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第十七章 色谱分析法概论 第二节

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第十七章 色谱分析法概论

第十七章 色谱分析法概论

在流动相和固定中具有不同的分配系数，分配系数的大小
反映了组分在固定相上的溶解-挥发 或 吸附-解吸的能力。
分配系数大的组分在固定相上溶解或吸附能
力强，因此在柱内的移动速度慢；分配系数小的
组分在固定相上溶解或吸附能力弱，因此在柱内 的移动速度快。
经过一定时间后，由于分配系数的差别，使
各组分在柱内形成差速移行，达到分离的目的。
空间总和）
当色谱柱载气流速为F0(ml／min)时，它与死时间的 关系为：
V0(M) = tM· 0 F
(VM 大，色谱峰展宽，柱效低)
4. 保留值：定性参数，是在色谱分离过程中，试样中各组分
在色谱柱内滞留行为的一个指标。 （它可用保留时间、保留体积和相对保留值等表示） （1）保留时间 tR （retention time）： 从进样到柱后出现待测组分浓度最大值时（色谱峰顶点） 所需要的时间，称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、 tR(2) 所示，
把这些色 带称为 “ 色谱图 ” （chromatography）, 相
应的方法叫作“色谱法”
色谱法是一种分离技术：
其中的一相固定不动，称为固定相 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 流动相
各组分被分离后，可进一步进行定性和定量
分析： 经典：分离过程和其含量测定过程是离线的，即 不能连续进行 现代：分离过程和其含量测定过程是在线的，即 能连续进行
p tR tM t 'R k q tM tM
任一组分的 k 值可由实验测得，即为调整保留时间 tR’与 不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间tM 的比值。可将k 看
作色谱柱对组分保留能力的参数，k 值越大，保留时间越长。

色谱分析法概论

色谱分析法概论
色谱分析法引论
§1.1 概述
色谱法也叫层析法，它是一种
高效能的物理分离技术，将它用于
分析化学并配合适当的检测手段，
就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是用于分 离植物色素，其方法是这样的： 在一玻璃管中放入碳酸钙，将含 有植物色素（植物叶的提取液） 的石油醚倒入管中。
此时，玻璃管的上端立即出现几 种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚 冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断 地向下移动，并逐渐分开成几个不同 颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得 各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。 色谱法也由此而得名。
色谱流出曲线的意义： 色谱峰数（样品中单组份的最少个数）
色谱保留值（定性依据）
色谱峰高或面积（定量依据）
色谱保留值或区域宽度（色谱柱分离效
能评价指标）
色谱峰间距（固定相或流动相选择是否
合适的依据）
§1.3 色谱法基本原理
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离， 组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远， 两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定
h. 区域宽度：色谱峰的区域宽
度是色谱流出曲线的重要参数之一
，可用于衡量色谱柱的柱效及反映 色谱操作条件下的动力学因素。宽
度越窄，其效率越高，分离的效果
也越好。
区域宽度通常有三种表示法： 标准偏差：峰高0.607 倍处峰 宽处的一半。 半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。 W1/2=2.354 峰底宽W：色谱峰两侧拐点上切 线与基线的交点间的距离。W= 4
有关，与两相体积、
柱管特性和所用仪
器无关。
分配系数 K的讨论

试样一定时，K主要取决于固定相性质一定温
度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；每个组 分在各种固定相上的分配系数K不同；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K值是分离的基础；某组分的K=0时，即不被 固定相保留，最先流出。

色谱分析法色谱法概述PPT(完整版)

色谱分析法色谱法概述PPT(完整版)

气液色谱的固定相: 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。
第五节 色谱定性、定量方法
由 担体和固定液所组成。
第四节 气相色谱操作条件选择
不不适适用用于于高高沸沸点点、、难难固挥挥发发定、、热热液不不稳稳对定定物物试质质的的样分分析析中。。 各组分的溶解能力的不同。
适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。
分配系数 K的讨论
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
ª一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； ª试样一定时，K主要取决于固定相性质； ª每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； ª选择适宜的固定相可改善分离效果； ª试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； ª某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。
气相色谱：流动相为气体（称为载气）。
用K 表示，即： 一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；
不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 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），称为流动相。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。
组分在固定相中的浓度 九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。
固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；
K 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱 组分在流动相中的浓度 复杂混合物，有机同系物、异构体。
按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；
色谱法
当流动相中携带的混合物流经固定相时， 其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 ，使得各组分被固定相保留的时间不同，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

