(fā)地向前和向后擴散，造成譜帶展寬。B＝2γDgB=2γDg

γ

：彎曲因子，填充柱色譜，γ

<1。

Dg：試樣組分分子在氣相中的擴散系數(shù)（cm2·s-1）

(1)存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴散;

(2)擴散導致色譜峰變寬，H↑(n↓)，分離變差;

(3)分子擴散項與流速有關，流速↓，滯留時間↑，擴散↑;(4)擴散系數(shù)：Dg

∝(M載氣)-1/2；M載氣↑，B值↓。Cu-傳質(zhì)阻力項傳質(zhì)阻力包括氣相傳質(zhì)阻力Cg和液相傳質(zhì)阻力Cl即：

C=（Cg+Cl）氣相傳質(zhì)過程是指試樣組分從氣相移動到固定相表面的過程。這一過程中試樣組分將在兩相間進行質(zhì)量交換，即進行濃度分配。有的分子還來不及進入兩相界面，就被氣相帶走；有的則進人兩相界面又來不及返回氣相。這樣，使得試樣在兩相界面上不能瞬間達到分配平衡，引起滯后現(xiàn)象，從而使色譜峰變寬。液相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cl為由上式看出，固定相的液膜厚度df薄，組分在液相的擴散系數(shù)D1大，則液相傳質(zhì)阻力就小。降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但k值隨之變小，又會使C1增大。當固定液含量一定時，液膜厚度隨載體的比表面積增加而降低，因此，一般采用比表面積較大的載體來降低液膜厚度，但比表面太大，由于吸附造成拖尾峰，也不利分離。雖然提高柱溫可增大Dl，但會使k值減小，為了保持適當?shù)腃l值，應控制適宜的柱溫。

速率理論的要點(1)組分分子在柱內(nèi)運行的多路徑與渦流擴散、濃度梯度所造成的分子擴散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間的分配平衡不能瞬間達到等因素是造成色譜峰擴展柱效下降的主要原因。(2)通過選擇適當?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。(3)速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導。闡明了流速和柱溫對柱效及分離的影響。(4)各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子擴散項的影響減小，使柱效提高，但同時傳質(zhì)阻力項的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴散的影響，選擇最佳條件，才能使柱效達到最高。3色譜分離條件的選擇

分離度塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對的實際分離程度。即柱效為多大時，相鄰兩組份能夠被完全分離。難分離物質(zhì)對的分離度大小受色譜過程中兩種因素的綜合影響：保留值之差──色譜過程的熱力學因素；區(qū)域?qū)挾醛ぉどV過程的動力學因素。色譜分離中的四種情況如圖所示：討論：色譜分離中的四種情況的討論：①柱效較高，△K(分配系數(shù))較大,完全分離；②△K不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；③柱效較低，△K較大,但分離的不好；④△K小，柱效低，分離效果更差。分離度的表達式：R=0.8：兩峰的分離程度可達89%；R=1：分離程度98%；R=1.5：達99.7%（相鄰兩峰完全分離的標準）。令Yb(2)=Yb(1)=Yb（相鄰兩峰的峰底寬近似相等），引入相對保留值和塔板數(shù)，可導出下式：

討論：（1）分離度與柱效

分離度與柱效的平方根成正比，r21一定時，增加柱長，可提高分離度，但組分保留時間增加且峰擴展，分析時間長。（2）分離度與r21

增大r21是提高分離度的最有效方法，計算可知，在相同分離度下，當r21增加，需要的n有效減小。增大r21的最有效方法是選擇合適的固定液。例題1：在一定條件下，兩個組分的調(diào)整保留時間分別為85秒和100秒，要達到完全分離，即R=1.5。計算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為0.1cm，柱長是多少？答案：解：r21=100/85=1.18

n有效=16R2[r21/(r21

—1)]2=16×1.52×(1.18/0.18)2

=1547（塊）

L有效=n有效·H有效=1547×0.1=155cm

即柱長為1.55米時，兩組分可以得到完全分離。例題2：在一定條件下，兩個組分的保留時間分別為12.2s和12.8s，計算分離度。要達到完全分離，即R=1.5，所需要的柱長。假定對于兩組分該色譜柱效為3600答案：塔板數(shù)增加一倍，分離度增加多少？解：分離度：氣相色譜儀器氣相色譜儀器氣相色譜結(jié)構(gòu)流程

1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥；5-流量計;6-壓力表；7-進樣器；8-色譜柱9-檢測器；10-放大器；11-溫度控制器；12-記錄儀；載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)色譜柱檢測系統(tǒng)溫控系統(tǒng)三、氣相色譜儀主要部件

mainassemblyofgaschromatograph1.載氣系統(tǒng)包括氣源、凈化干燥管和載氣流速控制；常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣；凈化干燥管：去除載氣中的水、有機物等雜質(zhì)（依次通過分子篩、活性炭等）；載氣流速控制：壓力表、流量計、針形穩(wěn)壓閥，控制載氣流速恒定。2.進樣裝置

