色譜分析法概論()

1、色譜法是一種重要的分離、分析技術(shù) 混合試樣分離單組分 檢測(cè)定性、定量分析色譜法的由來(lái)色譜法的創(chuàng)始人俄國(guó)植物學(xué)家茨維特(M.Tswett)色譜法的由來(lái)在茨維特的實(shí)中：裝有CaCO3的玻璃管 色譜柱 CaCO3 固定相 純石油醚 流動(dòng)相 色譜法的由來(lái) 在該實(shí)驗(yàn)中，碳酸鈣在該實(shí)驗(yàn)中，碳酸鈣上混合色素被分成不同色上混合色素被分成不同色帶的現(xiàn)象，像一束光線通帶的現(xiàn)象，像一束光線通過(guò)棱鏡時(shí)被分成不同色帶過(guò)棱鏡時(shí)被分成不同色帶的光譜現(xiàn)象一樣，因此茨的光譜現(xiàn)象一樣，因此茨維特把這種現(xiàn)象稱(chēng)為維特把這種現(xiàn)象稱(chēng)為色譜色譜，相應(yīng)的分離方法稱(chēng)為相應(yīng)的分離方法稱(chēng)為色譜色譜法法（色層法，層析法）（色層法，層析法） 高分離效

2、能、高靈敏度、高選擇性、分析速度快、應(yīng)用范圍廣色譜法的特點(diǎn):色譜學(xué)的重要作用 諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：1948年，瑞典提塞留斯年，瑞典提塞留斯 (Tiselius)，電電 泳和吸附分析；泳和吸附分析；1952年，英國(guó)馬丁年，英國(guó)馬丁 (Martin)和辛格和辛格(Synge)，分配色譜。，分配色譜。 應(yīng)用的科學(xué)領(lǐng)域：生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)應(yīng)用的科學(xué)領(lǐng)域：生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán) 境科境科學(xué)等。（科學(xué)的科學(xué)）學(xué)等。（科學(xué)的科學(xué)） 藥學(xué)（藥物分析）：各國(guó)藥典收載了許多色藥學(xué)（藥物分析）：各國(guó)藥典收載了許多色 譜分譜分析方法。中國(guó)藥典二部，析方法。中國(guó)藥典二部，700多，純多，純度檢查、度檢查、定

3、性鑒別或含量測(cè)定，一部，定性鑒別或含量測(cè)定，一部，600多鑒別或含多鑒別或含量測(cè)定。量測(cè)定。 中藥復(fù)方制劑質(zhì)量測(cè)檢和中藥配伍中的應(yīng)用中藥復(fù)方制劑質(zhì)量測(cè)檢和中藥配伍中的應(yīng)用 色譜法實(shí)質(zhì)是分離色譜分離的基本條件： 1.互不相溶的兩相（流動(dòng)相、固定相）； 2.被分離組分在兩相之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng) 色譜法實(shí)質(zhì)分離 分離依據(jù)： 各組分在兩相之間作用力不同(吸附能力分配系數(shù)離子交換能力大小排阻能力其他親合作用) 各組分差速異行分離色譜法分類(lèi) 按兩相狀態(tài)分 色譜法氣相色譜（GC）氣固色譜（GSC）氣液色譜（GLC）液固色譜（LSC） 液液色譜（LLC）液相色譜（LC）色譜法分類(lèi) 按分離過(guò)程機(jī)制分 吸附色譜法吸附色

4、譜法利用吸附劑表面對(duì)不同利用吸附劑表面對(duì)不同組分物理吸附性能的差異組分物理吸附性能的差異分配色譜法分配色譜法組分在兩相中分配系數(shù)組分在兩相中分配系數(shù)不同不同 離子交換色譜法離子交換色譜法利用離子交換原理利用離子交換原理 排阻色譜法排阻色譜法利用多孔性物質(zhì)對(duì)不利用多孔性物質(zhì)對(duì)不同大小分子的排阻作用同大小分子的排阻作用 等等等等色譜法分類(lèi) 按固定相的固定形式分色 譜 法柱 色 譜紙 色 譜薄 層 色 譜（ 平 板 色 譜 ）色譜法分類(lèi) 附：根據(jù)所使用的技術(shù)不同分 高效液相色譜高效液相色譜(HPLC) 化學(xué)鍵合相色譜化學(xué)鍵合相色譜 衍生氣相衍生氣相(液相液相)色譜色譜 裂解色譜裂解色譜 頂空氣相色譜

