1、东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课 第十二章第十二章 色谱法分析法色谱法分析法第一节第一节 概述概述第二节第二节 气相色谱理论基础气相色谱理论基础第三节第三节 气相色谱法气相色谱法第四节第四节 高效液相色谱法高效液相色谱法第五节第五节 色谱分离方式的选择色谱分离方式的选择东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课第一节第一节 概概 述述色谱法（色谱法（ChromatographyChromatography）是一种分离分析方法，是一种分离分析方法，是目前科研和生产分析中广泛采用的一种重要工是目前科研和生产分析中广泛采用
2、的一种重要工具。一句话，色谱法非常有用，必须掌握。具。一句话，色谱法非常有用，必须掌握。一、色谱法简介一、色谱法简介色谱法是色谱法是19011901年由俄国植物学家茨维特（年由俄国植物学家茨维特（TswettTswett)）提出，最初的认识是在于它的分离价值，用于分提出，最初的认识是在于它的分离价值，用于分离植物中的色素等有色物质。现代的色谱方法，离植物中的色素等有色物质。现代的色谱方法，不再局限于有色物质，也大量用于分离无色物质不再局限于有色物质，也大量用于分离无色物质。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课俄国植物学家茨维特使用的装置：色谱俄国植物学家
3、茨维特使用的装置：色谱原型装置如图，用来分离植物叶片中的原型装置如图，用来分离植物叶片中的色素。色素。管子中的填充物，固定不动，称为固定管子中的填充物，固定不动，称为固定相（碳酸钙）；相（碳酸钙）；将色素提取物置于管子上端，靠重力往将色素提取物置于管子上端，靠重力往下流，同时用石油醚淋洗；石油醚称为下流，同时用石油醚淋洗；石油醚称为流动相（携带试样混合物流过固定相）流动相（携带试样混合物流过固定相）。管子及填充物可以称为色谱柱。管子及填充物可以称为色谱柱。色谱三元素！色谱三元素！叶绿素叶绿素A叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课
4、课色谱分离原理：色谱分离原理：当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中与固定当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中与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，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分在固定相中停留的时间不同，从而按一定次序由固得各组分在固定相中停留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各定
5、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。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础。两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课 这种借在两相间分配原理而使混合物中各组这种借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。二、色谱法分类二、色谱法分类1 1、按两相物理状态分类、按两相物理状态分类气相色谱（气体作流动相），气固色谱、气气相色谱（气体作流动相），气固色谱、气液色谱液色谱液相色谱（液体作流动相），液固色谱、液
6、液相色谱（液体作流动相），液固色谱、液液色谱液色谱流动相状态流动相状态固定相状态固定相状态东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2 2、按固定相的形式分类、按固定相的形式分类柱色谱：固定相装在色谱柱中，分：填充柱色谱和柱色谱：固定相装在色谱柱中，分：填充柱色谱和毛细管色谱。毛细管色谱。纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的水纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的水为固定相为固定相薄层色谱：以涂渍在玻璃板或塑料板上的吸附剂粉薄层色谱：以涂渍在玻璃板或塑料板上的吸附剂粉末制成薄层作固定相末制成薄层作固定相东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析
7、化化 学学 精精 品品 课课3、按分离过程中物理化学原理分类、按分离过程中物理化学原理分类吸附色谱：吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能差异吸附色谱：吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能差异分配色谱：不同分配色谱：不同 组分在两相中有不同的分配系数组分在两相中有不同的分配系数离子交换色谱：利用离子交换原理离子交换色谱：利用离子交换原理排阻色谱：利用多孔性物质对排阻色谱：利用多孔性物质对 不同大小分子的排阻作用不同大小分子的排阻作用按其它原理：凝胶色谱按其它原理：凝胶色谱 超临界流体色谱超临界流体色谱 高效毛细管电泳高效毛细管电泳东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品
