仪器分析技术三2011

• 色谱分析法概论 • 色谱过程和基本原理 • 气相色谱法 • 高效液相色谱法 • 薄层色谱法 • 毛细管电泳法
一、色谱过程 二、分配平衡 三、色谱图和有关概念 四、理论塔板概念 五、速率理论
一、色谱过程
例：气相色谱法
基本特征
• 气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的。 • 气固色谱和气液色谱的分离机理不同。 • 气固色谱的固定相: 多孔的固体吸附剂颗粒。 • 气液色谱的固定相: 涂渍在载体表面的固定液。
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。
三、色谱图及相关概念
1.色谱图和色谱峰
色谱图：是由检测器输出的电信号强度对时间作图所绘制的 曲线。 基线：流动相通过检测器时，检测到的信号即为基线。 色谱峰：是流出曲线上的突起部分。正常色谱峰为对称形正 态分布曲线。不正常色谱峰有两种：拖尾峰和前延峰。 色谱峰参数：一个组分的色谱峰可用3项参数说明。峰位： 用保留时间表示，用于定性；峰高或峰面积：用于定量；峰 宽：用于衡量柱效。
2.保留值
保留时间（retention time, tR）：组分从进样到柱后出现浓度极 大值时所需的时间。 死时间（dead time, t0）：不保留组分从进样开始到出柱时所需 的时间。 调整（净）保留时间（adjusted retention time, tR‘）：
tR’= tR－t0
3.区域宽度
三.色谱法的分类
1.按两相的物态分类
（1）气相色谱法
流动相为气体。 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱
（2）液相色谱法
流动相为液体。 按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。
2.按组分在两相间的分离机制分类
（1）吸附色谱法 组分在吸附剂上的吸附能力不同。
（2）分配色谱法 组分在固定液中的溶解度不同。 （3）离子交换色谱法 组分在离子交换剂上的亲和力大小不同。 （4）空间排阻色谱法 组分的分子体积大小不同而在多孔固定相
用来衡量色谱峰宽度的参数 有三种表示方法：
（1）2倍标准偏差(2)：
即0.607倍峰高处色谱峰的宽度。 （2）半峰宽(W1/2)：
色谱峰高一半处色谱峰的宽度 W1/2 =2.354
（3）峰底宽(WB)：
WB=4
四、理论塔板的概念
——衡量柱分离效能（柱效）指标
色谱分离的塔板理论：把色谱柱看
作一个分馏塔，认为在每个塔板的间隔 内，试样组分可以在两相中瞬间达到分 配平衡。
当试样由载气携带进入色谱 柱与吸附剂接触时，部分被 吸附剂吸附。 随着载气的不断通入，被吸 附组分又从吸附剂中解离吸 附。 解离吸附的组分随着载气向 前移动时又再次被吸附剂吸 附。 随着载气的流动，吸附、解 离吸附的过程反复地进行。 试样中各组分由于在吸附剂 中的吸附力不同而被分离。
气固色谱分离过程
1.试样 2.载气 3.吸附剂 4.色谱柱 5.检测器
二、分配平衡
组分在固定相和流动相间发生的吸附、解离吸附，或溶解、
挥发的过程叫做分配过程。
在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：
g / mL）比，称为分配系数，用K 表示。
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
分配系数K的讨论：
试样混合物的分离过程 = 试样中各组分在柱中的两相
间不断进行着的分配过程。 ➢固定相(sable phase): 固定不动的一相； ➢流动相(mobile phase): 携带试样混合物流过固定 相的流体（气体或液体）。
二.色谱法的概念
当流动相中携带的混合物流经固定相时，其 与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在 性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用 力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合 物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组 分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由 固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实 现混合物中各组分的分离与检测。
中选择性渗透。
（5）毛细管电泳法 以毛细管为分离通道，以电场为驱动力，不
同组分在电介质溶液中电泳淌度不同。
3.按固定相所处的形态分类
（1）柱色谱法 固定相装于柱内（三维）。 （2）平板色谱法 固定相呈平面状（二维，包括纸色谱法
和薄层色谱法）
四.色谱法的优点
（1）分离效率高： 复杂混合物，甚至有机同系物、异构体。
气相色谱仪
气液色谱分离过程
当试样由载气携带进入色谱柱与固 定液接触时，部分被固定液溶解。 随着载气的不断通入，被溶解组分 又从固定液中挥发。 挥发的组分随着载气向前移动时又 再次被固定液溶解。 随着载气的流动，溶解、挥发的过 程反复地进行。 试样中各组分由于在固定液中的溶 解度大小不同而被分离。
第四章 常用仪器分析 色谱分析法 (chromatography)
• 色谱分析法概论 • 色谱过程和基本原理 • 气相色谱法 • 高效液相色谱法 • 薄层色谱法
一、色谱法的历史由来 二、色谱法的概念 三、色谱法的分类 四、色谱法的特点
一、色谱法的历史由来
色谱法最初应用和得名：俄国植物学家Tsweet在1906 年使用装置分离植物色素。 色谱法是一种分离分析技术, 不仅用于有色物质的分离 ,而且大量用于无色物质的分离, 但其名称仍在沿用。
虚拟的塔板高度：H， 色谱柱长：L， 色谱柱的理论塔板数：n， 则三者的关系为：
n=L/H
∵H=L/n
∴ H越小，柱效越高
讨论
理论塔板高度H越小，单位柱长n 越多，柱效 越高。
用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 不能解释塔板高度受哪些因素的影响，以及 色谱峰变宽的原因，因此也不能根据该理论优 化色谱条件，改善柱效。
（2）分析灵敏度高： 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。
（3） 分析速度快： 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。
（4） 应用范围广： GC：适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 HPLC：GC不适用的药毒物。
第二节 色谱分析法 (chromatography)