当前位置:文档之家› 色谱法导论 hgh

色谱法导论 hgh


两种色谱理论:塔板理论和速率理论
一、塔板理论
在50年代,色谱技术发
展的初期,Martin等人把色
谱分离过程比作分馏过程,并
把分馏中的半经验理论-塔板
理论用于色谱分析法。
塔板理论把色谱柱比作一个分馏塔,假
设柱内有n个塔板,每个塔板高度称为理 论塔板高度,用H表示,在每个塔板内, 试样各组分在两相中分配并达到平衡,最 后,挥发度大的组分和挥发度小的组分彼
二、色谱法的分类
1.按两相状态分类:
流动相
液体 液体 气体 气体
固定相
固体 液体 固体 液体
类型
液-固色谱 液-液色谱 气-固色谱 气-液色谱 液相色谱
气相色谱
超临界 流体
超临界色谱
固体
液-固色谱
气相色谱(GC)—气体作流动相
(1)气固色谱:气体作流动相,固体吸附剂作固定相。
(2)气液色谱:气体作流动相,固定液作固定相。
其中β称为相比率,它是反映各种色谱柱型特点的又一 个参数。例如,对填充柱,其β值一般为6~35;对毛细管 柱,其β值为60~600。
④容量因子等于各组分在固定相中停留的时间与
在流动相中的停留时间之比:
t R-t M t R k tM tM
t R tM (1 k )
第三节
色谱法的基本理论
速进样条件下,这种假设大致趋近实际情况。
根据上述假设,将连续的色谱过程分解成间歇动作,色 谱过程与多次萃取过程相似,一个理论塔板相当于一个 两相平衡的小单元。如图所示,色谱柱相当于由大数量 彼此衔接的萃取平衡小单元组成。
根据分配平衡过程考察色谱柱内 溶质分布情况。
0 1 2 3 4 5
设 引 入 色谱 柱 零 号 塔 板上 的 溶 质 为 100个单位重量,溶质在两相分配系数K =1,并假设每个塔板内流动相与固定相 体积相等,则分配容量k’=1。假设色谱柱 由5个塔板组成,溶质开始时加在零号塔 板上,并按k’=1实现分配平衡。 在流动相、固定相内各分布50份溶质。
色谱柱的理论塔板数:n,
则三者的关系为:
n=L/H
(2)每个塔板内溶质分子在两相瞬间达到平衡,且纵向分子扩散可 以忽略。由于流动相不停地移动,分配平衡很难真正实现,这 种假设与实际状况存在一定差距。
(3)溶质在各塔板上的分配系数是一个常数,与溶质在每
个塔板上的量无关,即呈线性分布等温线,对于大多数 分配色谱或样品量很小的其他类型色谱,这种假设是合 理的。 (4)流动相通过色谱柱不是连续的,而是脉冲式的间歇 过程。 (5)溶质开始时加在色谱柱零块塔板上。样品量小,快
吸附能力不同进行分离。
(3)离子交换色谱: 利用不同组分对离子交换剂
亲和力不同进行分离。
(4)凝胶色谱:利用凝胶对分子的大小和形状不同
的组分所产生的阻碍作用不同而进行分离的色谱法。
3.按操作形式分类:
柱色谱
填充柱色谱 毛细管柱色谱
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
(1)柱色谱:
填充柱色谱—固定相填充到柱管内。
号信
二、色谱图中的基本概念
(一) 基线 操作条件稳 定后,仅有流动相通过 检测器时,仪器检测到 的信号称为基线。 稳定情况下,一条直 线。基线上下波动称为 噪音。
(二) 峰高 h 色谱峰顶
点与基线之间的垂直距 离称为色谱峰高;
(三) 色谱峰区域宽度 1. 标准偏差σ: 即0.607倍峰高处色谱 峰宽度的一半; 2. 半峰宽:
②容量因子(分配比,k)
在实际工作中,也常
用容量因子(分配比)来表征色谱分配平衡过程。 分配比是指在一定温度和压力下,组分在两相间 分配达到平衡时的质量比:
组分在固定相中的质量 ms k 组分在流动相中的质量 mM
③ 容量因子与分配系数的关系:
mS cs VS K k mm cm Vm
t V
R R 2 2 2.1 t V R R 1 1
选择因子α
在定性分析中,通常固定一个色谱峰作为标准 (s),然后再求其它峰(i)对这个峰的相对保留 值.此时,ri,s可能大于1,也可能小于1.在多元混 合物分析中,通常选择一对最难分离的物质对,将它 们的相对保留值作为重要参数.在这种特殊情况下, 可用符号α表示: tR 2 tR 1
(五) 分配系数与容量因子
1.分配过程 物质在固定相和流动相之间
发生的吸附、脱附和溶解、挥发的过程,
叫做分配过程。
分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间 反复多次地分配过程,而吸附色谱的分离是基于反复多次地 吸附-脱附过程。这种分离过程经常用样品分子在两相间的 分配来描述,而描述这种分配的参数称为分配系数。
色谱分离法一定是先分离,后分析
特征
一定具有两相:固定相和流动相 分离:利用组分在两相中分配系数或吸附能力 的差异进行分离
随着被分离样品种类的增多,该方法广泛地用于无色物 质的分离,“色谱”名称中的“色”失去了原有的意义, 但“色谱”这一名称沿用至今。