8、 课课三、色谱法的特点三、色谱法的特点（1 1）分离效率高分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。（2 2）灵敏度高灵敏度高 可以检测出可以检测出1010-6-61010-9-9g g的物质。的物质。（3 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 几乎所有的化学物质。几乎所有的化学物质。不足之处：不足之处：被分离组分（未知物）的定性较为困难。被分离组分（未知物）的定性较为困难。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化
9、化 学学 精精 品品 课课三、气相色谱分离过程及有关术语三、气相色谱分离过程及有关术语1、气相色谱分离过程、气相色谱分离过程载气AB色谱柱检测器记录仪载气载气载气载气东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2、气相色谱常用术语、气相色谱常用术语色谱图（色谱流出曲线）色谱图（色谱流出曲线）试样中的各组分经色谱柱分离后，随载气依次进入检测器，试样中的各组分经色谱柱分离后，随载气依次进入检测器，检测器将各组分浓度的变化转换为电信号，在记录仪上记检测器将各组分浓度的变化转换为电信号，在记录仪上记录为检测器响应随时间的变化的微分曲线，称为色谱流出录为检测器响应随时间的
10、变化的微分曲线，称为色谱流出曲线。曲线。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（1 1）色谱峰）色谱峰组分从色谱柱流出，检测器对该组分的响应信号随时间变组分从色谱柱流出，检测器对该组分的响应信号随时间变化所形成的峰形曲线。化所形成的峰形曲线。特点：当进样少，组分浓度低时，呈高斯分布特点：当进样少，组分浓度低时，呈高斯分布东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2 2）基线）基线在正常操作条件下，仅用载气通过色谱柱时，检测器响应在正常操作条件下，仅用载气通过色谱柱时，检测器响应信号随时间变化的曲线称为基线。信号随时间变化
11、的曲线称为基线。特点：稳定的基线应为平行于横轴的直线。特点：稳定的基线应为平行于横轴的直线。Base line东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3 3）色谱峰高）色谱峰高色谱峰顶点到基线的垂直距离（高度）称为色谱峰高。色谱峰顶点到基线的垂直距离（高度）称为色谱峰高。h东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（4 4）色谱峰的区域宽度）色谱峰的区域宽度色谱峰的区域宽度是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，可以色谱峰的区域宽度是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，可以反映色谱柱的分离效能。在能够将组分分开的情况小，峰的反映色谱柱的
12、分离效能。在能够将组分分开的情况小，峰的区域宽度越窄越好。区域宽度越窄越好。度量色谱峰的区域宽度通常有三种方法：度量色谱峰的区域宽度通常有三种方法：（i i）标准偏差标准偏差：它是它是0.6070.607倍峰高处色谱峰宽度的一半倍峰高处色谱峰宽度的一半(EF/2)EF/2)0.607h2EF东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiii）半高峰宽半高峰宽W W1/21/2：峰高一半处对应的色谱峰宽峰高一半处对应的色谱峰宽(GH)GH)W W1/21/22.3542.354 GHh/2东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品
13、课课（iiiiii）色谱峰底宽色谱峰底宽WbWb：色谱峰两侧拐点作切线与基线交色谱峰两侧拐点作切线与基线交点间点间的的距离距离(IJ)IJ)。WbWb4 4 IJW Wb b东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（5 5）保留值）保留值试样各组分在色谱柱中保留行为的量度试样各组分在色谱柱中保留行为的量度。它反映了组分与固定相之间相互作用的大小它反映了组分与固定相之间相互作用的大小保留时间tR保留体积VR东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（i i）保留时间保留时间t tR R：试样从进样开始到柱后出现峰极大值所试样从
