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1、第十章 色谱分析法导论第一页，本课件共有68页“色谱法色谱法”名称的由来名称的由来石油醚石油醚(流动相流动相)碳酸钙碳酸钙(固定相固定相)色色谱谱带带俄国茨维特俄国茨维特一一 概述概述第二页，本课件共有68页是利用混合物不同组分在是利用混合物不同组分在固定相固定相和和流动流动相相中分配系数中分配系数(或吸附系数、渗透性等或吸附系数、渗透性等)的差异，使不同组分在作相对运动的两的差异，使不同组分在作相对运动的两相中进行反复分配，实现分离的分析方相中进行反复分配，实现分离的分析方法。法。色谱法色谱法色谱分离实质色谱分离实质 差速迁移差速迁移第三页，本课件共有68页 色谱法的分类色谱法的分类根据流动
2、相的根据流动相的物态可分为物态可分为气相色谱气相色谱(GC)液相色谱液相色谱(LC)第四页，本课件共有68页根据固定相的根据固定相的外形分外形分柱色谱柱色谱平板色谱平板色谱平平 板板 色色 谱谱填充柱色谱填充柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱第五页，本课件共有68页根据分离机理根据分离机理可分为可分为吸附色谱吸附色谱分配色谱分配色谱离子交换色谱离子交换色谱排阻色谱排阻色谱第六页，本课件共有68页色谱法的特点和应用色谱法的特点和应用1.1.分离效能高分离效能高2.2.灵敏度高灵敏度高 可检测可检测10-1110-13g,适于痕量分析适于痕量分析.色谱分析需试样量极少色谱分
3、析需试样量极少(g g或或ng)ng).3.3.分析速度快分析速度快 4.4.应用范围广应用范围广 缺点：对未知物的定性分析比较困难。缺点：对未知物的定性分析比较困难。方向：高选择性检测器；联用技术方向：高选择性检测器；联用技术（GC-MS、GC-FTIR、LC-MS、LC-NMR等）。等）。第七页，本课件共有68页二二 色谱分离原理色谱分离原理慢慢中等中等快快淋洗液淋洗液第八页，本课件共有68页1、分配系数（平衡常数）、分配系数（平衡常数）K指在一定和温度和压力下，组分在两相间达到指在一定和温度和压力下，组分在两相间达到分配平衡时，组分在固定相中的浓度分配平衡时，组分在固定相中的浓度cs与组
4、分在流与组分在流动相中的浓度动相中的浓度cm之比。之比。K：与温度、压力有关外，还与组分性质、固定相与温度、压力有关外，还与组分性质、固定相 和流动相性质有关。和流动相性质有关。不同组分不同组分K值的差异，是实现色谱分离的先决条件。值的差异，是实现色谱分离的先决条件。第九页，本课件共有68页2、容量因子（分配比）、容量因子（分配比）k 指在一定温度和压力下指在一定温度和压力下分配系数与容量因子关系：分配系数与容量因子关系：第十页，本课件共有68页称为称为相比相比k：与温度、压力有关外，还与组分性质、固与温度、压力有关外，还与组分性质、固 定定相和流动相性质及相和流动相性质及 有关。有关。K 与
5、与 k 是两个不同的参数，但在表征组分的分离是两个不同的参数，但在表征组分的分离行为时，二者完全等效。行为时，二者完全等效。k 可以方便地从色谱图直可以方便地从色谱图直接求得，所以它是一个重要的色谱参数。接求得，所以它是一个重要的色谱参数。第十一页，本课件共有68页三三 色谱图及常用术语色谱图及常用术语第十二页，本课件共有68页1 1、基线基线当没有待测组分进入检测器时当没有待测组分进入检测器时,在实验操作条件下，反映在实验操作条件下，反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线，稳定的基线应该是检测器噪声随时间变化的曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。一条水平直线。2 2、峰高峰高 色谱峰
6、顶点与基线之间的垂直距离，以（色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h h）表示表示。第十三页，本课件共有68页3 3、区域宽度区域宽度用于用于衡量柱效率衡量柱效率及及反映色谱操作条件的动力学因素反映色谱操作条件的动力学因素。表示色谱峰区域宽度通常有三种方法表示色谱峰区域宽度通常有三种方法:1.1.标准偏差标准偏差-即即0.6070.607倍峰高处色谱峰宽的一半。倍峰高处色谱峰宽的一半。2.2.半半峰峰宽宽W W1/21/2-即即峰峰高高一一半半处处的的峰峰宽宽度度。它它与与标标准准偏偏差差的的关关系系为为:W W1/21/2=2.354=2.354 3.3.峰峰底底宽宽度度W Wb b-即即色