5、頂空氣相色譜 色譜制備色譜制備 色譜分析色譜分析 第二節(jié) 色譜過(guò)程 一、色譜過(guò)程實(shí)現(xiàn)色譜操作的基本條件是必須具備相對(duì)實(shí)現(xiàn)色譜操作的基本條件是必須具備相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相，固定相運(yùn)動(dòng)的兩相，固定相(stationary phase)(stationary phase)和流和流動(dòng)相動(dòng)相(mobile phase)(mobile phase)。色譜過(guò)程是組分的分子在流動(dòng)相和固定相色譜過(guò)程是組分的分子在流動(dòng)相和固定相間間多次多次“分配分配”的過(guò)程。的過(guò)程。色譜過(guò)程 組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)微小差異組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)微小差異 與固定與固定相作用差異相作用差異 隨流動(dòng)相移動(dòng)的速度不隨流動(dòng)相移動(dòng)的速度不等等 差速遷移差速遷

6、移 色譜分離。色譜分離。1. 氣相色譜分離過(guò)程 當(dāng)試樣由載氣攜帶進(jìn)入色當(dāng)試樣由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱與固定相接觸時(shí)，被固定譜柱與固定相接觸時(shí)，被固定相溶解或吸附相溶解或吸附; ; 隨著載氣的不斷通入，被隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附中揮發(fā)或脫附; ; 揮發(fā)或脫附下的組分隨著揮發(fā)或脫附下的組分隨著載氣向前移動(dòng)時(shí)又再次被固定載氣向前移動(dòng)時(shí)又再次被固定相溶解或吸附相溶解或吸附; ; 隨著載氣的流動(dòng)，溶解、隨著載氣的流動(dòng)，溶解、揮發(fā)，或吸附、脫附的過(guò)程反揮發(fā)，或吸附、脫附的過(guò)程反復(fù)地進(jìn)行。復(fù)地進(jìn)行。 當(dāng)試樣由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱與固定相接觸當(dāng)試樣由載氣

7、攜帶進(jìn)入色譜柱與固定相接觸時(shí)，被固定相溶解或吸附時(shí)，被固定相溶解或吸附; ; 隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附定相中揮發(fā)或脫附; ; 色譜圖 被分析試樣從進(jìn)樣開(kāi)始，經(jīng) 色譜柱分離，到各組分全部流過(guò)檢測(cè)器 在此期間所記錄下來(lái)的響應(yīng)信號(hào)隨時(shí)間而變化的曲線（分布的圖像），稱(chēng)為色譜流出曲線或色譜圖。色譜圖及常用術(shù)語(yǔ)色譜峰 在一定色譜條件下，組分通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，響應(yīng)信號(hào)隨時(shí)間而變化的曲線稱(chēng)為色譜峰。 色譜過(guò)程按近理想條件和分配系數(shù)恒定時(shí)的流出曲線為對(duì)稱(chēng)的高斯分布曲線，對(duì)應(yīng)的高斯分布函數(shù)為：222exp2)(RitttAh色譜圖及常用術(shù)

8、語(yǔ) 基線 在色譜操作條件下僅有流動(dòng)相通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，反映檢測(cè)器噪聲隨時(shí)間變化的曲線。 穩(wěn)定的基線是一條直線。 峰高 從色譜峰頂點(diǎn)到基線的距離ABh 區(qū)域?qū)挾?1.峰底寬度 在色譜峰兩邊的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(也叫拐點(diǎn)即E F)所畫(huà)的切線與基線相交的截距。兩個(gè)拐點(diǎn)E和F之間的距離為 EF= ，分別位于 處。h607.0wb2區(qū)域?qū)挾?.半峰寬 峰高一半處的寬度GHw21354. 221w3.標(biāo)準(zhǔn)偏差 兩個(gè)拐點(diǎn)E和F之間的距離的 一半 4.峰面積 A 色譜峰與基線延長(zhǎng)線所包圍的面積，精確計(jì)算時(shí) whA21065. 1 保留值的定義1.保留時(shí)間 從進(jìn)樣開(kāi)始到色譜峰最大值出現(xiàn)時(shí)所需的時(shí)間tR 保留值的定義2.死時(shí)間