進樣裝置：進樣器+氣化室；氣體進樣器（六通閥）：推拉式和旋轉(zhuǎn)式兩種。試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱；

液體進樣器：

不同規(guī)格的專用注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動液體進樣器，清洗、潤沖、取樣、進樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數(shù)十個試樣。

氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置。無催化作用。3.色譜柱（分離柱）

色譜柱：色譜儀的核心部件。柱材質(zhì)：不銹鋼管或玻璃管，內(nèi)徑3-6毫米。長度可根據(jù)需要確定。柱填料：粒度為60-80或80-100目的色譜固定相。

氣-固色譜：固體吸附劑氣-液色譜：擔體+固定液柱制備對柱效有較大影響，填料裝填太緊，柱前壓力大，流速慢或?qū)⒅滤?，反之空隙體積大，柱效低。

4.檢測系統(tǒng)

色譜儀的眼睛，通常由檢測元件、放大器、顯示記錄三部分組成；被色譜柱分離后的組分依次進入檢測器，按其濃度或質(zhì)量隨時間的變化，轉(zhuǎn)化成相應電信號，經(jīng)放大后記錄和顯示，給出色譜圖；

檢測器：廣普型——對所有物質(zhì)均有響應；專屬型——對特定物質(zhì)有高靈敏響應；常用的檢測器：熱導檢測器、氫火焰離子化檢測器；

5.溫度控制系統(tǒng)

溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)；氣化室、分離室、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控制溫度；氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；檢測器：保證被分離后的組分通過時不在此冷凝；

分離室：準確控制分離需要的溫度。當試樣復雜時，分離室溫度需要按一定程序控制溫度變化，各組分在最佳溫度下分離；第二節(jié)

氣相色譜固定相stationaryphasesingaschromatograph

一、氣固色譜固定相

stationaryphasesinGas-solidchromatograph1.種類

(1)活性炭

有較大的比表面積，吸附性較強。

(2)活性氧化鋁有較大的極性。適用于常溫下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等氣體的相互分離。CO2能被活性氧化鋁強烈吸附而不能用這種固定相進行分析。

(3)硅膠與活性氧化鋁大致相同的分離性能，除能分析上述物質(zhì)外，還能分析CO2、N2O、NO、NO2等，且能夠分離臭氧。氣固色譜固定相

(4)分子篩堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分子篩等（孔徑：埃）。常用5A和13X（常溫下分離O2與N2）。除了廣泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的分離外，還能夠測定He、Ne、Ar、NO、N2O等。

(5)高分子多孔微球（GDX系列）新型的有機合成固定相（苯乙烯與二乙烯苯共聚）。型號：GDX-01、-02、-03等。適用于水、氣體及低級醇的分析。2.氣固色譜固定相的特點（1）性能與制備和活化條件有很大關系；（2）同一種固定相，不同廠家或不同活化條件，分離效果差異較大；（3）種類有限，能分離的對象不多；（4）使用方便。二、氣液色譜固定相

stationaryphasesingas-liquidchromatograph

氣液色譜固定相

[固定液+擔體（支持體）]：小顆粒表面涂漬上一薄層固定液。固定液特點：

固定液在常溫下不一定為液體，但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài)。固定液的種類繁多，選擇余地大，應用范圍不斷擴大。擔體：化學惰性的多孔性固體顆粒，具有較大的比表面積。1.作為擔體使用的物質(zhì)應滿足的條件

比表面積大，孔徑分布均勻；化學惰性，表面無吸附性或吸附性很弱，與被分離組份不起反應；具有較高的熱穩(wěn)定性和機械強度，不易破碎；顆粒大小均勻、適度。一般常用60~80目、80~100目。2.擔體（硅藻土）紅色擔體：孔徑較小，表孔密集，比表面積較大，機械強度好。適宜分離非極性或弱極性組分的試樣。缺點是表面存有活性吸附中心點。白色擔體：煅燒前原料中加入了少量助溶劑（碳酸鈉）。顆粒疏松，孔徑較大。比表面積較小，機械強度較差。但吸附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。表氣液色譜擔體3.固定液

固定液：高沸點難揮發(fā)的有機化合物，種類繁多。(1)對固定液的要求應對被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好的熱穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學反應。(2)選擇的基本原則“相似相溶”，選擇與試樣性質(zhì)相近的固定相。(3)固定液分類方法如按化學結(jié)構(gòu)、極性、應用等的分類方法。在各種色譜手冊中，一般將固定液按有機化合物的分類方法分為：脂肪烴、芳烴、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。(4)固定液的最高最低使用溫度

