色谱分析法概论

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第十七章 色谱分析法概论

第十七章  色谱分析法概论

在流动相和固定中具有不同的分配系数,分配系数的大小
反映了组分在固定相上的溶解-挥发 或 吸附-解吸的能力。
分配系数大的组分在固定相上溶解或吸附能
力强,因此在柱内的移动速度慢;分配系数小的
组分在固定相上溶解或吸附能力弱,因此在柱内 的移动速度快。
经过一定时间后,由于分配系数的差别,使
各组分在柱内形成差速移行,达到分离的目的。
空间总和)
当色谱柱载气流速为F0(ml/min)时,它与死时间的 关系为:
V0(M) = tM· 0 F
(VM 大,色谱峰展宽,柱效低)
4. 保留值:定性参数,是在色谱分离过程中,试样中各组分
在色谱柱内滞留行为的一个指标。 (它可用保留时间、保留体积和相对保留值等表示) (1)保留时间 tR (retention time): 从进样到柱后出现待测组分浓度最大值时(色谱峰顶点) 所需要的时间,称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、 tR(2) 所示,
把这些色 带称为 “ 色谱图 ” (chromatography), 相
应的方法叫作“色谱法”
色谱法是一种分离技术:
其中的一相固定不动,称为固定相 另一相是携带试样混合物流过此固 定相的流体(气体或液体),称为 流动相
各组分被分离后,可进一步进行定性和定量
分析: 经典:分离过程和其含量测定过程是离线的,即 不能连续进行 现代:分离过程和其含量测定过程是在线的,即 能连续进行
p tR tM t 'R k q tM tM
任一组分的 k 值可由实验测得,即为调整保留时间 tR’与 不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间tM 的比值。可将k 看
作色谱柱对组分保留能力的参数,k 值越大,保留时间越长。

色谱分析法概论

色谱分析法概论
色谱分析法引论
§1.1 概述
色谱法也叫层析法,它是一种
高效能的物理分离技术,将它用于
分析化学并配合适当的检测手段,
就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是用于分 离植物色素,其方法是这样的: 在一玻璃管中放入碳酸钙,将含 有植物色素(植物叶的提取液) 的石油醚倒入管中。
此时,玻璃管的上端立即出现几 种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚 冲洗,随着石油醚的加入,谱带不断 地向下移动,并逐渐分开成几个不同 颜色的谱带,继续冲洗就可分别接得 各种颜色的色素,并可分别进行鉴定。 色谱法也由此而得名。
色谱流出曲线的意义: 色谱峰数(样品中单组份的最少个数)
色谱保留值(定性依据)
色谱峰高或面积(定量依据)
色谱保留值或区域宽度(色谱柱分离效
能评价指标)
色谱峰间距(固定相或流动相选择是否
合适的依据)
§1.3 色谱法基本原理
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离, 组分要达到完全分离,两峰间的距离必须足够远, 两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定
h. 区域宽度:色谱峰的区域宽
度是色谱流出曲线的重要参数之一
,可用于衡量色谱柱的柱效及反映 色谱操作条件下的动力学因素。宽
度越窄,其效率越高,分离的效果
也越好。
区域宽度通常有三种表示法: 标准偏差:峰高0.607 倍处峰 宽处的一半。 半峰宽W1/2:峰高一半处的峰宽。 W1/2=2.354 峰底宽W:色谱峰两侧拐点上切 线与基线的交点间的距离。W= 4
有关,与两相体积、
柱管特性和所用仪
器无关。
分配系数 K的讨论

试样一定时,K主要取决于固定相性质一定温
度下,组分的分配系数K越大,出峰越慢;每个组 分在各种固定相上的分配系数K不同;选择适宜的 固定相可改善分离效果;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。