色谱分析法概论

色谱分析法概论

流动相选择
02
03
分离条件优化
选择合适的流动相，控制待测组 分的吸附和解吸行为，提高分离 效果。
通过调整温度、压力、流速等参 数，优化分离过程，提高分离效 率和准确性。
检测过程
检测器选择
根据待测组分的性质和检测需求， 选择合适的检测器，如紫外可见 光检测器、荧光检测器、电化学 检测器等。
检测条件优化
原理
基于不同物质在两相之间的吸附 或溶解能力差异，实现各组分的 分离。固定相和流动相的选择性 差异是色谱分离的基础。
发展历程与现状
发展历程
自1906年俄国植物学家茨维特发明了色谱法以来，该技术不 断发展并广泛应用于各个领域。随着技术的进步，出现了许 多新型色谱技术，如高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳 等。
现状
色谱分析法已成为实验室常规分析手段，尤其在生命科学、 药物研发、环境监测等领域具有不可替代的作用。随着仪器 自动化和智能化的发展，色谱分析法的应用前景更加广阔。
色谱分析法的分类
根据流动相的不同
液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱等。
根据分离原理的不同
体积排阻色谱、亲和色谱、环糊精色谱等。
根据固定相的不同
优化检测器的参数，如波长、电 压、响应时间等，提高检测灵敏 度和准确性。
数据处理与分析
对检测数据进行处理、分析和解 释，得出待测组分的含量、分布 和变化规律等信息。
05
色谱分析法的实验
技术
薄层色谱法
原理
薄层色谱法是一种基于吸附原理的色 谱技术，利用固定相吸附剂对不同组 分的吸附能力差异实现分离。
操作流程
样品制备
样品收集
根据分析目的，选择合适 的样品收集方法，确保样 品的代表性和可靠性。

《色谱分析法概述》课件

《色谱分析法概述》课件
高效分离
开发新型固定相和色谱柱，提高分离效率和分辨率。
灵敏度提升
采用新型检测器和技术，提高检测灵敏度和响应速度 。
联用技术
与质谱等检测技术联用，实现复杂样品的高效分离和 定性分析。
毛细管电泳法的发展趋势
01
02
03
微型化
采用微型化进样技术和毛 细管电泳芯片，实现快速 、便携的样品分析。
多维分离
结合多种分离模式和检测 技术，实现复杂样品的多 维分离和定性分析。
在色谱过程中，固定相和流动相的选择性是关键因素，它们决定了各组分在两 相之间的分配行为，进而影响分离效果。
色谱分析法的分类
分类
色谱分析法有多种分类方式，根据固定相的形态可分为柱色谱、纸色谱和薄层色 谱；根据操作方式可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱等 。
描述
不同类型的色谱分析法适用于不同的分离需求，如柱色谱适用于大量样品的分离 ，而薄层色谱则适用于快速分离和定性分析。
《色谱分析法概述》ppt 课件
CATALOGUE
目 录
• 色谱分析法简介 • 色谱分析法的应用 • 色谱分析法的优缺点 • 色谱分析法的发展趋势 • 色谱分析法的前景展望
01
CATALOGUE
色谱分析法简介
色谱分析法的定义
定义
色谱分析法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，通过利用不同 物质在固定相和流动相之间的吸附、 溶解等分配行为的差异实现分离。
在环境领域的应用
污染物检测与控制
色谱分析法用于检测环境中的污 染物，如重金属、有机污染物等 ，为环境污染控制和治理提供依 据。
生态毒理学研究
在生态毒理学研究中，色谱分析 法用于检测环境中的有毒物质对 生物体的影响，评估环境安全性 和生态风险。

第十七章色谱分析法概论

第十七章色谱分析法概论

p2 2pq q2
3
p3 3p2q 3pq2 q3
4
p4 4p3q 6p2q2 4pq3 q4
5
p5 5p4q 10p3q2 10p2q3 5pq4 q5
6
p6 6p5q 16p4q2 20p3q3 16p2q4 6qp5 q6
第四十页，本课件共有62页
色谱柱第r块板上的组分重量分数 N xr 可以用二项式展开式示表：
3. 保留体积与渗透系数的关系
VR
Vm(1Kp
Vs Vm
)
V0 KpVs (Vm V0 )
分子尺寸大，即分子量大的组分其渗透系数小，保留 体积小，先出峰。
第三十四页，本课件共有62页
第四节 色谱法基本理论
组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？
色谱分离是色谱体系热力学过程和动力学过程 的综合表现。
组分B的保留指数为882.3。 求组分A的保留指数。 试问A和B有可能是同系物吗？
第十五页，本课件共有62页
解：
IA
100
z
lg lg
t
t R R (
( z
A) 1
lg ) lg
t
R ( t R
z (
) z
)
100
8
lg lg
11 12
lg lg
10 10
852 .3
随着 N 的增加，组分进入检测
器，
此时组分在流动相中的
浓度为：
C m N x r q / V （ V 为单位塔板体积）
C m N xr r m N xr r
N max V
VR
（ N max V V R ）
组分离开色谱柱时，
r 1 n ，当 r 很大时

