色谱法分离原理 课件.ppt

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1、色谱法分离原理 第1页，此课件共77页哦第18章 色谱法分离原理第2页，此课件共77页哦18.1 18.1 概述概述 色色谱谱法法或或层层析析法法(chromatography)，是是一一种种物物理理或物理化学分离分析方法。或物理化学分离分析方法。原原理理：利利用用物物质质在在固固定定相相和和流流动动相相中中的的分分配配系系数数不不同同，使混合物中的各组分分离。使混合物中的各组分分离。以前学过的分离方法有：以前学过的分离方法有：1.1.沉淀法沉淀法 是利用物质溶解度的不同而进行分离。是利用物质溶解度的不同而进行分离。2.2.蒸馏法蒸馏法 是利用有机物沸点的差异进行分离。是利用有机物沸点的差异进

2、行分离。3.3.萃萃取取法法 是是利利用用组组分分在在水水相相和和有有机机相相（互互不不相相溶溶）中中的的分配素数不同进行而分离。分配素数不同进行而分离。第3页，此课件共77页哦 一一 色谱分析法简介色谱分析法简介 色谱法创始于20世纪初，1906年俄国植物学家Tsweet将碳酸钙放在竖立的玻璃管中，从顶端倒入植物色素的石油醚浸取液，并用石油醚冲洗。MichaelTswett(1872-1919),aRussianbotanist,discoveredthebasicprinciplesofcolumnchromatography.Heseparatedplantpigmentsbyeluti

3、ngamixtureofthepigme-ntsonacolumnofcalciumcarbonate.Thevariouspigmentsseparatedintocoloredba-nds;hencethenamechromatography.第4页，此课件共77页哦植物色素分离图示植物色素分离图示第5页，此课件共77页哦二二色谱法分离原理色谱法分离原理分离原理分离原理:物质的分配系数差异。物质的分配系数差异。三三色谱法分类色谱法分类色谱法可从不同的角度进行分类：色谱法可从不同的角度进行分类：1.按流动相与固定相的分子聚集状态分类按流动相与固定相的分子聚集状态分类在色谱法中流动相可以是气体

4、、液体和超临界流体在色谱法中流动相可以是气体、液体和超临界流体(gaschromatography,GC、liquidchromatography,LC、supercriticalfluidchromatography,SFC)。按固定相为固体按固定相为固体(如吸附剂如吸附剂)或液体，气相色谱法或液体，气相色谱法又可分为又可分为GSC与与GLC；液相色谱法又可分为；液相色谱法又可分为LSC及及LLC。第6页，此课件共77页哦2.2.按操作形式分类按操作形式分类 柱色谱法柱色谱法(columnchromatography)是将固定是将固定相装柱管内构成色谱柱，色谱过程在色谱柱内进相装柱管内构成色

5、谱柱，色谱过程在色谱柱内进行。按色谱柱的粗细等，又可分为填充柱行。按色谱柱的粗细等，又可分为填充柱(packedcolumn)色谱法、毛细管柱色谱法、毛细管柱(capillarycolumn)色谱色谱法及微填充柱法及微填充柱(microborepackedcolumn)色谱法等色谱法等类别。类别。第7页，此课件共77页哦3.按色谱过程的分离机制分类 可可分分为为分分配配色色谱谱法法(partitionchromatography)、吸吸 附附 色色 谱谱 法法(adsorptionchromatography)、离离 子子 交交换换色色谱谱法法(ionexchangechromatograph

6、y，IEC)、空空间间 排排 阻阻 色色 谱谱 法法(stericexclusionchromatography，SEC)及及 亲亲 合合 色色 谱谱 法法(affinitychromatography)等等 类类型。型。第8页，此课件共77页哦色谱法简单分类如下表:第9页，此课件共77页哦18.2色谱法基础知识、基本概念和术语色谱法基础知识、基本概念和术语18.2.1色谱流出曲线色谱流出曲线:第10页，此课件共77页哦 一一 基线基线 在实验条件下，色谱柱在实验条件下，色谱柱后仅有纯流动相进入检测器后仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称为基线。时的流出曲线称为基线。使基线发生细小的波动的使基

