第八章 色譜法導(dǎo)論 吳麗榮

1、儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材一、色譜分析法的產(chǎn)生和發(fā)展n柱內(nèi)的填充物稱為柱內(nèi)的填充物稱為固定相固定相 s （固體或液體）（固體或液體）n沿柱流動的物質(zhì)稱為沿柱流動的物質(zhì)稱為流動相流動相 m（氣體或液體）（氣體或液體）n裝有固定相的柱子稱為裝有固定相的柱子稱為色譜柱色譜柱 n 色譜法：色譜法：根據(jù)混合物各組分在固定相和流動相中的根據(jù)混合物各組分在固定相和流動相中的選擇性分

2、配的差異，使各組分在色譜柱中的選擇性分配的差異，使各組分在色譜柱中的遷移速率遷移速率不同不同而獲得分離的方法。而獲得分離的方法。二、色譜法的分類二、色譜法的分類n2.1 按兩相的狀態(tài)分類按兩相的狀態(tài)分類n 流動相流動相 固定相固定相氣氣-固色譜（固色譜（GSC）氣氣-液色譜（液色譜（GLC）氣相色譜氣相色譜氣體氣體液體液體液體液體固體固體 1. 1. 氣體為流動相的色譜氣體為流動相的色譜 稱稱氣相色譜法氣相色譜法（ GC）2. 液體為流動相的色譜液體為流動相的色譜 稱稱液相色譜法液相色譜法(LC） 液相色譜液相色譜液液-固色譜（固色譜（LSC）液液-液色譜（液色譜（LLC）擴(kuò)展：超臨界流體色譜

3、法超臨界流體色譜法 (SFC)(SFC) n超臨界流體是一種物質(zhì)狀態(tài)，當(dāng)物質(zhì)在超過臨界溫度及臨界壓力以上，氣體與液體的性質(zhì)會趨近于類似，最后會達(dá)成一個(gè)均勻相之流體現(xiàn)象。它具有氣體的低粘度、液體的高密度以及介于氣、液之間較高的擴(kuò)散系數(shù)等特征。nSFC是GC和LC的補(bǔ)充， SFC可以解決氣液色譜分析的難題，它可以分析氣相色譜難汽化的不揮發(fā)性樣品，同時(shí)具有比高效液相色譜更高的效率，分析時(shí)間更短。二、色譜法的分類二、色譜法的分類n2.2 2.2 按分離機(jī)理分類按分離機(jī)理分類吸附色譜吸附色譜：吸附劑對不同組分的：吸附劑對不同組分的吸附能力吸附能力不同不同；分配色譜分配色譜：不同組分在兩相中的：不同組分在

4、兩相中的溶解度溶解度不同；不同；離子交換色譜離子交換色譜：不同組分與離子交換劑：不同組分與離子交換劑的的交換能交換能 力力不同不同；凝膠色譜（分子排阻色譜）凝膠色譜（分子排阻色譜）: :凝膠對不同分子的凝膠對不同分子的 阻滯作用阻滯作用不同。不同。n 視頻視頻凝膠色譜法凝膠色譜法二、色譜法的分類二、色譜法的分類 2.3 按操作形式分類按操作形式分類1. 固定相裝于柱內(nèi)的色譜法，稱為固定相裝于柱內(nèi)的色譜法，稱為柱色譜柱色譜。 比如比如 GC、HPLC、CE、SFC 視頻視頻柱色譜分離操作柱色譜分離操作2. 固定相呈平板狀的色譜，稱為固定相呈平板狀的色譜，稱為平板色譜平板色譜， 又分為又分為薄層色

5、譜、紙色譜、薄膜色譜薄層色譜、紙色譜、薄膜色譜。 視頻視頻紅藍(lán)墨水的紙層析紅藍(lán)墨水的紙層析LLC吸附色譜法吸附色譜法 分配色譜法分配色譜法 LSCGSCGLC柱色譜法柱色譜法儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材色譜圖：指檢測器的響應(yīng)信號隨時(shí)間變化的曲線 （濃度-時(shí)間曲線）儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆晃迨晃濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社色譜圖產(chǎn)生過程色譜圖產(chǎn)生過程儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材穩(wěn)定的基線是一條穩(wěn)定的基線是一條平行于橫軸平行于橫軸