14、进样开始到柱后出现峰极大值所需的时间。相应于试样到达柱末端的检测器所需的时间。需的时间。相应于试样到达柱末端的检测器所需的时间。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiii）死时间死时间t t0 0：不被固定相保留（吸附或溶解）的气体不被固定相保留（吸附或溶解）的气体的组分（如空气和甲烷）从进样到色谱图上出现峰最大值的组分（如空气和甲烷）从进样到色谱图上出现峰最大值所需的时间。所需的时间。t0东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiiiii）调整保留时间调整保留时间t tR R：扣除死时间后的保留时间扣除死时间
15、后的保留时间 t tR Rt tR Rt t0 0(iv)iv)保留体积保留体积 V VR R：指从进样到出现某组分的色谱峰最大值指从进样到出现某组分的色谱峰最大值时所通过载气的体积。时所通过载气的体积。若色谱柱出口处载气的流量为若色谱柱出口处载气的流量为F F0 0（ml/minml/min），），则则V VR Rt tR RF F0 0（v v）死体积死体积V V0 0：死时间内通过色谱柱载气的体积死时间内通过色谱柱载气的体积V V0 0t tM MF F0 0 V V0 0：实际上是色谱柱内载气所占的体积。实际上是色谱柱内载气所占的体积。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化
16、化 学学 精精 品品 课课（vivi）调整保留体积调整保留体积V VR R：V VR RV VR RV V0 0（vii）相对保留值相对保留值2.12.1：在相同操作条件下，两组分的调在相同操作条件下，两组分的调整保留值之比。整保留值之比。)1()1()2(1.2)2(RRRVVttR东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课讨论：讨论：a.a.2.12.1只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、柱长、只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关。色谱法中，特别是气相色填充情况及流动相流速无关。色谱法中，特别是气相色谱法中，广泛使用的定性
17、数据；谱法中，广泛使用的定性数据；b.b.2.12.1是调整保留值之比，而不是保留值之比；是调整保留值之比，而不是保留值之比；c.c.可表示色谱柱的选择性，可表示色谱柱的选择性，2.12.1越大，两组分的越大，两组分的t tR R值相值相差越大，越易分离；当差越大，越易分离；当2.12.11 1时，重叠。时，重叠。d.d.保留值又是色谱分离过程热力学性质的重要参数；保留值又是色谱分离过程热力学性质的重要参数；东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课从色谱流出曲线，可以得到许多重要信息从色谱流出曲线，可以得到许多重要信息（P P211211）（1 1）色谱峰数
18、目色谱峰数目可以判断试样中所含组分的最少个数。可以判断试样中所含组分的最少个数。（2 2）色谱峰保留值（或位置）色谱峰保留值（或位置）可以进行定性分析。可以进行定性分析。（3 3）色谱峰下的面积或峰高）色谱峰下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是评价色谱柱 分离效能的依据。分离效能的依据。（5 5）色谱峰两峰间的距离）色谱峰两峰间的距离是评价固定相和流动相是评价固定相和流动相 选择是否合适的依据。选择是否合适的依据。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课第二节第二节
19、气相色谱理论基础气相色谱理论基础东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课色谱分离原理色谱分离原理 色谱法实质是一种物理化学的分离方法。它是根据混合色谱法实质是一种物理化学的分离方法。它是根据混合物各组分在互不相溶的两相物各组分在互不相溶的两相固定相和流动相中具有不同固定相和流动相中具有不同的吸附能力、分配系数或其它亲和作用的性质作为分离依据的吸附能力、分配系数或其它亲和作用的性质作为分离依据，当两相作相对运动时，组分在两相中反复多次分配，这样，当两相作相对运动时，组分在两相中反复多次分配，这样就使得那些吸附能力或分配系数只有微小差别的物质，在移就使得那些吸附
20、能力或分配系数只有微小差别的物质，在移动速度上产生了较大差别，从而达到完全分离。动速度上产生了较大差别，从而达到完全分离。色谱是一种分离技术，要把复杂的试样中各个组分分开为目的！色谱是一种分离技术，要把复杂的试样中各个组分分开为目的！东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课如某A、B两个组分的试样ABBA要使两组分完全分开，必须满足（1）相邻两个组分分开的距离要明显，也就是说两个组分的保留值要有明显的区别。（2）色谱峰的区域宽度：要窄。区域扩宽的速率应小于区域分离的速率，东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课BA作为一个