7、线发生细小的波动的现象称为噪音。现象称为噪音。基线在稳定的条件下应是基线在稳定的条件下应是一条水平的直线。它的平直与一条水平的直线。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情否可反应出实验条件的稳定情况。况。第11页，此课件共77页哦二二 峰高（峰高（h h）色谱峰顶点与基线的距离叫峰高。色谱峰顶点与基线的距离叫峰高。可用可用mm,mV,mA表示。表示。h第12页，此课件共77页哦 宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。区域宽度通常有三种表示方法：区域宽度通常有三种表示方法：标准偏差标准偏差：峰高：峰高0.607 倍处峰宽处的一半。倍处峰宽处的一半。半峰宽半

8、峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。：峰高一半处的峰宽。W1/2=2.354 峰底宽峰底宽W：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。的距离。W=4 三三 区域宽度区域宽度第13页，此课件共77页哦 四四 色谱峰面积色谱峰面积A 色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫峰面积。色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫峰面积。对于对称的色谱峰对于对称的色谱峰 A=1.065hW1/2 对于非对称的色谱峰对于非对称的色谱峰 A=1.065h(W0.15+W0.85)/2第14页，此课件共77页哦 五五 保留值保留值 组组分分在在色色谱谱柱柱中中停停留留的的数数值值，可可用用时

9、时间间t t 和和所所消消耗耗流流动动相相的的体体积积来来表表示示。固固定定相相、流流动动相相固固定定，条件一定时，组分的保留值是个定值。条件一定时，组分的保留值是个定值。(1)(1)比移值比移值 Rf=ux/u=nm/(nm+ns)(2)(2)死时间死时间(tM)不不与与固固定定相相作作用用的的物物质质从从进进样样到到出出现现峰峰极极大大值值时的时间。它与色谱柱的空隙体积成正比。时的时间。它与色谱柱的空隙体积成正比。第15页，此课件共77页哦 (3)保留时间tR 试样从进样到出现峰极大值时的时间。(4)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 第

10、16页，此课件共77页哦(5)(5)死体积死体积VM 色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管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。路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。忽略后两项可得到：忽略后两项可得到：(6)(6)保留体积保留体积VR 指从进样到待测物在柱后出现浓度极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。大点时所通过的流动相的体积。其中，其中，Fco为柱出口的载气流速为柱出口的载气流速（mL/min)第17页，此课件共77页哦 (7)调整保留体积 某组份的保留体积扣除死体积后的体积。tM VM与被测组分无关，因而与被测组分无关，因而 更合更

11、合理地反映了物质在柱中的保留情况。理地反映了物质在柱中的保留情况。(8)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。第18页，此课件共77页哦 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,又称选择因子第19页，此课件共77页哦 （9 9）保留指数保留指数规定正构烷烃保留指数为分子中碳原子个数乘以规定正构烷烃保留指数为分子中碳原子个数乘以100100，如，如正己烷、正庚烷的保留指数分别为正己烷、正

12、庚烷的保留指数分别为600600和和700700。被测物质的保留指数被测物质的保留指数I IX X可采用两个相邻正构烷烃的保可采用两个相邻正构烷烃的保留指数进行测定留指数进行测定将碳数为将碳数为n n和和n+1n+1的正构烷烃的正构烷烃加到加到被测物质被测物质x x中进行色中进行色谱分析，测得它们的保留值谱分析，测得它们的保留值第20页，此课件共77页哦保留指数计算方法保留指数计算方法利用上式求出未知物的保留指数与文献值对照利用上式求出未知物的保留指数与文献值对照n）tR(n+1)第21页，此课件共77页哦 六六 分配系数和分配比分配系数和分配比 在一定温度下，组分在流动相和固定相之间所达在一

13、定温度下，组分在流动相和固定相之间所达到的平衡叫分配平衡，组分在两相中的分配行为常采到的平衡叫分配平衡，组分在两相中的分配行为常采用分配系数用分配系数K和分配比和分配比k来表示。来表示。1 1 分配系数分配系数(K)：它是指在一定温度和压力下，组分在固定相它是指在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即第22页，此课件共77页哦 K与组分性质、固定相性质、流动相性质及温度有关温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。实验条件固定时，K主要取决于固定相性质。某组分的K=0时，表明组分不被保留即惰性组分第23页，此课件共77