7、色谱谱峰峰两两侧侧拐拐点点上上的的切切线线在在基基线线上上截截距距间间的的距距离离。它与标准偏差它与标准偏差 的关系是的关系是 W Wb b=4 =4 第十四页，本课件共有68页4 4、保留值、保留值 (1)(1)死时间死时间t tM M 不不被被固固定定相相吸吸附附或或溶溶解解的的物物质质进进入入色色谱谱柱柱时时，从从进进样样到到出出现现峰峰极大值所需的时间称为死时间极大值所需的时间称为死时间.L L为柱长为柱长(cm)cm)为流动相平均线速度为流动相平均线速度(cm/s)cm/s)(2)(2)保留时间保留时间t tR R 试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间试样从进样到
8、柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间.第十五页，本课件共有68页(3)(3)调整保留时间调整保留时间t tR R t tR R=t=tR R t tM M 由由于于组组分分在在色色谱谱柱柱中中的的保保留留时时间间t t t tR R包包包包含含含含了了了了组组组组分分分分随随随随流流流流动动动动相相相相通通通通过过过过柱柱柱柱子子子子所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间和和和和组组组组分分分分在在在在固固固固定定定定相相相相中中中中滞滞滞滞留留留留所所所所须须须须的的的的时时时时间，间，间，间，所以所以所以所以t t t tR R实际上是组分在固定相中保留的总时间。实际上是组分在固
9、定相中保留的总时间。保留时间是色谱法定性的基本依据保留时间是色谱法定性的基本依据.但但但但同同同同一一一一组组组组分分分分的的的的保保保保留留留留时时时时间间间间常常常常受受受受到到到到流流流流动动动动相相相相流流流流速速速速的的的的影影影影响响响响，因因因因此此此此色谱工作者有时用保留体积来表示保留值。色谱工作者有时用保留体积来表示保留值。色谱工作者有时用保留体积来表示保留值。色谱工作者有时用保留体积来表示保留值。第十六页，本课件共有68页(4)(4)死体积死体积V VM M不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积.V VM M=F=Fc ct
10、 tM M F Fc c:流动相平均体积流速流动相平均体积流速,（单位（单位:cmcm3 3minmin-1-1）.(5)(5)保留体积保留体积V VR R 指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。保留时间与保留体积关系：相的体积。保留时间与保留体积关系：V VR R=F=Fc ct tR R(6)(6)调整保留体积调整保留体积V VR R 某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体积。某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体积。V VR R =V=VR R V VM M =t=tR R F
11、 Fc c第十七页，本课件共有68页（7 7）相对保留值）相对保留值 某组分某组分2 2的调整保留值与组分的调整保留值与组分1 1的调整保留值之比，称为相对保的调整保留值之比，称为相对保留值。留值。由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱径、柱长、填充由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是在气相色谱法中，情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是在气相色谱法中，广泛广泛用作定性的依据用作定性的依据。在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（s s），），然后再求其然后再求