色谱分析法概论

色谱分析法概论

第一章色谱分析法概论第一节概述色谱分析法简称色谱法或层析法(chromatography),是一种物理或物理化学分离分析方法。

从本世纪初起,特别是在近50年中,由于气相色谱法、高效液相色谱法及薄层扫描法的飞速发展,而形成一门专门的科学——色谱学。

色谱法已广泛应用于各个领域,成为多组分混合物的最重要的分析方法,在各学科中起着重要作用。

历史上曾有两次诺贝尔化学奖是授予色谱研究工作者的:1948年瑞典科学家Tiselins因电泳和吸附分析的研究而获奖,1952年英国的Martin和Synge因发展了分配色谱而获奖;此外在1937~l972年期间有12次诺贝尔奖的研究中,色谱法都起了关键的作用。

色谱法创始于20世纪初,1906年俄国植物学家Tsweet将碳酸钙放在竖立的玻璃管中,从顶端倒入植物色素的石油醚浸取液,并用石油醚冲洗。

在管的不同部位形成色带,因而命名为色谱。

管内填充物称为固定相(stationary phase),冲洗剂称为流动相(mobile phase)。

随着其不断发展,色谱法不仅用于有色物质的分离,而且大量用于无色物质的分离。

虽然“色”已失去原有意义,但色谱法名称仍沿用至今。

30与40年代相继出现了薄层色谱法与纸色谱法。

50年代气相色谱法兴起,把色谱法提高到分离与“在线”分析的新水平,奠定了现代色谱法的基础,l957年诞生了毛细管色谱分析法。

60年代推出了气相色谱—质谱联用技术(GC-MS),有效地弥补了色谱法定性特征差的弱点。

70年代高效液相色谱法(HPLC)的崛起,为难挥发、热不稳定及高分子样品的分析提供了有力手段。

扩大了色谱法的应用范围,把色谱法又推进到一个新的里程碑。

80年代初出现了超临界流体色谱法(SFC),兼有GC与HPLC的某些优点。

80年代末飞速发展起来的高效毛细管电泳法(high performance capillary electrophoresis,HPCE)更令人瞩目,其柱效高,理论塔板数可达l07m-1。

色谱法概论PPT课件

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能。
色谱法与其他技术的联用
色谱-质谱联用(GC-MS, LC-MS)
通过将色谱的分离能力与质谱的高灵敏度检测相结合,可实现对复杂样品中目标化合物 的定性和定量分析,广泛应用于药物代谢、环境监测等领域。
色谱-光谱联用(GC-IR, LC-UV/Vis)
色谱与光谱技术的联用可以提供更丰富的化合物结构和组成信息,有助于深入了解化合 物的性质和行为。
实验材料
确保色谱柱、试剂、溶 剂等材料的质量和纯度,
以满足实验要求。
实验设备
检查色谱仪、检测器、 注射器等设备的运行状 况,确保实验过程中设
备正常工作。
实验设计
根据实验目的和要求, 设计合理的色谱条件和
实验方案。
实验安全
注意实验过程中的安全 问题,如使用有毒有害
试剂时的防护措施。
实验操作步骤
色谱柱安装与条件设置
数据整理
整理实验过程中记录的数据,包括 色谱图、峰面积等。
结果分析
对实验结果进行深入分析,探究可 能的原因和影响因素。
03
02
结果判断
根据实验目的和要求,判断实验结 果是否符合预期。
结论总结
总结实验结果,得出结论,并提出 进一步改进和完善的建议。
04
04 色谱法在分析化学中的应 用
在食品分析中的应用
食品成分分析
色谱法用于分离和检测食品中的营养 成分,如脂肪、蛋白质、碳水化合物、 维生素和矿物质等,以确保食品质量 和安全。
食品添加剂分析
食品污染物分析
色谱法用于检测食品中的有害物质, 如农药残留、重金属、霉菌毒素等, 以防止食品污染和保障食品安全。
色谱法用于检测食品中添加的防腐剂、 色素、香料等成分,以控制食品添加 剂的使用量,保障消费者健康。