14、页哦 2.2.分配比分配比：在在一一定定温温度度和和压压力力下下，组组份份在在两两相相间间的的分分配配达达平平衡衡时时，分分配配在在固固定定相相和和流流动动相相中中的的质质量量比比，称称为为分分配配比比。它它反反映映了了组组分分在在柱柱中中的的迁迁移移速速率率。又称保留因子。也叫容量因子或容量比。又称保留因子。也叫容量因子或容量比。k也等于组分的校正保留时间与死时间的比值第24页，此课件共77页哦 3.3.K 与与k 的关系：的关系：称为相比率，它也是反映色谱柱柱型特点的参数。对填充柱，=635；对毛细管柱，=60600。注注意意：K K 或或 k k 反反映映的的是是某某一一组组分分在在两两

15、相相间间的的分分配配；而而 是是反反映映两两组组分分间间的的分分离离情情况况！当当两两组组分分 K K 或或 k k 相相同同时时，=1=1 时时，两两组组分分不不能能分分开开；当当两两组组分分 K K 或或 k k 相相差差越越大大时时，越越大大，分分离离得得越越好好。也也就就是是说说，两两组组分分在在两两相相间间的的分分配配系系数不同，是色谱分离的先决条件。数不同，是色谱分离的先决条件。和和 k k 是计算色谱柱分离效能的重要参数是计算色谱柱分离效能的重要参数！第25页，此课件共77页哦 例例1:1:从色谱测得组分从色谱测得组分1 1流出时间为流出时间为16min30s，组分，组分2 2流

16、流出时间为出时间为26min，空气流出时间为，空气流出时间为1min30s，求：，求：（1 1）组分组分2 2对组分对组分1 1的相对保留时间的相对保留时间 （2 2）色谱柱对组分色谱柱对组分1 1的容量比的容量比 （3 3）组分组分2 2的分子在固定相中停留时间的分子在固定相中停留时间 解解：(1)2,1=(tR2-tM)/(tR1-tM)=(26.0-1.5)/(16.5-1.5)=1.63(2)k=(tR1-tM)/tM=(16.5-1.5)/1.5=10.0(3)tR2=26.0-1.5=24.5min第26页，此课件共77页哦色谱流出曲线的意义色谱流出曲线的意义色谱峰数样品中单组份的

17、最少个数；色谱保留值定性依据；色谱峰高或面积定量依据；色谱保留值或区域宽度色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距固定相或流动相选择是否合适的依据第27页，此课件共77页哦18.3色谱法基本理论色谱法基本理论18.3.1塔板理论塔板理论 在50年代，色谱技术发展的初期，Martin等人把色谱分离过程比作分馏过程，并把分馏中的半经验理论塔板理论用于色谱分析法。第28页，此课件共77页哦塔板理论假定：1）塔板之间不连续；2）塔板之间无分子扩散；3）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H；4）某组分在所有塔板上的分配系数相同；5）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔

18、 板体积加入。第29页，此课件共77页哦(一）色谱分离过程：一）色谱分离过程：第30页，此课件共77页哦第31页，此课件共77页哦(二二)色谱流出曲线方程色谱流出曲线方程第32页，此课件共77页哦 (三三)柱效柱效 对对一一个个色色谱谱柱柱来来说说，若若色色谱谱柱柱长长度度固固定定L L，每每一一个个塔塔板板高高度度H H越越小小，塔塔板板数数目目越越多多，分分离离的的效效果果越越好，柱效越高。塔板数用好，柱效越高。塔板数用n n 表示。表示。n=L/H或或H=L/n H越越小小，n越越多多，分分离离效效果果越越好好，用用H,n评评价价柱效。柱效。由塔板理论导出由塔板理论导出n与与W，W1/2

19、 的关系。的关系。n=5.54(tR/W1/2)2=16(tR/W)2 第33页，此课件共77页哦 有有时时n n大大，分分离离效效果果也也不不好好，因因用用tR内内含含tm，后后来改用有效塔板数。来改用有效塔板数。n有效有效=5.54(tR/W1/2)2=16(tR/W)2H有效有效n有效有效n理理=5.54(tR/W1/2)2=16(tR/W)2H理理n理理第34页，此课件共77页哦(四四)塔板理论的特点塔板理论的特点(1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用

