《仪器分析》第六章++色谱分析导论ppt课件.ppt

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1、色谱分析导论色谱法及其分类色谱流出曲线和术语色谱分析基本原理1色谱法及其分类（1）定义：色谱法是一种物理化学分离和分析方法。它是基于物质溶解度、蒸汽压、吸附能力、立体化学或者离子交换等物理化学性质的微小差异，使其在流动相和固定相之间的分配系数不同。当两相做相对运动时，被分离物质在两相之间进行反复多次分配，这样原来微小的分配差异产生了很大的效果，使各组分分离，从而达到分离、分析以及测定一些物理化学常数的目的。（2）历史：色谱法最早是由俄国植物学家茨维特（Tswett）于1906年提出的。现代色谱方法的分离与检测是在线连续进行，记录时间－组分浓度

2、信号图即色谱图。固定相流动相（3）分类：（a）按照流动相和固定相物态分：气相色谱：气-固，气-液液相色谱：液-固，液-液超临界流体色谱（b）按照分离原理分：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱凝胶色谱、生物亲和色谱（c）按照分离系统的结构形状分：柱色谱、毛细管色谱、平板色谱（d）按照展开程序分：洗脱法、顶替法、迎头法洗脱法吸附或溶解能力比样品弱的物质作为流动相，利用组分在固定相上溶解能力不同实现分离。洗脱法样品流出曲线大部分色谱过程采取这种方法。样品区带呈高斯分布。tA顶替法在惰性流动相中加入对固定相吸附或者溶解能力比所有组份都强的物质为顶替剂（

3、或者直接用顶替剂做流动相。适合于制备纯物质或者浓缩分离某一组份，缺点是每经一次使用后，必须更新柱子顶替法样品流出曲线迎头法是将试样混合物连续通过色谱柱。除第一组份外均非纯物质，因此仅适用于从含微量杂质的混合物中切割出一个纯组份。迎头法样品流出曲线2色谱流出曲线和术语非滞留组分基线色谱峰峰高区域宽度：标准偏差；半峰宽W1/2；峰底宽W（W1/2=2.354；W=4）保留值：死时间tm；保留时间tR；调整保留时间tR’；死体积Vm；保留体积VR；调整保留体积VR’相对保留值分离度由色谱峰流出曲线可以实现以下目的：依据保留值进行定性；依据峰面

4、积或者峰高进行定量分析；依据保留值以及峰宽评价色谱柱的分离效能3色谱分析基本原理问题：色谱峰为什么是这种形状？不同物质为什么保留值不同？相邻的峰分离效果如何表示？和什么因素有关？如何提高分离速度？……样品在色谱柱内运行有两个基本特点：不同组分分子差速迁移-物质在两相中的分配平衡，热力学同种组分分子分布离散-物质在流动相、固定相中的扩散和运输速率以及柱外效应，动力学色谱学研究的两个基本问题：热力学、动力学（1）分配过程流动相固定相V色谱柱内的分配平衡相转移力：热力学理论告诉我们，自发过程总是向自由能减少的方向进行的。而化学势（偏摩尔自由能）可

5、以用来判断相变化和化学变化的方向，即物质总是从化学势高的状态变到化学势低的状态，直至化学势相等即达到平衡状态。因此，组分在两相之间的化学势之差就是发生相转移变化的推动力。溶质在流动相和固定相中的化学势分别为：平衡状态下溶质在两相中的化学势相等，即由于色谱体系中溶质量很小，一般做稀溶液处理，活度可以用浓度C代替，从而可得到：分配系数K：定义为组分在固定相中和流动相中的浓度之比，因此有：（1-5）物质的化学势实际上等于其偏摩尔自由能，因此可得：（1-6）分配系数K是溶质在两相中的分布平衡性质的量度，反映了溶质和固定相、流动相作用力的差别，它决定于

6、流动相、固定相和溶质分子的结构，而和色谱柱特性以及仪器无关。分配比色谱学中用到的描述溶质在固定相和流动相之间分布特性的另一个重要的参数是分配容量k’，也叫容量因子，分配比，容量比。相比（1-8）相比与填料的颗粒度、表面积、固定相的用量、填充的情况等因素有关！（2）保留值保留值是组分在色谱柱内滞留行为的一个指标，与分配过程有关，受热力学和动力学因素的控制。保留时间、保留体积等。基本保留方程为：组分在色谱柱内停留的时间tR可以看成两部分：停留在流动相里面的时间t0–受流动相流速的影响，与组分的分配保留无关停留在固定相里面的时间t0k’–决定于

7、分配比，即分配系数以及色谱柱的结构参数相对保留值：代表固定相对两组分的分离能力即分离选择性的大小。取决于：固定相性质与流动相性质柱温（3）色谱过程基本理论色谱过程理论需要解决的问题：组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？影响分离效果的因素及改进途径？色谱分离过程的热力学和动力学问题，柱效与分离度的评价指标及其关系。1940年Wilson提出了平衡色谱理论。对于谱线移动的速度和非线性分配等温线时的流出曲线形状给了很好的说明。由于该理论忽略了传质速率的有限性与物质分子的纵向扩散的影响，因而对在线性色谱条件下的色谱峰区域扩宽的现象不能解释。1941

8、年，Martin和Synge提出塔板理论。对色谱流出曲线分布和谱带移动规律，以及柱长和理论塔板高度H对区域扩张的影响给予了近似的解释。但是塔板理论对影响理论塔板高度