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1、第九章色谱概论本讲稿第一页，共二十七页图示固定相固定相CaCO3颗粒颗粒流动相流动相石油醚石油醚 色带色带本讲稿第二页，共二十七页二、色谱法定义、实质和目的二、色谱法定义、实质和目的定义：利用物质的物理化学性质建立的分离、分析 方法实质：分离目的：定性分析或定量分析三、分类：三、分类：1按两相分子的聚集状态分：按两相分子的聚集状态分：流动相流动相 固定相固定相 类型类型液相色谱液相色谱液体 固体 液-固色谱液体 液体 液-液色谱气体 固体 气-固色谱气体 液体 气-液色谱气相色谱气相色谱本讲稿第三页，共二十七页续前2按固定相的固定方式分：按固定相的固定方式分：3按分离机制分：按分离机制分：平面
2、色谱平面色谱 纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱 填充柱色谱 毛细管柱色谱 分配色谱分配色谱：利用分配系数的不同 吸附色谱吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 离子交换色谱离子交换色谱：利用离子交换原理 空间排阻色谱空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同本讲稿第四页，共二十七页图示色谱法简单分类色谱法简单分类色谱法简单分类色谱法简单分类本讲稿第五页，共二十七页四、色谱法的特点四、色谱法的特点优优点点：“三高”、“一快”、“一广”缺点：缺点：高选择性可将性质相似的组分分开 高效能反复多次利用组分性质的差异 产生很好分离效果 高灵敏度10-1110-13g，适于痕量分析 分析速度快几几十分钟完成
3、分离 一次 可以测多种样品 应用范围广气体，液体、固体物质 化学衍生化再色谱分离、分析 对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)本讲稿第六页，共二十七页第二节第二节 色谱法的原理色谱法的原理一、色谱过程、分离原理及特点二、基本类型色谱法的分离机制三、分配系数与保留行为的关系本讲稿第七页，共二十七页一、色谱过程、分离原理及特点一、色谱过程、分离原理及特点（一）色谱过程 指被分离组分在两相中的“分配”平衡过程以吸附色谱为例见图示 吸附 解吸再吸附 再解吸 反复多次洗脱被测组分分配系数不同 差速迁移 分离本讲稿第八页，共二十七页图示n n分配系数的微小差异分配系数
4、的微小差异分配系数的微小差异分配系数的微小差异吸附能力的微小差异吸附能力的微小差异吸附能力的微小差异吸附能力的微小差异n n微小差异积累微小差异积累微小差异积累微小差异积累较大差异较大差异较大差异较大差异吸附能力弱的组分先流出；吸附能力弱的组分先流出；吸附能力弱的组分先流出；吸附能力弱的组分先流出；吸附能力强的组分后流出吸附能力强的组分后流出吸附能力强的组分后流出吸附能力强的组分后流出backback本讲稿第九页，共二十七页续前（二）色谱分离原理 色谱分离基于各组分在两相之间平衡分配的差异，平衡分配可以用分配系数和分配比来衡量（三）色谱分离特点 1不同组分通过色谱柱时的迁移速度不等 提供了分离
5、的可能性 2各组分沿柱子扩散分布峰宽 不利于不同组分分离本讲稿第十页，共二十七页二、基本类型色谱法的分离机制二、基本类型色谱法的分离机制n n基本概念：固定相固定相（s）；流动相流动相（m）（一）吸附色谱法（二）分配色谱法（三）离子交换色谱法（四）空间排阻色谱法本讲稿第十一页，共二十七页（一）吸附色谱法（一）吸附色谱法要求要求：固定相吸附剂（硅胶或AL2O3）具表面活性吸附中心分离机制分离机制：见图示吸附系数吸附系数注：注：注：注：K Ka a与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关 nextnext吸附平衡 Xm+nYaXXa a+nY+nYmm 本讲稿第十二页，共二十七页图示分
6、离机制：分离机制：各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离吸附解吸再吸附再解吸无数次洗脱分开 back本讲稿第十三页，共二十七页（二）分配色谱法（二）分配色谱法要求要求：固定相机械吸附在惰性载体上的液体 流动相必须与固定相不为互溶 载体惰性，性质稳定，不与固定相和流动相发生化学反应分离机制分离机制见图示 狭义分配系数狭义分配系数注：注：K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质 以及柱温有关 nextnext本讲稿第十四页，共二十七页图示分离机制分离机制 利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离 连续