20、有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数 K 相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。第35页，此课件共77页哦 塔板理论的成功之处，提出了计算理论塔板高塔板理论的成功之处，提出了计算理论塔板高度、塔板数的公式及评价柱效的方法，具有开创性，度、塔板数的公式及评价柱效的方法，具有开创性，但有一定局限性但有一定局限性:塔板理论无法指出影响柱效的因素塔板理论无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。及提高柱效的途径。第36页，此课件共77页哦 前前面面已已知知，用用塔塔板板理理论论来来说说明明色色谱谱柱柱内内各

21、各组组分分的的分分离离过过程程并并不不合合理理，因因为为色色谱谱柱柱内内并并没没有有塔塔板板。当当同同一一试试样样进进入入同同一一色色谱谱柱柱，当当流流动动相相速速度度变变化化时时，得得到到不不同同的的色色谱谱图图。测测得得的的n和和H也也不不同同，充充分分说说明明塔板理论不足以说明色谱柱的分离过程。塔板理论不足以说明色谱柱的分离过程。18.3.2速率理论速率理论范弟姆特方程式范弟姆特方程式：第37页，此课件共77页哦18.3.2.1气相色谱的速率理论气相色谱的速率理论1涡流扩散项涡流扩散项(12)在填充柱中，由于受到固定相颗粒的阻碍，组份在迁移过程中随流动相不断改变方向，形成紊乱的“涡流”：

22、从图中可见，因填充物颗粒大小及填充的不均匀性同一组分运行路线长短不同流出时间不同峰形展宽。第38页，此课件共77页哦 展宽程度以展宽程度以1 12 2表示：表示：1 12 2=2=2 dpLdpL 其中其中dpdp填充物平均直径；填充物平均直径；填充不规则因填充不规则因子。子。减小减小1 12 2 ：固定相颗粒应适当细小、均匀填充要固定相颗粒应适当细小、均匀填充要均匀。均匀。对于空心毛细管柱，无涡流扩散，即对于空心毛细管柱，无涡流扩散，即1 12 2=0=0。第39页，此课件共77页哦 待待测测组组分分是是以以“塞塞子子”的的形形式式被被流流动动相相带带入入色色谱谱柱柱的的，在在“塞塞子子”前

23、前后后存存在在浓浓度度梯梯度度，由由浓浓稀稀方方向向扩扩散散，产产生生了了纵纵向向扩扩散散，使使色色谱谱峰峰展宽。展宽。（2 2）分子扩散项）分子扩散项2 22 2 （纵向扩散项）（纵向扩散项）第40页，此课件共77页哦 222DL/u 是填充柱内流动相扩散路径弯曲的因素，也是填充柱内流动相扩散路径弯曲的因素，也称弯曲因子，它反映了固定相的几何形状对分子扩散的称弯曲因子，它反映了固定相的几何形状对分子扩散的阻碍情况。阻碍情况。D为组分在流动相中扩散系数（为组分在流动相中扩散系数（cm2s-1）。）。Dg气相扩散系数比液相扩散系数气相扩散系数比液相扩散系数Dm大的多大的多（约（约105倍）倍）第

24、41页，此课件共77页哦 减小纵向扩散项减小纵向扩散项22采取措施：采取措施：适当提高流动相流速适当提高流动相流速u u，减小保留时间，减小保留时间 用相对分子质量较大的气体作流动相。用相对分子质量较大的气体作流动相。适当降低柱温适当降低柱温c c.第42页，此课件共77页哦 3 32 2流流动动相相传传质质阻阻力力系系数数 组组分分从从流流动动相相移移动动到到固固定定相相表表面面进进行行两两相相之之间间的的质质量量交交换换时时所所受受到到的阻力，质量交换慢，引起色谱峰变宽。的阻力，质量交换慢，引起色谱峰变宽。（3 3）流动相传质阻力项）流动相传质阻力项3 32 2和固定相传质阻力项和固定相传

25、质阻力项4 42 2 采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体作采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体作载气载气,可减少可减少3 32 2,提高柱效。提高柱效。第43页，此课件共77页哦 4 42 2 固固定定项项传传质质阻阻力力系系数数 即即组组分分从从两两相相界界面面移移动动到到固固定定相相内内部部，达达分分配配平平衡衡后后，又又返返回回到到两两相相界界面面，在在这这过过程程中中所所受受到到的的阻阻力力为为固固定相传质阻力。定相传质阻力。组分在固定相中扩散系数固定液的膜厚度第44页，此课件共77页哦减小减小42采取措施：采取措施：降降低低固固定定液液的的含含量量,可可以以降降低低液液膜膜

