1、色谱分析法导论一、色谱分析概论一、色谱分析概论问题问题问题问题1：什么是色谱法？：什么是色谱法？问题问题2：为什么色谱法能将混合物分开？：为什么色谱法能将混合物分开？问题问题3：色谱法的分类？：色谱法的分类？问题问题4：各种色谱法的应用范围？：各种色谱法的应用范围？1、什么是色谱法？茨维特的实验茨维特的实验茨维特：茨维特：俄国植物学家，主要从事植物色素的俄国植物学家，主要从事植物色素的研究工作，在研究工作，在1906 年发表的文章中，年发表的文章中，首次提出了色谱的概念。首次提出了色谱的概念。茨维特的实验因此因此v色谱法是一种色谱法是一种分离分离方法。方法。它的特点是：有两相，一是固定相，一是
2、流动相，它的特点是：有两相，一是固定相，一是流动相，两相作相向运动。两相作相向运动。vChromatographyv将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。色谱分析是一种分离、分析法。色谱分析是一种分离、分析法。2、色谱法分离原理v当流动相中所携带的混合物流过固定相当流动相中所携带的混合物流过固定相时，就会和固定相发生作用时，就会和固定相发生作用(力的作用力的作用)。由于混合物中各组分在性质和结构上有由于混合物中各组分在性质和结构上有差异，与固定相发生作用的大小也有差差异，与固定相发生作用的大小也有差异。因此在同一推动力作用下，不同组异。因此在同一推动力作用下，
3、不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出而按先后不同的次序从固定相中流出。3、色谱法的分类v 按流动相状态的不同，可分为按流动相状态的不同，可分为气相色谱法气相色谱法(GC)液相色谱法液相色谱法(LC)超临界流体色谱超临界流体色谱(SFC)将固定相装在色谱柱内Gas Chromatogaphy，简称GC在此过程中，部分组分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引起色谱峰扩展。运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱峰扩展的因素，导出了理论塔板高度与流动相线速度的关系，揭示了影响塔板高度的动力学因素。每一种固定液都有它的最高使用温度，
4、柱温不可超过这一温度，否则固定液挥发流失。83，而采用峰面积定量R1/2需2.调整保留时间(tR):由气相传质阻力和液相传质阻力两项组成峰高乘峰底宽度法：适于矮宽峰当被测试样中各组分的浓度变化范围不大时而用单点校正法。它是评价固定液选择性的指标。（4）分离度究竟要多大？在气相色谱中，增大最有效的手段是改变固定相，选择合适的固定相种类是解决分离问题的关键对柱型研究和发展的影响（2）最佳流速：u=(B/C)1/2定义与相对保留值(ri,s)基本相同相对校正因子的表达式优点：应用简便，不需要其他仪器。常用的联用方法有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS液相传质阻力项CL u什么是气相色谱法？v以
5、气体为流动相的色谱法以气体为流动相的色谱法vGas Chromatogaphy，简称简称GCv按固定相状态的不同可分为：按固定相状态的不同可分为：气固色谱气固色谱(GSC)气液色谱气液色谱(GLC)v适合分离分析易汽化（在适合分离分析易汽化（在-190-500范围内有范围内有0.2-10mmHg的蒸气压的）稳定、不易分解、不易的蒸气压的）稳定、不易分解、不易反应的样品，特别适合用于同系物、同分异构体的反应的样品，特别适合用于同系物、同分异构体的分离。分离。什么是液相色谱法？v以液体为流动相的色谱法以液体为流动相的色谱法vLiquid Chromatogaphy，简称简称LCv适合分离分析高沸点
6、、热不稳定、适合分离分析高沸点、热不稳定、离子型的样品。离子型的样品。应用举例应用举例(HPLC)v按固定相使用的形式可分为按固定相使用的形式可分为柱色谱（柱色谱（Column Chromatography）将固定相装在色谱柱内将固定相装在色谱柱内纸色谱（纸色谱（Paper Chromatography）用滤纸做固定相或固定相载体的色谱用滤纸做固定相或固定相载体的色谱薄层色谱（薄层色谱（Thin Lay Chromatography）固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上 n 关于分配平衡p分配系数分配系数K(distribution coefficient)p分配比分配