色谱分析法概论

色谱分析法概论

流动相选择
02
03
分离条件优化
选择合适的流动相,控制待测组 分的吸附和解吸行为,提高分离 效果。
通过调整温度、压力、流速等参 数,优化分离过程,提高分离效 率和准确性。
检测过程
检测器选择
根据待测组分的性质和检测需求, 选择合适的检测器,如紫外可见 光检测器、荧光检测器、电化学 检测器等。
检测条件优化
原理
基于不同物质在两相之间的吸附 或溶解能力差异,实现各组分的 分离。固定相和流动相的选择性 差异是色谱分离的基础。
发展历程与现状
发展历程
自1906年俄国植物学家茨维特发明了色谱法以来,该技术不 断发展并广泛应用于各个领域。随着技术的进步,出现了许 多新型色谱技术,如高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳 等。
现状
色谱分析法已成为实验室常规分析手段,尤其在生命科学、 药物研发、环境监测等领域具有不可替代的作用。随着仪器 自动化和智能化的发展,色谱分析法的应用前景更加广阔。
色谱分析法的分类
根据流动相的不同
液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱等。
根据分离原理的不同
体积排阻色谱、亲和色谱、环糊精色谱等。
根据固定相的不同
优化检测器的参数,如波长、电 压、响应时间等,提高检测灵敏 度和准确性。
数据处理与分析
对检测数据进行处理、分析和解 释,得出待测组分的含量、分布 和变化规律等信息。
05
色谱分析法的实验
技术
薄层色谱法
原理
薄层色谱法是一种基于吸附原理的色 谱技术,利用固定相吸附剂对不同组 分的吸附能力差异实现分离。
操作流程
样品制备
样品收集
根据分析目的,选择合适 的样品收集方法,确保样 品的代表性和可靠性。

色谱分析法概论

色谱分析法概论


按流动相分
气相 (GC) ) 超临界 按固定相分 液相 (LC) )
谱 法
液-液 液
液-固 固
21
2. 按操作形式分类: 柱色谱法、平面色谱法、 柱色谱法、平面色谱法、毛细管电泳 法等 3. 按色谱过程的分离机制分类: 分配色谱法、吸附色谱法、 分配色谱法、吸附色谱法、离子交换 色谱法、 空间排阻色谱法、 色谱法、 空间排阻色谱法、毛细管电泳 法等
32
塔板理论实际上是用色谱过程的分解动作 慢镜头)解释分离机制,如果塔板数少, (慢镜头)解释分离机制,如果塔板数少, 用二项式解释; 用正态分布解释。 用二项式解释;多,用正态分布解释。
二、二项式分布 B组分: KB=1=Cs/Cm 组分: 组分 若:Vm=Vs KB=ms/mm=1/1
33
质量分配和转移过程
I x = 100[ z + n
lg t ' R ( X ) − lg t ' R ( 2 ) lg t ' R ( 2 + n ) − lg t ' R ( 2 )
]
12
3. 定量参数
峰高( : 峰高(h):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。 测信号,即色谱峰顶至基线的距离。 峰面积(A):色谱曲线与基线间包围的面积。 峰面积 :色谱曲线与基线间包围的面积。
22
二、分配色谱法
23
分离原理 利用被分离组分在固定相和流 动相中的溶解度差别而实现分离。 动相中的溶解度差别而实现分离。
Cs Xs Vs K= = Cm Xm Vm
•在HPLC中K与流动相的性质 (种类与极性 有关 在 种类与极性) 中 与流动相的性质 种类与极性 •在GC中K与固定相极性和柱温有关 与固定相极性和柱温有关 在 中 与固定