高于最高使用溫度易分解，溫度低呈固體；(5)混合固定相

對于復雜的難分離組分通常采用特殊固定液或?qū)煞N甚至兩種以上配合使用；(6)固定液的相對極性

規(guī)定：角鯊烷（異三十烷）的相對極性為零，β，β’—氧二丙睛的相對極性為100。表優(yōu)選固定液麥氏常數(shù)：x’、y’、z’、u’、s’表示，分別代表了極性分子間存在著的靜電力（偶極定向力）；極性與非極性分子間存在著的誘導力；非極性分子間的色散力；氫鍵等。也可以用五個數(shù)的總和來表示固定相的極性大小，如：β，β’—氧二丙睛五個常數(shù)的總和為4427，是強極性固定相。第三節(jié)

氣相色譜檢測器detectorofgaschromatograph一、檢測器特性

specificpropertyofdetector1.檢測器類型濃度型檢測器：

測量的是載氣中通過檢測器組分濃度瞬間的變化，檢測信號值與組分的濃度成正比。熱導檢測器；電子俘獲檢測器質(zhì)量型檢測器：

測量的是載氣中某組分進入檢測器的速度變化，即檢測信號值與單位時間內(nèi)進入檢測器組分的質(zhì)量成正比。FID；FPD廣普型檢測器：對所有物質(zhì)有響應，熱導檢測器；專屬型檢測器：對特定物質(zhì)有高靈敏響應，電子俘獲檢測器；2.檢測器性能評價指標

響應值（或靈敏度）S

：

在一定范圍內(nèi)，信號E與進入檢測器的物質(zhì)質(zhì)量m呈線性關系：

E=SmS=E/m單位：mV/（mg/cm3）；（濃度型檢測器）

mV/（mg/s）；（質(zhì)量型檢測器）

S

表示單位質(zhì)量的物質(zhì)通過檢測器時，產(chǎn)生的響應信號的大小。S值越大，檢測器（也即色譜儀）的靈敏度也就越高。檢測信號通常顯示為色譜峰，則響應值也可以由色譜峰面積（A）除以試樣質(zhì)量求得：

S=A/m3.最低檢測限（最小檢測量）

噪聲水平?jīng)Q定著能被檢測到的濃度（或質(zhì)量）。

從圖中可以看出：如果要把信號從本底噪聲中識別出來，則組分的響應值就一定要高于N。檢測器響應值為3倍噪聲水平時的試樣濃度（或質(zhì)量），被定義為最低檢測限（或該物質(zhì)的最小檢測量）。4.線性度與線性范圍

檢測器的線性度定義：檢測器響應值的對數(shù)值與試樣量對數(shù)值之間呈比例的狀況。

檢測器的線性范圍定義：檢測器在線性工作時，被測物質(zhì)的最大濃度（或質(zhì)量）與最低濃度（或質(zhì)量）之比。二、熱導檢測器

thermalconductivitydetector,TCD1.熱導檢測器的結(jié)構(gòu)池體（一般用不銹鋼制成）熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價廉易加工的鎢絲制成。參考臂：僅允許純載氣通過，通常連接在進樣裝置之前。

測量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過，則連接在緊靠近分離柱出口處。2.檢測原理

平衡電橋，右圖。不同的氣體有不同的熱導系數(shù)。鎢絲通電，加熱與散熱達到平衡后，兩臂電阻值：

R參=R測

;R1=R2

則：R參·R2=R測·R1

無電壓信號輸出；記錄儀走直線（基線）。

進樣后:

載氣攜帶試樣組分流過測量臂而這時參考臂流過的仍是純載氣，使測量臂的溫度改變，引起電阻的變化，測量臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，R參≠R測

則：R參·R2≠R測·R1

這時電橋失去平衡，a、b兩端存在著電位差，有電壓信號輸出。信號與組分濃度相關。記錄儀記錄下組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。3.影響熱導檢測器靈敏度的因素

①橋路電流I

：I

，鎢絲的溫度

，鎢絲與池體之間的溫差

，有利于熱傳導，檢測器靈敏度提高。檢測器的響應值S∝I3，但穩(wěn)定性下降，基線不穩(wěn)。橋路電流太高時，還可能造成鎢絲燒壞。

②池體溫度：池體溫度與鎢絲溫度相差越大，越有利于熱傳導，檢測器的靈敏度也就越高，但池體溫度不能低于分離柱溫度，以防止試樣組分在檢測器中冷凝。

③載氣種類：載氣與試樣的熱導系數(shù)相差越大，在檢測器兩臂中產(chǎn)生的溫差和電阻差也就越大，檢測靈敏度越高。載氣的熱導系數(shù)大，傳熱好，通過的橋路電流也可適當加大，則檢測靈敏度進一步提高。氦氣也具有較大的熱導系數(shù)，但價格較高。表某些氣體與蒸氣的熱導系數(shù)（λ），單位：J/cm·℃·s三、