9、不被固定相保留的組分，從進(jìn)樣開(kāi)始到色譜峰最大值出現(xiàn)時(shí)所需的時(shí)間 。(空氣、甲烷或乙醚峰的保留時(shí)間）。 實(shí)際上為流動(dòng)相流經(jīng)色譜柱所需要的時(shí)間：tMuLtM柱長(zhǎng)（cm)流動(dòng)相平均 線速度(cm/s)保留值的定義3.調(diào)整保留時(shí)間 組分的保留時(shí)間與死時(shí)間之差tttMRRtR 色譜保留值 表明色譜峰在色譜圖中的位置（可用時(shí)間t、體積V、距離d表示）。它是由色譜分離過(guò)程中的熱力學(xué)因素所決定的。色譜常用術(shù)語(yǔ)保留值的定義 4.保留體積 從進(jìn)樣開(kāi)始到色譜峰最大值出現(xiàn)時(shí)所需通過(guò)的流動(dòng)相的體積 5.死體積 6.調(diào)整保留體積VRVMVVtFVMRRcRtFVRcRFc在LC中為實(shí)測(cè)值（mL/min)在GC中為校正到柱

10、穩(wěn)住壓下的平均流速 相對(duì)保留值 某一組分與基準(zhǔn)物質(zhì)的調(diào)整保留值之比：KKVVttrsisisiisttttMMisRRsi 總分離效能指標(biāo) 分離度分離度(resolution；R)：又稱(chēng)分辨率。是相鄰兩色譜峰保留時(shí)間之差與兩色譜峰峰寬均值之比。21RR21RR)(22/ )(1212WWttWWttR 設(shè)正常峰，W1W2= 4 ， 則R=1.5時(shí)，99.7%面積(tR 3)被分開(kāi)， tR =6 ，稱(chēng) 6 分離 。R1, 峰重疊，未分開(kāi)峰重疊，未分開(kāi)R = 1, 認(rèn)為基本分開(kāi)，認(rèn)為基本分開(kāi)，4分分離離R = 1.5, 兩峰完全分離，兩峰完全分離，6分分離離 三、分配系數(shù)與色譜分離(一) 分配系數(shù)

11、和容量因子 分配系數(shù) (distribution coefficient；K)是在一定溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在固定相 (s) 與流動(dòng)相 (m) 中的濃度 (C) 之比。ms=CCK分配系數(shù)僅與組分、固定相和流動(dòng)相的性質(zhì)及溫度（和壓力）有關(guān)。是組分的特征常數(shù)。 容量因子(capacity factor；k)：在一定溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量(m)之比。（摩爾數(shù)？） 又稱(chēng)為質(zhì)量分配系數(shù)或分配比。分配系數(shù)與色譜分離msmmk 還與固定相和流動(dòng)相的體積有關(guān)。mmssVCVCmsVVK容量因子與分配系數(shù)的關(guān)系tR=t0(1+ k) tR=t0(1+K ) 分配

12、系數(shù)與色譜分離（二）分配系數(shù)和容量因子與保留時(shí)間的關(guān)系uvR v=L/tRu=L/t0RttR0ssmmmmSmmsmmVCVCVCNNNtttRkR11RttR0msVV0R00Rtttttk（三）色譜分離的前提 KAKB 或kAkB 是色譜分離的前提。= t0(1+KA ) ARtmsVVBRt= t0(1+KB ) msVV tR= t0 (KAKB) msVVtR0 KAKBkAkB分配系數(shù)與色譜分離推導(dǎo)過(guò)程： 色譜理論需要解決的問(wèn)題：色譜分離過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)色譜分離過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑，柱效力學(xué)問(wèn)題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑，柱效

13、與分離度的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其關(guān)系。與分離度的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其關(guān)系。組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？ 組分保留時(shí)間：色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素控制；組分保留時(shí)間：色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素控制； （組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）（組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)） 色譜峰變寬：色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素控制；色譜峰變寬：色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素控制； （兩相中的運(yùn)動(dòng)阻力，擴(kuò)散）（兩相中的運(yùn)動(dòng)阻力，擴(kuò)散） 兩種色譜理論：塔板理論和速率理論；兩種色譜理論：塔板理論和速率理論； 塔板理論的假設(shè)：塔板理論的假設(shè)： (1) 在每一個(gè)平衡過(guò)程間隔內(nèi)，平衡可以迅在每一個(gè)平衡過(guò)程間隔內(nèi)，平衡可以迅速達(dá)到；速達(dá)到