7、比k又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在定温度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相中的量之比值。是衡量柱子对组分保留能力的重流动相中的量之比值。是衡量柱子对组分保留能力的重要参数。要参数。（柱温）量每毫升流动相上溶质的溶质的量或吸附每毫升固定相上溶解.)(KMRMSttVVKkp相比相比 色谱柱内固定相和流动相体积之比色谱柱内固定相和流动相体积之比 是柱型及结构的重要特征。是柱型及结构的重要特征。kKVVSM4.色谱相关术语v关于色谱峰关于色谱峰v关于保留值关于保留值v关于分配平衡关于分
8、配平衡n 关于色谱峰的术语峰峰高基线峰宽半峰宽峰面积标准偏差色谱峰宽（区域宽度）色谱峰宽（区域宽度）峰底宽峰底宽 Wb 在色谱峰两边的转折点所画的切线在色谱峰两边的转折点所画的切线 与基线与基线相交的截距。相交的截距。标准偏差标准偏差 拐点间距离的一半拐点间距离的一半 0.607h 半峰宽度半峰宽度 峰高一半处的峰宽度峰高一半处的峰宽度 W 1/2=2.354 峰底宽峰底宽 Wb=4 拐点处峰宽拐点处峰宽 W=2（4 4）色谱图的信息色谱图的信息 a.色谱峰个数色谱峰个数 b.色谱保留值色谱保留值 c.色谱峰面积或峰高色谱峰面积或峰高 d.保留值与区域宽度保留值与区域宽度 e.两峰间距两峰间距
9、 n 关于保留值的术语p死时间死时间(tM):):无保留组分出峰时间无保留组分出峰时间p保留时间保留时间(tR):):从进样开始到色谱峰最大值出现所需时间从进样开始到色谱峰最大值出现所需时间p调整保留时间调整保留时间(tR):):p死体积死体积(VM):):p保留体积保留体积(VR):):p调整保留体积调整保留体积(VR):):p相对保留值相对保留值：0FtVMMMRRttt0FtVRR00)(FttFtVMRRR由不等路径造成的色谱峰扩展。固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上适合分离分析高沸点、热不稳定、离子型的样品。对柱型研究和发展的影响（2）三、色谱定性与定量方法83，而采用峰面积定量R1/2
10、需2.应用范围：无标准物时，可对较为复杂的混合物进行定性分析其它气化温度与具体进样方式有关。具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为10-15cm/s；缺点：对结构复杂的物质，缺乏数据。N的影响，如何提高N？优点：不需要标准物，定性结果可信度高，操作方便。收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷却后收集具体工作中应根据样品要求和定量方法来确定。氮气做载气峰型较好，柱效较高。色谱柱内固定相和流动相体积之比具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为10-15cm/s；希望k在一个合适的范围内，通过改变柱温、固定相、柱型参数等可实现。对柱型研究和发展的影响（2）色谱分析是一种分离、分析法。增大是提高分离度最
11、有效的手段。二、色谱分析法基本理论v研究理论的目的研究理论的目的解决色谱峰的分离问题解决色谱峰的分离问题v三个色谱基本理论问题三个色谱基本理论问题色谱热力学问题色谱热力学问题发展高选择性色谱柱发展高选择性色谱柱色谱动力学问题色谱动力学问题发展高效能色谱柱发展高效能色谱柱分离条件的最优化问题分离条件的最优化问题分离条件优化分离条件优化1、色谱动力学理论 研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的影响因素化的影响因素v塔板理论塔板理论v速率理论速率理论（1）塔板理论v推导推导 塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得到流出曲
