色谱分析法基础课件.ppt

1、2022-6-23第五章第五章第五章第五章第五章第五章 色谱分析法色谱分析法色谱分析法色谱分析法色谱分析法色谱分析法第一节第一节第一节第一节第一节第一节 色谱分析法基础色谱分析法基础色谱分析法基础色谱分析法基础色谱分析法基础色谱分析法基础5.1.1 色谱分析法概述色谱分析法概述5.1.2色谱分析法的特色谱分析法的特点和分类点和分类5.1.3 色谱分离基本原色谱分离基本原理与过程理与过程5.1.4色谱基本参数与色谱基本参数与色谱流出曲线的色谱流出曲线的表征表征2022-6-23本章教学基本要求本章教学基本要求本章教学基本要求1. 熟悉色谱分析方法的特点、分类、作用；理解色谱的熟悉色谱分析方法的特

2、点、分类、作用；理解色谱的基本分离过程；基本分离过程；2. 掌握气相色谱仪的基本结构，检测器的作用和原理，掌握气相色谱仪的基本结构，检测器的作用和原理，固定相极性；固定相极性；3. 掌握影响气相色谱分离的各种因素及必要的操作条件掌握影响气相色谱分离的各种因素及必要的操作条件选择；选择；4.重点掌握塔板理论、速率理论、分离度及相关计算，重点掌握塔板理论、速率理论、分离度及相关计算，色谱分析的各种定性定量方法；色谱分析的各种定性定量方法；5. 了解毛细管色谱、液相色谱和超临界流体色谱的基本了解毛细管色谱、液相色谱和超临界流体色谱的基本特点及应用对象。特点及应用对象。2022-6-235.1.1 5

3、.1.1 5.1.1 色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述 假酒问题？真与假、好与劣假酒问题？真与假、好与劣 空气空气组成与组成与污染问题？污染问题？ 地沟油鉴别问题？地沟油鉴别问题？共同问题：如何实现多组分混合物的快速分离分析？共同问题：如何实现多组分混合物的快速分离分析？2022-6-235.1.1 5.1.1 5.1.1 色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述色谱分析法概述 俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装年使用的装置：色谱原型装置，如图。置：色谱原型装置，如图。chroma

4、tography 色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术。 试样混合物的分离过程也就是试样中各试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。行着的分配过程。 其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为的流体（气体或液体），称为流动相流动相。（动画动画）2022-6-23色谱法色谱法色谱法色谱法色谱法色谱法 当流动相携带的混合物流经固定相时，与当流动相携带的混合物流经固定相时，与固定相发生相互作用。由

5、于混合物中各组分在固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异性质和结构上的差异，与固定相之间产生的，与固定相之间产生的作作用力的大小、强弱不同用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，随着流动相的移动，混合物在两相间经过混合物在两相间经过反复多次的分配平衡反复多次的分配平衡，使，使得各组分被固定相得各组分被固定相保留的时间不同保留的时间不同，从而按，从而按一一定次序定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基两相及两相的相对运动构成了

6、色谱法的基础础（动画）（动画）2022-6-235.1.2 5.1.2 5.1.2 色谱分析法的分类与特点色谱分析法的分类与特点色谱分析法的分类与特点色谱分析法的分类与特点色谱分析法的分类与特点色谱分析法的分类与特点色谱法：色谱法： 一大类分析方法；一大类分析方法； 可满足不同的要求；可满足不同的要求； 原理与作用各不相同；原理与作用各不相同； 本章主要讲气相色谱法。本章主要讲气相色谱法。2022-6-23气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱(GC gas chromatograph)(GC gas chromatograph)(GC gas chromatograph) 流动相为

7、气体（称为载气）。流动相为气体（称为载气）。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱； 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱2022-6-23液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱(LC liquid chromatograph)(LC liquid chromatograph)(LC liquid chromatograph)液相色谱液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。流动相为液体（也称为淋洗液）。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。离子色

8、谱离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同固定相，不同pH的水溶液为流动相。的水溶液为流动相。2022-6-23其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法其他色谱方法薄层色谱和纸色谱：薄层色谱和纸色谱： 比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法凝胶色谱法凝胶色谱法超临界色谱超临界色谱高效毛细管电泳高效毛细管电泳: : 2020世纪世纪9090年代快速发年代快速发展、特别适合生物试样分展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。析分离的高效分析仪器。2022-6-23气相色谱法的特点气相色谱法的特点气相色谱法的特点气相色谱法