第十七章色谱分析法概论课件

第十七章色谱分析法概论课件
色谱分析法是一种物理化学分离方法，具有高分离效能、高 灵敏度、高选择性等优点，广泛应用于化学、生物、医药、 环保等领域。
色谱分析法的原理
01
固定相和流动相
色谱分析法中，混合物样品在固定相和流动相之间进行分配，由于不同
组分在两相之间的分配系数不同，从而实现各组分的分离。
02 03
吸附与解吸
在吸附色谱中，组分在固定相上的吸附和解吸能力不同，从而实现了组 分的分离。在分配色谱中，组分在固定相和流动相之间的分配系数不同 ，也实现了组分的分离。
将固定相涂布在玻璃板或 塑料板上进行分离，具有 快速、简便的特点。
按分离原理分类
吸附色谱法
离子交换色谱法
利用吸附剂对不同物质的吸附能力差 异进行分离。
利用离子交换剂对不同离子的交换能 力差异进行分离。
分配色谱法
利用不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异进行分离。
03
色谱分析法的历史与发 展
色谱分析法的起源
1903年，俄国植物 学家茨维特（Tswett ）首次提出分离植物 色素的色谱法。
1930年代，随着化 学工业的发展，色谱 法开始应用于工业生 产。
1906年，茨维特使 用吸附剂分离植物色 素，并命名为“色谱 法”。
色谱分析法的技术发展
1940年代，气相色谱法（GC）的发明，使得气体混合物的分离和分析成为可能。
化学反应监测
色谱分析法可用于监测化学反应进 程，确定反应条件和产物，提高化 学反应的效率和选择性。
在医学领域的应用
药物分析
色谱分析法用于药物的分离、纯 化和结构鉴定，确保药物质量和
安全有效性。
生物样品分析
通过色谱分析法可以对生物体内 的药物代谢物、毒素、营养素等 进行定性和定量分析，为医学诊

色谱分析法概论经典PPT课件

色谱分析法概论经典PPT课件

t t t'
tR=t0(1+ k)
V
tR=t0(1+K
s
V
k
)
R
t 0
0
R
t
0
m
色谱过程方程
分配系数与色谱分离
（三）色谱分离的前提
KA≠KB 或kA≠kB或r2 ,1 ≠1是色谱分离的前提
推导过程：
tV
RA
=
t0(1+KA
s
Vm
)
tRB
=
t0(1+KB
Vs Vm
)
tR=
t0
(KA－KB)
Vs Vm
分配系数(容量因子)不等是分离的前提。
(三) 理论塔板高度和理论塔板数 (height equivalent to a theoretical plate或plate height, H) (plate number, n)
是色谱柱效参数。
理论塔板高度
H =L/n
注意： 1、计算n时使标准差（峰宽或半峰宽） 和保留时间单位一致 2、n的单位
tR≠0
KA≠KB kA≠kB
第二节 色谱法的分类和发展
一、色谱法的分类
按流动相的分子聚集状态分类: GC、LC、SFC 等
按固定相的分子聚集状态分类: GSC、GLC、LSC、LLC等
按操作形式分类: 柱色谱法、平面色谱法、毛细管电泳法等
按色谱过程的分离机制分类: 分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法、
分配色谱法
分离原理 利用被分离组分在固定相或流 动相中的溶解度差别而实现分离。
K＝ Cs X s Vs Cm X m Vm
•溶质分子在固定相中溶解度越大，或在流动相 中溶解度越小，则K越大。在LLC中K主要与流 动相的性质 (种类与极性) 有关；在GLC中K与 固定相极性和柱温有关。