12、其它峰（它峰（i i）对这个峰的相对保留值对这个峰的相对保留值 。第十八页，本课件共有68页 在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作为重要参数，称们的相对保留值作为重要参数，称选择因子，选择因子，用符号用符号 表示，即表示，即 式中式中t tR R (2)(2)为后出峰的调整保留时间，所以为后出峰的调整保留时间，所以 总是大于总是大于1 1的。的。可可作为衡量固定相选择性的指标。作为衡量固定相选择性的指标。越大，越容易分离。越大，越容易分离。=1=1，分离不能实现。，分离不能实现。第十九页，本课件共有68页第
13、二十页，本课件共有68页从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：(1)(1)根据色谱峰的个数根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数；，可以判断样品中所含组分的最少个数；(2)(2)根据色谱峰的保留值根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；，可以进行定性分析；(3)(3)根据色谱峰的面积或峰高根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；，可以进行定量分析；(4)(4)色谱峰的保留值及其区域宽度色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据；，是评价色谱柱分离效能的依据；(5)(5)色色谱谱峰峰两两峰峰间间的的距距离离，是是评评价价固固定定相相（或或
14、流流动动相相）选选择择是是否否合合适的依据。适的依据。第二十一页，本课件共有68页 下图是下图是 A A、B B两组分沿色谱柱移动时，不同位置处两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。的浓度轮廓。浓浓度度沿柱移动距离沿柱移动距离 LABABKA KB若要使若要使A A、B B组分完全分离，必须满足以下三点：组分完全分离，必须满足以下三点：第一，两组分的分配系数必须有差异；第一，两组分的分配系数必须有差异；第二，区域扩宽的速率应小于区域分离的速度；第二，区域扩宽的速率应小于区域分离的速度；第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。四、
15、四、色谱基本理论色谱基本理论第二十二页，本课件共有68页 第一、二点是完全分离的必要条件第一、二点是完全分离的必要条件。作为一个色作为一个色谱理论，它不仅应说明组分在色谱柱中移动的速率，谱理论，它不仅应说明组分在色谱柱中移动的速率，而且应说明组分在移动过程中引起区域扩宽的各种因而且应说明组分在移动过程中引起区域扩宽的各种因素素。塔板理论和速率理论均以色谱过程中分配系数塔板理论和速率理论均以色谱过程中分配系数恒定为前提恒定为前提，故称为线性色谱理论。故称为线性色谱理论。第二十三页，本课件共有68页一一 塔板理论塔板理论-柱分离效能指标柱分离效能指标 塔板理论的假设：塔板理论的假设：(1)(1)(
16、1)(1)在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；(2)(2)(2)(2)将载气看作成脉动（间歇）过程；将载气看作成脉动（间歇）过程；将载气看作成脉动（间歇）过程；将载气看作成脉动（间歇）过程；(3)(3)(3)(3)试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；(4)(4)(4)(4)每次分配的分配系数相同。每次分配的分配系数相同。每次分配的分配系数相同。每次分配的分配系数相同。1.1.塔板理
17、论（塔板理论（plate theory）半经验理论；半经验理论；半经验理论；半经验理论；将将将将色色色色谱谱谱谱分分分分离离离离过过过过程程程程比比比比拟拟拟拟作作作作蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏过过过过程程程程，将将将将连连连连续续续续的的的的色色色色谱谱谱谱分分分分离离离离过过过过程程程程分分分分割割割割成成成成多多多多次次次次的的的的平平平平衡衡衡衡过过过过程程程程的的的的重重重重复复复复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；第二十四页，本课件共有68页 色谱柱长：色谱柱长：L L L L，虚拟的塔板间距离