21、色谱理论，应研究这两个方面：（1）组分在柱中移动的速率；（2）组分在移动过程中区域变宽的程度及其影响因素。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课一、塔板理论（plate theory)（以气液色谱为例）1。分配平衡：塔板理论又称平衡理论，也就是说色谱过程可以看成是组分在流动相和固定相之间的分配平衡过程。Amobile Astationary（1）分配系数K：在一定温度、压力下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度比，称为分配系数，用K表示，即：glccK 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精
22、品品 课课分配系数分配系数一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K K越大，即在液相中的浓度越大，即在液相中的浓度大（在液相中停留的时间长），出峰越慢；大（在液相中停留的时间长），出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K K主要取决于固定相性质，选择适宜的固主要取决于固定相性质，选择适宜的固定相可改善分离效果；定相可改善分离效果；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K K不同，试样中的不同，试样中的各组分具有不同的各组分具有不同的K K值是色谱分离的基础；值是色谱分离的基础；某组分的某组分的K=0K=0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，
23、最先流出。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2）分配比k：在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相中的质量之比，称为分配比，用k表示，即：glmmk 组分在流动相中的质量组分在固定相中的质量glnnk 量组分在流动相中物质的量组分在固定相中物质的东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课分配比k和分配系数K之间的关系：gllgggllglVVKkVVkVmVmccK或者/其中：其中：l：液相；液相；g：气相；气相；m：质量；质量；C：浓度；浓度；V：体积体积东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学
24、精精 品品 课课讨论：讨论：a.a.影响因素：柱温、柱压；影响因素：柱温、柱压；b.b.K K与与V V无关，而无关，而k k与固定液的体积又关（与固定液的体积又关（V Vl l)；c.c.分配比分配比k k越大，组分在固定液中的量越多，相当于柱的容越大，组分在固定液中的量越多，相当于柱的容量越大，故量越大，故k k又称容量因子；又称容量因子；d.d.与保留值的关系与保留值的关系;当某一组分的色谱峰最高点出现时，说明该组分恰好有当某一组分的色谱峰最高点出现时，说明该组分恰好有一半的量洗脱在的流动相中刚好流出柱子（体积一半的量洗脱在的流动相中刚好流出柱子（体积V VR R），其余一半则留在柱内，
25、即留在柱内的流动相（体积为其余一半则留在柱内，即留在柱内的流动相（体积为V Vg g）和固定相（体积为和固定相（体积为V Vl l）中，根据物料等衡原理：中，根据物料等衡原理：东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课lRlRggllglgRllgggRKVVKVVVVVccKVccVVcVcVcV00且调整保留体积调整保留体积VVR R与分配系数成正比。是色谱过程的基本与分配系数成正比。是色谱过程的基本方程，将反映色谱行为的保留值（方程，将反映色谱行为的保留值（V VR R、V V0 0、V VR R）与反映物与反映物质性质的热力学常数质性质的热力学常数K
26、K联系起来。联系起来。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课00000000000tttttVVVVVVVVVVkVVVKKVVVVVKVVKkRRRRllRlRlRlgl容量因子容量因子k k是调整保留时间和死时间之比，即表示溶质是调整保留时间和死时间之比，即表示溶质分子花费在固定相中的时间比在流动相中长多少倍。分子花费在固定相中的时间比在流动相中长多少倍。某组分的某组分的k k越大，保留时间越长，反之亦然。越大，保留时间越长，反之亦然。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）色谱基本保留方程（气液色谱）：lRl
27、RKVVKVVV0色谱柱确定后，Vg和Vl即为定值，分配系数K不同的组分保留值不同，因而在色谱图上有不同位置的色谱峰。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2。塔板理论（plate theory)：（1）塔板模型：将色谱柱假想为一个精馏塔，色谱柱中的固定相形象化为一系列连续的、相等体积的塔板。每一块塔板的高度称理论塔板高度H（板高）。精馏塔模型精馏塔模型东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课将色谱分离过程比作蒸馏过程，直接引用处理蒸馏过程的概念、理论和方法来处理色谱过程，即将连续的色谱过程看作是许多小段平衡过程的重复。