17色谱分析法概论

17色谱分析法概论

K 2 k2 t 'R 2 V 'R 2 K1 k1 t 'R1 V 'R1
1 是分离的先决条件

不同的组分应有不同的K和k 不同的组分应有不同的 和 在柱内有不同的迁移速度 k与组分 固定相和流动相及温度 压力有关 k与组分、固定相和流动相及温度、压力有关
分析化学课件
' R(z+n)
lg t
' R(z)
]
• Ix ：待测组分的保留指数，z与z+n为一对正构烷烃的 含C数，一般 数 般n为1。t'R(X) 应介于t'R(Z)和 t'R(Z+n)之间。 之间
分析化学课件
概述
色谱过...
色谱分...
色谱法...
小结
3 分配系数和容量因子
(1) 分配系数(partition coefficient，K )指在一定温度 和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡后，在固定相 与流动相中的浓度比（色谱过程的相平衡参数）
色谱法...
小结
(5) ( ) 死体积 死体积（dead volume， V0 ) 由进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空间体积。
V0 t0 Fc
注意：V0为定值，与Fc无关 死体积大 色谱峰扩张 峰形差 柱效降低 死体积大，色谱峰扩张，峰形差，柱效降低。
分析化学课件
概述
色谱过...
色谱分...
小结
例 某色谱柱的Vs=1.3 mL、V0=2.1 mL，分离 例：某色谱柱的 分离A、B 两物质 KA=10.0、KB=40.0。试计算A、B的保留体积。 解 设V0=Vm，则 解：设 则VR=V0(1+K·Vs/Vm) 可得：VR(A)=15.1 mL VR(B) =54.1 mL

色谱分析法概述分析化学课件

色谱分析法概述分析化学课件
自动化与智能化
未来高效液相色谱法将更加自动化和智能化，减 少人工操作，提高分析效率，降低误差。
3
联用技术
与其他分析技术的联用，如质谱、核磁共振等， 将进一步提高高效液相色谱法的检测灵敏度和定 性能力。
气相色谱法的发展趋势
微型化与便携化
01
随着微电子技术和制造工艺的发展，气相色谱法的仪器体积将
进一步缩小，便于携带和移动。
食品成分分析
色谱分析法用于分析食品中的营养成分，如脂肪、 蛋白质、糖类等。
食品添加剂检测
通过色谱分析法检测食品中添加剂的种类和含量， 确保食品的安全性。
食品农药残留检测
色谱分析法用于检测食品中农药残留，保障消费 者的健康权益。
在医药工业中的应用
药物分离纯化
色谱分析法在药物研发和பைடு நூலகம்产过程中用于分离和纯化活性成分。
快速分析
02
提高气相色谱法的分离速度和分析时间，减少样品处理时间，
提高分析效率。
多维分析与多模式联用
03
通过与其他色谱技术（如液相色谱、质谱等）的联用，实现多
维分析与多模式联用，提高复杂样品的分析能力。
毛细管电泳等其他色谱技术
广泛应用
毛细管电泳等其他色谱技术将在生命科学、环境监测、食品安全等 领域得到更广泛的应用。
固定相和流动相
固定相
固定相是色谱柱中的填料，是实现物 质分离的关键部分。根据不同分离原 理，固定相可分为吸附剂、涂层固定 相、化学键合固定相等。
流动相
流动相是携带待测组分通过色谱柱的 流体，一般为液体或气体。流动相的 选择对分离效果和分离时间有很大影 响。
色谱图和色谱峰
色谱图
色谱图是记录色谱柱出口流出物浓度的信号随时间变化的曲线图。通过色谱图 可以观察各组分的流出时间和浓度。

色谱分析法概论

色谱分析法概论

调整保留体积 V'R =VR-V0= t'R·Fc ： V'R与流动相流速无关，是常用的色谱定性
参数之一。
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2013年8月13日
调整保留时间
t ；扣除死时间后的保留时间，即 R t R t R tO
' ' VR VR V0 t R F c
Moore Giddings Small Jorgenson等
发表凝胶过滤色谱的报告。
发明凝胶渗透色谱。 发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。 发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型电导 检测的新型离子色谱法 创立了毛细管电泳法。
色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
年代 1937
色谱过程
• 组分的结构和理化性质微小差异 固定相作用差异 不等 差速迁移 与
随流动相移动的速度 色谱分离。
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2013年8月13日
二、色谱流线曲线和有关概念
（一）色谱流出曲线和色谱峰
1．色谱图
由检测器输出的信号强度对时间作图所绘制的曲线，以检 测器的信号强度（R）为纵坐标；流出时间为（t）横坐标。
生理学、医学 关于神经元触处迁移物质的研究
1972
生理学、医学 抗体结构的研究
色谱分析法简介
色谱分析法是一种物理或物理化学分 离、分析方法。 它是根据混合物中各组分在两相分配 系数的不同进行分离，而后逐个分析。
它是分析复杂混合物最有利的手段。
色谱法的特点
(1)分离效率高 复杂混合物，同系物、异 构体、手性异构体。 (2) 灵敏度高
空气峰 C