14、； (2) (2) 將載氣看作成脈動(dòng)（間歇）過(guò)程；將載氣看作成脈動(dòng)（間歇）過(guò)程； (3) (3) 試樣沿色譜柱方向的擴(kuò)散可忽略；試樣沿色譜柱方向的擴(kuò)散可忽略； (4) (4) 每次分配的分配系數(shù)相同。每次分配的分配系數(shù)相同。10-2-1 塔板理論- -柱分離效能指標(biāo)柱分離效能指標(biāo) 1.塔板理論（plate theory） 半經(jīng)驗(yàn)理論；半經(jīng)驗(yàn)理論； 將色譜分離過(guò)程比擬作蒸餾過(guò)程，將連續(xù)將色譜分離過(guò)程比擬作蒸餾過(guò)程，將連續(xù)的色譜分離過(guò)程分割成多次的平衡過(guò)程的重復(fù)的色譜分離過(guò)程分割成多次的平衡過(guò)程的重復(fù) （類(lèi)似于蒸餾塔塔板上的平衡過(guò)程）；（類(lèi)似于蒸餾塔塔板上的平衡過(guò)程）； 色譜柱長(zhǎng)：色譜柱長(zhǎng)：L，

15、虛擬的塔板間距離：虛擬的塔板間距離：H， 色譜柱的理論塔板數(shù)：色譜柱的理論塔板數(shù)：n， 則三者的關(guān)系為：則三者的關(guān)系為： n = L / H 理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關(guān)系為：理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關(guān)系為：222116545)()(./bRRWtYtn保留時(shí)間包含死時(shí)間，在死時(shí)間內(nèi)不參與分配保留時(shí)間包含死時(shí)間，在死時(shí)間內(nèi)不參與分配! ! 2.有效塔板數(shù)和有效塔板高度 單位柱長(zhǎng)的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。單位柱長(zhǎng)的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。 用不同物質(zhì)計(jì)算可得到不同的理論塔板數(shù)。用不同物質(zhì)計(jì)算可得到不同的理論塔板數(shù)。 組分在組分在tM時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引入有效時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引

16、入有效塔板數(shù)和有效塔板高度：塔板數(shù)和有效塔板高度： 222/1)(16)(54. 5bRRWtYtn 理理有效有效有效有效有效有效nLHWtYtnbRR 222/1)(16)(54. 53.塔板理論的特點(diǎn)和不足 (1)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù) n 越大越大(塔板高度塔板高度 H 越越小小)，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。得色譜峰越窄。 (2) (2)不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指

17、明測(cè)定板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。物質(zhì)。 (3) (3)柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)的分配系數(shù)K K相同時(shí)，無(wú)論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無(wú)法分相同時(shí)，無(wú)論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無(wú)法分離。離。 (4) (4)塔板理論無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱塔板理論無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。的途徑。 10-2-2 速率理論-影響柱效的因素影響柱效的因素1. 速率方程 H =

18、 A + B/u + Cu H：理論塔板高度，：理論塔板高度， u：載氣的線速度：載氣的線速度(cm/s) 減小減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效；三項(xiàng)可提高柱效； 存在著最佳流速；存在著最佳流速； A、B、C三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？A渦流擴(kuò)散項(xiàng) A = 2dp dp：固定相的平均顆粒直徑：固定相的平均顆粒直徑 ：固定相的填充不均勻因子：固定相的填充不均勻因子 固定相顆粒越小固定相顆粒越小dp，填充的越均勻，填充的越均勻，A，H，柱效，柱效n。表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜。表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。峰較窄。B/u 分子擴(kuò)散項(xiàng) B =

19、2 Dg ：彎曲因子，填充柱色譜，彎曲因子，填充柱色譜，11。 Dg：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（cm2s-1） (1) 存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散; (2) 擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，H(n)，分離變差，分離變差; (3) 分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速，滯留時(shí)間，滯留時(shí)間，擴(kuò)散，擴(kuò)散; (4) 擴(kuò)散系數(shù)：擴(kuò)散系數(shù)：Dg (M載氣載氣)-1/2 ； M載氣載氣，B值值。 k為容量因子；為容量因子； Dg 、DL為擴(kuò)散系數(shù)。為擴(kuò)散系數(shù)。 減小擔(dān)體粒度，選擇小分子量的氣體作載氣，可降低傳質(zhì)減小擔(dān)體

