色谱色谱复习.docx

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第二章色谱法的基本术语及理论1.色谱峰展宽的因素（19-20）一．柱内因素VanDeemter曲线方程：H=A+B/u+Cu1）涡流扩散项AA=2λdp（λ为柱填充不规则因子，dp为填充物的平均颗粒直径）A项说明由于柱子填装的不均匀或填料颗粒直径不均匀，流动相流过时就会由于流速不同引起涡流现象，导致分析物被扩散，谱带展宽，即色谱峰形展宽。2）纵向扩散项（分子扩散项）B/uB/u=2γDm/u（B为纵向扩散项常数，Dm为样品组分在流动相中的扩散系数，γ为弯曲因子）纵向扩散项说明试样分子在色谱柱内被流动相带向前时，由分子本身运动引起的轴向扩散也会引起峰展宽。①流动相中的扩散系数Dm。Dm与组分的性质、流动相的性质、温度、压力等有关。在u较低的情况下B项对谱带展宽的影响增加。气相>液相。解决方法：a）气相：增加载气密度，既增加压力及载气分子量。常用氮气。b）液相：若u>1cm/s，则B项可忽略②弯曲因子γ。与填充物的形状、填充状况有关。毛细管柱γ=1.③流动相速度。U下降，B项增加，峰展宽。3）传质阻力项CuCu=Csu+Cmu（Cs为流动相中的传质阻力，Cm为固定相中的传质阻力）①填充柱气相色谱：一般情况下Cm可忽略不计。C=Cs②毛细管柱气象色谱：C=Cs+Cm③液相色谱：C=Cs+Cm+Csm（Csm静态流动相传质阻力）当流动相小于最佳流速时，流速越小B/u项越大，Cu项越小，此时B/u项主导作用，流速增加，H减小柱效增高。但流速大于最佳流速时，流速越大，B/u项越小，Cu项越大，此时Cu项起主导作用，流速增加，H增加，柱效降低。u最佳=（B/C）1/2。实际采用u>u最佳。提高柱效：减少填充粒径、提高填料粒径的均匀度和圆整度、提高填料均匀性、提高色谱柱内表面的光滑度和内劲的均匀性、减少固定相液膜厚度和提高固定液膜涂布的均匀性。二．柱外因素：进样器、检测器和各种连接管中的死体积，以及溶剂效应、进样方式和技术降低柱外效应对板高的影响：1.尽量减少连接管线的长度，并采用细内径的管线为连接线；2.采用死体积小的检测器；3.避免溶剂效应；4.采用合适的进样方式和技术。2.分离度的影响因素（23）影响分离度R大小的因素：R=√n4（α-1α）（k1+k）1）√n4称为柱效项，（α-1α）称为柱选择项，（α=k2/k1k1，k2分别为两待分离组分的容量因子，α>1，k2>k1），（k1+k）称为柱容量项（k 为相邻两组分中保留时间长的组分的容量因子，即k2）。柱效项与理论塔板数有关，柱选择项与容量项有关。改善分离的一般原则：1）增加相邻组分保留时间的差值①增加色谱柱长②增加固定相的量：则k增加③选择分离因子较大的色谱条件：a降低柱温，b选择不同的固定相（填充柱GC），c选择不同的流动相（HPLC）2）减少谱带宽度W①提高柱效，减少塔板高度——使用粒径更细的填料，匀浆装柱②减少色谱系统死体积③减少进样量，防止超载第三章气相色谱法1．了解气相色谱法的特点及分类（26-28）1）气相色谱法的特点：效能高、灵敏度好、选择性高、分析速度快、应用范围广。2）气相色谱法的分类：填充柱气象色谱、毛细管气象色谱。2.气象色谱的固定液1）对固定液的要求（29）①化学稳定性好，在操作柱温下不降解；②化学惰性，不与样品组分、担体、柱材料及载气发生不可逆反应；③蒸气压低；④对样品组分具有一定溶解度；⑤对样品组分具有良好的选择性；⑥对担体要有湿润性。2）样品组分与固定液之间的分子作用力的种类：定向力、诱导力、色散力、特殊作用力。3）固定液的极性与分离特性评价，主要掌握Rohrschneider常数，了解McReynolds常数Rohrschneider常数：规定角鲨烷的相对极性为0，β，β’-氧二丙腈的极性为100.固定液的相对极性P=100-100*（q1-qx）/（q1-q2）。