12、线方程到流出曲线方程：nteCCRttR222)(02 为标准偏差为标准偏差v当当t=tR时，时，C=Cmax，峰高正比于进样量，峰高正比于进样量C0，是峰，是峰高定量的理论基础。高定量的理论基础。v当当n越大，柱效越大，越大，柱效越大，Cmax/C0越大。即保留时间越大。即保留时间一定时，塔板数越多，峰越高。一定时，塔板数越多，峰越高。vCmax反比于反比于tR，tR小，小，Cmax大，大，保留时间小的组保留时间小的组分峰高且窄。分峰高且窄。tR大，大，Cmax小，小，保留时间大的组分保留时间大的组分峰低且宽。峰低且宽。222)(02RtteCCn 对色谱流出曲线方程的讨论n 柱效 由流出曲
13、线方程导出由流出曲线方程导出：H=L/nn是峰相对展宽的量度是峰相对展宽的量度n是柱效的量度是柱效的量度n是常数时，是常数时，W与与tR 成正比成正比n越大，越大，H越小，表明组分在柱中达到的分配平衡越小，表明组分在柱中达到的分配平衡次数越多，对分离越有利，但还不能预言各组分次数越多，对分离越有利，但还不能预言各组分有被分离的可能性。有被分离的可能性。222/122/1)(16)(54.5)(2ln8WtWtWtnRRRn 塔板理论的贡献v塔板理论有助于我们形象的理解色谱的分离塔板理论有助于我们形象的理解色谱的分离过程。过程。v导出色谱流出曲线方程，它符合高斯分布，导出色谱流出曲线方程，它符合
14、高斯分布，与实验现象相吻合。与实验现象相吻合。v导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评价指标价指标。n 塔板理论的局限v塔板高度塔板高度H是一个抽象的物理量，它的色谱本是一个抽象的物理量，它的色谱本质是什么？它与哪些参变量有关，又怎样影响质是什么？它与哪些参变量有关，又怎样影响峰的扩张？对实验的指导意义有限。峰的扩张？对实验的指导意义有限。v不能解释流速对理论塔板数的影响。不能解释流速对理论塔板数的影响。v有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对色谱有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对色谱分离的影响等。分离的影响等。（2）速率理论v概述概述速率理论是速率理论是
15、1956年荷兰学者年荷兰学者Van Deemter等提出，等提出，因此又称作范第姆特方程。因此又称作范第姆特方程。运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱峰扩展运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱峰扩展的因素，导出了理论塔板高度与流动相线速度的关的因素，导出了理论塔板高度与流动相线速度的关系，揭示了影响塔板高度的动力学因素。系，揭示了影响塔板高度的动力学因素。n 气相色谱中速率方程的导出v速率理论讨论的是色谱峰展宽原因，速率理论讨论的是色谱峰展宽原因，即影响塔板数即影响塔板数n的因素，也就是影响的因素，也就是影响塔板高度塔板高度H的因素。的因素。vH=A+B/u+Cu涡流扩散项A=2dp涡流扩
16、涡流扩散项散项均匀性均匀性因子因子粒径粒径缺点：需要特殊仪器或设备。优点：不必测校正因子，消除了某些操作条件的影响，方法简便，适合液体试样的常规分析。根据速率方程，可计算求出最佳流速，此时柱效最高。溶质在液体中的扩散系数DL10-5cm2/s对柱型研究和发展的影响（2）柱效越高，该柱的分离能力越好。不能解释流速对理论塔板数的影响。二、色谱分析法基本理论由气相传质阻力和液相传质阻力两项组成色谱柱内固定相和流动相体积之比常用的联用方法有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS速率理论是1956年荷兰学者Van Deemter等提出，因此又称作范第姆特方程。优点：不必测校正因子，消除了某些操作条件的
17、影响，方法简便，适合液体试样的常规分析。简便、速度快，精度高，可达0.色谱法是一种分离方法。几个概念有效塔板数N有效增加柱长可增加N，改善分离，但分析时间将大大延长，峰产生扩展。优点：操作简单，计算方便。常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、氦气（均可用，但价格较高）。将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中。固定相均匀涂在玻璃板或塑料板上将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中。优点：应用简便，不需要其他仪器。根据速率方程选择合适的色谱条件同样有效。导出色谱流出曲线方程，它符合高斯分布，与实验现象相吻合。不能解释流速对理论塔板数的影响。若各组分的定量校正因子相近或相同
