1.色譜分析法:
色譜法是一種分離分析方法,它利用樣品中各組分與流動相和固定相的作用力不同(吸附、分配、交換等性能上的差異),先將它們分離,後按一定順序檢測各組分及其含量的方法。
2.色譜法的分離原理:
當混合物隨流動相流經色譜柱時,就會與柱中固定相發生作用(溶解、吸附等),由於混合物中各組分物理化學性質和結構上的差異,與固定相發生作用的大小、qiangruobutong,zaitongyituidonglizuoyongxia,gezufenzaigudingxiangzhongdezhiliushijianbutong,congershihunhewuzhonggezufenanyidingshunxucongzhuzhongliuchu。zhezhongliyonggezufenzailiangxiangzhongxingnengshangdechayi,shihunhewuzhonggezufenfenlidejishu,chengweisepufa。
3.流動相――色譜分離過程中攜帶組分向前移動的物質。
4.固定相――色譜分離過程中不移動的具有吸附活性的固體或是塗漬在載體表麵的液體。
5.色譜法的特點:
(1)分離效率高,複雜混合物,有機同係物、異構體。
(2)靈敏度高,可以檢測出μg・g-1(10-6)級甚至ng・g-1(10-9)級的物質量。
(3)分析速度快,一般在幾分鍾或幾十分鍾內可以完成一個試樣的分析。
(4)應用範圍廣,氣相色譜:
沸點低於400℃的各種有機或無機試樣的分析。
液相色譜:
高沸點、熱不穩定、生物試樣的分離分析。
(5)高選擇性:
對性質極為相似的組分有很強的分離能力。
不足之處:
被分離組分的定性較為困難。
6.色譜分析法的分類:
按兩相狀態分類,按操作形式分類,按分離原理分類。
7.按兩相狀態分類:
氣相色譜(GasChromatography,GC);
液相色譜(Liquid Chromatography,LC);
超臨界流體色譜(Supercritical Fluid Chromatography,SFC)。
氣相色譜:
流動相為氣體(稱為載氣),常用的氣相色譜流動相有N2、H2、He等氣體;
按分離柱不同可分為:
填充柱色譜和毛細管柱色譜;
按固定相的不同又分為:
氣固色譜和氣液色譜;
液相色譜:
流動相為液體(也稱為淋洗液);
按固定相的不同分為:
液固色譜和液液色譜;
超臨界流體色譜:
流liu動dong相xiang為wei超chao臨lin界jie流liu體ti,超chao臨lin界jie流liu體ti是shi一yi種zhong介jie於yu氣qi體ti和he液ye體ti之zhi間jian的de狀zhuang態tai。超chao臨lin界jie流liu體ti色se譜pu法fa是shi集ji氣qi相xiang色se譜pu法fa和he液ye相xiang色se譜pu法fa的de優you勢shi而er發fa展zhan起qi來lai的de一yi種zhong新xin型xing的de色se譜pu分fen離li分fen析xi技ji術shu,不bu僅jin能neng夠gou分fen析xi氣qi相xiang色se譜pu不bu宜yi分fen析xi的de高gao沸fei點dian、低揮發性的試樣組分,而且具有比高效液相色譜更快的分析速率和更高的柱效率。
8.按操作形式分類:
柱色譜(Column Chromatography,CC):固定相裝在柱管內,包括:填充柱色譜和毛細管柱色譜。
紙色譜(Paper Chromatography, PC)固定相為濾紙;
采用適當溶劑使樣品在濾紙上展開而進行分離,薄層色譜(Thin Layer Chromatography, TLC)
固定相壓成或塗成薄層,操作方法同紙色譜。
9.按分離原理分類:
吸附色譜(Absorption chromatography);
分配色譜(Partition Chromatography);
離子交換色譜(Ion Exchange Chromatography);
凝膠色譜(Gel Chromatography)。
10.色譜圖:
組分在檢測器上產生的信號強度對時間(t)所作的圖,由於它記錄了各組分流出色譜柱的情況,所以,又叫色譜流出曲線,流出曲線的突起部分稱為色譜峰。
11.色譜保留值:
色se譜pu保bao留liu值zhi是shi色se譜pu定ding性xing分fen析xi的de依yi據ju,它ta體ti現xian了le各ge待dai測ce組zu分fen在zai色se譜pu柱zhu上shang的de滯zhi留liu情qing況kuang。在zai固gu定ding相xiang中zhong溶rong解jie性xing能neng越yue好hao,或huo與yu固gu定ding相xiang的de吸xi附fu性xing能neng越yue強qiang的de組zu分fen,在zai柱zhu中zhong的de滯zhi留liu時shi間jian越yue長chang,或huo者zhe說shuo,將jiang組zu分fen帶dai出chu色se譜pu柱zhu所suo需xu的de流liu動dong相xiang體ti積ji越yue大da,所suo以yi,保bao留liu值zhi可ke以yi用yong保bao留liu時shi間jian和he保bao留liu體ti積ji兩liang套tao參can數shu來lai描miao述shu。
12.色譜圖上的色譜流出曲線可以說明什麼問題:
根據色譜峰的數目,可判斷樣品中所含組分的最少個數;根據色譜峰的保留值進行定性分析;根據色譜峰的麵積或峰高進行定量分析;根據色譜峰的保留值和區域寬度評價色譜柱的分離效能;根據兩峰間的距離,可評價固定相及流動相選擇是否合適。
13.分配比:
分配比是指,在一定溫度下,組分在兩相間分配達到平衡時的質量比。
14.在色譜流出曲線上,兩峰之間的距離主要由兩組分在兩相間的分配係數還是擴散速度決定?為什麼?