第十七章 色谱分析法概论-分析化学

第十七章 色谱分析法概论-分析化学

I X 100 [Z n
' ' lg t R lg t ( x) R( z )
lg t
' R( z n)
lg t
' R( z )
]
Ix为待测组分的保留指数，z 与 z+n 为
正构烷烃对的碳原子数。
P
16
乙酸正丁酯的保留指数测定
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
第十七章 色谱分析法概论
P
1
第一节 色谱法的分类和发展
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
色谱分析法是一种物理或物理化学分离分 析方法。 始于20世纪初； 30与40年代相继出现了薄层色谱与纸色谱； 50年代气相色谱兴起、色谱理论、毛细管色 谱； 60年代气相色谱-质谱联用； 70年代高效液相色谱； 80年代末超临界流体色谱、高效毛细管电泳 色谱。
• R=1 4σ分离 • R=1.5 6σ分离 95.4% 99.7%
w1
w1
tR2－tR1
P
21
三、分配系数与色谱分离
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
1、分配系数 在一定温度和压力下，达到分配平衡 时，组分在固定相和流动相中的浓度之比 CS K Cm 2、容量因子

m
X+
H+
SO3－R
S
X+ SO －R 3 H+
P
30
阳离子交换树脂
xie 仪 器 分 析

色谱分析法概论(5版)

色谱分析法概论(5版)
4
3. 色谱法的分类：
• 按流动相和固定相的物态分类： 气相色谱法 gas chromatography, GC 液相色谱法 liquid chromatography, LC 超临界流体色谱法 supercritical fluid , SFC
• 按固定相的物态分类： 气-固色谱法(GSC)，气-液色谱法(GLC) 液-液色谱法(LLC)，液-固色谱法(LSC)
37
二、 速率理论-影响柱效的因素
1. 速率方程（也称范.弟姆特方程式） H = A + B/u + C·u
H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s)
减小A、B、C三项可提高柱效； 存在着最佳流速； A、B、C三项各与哪些因素有关？
38
A─涡流扩散项 eddy diffusion
A = 2λdp
40
B ·u —传质阻力项
（动画）
传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即： C =（Cg + CL）
k为容量因子； Dg 、DL为扩散系数。Df为固定液的液膜厚度 降低液膜厚度，可降低传质阻力。
41
2.载气流速与柱效——最佳流速
载气流速高时： 传质阻力项是影响柱效的
主要因素，流速，柱效。 载气流速低时：
32
第四节 色谱法基本理论
一.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续
的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；
塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅 速达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同。

中国药科大学-分析化学课件-第17色谱分析

中国药科大学-分析化学课件-第17色谱分析

峰宽和之半
tR2 W1
tR1 W2
2
R 2(tR2 tR1) 1.177(tR2 tR1)
W1 W2
W1 2(1) W1 2(2)
讨论
• 设色谱峰为正常峰，W1≈W2= 4σ
R 1.0 tR 4 基本分离 R 1.5 tR 6 完全分离(定量分析前提）
R 1.0 完全未分开
调整保留体积VR’：保留体积与死体积之差，即组分 停留在固定相时所消耗流动相的体积
VR'
VR
V0
t
' R
FC
注：VR' 与Fc无关；t
' R
1 Fc
V0 和 Vm、t0 和 tm 的区别
• V0 ：由进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空 间体积 ； 流定相充满死体积所需的时间为t0 。
• Vm ：平衡时流动相在色谱柱中占有的体积，流动相经 过色谱柱所需时间用tm 表示。
线性：对称峰 凸形：拖尾峰
• 对称因子(symmetry factor)
——衡量色谱峰对称性
色谱峰
正常峰（对称）——fs在0.95~1.05之间
非正常峰 前沿峰 ——fs小于0.95 拖尾峰 ——fs大于1.05
对称因子：（拖尾因子）
fs
W0.05h 2A
A B 2A
8.分离因子和分离度：—分离参数
➢吸附色谱：利用物理吸附性能的差异（固定相固体）
（ absorption chromatography）
➢离子交换色谱：利用离子交换原理（固定相离子交换树脂）
（ion exchange chromatography ）
➢空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同（固定相凝胶）