18、，则上式可简化为：增加柱长可增加N，改善分离，但分析时间将大大延长，峰产生扩展。对柱型研究和发展的影响（2）塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得到流出曲线方程：液体试样一般进样量0.K的影响，如何改变k？n是常数时，W与tR 成正比分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。改变相比，即改变固定相的量和改变柱死体积，其中死体积对k/(k+1)的影响很大，使用死体积大的柱子，分离度将受到很大损失。tR大，Cmax小，保留时间大的组分峰低且宽。混合物经色谱分离后，将各组分直接由接口导入其它仪器中进行定性。缺点：对该法的苛刻要求限制了它的使用。具体工作中应根据样品要求和定量方法来确定。死时间
19、(tM):无保留组分出峰时间标准偏差 拐点间距离的一半 0.峰高乘半峰宽法：适于对称峰 涡流扩散项涡流扩散项A 由不等路径造成的色谱峰扩展。由于柱填料粒径由不等路径造成的色谱峰扩展。由于柱填料粒径大小不同，粒度分布范围不一致及填充的不均匀，形大小不同，粒度分布范围不一致及填充的不均匀，形成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的路形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的路径运行，以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，径运行，以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，反之，有些分子发生滞后，从而使色谱峰
20、产生扩散。反之，有些分子发生滞后，从而使色谱峰产生扩散。分子扩散项B/u项项其中其中B=2Dg弯曲因子扩散系数 分子扩散项分子扩散项 由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。即由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞即由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于色谱柱的很小一段空间中，由子的形式存在于色谱柱的很小一段空间中，由于在塞子前后存在浓度梯度，因此使运动着的于在塞子前后存在浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散，引起色谱峰扩展。分子产生纵向扩散，引起色谱峰扩展。传质阻力项 平衡浓度固定相传质阻力引起非平衡过程示意图实际浓度分界面流动相由气相传质阻
21、力和液相传质阻力两项组成 气相传质阻力项气相传质阻力项C Cg g u u 试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子随流动相子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子随流动相向前运动，发生分子超前，引起色谱峰扩展。向前运动，发生分子超前，引起色谱峰扩展。DgdkkCgp222)1(01.0容量因子 液相传质阻力项液相传质阻力项CL u u 试样组分从固定相表面移动到固定相内部再试样组分从固定相表面移动到固定相内部再回到表面的过
22、程中，由于质量交换过程需要一定回到表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色谱峰扩展。分子超前，引起色谱峰扩展。LfLDdkkC22)1(32液相扩散系数液膜厚度气相色谱中的速率方程uDdkkDgdkkuDgdpHLfp22222)1(32)1(01.022n 速率方程给我们的什么启示？v为柱型的研究和发展提供理论依据为柱型的研究和发展提供理论依据v为操作条件的选择提供理论指导为操作条件的选择提供理论指导v为色谱柱的