18、：虚拟的塔板间距离：H H，色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n n，则三者的关系为：则三者的关系为：n n=L L/H H第二十五页，本课件共有68页 塔板理论指出塔板理论指出：第一第一，当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数 n n 大于大于5050时，时，可得到基本对称的峰形曲线。在色谱柱中，可得到基本对称的峰形曲线。在色谱柱中，n n 值一般很大，如值一般很大，如气相色谱柱的气相色谱柱的 n n 约为约为10103 3-10-106 6 ，因而这时的流出曲线可趋近，因而这时的流出曲线可趋近于正态分布曲线。于
19、正态分布曲线。第二第二，当样品进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系数有微当样品进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良好的分离。小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良好的分离。第三第三，n n 与半峰宽及峰底宽的关系式为：与半峰宽及峰底宽的关系式为：式中式中t tR R 与与Y Y1/2 1/2 (Y)(Y)应采用同一单位（时间或距离）。应采用同一单位（时间或距离）。t tR R 一定时，色谱峰越窄，一定时，色谱峰越窄，n n越大，越大，H H越小，柱效能越高。越小，柱效能越高。第二十六页，本课件共有68页 在实际工作中，计算出来的在
20、实际工作中，计算出来的 n n 和和 H H 值有时并不能充分地值有时并不能充分地反映色谱柱的分离效能，因为采用反映色谱柱的分离效能，因为采用t tR R计算时，没有扣除死时计算时，没有扣除死时间间t tM M，所以常用有效塔板数所以常用有效塔板数 n n有效有效 表示柱效：表示柱效：有效板高有效板高 ：组分在组分在t tM M时间内不参与柱内分配时间内不参与柱内分配第二十七页，本课件共有68页 在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数不一样，在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数不一样，因此，在说明柱效时，除注明色谱条件外，还应指出用什么物质因此，在说明柱效时，除注明色谱条件外，还
21、应指出用什么物质进行测量。比较柱效时，必须把操作条件固定下来，用同一种物进行测量。比较柱效时，必须把操作条件固定下来，用同一种物质通过不同的色谱柱质通过不同的色谱柱,分别计算出分别计算出n n有效有效进行比较进行比较.第二十八页，本课件共有68页1.用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程分离过程2.解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置3.提出了计算和评价柱效的参数提出了计算和评价柱效的参数一种半经验性的平衡理论一种半经验性的平衡理论塔板理论塔板理论贡献贡献缺点缺点1.不能解释造成谱带扩张的原因
22、和影响板高的各种因素不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素2.不不能能说说明明同同一一溶溶质质为为什什么么在在不不同同的的流流速速下下，可可以以测测得得不不同同的理论塔板数的理论塔板数第二十九页，本课件共有68页二二 速率理论速率理论 19561956年年荷荷兰兰学学者者van Deemter（范范第第姆姆特特）等等在在研研究究气气液液色色谱谱时时，提提出出了了色色谱谱过过程程动动力力学学理理论论速速率率理理论论。他他们们吸吸收收了了塔塔板板理理论论中中板板高高的的概概念念，并并充充分分考考虑虑了了组组分分在在两两相相间间的的扩扩散散和和传传质质过过程程，从从而而在在动动力力学学基基础
