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[化学]第1章_色谱分离原理
第1章色谱分离原理Chromatography Principle 1.1 概 述 色谱法也称色层法,是1906年俄国植物学家Michael Tswett发现并命名的。他将植物叶子的色素通过装填有吸附剂的柱子,各种色素以不同的速率流动后形成不同的色带而被分开,由此得名为“色谱法”(Chromatography) 。 后来无色物质也可利用吸附柱色谱分离。 英国生物学家Martin和Synge。他们首先提出了色谱塔板理论,发明分配色谱(1952年获诺贝尔化学奖)。 1944年出现纸色谱以后,色谱法不断发展,相继出现薄层色谱、亲和色谱、凝胶色谱、气相色谱、高压液相色谱(HPLC)等。 20世纪50年代气液色谱的创立和发展具有划时代的意义,催生了许多现代色谱方法。 1.2 色谱过程及其分类 色谱法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异(如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分配系数等),使各组分在两相(一相为固定的,称为固定相;另一相流过固定相,称为流动相)中的分布程度不同,从而使各组分以不同的速度移动而达到分离的目的。 1.3 区带迁移 1.4 色谱保留值 1.5 谱带展宽 1.4.5 洗脱的普遍性问题 注意的问题: 1、改变流动相组成和配比; 2、程序升温; 3、改变检测器 6.5.1 ~ 6.5.6 自学内容 1.6 分离度 resolution 定量描述相邻两组份在色谱柱内分离情况的指标。 当色谱峰底宽交叠不易测量时,可以采用半高峰宽来代替峰底宽计算分离度,称为半高峰宽分离度R1/2。 ?t1/2 = W1/2 峰高分离度Rh: 两个不等高的色谱峰的分离度。如何求算? g f 1.6.1 分离度与色谱柱特性 色谱分离中常称两相邻色谱峰的组分为“物质对”,混合物分离条件的选择主要是提高最难分离物质对的分离度。 根据W=4tR/(N)1/2,当两相邻组分保留值相近时,可以认为两者具有相同的N值,分离度R可表示为: R与各种参数关系的通用方程 当色谱保留值较大,相邻色谱峰底宽相近时,则分离度近似表示为: 当 ?t 值较大时,则这种近似表示误差较大,将N=L/H 代入上式,得到: 结论:分离度是物质对相对保留、分配容量k 和色谱柱效N(或H)的函数。 图6-10 影响分离度的因素示意图 搞清各项的物理意义 1.7 分离时间 分离时间指物质对中第二个峰洗脱出来所需的时间,即tR2。对于多组分混合物,分离时间为最后一个组分的保留时间。 希望搞清各项物理意义! 亲和色谱(Affinity chromatography) * * 教学目的和要求 1、了解色谱过程和分类; 2、掌握色谱保留值的表达和计算(比移值、容量因子、保留时间、保留因子、容量因子等); 3、了解气相、液相色谱保留值规律、速率理论; 4、掌握分离度的含义及计算方法。 基本知识点 各种色谱方法;色谱的定性定量依据;谱带展宽原因;分离度;分离度与色谱特性的关系;色谱条件优化 慢 中等 快 色谱分离 Temporal course 淋洗液 色谱分类 图6-1 色谱分类 气相色谱法 迁移是色谱系统中不可缺少的组成部分。通常,柱色谱实验都是把样品从色谱柱的一端引入,而在另一端检测从柱中流出的流动相。有三种基本方式可实现柱色谱的选择性区带迁移:洗脱法(elution)、置换法(displacement)和前沿法(frontal analysis)。 柱色谱的区带迁移模式 样品作为流动相或流动相组成部分连续流经色谱柱 1.4.1 基本关系 比移值(rate of flow): ● Rf 值主要用于描述平面色谱的保留行为,是色谱定性的依据。 ● Rf =0,溶质留在固定相不动,谱带不移动,ux = 0 ● Rf =1,溶质全部在流动相,ux = u 溶质谱带平均移动速度 流动相流速 分布系数 K(distribution coefficient): 当溶质在两相中达到分布平衡时,溶质在固定相和流动相中的浓度比值称为分布系数。 分配色谱:K-分配系数 吸附色谱:吸附平衡常数 容量因子 k(capacity factor)或容量比 (capacity ratio): 当溶质在两相中达到分布平衡时,溶质在固定相和流动相中的量(质量、摩尔数)的比值。 色谱保留时间 (retention time)tR、流速(flow rate)u和保留体积 (retention volume)VR的关系: VR = u tR 搞清楚:死体积V0、死时间t0、调整保留时间t’R、调整保留体积V’R的概念! 相对保留时间 选择性因子 保留指数 1.4.2 分子间的相互作用能 色谱分离中的一个重要的热力学参数是容量因子
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