7、萃取过程 back本讲稿第十五页，共二十七页（三）离子交换色谱法（三）离子交换色谱法要求要求：固定相离子交换树脂流动相水为溶剂的缓冲溶液被分离组分离子型的有机物或无机物分离机制分离机制见图示见图示选择性系数选择性系数 阳离子交换树脂 RSO3-H+X+X+RSO RSO3-X X+H+H+注：Ks与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质、离子交换树脂性质以及温度有关 next 固定离子固定离子固定离子固定离子可交换离子可交换离子可交换离子可交换离子待测离子待测离子待测离子待测离子本讲稿第十六页，共二十七页图示分离机制：分离机制：依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力）依据被测组分与离子交换剂
8、交换能力（亲和力）不同而实现分离不同而实现分离 back本讲稿第十七页，共二十七页（四）空间排阻色谱法（四）空间排阻色谱法要求要求：固定相多孔性凝胶 流动相水凝胶过滤色谱 流动相有机溶剂凝胶渗透色谱 分离机制分离机制见图示见图示渗透系数渗透系数 注：注：K Kp p仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小，与流动相的性质无关与流动相的性质无关 next本讲稿第十八页，共二十七页图示分离机制分离机制：利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性 渗透实现分离渗透实现分离 back本讲稿第十九页，共二十七页 结论：结论：n n四种色谱的分离机制各不相同，分别形成吸
9、附平衡、分配平衡、离子交换平衡和渗透平衡 K分别为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和 渗透系数n n除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸、凝胶 孔径大小有关外，其他三种K值都受组分的性质、流 动相的性质、固定相的性质以及柱温的影响本讲稿第二十页，共二十七页图示本讲稿第二十一页，共二十七页三、分配系数与保留行为的关系三、分配系数与保留行为的关系（一）基本术语1保留时间保留时间tR：从进样开始到某组分色谱峰顶（浓度 极大点）的时间，即组分在色谱柱中的停留时间或 组分流经色谱柱所需要的时间。2死时间死时间t0或tm：分配系数为零的组分的保留时间，即组分在流动相中的停留时间或流动相流经色谱 柱所
10、需要的时间（又称流动相保留时间）。本讲稿第二十二页，共二十七页续前3 3分配系数分配系数K（平衡常数）：指在一定温度和压力 下，组分在色谱柱中达分配平衡后，在固定相与 流动相中的浓度比（色谱过程的相平衡参数）4 4保留比保留比R：衡量溶质分子在色谱柱上相对移行速度注：注：注：注：K K为热力学常数为热力学常数 与组分性质、固定相性质、流动相性质及温度有关与组分性质、固定相性质、流动相性质及温度有关 实验条件固定，实验条件固定，K K仅与组分性质有关仅与组分性质有关本讲稿第二十三页，共二十七页（二）（二）tR与与K的关系的关系：本讲稿第二十四页，共二十七页续前讨论：讨论：色谱条件一定时，tR主要
11、取决K的大小 （色谱法基本的定性参数）K，tR，组分后出柱 K=0，组分不保留 K，组分完全保留本讲稿第二十五页，共二十七页 结论：结论：色谱分离前提色谱分离前提各组分分配系数不等各组分分配系数不等 注：应选择合适分离条件使得难分离的组分K不等2）色谱条件（s，m，T）一定时，K K一定 t tR一定一定 1）组分一定，K不等的前提 s和m改变 T改变本讲稿第二十六页，共二十七页第三节第三节 色谱法的历史与展望色谱法的历史与展望一、历史：30年代 茨维特分离绿叶色素 40年代 TLC，纸色谱 50年代 GC出现使色谱具备分离和在线分析功能 60年代末 HPLC出现，使色谱分析范围进一步扩大 二、展望：1新型固定相和检测器 2联用仪器：GC-MS，HPLC-MS 3智能化发展本讲稿第二十七页，共二十七页