23、础上上较较好好地地解解释释了了影影响响板板高高的的各各种种因因素。该理论模型对气相、液相色谱都适用。素。该理论模型对气相、液相色谱都适用。第三十页，本课件共有68页 van Deemter方程方程的数学简化式为的数学简化式为为流动相的平均线速度，单位：为流动相的平均线速度，单位：cm/s；A、B、C、为为常常数数，分分别别代代表表涡涡流流扩扩散散系系数数、分分子子扩扩散散项系数、传质阻力项系数。项系数、传质阻力项系数。第三十一页，本课件共有68页1 1 涡流扩散项涡流扩散项 A A=2dp dp：固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径：固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子 固固定定相
24、相颗颗粒粒越越小小dp，填填充充的的越越均均匀匀，A，H，柱柱效效n。表表现现在在涡涡流流扩扩散散所所引引起起的的色色谱谱峰峰变变宽宽现现象象减减轻轻，色色谱谱峰峰较较窄。窄。（动画）（动画）第三十二页，本课件共有68页2.2.分子扩散项分子扩散项B/（纵向扩散项）纵向扩散项）：弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，1。Dg：试试样样组组分分分分子子在在气气相相中中的的扩扩散散系系数数（cm2s-1）。与与组组分分性性质质、载气性质、柱温、柱压等因素有关。载气性质、柱温、柱压等因素有关。（动画）（动画）(1)分子扩散项与流速有关，流速分子扩散项与流速有关，流速，滞留时间，滞留时间，扩散，
25、扩散;(2)扩散系数：扩散系数：Dg(M载气载气)-1/2；M载气载气，B值值。第三十三页，本课件共有68页3.3.传质阻力项传质阻力项 C C 物质系统由于浓度不均匀而发生的物质迁移过程，物质系统由于浓度不均匀而发生的物质迁移过程，称为称为传质传质。影响该过程的阻力，称为影响该过程的阻力，称为传质阻力传质阻力。传质阻力系数传质阻力系数C C包括气相传质阻力系数包括气相传质阻力系数C Cg g和液相和液相传质阻力系数传质阻力系数C C1 1两项，即两项，即C=Cg+C1（动画）（动画）第三十四页，本课件共有68页 气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。气相传质过程是指试样组分从
26、气相移动到固定相表面的过程。采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体（如氢气）做采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体（如氢气）做载气，可使载气，可使Cg减小，提高柱效。减小，提高柱效。第三十五页，本课件共有68页 液相传质过程是指试样组分气液相传质过程是指试样组分气/液界面分配时形成的液界面分配时形成的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厚厚度度，但但k值值随随之之变变小小，又又会使会使C1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的的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
27、体来来降降低低液液膜膜厚厚度度。虽虽然然提提高高柱柱温温可可增增大大D1，但但会会使使 k 值值减减小小，为为了了保保持持适适当当的的C1值值，应应控控制适宜的柱温。制适宜的柱温。第三十六页，本课件共有68页n 当固定液含量较高，液膜较厚，载气以在中等的当固定液含量较高，液膜较厚，载气以在中等的线速下时，板高主要受液相传质系数线速下时，板高主要受液相传质系数C Cl l的控制。此时，的控制。此时，气相传质系数值很小，可以忽略。气相传质系数值很小，可以忽略。n 然而，随着快速色谱的发展，当采用低固定液然而，随着快速色谱的发展，当采用低固定液含量柱和高载气线速进行分析时，气相传质阻力就含量柱和高载
28、气线速进行分析时，气相传质阻力就会成为影响塔板高度的重要因素。会成为影响塔板高度的重要因素。第三十七页，本课件共有68页将上面式总结，即可得将上面式总结，即可得气液色谱板高方程气液色谱板高方程 这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出了色这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种类及流速，固谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。定相的液膜厚度等对柱效的影响。第三十八页，本课件共有68页4.4.速率理论的要点速率理论的要点 (1)(1)组组分分分分子子在在柱柱内内运运行行的的多多