氫火焰離子化檢測器

flameionizationdetector,FID1.特點簡稱氫焰檢測器（FID：hydrogenflame

ionizationdetector）

(1)典型的質(zhì)量型檢測器;(2)對有機化合物具有很高的靈敏度;(3)無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應;(4)氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點;(5)比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12g·g-1。2.氫焰檢測器的結(jié)構(gòu)

(1)在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（100—300V）構(gòu)成一個外加電場。

(2)氫焰檢測器需要用到三種氣體：

N2：載氣攜帶試樣組分；

H2

：為燃氣；空氣：助燃氣。

使用時需要調(diào)整三者的比例關系，檢測器靈敏度達到最佳。3.氫焰檢測器的原理

(1)當含有機物CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反應產(chǎn)生自由基：

CnHm──→·CH(2)產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應：

·CH+O──→CHO++e(3)生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應：

CHO++H2O──→H3O++COA區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)氫焰檢測器的原理

(4)化學電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14A）；(5)在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器。(6)

組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離。(7)離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線A區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)4.影響氫焰檢測器靈敏度的因素

①各種氣體流速和配比的選擇

N2流速的選擇主要考慮分離效能，

N2

H2

=1

1～1

1.5

氫氣

空氣=1

10。②極化電壓

正常極化電壓選擇在100～300V范圍內(nèi)。四、電子捕獲檢測器

electroncapturedetector,ECD

高選擇性檢測器，僅對含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度，檢測下限10-14g/mL，對大多數(shù)烴類沒有響應。

較多應用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測定。五、其他檢測器otherdetector1.火焰光度檢測器(flamephotometricdetector,FPD)

化合物中硫、磷在富氫火焰中被還原，激發(fā)后，輻射出400、550nm左右的光譜，可被檢測；該檢測器是對含硫、磷化合物的高選擇性檢測器；2.熱離子檢測器(thermionicdetector,TID)

氮、磷檢測器；對氮、磷有高靈敏度；在FID檢測器的噴嘴與收集極之間加一個含硅酸銣的玻璃球，含氮、磷化合物在受熱分解時，受硅酸銣作用產(chǎn)生大量電子，信號強；3.定性檢測器(聯(lián)用儀器)

將兩種儀器結(jié)合；色-質(zhì)聯(lián)用儀

(通過分子分離器連接)[例3]已知物質(zhì)A和B在一個30.0cm柱上的保留時間分別為16.40和17.63分鐘.不被保留組分通過該柱的時間為1.30分鐘.峰寬為1.11和1.21min計算:(1)

分離度;

(2)

柱的平均塔板數(shù)目;

(3)

塔板高度;

(4)

達到1.5分離度所需的柱長度;

(5)在較長柱上把物質(zhì)B洗脫所需要的時間.

解:

(1)R=2(17.63-16.40)/(1.11+1.21)=1.06(2)nA=(16.40/1.11)2=3493nB=16(17.63/1.21)2=3397nav=(3493+3397)/2=3445=3.44×103(3)H=L/n=30.0/3445=8.708×10-3cm=8.71×10-3cm(4)n2=3445×2.25/1.124=6.90×103

源于(n1/n2=R1/R2)2L=nH=6.90×103×8.71×10-3=60.1cm(5)tr2=tr1(R2/R1)2=17.63×1.52/1.062

=35.3分鐘第四節(jié)色譜分離操作條件的選擇一、色譜柱及使用條件的選擇

chromatographiccolumnsandchoiceofoperatingcondition

1.固定相的選擇

氣－液色譜，應根據(jù)“相似相溶”的原則

①分離非極性組分時，通常選用非極性固定相。各組分按沸點順序出峰，低沸點組分先出峰。

②分離極性組分時，一般選用極性固定液。各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰。

③分離非極性和極性的（或易被極化的）混合物，一般選用極性固定液。此時，非極性組分先出峰，極性的（或易被極化的）組分后出峰。

④醇、胺、水等強極性和能形成氫鍵的化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液。

⑤組成復雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液，或混合固定相。2.固定液配比（涂漬量）的選擇

配比：固定液在擔體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔體的百分比，配比通常在5%～25%之間。配比越低，擔體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時，固定相的負載量低，允許的進樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。3.柱長和柱內(nèi)徑的選擇

增加柱長對提高分離度有利（分離度R正比于柱長L2），但組分的保留時間tR

↑，且柱阻力↑，不便操作。柱長的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時間。填充色譜柱的柱長通常為1~3米?？筛鶕?jù)要求的分離度通過計算確定合適的柱長或?qū)嶒灤_定。柱內(nèi)徑一般為3~4厘米。4.柱溫的確定

首先應使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫度固定液易流失）和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。