答:分fen配pei係xi數shu。兩liang峰feng間jian的de距ju離li由you熱re力li學xue因yin素su決jue定ding,兩liang組zu分fen在zai兩liang相xiang中zhong分fen配pei係xi數shu差cha異yi越yue大da,兩liang峰feng間jian的de距ju離li則ze相xiang差cha越yue大da,越yue容rong易yi被bei分fen離li。而er擴kuo散san速su度du是shi動dong力li學xue因yin素su,反fan映ying在zai色se譜pu流liu出chu曲qu線xian上shang即ji為wei色se譜pu峰feng的de區qu域yu寬kuan度du(形狀)。
15.色譜理論需要解決的問題:
色譜分離過程的熱力學和動力學問題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑,柱效與分離度的評價指標及其關係。
16.組分保留時間為何不同?色譜峰為何變寬?
組分保留時間:色譜過程的熱力學因素控製,(組分和固定液的結構和性質)。
色譜峰變寬:色譜過程的動力學因素控製,(兩相中的運動阻力,擴散作用)。
塔板理論和速率理論分別從熱力學和動力學的角度闡述了色譜分離效能及其影響因素。
17.半經驗理論:
將色譜分離過程比擬作蒸餾過程,將連續的色譜分離過程分割成多次的平衡過程的重複(類似於蒸餾塔塔板上的平衡過程)。
18.塔板理論的特點:
塔板理論引入了塔板數和塔板高度作為柱效的衡量指標;不同物質在同一色譜柱上的分配係數不同,用有效塔板數和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標時,應指明測定物質;柱效不能表示被分離組分的實際分離效果,當兩組分的分配係數K相同時,無論該色譜柱的塔板數多大,都無法分離。
19.塔板理論的不足:
塔ta板ban理li論lun的de基ji本ben假jia設she不bu符fu合he色se譜pu柱zhu的de實shi際ji分fen離li過guo程cheng。塔ta板ban理li論lun無wu法fa解jie釋shi同tong一yi色se譜pu柱zhu在zai不bu同tong的de流liu動dong相xiang流liu速su下xia柱zhu效xiao不bu同tong的de實shi驗yan結jie果guo,不bu能neng說shuo明ming色se譜pu峰feng為wei什shen麼me會hui展zhan寬kuan,同tong時shi未wei能neng指zhi出chu影ying響xiang柱zhu效xiao的de因yin素su及ji提ti高gao柱zhu效xiao的de途tu徑jing和he方fang法fa。
20.速率方程
(也稱範第姆特方程式):
H=A+B/u+C・u,
H:塔板高度;
u:流動相的平均線速度(cm/s)。
A.─渦流擴散項:
A與流動相性質、流動相速率無關。要減小A值,需要從提高固定相的顆粒細度和均勻性以及填充均勻性來解決。對於空心毛細管柱,A=0。固定相顆粒越小dp↓,填充的越均勻,A↓,H↓,柱效n↑,表現在渦流擴散所引起的色譜峰變寬現象減輕,色譜峰較窄。
B/u―分子擴散項:
存在著濃度差,產生縱向擴散;擴散導致色譜峰變寬,H↑(n↓),分離變差;分子擴散項與流速有關,流速↓,滯留時間↑,擴散↑;
擴散係數:
Dg∝(M載氣)-1/2;M載氣↑,B值↓。
C・u―傳質阻力項:
dp↓,df↓,D ↑ ,可降低傳質阻力。
21.H-u曲線與最佳流速:
由(you)於(yu),流(liu)速(su)對(dui)這(zhe)兩(liang)項(xiang)完(wan)全(quan)相(xiang)反(fan)的(de)作(zuo)用(yong),流(liu)速(su)對(dui)柱(zhu)效(xiao)的(de)總(zong)影(ying)響(xiang)使(shi)得(de)存(cun)在(zai)著(zhe)一(yi)個(ge)最(zui)佳(jia)流(liu)速(su)值(zhi),即(ji),速(su)率(lv)方(fang)程(cheng)式(shi)中(zhong)塔(ta)板(ban)高(gao)度(du)對(dui)流(liu)速(su)的(de)一(yi)階(jie)導(dao)數(shu)有(you)一(yi)極(ji)小(xiao)值(zhi)。以(yi)塔(ta)板(ban)高(gao)度(du)H對應流速u作圖,曲線最低點的流速即為最佳流速。
22.速率理論的要點:
組分分子在柱內運行的多路徑與渦流擴散、濃度梯度所造成的分子擴散及傳質阻力使兩相間的分配平衡不能瞬間達到等因素是造成色譜峰擴展、柱效下降的主要原因;通過選擇適當的固定相粒度、載氣種類、液膜厚度及載氣流速可提高柱效;速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導。闡明了流速和柱溫對柱效及分離的影響;各種因素相互製約,如,載氣流速增大,分子擴散項的影響減小,使柱效提高,但同時傳質阻力項的影響增大,又使柱效下降;柱溫升高,有利於傳質,但又加劇了分子擴散的影響。選擇最佳條件,才能使柱效達到最高。
23.色譜定性方法:
①與標樣對照的方法:
利用保留值定性:
tongguoduibishiyangzhongjuyouyuchunwuzhixiangtongbaoliuzhidesepufeng,laiquedingshiyangzhongshifouhanyougaiwuzhijizaiseputuzhongdeweizhi。bushiyongyubutongyiqishanghuodedeshujuzhijiandeduibi。
利用加入法定性:
將純物質加入到試樣中,觀察各組分色譜峰的相對變化。
②利用文獻保留值定性:
利用相對保留值r21定性。相對保留值r21僅與柱溫和固定相性質有關。在色譜手冊中都列有各種物質在不同固定相上的保留數據,可以用來進行定性鑒定。
24.色譜定量分析:
①定量校正因子:
試樣中各組分質量與其色譜峰麵積成正比,即,mi=fi’・Ai;
絕對校正因子:
比例係數fi;
單位麵積對應的物質量:
fI ’=mi/Ai,相對校正因子fi:
即,組分的絕對校正因子與標準物質的絕對校正因子之比。
②常用的幾種定量方法:
(1)歸一化法:
特點及要求:
簡便、準確;進樣量的準確性和操作條件的變動對測定結果影響不大;僅適用於試樣中所有組分全出峰的情況。
(2)外標法――標準曲線法:
特點及要求:外標法不使用校正因子,準確性較高,操作條件變化對結果準確性影響較大。
對進樣量的準確性控製要求較高,適用於大批量試樣的快速分析。
(3)內標法:
內標物要滿足以下要求:
(a)試樣中不含有該物質;
(b)與被測組分性質比較接近;
(c)不與試樣發生化學反應;
(d)出峰位置應位於被測組分附近,且能分離開;
(e)加入量適中並與待測組分接近。
內標法特點:
內標法的準確性較高,操作條件和進樣量的稍許變動對定量結果的影響不大;
每個試樣的分析,都要進行兩次稱量,不適合大批量試樣的快速分析;
若將內標法中的試樣取樣量和內標物加入量固定,則:wi=Ai/As*常數。
氣相色譜法
1.氣相色譜法(GC):
是以氣體為流動相的色譜分析法。
2.氣相色譜要求樣品:
氣化,不適用於大部分沸點高和熱不穩定的化合物,對於腐蝕性能和反應性能較強的物質更難於分析。
大約有15%~20%的有機物能用氣相色譜法進行分析。
3.氣相色譜儀的組成:
氣路係統、進樣係統、分離係統、檢測係統、溫控係統、記錄係統。
4.氣路係統:
包括氣源、淨化器和載氣流速控製;
常用的載氣有:
氫氣、氮氣、氦氣。
5.進樣係統:
包括:
進樣裝置和氣化室,氣體進樣器(六通閥):
試樣首先充滿定量管,切入後,載氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱;
液體進樣器:
不同規格的微量注射器,填充柱色譜常用10μL;毛細管色譜常用1μL;新型儀器帶有全自動液體進樣器,清洗、潤衝、取樣、進樣、換樣等過程自動完成,一次可放置數十個試樣。
6.進樣方式:
分流進樣:
樣品在汽化室內氣化,蒸氣大部分經分流管道放空,隻有極小一部分被載氣導入色譜柱;
不分流進樣:
樣品直接注入色譜的汽化室,經過揮發後全部引入色譜柱。
7.分離係統 :
色譜柱:
填充柱(2~6mm直徑,1~5m長),毛細管柱(0.1~0.5mm直徑,幾十米長)。
8.溫控係統的作用:
溫度是色譜分離條件的重要選擇參數;
氣化室、色譜柱恒溫箱、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控製溫度;
氣化室:保證液體試樣瞬間氣化;
檢測器:保證被分離後的組分通過時不在此冷凝;
色譜柱恒溫箱:準確控製分離需要的溫度。
9.檢測係統:
作用:將色譜分離後的各組分的量轉變成可測量的電信號;
指標:靈敏度、線性範圍、響應速度、結構、通用性,通用型――對所有物質均有響應;專屬型――對特定物質有高靈敏響應;
檢測器類型:
濃度型檢測器:
熱導檢測器、電子捕獲檢測器;
質量型檢測器:
氫火焰離子化檢測器、火焰光度檢測器。
10.熱導檢測器的主要特點:
結構簡單,穩定性好;
對無機物和有機物都有響應,不破壞樣品;
靈敏度不高。
11.氫火焰離子化檢測器的特點:
優點:
(1)典型的質量型檢測器;
(2)通用型檢測器(測含C有機物);
(3)氫焰檢測器具有結構簡單、穩定性好、靈敏度高、響應迅速、死體積小、線性範圍寬等特點;
(4)比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數量級,檢測下限可達10-12g・g-1;
缺點:
(1)對載氣要求高;
(2)檢測時要破壞樣品,無法回收樣品;
(3)不能檢測永久性氣體、水及四氯化碳等。。。
12.電子俘獲檢測器的特點:
對鹵素、硫、磷、氮、氧有很強的響應;
靈敏度高,可用於痕量農藥殘留物的分析;
線性範圍較窄。
13.火焰光度檢測器(FPD):
是一種對含硫、磷化合物具有高選擇性的檢測器。含硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒被打成有機碎片,發出不同波長的特征光譜。
14.固定相:
固體固定相:固體吸附劑;
液體固定相:由載體和固定液組成;聚合物固定相。
15.固體固定相:
一般為固體吸附劑,常用的有活性炭,矽膠,氧化鋁和分子篩。
優點:
吸附容量大、熱穩定性好、價格便宜;
缺點:
柱效低、吸附活性中心易中毒,使用前要進行活化。
應用:
主要用於惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般氣體和低沸點物質。
16.作為載體使用的物質應滿足的條件:
表麵有微孔結構,孔徑均勻,比表麵積大;
化學和物理惰性,即,與樣品組分不起化學反應,無吸附作用或吸附很弱;
熱穩定性好;
有一定的機械強度和浸潤性,不易破碎;
具有一定的粒度和規則的形狀,最好是球形。
17.對固定液的要求:
在使用溫度下是液體,具有較低的揮發性;具有良好的熱穩定性;對要分離的各組分應具有合適的分配係數;化學穩定性好,不與樣品組分、載氣、載體發生任何化學反應。
18.固定液的分類:
非極性固定液、中等極性固定液、強極性固定液、氫鍵型固定液。
19.非極性固定液:
主(zhu)要(yao)是(shi)一(yi)些(xie)飽(bao)和(he)烷(wan)烴(ting)和(he)甲(jia)基(ji)矽(gui)油(you),它(ta)們(men)與(yu)待(dai)測(ce)物(wu)質(zhi)分(fen)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)作(zuo)用(yong)力(li)以(yi)色(se)散(san)力(li)為(wei)主(zhu)。組(zu)分(fen)按(an)沸(fei)點(dian)由(you)低(di)到(dao)高(gao)順(shun)序(xu)流(liu)出(chu),若(ruo)樣(yang)品(pin)中(zhong)兼(jian)有(you)極(ji)性(xing)和(he)非(fei)極(ji)性(xing)組(zu)分(fen),則(ze)同(tong)沸(fei)點(dian)的(de)極(ji)性(xing)組(zu)分(fen)先(xian)出(chu)峰(feng)。
常用的固定液有角鯊烷(異三十烷)、阿皮鬆等。適用於非極性和弱極性化合物的分析。
20.中等極性固定液:
由(you)較(jiao)大(da)的(de)烷(wan)基(ji)和(he)少(shao)量(liang)的(de)極(ji)性(xing)基(ji)團(tuan)或(huo)可(ke)以(yi)誘(you)導(dao)極(ji)化(hua)的(de)基(ji)團(tuan)組(zu)成(cheng),它(ta)們(men)與(yu)待(dai)測(ce)物(wu)質(zhi)分(fen)子(zi)間(jian)的(de)作(zuo)用(yong)力(li)以(yi)色(se)散(san)力(li)和(he)誘(you)導(dao)力(li)為(wei)主(zhu),組(zu)分(fen)基(ji)本(ben)上(shang)按(an)沸(fei)點(dian)順(shun)序(xu)出(chu)峰(feng),同(tong)沸(fei)點(dian)的(de)非(fei)極(ji)性(xing)組(zu)分(fen)先(xian)出(chu)峰(feng)。常(chang)用(yong)的(de)固(gu)定(ding)液(ye)有(you)鄰(lin)苯(ben)二(er)甲(jia)酸(suan)二(er)壬(ren)酯(zhi)、聚酯等,適用於弱極性和中等極性化合物的分析。
21.強極性固定液:
含(han)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)極(ji)性(xing)基(ji)團(tuan),它(ta)們(men)與(yu)待(dai)測(ce)物(wu)質(zhi)分(fen)子(zi)間(jian)作(zuo)用(yong)力(li)以(yi)靜(jing)電(dian)力(li)和(he)誘(you)導(dao)力(li)為(wei)主(zhu),組(zu)分(fen)按(an)極(ji)性(xing)由(you)小(xiao)到(dao)大(da)的(de)順(shun)序(xu)出(chu)峰(feng)。常(chang)用(yong)的(de)固(gu)定(ding)液(ye)有(you)氧(yang)二(er)丙(bing)腈(jing)等(deng),適(shi)用(yong)於(yu)極(ji)性(xing)化(hua)合(he)物(wu)的(de)分(fen)析(xi)。
22.氫鍵型固定液:
是(shi)強(qiang)極(ji)性(xing)固(gu)定(ding)液(ye)中(zhong)特(te)殊(shu)的(de)一(yi)類(lei),與(yu)待(dai)測(ce)物(wu)質(zhi)分(fen)子(zi)間(jian)作(zuo)用(yong)力(li)以(yi)氫(qing)鍵(jian)力(li)為(wei)主(zhu),組(zu)分(fen)依(yi)形(xing)成(cheng)氫(qing)鍵(jian)的(de)難(nan)易(yi)程(cheng)度(du)出(chu)峰(feng),不(bu)易(yi)形(xing)成(cheng)氫(qing)鍵(jian)的(de)組(zu)分(fen)先(xian)出(chu)峰(feng)。常(chang)用(yong)的(de)固(gu)定(ding)液(ye)有(you)聚(ju)乙(yi)二(er)醇(chun)、三乙醇胺等,適用於分析含F、N、O等的化合物。
23.固定液的選擇:
①按極性相似原則選擇:
極性相似,溶解度大,分配係數大,保留時間長;
②按官能團相似選擇:
酯類――酯或聚酯類固定液;
醇類――聚乙二醇固定液。
③按主要差別選擇:
各組分間沸點是主要差別――非極性固定液;極性為主要差別――極性固定液。
④選擇混合固定液:
對於難分離的複雜樣品,可選用兩種或兩種以上固定液。
24.聚合物固定相:
既可作為固體固定相,也可作為載體,又稱高分子多孔微球。物質在其表麵既存在吸附作用,又存在溶解作用。
(1)具有較大的比表麵積,表麵孔徑均勻;
(2)對非極性及極性物質無有害的吸附活性,拖尾現象小,極性組分也能出對稱峰;
(3)由於不存在液膜,無流失現象,熱穩定性好;
(4)機械強度和耐腐蝕性較好,係均勻球形,在填充柱色譜中均勻性、重現性好,有助於減少渦流擴散。
25.載氣種類的選擇:
檢測器的適應性,載氣流速的大小。
26.柱溫的選擇:
(1)首先應使柱溫控製在固定液的最高使用溫度(超過該溫度固定液易流失)和最低使用溫度(低於此溫度固定液以固體形式存在)範圍之內。
(2)提高柱溫,可以改善傳質阻力,有利於提高柱效,縮短分析時間,但降低了容量因子和選擇性,不利於分離。一般的原則是:在使最難分離的組分盡可能分離的前提下,盡量采用較低的柱溫,但以保留時間適宜,峰形不拖尾為度。
(3)柱溫一般選擇在接近或略低於組分平均沸點時的溫度。
(4)組分複雜,沸程寬的試樣,采用程序升溫。
27.載體和固定液含量的選擇:
配比:
固定液在載體上的塗漬量,一般指的是固定液與擔體的百分比,填充柱的配比通常在5%~25%之間。
peibiyuedi,dantishangxingchengdeyemoyuebo,chuanzhizuliyuexiao,zhuxiaoyuegao,fenxisuduyeyuekuai。peibijiaodishi,gudingxiangdefuzailiangdi,yunxudejinyangliangjiaoxiao。fenxigongzuozhongtongchangqingxiangyushiyongjiaodidepeibi。
28.進樣條件的選擇:
進樣量應控製在柱容量允許範圍及檢測器線性檢測範圍之內,進樣要求動作快、時間短,汽化室一般較柱溫高30~70°C。
29.提高色譜分離能力的途徑:
(1)塔板理論:
增加柱長,減小柱徑,即增加柱子塔板數;
(2)速率理論:
減小組分在柱中的渦流擴散和傳質阻力,可降低塔板高度。
30.毛細管色譜柱的結構特點:
(1) 不裝填料阻力小,長度可達百米的毛細管柱,管徑0.2mm;
(2)氣流單途徑通過柱子,消除了組分在柱中的渦流擴散;
(3)固定液直接塗在管壁上,總柱內壁麵積較大,塗層很薄,則氣相和液相傳質阻力大大降低。
(4)毛細管色譜柱柱效高達每米3000~4000塊理論塔板,一支長度100米的毛細管柱,總的理論塔板數可達104~106。
31.毛細管色譜具有以下優點:
(1)分離效率高:
比填充柱高10~100倍;
(2)分析速度快:
用毛細管色譜分析比用填充柱色譜速度;
(3)色譜峰窄、峰形對稱,較多采用程序升溫方式;
(4)靈敏度高,一般采用氫焰檢測器。
(5)渦流擴散為零。
32.毛細管色譜的類型:
(1)塗壁毛細管柱:
將固定液直接塗敷在管內壁上。柱製作相對簡單,但柱製備的重現性差、壽命短。
(2)多孔層毛細管柱:
在管壁上塗敷一層多孔性吸附劑固體微粒,構成毛細管氣固色譜。
(3)載體塗漬毛細管柱:
將非常細的擔體微粒粘接在管壁上,再塗固定液。柱效較塗壁毛細管柱高。
(4)化學鍵合或交聯毛細管柱:
將固定液通過化學反應鍵合在管壁上或交聯在一起。使柱效和柱壽命進一步提高。
高效液相色譜法
1.與氣相色譜相比液相色譜的優點:
與yu氣qi相xiang色se譜pu法fa相xiang比bi,液ye相xiang色se譜pu法fa不bu受shou樣yang品pin揮hui發fa性xing和he熱re穩wen定ding性xing及ji相xiang對dui分fen子zi質zhi量liang的de限xian製zhi,隻zhi要yao求qiu把ba樣yang品pin製zhi成cheng溶rong液ye即ji可ke,非fei常chang適shi合he於yu分fen離li生sheng物wu大da分fen子zi、離li子zi型xing化hua合he物wu,不bu穩wen定ding的de天tian然ran產chan物wu以yi及ji其qi他ta各ge種zhong高gao分fen子zi化hua合he物wu等deng。此ci外wai,液ye相xiang色se譜pu的de流liu動dong相xiang不bu僅jin起qi到dao使shi樣yang品pin沿yan色se譜pu柱zhu移yi動dong的de作zuo用yong,而er且qie與yu固gu定ding相xiang一yi樣yang,與yu樣yang品pin分fen子zi發fa生sheng選xuan擇ze性xing的de相xiang互hu作zuo用yong,這zhe就jiu為wei控kong製zhi和he改gai善shan分fen離li條tiao件jian提ti供gong了le一yi個ge額e外wai的de可ke變bian因yin素su。而er氣qi相xiang色se譜pu法fa采cai用yong的de流liu動dong相xiang是shi惰duo性xing氣qi體ti,對dui組zu分fen沒mei有you親qin和he力li,僅jin起qi運yun載zai作zuo用yong。