色谱分析概论

色谱分析概论

分离因子和分离度 色谱中描述相邻组分分离状态的指标一般用分离因子 或分离度表示。
分离因子被定义为两种物质调整保留值之比,又称为 分配系数比或选择性系数,以α表示。
分离因子(选择性系数α):
α
两个物质分离的前提: α≠1,即α>1。
分离度(RS)
两个相邻色谱峰的分离度Rs(resolution)定义为两峰保 留时间差与两峰峰底宽平均值之商。
注:颗粒太小,柱压过高且不易填充均匀
填充柱——60~100目 空心毛细管柱(0.1~0.5mm),A=0,n理较高
速率理论
back
柱子规格: 30m× 0.32mm× 0.25μm
速率理论
(2). 纵向扩散项(分子扩散项):B/u
扩散,即浓度趋向均一的现象。
扩散速度的快慢,用扩散系数衡量。
由于样品组份被载气带入色谱柱后,以“塞子”的形式存在色谱柱的很 小一段空间中,在“塞子”前后(纵向),存在浓度差,形成浓度梯度 ,导致运动着的分子产生纵向扩散。
涡流扩散项
传质阻抗项
纵向扩散项
(1). 涡流扩散项(多径扩散项):A
产生原因: 载气携样品进柱,由于固定相填充不均匀,使 一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱, 引起峰扩张。
— 填充不规则因子
dp — 填充颗粒直径
影响因素:固体颗粒越小,填充越实,A项越小
讨论:λ↓,dp ↓ →A↓ →H↓ → n↑ → 柱效↑ λ↑ ,dp ↑ →A ↑ →H ↑ → n ↓ → 柱效↓
速率理论
C· u —传质阻力项
气液色谱 传质阻力包括气相传质阻力 Cg和液相传质阻力 CL,即: C = Cg + CL
色谱峰面积
色谱峰与基线间所包围的面积。

第十七章 色谱分析法概论-分析化学

第十七章 色谱分析法概论-分析化学

I X 100 [Z n
' ' lg t R lg t ( x) R( z )
lg t
' R( z n)
lg t
' R( z )
]
Ix为待测组分的保留指数,z 与 z+n 为
正构烷烃对的碳原子数。
P
16
乙酸正丁酯的保留指数测定
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
第十七章 色谱分析法概论
P
1
第一节 色谱法的分类和发展
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
色谱分析法是一种物理或物理化学分离分 析方法。 始于20世纪初; 30与40年代相继出现了薄层色谱与纸色谱; 50年代气相色谱兴起、色谱理论、毛细管色 谱; 60年代气相色谱-质谱联用; 70年代高效液相色谱; 80年代末超临界流体色谱、高效毛细管电泳 色谱。
• R=1 4σ分离 • R=1.5 6σ分离 95.4% 99.7%
w1
w1
tR2-tR1
P
21
三、分配系数与色谱分离
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
1、分配系数 在一定温度和压力下,达到分配平衡 时,组分在固定相和流动相中的浓度之比 CS K Cm 2、容量因子

m
X+
H+
SO3-R
S
X+ SO -R 3 H+
P
30
阳离子交换树脂
xie 仪 器 分 析
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t R = t R A t R B
Vs = t0 ( K A K B ) Vm
= t0 (k A k B )
色谱分离的前提
——组分在两相间分配系数 K 不同或分配比 k 不同
第三节 色谱分离机制 一、吸附色谱法
二、分配色谱法
三、 离子交换色谱法 四、空间排阻色谱法
一、吸附色谱法

分离机制:
——表示保留时间与分配系数的关系
KVs KVs t R = t m (1 + ) t 0 (1 + ) = t 0 (1 + k ) Vm Vm
t R t0 t R k= = t0 t0

k↑,tR↑ ,组分后出柱 k=0, 组分不保留 k→∞ , 组分完全保留
(三)色谱分离的前提
tR A K AVs = t0 (1 + ) Vm tR B K BVs = t0 (1 + ) Vm
第一节