柱溫升高，分離度下降，色譜峰變窄變高。柱溫↑，被測組分的揮發(fā)度↑，即被測組分在氣相中的濃度↑，K↓，tR↓，低沸點組份峰易產(chǎn)生重疊。

柱溫↓，分離度↑，分析時間↑。對于難分離物質(zhì)對，降低柱溫雖然可在一定程度內(nèi)使分離得到改善，但是不可能使之完全分離，這是由于兩組分的相對保留值增大的同時，兩組分的峰寬也在增加，當后者的增加速度大于前者時，兩峰的交疊更為嚴重。

柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點時的溫度。組分復雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。程序升溫二、載氣種類和流速的選擇

classificationofcarriergasandchoiceofflowrate

1.載氣種類的選擇

載氣種類的選擇應考慮三個方面：載氣對柱效的影響、檢測器要求及載氣性質(zhì)。載氣摩爾質(zhì)量大，可抑制試樣的縱向擴散，提高柱效。載氣流速較大時，傳質(zhì)阻力項起主要作用，采用較小摩爾質(zhì)量的載氣（如H2，He），可減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。熱導檢測器需要使用熱導系數(shù)較大的氫氣有利于提高檢測靈敏度。在氫焰檢測器中，氮氣仍是首選目標。在載氣選擇時，還應綜合考慮載氣的安全性、經(jīng)濟性及來源是否廣泛等因素。2.載氣流速的選擇

由圖可見存在最佳流速（uopt）。實際流速通常稍大于最佳流速，以縮短分析時間。

三、其它操作條件的選擇

choiceofotheroperatingcondition1.進樣方式和進樣量的選擇液體試樣采用色譜微量進樣器進樣，規(guī)格有1μL，5μL，10μL等。進樣量應控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi)。進樣要求動作快、時間短。氣體試樣應采氣體進樣閥進樣。2.氣化溫度的選擇

色譜儀進樣口下端有一氣化器，液體試樣進樣后，在此瞬間氣化；氣化溫度一般較柱溫高30~70°C

防止氣化溫度太高造成試樣分解。第五節(jié)氣相色譜定性、定量方法一、色譜定性鑒定方法1.利用純物質(zhì)定性的方法利用保留值定性：通過對比試樣中具有與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中的位置。不適用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對比。利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。

2.利用文獻保留值定性

利用相對保留值r21定性相對保留值r21僅與柱溫和固定液性質(zhì)有關。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用來進行定性鑒定。3.保留指數(shù)

又稱Kovats指數(shù)(Ⅰ)，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)。測定方法：將正構(gòu)烷烴作為標準，規(guī)定其保留指數(shù)為分子中碳原子個數(shù)乘以100（如正己烷的保留指數(shù)為600）。其它物質(zhì)的保留指數(shù)（IX）是通過選定兩個相鄰的正構(gòu)烷烴，其分別具有Z和Z＋1個碳原子。被測物質(zhì)X的調(diào)整保留時間應在相鄰兩個正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留值之間如圖所示：保留指數(shù)計算方法4.與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法

小型化的臺式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS；LC-MS）色譜-紅外光譜儀聯(lián)用儀；組分的結(jié)構(gòu)鑒定SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD二、色譜定量分析方法1.峰面積的測量

（1）峰高（h）乘半峰寬（Y1/2）法：近似將色譜峰當作等腰三角形。此法算出的面積是實際峰面積的0.94倍：

A=1.064h·Y1/2

（2）峰高乘平均峰寬法：當峰形不對稱時，可在峰高0.15和0.85處分別測定峰寬，由下式計算峰面積：

A=h·（Y

0.15+Y

0.85

）/2

（3）峰高乘保留時間法：在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留時間成正比，對于難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰（未完全重疊），可用此法測定峰面積：

A=h·b·tR

（4）自動積分和微機處理法2.定量校正因子

試樣中各組分質(zhì)量與其色譜峰面積成正比，即：

mi=fi,·Ai

絕對校正因子：比例系數(shù)f

i

，單位面積對應的物質(zhì)量：

f

,i=mi/Ai

定量校正因子與檢測器響應值成倒數(shù)關系：

f

,i=1/Si

相對校正因子f

i

：即組分的絕對校正因子與標準物質(zhì)的絕對校正因子之比。

當mi、mS以摩爾為單位時，所得相對校正因子稱為相對摩爾校正因子（fM）,用表示；當mi、mS用質(zhì)量單位時,以（f

m）,表示。3.常用的幾種定量方法

（1）歸一化法：

特點及要求：

歸一化法簡便、準確；進樣量的準確性和操作條件的變動對測定結(jié)果影響不大；僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況。

（2）外標法外標法也稱為標準曲線法。特點及要求：外標法不使用校正因子，準確性較高，操作條件變化對結(jié)果準確性影響較大。對進樣量的準確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。（3）內(nèi)標法