28、东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2）塔板理论的假设：（i）在每一块塔板上被分离组分在两相（气液）间很快达到平衡，然后随载气一个塔板一个塔板的方式向前移动。对于一根柱长为L的色谱柱，则组分在柱中达到平衡的次数n为：n=L/H n称为理论塔板数，H为每一块塔板的高度。与精馏塔一样，色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加，随板高H的增大而减小;东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（ii）载气（流动相）进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每次进气为一个塔板体积；（iii）试样开始时都加在第0号塔板上，且试样沿色谱柱方
29、向的扩散（纵向扩散）可忽略不计；（iv）分配系数在各塔板上是常数。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）塔板理论的内容：（i）当组分在柱中的平衡次数，即理论塔板数n50时，可得到基本对称的峰形曲线。对于气相色谱，n约为103106，流出曲线趋近正态分布曲线。（ii）试样进入色谱柱后，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，可获得良好的分离。（iii）由塔板理论可导出n与半峰宽度或峰底宽度的关系：nLHWtWtnbRR;1654.5222/1东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课讨论：（i
30、）tR一定时，峰宽越小，说明n越大（H越小），色谱柱的效能越高（柱效）。（ii）同一色谱柱，采用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。（iii）在实际工作中，从上述两式计算出的n和H并不能充分反映柱效，因为采用tR，没有扣除死时间，因为组分在t0时间内不参与柱内分配。有时候n尽管很大，但色谱柱的分离效果并不好，需引入有效塔板数和有效塔板高度：有效有效有效nLHWtWtnbRR 222/11654.5东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课注意：由于同一根色谱柱对不同组分的neff不一样，在评价色谱柱柱效时，要注明是什么物质，也要注明柱温、柱压。例1：已知某组分
31、峰Wb40s，tR=400s。计算理论塔板数n.例2：已知一根1米长的色谱柱，neff1600块，组份A在柱上的调整保留时间为100s，试求A峰的半峰宽和Heff。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（4）塔板理论的成功与局限：成功：（i）定量地说明了组分在色谱柱中的移动速率；（ii）解释了流出曲线的形状；（iii）提出了计算和评价柱效能高低的常数。局限：（i）只能定性地给出H的概念，不能解释H受哪些因素的影响;（ii）排除了一个重要参数流动相的速度u，因而无法解释柱效与流速关系，更无法提出降低板高的途径（不能说明在不同流速下，可以测得不同的理论塔板数）
32、。（iii）做出了四个与实际不相符的假设，没有考虑组分在柱中受到的动力学因素的影响：如扩散，传质阻力等，不能解释色谱峰变宽的原因。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课二、速率理论（rate theory)：为了解决塔板理论所不能解决的问题，1956年荷兰学者范第姆特（Van Deemter）提出了速率理论。（气液色谱为例）。内容要点：吸收了塔板理论的概念，并把影响塔板高度的动力学因素结合进去，定量地解释了影响塔板高度的各种因素，导出了塔板高度H与载气线速度u的关系(uL/t0)：uCuBAH东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精
33、 品品 课课其中：其中：A A、B B、C C为常数，分别代表涡流扩散项、为常数，分别代表涡流扩散项、分子扩散系数和传质阻力系数分子扩散系数和传质阻力系数 。上式即为范第。上式即为范第姆特方程式的简化式。由此式可见影响姆特方程式的简化式。由此式可见影响H H的三项的三项因素：涡流扩散项、分子扩散项和传质阻力项。因素：涡流扩散项、分子扩散项和传质阻力项。在在u u一定时，只有一定时，只有A,B,CA,B,C较小时，较小时，H H才能较小，柱才能较小，柱效才能较高，反之则柱效较低，色谱峰将扩张。效才能较高，反之则柱效较低，色谱峰将扩张。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精
