资源预览内容
第1页 / 共62页
第2页 / 共62页
第3页 / 共62页
第4页 / 共62页
第5页 / 共62页
第6页 / 共62页
第7页 / 共62页
第8页 / 共62页
第9页 / 共62页
第10页 / 共62页
亲,该文档总共62页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
1,第一节 色谱过程和基本原理 第二节 基本类型色谱方法及其分离机制 第三节 色谱法基本理论,第十七章 色谱分析法概论Chromatography,2,色谱法是一种分离分析方法 各物质在两相中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,在两相中进行多次反复的分配达到分离。,薄层色谱,柱色谱,纸色谱,6,第一节 色谱过程和基本原理,7,一、色谱过程,样品加入 各组分随着流动相的不断向前而在两相间反复进行溶解、挥发,或吸附、解吸。 如果各组分在两相中的分配系数不同,它们就有可能达到分离。,8,基线、峰高 h、半峰宽 W1/2、峰宽W,二、色谱流出曲线和术语,(一)色谱流出曲线和色谱峰,9,由色谱峰的流出曲线可以实现一下目的: (1)依据色谱峰的保留值进行定性分析 (2)依据色谱峰的面积或峰高进行定量分析 (3)依据色谱峰的保留值以及峰宽评价色谱柱的分离效能,10,(二) 保留值,保留时间 tR 死时间 t0 调整保留时间 tR = tR t0 (组分在固定相中停留的总时间) 保留体积 VR= tRFc(与流动相流速无关) 死体积 V0= t0Fc (从进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空间) 调整保留体积 VR = tRFc,11,相对保留值 (只与柱温及固定相的性质有关) 保留指数,保留值,12,在某一色谱条件下,把含A和B以及两相邻的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析。 A在相邻的两种正构烷烃之间流出,它们的调整保留时间分别为10min,11min和12min; 最先流出的正构烷烃的保留指数为800; 组分B的保留指数为882.3。 求组分A的保留指数。 试问A和B有可能是同系物吗?,例:,13,解:,14,(三)色谱峰高和峰面积,1. 峰高 组分在柱后出现浓度极大时的检测信号,即色谱峰顶至基线的距离 2. 峰面积 色谱曲线与基线间包围的面积,15,(四)色谱峰区域宽度,1. 标准差 2.半峰宽 W1/2 W1/2=2.355 3.峰宽 W W = 4,16,(五) 分离度,17,三、分配系数与色谱分离,分配系数,K大的组分,滞留在固定相中的时间长,在柱内移动的速度慢,后流出柱子。 温度升高,K变小。 K为常数时,是线性色谱。,(一)分配系数和容量因子,18,容量因子(分配比),19,(二)分配系数和容量因子与保留时间的关系,20,(三)色谱分离的前提,例:在1m长的填充色谱柱上,某镇静药物A及其异构体B的保留时间分别为5.80min和6.60min;峰底宽度分别为0.78min及0.82min,空气通过色谱柱需1.10min。计算:载气的平均线速度;组分B的分配比;A及B的分离度。,解:,22,流动相:气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱 固定相:气固、气液;液固、液液,2. 按固定相的形式分类,1. 按两相状态分类,柱色谱:填充柱色谱、毛细管色谱 平面色谱:纸色谱、薄层色谱,第二节 基本类型色谱方法及其分离机制,一、色谱法的分类,23,3. 按分离机制分类,分配色谱:根据不同组分在固定液中溶解度的大小而分离 吸附色谱:根据不同组分在吸附剂上的吸附和解吸能力的大小而分离 离子交换色谱:不同组分对离子交换树脂的亲和力不同 空间排阻色谱:依据分子几何尺寸大小不同进行分离,24,色谱法的分类,25,利用被分离组分在固定相和流动相中溶解度的差别来实现分离。 溶质分子在固定相中溶解度越大,或在流动相中溶解度越小,则K越大,保留时间越长。,二、分配色谱法,1. 分离原理,26,固定相:途渍在惰性载体颗粒上的一薄层液体, 又称固定液。 流动相:气体或液体 流动相极性 固定相极性 反相分配色谱,2. 固定相和流动相,符合相似相容原理,3. 洗脱顺序,27,三、吸附色谱法,利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力差别而实现分离。 气固、液固 吸附过程是组分分子X与流动相分子Y争夺吸附剂表面活性中心的过程,1. 分离原理,28,2. 固定相和流动相,固定相:多为具有较大比表面积、多孔性微粒状的吸附剂 流动相:极性越强,洗脱能力越强。,29,3. 