內(nèi)標物要滿足以下要求：（a）試樣中不含有該物質(zhì)；（b）與被測組分性質(zhì)比較接近；（c）不與試樣發(fā)生化學反應；（d）出峰位置應位于被測組分附近，且無組分峰影響。試樣配制：準確稱取一定量的試樣W，加入一定量內(nèi)標物mS計算式：一、液相色譜儀器

highperformanceliquidchromatograph二、高效液相色譜法的特點

featureofHPLC

特點：高壓、高效、高速、高靈敏高沸點、熱不穩(wěn)定有機及生化試樣的高效分離分析方法。第二節(jié)影響分離的因素

factorsinfluencedseparationDiffusioncoefficientDm/cm2.s-1:10-1(gas)/10-5(liquid)Density

/g.cm-3:10-3(gas)/1(liquid)Viscosity

/g.cm-1.s-1:10-4(gas)/10-2(liquid)1.渦流擴散項HeHe=2ldP上式的含義及對峰擴展的影響同氣相色譜2.縱向擴散項HdHd

∝DmuHd

=CdDmuDuetoverylittlediffusioncoefficientofthemoleculesinliquidphase,whenlinearvelocityishigherthan0.5cm.s-1，contributionoflongitudinaldiffusiontermtopeakbroadeningisneglectable.3.傳質(zhì)阻力項固定相傳質(zhì)阻力項固定相傳質(zhì)過程：試樣分子從流動相進入固定液進行質(zhì)量交換Hs=Csdf2DsuCs

是與k有關的系數(shù)Howtoeliminateorreducepeakbroadeninginducedbymasstransferofstationaryphase?流動相傳質(zhì)阻力項Hm=Cmdp2DmuCm

是容量因子k的函數(shù)Hm

∝

dp2Dmu流動的流動相中的傳質(zhì)阻力項Hm靠近填充物顆粒的流動相流動得稍慢一些。滯留的流動相中的傳質(zhì)阻力項columnSolutemoleculeStationaryphaseparticleMobilephase滯留區(qū)的流動相通常是不動的.試樣分子必須先擴散到滯留區(qū)才能完成質(zhì)量交換微孔越深和越小，傳質(zhì)速率越慢，對峰擴展的影響越顯著.固定相粒度越小，微孔孔徑越大，傳質(zhì)途徑越小，傳質(zhì)速率越高，柱效越高.滯留區(qū)傳質(zhì)阻力項為：Hsm=Csmdp2DmuHsm

∝

dp2DmuCsm為一常數(shù)，與微孔中被流動相占據(jù)部分的分數(shù)及容量因子有關對于液相色譜柱，柱效的影響因素主要為傳質(zhì)阻力項，分子擴散項的影響可以忽略=2ldp+CdDmu+CmdP2CSmdP2Csdf2DmDmDs++uH=A++CuBu●由于柱內(nèi)色譜峰擴展所引起的塔板高度的變化為：2.流速

流速大于0.5cm/s時,H～u曲線是一段斜率不大的直線。降低流速，柱效提高不是很大。但在實際操作中，流量仍是一個調(diào)整分離度和出峰時間的重要可選擇參數(shù)。其它影響色譜峰擴展的因素：柱外擴展（超柱效應）柱前峰展寬：由進樣引起（Howtoeliminate?)柱后展寬：由接管、檢測器流通池體積等引起（Howtoeliminate?)一、液-固吸附色譜liquid-solidadsorptionchromatography二、液-液分配色譜liquid-liquidpartitionchromatography三、離子交換色譜ion-exchangechromatography四、離子色譜ionchromatography五、離子對色譜ion-pairchromatography六、排阻色譜size-exclusionchromatography七、親和色譜(AC)Affinity

chromatography第三節(jié)

主要分離類型與原理basicprincipleandmainseparatingtypes一、液-固吸附色譜

liquid-solidadsorptionchromatography

固定相：固體吸附劑為，如硅膠、氧化鋁等，較常使用的是5～10μm的硅膠吸附劑；

流動相：各種不同極性的一元或多元溶劑。

基本原理：組分在固定相吸附劑上的吸附與解吸；溶質(zhì)分子與溶劑分子在吸附劑活性表面的競爭吸附

Xm+nSaXa+nSm

K=[Xa][Sm]n[Xm][Sa]n

適用于分離相對分子質(zhì)量中等的油溶性試樣，對具有官能團的化合物和異構(gòu)體有較高選擇性；

缺點：非線性等溫吸附常引起峰的拖尾；

二、液-液分配色譜

liquid-liquidpartitionchromatography

固定相與流動相均為液體（互不相溶）；

基本原理：組分在固定相和流動相上的分配；

cScmK==kVmVs=bk分配平衡時：流動相：對于親水性固定液，采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定液的極性（正相normalphase），反之，流動相的極性大于固定液的極性（反相reversephase）。正相與反相的出峰順序相反；正相液-液色譜：流動相極性<固定相極性