关于色谱分析法概论 (2)课件

关于色谱分析法概论 (2)课件

常用分离方法
分离前的体系：均相；两组分A、B的分离 分离体系总是两相：液-液；液-固；气-液
蒸馏分离法 重结晶分离法 沉淀分离法 溶剂萃取分离法
超临界萃取 离子交换分离法 膜分离技术 色谱分离方法
色谱分析法概论
(chromatography)
色谱法——层析法
高效能的物理分离技术
+
适当的检测手段
色谱分析法
二、色谱图有关概念
（一）色谱图和色谱峰
1.色谱图（色谱流出曲线）
根据混合组分的分离过程及检测器输出的信号 强度对时间所绘曲线
（一）色谱图和色谱峰
2. 基线
色谱柱仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称 为基线，稳定的基线为水平直线。
（一）色谱图和色谱峰
噪音：仪器本身所固有的，以噪音带宽表示 漂移：基线向某个方向稳定移动（仪器未稳定造成）
三、色谱法的特点 ✓ 缺点：
对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)
第二节 色谱法的基本原理
实现色谱分析的基本条件
相对运动的两相——流动相、固定相 各组分与固定相的作用存在差异
一、色谱过程
色谱过程是物质分子在相对运动的两相分 配“平衡”的过程。
两个组分被流动相携带移动的速度不同 ——差速迁移，两组分被分离
——CaCO3颗粒 ——石油醚
色带
色谱法1906年由俄国植物学家Tsweet 创立，最早应用是用于分离植物色素
几个概念
进行色谱分离用的细长管——色谱柱： 起固定分离作用的填充物——固定相 流经固定相的空隙或表面的冲洗剂——流动相
➢ 固定相——除了固体，还可以是液体 ➢ 流动相——液体或气体 ➢ 色谱柱——各种材质和尺寸 ➢ 被分离组分——不再仅局限于有色物质

色谱分析法概论

色谱分析法概论

色谱分析法概论色谱分析法概论1色谱分析法是根据混合物中各组分在两相分配系数的不同进行分离，而后逐个分析。

2色谱过程：组分的分子在流动相和固定相间多次分配的过程。

若两个组分的分配系数存在微小的差异，经过反复多次的分配平衡，使微小的差异积累起来，其结果就使分配系数小的组分被先洗脱，从而使两组分得到分离。

色谱分离的前提是分配系数或保留因子不等。

3色谱流出曲线是由检测器输出的电信号对时间作图所绘制的曲线，又称为色谱图。

4按色谱过程的分离机制分类：分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法、分子排阻色谱法。

①分配色谱法机制：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别，即分配系数的差别而实现分离。

②吸附色谱法机制：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别，即吸附系数的差别而实现分离。

常见化合物的吸附能力顺序：烷烃＜烯烃＜卤代烃＜醚＜硝基化合物＜叔胺＜酯＜酮＜醛＜酰胺＜醇＜酚＜伯胺＜羧酸③离子交换色谱法机制：利用分离组分离子交换能力的差别即选择性系数的差别而实现分离。

④分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸，即渗透系数的差别而进行分离。

5流动相线速对塔板高度的影响：在较低线速度时，纵向扩散起主要作用，线速度升高，塔板高度降低，柱效升高；在较高线速度时，传质阻抗起主要作用，线速度升高，塔板高度增高，柱效降低。

6说明保留因子的物理含意及与分配系数的关系。

为什么保留因子（或分配系数）不等是分离的前提？答：保留因子k是在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量之比，故又称为质量分配系数。

而分配系数K是组分在固定相和流动相中的浓度之比。

二者的关系是k=KV s／／V m，可见保留因子除与固定相、流动相、组分三者的性质有关外，还与固定相和流动相的体积之比有关。

保留因子越大的组分在色谱柱中的保留越强，t R =t0 （1+k）或t＇R =kt0 ，由于在一定色谱条件下t0为定值，如果两组分的k相等，则他们的t＇R一定相等，t R相等，即不能分离。

仪器分析 第17章 色谱分析法概论 习题讲解

仪器分析 第17章 色谱分析法概论 习题讲解

第17章 色谱分析法概论思考题9．试推导有效塔板数与分离度的关系式： 22116⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯ααR n ＝有效证明：∵ 2'2216R t n W ⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭有效＝(1) 22W W +R2R112(t -t )R ＝设W 1=W 2 22''2010212222[()()]2()22R R R R t t t t t t W W W W ----==+R2R112(t -t )R ＝ ''1R t R-R22t W ＝ (2)将（2）代入（1）式，得：'22''2222221'''221'11616()16()11R R R R R R R t t t n R R R t t t t αα⎛⎫⨯==⨯⨯ ⎪--⎝⎭-有效＝10. 试推导最小板高的计算式：BC A H 2+＝最小 证明：∵BH A Cu u=++ (1) 微分，得2dH B C du u=-+ 令 0dHdu =，则20BC u -+=opt u =(2) 将（2）代入（1），得：H A =+最小习题1.在一根2.00m 的硅油柱上分析一个混合物得下列数据：苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为80s 、122s 、181s ；半峰宽为0.211cm 、0.291cm 及0.409cm(用读数显微镜测得)，已知记录纸速为1200mm/h ，求此色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。