20、粒度，選擇小分子量的氣體作載氣，可降低傳質(zhì)阻力。阻力。C u 傳質(zhì)阻力項(xiàng) 傳質(zhì)阻力包括氣相傳質(zhì)阻力傳質(zhì)阻力包括氣相傳質(zhì)阻力Cg和液相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力CL即：即： C =（Cg + CL）ggDdkkC2p22)1 (01. 0LfLDdkkC22)1 (322.載氣流速與柱效最佳流速載氣流速高時(shí)：載氣流速高時(shí)： 傳質(zhì)阻力項(xiàng)是影響柱效的傳質(zhì)阻力項(xiàng)是影響柱效的主要因素，流速主要因素，流速 ，柱效，柱效 。 載氣流速低時(shí)：載氣流速低時(shí)： 分子擴(kuò)散項(xiàng)成為影響柱效分子擴(kuò)散項(xiàng)成為影響柱效的主要因素，流速的主要因素，流速 , ,柱效柱效 。H - u曲線與最佳流速：曲線與最佳流速： 由于流速對(duì)這兩項(xiàng)完

21、全相反的作用，流速對(duì)柱效的總影由于流速對(duì)這兩項(xiàng)完全相反的作用，流速對(duì)柱效的總影響使得存在著一個(gè)最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對(duì)響使得存在著一個(gè)最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對(duì)流速的一階導(dǎo)數(shù)有一極小值。流速的一階導(dǎo)數(shù)有一極小值。 以塔板高度以塔板高度H對(duì)應(yīng)載氣流速對(duì)應(yīng)載氣流速u(mài)作圖，曲線最低點(diǎn)的流速即作圖，曲線最低點(diǎn)的流速即為最佳流速。為最佳流速。3. 速率理論的要點(diǎn) (1)(1)組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑與渦流擴(kuò)散、濃度梯度所組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑與渦流擴(kuò)散、濃度梯度所造成的分子擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間的分配平衡不能瞬造成的分子擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到等因

22、素是造成色譜峰擴(kuò)展柱效下降的主要原因。間達(dá)到等因素是造成色譜峰擴(kuò)展柱效下降的主要原因。 (2)通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類(lèi)、液膜厚度及載通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６取⑤d氣種類(lèi)、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。氣流速可提高柱效。 (3)(3)速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導(dǎo)。速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導(dǎo)。闡明了流速和柱溫對(duì)柱效及分離的影響。闡明了流速和柱溫對(duì)柱效及分離的影響。 (4) 各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子擴(kuò)散項(xiàng)的影各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子擴(kuò)散項(xiàng)的影響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響增大，又使響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻力

23、項(xiàng)的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴(kuò)散的柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴(kuò)散的影響，選擇最佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。影響，選擇最佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。 10-2-3 分離度 塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對(duì)的實(shí)際分塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對(duì)的實(shí)際分離程度。即柱效為多大時(shí)，相鄰兩組份能夠被完全分離。離程度。即柱效為多大時(shí)，相鄰兩組份能夠被完全分離。 難分離物質(zhì)對(duì)的分離度大小受色譜過(guò)程中兩種因素的綜難分離物質(zhì)對(duì)的分離度大小受色譜過(guò)程中兩種因素的綜合影響：保留值之差合影響：保留值之差色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素；色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素；

24、 區(qū)域?qū)挾葏^(qū)域?qū)挾壬V過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素。色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素。 色譜分離中的四種情況如圖所示：色譜分離中的四種情況如圖所示： 色譜分離中的四種情況： 柱效較高，柱效較高，K(分配系數(shù)分配系數(shù))較大較大,完全分離；完全分離； K不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離； 柱效較低，柱效較低，K較大較大,但分離的不好；但分離的不好； K小，柱效低，分離效果更差。小，柱效低，分離效果更差。分離度的表達(dá)式：R=0.8：兩峰的分離程度可達(dá)：兩峰的分離程度可達(dá)89%； R=1：分離程度：分離程度98%； R=1.5：達(dá)：達(dá)99.7%（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。