26、厚厚度度,但但k k随随之之变变小小,又会使又会使42增大。增大。当当固固定定液液含含量量一一定定时时,液液膜膜厚厚度度随随载载体体比比表表面面积积增增加加而而降降低低,因因此此,一一般般采采用用比比表表面面积积较较大大的的载载体体来来降降低液膜厚度。低液膜厚度。降降低低固固定定液液液液膜膜厚厚度度(42df2)并并且且液液膜膜要要均均匀匀；若若膜厚，扩散，费时；但不能太薄，否则包不住载体。膜厚，扩散，费时；但不能太薄，否则包不住载体。提高柱温提高柱温,虽然可以增大虽然可以增大D1,但会使值减小但会使值减小,为了保持为了保持适当的值适当的值,应该控制适宜的柱温。应该控制适宜的柱温。第45页，此

27、课件共77页哦 u 为流动相线速度；A，B，C为常数，其中A分别表示涡流扩散系数；B分子扩散系数；C传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数）。在流动相流速一定时:、最小时，才小，n 才最高，柱效高。、最大时，才大，n 才最小，柱效低。第46页，此课件共77页哦为提高柱效，小，应注意以下几点：为提高柱效，小，应注意以下几点：）采用适当小而均匀的载体，柱填充应均匀。）采用适当小而均匀的载体，柱填充应均匀。）固定液液膜薄而均匀，并且不宜流失。）固定液液膜薄而均匀，并且不宜流失。）载气流速小的时候，）载气流速小的时候，u u是影响的主要因是影响的主要因素，选素，选r r大的载气，大的载气，；载气流速

28、大的时候，；载气流速大的时候，C Cu u是影响的主要因素，选是影响的主要因素，选r r小的载气，小的载气，H H2 2，NeNe）采用适当的柱温。）采用适当的柱温。气相色谱气相色谱 uDskkdDdkkuDdHfgpgp)1(32)1(01.02222222+=gl第47页，此课件共77页哦18.3.2.2液相色谱的速率理论液相色谱的速率理论速率理论虽然实在研究气液色谱时提出的速率理论虽然实在研究气液色谱时提出的,但作但作适当修改适当修改,也使用于液相色谱也使用于液相色谱,其板高方程可写成其板高方程可写成如下形式如下形式:式中式中Ce、Cm、Cd、Cs、Csm为有关项的板高系为有关项的板高系

29、数数,当填料一定时均为定值当填料一定时均为定值;DM和和DS分别是组分在流分别是组分在流动相和固定相的扩散系数动相和固定相的扩散系数;df为固定相层的厚度为固定相层的厚度.()()()()()第48页，此课件共77页哦 表示涡流扩散项表示涡流扩散项.LC与与GC相似相似,涡流扩散项涡流扩散项和填料的粒径有关和填料的粒径有关.填料粒径越小填料粒径越小,涡流扩散项越小涡流扩散项越小,反之亦然反之亦然项是流动区域内项是流动区域内,流动相的传质阻力流动相的传质阻力.它指它指出流动相通过同一流路时出流动相通过同一流路时,在接近固定相表面的在接近固定相表面的流速比在流动相中间的要慢一些流速比在流动相中间的

30、要慢一些.(1)增大DM即组分在流动相的扩散系数;(2)减小填料的粒径;(3)减小流动相的流速.第49页，此课件共77页哦项表示分子扩散项项表示分子扩散项.在液相色谱中在液相色谱中,由于组分在由于组分在液体中的扩散系数比在气相中小液体中的扩散系数比在气相中小45个数量级个数量级,因此因此在液相色谱中在液相色谱中,分子扩散项通常可以忽略不计分子扩散项通常可以忽略不计.(1)减小减小DM即组分在流动相的扩散系数即组分在流动相的扩散系数;(2)增大流动相的流速增大流动相的流速.项为固定相传质阻力.该项与气液色谱中固定相传质阻力项相同.(1)增大增大DS即组分在固定相的扩散系数即组分在固定相的扩散系数

