仪器分析张寒琦 第十四章 色谱法原理

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1、第二章色谱法的基本原理一．教学内容1.色谱分离的基本概念和基本原理2.色谱分离的理论基础3.简单的色谱定性和定量分析的方法2.1色谱法概述2.1.1色谱法的起源和发展石油醚石油醚+植物色素CaCO3固定相叶绿素(绿色)叶黄素(黄色)胡萝卜素(黄色)液液分配色谱乙醇－氯仿(流动相)水各种氨基酸硅胶为载体水为固定相硅胶年代发明者发明的色谱方法或重要应用1906Tswett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a-、b-和g-胡萝卜素。使色谱法开1931Kuhn,Lederer始为人

2、们所重视。1938Izmailov,Shraiber最先使用薄层色谱法。1938Taylor,Uray用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可1941Martin,Synge作为流动相（即气相色谱）。1944Consden等发明了纸色谱。在氧化铝中加入淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入1949Macllean实用阶段。1952Martin,James从理论和实践方面完善了气-液分配色谱法。1956VanDeemter等提出色谱速率理论，并应用于气相色谱。195

3、7基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。1958Golay发明毛细管柱气相色谱。1959Porath,Flodin发表凝胶过滤色谱的报告。1964Moore发明凝胶渗透色谱。1965Giddings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1975Small用抑制型电导检测的新型离子色谱法。1981Jorgenson等创立了毛细管电泳法。2.1.2色谱法定义和分类一、色谱法的定义定义：利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之间的作用力（分配、吸附、离子交

4、换等）的差别，当两相做相对移动时，各溶质在两相间进行多次平衡，使各溶质达到相互分离。特点：高超的分离能力，是一种物理化学分析方法具体优点：（1）分离效率高。（2）应用范围广。（3）分析速度快。（4）样品用量少。（5）灵敏度高。（6）分离和测定一次完成。（7）易于自动化，可在工业流程中使用。色谱法的缺点定性能力较差。二、色谱法的重要概念固定相流动相色谱柱三、色谱法的分类1、按流动相所处的状态分类气—固色谱气相色谱---用气体作流动相气—液色谱液—固色谱液相色谱---用液体作流动相液—液色谱超临界流体色谱2、按

5、固定相使用的形状分类①柱色谱：固定相装在柱管内。②纸色谱③薄层色谱(纸色谱和薄层色谱又统称作平板色谱)3、按分离过程的物理化学原理分类①吸附色谱(L－S，G－S)②分配色谱(L－L，G－L)③离子交换色谱(L－S)④空间排阻色谱(L－S)吸附色谱(L－S，G－S)水硅胶GoodtransportbetweensampleandsorbentConditionedsorbent分配色谱(L－L，G－L)OHSilicabaseNH+3SO-3+NCO2HCO-2OCON(CH3)2Electrostatica

6、ttraction离子交换色谱(L－S)空间排阻色谱(L－S)2.2色谱分离原理2.2.1分配系数和分配比1.分配系数（K）CsKCmC：被测组分在固定相中的浓度sC：被测组分在流动相中的浓度m分配系数意义：CsKCm①K是热力学常数，K值除了与温度、压力有关外，还与被测物、固定相和流动相的性质有关。②K值大→Cs大→tR长→移动速度慢。③若两组分的K值相等→两个组分分离开。2.分配比（k）msnscssVVsKkKmncVVβmmmmmVmβVsβ：相比msnscssVVsKkK

7、mncVVβmmmmm分配比的意义：①k随K和β的变化而变化；②k值越大→m越多→柱的容量大sk又称作容量因子。③k是表征色谱柱对被测组分保留能力的主要参数。2.2.2色谱法分离原理进样流动相检测和记录流动相A+B+空气BA+BA空气固定相BAB色谱分离过程的特点：不同组分在通过色谱柱时移动速度不等。1000.162003000.144000.1250.0310.0010.160.0780.0040.0870.1180.008检测量0.0680.1380.01490.1380.0210.04100.1250

8、.030.02110.1050.040120.0830.04512345678910111213130.0630.05流动相体积2.3色谱流出曲线五种磺胺的色谱图气相色谱分离多环芳烃色谱图一、色谱流出曲线或色谱图以检测器对组分的响应信号为纵坐标，流出时间(或流出体积)为横坐标作图所得的曲线。R——f(t,V)二、色谱流出曲线构成：由基线和色谱峰组成。基线：指仅有流动相通过而没有待测物，检测器响应信号随流出时间的变