反相液-液色譜：流動相極性>固定相極性

固定相：早期涂漬固定液，固定液流失，較少采用；

化學鍵合固定相：（將各種不同基團通過化學反應鍵合到硅膠（擔體）表面的游離羥基上。C-18柱（反相柱）。三、離子交換色譜

ion-exchangechromatography

固定相：陰離子離子交換樹脂或陽離子離子交換樹脂；

+++++++-------流動相：陰離子離子交換樹脂作固定相，采用酸性水溶液；陽離子離子交換樹脂作固定相，采用堿性水溶液；

基本原理：組分在固定相上發(fā)生的反復離子交換反應；組分與離子交換劑之間親和力的大小與離子半徑、電荷、存在形式等有關。親和力大，保留時間長；

陽離子交換：

陰離子交換：KX=[-NR4+X-][Cl-][-NR4+Cl-][X-]KM=[-SO3-M+][Na+][-SO3-Na+][M+]X-+(Cl-+R3N-resin)(X-+R3N-resin)+Cl-(InSolvent)(InSolvent)(Inresin)(Inresin)M++(Na+-O3S-resin)(M+-O3S-resin)+Na+(InSolvent)(InSolvent)(Inresin)(Inresin)應用：離子及可離解的化合物，氨基酸、核酸等。DX=[-NR4+X-][X-]=KX[-NR4+Cl-][Cl-]DM=[-SO3-M+][M+]=KM[-SO3-Na+][Na+]四、離子色譜

ionchromatography

離子色譜是在20世紀70年代中期發(fā)展起來的一中技術，其與離子交換色譜的區(qū)別是其采用了特制的、具有極低交換容量的離子交換樹脂作為柱填料，并采用淋洗液抑制技術和電導檢測器，是測定混合陰離子的有效方法。

如果選擇低電導的洗脫液（流動相），則不僅洗脫效果好，而且由于背景電導低，不干擾待測離子的測定，因此，可以不安裝抑制柱，稱為單柱型或非抑制型離子色譜法。五、離子對色譜

ionpairchromatography

原理：將一種（或多種）與溶質(zhì)離子電荷相反的離子（對離子或反離子）加到流動相中使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成疏水性離子對化合物，使其能夠在兩相之間進行分配；

陰離子分離：常采用烷基銨類，如氫氧化四丁基銨或氫氧化十六烷基三甲銨作為對離子；

陽離子分離：常采用烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉作為對離子；

Y-Y-Y-Y-Y-Y-Y-Y-X+Y-X+Y-X+StationaryphaseMobilephase反相離子對色譜：非極性的疏水固定相(C-18柱)，含有對離子Y-

的甲醇-水或乙腈-水作為流動相，試樣離子X+進入流動相后，生成疏水性離子對Y-X+

后；在兩相間分配。X+org+Y-aqX+Y-orgKXYKXY=[X+Y-]org[X+]aq[Y-]aqDX=[X+Y-]org[X+]aq=KXY[Y-]aqk=DX=KXY[Y-]aqVSVMtR/tM=u/uS=1+k=1+KXY[Y-]aq

1btR=tM(1+KXY[Y-]aq)1b=(1+KXY[Y-]aq)1bLu六、排阻色譜色譜

size-exclusionchromatography

固定相：凝膠(具有一定大小孔隙分布)；

原理：按分子大小分離。小分子可以擴散到凝膠空隙，由其中通過，出峰最慢；中等分子只能通過部分凝膠空隙，中速通過；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶劑分子小，故在最后出峰。全部在死體積前出峰；可對相對分子質(zhì)量在100-105范圍內(nèi)的化合物按質(zhì)量分離七、親和色譜(AC)

Affinitychromatograph

原理：利用生物大分子和固定相表面存在的某種特異性親和力，進行選擇性分離。

先在載體表面鍵合上一種具有一般反應性能的所謂間隔臂(環(huán)氧、聯(lián)胺等)，再連接上配基(酶、抗原等)，這種固載化的配基將只能和具有親和力特性吸附的生物大分子作用而被保留。改變淋洗液后洗脫。一、液相色譜固定相stationaryphaseofHPLC二、液相色譜流動相

mobilephaseofHPLC第四節(jié)

液相色譜的固定相與流動相stationaryphaseandmobilephaseofHPLC一、液相色譜固定相

stationaryphasesofLC

1.液-液分配及離子對分離固定相（1）全多孔型擔體

由氧化硅、氧化鋁、硅藻土等制成的多孔球體；早期采用100μm的大顆粒，表面涂漬固定液，性能不佳已不多見；現(xiàn)采用10μm以下的小顆粒，化學鍵合制備柱填料；