（q1，q2，qx分别为物质在β，β’-氧二丙腈，角鲨烷及待测固定液的相对极性）。从0到100每20为一级，用+表示。不能反映出样品组分与固定液之间的全部作用力，只能反映色散力和诱导力。（30）McReynolds常数：（30-31）4）固定液的分类，掌握几种常见固定液如聚二甲基硅氧烷类、聚苯基甲基硅氧烷类、氰烷基聚硅氧烷类和聚乙二醇的特点及使用分析对象（32-38）非极性固定液（相对极性为0）弱极性固定液（SE-30，OV-1，OV-17，相对极性为++）、中极性固定液（QF-1/OV-225，相对极性为+++）、强极性固定液（聚乙二醇、聚酯类，相对极性为++++或+++++）①聚二甲基硅烷类 （最广泛）：可使用的温度范围大，对一般的有机化合物有较好的溶解能力。在操作条件下，蒸汽压低，热稳定性和化学稳定性好，还可以在硅原子上引入多种有机官能团，改变其性质。在高温下，强酸、强碱和氧气能使硅氧键断裂，所以最好使用中性担体并除去载气中的微量氧气，并且在使用前充分老化。对烃类化合物基本上按沸点顺序分离，对含氧化合物具有一定选择性。①聚苯基甲基硅烷类：芳香化合物溶解度升高，极性组分保留值增大。OV-17中苯基聚硅氧烷固定液，最高使用温度为300℃，可溶于氯仿和二氧甲烷。②氰烷基聚硅氧烷类：极性较强，选择性好，热稳定性好。含有电负性的氰基，对含芳香基的和烯基的化合物保留较强，适合从复杂的烃类混合物中分离不饱和的烃与芳烃，也适用于分离不饱和脂肪酸，还可以用与分离糖类、醇类、酚类、甾体化合物。③聚乙二醇：可溶于氯仿。氢键型固定液。适用于分离醇类、醛类、生物碱类、酯类等化合物。其中PEG-20M是药物分析中最常用的气相固定液。5）气相色谱中如何选择固定液（38-39）①相似相溶原则：A．按极性选择：非极性组分选用非极性固定液（如SE-30，OV-1），色散力，按沸点顺序出柱（低高）；中等极性选中等极性固定液（如OV-17，QF-1），色散力和诱导力，按沸点顺序出柱，沸点相同，非极性组分先出柱；强极性组分选强极性固定液，定向力，按极性顺序出柱（弱强）。B．按化学官能团选择：固定液与组分分子官能团相同，作用力最强，选择性最好。C．按组分之间的主要差别选择：主要差别为沸点，选非极性固定液；主要差别为极性，选极性固定液。D．固定液与样品性质相似，产生拖尾可能性小。②利用固定液与组分间的特殊作用力差异选择：氢键力，诱导力，受质子力，给质子力③混合固定液④利用选择性和手性固定液⑤按McReynolds常数选择固定液3.气-液色谱柱气相色谱法1）气-液色谱柱气相色谱法中对担体的要求：①化学惰性，在使用柱温下不与样品或固定发生反应；②比表面积大，颗粒规则均匀，利于固定液的均匀涂布；③机械强度好，处理过程中不易破碎；④热稳定性好，对固定液有较好的润湿性。2）使用前担体的表面处理的原因及方法，其中担体表面处理时釉化的目的是什么？原因：经煅烧后的硅藻土担体表面不仅有可与极性组分形成氢键的硅醇基活性中心，还有对酸性或碱性化合物有强吸附作用的酸性或碱性作用点，这些均会造成拖尾。方法：酸洗、碱洗、釉化、硅烷化釉化的目的：堵塞担体表面的微孔，改善表面性质，屏蔽或惰化担体表面的活性中心，增加机械强度。适于分析醇、酸类极性较强的物质。3）填充柱的老化的目的、方法及注意事项 目的：出去填充物中残留的挥发性成分并促进固定液的均匀、牢固地分布在担体表面。方法：在室温下将色谱柱的入口端与气化室相连，防止加热时从柱内挥发的杂质干扰检测器。然后接通载气，再以程序升温的方式缓慢将柱温升至比柱中固定液的最高使用温度低20~30℃的温度处，加热老化12~24h，以除去填料中残余溶剂及固定液带来的低分子聚合物。4.