2.液相色譜特點:
高壓、高速、高效、高靈敏度、高沸點、熱不穩定有機及生化試樣的高效分離分析方法。
3.高效液相相色譜儀的組成:
高壓輸液係統、進樣係統、分離係統、檢測係統、數據處理係統。
4.流動相使用前必須脫氣:
常用的脫氣方法有:
低壓脫氣法(電磁攪拌、水泵抽空,可同時加熱或向溶劑吹氮氣)、吹氦氣脫氣法和超聲波脫氣法等。
5.梯度洗脫:
用兩種(或多種)不(bu)同(tong)極(ji)性(xing)的(de)溶(rong)劑(ji),在(zai)分(fen)離(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)按(an)一(yi)定(ding)程(cheng)序(xu)連(lian)續(xu)改(gai)變(bian)流(liu)動(dong)相(xiang)中(zhong)溶(rong)劑(ji)的(de)配(pei)比(bi)和(he)極(ji)性(xing),通(tong)過(guo)流(liu)動(dong)相(xiang)中(zhong)極(ji)性(xing)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)改(gai)變(bian)被(bei)分(fen)離(li)組(zu)分(fen)的(de)分(fen)離(li)因(yin)素(su),以(yi)提(ti)高(gao)分(fen)離(li)效(xiao)果(guo)。
6.高壓梯度(內梯度):
特點是先加壓後混合,將溶劑用高壓泵增壓以後輸入色譜係統的梯度混合室,加以混合後送入色譜柱。
低壓梯度(外梯度):
特點是先混合後加壓。在常壓下預先按一定的程序將溶劑混合後再用泵輸入色譜柱。
7.進樣係統要求:
良好的密封性,最小的死體積,最好的穩定性,進樣時對色譜係統壓力、流量影響較小。
8.分離係統:
色譜柱是實現分離的核心部件。由柱管和固定相組成。柱管為直型不鏽鋼管。一般色譜柱長5~30cm,內徑4~5mm,凝膠色譜柱內徑3~12mm,而製備色譜柱內徑則可達25mm。一般淋洗溶劑在進入色譜分離柱之前,先通過前置柱。HPLC柱的填料顆粒粒徑一般約為3~10m,填充常采用勻漿法,色譜柱的發展趨勢是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。
9.檢測係統:
作用――用來連續監測經色譜柱分離後的流出物的組成和含量變化的裝置。紫外-可見吸收檢測器、光電二極管陣列檢測器、示差折光檢測器、熒光檢測器、電化學檢測器。
10.高效液相色譜法對流動相的要求:
流動相不與色譜柱發生不可逆化學變化,以保持柱效或柱子的保留性質較長時間不變;對待測樣品有足夠的溶解能力;與所用檢測器相匹配;粘度盡可能小,以獲得較高的柱效;流動相純度要高,價格便宜,毒性小。
11.高效液相色譜法的固定相的分類:
(1)按固定相承受壓力分:
剛性固體:
以二氧化矽為基質,可承受較高壓力,表麵可鍵合各種功能官能團――鍵合固定相,是目前應用最廣泛的固定相。
硬膠:
主要用於離子交換色譜法和凝膠色譜法中,由聚苯乙烯與二乙烯基苯交聯而成,可承受的壓力較低。
(2)按孔隙深度分:
表麵多孔型:
基體是球形玻璃珠,在玻璃表麵塗覆一層多孔活性物質如矽膠、氧化鋁、聚酰胺、離子交換樹脂、分子篩等。
優點:
適用於快速分離、填充均勻緊密、機械強度高、能承受高壓,適於簡單的樣品及常規分析;
缺點:
多孔層薄,進樣量受限製;
全多孔型:
由矽膠顆粒聚集而成,比表麵積大,柱容量大,小顆粒全孔型固定相孔洞淺傳質速率快,柱效高,分離效果好,適合於複雜樣品、痕量組分的分離分析,是目前HPLC中應用最廣泛的固定相。
12.液固吸附色譜法原理:
shiyigutixifujiweigudingxiang,xifujibiaomiandehuoxingzhongxinjuyouxifunengli,shiyangfenzibeiliudongxiangdairuzhuneishi,tajiangyuliudongxiangrongjifenzizaixifujibiaomianfashengjingzhengxifu。fenliguochengshiyigexifu-解吸的平衡過程。
13.液固吸附色譜法固定相:
通常是矽膠、氧化鋁、活性炭等固體吸附劑,矽膠最常用;
流動相:
極性大的試樣需用極性強的洗脫劑,極性弱的試樣宜用極性弱的洗脫劑。
應用:
幾何異構體分離和族分離,如農藥異構體;石油中烷、烯、芳烴的分離。不適於強極性的離子型樣品的分離,不適於分離同係物(因為,它對相對分子質量的選擇性較小)。
14.液液分配色譜法原理:
根據物質在兩種互不相溶(或部分互溶)的液體中溶解度的不同實現分離,分配係數較大的組分保留值也較大。
15.液液分配色譜法流動相:
流動相與固定液應盡量不互溶,或者二者的極性相差越大越好。根據流動相與固定相極性的差別程度,可將液液色譜分為正相分配色譜(流動相極性小於固定相極性,極性小的先流出,適於強極性和中等極性組分分離)和反相分配色譜(流動相極性大於固定相極性,極性大的先流出,適於非極性或弱極性組分分離)。
固定相:
由載體和固定液組成。常用的固定液有b,b’-氧二丙腈、聚乙二醇、聚酰胺、正十八烷、角鯊烷等。
