色谱分析-第一章概论.doc

第一章 概 论 本章主要介绍气相色谱分析法。同时也适当介绍液相色谱法。气相色谱法的基本理论和定性定量方法也适用于液相色谱法。其不同之处在液相色谱法中介绍。 第一节 色谱发展概况 将一滴含有混合色素的溶液滴在一片纸上，随着溶液的展开可以观察到一个个同心圆环出现，俄国植物学家Tswett首先认识到这种层析现象在分离分析方面的重大应用价值。 Tswett关于色谱分离方法的研究始于1901年，两年后他发表了他的研究成果一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用，提出了应用吸附原理分离植物色素的新方法。他在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的石油醚萃取液倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成三种不同颜色的5个谱带,然后按谱带的颜色进行分离鉴定分析。这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（碳酸钙）称为固定相，自上而下运动的一相（石油醚）称为流动相；装有固定相的玻璃管或不锈钢管称为色谱柱。1906年Tswett把这种分离方法正式命名色谱法(Chromatography)。显然色谱法(Chromatography)这个词是由颜色(chrom)和图谱(graph)这两个词根组成的，派生词有chromatograph(色谱仪)，chromatogram(色谱图)，chromatographer(色谱工作者)等。遗憾的是这一对科学事业作出的重要贡献，竟被遗忘了25年。由于Tswett的开创性工作，因此人们尊称他为色谱学之父，而以他的名字命名的Tswett奖也成为了色谱界的最高荣誉奖。 色谱法发明后的最初二三十年发展非常缓慢。液-固色谱的进一步发展有赖于瑞典科学家Tiselius(1948年Nobel Chemistry Prize获得者)和Claesson的努力，他们创立了液相色谱的迎头法和顶替法。 分配色谱是由著名的英国科学家Martin和Synge创立的，提出了塔板理论，并因此获得1952年的诺贝尔化学奖。1941年，马丁和辛格（Martin and Synge）用硅胶柱和氯仿-乙醇流动相首次成功分离了乙酰氨基酸，建立了液液色谱分析方法。他们在这一工作的论文中预言了用气体代替液体作为流动相来分离各类化合物的可能性。1952年，马丁和詹姆斯（Martin and James）创建了气相色谱法（气液色谱法），报道了用气体（用氮气）作为流动相，硅藻土吸附的硅酮油作为固定相，用自动滴定仪作检测器，分离了若干种小分子量挥发性有机酸，创立了气-液色谱法。 气相色谱的出现使色谱技术从最初的定性分离手段进一步演化为具有分离功能的定量测定手段，极大的发展了色谱技术和理论。相比于早期的液相色谱，用气体作流动相的色谱对设备的要求更高，这促进了色谱技术的机械化、标准化和自动化；气相色谱需要特殊和更灵敏的检测装置，这也促进了检测器的开发；而气相色谱的标准化又使得色谱学理论得以形成，色谱理论中有重要地位的塔板理论和Van Deemter方程，以及保留时间、保留指数、峰宽等概念都是在研究气相色谱行为的过程中形成的。1956年，范第姆特（Van Deemter）总结了前人的经验,提出了反映载气流速和柱效关系的范第姆特方程式。 1958年，戈雷（Golya）发明了分离效能极高的毛细管柱气相色谱法并建立了相关理论，发明了玻璃毛细管拉制机，大大提高了分离效率。从此气相色谱法超过最先发明的液相色谱法而迅速发展起来，今天常用的气相色谱检测器也几乎是在五十年代发展起来的。七十年代发明了石英毛细管柱和固定液的交联技术。随着电子技术和计算机技术的发展，气相色谱仪器也在不断发展完善中，到现在最先进的气相色谱仪已实现了全自动化和计算机控制，并可通过网络实现远程诊断和控制。 1980年，Jorgenson等提出了高效毛细管电泳法，被迅速广泛应用于生命科学等各个领域，2000年6月宣布人类基因组计划已完成了其工作草图，陈列毛细管电泳在完成基因组计划中起到重要作用。近年，毛细管电泳成为生物大分子的分离检测新途径。 色谱法从二十世纪初发明以来，经历了整整一个世纪的发展到今天已经成为最重要的分离分析科学，广泛地应用于许多领域，如石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境保护，农药残留检测、奥运会兴奋剂检测乃至空间探索等。 第二节 色谱法的特点和应用 一、色谱法 色谱是研究和解决混合物分离问题的，利用混合物中各组分在不同相（流动相，固定相）中的不同分配系数进行分离的方法叫色谱法。色谱分离原理是基于混合物中各组分在两相间溶解（或吸附）等能力不同，经过反复多次的分配（或吸附）平衡，性质有微小差别的组分也能分离。 二、色