解：∵22/1)(54.5W t n R =注意：分子分母单位应保持一致 mm n L H W t n R 3.28852000,8853600/120011.28054.554.5222/1＝＝＝）（＝）（＝苯苯苯苯苯=mm n L H W t n R 8.110822000,10823600/120091.212254.554.5222/1＝＝＝）（＝）（＝甲苯甲苯甲苯甲苯甲苯=mm n L H W t n R 7.112062000,12063600/120009.418154.554.5222/1＝＝＝）（＝）（＝乙苯乙苯乙苯乙苯乙苯=2.在一根3.0m 长的色谱柱上分离样品的结果如图17－14所示。

大专本科分析化学第十七章色谱分析法概论

大专本科分析化学第十七章色谱分析法概论
A
s
）
m
Vs ） = t （ 1+ K B tRB 0 Vm
Vs tR= t0 （KA－KB） Vm
tR≠0
KA≠KB kA≠kB
二、基本类型色谱法的分离机制
• 分配色谱法
• 吸附色谱法
• 离子交换色谱法 • 分子排阻色谱法
（一）分配色谱法
分离原理
•
利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别而实 现分离。
也称为空间排阻色谱法、凝胶色谱法。 • 分为凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography；
GPC）和凝胶过滤色谱法（gel filtration chrom源自tography；GFC）
分子排阻色谱法
• 根据空间排阻（理论，孔内外同等大小的溶质分子处于
扩散平衡状态。
渗透系数
• 高效液相色谱发：球型或无定型全多孔硅胶 和堆积硅珠。 • 气相色谱法：高分子多孔微球等
吸附色谱法 • 流动相 气-固吸附色谱法：气体，常为氢气或氮气。 液-固吸附色谱法：有机溶剂。
• 洗脱能力主要由流动相极性决定。强极性流动相占据吸附
中心的能力强，洗脱能力强。 • Snyder溶剂强度0：吸附自由能，表示洗脱能力。0值越
• 色谱法与光谱法的主要不同点:
色谱法具有分离和分析两种功能 光谱法不具备分离功能
• 色谱法创始于20世纪初，俄国植物学家M.S.Tswett 在研 究植物叶子中的色素组成时做了一个著名的实验: 将碳酸钙粉末放在竖立的玻璃管中，从顶端注入植物
色素的提取液，然后不断加入石油醚冲洗。
植物色素慢慢地向下移动并逐渐分散成数条不同颜色 的色带。
（0＜Kp＜1 ）
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C s 为 溶 质 分 子 在 固 定 相 中的 浓 度 C m 为 溶 质 分 子 在 流 动 相 中的 浓 度 Vs为固定相的体积 Vm 为 流 动 相 的 体 积
注：K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性 质以及柱温有关
2. 固定相 • 载体：负载固定液
要求： 表面积大，良好孔穴结构；化学惰性； 形状规则，大小均匀；机械强度大
二、分配柱色谱法——液液色谱
1. 分离原理 要求：
固定相→机械吸附在惰性载体 上的液体
流动相→必须与固定相不为互 溶
载体→惰性，性质稳定， 不与固定相和流动相发
生化学反应
分离机制：利用组分在流动相和 固定相间溶解度差别实现分离
连续萃取过程
狭义分配系数
K Cs X s Vs Cm X m Vm
2．非线性等温线
（1）凸形→拖尾峰
固定相表面吸附中心活性不均，K 不同;先占据强吸附中心再占据弱 吸附中心，K随着溶质浓度的增 加而减小
（2）凹形→前沿峰
溶质与固定相作用，改变其表面性质
K随着溶质浓度的增加而增加
(二)固定相 多孔、微粒状物质：硅胶、氧化铝、聚酰胺 1. 对吸附剂的要求： • 具有较大的吸附表面和一定的吸附能力，吸附应
吸附平衡 Xm + nYa→Xa + nYm
吸附系数
Ka

