色谱法概论1(lin)

三、分类： 分类： 1．按两相分子的聚集状态分： 按两相分子的聚集状态分： 流动相 液体 液体 气体 气体 固定相 固体 液体 固体 液体 类型 液-固色谱 液-液色谱 气-固色谱 气-液色谱 液相色谱 气相色谱
续前
2．按固定相的固定方式分： 按固定相的固定方式分： 柱色谱 填充柱色谱 毛细管柱色谱 纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
1952年Martin和James首先提出了气相色谱法， 1952年Martin和James首先提出了气相色谱法， 并分离分析脂肪酸和脂肪胺等混合物取得成功， 同时对该法的理论和实验方法作了精辟论述。 气相色谱法的兴起，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 在线” 基础。 1956年Golay提出开管柱色谱理论，次年出现 1956年Golay提出开管柱色谱理论，次年出现 了毛细管色谱分析法。
（二）分配色谱法
基本原理 分配色谱法利用被分离组分在固定相或流动相 中的溶解度差别而实现分离。
在液液色谱中，一个液相作为流动相，而另一个液 相则涂渍在很细惰性载体或硅胶上作为固定相。流 动相与固定相应互不相溶，两者之间应有一明显的 分界面。分配色谱过程与两种互不相溶的液体在一 个分液漏斗中进行的溶剂萃取相类似。 这种分配平衡的总结果导致各组分的差速迁移，从 而实现分离。
定义：是利用混合物不同组分在固定相 流动相中分 定义：是利用混合物不同组分在固定相和流动相中分 是利用混合物不同组分在固定相和 配系数(或吸附系数、 渗透性等)的差异 的差异， 配系数 或吸附系数、渗透性等 的差异， 使不同组分 或吸附系数 在作相对运动的两相中进行反复分配， 在作相对运动的两相中进行反复分配，实现分离的分 析方法。 析方法。 实质：分离 实质： 目的：定性分析或定量分析 目的：
要求： 要求： 固定相→离子交换树脂 流动相→水为溶剂的缓冲溶液 被分离Hale Waihona Puke Baidu分→离子型的有机物或无机物 分离机制见图示 分离机制见图示 阳离子交换树脂 RSO3-H+ + X+ → RSO3-X+ + H+
固定离子 可交换离子 待测离子
− [RSO3 X + ]S [H + ]m − [RSO3 H + ]S [ X + ]m
固定相
离子交换色谱常用的固定相为离子交换树 离子交换色谱常用的固定相为离子交换树 脂，典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯 苯交联共聚而成。其中，二乙烯苯起到交联和 加牢整个结构的作用，其含量决定了树脂交联 加牢整个结构的作用，其含量决定了树脂交联 度的大小。交联度一般控制在4 16%范围内， 度的大小。交联度一般控制在4 ~ 16%范围内， 高度交联的树脂较硬而且脆，但选择性较好。 在基体网状结构上引入各种不同酸碱基团作为 可交换的离子基团。
60年代，由于气相色谱法对多组分复杂混合物 60年代，由于气相色谱法对多组分复杂混合物 的分离效率高但定性困难，推出了气相色谱的分离效率高但定性困难，推出了气相色谱质谱联用技术（GC-MS），有效弥补色谱法定 质谱联用技术（GC-MS），有效弥补色谱法定 性特征差的弱点。 60年代后期高效液相色谱（high performance 60年代后期高效液相色谱（high liquid chromatography，HPLC）的创立，为 chromatography，HPLC）的创立，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。
n
Ka与组分的性质、吸附剂的活性、 注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、 流动相的性质及温度有关
吸附剂要求 吸附剂要求 ：具表面活性吸附中心(硅胶、 要求：具表面活性吸附中心(硅胶、 氧化铝和聚酰胺) 氧化铝和聚酰胺) 结构：硅胶为多孔性硅氧烷交联结构， 结构：硅胶为多孔性硅氧烷交联结构， 表面孔穴中含有活性基团硅醇基，可与 极性化合物或不饱和化合物形成氢键 而 极性化合物或不饱和化合物形成 氢键而 具有吸附性。 具有吸附性。
第十一章 色谱分析法概论
第一节
色谱法概述
一、色谱法的由来 1906年由俄国植物学家 Tswett创立 1906 年由俄国植物学家Tswett 创立 植物色素分离见图示 植物色素分离见图示
色带