优点:“三高”、“一快”、 “一广” 高选择性——可将性质相似的组分分开 高效能——反复多次利用组分性质的差异 产生很好分离效果 高灵敏度——10-11~10-13g,适于痕量分析 分析速度快——几~几十分钟完成分离 一次 可以测多种样品 应用范围广——气体,液体、固体物质 化学衍生化再色谱分离、分析 缺点: 对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)
2. 分配系数
①在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡 时的浓度比称为分配系数K:
组分在固定相中的浓度 c S K= = 组分在流动相中的浓度 c M
一定温度下,组分的分配系数K越大,出峰越慢;
试样一定时,K主要取决于固定相性质(GC);
每个组份在各种固定相上的分配系数K不同; 选择适宜的固定相可改善分离效果; 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础; 某组分的K = 0时,即不被固定相保留,最先流出。
毛细管柱色谱—把固定相涂在毛细管内壁上。
(2)纸色谱:滤纸为固定相的色谱法,流动相是含一定比
例水的有机溶剂,样品在滤纸上展开进行分离。
(3)薄层色谱:把固体固定相压成或涂成薄膜的色谱法。
第二节 色谱流出曲线及有关概念
一、色谱流出曲线(色谱图)
混合物样品(A+B)→色谱柱中分离→检测器→记录下来。 组分从色谱柱流出时,各个组分在检测器上所产生的信号随 时间变化,所形成的曲线叫色谱图。 记录了各个组分流出色谱柱的情况,又叫色谱流出曲线。
液相色谱(LC)—液体作流动相
(1)液固色谱:液体作流动相,固体吸附剂作固体相。 (2)液液色谱:液体作流动相,固定液作固定相。
Байду номын сангаас
超临界液体色谱—超临界流体作色谱流动相。
2、按分离机理分类
(1)分配色谱:利用不同组分在两相分配系数或溶
解度不同进行分离。
(2)吸附色谱:利用吸附剂表面对被分离的各组分
t’R— 扣 除 了 死 时
间的保留时间。 t’R=tR-tM 又称校正
t’R
保留时间,实际保
留时间。 t’R体现的是组分在 柱中被吸附或溶解 的时间。
保留时间可用时间单位(如s)或距离 单位(如cm)表示。
保留时间是色谱法定性的基本依据,但 同一组份的保留时间常受到流动相流速的影 响,因此色谱工作者有时用保留体积等参数 进行定性检定。
W1 2 2 2 ln 2 2.355
3. 峰底宽度(基线宽度)
W b = 4σ
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的 函数,它反映了色谱操作条件的动力学因素.
(四) 保留值 1. 时间表示的保留值
①死时间 t M
②保留时间 t R
③调整保留时间 t
′ R
1)、 死时间t0或tM:不被固定相吸附或溶解的组分 流经色谱柱所需的时间。从进样开始到柱后出现 峰最大值所需的时间。 气相色谱—惰性气体(空气、甲烷等)流出 色谱柱所需的时间。 tM
3)、调整保留体积V’R:扣除了死体积的保留体积,真实 V’R= t’RFc = VR -V M
的将待测组分从固定相中携带出柱子所需的流动相体积。
V0、t0与被测组分无关,因而V’R . t’R更合 理地反映了物质在柱中的保留情况。
3、相对保留值r2.1或ri ,s
某组份2的调整保留值与组份1的调整保 留值之比,称为相对保留值:
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离,
组分要达到完全分离,两峰间的距离必须足够远,
两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的,即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰 间虽有一定距离,如果每个峰都很宽,以致彼此 重叠,还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分
在色谱柱中传质和扩散行为决定的,即与色谱过
第十九章
An introduction to chromatography
一、色谱法的起源、发展及定义
1、色谱法的起源
色谱法是一种分离技术,它是俄
国植物学家茨维特(M.Tsweet)1906 年提出的。在分离植物叶子中的色 素时,将叶片的石油醚(饱和烃混 合物)提取液倒入玻璃管中,柱中 填 充 CaCO3 粉 末 ( CaCO3 有 吸 附 能 力),用纯石油醚洗脱(淋洗)。
式中tR2′为后出峰的调整保留时间,所 以这时α总是大于1的 。
从色谱流出曲线上,可以得到许多重要信息:
(1)根据色谱峰的个数,可以判断样品中所含 组分的最少个数. (2)根据色谱峰的保留值(或位置),可以进行 定性分析. (3)根据色谱峰下的面积或峰高,可以进行定量 分析. (4)色谱峰的保留值及其区域宽度,是评价色谱 柱分离效能的依据. (5)色谱峰两峰间的距离,是评价固定相(和流 动相)选择是否合适的依据.
相关主题