31、;(2)减小减小df即固定相层的厚度即固定相层的厚度;(3)减小流动相的流速减小流动相的流速.第50页，此课件共77页哦项是流动相停滞区域内的传质阻力项是流动相停滞区域内的传质阻力.固定相孔穴中的流固定相孔穴中的流动相动相,一般是不移动的一般是不移动的.流动相中溶质分子与固定相进行流动相中溶质分子与固定相进行交换时交换时,必须首先扩散进入滞留区必须首先扩散进入滞留区.如固定相的微孔小且如固定相的微孔小且深深,就会大大减慢传质速率就会大大减慢传质速率.(1)增大增大DM即组分在流动相的扩散系数即组分在流动相的扩散系数;(2)减小填料的粒径减小填料的粒径;(3)减小流动相的流速减小流动相的流速.第

32、51页，此课件共77页哦综合分析，提高液相色谱柱效的因素可归纳为：综合分析，提高液相色谱柱效的因素可归纳为：增大增大DM和和DS即组分在流动相和固定相的扩散系即组分在流动相和固定相的扩散系数数;减少填料的孔穴深度减少填料的孔穴深度;采用低黏度的流动相采用低黏度的流动相;适当提高柱温适当提高柱温;减小填料的粒径减小填料的粒径减小流动相的流速减小流动相的流速减小减小df即固定相层的厚度即固定相层的厚度LC塔板高度的形式与塔板高度的形式与GC一致，其主要区别在于扩展一致，其主要区别在于扩展项可以忽略，影响柱效的主要因素是传质项。项可以忽略，影响柱效的主要因素是传质项。第52页，此课件共77页哦HuG

33、C（a）LC（b）GCGC（a a）u u有一最低点有一最低点u u最佳最佳；u u小小或或u u大大，H H都大都大LCLC（b b）u u没有最低点；没有最低点；u u大大，H H增大不多，因此可增大不多，因此可用较高的流速，提高分析速度用较高的流速，提高分析速度第53页，此课件共77页哦二二 液相色谱中的柱外谱带展宽液相色谱中的柱外谱带展宽柱外展宽：指色谱柱外各种因素引起的峰扩展柱外展宽：指色谱柱外各种因素引起的峰扩展.a.a.柱前展宽：主要由进样所引起；柱前展宽：主要由进样所引起；b.b.柱后展宽：主要由接管、检测器流通池体积所柱后展宽：主要由接管、检测器流通池体积所引起引起.由于流动

34、相在管壁邻近处的流速明显快于管中心由于流动相在管壁邻近处的流速明显快于管中心区域的流速区域的流速,从而导致柱外谱带展宽从而导致柱外谱带展宽.为此，连接为此，连接管的体积、检测器的死体积应尽可能小管的体积、检测器的死体积应尽可能小.第54页，此课件共77页哦柱外效应对板高的总影响柱外效应对板高的总影响Hex可用下式表示可用下式表示:式中式中,是流动相的线性流速是流动相的线性流速,单位用单位用cms-1;r是管是管子半径子半径,单位用单位用cm;DM是溶质在流动相中的扩散系数是溶质在流动相中的扩散系数,单位用单位用cm2s-1.采用低黏度的流动相采用低黏度的流动相;适当提高柱温适当提高柱温;采用半

35、径小的管道采用半径小的管道.第55页，此课件共77页哦18.4组分分离组分分离基本分离方程基本分离方程 柱效能和选择性柱效能和选择性 柱柱效效能能指色谱柱在分离过程中的分离效能，常用n，来描述。选选择择性性描述两个相邻组分在同一固定相中热力学分布行为的重要参数，用r2,1相对保留值表示.第56页，此课件共77页哦色谱分离中的四种典型情况色谱分离中的四种典型情况分离效果差，柱效低，分离效果差，柱效低，选择性（选择性（）差）差完全分离，柱效高，完全分离，柱效高，峰窄，选择性（峰窄，选择性（）差）差；完全分离，选择性（完全分离，选择性（）好，柱效低，峰宽）好，柱效低，峰宽完全分离，柱效高，选完全分离

36、，柱效高，选择性（择性（）好）好第57页，此课件共77页哦一一 分离度分离度色谱柱的总分离效能指标色谱柱的总分离效能指标 1.1.定义：相邻两个峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比分子反映了溶质在两相中分配行为对分离的影响，是分子反映了溶质在两相中分配行为对分离的影响，是色谱分离的色谱分离的热力学因素热力学因素。分母反映了动态过程溶质区带的扩宽对分离的影响，是分母反映了动态过程溶质区带的扩宽对分离的影响，是色谱分离的色谱分离的动力学因素动力学因素。18.4.1分离度分离度第58页，此课件共77页哦 两两个个峰峰t tR R 相相差差越越大大，Y Y越越窄窄，值值越越大大，说说明分离较高。明分离较