气-固色谱与气-液色谱的特点比较气-液色谱气-固色谱1）分配系数小，保留时间短2）吸附等温线的直线部分范围大，色谱峰对称3）重现性好，固定液批与批之间差异小，保留值重现性好4）固定液一般无催化性5）高温下易流失6）品种多，选择余地大7）可用于高沸点化合物分离1）分配系数大，保留时间长2）吸附等温线的直线部分范围小，色谱峰常常不对称3）吸附剂批与批之间差异大，保留值及分离性能不稳定4）高温下一般吸附剂有催化性5）高温下不易流失6）品种少，选择余地不大7）一般不适合高沸点化合物，适合永久气体和低沸点化合物的分离5.毛细管柱气相色谱法1）毛细管柱的柱管使用聚酰亚胺涂层的原因及作用（47）原因：未加保护层的FSOT柱受温度影响，易于断裂，这是因为水分子侵袭Si-O键形成硅醇基的缘故。作用：防潮，防止擦伤管壁。2）交联毛细管柱的特点及常用交联方法，毛细管气相色谱柱交联引发剂主要有哪些？（48-49）特点：①固定液膜稳定性大大提高，固定液流失大大减少；②固定液膜具有不可提取的特点；③使用温度范围宽；④由于交联和键合作用，固定化固定相的挥发度很低，柱中固定相流失小可提高分析的灵敏度。常用的交联方法：①使分子间形成Si-O-Si键，即通过高温缩合的方法使Si-OH和另一个分子或管壁上的Si-OH进行缩合；②聚硅氧烷上的甲基（或乙烯基）经引发剂而长生碳碳键之间的结合，形成Si-C-C-Si的结合，这一方法普遍使用。引发剂：过氧化物引发剂，偶氮化合物引发剂，臭氧引发剂。3）毛细管柱进样方式，掌握分流及吹尾气目的（56-57）分流目的：防止毛细管柱超载吹尾气的目的：使柱中分流出的样品组分一出来便被送到检测器，满足检测器最佳响应要求，以防色谱峰展宽。分流进样，不分流进样。4）分流比及测定方法；线性分流与非线性分流及影响样品失真的因素（57-58）分流比：所进样品完全气化，并在载气充分混合的条件下，样品通过分流进样器的进入柱子的流量Fc，与通过分流器放空的流量F分流之比。分离比=Fc/F分流测定方法：F分流的测定可通过皂膜流量计测定，也可以通过仪器进行设定。Fc=π* r2*L/tM线性分流：样品组分经过分流器分出的进入色谱柱的样品能够代表原样品，即进入色谱柱的样品各组分比率与原样品一致。非线性分流：进入色谱柱中的各组分的含量与原始样品中的组分的含量不同。影响样品失真的因素：①分离器本身设计不合理；②分流比。分流比过小，沸点高的组分进入柱子的比例大，沸点低的组分进入柱子的比例小；③分流进样器（气化室）的温度：温度太低，未达到样品中沸点最高组分的沸点温度，会造成进入色谱柱中的低沸点组分含量偏大而失真；④样品与载气的充分混合；⑤进样量：进样量太小，部分不易气化的高沸点组分残留在针头中未气化。5）分流进样法的优缺点优点：①样品组分峰形尖锐；②操作方便，分流比调节容易；③易自动化操作，自动进样的精密度好；④不会引起柱子超载，不伤柱子；⑤结果的重现性好。缺点：①不适合于浓度和沸点范围宽的混合样品；②不适宜于痕量分析；③若操作不当会引起分流失真，并且定量分析的准确度和精密度都依赖与进样的重复性和操作技术。第四章气象色谱检测器气象色谱检测器的种类及其原理、性能特点（主要FID、ECD、NPD）1.火焰离子化检测器（FID）（64-65）工作原理：当含有机物的载气由喷嘴喷入火焰时，在热裂解区发生裂解反应产生自由基产生的自由基在反应区火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生反应生成的正离子CHO+与火焰中的大量水分子碰撞而发生分子离子反应化学电离产生的正离子和电子再外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流离子电流信号输出到记录仪，得到的峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线。在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比。质量型检测器。性能特点：优点：灵敏度高、响应快、线性范围宽、耐用、可靠性好。