【48812】第十五章 色谱剖析概论

  第十五章色谱剖析概论第1页，本讲稿共27页图示固定相固定相————CaCOCaCO33颗粒颗粒活动相活动相————石油醚石油醚色带色带第2页，本讲稿共27页二、色谱法界说、本质和意图二、色谱法界说、本质和意图界说：使用物质的物理化学性质树立的别离界说：使用物质的物理化学性质树立的别离、、剖析剖析办法办法本质：别离本质：别离意图：定性剖析或定量剖析意图：定性剖析或定量剖析三三、、分类：分类：11．．按两相分子的集合状况分：按两相分子的集合状况分：活动相活动相固定相固定相类型类型液相色谱液相色谱液体液体固体固体液液--固色谱固色谱液体液体液体液体液液--液色谱液色谱气体气体固体固体气气--固色谱固色谱气体气体液体液体气气--液色谱液色谱气相色谱气相色谱第3页，本讲稿共27页22．按固定相的固定办法分：．按固定相的固定办法分：33．．按别离机制分：按别离机制分：平面色谱平面色谱纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱填充柱色谱填充柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱分配色谱分配色谱：使用分配系数的不同：使用分配系数的不同吸附色谱吸附色谱：使用物理吸附功能的差异：使用物理吸附功能的差异离子交流色谱离子交流色谱：使用离子交流原理：使用离子交流原理空间排阻色谱空间排阻色谱：使用排阻作用力的不同：使用排阻作用力的不同第4页，本讲稿共27页图示色谱法简略分类色谱法简略分类第5页，本讲稿共27页四、色谱法的特色四、色谱法的特色长处：长处：““三高三高””、、““一快缺陷：缺陷：高选择性高选择性————可将性质类似的组分分隔可将性质类似的组分分隔高效能高效能————重复屡次使用组分性质的差异重复屡次使用组分性质的差异产生很好别离作用产生很好别离作用高灵敏度较高灵敏度————1010--1111~10~10--1313gg，适于痕量剖析，适于痕量剖析剖析速度快剖析速度快————几几~~几十分钟完结别离几十分钟完结别离一次一次能够测多种样品能够测多种样品使用场景规模广使用规模广————气体，液体、固体物质气体，液体、固体物质化学衍生化再色谱别离、剖析化学衍生化再色谱别离、剖析对不知道物剖析的定性专特色差对不知道物剖析的定性专特色差需求与其他剖析办法联用需求与其他剖析办法联用(GC(GC--MS,LCMS,LC--MS)MS)第6页，本讲稿共27页第二节第二节色谱法的原理色谱法的原理逐个、、色谱进程色谱进程、、别离原理及特色别离原理及特色二、、根本类型色谱法的别离机制根本类型色谱法的别离机制三三、、分配系数与保存行为的联系分配系数与保存行为的联系第7页，本讲稿共27页一、色谱进程、别离原理及特色一、色谱进程、别离原理及特色（（逐个））色谱进程色谱进程指被别离组分在两相中的指被别离组分在两相中的““分配分配””平衡进程平衡进程以吸附色谱为例见图示以吸附色谱为例见图示吸附吸附解吸解吸再吸附再吸附再解吸再解吸重复屡次洗脱重复屡次洗脱被测组分分配系数不同被测组分分配系数不同差速搬迁差速搬迁别离别离第8页，本讲稿共27页图示分配系数的细小差异分配系数的细小差异吸附才能的细小差异吸附才能的细小差异细小差异堆集细小差异堆集较大的不同较大差异吸附才能弱的组分先流出；吸附才能弱的组分先流出；吸附才能强的组分后流出吸附才能强的组分后流出backback第9页，本讲稿共27页（（二二））色谱别离原理色谱别离原理色谱别离根据各组分在两相之间平衡分配的差异色谱别离根据各组分在两相之间平衡分配的差异，，平衡分配能够用分配系数和分配比来衡量平衡分配能够用分配系数和分配比来衡量（（三三））色谱别离特色色谱别离特色11．．不同组分经过色谱柱时的搬迁速度不等不同组分经过色谱柱时的搬迁速度不等供给了别离的可能性供给了别离的可能性22．．各组分沿柱子分散散布各组分沿柱子分散散布峰宽不利于不同组别离离不利于不同组别离离第10页，本讲稿共27页二、根本类型色谱法的别离机制二、根本类型色谱法的别离机制根本概念：根本概念：固定相固定相（（ss））；；活动相活动相（（mm））（逐个））吸附色谱法吸附色谱法（二二））分配色谱法分配色谱法（三三））离子交流色谱法离子交流色谱法（四四））空间排阻色谱法空间排阻色谱法第11页，本讲稿共27页（一）吸附色谱法（一）吸附色谱法要求要求：：固定相固定相吸附剂吸附剂（（硅胶或硅胶或ALAL22OO33具外表活性吸附中心具外表活性吸附中心别离机制别离机制：见图示：见图示吸附系数吸附系数的浓度为溶质分子在活动相中面的浓度为溶质分子在吸附剂表为活动相的体积为吸附剂外外表积注：KKaa与组分的性质与组分的性质、、吸附剂的活性吸附剂的活性、、活动相的性质活动相的性质及温度有关及温度有关nextnext吸附平衡吸附平衡XXmmnYnYaanYnYmm第12页，本讲稿共27页图示别离机制：别离机制：各组分与活动相分子抢夺吸附剂外表活性中心各组分与活动相分子抢夺吸附剂外表活性中心使用吸附剂对不同组分的吸附才能差异而完成别离使用吸附剂对不同组分的吸附才能差异