仪器分析色谱法的基本原理

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1、第二章色谱法的基本原理PrinciplesofChromatography本章基本要求⒈理解混合物中各组分在色谱柱内分离的原因；⒉了解色谱流出曲线和术语；⒊理解柱效率的物理意义及计算方法；⒋理解速率理论方程对实际分离的指导意义；⒌掌握分离度的计算方法及影响分离度的色谱参数。2.1概述2.1.1色谱法发展史色谱法是俄国植物学家Tswett（茨维特）于1903年首先提出的。他把植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有固体碳酸钙颗粒（固定相）的竖直玻璃管（色谱柱）中，并再从管的上部加入纯的石油醚（流动相），任其自由流下。这时植物色素的抽提液沿玻璃管流动，在管内形成具有不同颜色的色带，

2、每个色带代表不同的组分。--------“色谱”（色层）因而得名胡萝卜素（橙色）植物色素叶绿素（绿色）叶黄素（黄色）石油醚CaCO3固定相1941年，Martin、Syuge发明了液－液色谱。1952年，James、Martin发明了气相色谱。20世纪60年代，出现了高效液相色谱。⑴色谱法：借助在两相间分配系数的差异，而使混合物中各组分获得分离的技术称为色谱分离技术。⑵固定相：填充柱内的填料（固体或液体）。⑶流动相：携带样品流过固定相(气体、液体和超临界流体)。⑷色谱柱：装有固定相的柱。色谱分离过程：当流动相中携带混合物经过固定相时，与固定相发生作用，由于各组分的结构性质

3、（溶解度、极性、蒸汽压和吸附能力等）不同，这种相互作用产生强弱的差异。在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，按先后不同的次序从固定相中流出。几个基本术语：气相色谱--------用气体作流动相液相色谱--------用液体作流动相由于固定相可分为固体吸附剂和涂在固体担体上或毛细管内壁上的液体固定相，故可将色谱法分为下述四类：气–固色谱气体固体流动相固定相液体液体1、按两相所处的状态分类液-固色谱气-液色谱液–液色谱2.1.2色谱法分类①柱色谱：固定相装在柱管内。它又可分为填充柱色谱和毛细管柱色谱。固定相装在色谱柱（玻璃管或毛细管）内。②纸色谱：用滤纸作固

4、定相或载体，把试样液体滴在滤纸上，用溶剂将它展开，根据其在纸上有色斑点的位置与大小，进行鉴定与定量测定。③薄层色谱：将固定相研磨成粉末，再涂敷成薄膜。样品的分离形式类似纸色谱。2、按固定相形状分类①吸附色谱（L-S，G-S）：利用吸附剂对不同组分物理吸附性能的差异进行分离。②分配色谱（L-L，G-L）：利用不同组分在两相中分配系数的不同进行分离。在液-液分配色谱中，根据流动相和固定相相对极性不同，又分为正相分配色谱和反向分配色谱。③离子交换色谱（L-S）：利用组分离子与离子交换剂的交换能力不同进行分离。④空间排阻色谱（凝胶色谱法，L-S）：用多孔物质对不同大小分子的阻碍作

5、用进行分离。固定相是一种分子筛或凝胶，利用各组分的分子体积大小不同而进行分离的方法。⑤亲和色谱：利用不同组分与固定相的高专属性亲合力进行分离的技术，常用于蛋白质的分离。3、按分离过程的物理化学原理分类色谱法的分类大致如下：根据以上所述，将色谱法的分类总结于下表中：2.2色谱分离原理2.2.1分配系数和分配比分配系数：分配比k（又称容量因子）定义：在一定的温度、压力下，组分在气–液两相间达平衡时，分配在液相中的重量与分配在气相中的重量之比。即s：固定相m：流动相k随柱温、柱压、相体积变化，由组分及固定液的热力学性质决定β：相比进样A＋B＋空气BAA+B流动相BBA流动相固定

6、相检测和纪录2.2.2分离原理例：气相色谱法——载气（即流动相，是一种不与待测物作用、用来载送试样的惰性气体，如氮气等）载着待分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样在两相中发生反复多次的分配，最后使各组分分离，然后分别检测，记录各自的响应信号。2.3色谱流出曲线色谱流出曲线（色谱图）即色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信号对时间的曲线图，其纵坐标为信号强度，横坐标为保留时间。峰高←色谱峰保留时间（分）响应值1、有关术语①基线：柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，即图中O-t线。稳定的基线应该是一条水平直线。②峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，h③标准偏差

7、④峰面积A⑤半峰宽Y1/2=2.354⑥峰底宽Y=4、Y1/2、Y：区域宽度死时间tm:不被固定相吸附或溶解的组分进入色谱柱时，从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间。对于气相色谱，常把空气(TCD)和甲烷(FID)从进样到出峰的时间称为tm。如图中O-A’。这种物质不被固定相吸附或溶解，其流速与流动相的流速接近。测定流动相平均线速度ū时可用柱长L与死时间tm的比值计算。2、保留值保留时间tR试样从进样开始到柱后出现色谱峰极大值所需要时间。如图中O-B。它相应于样品到达检测器所需的时间。tR=tR′+tm调整保留时间tR′