25、（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。)(.)()()(/)(/)()()()()()(121221121212699122YYttWWttRRRbbRR令令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相鄰兩峰的峰底寬近似相等），引入相對(duì)（相鄰兩峰的峰底寬近似相等），引入相對(duì)保留值和塔板數(shù)，可導(dǎo)出下式：保留值和塔板數(shù)，可導(dǎo)出下式：161112212121121221211212有效nrrWtttrWtttWttWWttRbbbbbRRRRRRRRRR)()()()()()()()()()()()()()()()(有效有效HrrRLrrRn221212221212116116)()(（1）分離度與柱效）分離度與柱效 分

26、離度與柱效的平方根成正比，分離度與柱效的平方根成正比， r21一定時(shí)，增加柱效，可提高分離度，但一定時(shí)，增加柱效，可提高分離度，但組分保留時(shí)間增加且峰擴(kuò)展，分析時(shí)間長(zhǎng)。組分保留時(shí)間增加且峰擴(kuò)展，分析時(shí)間長(zhǎng)。 （2）分離度與）分離度與r21 增大增大r21是提高分離度的最有效方法，計(jì)算可知，在相同分離度下，當(dāng)是提高分離度的最有效方法，計(jì)算可知，在相同分離度下，當(dāng)r21增加一倍，需要的增加一倍，需要的n有效有效 減小減小10000倍。倍。 增大增大r21的最有效方法是選擇合適的固定液。的最有效方法是選擇合適的固定液。例題1： 在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保

27、留時(shí)間分別為85秒和秒和100秒，要達(dá)到完全分離，即秒，要達(dá)到完全分離，即R=1.5 。計(jì)算需要多少塊有效。計(jì)算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為塔板。若填充柱的塔板高度為0.1 cm，柱長(zhǎng)是多少？，柱長(zhǎng)是多少？ 解：解： r21= 100 / 85 = 1.18 n有效有效 = 16R2 r21 / (r21 1) 2 = 161.52 (1.18 / 0.18 ) 2 = 1547（塊）（塊） L有效有效 = n有效有效H有效有效 = 15470.1 = 155 cm 即柱長(zhǎng)為即柱長(zhǎng)為1.55米時(shí)，米時(shí)，兩組分可以得到完全分離。兩組分可以得到完全分離。例題2： 在一定條件下，兩個(gè)組分

28、的保留時(shí)間分別為在一定條件下，兩個(gè)組分的保留時(shí)間分別為12.2s和和12.8s，計(jì)算分離度。要達(dá)到完全分離，即，計(jì)算分離度。要達(dá)到完全分離，即R=1.5，所需要，所需要的柱長(zhǎng)。的柱長(zhǎng)。 解：解：8533. 036008 .12448133. 036002 .12442211 ntWntWRbRb分離度分離度： 72. 08133. 08533. 0)2 .128 .12(2 RmLRRL34. 4172. 05 . 1212122 塔板數(shù)增加一倍，分離度增加多少？塔板數(shù)增加一倍，分離度增加多少？ 第三節(jié) 基本類(lèi)型色譜方法 分配色譜法 吸附色譜法 離子交換色譜法 空間排阻色譜法一、分配色譜法分配

29、色譜法 分離原理 利用被分離組分在固定相或流動(dòng)相中的溶解度差別而實(shí)現(xiàn)分離。mmssmsVXVXCCK溶質(zhì)分子在固定相中溶解度越大，或在流動(dòng)相中溶解度越小，則K越大。在LLC中K主要與流動(dòng)相的性質(zhì) (種類(lèi)與極性) 有關(guān)；在GLC中K與固定相極性和柱溫有關(guān)。 分配色譜法 固定相 又稱(chēng)固定液（涂漬在惰性載體顆粒上的一薄層 液體；化學(xué)鍵合相（通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將各種有機(jī) 基團(tuán)鍵合到載體上形成的固定相）。 流動(dòng)相 氣液分配色譜法：氣體，常為氫氣或氮?dú)狻?液液分配色譜法：與固定相不相溶的液體。正相液液分配色譜：流動(dòng)相的極性弱于固定相的極性。 反相液液分配色譜：流動(dòng)相的極性強(qiáng)于固定相的極性。 分配色譜法 洗脫順序