缺点：检测时样品被破坏。FID是GC中广泛采用的一种检测器，一般多用于测定有机含碳化合物，特别是烃类化合物。2.电子捕获检测器（ECD）（66-68）包括ECD池和检测电路两部分工作原理：放射源放出β射线轰击载气而电离，电负性组分从柱后进入检测器，捕获ECD池电子，产生负峰，负峰信号经放大器放大，由记录器记录即为响应信号。ECD响应信号随着组分浓度的增大而增大，同时实际工作中通过极性转换将负峰转为正峰。浓度型检测器性能特点：优点：灵敏度高，选择性好——仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度。缺点：线性范围窄。3.热导池检测器（TCD）（69-70） 利用组分和载气的热导率不同而产生相应的浓度型检测器工作原理：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值相等，无电压信号输出，记录仪走直线；载气携带试样组分流过测量臂而这时测量臂流过的仍是纯载气，是测量臂的温度发生改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，这时电桥失去平衡，存在电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度有关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。性能特点：优点：通用性好，操作维护简单，廉价。缺点：灵敏度低。第五章气相色谱相关技术1.程序升温色谱法（75-77）（1）特点：①可使低沸点组分与高沸点组分同时得到有效的检测；②改善了色谱峰形，提高了检测灵敏度；③缩短了分析时间；④较快地除去柱中杂质，便于下一个样品的分析。（2）主要方式及适用对象（一）线性程序升温（二）非线性程序升温①线性升温—恒温：样品中低沸点组分之间的容量因子相差较大，而高沸点组分之间容量因子相差较小②恒温—线性升温：样品中低沸点组分之间的容量因子相差较小，而高沸点组分之间的容量因子之间相差较大。③恒温—线性升温—恒温：样品中低沸点组分之间的容量因子相差很大，低沸点组分之间的容量因子相差较小，而高沸点组分之间的容量因子之间也相差较小。④多阶程序升温：样品中组分很多，沸点范围很宽。2.顶空气相色谱法（83-86）（1）特点、分类特点：①只取气相部分进行分析，大大减少了样品基质对分析的干扰；②采用气体进样，分析速度快，灵敏度高；③分析过程中无须有机溶剂进行提取，操作简便；④有多种模式，适合于分析各种样品。分类：静态顶空分析（挥发性含量较大的样品），动态顶空分析或称吹扫捕集（复杂基质中挥发性较强的组分或难挥发及浓度较低的组分），顶空-固相微萃取。（2）静态顶空分析的原理及影响静态顶空气相色谱分析的因素原理：将液态或固体样品置于一个恒温密闭的样品容器中，使其中的挥发性成分逸出，在达到气-液或气-固平衡后，定量采集蒸汽相进行气相色谱分析。影响因素：①样品的品质；②分配常数和平衡温度（气液比）；③平衡时间；④样品瓶（体积准确，能承受一定压力，密封性能良好，对样品无吸附作用）。（3）动态顶空分析的原理及动态顶空法操作条件选择 原理：用连续惰性气体不断通入液态样品或固体表面，将挥发性成分从基质中“吹扫”出来随气流进入捕集器，捕集器采用吸附剂或低温冷阱的方法对“吹扫”出来的样品挥发性组分进行捕集，最后通过瞬间加热捕集器，使分析成分进入色谱柱进入色谱柱进行分析。操作条件选择：①温度；②吹扫速度：取决于样品中待测物的浓度、挥发性、捕集器中吸附作用；③吹扫类型：常用氮气；④吹扫空间：根据样品来优化确定。第六章气相色谱分析在药物分析中的应用1.如何判断待测物是否可以直接进行GC分析（97-99）㈠经验一：对于分子量小于500的化合物，若分子结构中不含有活泼氢的-OH，-NH2，-NH-，-COOH，-SO3H，-CONH2，-