37、高。.5.5 两个组分能完全分开。两个组分能完全分开。.0.0 两组分能分开，满足分析要求。两组分能分开，满足分析要求。.0.0 两峰有部分重叠。两峰有部分重叠。第59页，此课件共77页哦 分离度与柱效能，选择性的关系分离度与柱效能，选择性的关系1 1）分离度）分离度R 与柱效的关系与柱效的关系 由色谱方程可得：由色谱方程可得：18.4.2分离方程分离方程第60页，此课件共77页哦 2 2）分离度）分离度R与选择因子与选择因子 的关系的关系 改改变变 的的方方法法有有：降降低低柱柱温温、改改变变流流动动相相及及固固定定相的性质和组成。相的性质和组成。3 3）分离度）分离度R 分配比分配比 k

38、的关系的关系 改变改变 k 的方法有：的方法有：适当增加柱温适当增加柱温(GC)、改变流动相、改变流动相性质和组成性质和组成(LC)以及固定相含量。以及固定相含量。第61页，此课件共77页哦 例题1已知物质A和B在一根30.00 cm长的柱上的保留时间分别为16.40 min和17.63 min。不被保留组分通过该柱的时间为1.30 min。峰底宽度分别为1.11 min和1.21 min，计算：（1）柱的分离度；（2）柱的平均塔板数；第62页，此课件共77页哦解:(1)柱的分离度 (2)柱的平均塔板数 n=16(16.40/1.11)2=3493 n=16(17.63/1.21)2=3397

39、 n平均=(3493+3397)/2=3445第63页，此课件共77页哦 例2:用一根2m长色谱柱将组分A、B分离，实验结果如下：空气保留时间30s；A峰保留时间230s；B峰保留时间250s；两峰的峰底宽25s。求：色谱柱的理论塔板数n；A、B各自的分配比；相对保留值；两峰的分离度R；若将两峰完全分离，柱长应该是多少？第64页，此课件共77页哦 解解：n=16(tR/W)2=16(250/25)2=1600kA=tRA/tM=(230-30)/30=6.7kB=tRB/tM=(250-30)/30=7.3=tRB/tRA=220/200=1.1R=(tRB-tRA)/W=(220-200)/

40、25=0.8L=nH对同一个色谱柱对同一个色谱柱,H是一定的是一定的LnR2L=2(1.5/0.8)27m第65页，此课件共77页哦18.5.1定性分析定性分析 定性分析的任务是确定色谱图上各个峰代表什么物质。定性分析的任务是确定色谱图上各个峰代表什么物质。1.1.利用保留值与已知物对照定性利用保留值与已知物对照定性（1 1）利用保留时间定性）利用保留时间定性 在在相相同同色色谱谱条条件件下下，将将标标准准物物和和样样品品分分别别进进样样，两两者者保留值相同，可能为同一物质。保留值相同，可能为同一物质。18.5定性和定量分析定性和定量分析第66页，此课件共77页哦第67页，此课件共77页哦（2

41、 2）利用峰高增量定性）利用峰高增量定性 若若样样品品复复杂杂，流流出出峰峰距距离离太太近近，或或操操作作条条件件不不易易控控制制，可可将将已已知知物物加加到到样样品品中中，混混合合进进样样，若若被被测测组组分分峰峰高高增增加加了了，则则可可能能含含该该已已知知物。物。（3 3）利用双色谱系统定性）利用双色谱系统定性 通通过过改改变变色色谱谱条条件件来来改改变变分分离离选选择择性性，使使不不同同物物质质显显示示不不同同保保留留值值。例例：选选用用极极性性差差别别较较大大的的两两种种不不同同固固定定液液来来制制备备色色谱谱柱柱，不不同同物物质具有不同保留值质具有不同保留值第68页，此课件共77页

