Lecture 5_色谱分析导论.ppt

一、 概述 化学分析方法的基本要求是其选择性要高。即，在分析过程中，待测物与潜在的干扰物的分离是最为重要的步骤。 20 世纪中期，大量采用一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取。 现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。迄今为止，色谱方法是最为有效的分离手段，其应用涉及每个科学领域。 1903年，俄国植物学家Mikhail Tswett 最先发明。他采用填充有固体CaCO3细粒子的玻璃柱，将植物色素的混合物(叶绿素和叶黄素 chlorophylls xanthophylls)加于柱顶端，然后以溶剂淋洗，被分离的组份在柱中显示了不同的色带，他称之为色谱 (希腊语中“chroma”=color; “graphein”=write) 。 50年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术的发展；复杂组分分析发展的要求。 1937-1972年，15年中有12个Nobel奖是有关色谱研究的。 色谱分类方法： 1. 按固定相外形分： 柱色谱（填充柱、空心柱）、平板色谱（薄层色谱和纸色谱）。 2. 按组份在固定相上的分离机理分： 吸附色谱：不同组份在固定相的吸附作用不同； 分配色谱：不同组份在固定相上的溶解能力不同； 离子交换色谱：不同组份在固定相（离子交换剂）上的亲和力不同； 凝胶色谱（尺寸排阻色谱）不同尺寸分子在固定相上的渗透作用。 有关塔板理论的说明： 1）说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质、固定液种类及其含量、流动相种类及流速、操作条件等； 2）应定期对柱效进行评价，以防柱效下降、延长柱寿命。 3）塔板理论描述了组分在柱内的分配平衡和分离过程、导出流出曲线的数学模型、解释了流出曲线形状和位置、提出了计算和评价柱效的参数。 缺陷： 该理论是在理想情况下导出的，未考虑分子扩散因素、其它动力学因素对柱内传质的影响。因此它不能解释： (a)峰形为什么会扩张？ (b)影响柱效的动力学因素是什么？ * 色谱分离基本原理： 使用外力使含有样品的流动相（气体、液体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两相中进行不同程度的作用。与固定相作用强的组份随流动相流出的速度慢，反之，与固定相作用弱的组份随流动相流出的速度快。由于流出的速度的差异，使得混合组份最终形成各个单组份的“带(band)”或“区(zone)”，对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。 3. 按两相状态分： 二、 色谱流出曲线（色谱图） 色谱术语： 1）基线：在实验条件下，色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称为基线，S/N大的、稳定的基线为水平直线。 2）峰高：色谱峰顶点与基线的距离。 3）保留值(Retention value, R) a. 死时间(Dead time, t0) ：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。据 t0 可求出流动相平均流速 b. 保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随流动相通过柱子的时间t0和组份在固定相中滞留的时间。 c. 调整保留时间 ：某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组份在固定相中的滞留时间。即 由于时间为色谱定性依据。但同一组份的保留时间与流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。 d. 死体积V0：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。勿略后两项可得到： 其中，Fco为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为： F0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。 e. 保留体积Vr：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。 f. 调整保留体积 ：某组份的保留体积扣除死体积后的体积。 g. 相对保留值r2,1：组份2 的调整保留值与组份1 的调整保留值之比。 注意： r2,1只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长L、填充情况及流动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GC中广泛用于定性的依据。 具体做法：固定一个色谱峰为标准s，然后再求其它峰 i 对标准峰的相对保留值，此时以? 表示： ? 1, 又称选择因子(Selectivity factor)。 h. 区域宽度：用于衡量柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。通常有三种表示方法： 标准偏差?：0.607倍峰宽处的一半。 半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。W1/2=2.354 ? 峰底宽W