34、精 品品 课课1、涡流扩散项A什么叫涡流？无阻力平流无阻力平流有阻力涡流有阻力涡流东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课在填充柱中，当组分随流动相（载气）通过填充物向柱出口处迁移时，碰到填充物颗粒的阻碍，其流动方向不断地改变，形成类似“涡流”的流动。由于填充物的大小、形状不同及填充的不均匀性，使组分各分子在色谱柱中经过的通道直径和长度不等，造成它们在柱中的停留时间不同，使色谱峰变宽。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课结果：峰变宽。影响因素：（1）填充物的大小、形状 （2）填充的均匀程度，空隙的规则 pdA2dp：固
35、定相的平均颗粒直径；：固定相的填充不均匀因子。固定相颗粒越小dp，填充的越均匀，A，H，柱效n。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2、分子扩散项B/u：B为分子扩散项系数色谱柱的轴向色谱柱的轴向样品被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于色谱柱内很小的一段空间。组分在轴向上（纵向）存在浓度梯度，导致组分分子产生浓差扩散，导致峰变宽。方向：沿色谱柱的轴向（纵向）B的影响因素：（1）柱内填充物 （2）组分在气相中的扩散系数 东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课
36、B B=2=2DgDg ：弯曲因子，反映柱填充物对分子扩散的阻碍程度弯曲因子，反映柱填充物对分子扩散的阻碍程度，一般，一般1=3n=3）根据同系物中已知几个组分的保留值可推出同系物中其它根据同系物中已知几个组分的保留值可推出同系物中其它组分的保留值。组分的保留值。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（ii）沸点规律：在一定色谱条件下，同族具有相同沸点规律：在一定色谱条件下，同族具有相同C数的数的异构体，其保留值的对数值与其沸点成线性。异构体，其保留值的对数值与其沸点成线性。lgtRA2TbC2A A2 2、C C2 2为常数，为常数，TbTb为组分的沸点
37、（为组分的沸点（K K）东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）根据文献保留值定性：没有纯物质的情况下）根据文献保留值定性：没有纯物质的情况下（i）相对保留值定性法：用组分相对保留值定性法：用组分i与基准物质与基准物质S的相对保留的相对保留值值i.si.s作为定性指标对未知组分作为定性指标对未知组分i i进行定性的方法。进行定性的方法。i.si.s只与两组分的分配系数有关，固定相性质和柱温确定，只与两组分的分配系数有关，固定相性质和柱温确定，i.si.s 为定值。为定值。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，在色谱手册中都列有各种物质在不
38、同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。可以用来进行定性鉴定。)()()()(.sRiRsRiRsiVVtt东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（ii）保留指数法：又称保留指数法：又称Kovats指数指数规定：正构烷烃的保留值指数为其规定：正构烷烃的保留值指数为其C数乘以数乘以100。如如CCCCCC，己烷，保留指数己烷，保留指数I为为600CCCCCCC，庚烷，保留指数庚烷，保留指数I为为700被测物质的保留指数可采用两个相邻正构烷烃的保留指数被测物质的保留指数可采用两个相邻正构烷烃的保留指数进行标定。进行标定。东东 北北 师师 范范 大大 学学
39、分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课测定时，将测定时，将C数为数为n和和n1的正烷烃加到样品的正烷烃加到样品x中，进行色中，进行色谱分析若测得保留时间分别为谱分析若测得保留时间分别为tR(n)、tR(n+1)、tR(x)，且且tR(n)tR(x)tR(n+1)、东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课则则x的保留指数的保留指数然后与文献值比较。然后与文献值比较。lglglglg100)()1()()(nRnRnRXRXttttnI东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课例题：例题：60摄氏度时在角鲨烷柱上正己烷，正庚烷
40、和某组分摄氏度时在角鲨烷柱上正己烷，正庚烷和某组分的调整保留时间分别为的调整保留时间分别为262.1s、663.1s、359.4s，求该组分求该组分的保留指数，并确定该组分是什么物质。的保留指数，并确定该组分是什么物质。解：由于解：由于tR(6)262.1，tR(7)663.1，tR(x）359.4，n6Ix1006(lg tR(x)lg tR(6)/(lg tR(7)lg tR(6)1006（lg359.4lg262.1）/（lg663.1-lg262.1）644与文献值比较，可知该组分为苯。与文献值比较，可知该组分为苯。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品