應用:同係物組分的分離。
例:分離水解蛋白質所生成的各種氨基酸,分離脂肪酸同係物等。
16.化學鍵合固定相:
化學鍵合固定相是利用化學反應將有機分子鍵合到載體表麵上,形成均一、牢固的單分子薄層而構成各種性能的固定相。
17.化學鍵合固定相的特點:
固定相不易流失,柱的穩定性和壽命較高;能耐受各種溶劑,可用於梯度洗脫;表麵較為均一。沒有液坑,傳質快,柱效高;能鍵合不同基團以改變其選擇性。例如,鍵合氰基、氨基等極性集團用於正相色譜法,鍵合離子交換基團用於離子色譜法,鍵合C2、C4、C6、C8、C18、C16、C18、C22烷基和苯基等非極性基團用於反相色譜法等。因此,它是HPLC較為理想的固定相。
18.離子交換色譜法原理:
離li子zi交jiao換huan色se譜pu法fa的de固gu定ding相xiang是shi離li子zi交jiao換huan樹shu脂zhi,流liu動dong相xiang是shi水shui溶rong液ye,它ta是shi利li用yong待dai測ce樣yang品pin中zhong各ge組zu分fen離li子zi與yu離li子zi交jiao換huan樹shu脂zhi的de親qin和he力li的de不bu同tong而er進jin行xing分fen離li的de。
19.離子交換色譜法流動相:
水的緩衝溶液,陰離子離子交換樹脂作固定相,采用酸性水溶液;陽離子離子交換樹脂作固定相,采用堿性水溶液;
應用:
離子及可離解的化合物,氨基酸、核酸等。
20.凝膠色譜法原理:
凝ning膠jiao色se譜pu法fa的de固gu定ding相xiang為wei多duo孔kong性xing凝ning膠jiao類lei物wu質zhi,流liu動dong相xiang為wei水shui溶rong液ye或huo有you機ji溶rong劑ji,它ta是shi根gen據ju不bu同tong組zu分fen分fen子zi體ti積ji的de大da小xiao進jin行xing分fen離li的de。小xiao分fen子zi可ke以yi擴kuo散san到dao凝ning膠jiao空kong隙xi,由you其qi中zhong通tong過guo,出chu峰feng最zui慢man;中等分子隻能通過部分凝膠空隙,中速通過;而大分子被排斥在外,出峰最快;溶劑分子小,故在最後出峰。全部在死體積前出峰;可對相對分子質量在100~105範圍內的化合物按質量分離。
21.凝膠色譜法流動相:
能溶解樣品且與凝膠相似(潤濕凝膠並防止吸附作用)、粘度小(增加擴散速度)。常用四氫呋喃、苯、氯仿、水等。
22.影響分離的因素與提高柱效的途徑:
(1)液體的黏度比氣體大一百倍,密度為氣體的一千倍左右,故降低傳質阻力是提高柱效主要途徑。
(2)由速率方程,降低固定相粒度可提高柱效。
(3)液相色譜中,不可能通過增加柱溫來改善傳質。
(4)恒溫改變淋洗液組成、極性是改善分離的最直接的因素。
(5)流速大於0.5cm/s時, H~u曲qu線xian是shi一yi段duan斜xie率lv不bu大da的de直zhi線xian。降jiang低di流liu速su,柱zhu效xiao提ti高gao不bu是shi很hen大da。但dan在zai實shi際ji操cao作zuo中zhong,流liu量liang仍reng是shi一yi個ge調tiao整zheng分fen離li度du和he出chu峰feng時shi間jian的de重zhong要yao可ke選xuan擇ze參can數shu。(6)氣qi相xiang色se譜pu中zhong的de固gu定ding液ye原yuan則ze上shang都dou可ke以yi用yong於yu液ye相xiang色se譜pu,其qi選xuan用yong原yuan則ze與yu氣qi相xiang色se譜pu一yi樣yang。但dan在zai高gao效xiao液ye相xiang色se譜pu中zhong,分fen離li柱zhu的de製zhi備bei是shi一yi項xiang技ji術shu要yao求qiu非fei常chang高gao的de工gong作zuo,一yi般ban很hen少shao自zi行xing製zhi備bei。
質譜分析法
1.質譜法定義:
是將待測物質置於離子源中電離形成帶電離子,讓離子加速並通過磁場或電場後,離子將按質荷比(m/z)大小分離,形成質譜圖。依據質譜線的位置和質譜線的相對強度建立的分析方法稱為質譜法。
2.質譜的作用:
準確測定物質的分子量;
質譜法是唯一可以確定分子式的方法;
根據碎片特征進行化合物的結構分析。
3.質譜分析的基本原理:
質譜法是利用電磁學原理,將待測樣品分子解離成具有不同質量的離子,然後按其質荷比(m/z)的大小依次排列收集成質譜。根據質譜中的分子離子峰(M+)可以獲得樣品分子的相對分子質量信息;根據各離子峰(分子離子峰、同位素離子峰、碎片離子峰、亞穩離子峰、重排離子峰等)及其相對強度和氮數規則,可以確定化合物的分子式;根據各離子峰及物質化學鍵的斷裂規律可以進行定性分析和結構分析;根據組分質譜峰的峰高與濃度間的線性關係可以進行定量分析。
4.質譜分析的過程:
(1)進樣,化合物通過汽化引入電離室;
(2)離子化,在電離室,組分分子被一束加速電子碰撞,撞擊使分子電離形成正離子;
(3)離子也可因撞擊強烈而形成碎片離子;
(4)荷正電離子被加速電壓V加速,產生一定的速度v,與質量、電荷及加速電壓有關;