[ [
X X
a ][Ym m ][Ya
]n ]n

Xa Xm
Sa Vm
[ X a ]为溶质分子在吸附剂表面的浓度 S a为吸附剂表面面积 [ X m ]为溶质分子在流动相中的浓度 Vm为流动相的体积
注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的 性质及温度有关
是可逆的，利于组分分离；
• 与流动相和试样中各组分不发生化学反应； • 吸附剂粒度均匀，有一定机械强度。 2. 吸附剂的分类 • 极性吸附剂和非极性吸附剂 • 酸性吸附剂和碱性吸附剂
吸附活性越强表示吸附能力越大。吸附剂的活 性强弱与含水量有关。
3. 常用吸附剂
多孔、微粒状物质：硅胶、氧化铝、聚酰胺
丙酮
0.56 甲醇
0.95
0.29 乙酸乙 0.58 乙二醇 1.11 酯
“相似相溶”原则 ：极性大的试样采用极性较强 的流动相；极性小的试样则采用极性较弱的流动 相。
3. 三者关系图示：
组分
吸附剂
流动相
极性
活性小
极性
非(弱)极性
活性大 非极性或弱极性
• 吸附柱色谱法对于不同族化合物的分离能力较强， 对同分异构体的分离效果也较好，但对同系物分 离的选择性较差。一般不适宜分离强极性化合物。
(1)硅胶（SiO2·H2O） 结构：内部——硅氧交联结构→多孔结构
表面——有硅醇基→氢键作用→吸附 活性中心
活性级别 硅胶含水量％ 氧化铝含水量％
Ⅰ
0
0
Ⅱ
5
3
Ⅲ
15
6
Ⅳ
25
10
Ⅴ
38
15
• 特性：
1）与极性物质或不饱和化合物形成氢键
物质极性↑，吸附能力↑→强极性吸附中 心，不易洗脱
吸附活性次序：活泼型>束缚型>游离型
仪器分析
第二节 液相柱色谱法
generalization of chromatograph analysis
一、吸附柱色谱法 二、分配柱色谱法 三、离子交换色谱法 四、空间排阻色谱法
一、吸附柱色谱法 (一)分离原理 要求：固定相：吸附剂(硅胶或Al2O3),具表面活
性吸附中心
分离机制：
分离机制： • 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心 • 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离 • 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开
• 分配色谱特点：
适于分离的组分类型更加广泛 分离过程中组分的稳定性更高
非极性、亲脂性物质 极性、亲水性物质
非极性化合物
K值大表示组分易被吸附，在吸附剂上的 滞留程度(保留值)大，难于洗脱；K值小表 明组分难被吸附，保留值小，易于洗脱。
等温线：指一定温度下，某组分达到平衡状态
时，在两相中的浓度相对关系曲线。
1．线性等温线（理想）→对称峰
斜率=K 前沿峰
拖尾峰
对称峰 固定相表面活性吸附中心未达饱和， K一定，与溶质浓度无关
(3) 聚酰胺
氢键作用 氢键能力↑强，组分越后出柱 (4) 活性炭：非极性吸附剂 (5) 硅酸镁：分离类脂化合物
4. 吸附剂的选择：
依据被测组分、吸附剂和流动相的性质
(1) 被测组分性质（极性大小）： 烃＜ - - - - - - - - ＜羧酸，醇
(2) 吸附剂的活性： 吸附剂的活性↑大，对被测组分的吸附能力↑强 强极性物质——选择弱吸附剂 弱极性物质——选择强吸附剂
2）吸水→失活
→ 105 ～ 110OC 烘 干 30 分 钟 ( 可 逆 失 水 )→ 吸附力最大
→500OC烘干(不可逆失水)→活性丧失， 无吸附力
• 适用：分析酸性或中性物质
(2) 氧化铝
碱性氧化铝 pH 9～10 适于分析碱性、中性物质 中性氧化铝pH＞7.5 适于分析酸性碱性和中性物质 酸性氧化铝 pH 4～5 适于分析酸性、中性物质 • 使用前在400℃恒温6h
常用载体：硅胶、硅藻土、纤维素等
• 固定液：良好溶剂，与流动相不溶
常用固定液：β, β’-氧二丙腈，聚乙二醇，十八 烷，角鲨烷
• 固定液的涂渍：溶剂溶解→载体浸泡→ 混匀→除溶剂
3. 流动相
• 类型：水、溶液、缓冲液、有机溶剂
• 选择方法：
正相分配色谱
反相分配色谱
固定相：强极性、亲水性物质
流动相：非极性、弱极性、亲脂性物质 分离对象：极性化合物
剂的吸附作用力也就越大，溶剂的洗脱化 碳
二甲苯 甲苯
一些溶剂在氧化铝上的0值
溶剂强 度0
0.00
溶剂 苯
溶剂强 度0
0.32
溶剂 乙腈
溶剂强 度0
0.65
0.04 三氯甲 0.40 正丙醇 0.82 烷
0.18 二氯甲 0.42 乙醇 0.88 烷
0.26
（三）流动相
1. 流动相的要求： • 与试样组分、吸附剂不发生不可逆的
化学反应； • 对所给定的试样组分，具有合适的极
性和良好的选择性； • 纯度合格； • 粘度适中。
2. 流动相的选择：
• 流动相极性↑大，对被测组分的洗脱能力↑强，保 留时间越短。
• 溶剂洗脱能力可用Snyder提出的溶剂强度0表示， 0为溶剂分子在单位吸附剂表面上的吸附自由能。 溶剂的0越大，则溶剂的极性越大，固定相对溶