23、填充提供理论指导为色谱柱的填充提供理论指导对柱型研究和发展的影响（1）A=0?Golay1957年提出毛细管柱的概念（年提出毛细管柱的概念（opentube）毛细管柱毛细管柱A=0，H=B/u+CuH，N，分离能力大大提高分离能力大大提高对柱型研究和发展的影响（2）B=0?溶质在液体中的扩散系数溶质在液体中的扩散系数DL10-5cm2/s溶质在气体中的扩散系数溶质在气体中的扩散系数Dg10-1cm2/sDL Dg当采用液体作流动相时当采用液体作流动相时 B0液体作流动相时可用更细的固定相，液体作流动相时可用更细的固定相，A HPLC柱效比柱效比GC要高要高23个数量级个数量级操作条件对柱效的影
24、响（1）u/cm.s-1 H-u H-u 曲线曲线载气线速度（流速）的影响最佳流速：最佳流速：u=(B/C)1/2实用最佳流速：比最佳流速更快实用最佳流速：比最佳流速更快A与流速无关与流速无关B/u：当流速小时，对：当流速小时，对H的大小起主导作用的大小起主导作用Cu：当流速大时，对：当流速大时，对H的大小起主导作用的大小起主导作用容量因子k的影响不同组分不同组分k不同不同，测出的柱效不同测出的柱效不同在气相传质阻力相中，在气相传质阻力相中，k，Cg 理论上说理论上说k越小柱效越高，实际不可取越小柱效越高，实际不可取在液相传质阻力相中，在液相传质阻力相中，k ，Cl先先，后后当当k=1时，时，
25、最大。最大。希望希望k在一个合适的范围内，通过改变柱温、固定相、在一个合适的范围内，通过改变柱温、固定相、柱型参数等可实现。柱型参数等可实现。柱温的影响间接影响、十分复杂间接影响、十分复杂对对k影响，对扩散系数影响，从而对柱效产生影响，但影响，对扩散系数影响，从而对柱效产生影响，但影响情况难以判断影响情况难以判断对色谱柱的填充提供理论指导（1）柱径：柱径越小，固定相越难填充均匀。柱径：柱径越小，固定相越难填充均匀。柱长柱长L：柱长增加，总塔板数增加，但分离时间将：柱长增加，总塔板数增加，但分离时间将增加。增加。固定相粒径固定相粒径dp：根据速率方程，粒径减小，：根据速率方程，粒径减小，A项减项
26、减小，小，C项减小，柱效增加。但粒径太小，不易填充项减小，柱效增加。但粒径太小，不易填充均匀，均匀，A项又增大。项又增大。由流出曲线方程导出：按固定相状态的不同可分为：即配制一个与被测组分含量十分接近的标准溶液，定量进样，计算被测物的含量。28，而采用峰面积定量R1/2需1.调整保留时间(tR):各物质在一定的色谱条件下均有确定不变的保留值，因此保留值可作为定性指标。以液体为流动相的色谱法常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、氦气（均可用，但价格较高）。(2)色谱分离基本方程（Purnell方程）按流动相状态的不同，可分为是衡量柱子对组分保留能力的重要参数。色谱峰面积或峰高 定量 A=K
27、C以气体为流动相的色谱法在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色谱峰扩展。只与固定相和柱温有关。由气相传质阻力和液相传质阻力两项组成增加柱长可增加N，改善分离，但分析时间将大大延长，峰产生扩展。由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。具体工作中应根据样品要求和定量方法来确定。色谱定量分析是基于被测物质的量与峰面积成正比。是柱型及结构的重要特征。收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷却后收集对色谱柱的填充提供理论指导（2）液膜厚度液膜厚度df：从柱效角度考虑，液膜越薄，：从柱效角度考虑，液膜越薄，柱效越高（根据速率方程），但允许的进样柱效越高（根据速率方程），但允许的进样量减小。量
28、减小。（1）几个概念选择性系数v定义与相对保留值(ri,s)基本相同v不同之处在于选择性系数是两个相邻峰的调整保留值之比（后峰比前峰，1），而不是被测物与标准物质的调整保留值之比（可小于1）v它是评价固定液选择性的指标。选择性系数越大，该柱对此相邻峰的分离越好。几个概念有效塔板数N有效v在气相色谱中，通常用有效塔板数在气相色谱中，通常用有效塔板数N N有效和有效和有效塔板高度塔板高度H有效来评价柱子的分离效能，它扣除来评价柱子的分离效能，它扣除了死体积对分离的影响，更好地反映了柱子的了死体积对分离的影响，更好地反映了柱子的实际分离效能。实际分离效能。v柱效越高，该柱的分离能力越好。柱效越高，该