29、路路径径与与涡涡流流扩扩散散、浓浓度度梯梯度度所所造造成成的的分分子子扩扩散散及及传传质质阻阻力力使使气气液液两两相相间间的的分分配配平平衡衡不不能能瞬瞬间间达达到到等等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。(2)通通过过选选择择适适当当的的固固定定相相粒粒度度、载载气气种种类类、液液膜膜厚厚度度及及载载气气流流速可提高柱效。速可提高柱效。(3)(3)速速率率理理论论为为色色谱谱分分离离和和操操作作条条件件选选择择提提供供了了理理论论指指导导。阐阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。明了流速和柱温对柱效及分离的影响。(4)各各种种因因素素相相互互制制约约
30、，如如载载气气流流速速增增大大，分分子子扩扩散散项项的的影影响响减减小小，使使柱柱效效提提高高，但但同同时时传传质质阻阻力力项项的的影影响响增增大大，又又使使柱柱效效下下降降；柱柱温温升升高高，有有利利于于传传质质，但但又又加加剧剧了了分分子子扩扩散散的的影影响响，选选择择最最佳佳条条件件，才才能能使柱效达到最高。使柱效达到最高。第三十九页，本课件共有68页最低点：最低点：第四十页，本课件共有68页三、三、分离度分离度1 1、柱效和选择性、柱效和选择性理论塔板数理论塔板数 n 是衡量柱效的指标是衡量柱效的指标，反映了色谱分离过程反映了色谱分离过程动力学性质动力学性质。选择性因子选择性因子 是衡
31、量色谱柱选择性的指标，是衡量色谱柱选择性的指标，取决于组分在固定相上的取决于组分在固定相上的热力学性质热力学性质。第四十一页，本课件共有68页2 2、分离度的定义、分离度的定义分分离离度度又又叫叫分分辨辨率率或或分分辨辨度度，既既能能反反映映柱柱效效率率又又能反映能反映选择性选择性的指标，是的指标，是衡量分离效能的总指标。衡量分离效能的总指标。定义：定义：或第四十二页，本课件共有68页不同分离度时色谱峰分离的程度不同分离度时色谱峰分离的程度一般说，当一般说，当Rs1时，时，两峰有部分重叠；两峰有部分重叠；当当Rs=1时，分离程时，分离程度可达度可达98%；当；当Rs=1.5时，分离程度时，分离
32、程度可达可达99.7%。通常用通常用Rs=1.5作为相邻两组分已作为相邻两组分已完全分离的标志。完全分离的标志。第四十三页，本课件共有68页3 3、分离度的公式分离度的公式 分离度受分离度受柱效（柱效（n）、）、选择因子（选择因子（）和容量因子（和容量因子（k）三个参三个参数的控制。数的控制。设有两相近色谱峰设有两相近色谱峰A、B，同时假设同时假设Wb(A)=Wb(B)。基本色谱分离方程式基本色谱分离方程式基本色谱分离方程式基本色谱分离方程式第四十四页，本课件共有68页(1)分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系增加柱长，可提高分离度，但延长了分析时间，增加柱长，可提高分离度，但延长了分析时间，
33、因此降低板高，提高柱效，才是提高分离度的好方法。因此降低板高，提高柱效，才是提高分离度的好方法。第四十五页，本课件共有68页(2)分离度与选择因子的关系分离度与选择因子的关系 =1时，时，R=0 大大，选选择择性性好好。研研究究证证明明 的的微微小小变变化，就能引起分离度的显著变化。化，就能引起分离度的显著变化。一一般般通通过过改改变变固固定定相相和和流流动动相相的的性性质质和和组组成成或降低柱温，可有效增大或降低柱温，可有效增大 值。值。第四十六页，本课件共有68页(3)(3)分离度与容量因子的关系分离度与容量因子的关系 一般取一般取k为为 15最宜。最宜。对于对于GC，通过提高温度，可选择
34、合适的通过提高温度，可选择合适的k值，以改进分离度。值，以改进分离度。而对于而对于LC，只要改变流动相的组成，就能有效地控制只要改变流动相的组成，就能有效地控制k值。它值。它对对LC的分离能起到立竿见影的效果的分离能起到立竿见影的效果。第四十七页，本课件共有68页1 1）.利用纯物质定性的方法利用纯物质定性的方法 利利用用保保留留值值定定性性：通通过过对对比比试试样样中中具具有有与与纯纯物物质质相相同同保保留留值值的的色色谱谱峰峰，来来确确定定试试样样中中是是否否含含有有该该物物质质及及在在色色谱谱图图中中的的位位置置。不不不不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比适用于不同仪器上获得的数据之间