6、的直線。的直線?；€基線反映儀器是否穩(wěn)定反映儀器是否穩(wěn)定若基線上下波動若基線上下波動稱為噪聲稱為噪聲若基線上斜或下斜若基線上斜或下斜稱為漂移稱為漂移儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材總結(jié)

7、：總結(jié)：利用色譜圖可以解決下列問題：利用色譜圖可以解決下列問題：（1） 樣品中所含組分的樣品中所含組分的最少個(gè)數(shù)最少個(gè)數(shù)（2） 保留值保留值-定性定性（3） 色譜峰面積（或峰高）色譜峰面積（或峰高）-定量定量（4） 色譜峰的區(qū)域?qū)挾壬V峰的區(qū)域?qū)挾?評價(jià)評價(jià)柱效柱效儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的濃濃度比度比，稱為，稱為分配系數(shù)（平衡常數(shù)），分配系數(shù)（平衡常數(shù)），用用K K表示，即：表示，即：組分在組分在固定相固定相

8、中的中的濃度濃度組分在組分在流動相流動相中的中的濃度濃度K= cS cm=K與柱溫有關(guān)，與兩相體積與柱溫有關(guān)，與兩相體積無關(guān)無關(guān)。 儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材n一定溫度下，組分的分配系數(shù)一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，保留值越越大，保留值越?，出，出峰越峰越?；n若兩組分的若兩組分的K值相等，則同時(shí)出峰值相等，則同時(shí)出峰n各組分的各組分的K值不同是分離的基礎(chǔ)；值不同是分離的基礎(chǔ)；n某組分不被固定相保留，則某組分不被固定相保留，則K=?組分在固定相中的濃度組分在固定相中的濃度組分在流動相中的濃度組分在流動相中的濃度K= cScm=（大（大,慢）慢）（0）儀

9、器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材ssssmmmmmCVVkKmC VV組分在固定相中的質(zhì)量組分在流動相中的質(zhì)量儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材)1 ()1 ()1 ()1 (0000msRmsRVVKVkVVVVKtktt操作條件一定時(shí)，操作條件一定時(shí)，K或或k越大，保留值越大越大，保留值越大若若K或或k相等，則兩組分的色譜峰重合相等，則兩組分的色譜峰重合K或或k不等是色譜分離的先決條件不等是色譜分離的先決條件00VVttkRR儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材一、一、 塔板理論塔板理論 分餾的原理是通

10、過加熱，從塔底形成的上升蒸氣流和從塔頂冷凝的下降液體流（回流），在塔板液層上進(jìn)行氣液兩相的熱交換和質(zhì)交換，依據(jù)組分的揮發(fā)度不同，輕組分隨蒸氣流向上，重組分隨液體流向下，從而完成液體混合物的分離目的。一、一、 塔板理論塔板理論儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材222/11654.5WtWtnRR注意：單位統(tǒng)一！注意：單位統(tǒng)一！儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材有效有效有效nLHWtWtnRR2/22/1/)(16)(54. 5n或或neff 、H或或Heff 描述柱效能的重

11、要指標(biāo)描述柱效能的重要指標(biāo)對于單一組分，對于單一組分，n或或neff越大（越大（H或或Heff越?。?，越小），柱效能越高，色譜峰越窄。柱效能越高，色譜峰越窄。注意：單位統(tǒng)一！注意：單位統(tǒng)一！儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材)mm(1.7101.22000H102 . 1)0 . 2/20. 050. 1(5.54Wt5.54n33222/1R）（在實(shí)驗(yàn)中，如何比較不同色譜柱的柱效？在實(shí)驗(yàn)中，如何比較不同色譜柱的柱效？在相同的實(shí)驗(yàn)操作條件下，用同一物質(zhì)在相同的實(shí)驗(yàn)操作條件下，用同一物質(zhì)通過不同色譜柱，

12、根據(jù)所得的色譜峰分通過不同色譜柱，根據(jù)所得的色譜峰分別計(jì)算出別計(jì)算出n neff , , neff越大，則柱效能越高越大，則柱效能越高思考：思考：某人制備了一根色譜柱，用組分，為測試樣測某人制備了一根色譜柱，用組分，為測試樣測得該柱的理論塔板數(shù)為和，因而得該柱的理論塔板數(shù)為和，因而推斷和組分在該柱上一定能得到很好的分離，推斷和組分在該柱上一定能得到很好的分離，該推斷正確嗎？該推斷正確嗎？思考：思考：答：不正確。答：不正確。因?yàn)樗鍞?shù)因?yàn)樗鍞?shù)n多，只能說明柱效高，色譜峰窄；不多，只能說明柱效高，色譜峰窄；不能判斷二組分是否能被分離能判斷二組分是否能被分離儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆?/p>