42、哦2 其它定性方法其它定性方法沸点规律沸点规律 在一定色谱条件下在一定色谱条件下,同族具有相同碳数的碳链异同族具有相同碳数的碳链异构体构体,其调整保留时间的对数与其沸点呈线性关系其调整保留时间的对数与其沸点呈线性关系 lgtR=A2Tb+C2 A2、C2 均为常数；均为常数；Tb 为组分的沸点（为组分的沸点（K）根据同族同碳数碳链异构体中几个已知组分的调整保根据同族同碳数碳链异构体中几个已知组分的调整保留值及其沸点，可推知同族中具有相同碳数的其它异构留值及其沸点，可推知同族中具有相同碳数的其它异构体的调整保留值体的调整保留值第69页，此课件共77页哦3.3.与其它分析仪器联用的定性方法与其它分

43、析仪器联用的定性方法 小型化的色谱质谱联用仪（小型化的色谱质谱联用仪（GC-MS；LC-MS）色谱色谱-红外光谱仪联用仪；红外光谱仪联用仪；SamplSample eSamplSample e 589058901.0 1.0 DEG/MDEG/MININHEWLETTHEWLETTPACKARDPACKARDHEWLETHEWLETT T PACKARPACKARD D5972A5972AMass Mass SelectivSelective e DetectDetectororD DC CB BA A A AB BC CD DGas Chromatograph(GC)Gas Chromato

44、graph(GC)Mass Spectrometer(MS)Mass Spectrometer(MS)SeparationSeparationIdentificationIdentificationB BA AC CD D第70页，此课件共77页哦 气相色谱定量分析是根据检测器对溶质产生气相色谱定量分析是根据检测器对溶质产生的响应信号与溶质的量成正比的原理，通过色谱的响应信号与溶质的量成正比的原理，通过色谱图上的峰面积或峰高，计算样品中溶质的含量。图上的峰面积或峰高，计算样品中溶质的含量。mi=fiAAimi=fihhimi被测组分被测组分i i的质量，的质量，fi比例系数比例系数Ai、hi被

45、测组分的峰面积及峰高被测组分的峰面积及峰高A=1.065hY12A=1.065h(Y0.15Y0.85)/2第71页，此课件共77页哦18.5.2 定量分析定量分析18.5.2.1校正因子校正因子 色谱定量分析是基于峰面积与组分的量成正色谱定量分析是基于峰面积与组分的量成正比关系。但由于同一检测器对不同物质具有不同的比关系。但由于同一检测器对不同物质具有不同的响应值，即不同物质检测器的灵敏度不同，相同的峰面响应值，即不同物质检测器的灵敏度不同，相同的峰面积并不意味着有相等的量。积并不意味着有相等的量。绝对校正因子：单位峰面积对应组分的量。绝对校正因子：单位峰面积对应组分的量。第72页，此课件共

46、77页哦 相对校正因子相对校正因子fis定义：样品中各组分的定量校正定义：样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比。因子与标准物的定量校正因子之比。fisA(m),fish(m)分别表示组分以峰面积和峰高为定分别表示组分以峰面积和峰高为定量参数时的相对质量校正因子量参数时的相对质量校正因子。第73页，此课件共77页哦18.5.2.2定量方法定量方法 （1 1）内标法）内标法准称样品准称样品m（含（含mi被测组分）被测组分）+准称纯物质作内标物准称纯物质作内标物ms混合物混合物进样进样被测组分被测组分标样（内标物标样（内标物）第74页，此课件共77页哦第75页，此课件共77页哦优点：

47、简便、准确、不需标准物，不必准确称量和准优点：简便、准确、不需标准物，不必准确称量和准确进样，操作条件稍有变化对结果影响较少。确进样，操作条件稍有变化对结果影响较少。缺点：所有组分都出峰，并测所有组分的缺点：所有组分都出峰，并测所有组分的A h和和fisA fish（2）归一化法）归一化法 试样各组分都出峰，可用归一化法定量。试样各组分都出峰，可用归一化法定量。第76页，此课件共77页哦优点：操作简单，计算方便，不用计算优点：操作简单，计算方便，不用计算fisA 或或fish。缺点：要求准确进样，操作条件稳定。缺点：要求准确进样，操作条件稳定。C待待CA待待A(h)（3）外标法）外标法标准曲线法标准曲线法 当样品中各组分不能完全流出，又没有合适当样品中各组分不能完全流出，又没有合适内标时，可采用此法。内标时，可采用此法。第77页，此课件共77页哦