第六章色谱导论
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第六章色谱分析导论基本要求:1. 理解混合物中各组分在色谱柱内得到分离的原因2. 理解柱效率的物理意义及其计算方法3. 理解速率理论方程对实际分离的指导意义4. 掌握分离度的计算及影响分离度的重要色谱参数6.1 色谱法及其分类6.1.1 色谱法色谱法(Chromatography)是一种分离分析方法。
它是利用各物质在两相中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些物质在两相中进行多次反复的分配来达到分离的目的。
俄国植物学家M.Tswett于1906年首先提出色谱法。
Tswett把植物绿叶的色素混合液加在一根装有干燥固体碳酸钙颗粒(称固定相)的玻璃长管(称为填充色谱柱)上端,然后让洗脱剂(亦称流动相)石油醚自上而下流过。
在石油醚不断冲洗下,原来在柱子上端的色素混合液向下移动。
由于色素中各组分的性质的差异,与碳酸钙的作用力大小不同,作用力小的先流出,作用力大的后流出,最后分离成不同颜色的清晰色带。
因此称这种方法为色谱法。
然后将潮湿的碳酸钙挤出玻璃管,用刀将各色带切下,对其中的组分用合适的分析方法分别进行测定。
这是经典色谱法,各色素的分离过程与其含量测定过程是离线的,即不能连续进行。
现代色谱法的分离过程与其含量测定过程是在线的,即连续进行。
当一个二组分(A和B)的混合样品在t1时间从柱头加入,随着流动相不断加入,洗脱作用连续进行,直至A和B组分先后流出柱子而进入检测器,从而使各组分浓度转变成电信号后记录在记录纸上,或显示在荧光屏上,或由电脑贮存后打印出来。
图6-1(a)为色谱柱内A和B的洗脱过程;(b)则为记录下来的色谱图。
一般说,在图上不同位置的峰代表不同的组分,而峰的面积代表各组分的含量。
图6-1 二组分混合样的分离(a) 柱内洗脱过程;(b) 所记录下来的色谱图6.1.2 分类色谱法种类很多,通常按以下几种方式分类。
1.按两相状态分类在Tswett的实验中,碳酸钙是固定不动的,称为固定相;石油醚是流动的,称为流动相。
第六章 色谱法导论5.一柱长100cm ,某组分停留在固定相中的时间分数为0.70,在流动相中则为0.30。
计算:(1) 组分的移动速度是流动相线速的几倍?(2) 组分洗脱出柱的时间是它停留在流动相中时间的几倍?解:(1)设组分的保留时间为t R则组分在流动相中的时间是0.3t R 组分的移动速度RL u t =,流动相的移动速度0.3m R L u t = 组分和流动相速度之比:0.3m u u =(2)组分洗脱出柱的时间与它停留在流动相中时间之比为:3.30.3R Rt t = 6.某组分的移动速度与流动相速度之比为0.10,柱内流动相的体积为2.0mL,若流动相的流量为10mL.min -1,则该组分滞留在固定相中的时间为多少?若固定相体积为0.5mL ,则组分的分配系数为多少?解:由题意知:组分的移动速度为0.1m u u =设柱长为L ,则由000.10.110m R R L L u u t t t t =⇒=⇒= 0 2.00.2min 10t == 则组分保留时间010100.22min R t t ==⨯=组分滞留在固定相中的时间为:020.2 1.8min 108R t t s -=-== 由0'1082'360.2600.5m R s V t K k t V β==⨯=⨯=⨯ 7.一柱内的固定相体积为1.5mL ,死体积为16.6mL ,组分A 在该柱上保留体积为76.2mL ,计算组分A 的分配系数。
解:00''76.216.616.6'39.716.6 1.5m m R R s s V V t V K k t V V V β-==⨯=⨯=⨯= 8.在一色谱柱上,组分A 、B 和非滞留组分的保留时间分别为6.0、16.0和1.0min,问:(1) B 的分配比是A 的几倍?(2) B 滞留在固定相中的时间是A 的几倍?(3) B 的分配系数是A 的几倍?解:(1)由公式0''R t k t = B 的分配比为:0'161'151R t k t -=== A 的分配比为:0'61'51R t k t -=== B 与A 的分配比之比为:15:53=(2)B 滞留在固定相中的时间为:'16115R t =-=A 滞留在固定相中的时间为:'615R t =-=B 与A 滞留在固定相中时间之比:15:5=3(3)B 的分配系数为:'15K k ββ==A 的分配系数为:'5K k ββ==B 与A 的分配系数之比为:1535ββ= 9.一柱长为50.0cm,从色谱图上获得庚烷的保留时间为59 S ,半峰宽为4.9 S ,计算该柱的理论塔板为多少?塔板高度又为多少? 解:2212595.54() 5.54()8034.9500.062cm=0.62mm 803R t n W L H n ==⨯====10.从色谱图上测得组分X 和Y 的保留时间分别为10.52和11.36min ,两峰的峰底宽为0.38和0.48min ,问该两峰是否达到完全分离? 解:分离度()()11.3610.520.84 1.95 1.5110.43[()()](0.380.48)22R R s b b t Y t X R W X W Y --====>+⨯+ 所以两峰能够完全分离。