一、定义
色谱法(chromatography):
以试样组分在固定相和流动相间的作用的 差异为依据而建立起来的各种分离分析方法。
二、色谱法分类
1.按流动相和固定相分子聚集状态分类
流动相 液体 液体 气体 气体 超临界流体 固定相 固体 液体 固体 液体 类型 液-固色谱LSC 液-液色谱LLC 气-固色谱GSC 气-液色谱GLC 气相色谱GC 超临界流体色谱SFC 液相色谱LC
相对保留值
保留时间:
tR 进样到某组分色谱峰顶点的时间间隔,即组分
在色谱柱中的停留时间或组分流经色谱柱所需要的时间。
死时间:t0
分配系数为零的组分的保留时间,即组分在流
动相中的停留时间或流动相流经色谱柱所需要的时间.
调整保留时间:tR΄= tR -t0,是组份在固定相中的滞留时间
保留体积:VR 死体积: V0
R=1.0 R=1.5
保留时间 t, min
R 越大,相邻组分分离越好。当R=1.5时,分离 程度可达99.7%,R=1.5常用作是否分开的判据
色谱流出曲线的意义
色谱峰数——样品中单组份的最少个数; 色谱保留值——定性依据; 色谱峰高或面积——定量依据; 区域宽度——衡量色谱柱效; 分离度——组分分离效能程度。



三、色谱法的特点
缺点:
对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)
第二节 色谱法的基本原理
实现色谱分析的基本条件
相对运动的两相——流动相、固定相 各组分与固定相的作用存在差异
一、色谱过程
色谱过程是物质分子在相对运动的两相分 配“平衡”的过程。
三、分配系数与色谱分离
(一)描述分配过程的参数
1、分配系数 (K):
溶质在固定相中的浓度 c s K= = 溶质在流动相中的浓度 c m
K 与组分,固定相、流动相性质及温度有关
与两相体积、柱管特性和所用仪器无关
三、分配系数与色谱分离
(一)描述分配过程的参数 2.保留因子(k):分配比、质量分配系数、容量因子
空间。
通过色谱柱所需流动相体积 FC为流动相流速
VR = tR · FC V0 = t0 · FC
由进样器至监测器的流路中未被固定相占有的
调整保留体积:V R ′= VR-V0,与FC无关。
相对保留值:r(也用α表示, 又称选择因子 )
组份的调整保留值之比,色谱系统的选择性指标。
r2 ,1 =
t R2

吸附色谱:吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸 多次洗脱→ 差速迁移 → 分离
两个组分被流动相携带移动的速度不同
——差速迁移,两组分被分离
样品室 色 谱 柱
检测器
二、色谱图有关概念
纵坐标:检测器的响应信号 横坐标:时间、体积或距离。
(一)色谱图和色谱峰
1.色谱图(色谱流出曲线)
根据检测器输出的信号强度对流出时间或体积
空间排阻色谱法 (steric exclusion chromatography)
键合相色谱法 (bonded phase chromatography) 毛细管电色谱(capillary electrochromatography)
二、色谱法分类
4.按使用目的分类
分析用色谱仪 制备用色谱仪
csVs 组分在固定相中的质量 m s k= = = 组分在流动相中的质量 m m cmVm
其中VmV0,为流动相的体积;Vs为固定相体积
k与温度、压力、两相体积有关
3. K 与 k 的关系:
csVs Vs k= =K cmVm Vm
三、分配系数与色谱分离
(二) tR 与 K、k 的关系: 色谱过程方程
装碳酸钙固体颗粒的玻璃管 ——色谱柱(column) 碳酸钙固体粉末 ——固定相(stationary phase) 洗涤用的石油醚 ——流动相(mobile phase) 或洗脱剂(eluent)
色谱法的发展
年代 1906 1931 1938 1938 1941 1944 1949 1952 1956 1957 1958 1959 Golay Porath, Flodin 发明者 Tswett Kuhn, Lederer Izmailov, Shraiber Taylor, Uray Martin, Synge Consden等 Macllean Martin, James Van Deemter等 发明的色谱方法或重要应用 用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。 用氧化铝和碳酸钙分离α、β和γ -胡萝卜素。使色谱法开始为人们所重视。 最先使用薄层色谱法。 用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。
Vm为流动相的体积
Ka与组分性质、吸附剂活性、流动相性质及温度有关
保留时间与Ka和Sa的关系为
K a Sa t R = t 0 (1 + ) Vm
K a Sa k= Vm
一、吸附色谱法