29、柱的分离能力越好。22/122/154.554.5WtWttRMRN有效几个概念分离度R)(2121)1()2(WWttRRR)()2(2/1)1(2/1)1()2(WWttRRR(2)色谱分离基本方程（Purnell方程）n 公式推导公式推导)1)(1(41/114114141161)2()2()1()2()1()2(21212kknRtttttknRttktnRRkkkWWWtnWWtnkttRMRRRRRMRRMR理论的定义中带入，设（3）色谱分离基本方程的启示要改善物质对的分离（提高要改善物质对的分离（提高R），即提高两相），即提高两相邻物质的分离度，可以采取以下措施：邻物质的分离度，
30、可以采取以下措施：提高柱效提高柱效N提高选择性系数提高选择性系数增大容量因子增大容量因子kkknR114N的影响，如何提高N？v分离度分离度R与理论塔板数与理论塔板数N的平方根成正比关系，的平方根成正比关系，增加塔板数，有利于提高分离度。增加塔板数，有利于提高分离度。v增加柱长可增加增加柱长可增加N，改善分离，但分析时间将，改善分离，但分析时间将大大延长，峰产生扩展。大大延长，峰产生扩展。v减小塔板高度减小塔板高度H：根据速率方程的启示制备一根性能优良的色谱柱是根据速率方程的启示制备一根性能优良的色谱柱是十分重要的。十分重要的。根据速率方程选择合适的色谱条件同样有效。根据速率方程选择合适的色谱
31、条件同样有效。K的影响，如何改变k？v分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。k 1 3 5 7 9 11 13 k/k+1 0.50 0.75 0.83 0.88 0.90 0.92 0.93 1.00v但当容量因子大于但当容量因子大于10，k/(k+1)的改变不大，而分析的改变不大，而分析时间将大大延长。因此，时间将大大延长。因此，k的最佳范围是的最佳范围是1k10。v改变容量因子的方法有：改变容量因子的方法有：改变柱温改变柱温改变相比，即改变固定相的量和改变柱死体积，改变相比，即改变固定相的量和改变柱死体积，其中死体积对其中死体积对k/
32、(k+1)的影响很大，使用死体积的影响很大，使用死体积大的柱子，分离度将受到很大损失。大的柱子，分离度将受到很大损失。在高效液相色谱中改变流动相的配比是最简便、在高效液相色谱中改变流动相的配比是最简便、最有效的方法最有效的方法的影响，如何改变？N有效R=1.0R=1.51.001.0051.011.021.051.101.251.502.00650000163000420007100190040014065145000036700094000160004400900320145v相对保留值（选择性因子）相对保留值（选择性因子）越大，分离效果越大，分离效果越好。越好。v增大增大是提高分离度最有效
33、的手段。是提高分离度最有效的手段。v改变柱温也可改变改变柱温也可改变。v在气相色谱中，增大在气相色谱中，增大最有效的手段是改变固最有效的手段是改变固定相，选择合适的固定相种类是解决分离问题定相，选择合适的固定相种类是解决分离问题的关键的关键v在高效液相色谱中，流动相的种类和配比是改在高效液相色谱中，流动相的种类和配比是改善分离最简便有效的方法。善分离最简便有效的方法。（4）分离度究竟要多大？v一般来说一般来说R应大于应大于1.5。v具体工作中应根据样品要求和定量方法具体工作中应根据样品要求和定量方法来确定。来确定。例如：含量例如：含量50%的组分，要使峰高定量误差小于的组分，要使峰高定量误差小
34、于1%，需达到，需达到R1/2=1.28，而采用峰面积定量而采用峰面积定量R1/2需需1.00。含量含量1%的组分，要使峰高定量误差小于的组分，要使峰高定量误差小于1%，需达到，需达到R1/2=1.83，而采用峰面积定量而采用峰面积定量R1/2需需2.37。3.气相色谱操作条件的选择v流速流速v柱温柱温v气化温度气化温度v检测器温度检测器温度v进样量进样量v载气种类载气种类v固定相种类固定相种类流速u（Fc）v根据速率方程，可计算求出最佳流速，此时柱根据速率方程，可计算求出最佳流速，此时柱效最高。在实际工作中，为缩短分析时间，往效最高。在实际工作中，为缩短分析时间，往往使流速稍高于最佳流速。往
