1、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。
2、流動相
色譜分離過程中攜帶組分向前移動的物質。
3、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。
4、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。
特點可以簡記為:三高一快一廣。
5、如何分類?
按兩相狀態分類,按操作形式分類,按分離原理分類。
(1)按兩相狀態分類
氣相色譜(Gas Chromatography, 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。
(2)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。
(3)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)。
6、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。
(1)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。
(2)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。
(3)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。
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。
7、分配係數
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。
分配係數
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:fenpeixishu。liangfengjiandejuliyourelixueyinsujueding,liangzufenzailiangxiangzhongfenpeixishuchayiyueda,liangfengjiandejulizexiangchayueda,yuerongyibeifenli。erkuosansudushidonglixueyinsu,fanyingzaisepuliuchuquxianshangjiweisepufengdequyukuandu(形狀)。
8、塔板理論和速率理論
(1)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。
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。
(2)塔板理論的優點和不足
優點:從熱力學角度解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點的位置,闡明了保留值與k的關係,提出了評價柱校高低的n和H的計算式;
優點:從熱力學角度解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點的位置,闡明了保留值與k的關係,提出了評價柱校高低的n和H的計算式;
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。
(3)速率方程
也稱範第姆特方程式:
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↑。
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。
(4)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。
(5)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。
9、色譜定性方法
(1)與標樣對照的方法
利用保留值定性:通(tong)過(guo)對(dui)比(bi)試(shi)樣(yang)中(zhong)具(ju)有(you)與(yu)純(chun)物(wu)質(zhi)相(xiang)同(tong)保(bao)留(liu)值(zhi)的(de)色(se)譜(pu)峰(feng),來(lai)確(que)定(ding)試(shi)樣(yang)中(zhong)是(shi)否(fou)含(han)有(you)該(gai)物(wu)質(zhi)及(ji)在(zai)色(se)譜(pu)圖(tu)中(zhong)的(de)位(wei)置(zhi)。不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)不(bu)同(tong)儀(yi)器(qi)上(shang)獲(huo)得(de)的(de)數(shu)據(ju)之(zhi)間(jian)的(de)對(dui)比(bi)。利(li)用(yong)加(jia)入(ru)法(fa)定(ding)性(xing):將純物質加入到試樣中,觀察各組分色譜峰的相對變化。
(2)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。
10、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:m i=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:歸一化法簡便、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wai標biao法fa不bu使shi用yong校xiao正zheng因yin子zi,準zhun確que性xing較jiao高gao,操cao作zuo條tiao件jian變bian化hua對dui結jie果guo準zhun確que性xing影ying響xiang較jiao大da。對dui進jin樣yang量liang的de準zhun確que性xing控kong製zhi要yao求qiu較jiao高gao,適shi用yong於yu大da批pi量liang試shi樣yang的de快kuai速su分fen析xi。
③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。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。
總之,色譜法是實驗室非常重要又常用的分析方法,正因為色譜分析可以連續對樣品進行濃縮、分離、tichunjiceding,shiqichengweimeiyigefenxigongzuozhepubiancaiyongdefenxijianceshouduan,keyishuozhiyaoyoufenxirenwudedifangdouzaishiyongsepufenxifa。xiwangxinshoumennenggoutongguobenpianwenzhangduisepufenxiyouyigechubudelejie~
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