而完成别离吸附吸附解吸解吸再吸附再吸附再解吸再解吸无数次洗脱无数次洗脱分隔分隔backback第13页，本讲稿共27页（二）分配色谱法（二）分配色谱法要求要求：：固定相固定相机械吸附在慵懒载体上的液体机械吸附在慵懒载体上的液体活动相活动相有必要与固定相不为互溶有必要与固定相不为互溶载体载体慵懒慵懒，，性质安稳性质安稳，，不与固定相和活动相产生化学反应不与固定相和活动相产生化学反应别离机制别离机制见图示见图示狭义分配系数狭义分配系数注：KK与组分的性质与组分的性质、、活动相的性质活动相的性质、、固定相的性质固定相的性质以及柱温有关以及柱温有关nextnext的浓度为溶质分子在活动相中的浓度为溶质分子在固定相中为活动相的体积为固定相的体积第14页，本讲稿共27页图示别离机制别离机制使用组分在活动相和固定相间溶解度不同完成别离使用组分在活动相和固定相间溶解度不同完成别离接连萃取进程接连萃取进程backback第15页，本讲稿共27页（三）离子交流色谱法（三）离子交流色谱法要求要求：：固定相固定相离子交流树脂离子交流树脂活动相活动相水为溶剂的缓冲溶液水为溶剂的缓冲溶液被别离组分被别离组别离子型的有机物或无机物离子型的有机物或无机物别离机制见图示别离机制见图示选择性系数选择性系数阳离子交流树脂阳离子交流树脂RSORSO33RSORSO33注：KKss与离子的电荷数、水合离子半径、活动相性质、 与离子的电荷数、水合离子半径、活动相性质、 离子交流树脂性质以及温度有关 离子交流树脂性质以及温度有关 next next 固定离子 固定离子 可交流离子 可交流离子 待测离子 待测离子 第16页，本讲稿共27页 图示 别离机制：别离机制： 根据被测组分与离子交流剂交流才能 根据被测组分与离子交流剂交流才能（（亲和力 亲和力）） 不同而完成别离 不同而完成别离 back back 第17页，本讲稿共27页 （四）空间排阻色谱法 （四）空间排阻色谱法 要求要求：： 固定相 固定相多孔性凝胶 多孔性凝胶 活动相 活动相水水—— ——凝胶过滤色谱 凝胶过滤色谱 活动相 活动相有机溶剂 有机溶剂—— ——凝胶浸透色谱 凝胶浸透色谱 别离机制见图示别离机制见图示 浸透系数 浸透系数 注：KKpp仅取决于待测分子尺度和凝胶孔径巨细仅取决于待测分子尺度和凝胶孔径巨细，， 与活动相的性质无关 与活动相的性质无关 next next 第18页，本讲稿共27页 图示 别离机制别离机制：： 使用被测组分分子巨细不同 使用被测组分分子巨细不同、、在固定相上选择性 在固定相上选择性 浸透完成别离 浸透完成别离 back back 第19页，本讲稿共27页 定论：定论： 四种色谱的别离机制各不相同，别离构成吸附平衡、四种色谱的别离机制各不相同，别离构成吸附平衡、 分配平衡、离子交流平衡和浸透平衡 分配平衡、离子交流平衡和浸透平衡 KK别离为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和 别离为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和 浸透系数 浸透系数 除了凝胶色谱法中的除了凝胶色谱法中的KK仅与待测分子巨细尺度 仅与待测分子巨细尺度、、凝胶 凝胶 孔径巨细有关外 孔径巨细有关外，，其他三种 其他三种KK值都受组分的性质 值都受组分的性质、、流流 动相的性质 动相的性质、、固定相的性质以及柱温的影响 固定相的性质以及柱温的影响 第20页，本讲稿共27页 图示 第21页，本讲稿共27页 三、分配系数与保存行为的联系 三、分配系数与保存行为的联系 （（逐个））根本术语 根本术语 11．．保存时刻 保存时刻tt RR ：从进样开端到某组分色谱峰顶（浓度 ：从进样开端到某组分色谱峰顶（浓度 极大点）的时刻，即组分在色谱柱中的停留时刻或 极大点）的时刻，即组分在色谱柱中的停留时刻或 组分流经色谱柱所需求的时刻。 组分流经色谱柱所需求的时刻。 22．．死时刻 死时刻tt 或或ttmm ：分配系数为零的组分的保存时刻， ：分配系数为零的组分的保存时刻， 即组分在活动相中的停留时刻或活动相流经色谱 即组分在活动相中的停留时刻或活动相流经色谱 柱所需求的时刻（又称活动相保存时刻）。 柱所需求的时刻（又称活动相保存时刻）。 33．．分配系数分配系数KK（ （平衡常数 平衡常数））：指在必定温度和压力 ：指在必定温度和压力 下下，，组分在色谱柱中达分配平衡后 组分在色谱柱中达分配平衡后，，在固定相与 在固定相与 活动相中的浓度比 活动相中的浓度比（（色谱进程的相平衡参数 色谱进程的相平衡参数）） 44．．保存比 保存比RR’’：衡量溶质分子在色谱柱上相对移行速 ：衡量溶质分子在色谱柱上相对移行速 度度 注：KK为热力学常数为热力学常数 与组分性质 与组分性质、、固定相性质 固定相性质、、活动相性质及温度有关 活动相性质及温度有关 试验条件固定 试验条件固定，，KK仅与组分性质有关 仅与组分性质有关 （二）ttRR 与与KK的联系 的联系：： 在活动相中呈现的几率 为单位时刻内一个分子 在固定相中呈现的几率为单位时刻内一个分子