35、使流速稍高于最佳流速。具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为10-15cm/s；氢气为；氢气为15-25cm/s；氦气介于两者之间。；氦气介于两者之间。若填充柱内径为若填充柱内径为4mm，则体积流速为氮气，则体积流速为氮气30-40ml/min，氢气，氢气40-60ml/min。柱温Tcv直接影响分析效能和分析速度。直接影响分析效能和分析速度。v每一种固定液都有它的最高使用温度，柱温不可超过每一种固定液都有它的最高使用温度，柱温不可超过这一温度，否则固定液挥发流失。这一温度，否则固定液挥发流失。v柱温太高，组分挥发度靠拢，不利于分离。但柱温太柱温太高，
36、组分挥发度靠拢，不利于分离。但柱温太低，被测组分的扩散速度下降，分配不能快速达到平低，被测组分的扩散速度下降，分配不能快速达到平衡，影响峰型，柱效下降，并使分析时间大大延长。衡，影响峰型，柱效下降，并使分析时间大大延长。v柱温选择的原则是，在保证难分离物质有良好分离的柱温选择的原则是，在保证难分离物质有良好分离的前提下（分离度满足要求），尽可能采取较高柱温，前提下（分离度满足要求），尽可能采取较高柱温，以缩短分析时间，保证峰型对称。以缩短分析时间，保证峰型对称。汽化温度v一般进样方法下，汽化温度比柱温高一般进样方法下，汽化温度比柱温高30-70。v进样量大时高一些好，保证瞬间汽化。进样量大时高
37、一些好，保证瞬间汽化。v保证不可超过试样的分解温度。保证不可超过试样的分解温度。v其它气化温度与具体进样方式有关。其它气化温度与具体进样方式有关。检测器温度v一般大于或等于柱温，具体与检测器种类有关。一般大于或等于柱温，具体与检测器种类有关。进样量v液体试样一般进样量液体试样一般进样量0.1-5l。v气体试样一般进样量为气体试样一般进样量为0.1-10ml。v具体视柱类型，固定液含量（不能超过柱容具体视柱类型，固定液含量（不能超过柱容量）量）、进样方式、检测器的灵敏度和线性范、进样方式、检测器的灵敏度和线性范围等确定。围等确定。流动相（载气）种类v流动相的种类要视检测器种类确定。流动相的种类要
38、视检测器种类确定。v常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、氦气（均可用，但价格较高）。氦气（均可用，但价格较高）。v氢气和氦气适合于快速分析。氢气和氦气适合于快速分析。v氮气做载气峰型较好，柱效较高。氮气做载气峰型较好，柱效较高。三、色谱定性与定量方法1.色谱定性分析(1)利用保留值及其规律定性 各物质在一定的色谱条件下均有确定不变的保留值，因此保留值可作为定性指标保留值可作为定性指标。利用纯物对照定性利用文献值对照定性纯物质对照定性v实现方法利用保留时间和保留体积定性 将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中。H，N，分离能力大大提高研
39、究流出曲线展宽的本质及曲线形状变化的影响因素常用的有氢气（热导用）、氮气（氢火焰用）、氦气（均可用，但价格较高）。保留指数具有较好的重现性和精密度；纸色谱（Paper Chromatography）不同组分k不同，测出的柱效不同混合物经色谱分离后，将各组分直接由接口导入其它仪器中进行定性。W=2柱温太高，组分挥发度靠拢，不利于分离。外标法（标准曲线法）流动相的种类要视检测器种类确定。常用的联用方法有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS测定相对保留值ri,s具体的：对于填充柱，氮气的实用最佳线速为10-15cm/s；由流出曲线方程导出：色谱保留值 定性保留时间(tR):从进样开始到色谱峰最大
40、值出现所需时间将固定相装在色谱柱内柱温太高，组分挥发度靠拢，不利于分离。Chromatography用相对保留值定性 用已知物增加峰高法定性用已知物增加峰高法定性,RsRiRsRisiVVttrv应用范围：适用于简单混合物，对该样品已有了解并具有纯物质的情况。v优点：应用简便，不需要其他仪器。v缺点：定性结果的可信度不高。提高可信度的方法：双柱、双体系定性文献值对照定性分析（GC）v实现方法测定相对保留值ri,s测定保留指数I v优点：无需纯物质；保留指数具有较好的重现性和精密度；只与固定相和柱温有关。只与固定相和柱温有关。v缺点：对结构复杂的物质，缺乏数据。v适用范围：适用于简单混合物，无需