固定相和流动相: 固定相→吸附剂(硅胶或Al2O3) 流动相→气体或有机溶剂(洗脱能力由极性决定)

洗脱顺序: t B. Fenn,Koichi Tanaka:生物
大分子的质谱分析法
色谱法的发展 现在:
固定相——除了固体,还可以是液体 流动相——液体或气体 色谱柱——各种材质和尺寸 被分离组分——不再仅局限于有色物质

色谱学是现代分离科学的基础; 色谱法是目前分析复杂混合物不可缺少的技术; 色谱法在各个学科和领域有着广泛的应用。
Vm
K a Sa k= Vm
色谱柱一定时,Ka大的组分吸附强,后被洗脱

烷烃非极性,不被吸附; 不饱和化合物比饱和化合物的吸附能力强; 基本母核相同,取代基极性越强,吸附能力越强
二、分配色谱法
分离机制
利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离
W=4σ 或 W=1.699W1/2
色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离
(五)分离效能指标——分离度

分离度 R :相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色
谱峰宽度均值之比
R=
t r2 t r1 1 (W1 + W2 ) 2 2(t r2 t r1 ) W1 + W2
=
R=0.75
响应信号
1964
1965
Moore
Giddings
发明凝胶渗透色谱。
发展了色谱理论,为色谱学的发展奠定了理论基础。 发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相,采用抑制型电导检测 的新型离子色谱法。 创立了毛细管电泳法。
1975
1981
Small
Jorgenson等
色谱法的发展
诺贝尔奖:
1948年,Tiselins,电泳和吸附分析 1952年,Martin和Synge,分配色谱 2002年,John
t R1
=
2 VR VR 1
(三)定量参数——峰高和峰面积
峰高:h
色谱峰顶点与基线的距离。
峰面积:A 色谱曲线与基线间包围的面积
(四)柱效参数——色谱峰区域宽度
标准差: σ 正态分布曲线上两拐点间距离的一半
0.607倍峰宽处的一半
半峰宽: 峰高一半处的峰宽
W1/2=2.355σ
峰 宽: (W)
三、色谱法的特点

优点:“三高”、“一快”、“一广”
高选择性——可将性质相似的组分分开 高效能——反复多次利用组分性质的差异 产生很好分离效果 高灵敏度——10-11~10-13g,适于痕量分析 分析速度快——几~几十分钟完成分离 一次 可以测多种样品 应用范围广——气体,液体、固体物质 化学衍生化再色谱分离、分析
拖 尾 峰
拖尾因子(tailing factor, fs)又叫对称因子
W0.05h A + B = fs = 2A 2A
色谱峰
正常峰(对称峰) fs =0.95~1.05
非正常峰
前沿峰 ——fs <0.95 拖尾峰 ——fs >1.05
(二)定性参数——保留值
保留时间、死时间、调整保留时间
保留体积、死体积调整保留体积
仪器分析
INSTRUMENTAL
教 师: 谢
ANALYSIS
宝 平
电化学分析
仪 器 分 析 方 法
紫外可见分光光度法
荧光分析法
红外光谱法 原子吸收分光光度法 核磁共振波谱法 质谱法
复杂组分分析
加入掩饰剂 控制分析条件
消除干扰
分离出待测物质
复杂组分分析
分离在分析中的作用
(1) 将被测组分从复杂体系中分离后测定 (2) 把对测定有干扰的组分分离除去
色谱法的发展
发展方向:
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