(5)加速正離子進入一個強度為B的磁場(質量分析器),發生偏轉。
5.質譜儀的組成:
真空係統、進樣係統、離子源或電離室、質量分析器、離子檢測器。
6.真空係統作用:
是減少離子碰撞損失,若真空度低:大量氧會燒壞離子源的燈絲;會使本底增高,幹擾質譜圖;引起額外的離子-分子反應,改變裂解模型,使質譜解釋複雜化;幹擾離子源中電子束的正常調節;用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電等。
7.進樣係統目的:
高效重複地將樣品引入到離子源中並且不能造成真空度的降低;間歇式進樣係統――氣體及低沸點、易揮發的液體;直接探針進樣――高沸點的液體、固體;色譜進樣係統――有機化合物。
8.離子源或電離室:
作用是使試樣中的原子、分子電離成離子,其性能影響質譜儀的靈敏度和分辨率本領。
電子電離源的特點:
電離電壓:
70eV;加一小磁場增加電離幾率;EI源電離效率高,碎片離子多,結構信息豐富,有標準化合物質譜庫;結構簡單,操作方便;樣品在氣態下電離,不能汽化的樣品不能分析,主要用於氣-質聯用儀;有些樣品得不到分子離子。
9.化學電離源特點:
電離能小,質譜峰數少,譜圖簡單;最強峰為(M+1)+準分子離子峰;不適用難揮發試樣。
10.快原子轟擊源:
高能量的Xe原子轟擊塗在靶上的樣品,濺射出離子流。本法適合於高極性、大分子量、低蒸汽壓、熱穩定性差的樣品,FAB一般用作磁式質譜的離子源。
11.電噴霧源結構:
噴嘴(金屬毛細管),霧化氣,幹燥氣。
原理:
噴霧蒸發電壓。
特點:
ESI是最軟的一種電離方式,隻產生分子離子,不產生碎片離子;適用於強極性,大分子量的樣品分析,如,肽,蛋白質,糖等;產生的離子帶有多電荷,尤其是生物大分子;主要用於液相色譜-質譜聯用儀,既用作液相色譜和質譜儀之間的接口裝置,同時又是電離裝置。
12.場致電離源(FI)和場解吸電離源(FD):
分子離子峰強;碎片離子峰少;不適合化合物結構鑒定。
13.基質輔助激光解吸電離特點:
準分子離子峰很強且碎片離子少。通常用於飛行時間質譜,特別適合測定多肽、蛋白質、DNA片段、多糖等的相對分子質量。
14.質量分析器作用:
將離子源產生的離子按質荷比m/z的大小分開。
15.單聚焦分析器:
離子的m/z與R,B,V有關。通過改變磁場可以把不同離子分開。在一定磁感應強度B下,改變加速電壓V可以使不同離子先後通過檢測器,實現質量掃描,得到質譜。特點:結構簡單,操作方便;隻有方向聚焦,無能量聚焦,分辨率低。
16.雙聚焦分析器:
實現方向聚焦和能量(速度)聚焦;
對於動能不同的離子,通過調節電場能,達到聚焦的目的。
特點:分辨率高。
17.四級杆質量分析器:
特點:
結構簡單,體積小、重量輕,掃描速率快,適合與色譜聯機。
18.飛行時間質量分析器:
特點:質量範圍寬,掃描速率快,既不需磁場也不需電場,隻需要直線漂移空間。
19.離子阱質量分析器:
特定m/z離子在阱內一定軌道上穩定旋轉,改變端電極電壓,不同m/z離子飛出阱到達檢測器。
特點:結構簡單、易於操作、靈敏度高。
20.質譜的表示方法:
質譜一般可用線譜或表譜兩種方法表示,常用線譜;線譜上的各條直線表示一個離子峰,橫坐標為質荷比m/z,縱坐標為離子的相對強度(相對豐度),一般將原始質譜圖上最強的離子峰定為基峰並定為相對強度100%,其他離子峰以對基峰的相對百分值表示。能夠很直觀地觀察到整個分子的質譜全貌;質譜表是用表格形式表示的質譜數據,質譜表中有兩項即質荷比及相對強度,對定量計算較直觀。
21.質譜儀的分辨率:
分辨率(R)指質譜儀能區別鄰近兩個質譜峰的能力,對兩個相等強度的相鄰峰,當兩峰間的峰穀不大於其峰高10%時,則認為兩峰已經分開。
22.質譜圖中主要離子峰的類型:
分子離子峰、同位素離子峰、碎片離子峰、亞穩離子峰、重排離子峰。
23.相對分子質量的測定:
分子離子峰的m/z相當於該化合物的相對分子質量。
一般除同位素離子峰外,分子離子峰是質譜圖中最大質荷比的峰,位於質譜圖的最右端。
24.確認分子離子峰的方法:
(1)分子離子峰必須符合氮數規則:
有機化合物含有偶數個氮原子或不含氮原子,分子離子峰的m/z一定是偶數;含奇數個氮原子,分子離子峰的m/z一定是奇數;
(2)分子離子峰與相鄰離子峰的質量差應合理,如,不可能出現比分子離子峰質量小4~13個質量單位的峰;
(3)當化合物中含S,Br,Cl時,可利用M+(M2+)+等同位素離子峰的比例來確認分子離子峰。
(4)改變質譜儀的操作條件,提高分子離子峰的相對強度。
※采用化學電離源或降低電子轟擊源電壓可獲得較強的M+峰。
25.氣相色譜-質譜聯用儀:
質譜:
純物質結構分析。
色譜:
化合物分離,定性能力差。
色譜-質譜聯用:
共同優點,GC-MS、LC-MS、CE-MS,色譜是質譜的進樣及分離係統,質譜是色譜的檢測器。
主要問題:
接口技術,除去色譜中大量的流動相分子。
適用範圍:
適用於揮發度低、難氣化、極性強、相對分子質量大及熱穩定性差的樣品。
26.無損檢測定義:
無損檢測技術即非破壞性檢測,就是在不破壞待測物質原來的狀態、化學性質等前提下,為獲取與待測物的品質有關的內容、性質或成分等物理、化學情報所采用的檢查方法。
文章(文字):化學分析計量
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