洗脱顺序,吸附能力的一般规律: (1)非极性化合物一般不被吸附; (2)极性基团越多,极性越强; (3)不饱和化合物比饱和化合物极性强,双键越多越强; (4)常见化合物的吸附能力顺序 烷烃烯烃卤代烃醚硝基化合物叔胺酯酮醛酰胺醇酚伯胺羧酸,30,四、离子交换色谱法,利用被分离组分离子交换能力的差别而实现分离。 离子交换过程可用通式表示:,1. 分离原理,31,固定相:为离子交换剂,如:离子交换树脂、硅胶化学键合离子交换剂 离子交换树脂:网状立体结构的高分子多元酸或多元碱的聚合物。 性能指标:交联度、交换容量、粒度 流动相:一定pH和离子强度的缓冲溶液,2. 固定相和流动相,32,溶质离子的电荷和水合半径 价态高的离子选择性系数大; 水合半径增大,离子选择性系数变小。 离子交换剂的交联度和交换容量越大,保留时间越长 流动相的组成和pH,3. 影响保留行为的因素,33,五、空间排阻色谱法,根据被分离组分分子的线团尺寸而进行分离 又称凝胶色谱法 分离与流动相的性质无关,1. 分离原理,34,固定相:为多孔凝胶 主要性能参数:平均孔径、排斥极限、分子量范围 流动相:溶解性、粘度低,2. 固定相和流动相,3. 保留体积与渗透系数的关系,分子尺寸大,即分子量大的组分其渗透系数小,保留体积小,先出峰。,35,第四节 色谱法基本理论,色谱分离是色谱体系热力学过程和动力学过程的综合表现。 热力学过程是指与组分在体系中分配系数相关的过程,以塔板理论为代表。 动力学过程是指组分在该体系两相间扩散和传质的过程,以速率理论为代表。,组分保留时间为何不同?色谱峰为何变宽?,一、 塔板理论(热力学),塔板理论假定: 塔板和塔板之间不连续; 塔板之间无分子扩散; 组分在每块塔板的两相间的分配平衡瞬时达到,达到一次分配平衡所需的最小柱长称为理论塔板高度; 一个组分在每块塔板上的分配系数相同; 流动相以不连续的形式加入,即以一个一个塔板体积加入。,37,(一)质量分配和转移,38,(二)流出曲线方程,39,一、质量分配和转移,组分在n=5,k=1柱内任一板上分配表,40,组分在n=7,k=p/q柱内任一板上分配表,41,42,43,44,n越大,H越小,色谱峰越窄, 柱效越高; H与柱长无关。,(三)理论塔板数和理论塔板高度,45,例 在2m长的色谱柱上,测得某组分保留时间(tR)6.6min,峰宽0.5min,死时间1.2min,柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速40mL/min,固定相体积2.1mL,求:(1)容量因子;(2)死体积;(3)调整保留体积;(4)分配系数;(5)有效塔板数;(6)有效塔板高度。,46,解,47,证明:,48,49,例 在3.0m色谱柱上,空气、组分X和组分Y的保留时间分别为1.0、14.0、17.0min,Y的峰宽为1.0min,计算X和Y完全分离时,柱长最短为多少?,50,51,例 已知物质A和B的分配系数K分别为6.50和6.31,已知固定相和流动相的体积比为0.422。试计算: (1)两物质的分配比; (2)选择性系数; (3)欲得到分离度为1.5时需多少塔板数? (4)若柱长为806cm,流动相的流速为7.10cm.s-1,则需多长时间可冲洗出各物质?,52,解,塔板理论的特点和不足,(1)L一定时,n 越大,H 越小,柱效能则越高,所得色谱峰越窄。,(2) 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时,应指明测定物质(不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同)。,(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果,(4)无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果,也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。,54,二、 速率理论(动力学),55,56,57,58,59,(一)影响塔板高度的动力学因素,1. 涡流扩散 A 2. 分子扩散(纵向扩散)B/u 3. 传质阻力Cu 固定相传质阻力 流动相传质阻力,60,(二)流动相线速度对塔板高度的影响,61,例 在2m长的色谱柱上,以氦为载气,测得不同载气线速下组分的保留时间tR和峰宽如下表: u(cm/s) tR(s) W(s) 11 2020 223 25 888 99 40 558 68 求: 1. Van Deemter方程中A、B、C值 2. 最佳线速uopt及最小板高Hmin,62,解,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号