41、纯物质。(2)与其它仪器或化学方法联合定性v离线联用方式化学法仪器法v在线联用方式化学法仪器法离线联用方式收集方法：GC中一般采用液氮冷阱冷却后收集 应用范围：无标准物时，可对较为复杂的混合物进行定性分析缺点：麻烦在线联用方式用化学方法辅助定性柱前反应柱前反应：在色谱柱前装上预处理柱，带有某些官能团的化合物在预柱中发生物理化学变化，其色谱峰会消失或移动，与反应前色谱图比较，可初步判断试样中含那些官能团。柱后反应柱后反应：在色谱柱后装上型毛细管分流器，将各组分导入官能团试剂反应管，利用官能团反应对组分进行定性。与其它仪器联用定性 混合物经色谱分离后，将各组分直接由接接口口导入其它仪器中进行定性。
42、常用的联用方法有：GC-MS、GC-FTIR、LC-MS 其它仪器相当于色谱仪的检测器。色谱仪的检测器。使用范围：复杂样品的定性。优点：不需要标准物，定性结果可信度高，操作方便。缺点：需要特殊仪器或设备。GC-MS2 色谱定量分析(1)色谱定量基础 色谱定量分析是基于被测物质的量与峰面色谱定量分析是基于被测物质的量与峰面积成正比积成正比。在一定色谱条件下有：.,是峰面积是绝对质量校正因子其中iiiiiAfAfm（2）定量要解决的问题）定量要解决的问题v峰面积的测量和计算v校正因子的测量与计算v色谱定量方法及其应用峰面积的测量与计算v积分仪或色谱工作站积分仪或色谱工作站 简便、速度快，精度高，可
43、达0.2-2%，对小峰及不对称峰的结果准确，是色谱发展趋势。v手动测量与计算手动测量与计算峰高乘半峰宽法：适于对称峰峰高乘峰底宽度法：适于矮宽峰峰高乘平均峰宽法：适于不对称峰峰高乘保留值法：适于狭窄峰，快速简便，常用于工厂控制分析。)2(85.015.0YYhA1/21.065Ah Y YhA1.0204RthA校正因子的测量与计算v相对校正因子相对校正因子 由于绝对校正因子与仪器的灵敏度有关，又由于灵敏度与实验条件相关，且每一检测器的灵敏度都是不同的，它不容易测量准确，亦无通用性，所以实际工作中使用相对校正因子相对校正因子。n 相对校正因子的表达式质量校正因子 摩尔校正因子 相对响应值 si
44、ismsmimmAmAfff,isisisMsMiMMmAMmAfff,1iifS被测组分被测组分的质量的质量标准物质量标准物质量分子量分子量n 相对校正因子的测量理论上相对校正因子与试样、标准物质、检测器类型、载气类型有关，与其它色谱条件无关。无纯物质时或对结果准确度要求不高时，相对校正因子可通过查表得。既无纯物，手册上又无数据时，可用一些计算方法估算这些物质的相对校正因子。定量方法v校正归一化法 含归一化v内标法 含内标标准曲线法v外标法 含单点校正n 校正归一化法100100100%221121 nniiniiifAfAfAfAmmmmmmC推导推导：%100%iiiiiAfAfC应用范
45、围应用范围：当试样中各组分都能流出色谱柱，且在检测器上均有响应，各组分峰没有重叠时，可用此法。优点优点：简便、准确，当操作条件如进样量等变化时，对定量结果影响很小，该法适合于常量物质的定量。缺点缺点：对该法的苛刻要求限制了它的使用。归一化法若各组分的定量校正因子相近或相同，则上式可简化为：%100%iiiAACn 内标法推导推导 将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中。ssiisiAfAfmm1001001100%,sississsiiiifmmAAmAfmAfmmC适用范围：适用范围：当只需测定试样中某几个组分，且试样中所有组分不能全部出峰时可用。优点：优点：受操作条件的影响较小
46、，定量结果较准确，使用上不象归一化法那样受到限制，此法适合于微量物质的分析。缺点：缺点：每次分析必须准确称量被测物和内标物，不适合于快速分析。内标标准曲线法 fi,sms/m为常数K，此时Ci%=K(Ai/As)，以Ci%对1/As作标准曲线。优点：优点：不必测校正因子，消除了某些操作条件的影响，方法简便，适合液体试样的常规分析。如白酒分析国标中采用此法。n 外标法（标准曲线法）用于常规分析用于常规分析优点：优点：操作简单，计算方便。缺点：缺点：结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。该法必须定量进样。单点校正当被测试样中各组分的浓度变化范围不大时而用单点校正法。即配制一个与被测组分含量十分接近的标准溶液，定量进样，计算被测物的含量。%100%ssiiCAAC（3）定量中的误差问题v样品的代表性（样品的前处理）v进样系统的影响v柱系统的影响v测量误差v定量结果的误差分析谢谢观看！