9、的特点气相色谱法的特点气相色谱法的特点优点：优点：（1）分离效率高分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体，手性异构体等。复杂混合物，有机同系物、异构体，手性异构体等。（2 2） 灵敏度高灵敏度高 可检出可检出gg-1(10-6)级甚至级甚至ngg-1(10-9)级的物质量。级的物质量。（3） 分析速度快分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4 4） 应用范围广应用范围广 适用于沸点低于适用于沸点低于400400的各种有机或无机试样的分析。的各种有机或无机试样的分析。不足之处：不足之处： 不适用于高沸点、难挥发、热不稳定

10、物质的分析。不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。 被分离组分的定性较为困难。被分离组分的定性较为困难。2022-6-235.1.35.1.35.1.3 色谱分离基本原理与过程色谱分离基本原理与过程色谱分离基本原理与过程色谱分离基本原理与过程色谱分离基本原理与过程色谱分离基本原理与过程气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱分离谱图分离谱图分离谱图分离谱图分离谱图分离谱图2022-6-23气相色谱基本原理与分离过程气相色谱基本原理与分离过程气相色谱基本原理与分离过程气相色谱基本原理与分离过程气相色谱基本原理与分离过程气相色谱基本原理与分离过程气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的。气

11、相色谱分离过程是在色谱柱内完成的。填充柱色谱填充柱色谱: 气固和气液色谱，两者分离机理不同。气固和气液色谱，两者分离机理不同。气固色谱的固定相气固色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。气液色谱的固定相气液色谱的固定相: 由由 担体和固定液所组成。担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。气固色谱的分离机理气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程；吸附与脱附的不断重复过程；气液色谱的分离机理：气液色谱的分离机理： 气液两相间

12、的反复多次分配过程。气液两相间的反复多次分配过程。2022-6-23气相色谱分离过程气相色谱分离过程气相色谱分离过程气相色谱分离过程气相色谱分离过程气相色谱分离过程当试样由载气携带进入色谱当试样由载气携带进入色谱柱与固定相接触时，被固定相柱与固定相接触时，被固定相溶解或吸附。溶解或吸附。随着载气的不断通入，被溶随着载气的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中解或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附。挥发或脱附。挥发或脱附下的组分随着载挥发或脱附下的组分随着载气向前移动时又再次被固定相气向前移动时又再次被固定相溶解或吸附。溶解或吸附。随着载气的流动，溶解、挥随着载气的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附

13、的过程反复发，或吸附、脱附的过程反复地进行。地进行。（动画）（动画）2022-6-23分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数 K K K 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g mL-1）比，称为分配系数，用K 表示，即 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K2022-6-23分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数分配系数 K K K的讨论的讨论的讨论的讨论的讨论的讨论 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决

14、于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组分在各种固定相上的分配系数每个组分在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；值是分离的基础；某组分的某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K2022-6-235.1.4 5.1.4 5.1.4 色谱基本参数与色谱流出曲线的表征色谱基本参数与色谱流出曲线的表征色谱基本参数与色谱流出曲线的表征色谱基本参数与色谱流出曲线的表征色谱基本参数与色谱流出曲

15、线的表征色谱基本参数与色谱流出曲线的表征 1.1.基线基线 无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。2.2.保留值保留值 （1）时间表示的保留值）时间表示的保留值 保留时间（保留时间（tR）：）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间。 死时间（死时间（tM）：）：不与固定相作用的气体（如空气）的通过分离柱中空隙的时间。 调整保留时间（调整保留时间（tR ）：）：tR= tRtM （动画）（动画）2022-6-23（2 2 2）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值 保留体积（保留体积（VR）：）： VR =

16、 tRF0 （ F0为色谱柱出口处的载气流量，单位：m L / min。） 死体积（死体积（VM）：）： VM = tM F0 调整保留体积（调整保留体积（VR）：）： V R = VR VM 2022-6-233. 3. 3. 相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值r r r212121 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = tR2 / tR1= V R2 / V R1 相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。2022-6-23 4. 4. 4. 区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度区域宽度用来衡量色谱峰宽度的参数。 有三种表示方法：有三种表示方法：（1）标准偏差）标准偏差( )： 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽）半峰宽(Y1/2)： 色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 =2.354 （3）峰底宽）峰底宽(Wb)： Wb=4 2022-6-23选择内容：选择内容：选择内容：5.1 色谱分析法基础色谱分析法基础 5.2 色谱基础理论色谱基础理论 5.3 气相色谱法气相色谱法 5.4 高效液相色谱法高效液相色谱法 5.5 超临界流体色谱法超临界流体色谱法 5.6 色谱定性与定量分析方法色谱定性与定量分析方法 结束结束结束结束结束结束