（2）表面多孔型擔體（薄殼型微珠擔體）

30～40μm的玻璃微球，表面附著一層厚度為1～2μm的多孔硅膠。表面積小，柱容量底；（3）化學鍵合固定相

化學鍵合固定相:目前應用最廣、性能最佳的固定相；

a.硅氧碳鍵型：≡Si—O—C

b.硅氧硅碳鍵型：≡Si—O—Si—

C

穩(wěn)定，耐水、耐光、耐有機溶劑，應用最廣；

c.硅碳鍵型：≡Si—Cd.硅氮鍵型：≡Si—N化學鍵合固定相的特點（1）傳質(zhì)快，表面無深凹陷，比一般液體固定相傳質(zhì)快；（2）壽命長，化學鍵合，無固定液流失，耐流動相沖擊；耐水、耐光、耐有機溶劑，穩(wěn)定；（4）選擇性好，可鍵合不同官能團，提高選擇性；（5）有利于梯度洗脫；

存在著雙重分離機制：(鍵合基團的覆蓋率決定分離機理)高覆蓋率：分配為主；低覆蓋率：吸附為主；

2.液-固吸附分離固定相

種類：硅膠、氧化鋁、分子篩、聚酰胺等；結(jié)構(gòu)類型：全多孔型和薄殼型；粒度：5～10μm；

3.離子交換色譜分離固定相

結(jié)構(gòu)類別：（1）薄殼型離子交換樹脂薄殼玻璃珠為擔體，表面涂約1%的離子交換樹脂；（2）離子交換鍵合固定相薄殼鍵合型；微粒硅膠鍵合型（鍵合離子交換基團）樹脂類別：（1）陽離子交換樹脂（強酸性、弱酸性）（2）陰離子交換樹脂（強堿性、弱堿性）

4.空間排阻分離固定相（1）軟質(zhì)凝膠葡聚糖凝膠、瓊脂凝膠等。多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；水為流動相。適用于常壓排阻分離。（2）半硬質(zhì)凝膠苯乙烯-二乙烯基苯交聯(lián)共聚物，有機凝膠；非極性有機溶劑為流動相，不能用丙酮、乙醇等極性溶劑（3）硬質(zhì)凝膠多孔硅膠、多孔玻珠等；化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好、機械強度大，流動相性質(zhì)影響小，可在較高流速下使用?？煽乜讖讲Ａ⑶?，具有恒定孔徑和窄粒度分布。二、液相色譜的流動相

mobilephasesofLC

1.流動相特性（1）液相色譜的流動相又稱為：淋洗液，洗脫劑。流動相組成改變，極性改變，可顯著改變組分分離狀況；（2）親水性固定液常采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定相的極性，稱為正相液液色譜法，極性柱也稱正相柱。（3）若流動相的極性大于固定液的極性，則稱為反相液液色譜，非極性柱也稱為反相柱。組分在兩種類型分離柱上的出峰順序相反。2.流動相類別

按流動相組成分：單組分和多組分；

按極性分：極性、弱極性、非極性；

按使用方式分：固定組成淋洗和梯度淋洗。

常用溶劑：己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、水。采用二元或多元組合溶劑作為流動相可以靈活調(diào)節(jié)流動相的極性或增加選擇性，以改進分離或調(diào)整出峰時間。3.流動相選擇

在選擇溶劑時，溶劑的極性是選擇的重要依據(jù)。采用正相液-液分配分離時：首先選擇中等極性溶劑，若組分的保留時間太短，降低溶劑極性，反之增加。也可在低極性溶劑中，逐漸增加其中的極性溶劑，使保留時間縮短。

常用溶劑的極性順序：水(最大)>甲酰胺>乙腈>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>二氧六環(huán)>四氫呋喃>甲乙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>異丙醚>二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>環(huán)己烷>己烷>煤油(最小)離子交換色譜法所用流動相大都是一定pH和鹽濃度（或離子強度）的緩沖溶液。

陰離子的滯留次序為：

檸檬酸離子＞SO42－＞C2O42-＞I-＞NO3-＞CrO42-＞Br-＞SCN-＞Cl-＞HCOO-＞CH3C00-＞OH-＞F-

陽離子的滯留次序大為：

Ba2+＞Pb2+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+＞Mg＞Ag+＞Cs+＞Rb+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+＞Li十

關于pH值的影響，要視不同情況而定。4.選擇流動相時應注意的幾個問題（1）盡量使用高純度試劑作流動相，防止微量雜質(zhì)長期累積損壞色譜柱和使檢測器噪聲增加。（2）避免流動相與固定相發(fā)生作用而使柱效下降或損壞柱子。如使固定液溶解流失；酸性溶劑破壞氧化鋁固定相等。（3）試樣在流動相中應有適宜的溶解度，防止產(chǎn)生沉淀并在柱中沉積。（4）流動相同時還應滿足檢測器的要求。當使用紫外檢測器時，流動相不應有紫外吸收。第五節(jié)高效液相色譜儀

1.流程2.主要部件(1)高壓輸液泵主要部件之一，壓力：150