固定相stationary phase— 固定相stationary phase—CaCO3颗粒 流动相mobile phase— 流动相mobile phase—石油醚
图示
分配系数的微小差异→吸附能力的微小差异 微小差异积累→较大差异→吸附能力弱的组分先流出； 吸附能力强的组分后流出back
（二）色谱分离原理
色谱分离基于各组分在两相之间平衡分配的差异， 色谱分离基于各组分在两相之间平衡分配的差异 ， 平衡分配可以用分配系数和分配比来衡量
（三）色谱分离特点
1．不同组分通过色谱柱时的迁移速度不等 →提供了分离的可能性 2．各组分沿柱子扩散分布→峰宽↑ 各组分沿柱子扩散分布→峰宽↑ →不利于不同组分分离
二、基本类型色谱法的分离机制
基本概念：固定相 基本概念：固定相（s）；流动相（m） 固定相（ 流动相（ （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
基本原理：利用吸附剂对样品中各组分 基本原理： 吸附能力的不同，在两相作相对运动时， 导致各组分在色谱柱中产生差速迁移， 使保留时间不同而分离。
流动相→ 流动相→必须与固定相互不相溶
选用非极性物质为固定相，而极性溶剂为流动相的液液色谱 称为反相分配色谱，这种色谱方法适合于分离芳烃、稠环芳 烃及烷烃等化合物。 以极性物质作为固定相，非极性溶剂作流动相的液液色谱， 称为正相分配色谱，适合于分离极性化合物； 洗脱顺序：
正相色谱法 反相色谱法 固定相极性 大 小 流动相极性 小 大 组分分离 极性小的先流出 极性大的先流出
第二节
色谱法的原理
一、色谱过程、分离原理及特点 色谱过程、 二、基本类型色谱法的分离机制
一、色谱过程、分离原理及特点 色谱过程、 （一）色谱过程
指被分离组分在两相中的“分配” 指被分离组分在两相中的“分配”平衡过程 以吸附色谱为例见图示 以吸附色谱为例见图示 吸附→ 解吸→ 吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸 →反复多次洗脱 →被测组分分配系数不同→ 差速迁移 → 分离 被测组分分配系数不同→
（三）离子交换色谱法
基本原理: 基本原理:离子交换色谱以离子交换树脂为
固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的 离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子 通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离 子基团进行可逆交换，根据组分离子 子基团进行可逆交换，根据组分离子对树脂亲 离子对树脂亲 合力不同而得到分离。
80年代初出现了超临界流体色谱法 （ supercritical 80 年代初出现了超临界流体色谱法（ fluid chromatography，SFC），兼有气相色谱法与高 chromatography，SFC） 效液相色谱法的某些优点。 效液相色谱法的某些优点。 80年代末期飞速发展起来的高效毛细管电泳法（ high 80年代末期飞速发展起来的高效毛细管电泳法（ performance capillary electrophelectrophoresis， HPCE） 其柱效高， 理论塔板数可达10 oresis， HPCE） 其柱效高 ， 理论塔板数可达 107m-1 。 该法对于生物大分子的分离具有独特优点。 该法对于生物大分子的分离具有独特优点。 近年来，涌现出毛细管电色谱， 近年来，涌现出毛细管电色谱，它集聚了毛细管电泳和 色谱法的优点，显现出很大的发展空间。 色谱法的优点，显现出很大的发展空间。
选择性系数
KS =
=
− [RSO3 X + ]S [ X + ] − [RSO3 H + ]S [H + ]m
注：K 注：Ks与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质、 离子交换树脂性质以及温度有关 next
图示
分离机制： 分离机制： 依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力） 依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力） 不同而实现分离 back
洗脱顺序：