30、 由組分在固定相或流動(dòng)相中溶解 度的相對(duì)大小而決定。 正相液液分配色譜：極性強(qiáng)的組分后被洗脫。（庫(kù)侖力和氫鍵力）反相液液分配色譜：極性強(qiáng)的組分先出柱。二、吸附色譜法 分離原理 利用被分離組分對(duì)固定相表面吸附中心吸附能力的差別而實(shí)現(xiàn)分離。 吸附過(guò)程是試樣中組分的分子(X)與流動(dòng)相分子(Y)爭(zhēng)奪吸附劑表面活性中心的過(guò)程，即為競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程 。XXYYamamnn+namnmaaYXYX=Kmmaamaa/XXVXSXK吸附系數(shù)與吸附劑的活性、組分的性質(zhì)和流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān)。吸附色譜法 固定相 多為吸附劑，如硅膠、氧化鋁。 硅膠表面硅醇基為吸附中心。 經(jīng)典液相柱色譜和薄層色譜：一般硅膠 高效液相色譜：球

31、型或無(wú)定型全多孔硅 膠和堆積硅珠。 氣相色譜：高分子多孔微球等吸附色譜法 流動(dòng)相 有機(jī)溶劑（硅膠為吸附劑） 洗脫能力：主要由其極性決定。 強(qiáng)極性流動(dòng)相占據(jù)吸附中心的能力強(qiáng)，洗脫能力強(qiáng)，使k值小，保留時(shí)間短。 Snyder溶劑強(qiáng)度o：吸附自由能，表示洗脫能力。o值越大，固定相對(duì)溶劑的吸附能力越強(qiáng)，即洗脫能力越強(qiáng)。表 17-1 一些溶劑在硅膠上的o值溶劑 溶劑強(qiáng)度（o）溶劑 溶劑強(qiáng)度（o）正戊烷0.00甲基特丁基醚0.48正己烷0.00醋酸乙酯0.48氯仿0.26乙腈0.52二氯甲烷0.40異丙醇0.60乙醚0.43甲醇0.70吸附色譜法 洗脫順序 ka=KaSa/Vm 在色譜柱（Sa與Vm一定）

32、時(shí)，Ka大的組分保留強(qiáng)，后被洗脫，Ka小的組分在吸附劑上保留弱，先被洗脫。 Ka與組分的性質(zhì)（極性、取代基的類(lèi)型和數(shù)目、構(gòu)型有關(guān)）。 以硅膠為吸附劑：極性強(qiáng)的組分吸附力強(qiáng)。飽和碳?xì)浠衔餅榉菢O性化合物，不被吸附。基本母核相同，引入的取代基極性越強(qiáng)，則分子的極性越強(qiáng)，吸附能力越強(qiáng)；極性基團(tuán)越多，分子極性越強(qiáng) (但要考慮其他因素的影響) 。不飽和化合物的吸附力強(qiáng)，雙鍵數(shù)越多，吸附力越強(qiáng)。分子中取代基的空間排列 三、離子交換色譜法 分離原理 利用被分離組分離子交換能力的 差別而實(shí)現(xiàn)分離。 分為陽(yáng)離子交換色譜法和陰離子交換色譜法。 陽(yáng)離子交換： 陰離子交換： 離子交換通式： 交換再生+3RNR+OH-

33、ClRNR+3ClOH交換再生+RBARAB+RSO H+Na+Na+33HRSO四、空間排阻色譜法 分離原理根據(jù)被分離組分分子的線團(tuán)尺寸 進(jìn)行分離。也稱(chēng)為分子排阻色譜法?？臻g排阻色譜法 根據(jù)空間排阻（steric exclusion）理論，孔內(nèi)外同等大小的溶質(zhì)分子處于擴(kuò)散平衡狀態(tài)： 滲透系數(shù)： Kp =Xs/Xm （0Kp1 ）由溶質(zhì)分子的線團(tuán)尺寸和凝膠孔隙的大小所決定。在一定分子線團(tuán)尺寸范圍內(nèi)，Kp與分子量相關(guān)，即組分按分子量的大小分離。XmXs空間排阻色譜法 固定相多孔凝膠：軟質(zhì)、半軟質(zhì)和硬質(zhì) 主要性能參數(shù)平均孔徑排斥極限（Kp=0）：不能滲透進(jìn)入凝膠的任何孔隙最低分子量 分子量范圍：排