13、十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材BH = A+C uu儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材 2pAd儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材 2BD儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材減小的方法：減小的方法： 采用較高的載氣流速采用較高的載氣流速 選擇分子量大的重載氣（選擇分子量大的重載氣（N N2 2） 采用較低柱溫采用較低柱溫分子擴(kuò)散與組分在柱中的停留時(shí)間有關(guān)，停留時(shí)間越長（u小），分子擴(kuò)散越嚴(yán)重。因此，當(dāng)線速度u大時(shí)，B/u項(xiàng)可忽略。儀器分析儀器分析高職

14、高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材減小減小C CL L的方法：降低固定液膜厚度；的方法：降低固定液膜厚度； 提高柱溫提高柱溫 C = Cg + CL Cg 氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)； CL 液相傳質(zhì)阻力系數(shù) 減小減小Cg的方法：采用粒度小的填充物；的方法：采用粒度小的填充物； 分子量小的氣體（如分子量小的氣體（如H2）作載氣）作載氣儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材解釋柱填充均勻程度、固定相粒度、流動相解釋柱填充均勻程度、固定相粒度、流動相種類、流動相流速、柱溫、固定液層厚度等種類、流動相流速、柱溫、固定液層厚度等對柱效的影響。對柱效的影響。熱力學(xué)：塔板理論熱力

15、學(xué)：塔板理論解釋色譜峰形狀、定義柱效的評價(jià)指標(biāo)解釋色譜峰形狀、定義柱效的評價(jià)指標(biāo)動力學(xué)：速率理論動力學(xué)：速率理論Van DeemterVan Deemter方程方程 兩個(gè)基本理論兩個(gè)基本理論儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材)1()2()1()2(1 , 2RRRRVVttr比較下列色譜分離情況的柱效和選擇性高低比較下列色譜分離情況的柱效和選擇性高低柱效低，選擇性低柱效低，選擇性低柱效高，選擇性低柱效高，選擇性低 柱效低；選擇性高柱效低；選擇性高柱效高，選擇性好柱效高，選擇性好R 1.0：兩峰部分重疊

16、；兩峰部分重疊；R =1.0：分離程度分離程度98%，基本分離；基本分離；R 1.5：分離程度達(dá)：分離程度達(dá)99.8%， 完全分離。完全分離。2.分離度R總分離效能指標(biāo)注意：保留時(shí)間與峰寬應(yīng)取相同單位注意：保留時(shí)間與峰寬應(yīng)取相同單位儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材2,12,12,12,111414nrrnkRrkr有效儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材

17、規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材,RsRiRsRisiVVttr儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材S,RsRiRsRisiVVttr儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材iiiiiihfmAfm或儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材iiiiihcAmffi與檢測器性能、組分和流動相性

18、質(zhì)及操作與檢測器性能、組分和流動相性質(zhì)及操作條件有關(guān)，不易準(zhǔn)確測量。條件有關(guān)，不易準(zhǔn)確測量。1.校正因子校正因子儀器分析儀器分析高職高專高職高專“十二五十二五”規(guī)劃教材規(guī)劃教材ssiiSsiisiihchcAmAmfff/與待測物、基準(zhǔn)物和檢測器類型有關(guān)，與操作條件（如進(jìn)樣量等）無關(guān)儀器分析儀器分析高職高專高職高?！笆迨濉币?guī)劃教材規(guī)劃教材121100%100%100%()iiiiinnnnimmfAmmmmfA二氯乙烷二氯乙烷 二溴乙烷二溴乙烷 四乙基鉛四乙基鉛相對校正因子相對校正因子1.001.651.75峰面積（峰面積（cm2）1.501.012.82例：某色譜條件下，分析僅含有二氯乙烷、例：某色譜條件下，分析僅含有二氯乙烷、二溴乙烷及四乙基鉛三組分樣品，分析二溴乙烷及四乙基鉛三組分樣品，分析結(jié)果如下：結(jié)果如下： 試用歸一化法求各組分的百分含量。試用歸一化法求各組分的百分含量。%9.60%10082.275.101.165.150.100.182.275.1%6.20%10082.275.101.165.150.100.101.165.1%5.18%10082.275.101.165.15