⑴ 饱和碳氢化合物系非极性化合物， 一般不被极性 饱和碳氢化合物系非极性化合物 ， 吸附剂吸附或吸附得不牢。 吸附剂吸附或吸附得不牢。 ⑵ 若分子的基本母核相同 ， 分子中引入的取代基的极 若分子的基本母核相同， 性越强， 则整个分子的极性越强， 性越强 ， 则整个分子的极性越强 ， 吸附能力越强；若 极性取代基的个数越多，则整个分子的极性越强。 极性取代基的个数越多，则整个分子的极性越强。 ⑶ 不饱和化合物比饱和化合物的吸附力强 ， 分子中双 不饱和化合物比饱和化合物的吸附力强， 键数目多则吸附能力强；
平面色谱
续前
3．按分离机制分： 按分离机制分：
分配色谱：利用分配系数的不同 分配色谱：利用分配系数的不同 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 离子交换色谱：利用离子交换原理 离子交换色谱：利用离子交换原理 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同
四、色谱法的特点
优点：“三高”、“一快”、 “高选择性——可将性质相似的组分分开 一广” 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 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 高灵敏度——10-11~10-13g，适于痕量分析 分析速度快——几 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 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 缺点： 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需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)
一、色谱的发展
1941年 马丁Martin和辛格Synge首先提出柱效 1941年,马丁Martin和辛格Synge首先提出柱效 能模型。即在色谱柱操作参数的基础上模拟蒸 能模型。即在色谱柱操作参数的基础上模拟蒸 馏理论，以理论塔板高度 馏理论，以理论塔板高度来表示分离过程。 理论塔板高度来表示分离过程。 首创分配色谱法，将一种液体固定在适当的载 首创分配色谱法，将一种液体固定在适当的载 体上，使第二种液体流过前者而实现分离。它 的创立大大拓展了色谱法的应用范围。 指出了进一步发展的两条途径：一条是 指出了进一步发展的两条途径：一条是“流动 相可用气体来代替” 相可用气体来代替”，这就导致了气相色谱的 产生；再一条是 产生；再一条是“使用非常细的颗粒并在柱的 两端施加较大的压差，可以得到小的理论塔板 高度”，为高效液相色谱 高度”，为高效液相色谱的出现提供了思路。 高效液相色谱的出现提供了思路。
图示
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
狭义分配系数
K= Cs X V = s s Cm Xm Vm
K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质 以及柱温有关
要求： 要求： 固定相→ 固定相→机械吸附在惰性载体上的液体 载体：它起到负载一定量固定液的作用。为表面积 大的惰性物质，机械性能好。常用载体有吸水硅胶、 纤维素和多孔硅藻土。 载体→ 载体→惰性，性质稳定，不与固定相和流动相发生 化学反应 为了克服涂渍在载体上的固定液的流失问题， 为了克服涂渍在载体上的固定液的流失问题 ， 产生 了化学键合相， 将各种有机基团通过化学反应， 了化学键合相 ， 将各种有机基团通过化学反应 ， 键 合到载体上
色谱是一种重要的分离、分析技术， 分离混合物中的各组分并加以分析。 固定相——除了固体， 固定相——除了固体，还可以是液体 流动相——液体或气体 流动相——液体或气体 色谱柱——各种材质和尺寸 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 被分离组分——不再仅局限于有色物质
二、色谱法定义、实质和目的 色谱法定义、
图示
分离机制： 分离机制： 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→ 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开 back
吸附平衡
Xm + nMs→Xs + nMm
吸附系数
[ Xs ][Mm ] Ka = n [ Xm ][MS ]