35、的对比适用于不同仪器上获得的数据之间的对比适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。利利用用加加入入法法定定性性：将将纯纯物物质质加加入入到到试试样样中中，观观察察各各组组分分色色谱谱峰峰的相对变化。的相对变化。六、色谱定性和定量鉴定方法1 1、定性方法、定性方法第四十八页，本课件共有68页 2 2）.利用文献保留值定性利用文献保留值定性 利用相对保留值利用相对保留值r r2121定性定性 相相对对保保留留值值r r2121仅仅与与柱柱温温和和固固定定液液性性质质有有关关。在在色色谱谱手手册册中中都都列列有有各各种种物物质质在在不不同同固固定定液液上上的的保保留留数数据据，可可以以用用来来进进行行
36、定定性性鉴定。鉴定。第四十九页，本课件共有68页3 3）.保留指数保留指数 又又又又称称称称KovatsKovatsKovatsKovats指指指指数数数数()，是是是是一一一一种种种种重重重重现现现现性性性性较较较较好好好好的的的的定定定定性性性性参参参参数数数数。测测测测定定定定方方方方法：法：法：法：将将将将正正正正构构构构烷烷烷烷烃烃烃烃作作作作为为为为标标标标准准准准，规规规规定定定定其其其其保保保保留留留留指指指指数数数数为为为为分分分分子子子子中中中中碳碳碳碳原原原原子子子子个个个个数数数数乘乘乘乘以以以以100100100100（如正己烷的保留指数为（如正己烷的保留指数为（如正
37、己烷的保留指数为（如正己烷的保留指数为600600600600）。）。）。）。其其其其它它它它物物物物质质质质的的的的保保保保留留留留指指指指数数数数（I I I IX X X X）是是是是通通通通过过过过选选选选定定定定两两两两个个个个相相相相邻邻邻邻的的的的正正正正构构构构烷烷烷烷烃烃烃烃，其其其其分分分分别别别别具具具具有有有有Z Z Z Z和和和和Z Z Z Z1 1 1 1个个个个碳碳碳碳原原原原子子子子。被被被被测测测测物物物物质质质质X X X X的的的的调调调调整整整整保保保保留留留留时时时时间间间间应应应应在在在在相相相相邻邻邻邻两两两两个正构烷烃的调整保留值之间如图所示个正
38、构烷烃的调整保留值之间如图所示个正构烷烃的调整保留值之间如图所示个正构烷烃的调整保留值之间如图所示：第五十页，本课件共有68页保留指数计算方法保留指数计算方法100Z100(Z+1)IXlgtR(Z)lgtR(i)lgtR(z+1)第五十一页，本课件共有68页4.与其他分析仪器联用的定性方法 小型化的台式色质谱联用仪（小型化的台式色质谱联用仪（GC-MSGC-MS；LC-MSLC-MS）色谱色谱-红外光谱仪联用仪；红外光谱仪联用仪；组分的结构鉴定组分的结构鉴定SampleSample 589058901.0 1.0 DEG/MIDEG/MIN NHEWLETTHEWLETTPACKARDPAC
39、KARDHEWLETHEWLETT TPACKARPACKARD D59725972A AMass Mass Selective Selective DetectoDetector rD DC CB BA A A AB BC CD DGas Chromatograph(GC)Mass Spectrometer(MS)SeparationIdentificationB BA AC CD D第五十二页，本课件共有68页2 2、定量分析、定量分析定量基础定量基础或或第五十三页，本课件共有68页1 1）、响应信号的测量）、响应信号的测量（1 1）对称形峰面积的测量）对称形峰面积的测量 峰高乘以半峰宽法
40、峰高乘以半峰宽法 A=1.065 h W1/2（2）不不对称形峰面积的测量对称形峰面积的测量 峰高乘以平均峰宽法峰高乘以平均峰宽法 A=1/2 h（W0.15+W0.85）第五十四页，本课件共有68页（3）自动电学积分仪自动电学积分仪（4 4）用峰高表示峰面积）用峰高表示峰面积 在痕量分析中，峰高法的准确度较高。峰面积法适在痕量分析中，峰高法的准确度较高。峰面积法适用于各种形状的峰，精度较好。用于各种形状的峰，精度较好。峰面积的大小不易受操作条件如柱温、流动相的峰面积的大小不易受操作条件如柱温、流动相的流速、进样速度等的影响，故适于作定量分析的参数。流速、进样速度等的影响，故适于作定量分析的参