41、 课课定性小结：定性小结：（1）色谱定性分析的任务是确定色谱图上每一峰所代）色谱定性分析的任务是确定色谱图上每一峰所代表的物质。在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定表的物质。在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留时间。所以，在相同色谱条件下，通过比较已知的保留时间。所以，在相同色谱条件下，通过比较已知物和未知物的保留时间或在固定相上的位置，即可对未物和未知物的保留时间或在固定相上的位置，即可对未知物定性分析。知物定性分析。（2）色谱法的）色谱法的不足之处是被分离组分（未知物）的定不足之处是被分离组分（未知物）的定性较为困难。性较为困难。（3 3）将色谱与质谱或其它光谱法联用，是目前复杂
42、混）将色谱与质谱或其它光谱法联用，是目前复杂混合物中未知物定性的最有效方法。合物中未知物定性的最有效方法。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2、定量分析定量分析依据：依据：mimifiAifiAi，被测组分的质量与其色谱峰面积成正比。被测组分的质量与其色谱峰面积成正比。其中其中fifi为比例常数，称为被测组分为比例常数，称为被测组分i i的定量校正因子。的定量校正因子。（1 1）峰面积的测量）峰面积的测量i i、对称峰：对称峰：iiii、不对称峰：不对称峰：iiiiii、积分仪积分法积分仪积分法2/1065.1WhAi85.015.021WWhA东东
43、北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2 2）定量校正因子）定量校正因子fifii i、绝对校正因子：单位面积对应的物质的质量绝对校正因子：单位面积对应的物质的质量受仪器和操作条件影响大，应用受限受仪器和操作条件影响大，应用受限iiii、相对校正因子：即组分的绝对校正因子与标准物质的相对校正因子：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。常用苯和正庚烷作基准物质。绝对校正因子之比。常用苯和正庚烷作基准物质。iiiAmf ississiisiiAAmmAmAmfff/东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）定量分
44、析方法定量分析方法I I、归一化法：若试样中含有归一化法：若试样中含有n n个组分，且都出峰，所有组个组分，且都出峰，所有组分的含量加和为分的含量加和为100100，则其中组分，则其中组分i i的质量分数的质量分数w wi i为为%100%1niiiiiifAfAw特点及要求：特点及要求：归一化法简便、快速、准确；归一化法简便、快速、准确；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课IIII、
45、内标法：就是将某标准物质加入到组分中去内标法：就是将某标准物质加入到组分中去操作方法：准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内操作方法：准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标，根据测量到的待测组分和内标物质的峰面积及内标物标，根据测量到的待测组分和内标物质的峰面积及内标物质的质量计算待测组分的质量。质的质量计算待测组分的质量。sssiiissiisiAfmAfmAfAfmm东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课1,%100%100%，即一般以内标物质为基准校正因子组分和内标物质的相对为和为峰面积中不含试试试ssisissssiiiifffAAmmmfA
46、mfAmmw东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课内标法特点：内标法特点：1.内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大。对定量结果的影响不大。2.每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。试样的快速分析。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课IIIIII、标准曲线法（外标法）标准曲线法（外标法）特点及要求：特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高，外标法不使用校正因子，准确性较高
47、，操作条件变化对结果准确性影响较大。操作条件变化对结果准确性影响较大。对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。快速分析。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课四、四、GC法的特点（法的特点（P218）1、选择性好选择性好2、柱效高：、柱效高：n1000-10000003、灵敏度高：取决于检测器灵敏度高：取决于检测器4、应用范围广，可测有机物的、应用范围广，可测有机物的20。东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课作业：作业：P240-241：10.12.13.14.16.19.20