34、斥極限（Kp=0）與全滲透點(diǎn)（Kp=1）之間的分子量范圍圍。選擇凝膠時(shí)應(yīng)使試樣的分子量落入此范圍。空間排阻色譜法 流動(dòng)相 要求：能溶解試樣、潤(rùn)濕凝膠，粘度要低 水溶性試樣選擇水溶液為流動(dòng)相(稱(chēng)為凝膠過(guò)濾色譜gel filtration chromatography； GFC)； 非水溶性試樣選擇四氫呋喃、氯仿、甲苯和二甲基甲酰胺等有機(jī)溶劑為流動(dòng)相 (凝膠滲透色譜gel permeation chromatography；GPC)?？臻g排阻色譜法 保留體積與滲透系數(shù)的關(guān)系)1 (msPmRVVKVVsp0RVKVVVmV0分子線團(tuán)尺寸（分子量）大的組分，其滲透系數(shù)小，保留體積也小，因而先被洗脫出

35、柱。小結(jié) 色譜過(guò)程方程式： 分配系數(shù)大的組分保留時(shí)間長(zhǎng)（保留體積大），晚流出色譜柱。 K在分配色譜、吸附色譜、離子交換色譜和凝膠色譜中，分別為狹義分配系數(shù)K、吸附系數(shù)Ka、選擇性系數(shù)KA/B和滲透系數(shù)Kp， Vs分別為色譜柱（或薄層板）內(nèi)固定液體積、吸附劑表面積、離子交換劑總交換容量和凝膠孔內(nèi)總?cè)莘e。)1 (ms0RVVKtts0RKVVV10-3-1 色譜定性分析1.利用純物質(zhì)定性的方法 利用保留值定性：通過(guò)對(duì)比試樣中具有與純物質(zhì)相同保通過(guò)對(duì)比試樣中具有與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來(lái)確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖留值的色譜峰，來(lái)確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中的位置。不適用于不同儀器

36、上獲得的數(shù)據(jù)之間的對(duì)比。中的位置。不適用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對(duì)比。 利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對(duì)變化。色譜峰的相對(duì)變化。 2.利用文獻(xiàn)保留值定性 利用相對(duì)保留值r21定性 相對(duì)保留值相對(duì)保留值r21僅與柱溫和固定液性質(zhì)有關(guān)。在色譜手僅與柱溫和固定液性質(zhì)有關(guān)。在色譜手冊(cè)中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用冊(cè)中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用來(lái)進(jìn)行定性鑒定。來(lái)進(jìn)行定性鑒定。 3.保留指數(shù) 又稱(chēng)又稱(chēng)KovatsKovats指數(shù)指數(shù)( () )，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)。，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)。測(cè)

37、定方法：測(cè)定方法： 將正構(gòu)烷烴作為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定其保留指數(shù)為分子中碳原子將正構(gòu)烷烴作為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定其保留指數(shù)為分子中碳原子個(gè)數(shù)乘以個(gè)數(shù)乘以100100（如正己烷的保留指數(shù)為（如正己烷的保留指數(shù)為600600）。）。 其它物質(zhì)的保留指數(shù)（其它物質(zhì)的保留指數(shù)（I IX X）是通過(guò)選定兩個(gè)相鄰的正構(gòu)）是通過(guò)選定兩個(gè)相鄰的正構(gòu)烷烴，其分別具有烷烴，其分別具有Z Z和和Z Z1 1個(gè)碳原子。被測(cè)物質(zhì)個(gè)碳原子。被測(cè)物質(zhì)X X的調(diào)整保留的調(diào)整保留時(shí)間應(yīng)在相鄰兩個(gè)正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留值之間如圖所示時(shí)間應(yīng)在相鄰兩個(gè)正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留值之間如圖所示：保留指數(shù)計(jì)算方法)lglglglg()()()()()()()(ZttttItttZRZRZRXRXZRXRZR111004.與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法 小型化的臺(tái)式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（小型化的臺(tái)式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MSGC-MS；LC-MSLC-MS） 色譜色譜- -紅外光譜儀聯(lián)用儀；紅外光譜儀聯(lián)用儀； 組分的結(jié)構(gòu)鑒定組分的結(jié)構(gòu)鑒定SampleSample Gas Chromatograph (GC) Mass Spectrometer (MS) SeparationIdentification 10-3-2 色譜定量分析1. 峰面積的測(cè)量 （1）峰高）峰高（h）乘半峰寬乘半峰寬（Y 1/2）法：法：近似將色譜峰當(dāng)作等腰三角形。此法