41、数。第五十五页，本课件共有68页2 2）、校正因子）、校正因子 （1 1）绝对校正因子）绝对校正因子 受仪器及操作条件影响很大，使用受到限制。受仪器及操作条件影响很大，使用受到限制。（2 2）相对校正因子）相对校正因子定义：定义：i：组分组分S：标准物质标准物质 相对校正因子可以把各个组分的峰面积分别换算成与其质量相相对校正因子可以把各个组分的峰面积分别换算成与其质量相等的标准物的峰面积，则比较标准统一起来。等的标准物的峰面积，则比较标准统一起来。m:g,mol,Vf:fm,fM,fV第五十六页，本课件共有68页（3 3）相对校正因子的表示方法）相对校正因子的表示方法组分和标准物质都是以质量表
42、示的，称为组分和标准物质都是以质量表示的，称为相对相对质量校正因子质量校正因子；若以摩尔为单位，称；若以摩尔为单位，称相对摩尔校相对摩尔校正因子正因子；若以摩尔为单位，称；若以摩尔为单位，称相对体积校正因子；相对体积校正因子；通常所指的校正因子都是相对校正因子。通常所指的校正因子都是相对校正因子。第五十七页，本课件共有68页2）常用的几种定量分析方法常用的几种定量分析方法(1)归一化法归一化法 试样中所有组分的含量之和按试样中所有组分的含量之和按100%计算计算第五十八页，本课件共有68页试样中所有组试样中所有组分均须出峰分均须出峰要求要求操作条件如进样量、载气流速操作条件如进样量、载气流速等
43、变化时对结果的影响较小。等变化时对结果的影响较小。优点优点当各组分的当各组分的fisA相近时，可简化公式为相近时，可简化公式为第五十九页，本课件共有68页组分组分乙苯乙苯对二甲苯对二甲苯 间二甲苯间二甲苯邻二甲苯邻二甲苯峰面积峰面积12075140105fiA0.971.000.960.98校正因子归一校正因子归一化定量结果化定量结果27.017.531.324.1峰面积直接归峰面积直接归一化定量结果一化定量结果27.217.131.823.9C8芳烃异构体归一化定量分析芳烃异构体归一化定量分析第六十页，本课件共有68页(2)外标法外标法(校准曲线法校准曲线法)或或不使用校正因子不使用校正因子
44、需准确控制进样量、需准确控制进样量、载气流速等载气流速等操作条件操作条件适合测定大批量样品适合测定大批量样品第六十一页，本课件共有68页(3)内标法内标法 对内标物的要求：对内标物的要求：（a）试样中不含有该物质；试样中不含有该物质；（b）与被测组分性质比较接近；与被测组分性质比较接近；（c）不与试样发生化学反应；不与试样发生化学反应；（d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。准确度高准确度高优点优点增加了一个内标物质，给分离造成一增加了一个内标物质，给分离造成一定困难。定困难。缺点缺点第六十二页，本课件共有68页在实际工作中，一般以内标物作
45、为基准，即在实际工作中，一般以内标物作为基准，即m第六十三页，本课件共有68页例例:测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用内标法。称取试样内标法。称取试样1500 mg，加入内标物壬烷加入内标物壬烷150 mg，混合均匀后进样，测得如下数据：混合均匀后进样，测得如下数据：组分组分壬烷壬烷 乙苯乙苯 对二对二甲苯甲苯间二间二甲苯甲苯邻二邻二甲苯甲苯峰面积峰面积校正因子校正因子981.02700.97951.001200.95800.98计算样品中乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的计算样品中乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的含量。含量。第六十四页，本课件共有68页解：解：第六十五页，本课件共有68页作业P3619、10、16、18、20、26第六十六页，本课件共有68页K=kt tR Rt tR R=t=tR R t tM M V VM M=F=Fc ct tM M V VR R=F=Fc ct tR RV VR R =V=VR R V VM M=t=tR R F Fc cMRMMRtttttk=-=MRktt)1(+=第六十七页，本课件共有68页n n=L L/HH色谱定性鉴定方法色谱定性鉴定方法 定量分析定量分析第六十八页，本课件共有68页