分析化学5.1.1 色谱法的发展历史
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《色谱分离技术》教案教学重点:色谱分类及基本术语。
注意事项:第一章绪论第一节色谱发展史1.1.1色谱方法的问世俄国植物学家茨维特(Tswett)于1903年前后在波兰的华沙大学研究植物叶片的组成时,用白垩土(碳酸钙)作吸附剂,分离植物绿叶的石油醚萃取物得到黄色、绿色和灰黄色彼此分离的六个色带。
其方法是:把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中,然后把植物绿叶的石油醚萃取液倒到管中的碳酸钙上,萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙上,再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素,于是在管内的碳酸钙上形成三种颜色的六个色带。
茨维特把这样形成的色带叫做“色谱”(Chromatographie),茨维特用此名于l906年在德国植物学杂志上发表。
英译名为(Chromatography),在这一方法中把玻璃管叫做“色谱柱”,碳酸钙叫做“固定相”,纯净的石油醚叫做“流动相”。
现在把茨维特开创的方法叫液—固色谱法(Liquid-Solid Chromatography)。
1.1.2色谱的发展简史在茨维特提出色谱概念后的二十多年无人关注这—“伟大的发明”。
直到l931年德国的Kuhn和Lederer才重复了茨维特的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了α、β、γ-胡萝卜素,此后用这种方法分离了六十多种这类色素。
Martin和Synge在1940年提出液-液分配色谱法(Liquid-Solid Partion Chromatography),即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相为某种液体。
1941年他们发表了用气体作流动相的可能性,十一年之后James和Matin发表了从理论到实践比较完整的气-液色谱方法(Gas-Liquid Chromatography),因此而获得了1952年诺贝尔化学奖。
在此基础上l957年Golay叫开创了开管柱气相色谱法(Open—Tubular Column Chromatography),习惯上称为毛细管柱气相色谱法(Capillary Column Chromatography)。
1906年,俄国植物学家Tswett发表了他的实验结果,他为了分离植物色素,将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中,并用石油醚自上而下淋洗,由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同,随着淋洗的进行,不同色素向下移动的速度不同,形成一圈圈不同颜色的色带,使各色素成分得到了分离。
他将这种分离方法命名为色谱法(chromatography)。
在此后的20多年里,几乎无人问津这一技术。
到了1931年,Kuhn等用同样的方法成功地分离了胡萝卜素和叶黄素,从此,色谱法开始为人们所重视,此后,相继出现了各种色谱方法。
色谱法的发展历史在分析化学领域,色谱法是一个相对年轻的分支学科。
早期的色谱技术只是一种分离技术而已,与萃取、蒸馏等分离技术不同的是其分离效率高得多。
当这种高效的分离技术与各种灵敏的检测技术结合在一起后,才使得色谱技术成为最重要的一种分析方法,几乎可以分析所有已知物质,在所有学科领域都得到了广泛的应用。
1. 色谱法的优点分离效率高。
几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同一根色谱柱上得到分离,能解决许多其他分析方法无能为力的复杂样品分析。
分析速度快。
一般而言,色谱法可在几分钟至几十分钟的时间内完成一个复杂样品的分析。
检测灵敏度高。
随着信号处理和检测器制作技术的进步,不经过预浓缩可以直接检测 10-9g 级的微量物质。
如采用预浓缩技术,检测下限可以达到 10-12g 数量级。
样品用量少。
一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样品。
选择性好。
通过选择合适的分离模式和检测方法,可以只分离或检测感兴趣的部分物质。
多组分同时分析。
在很短的时间内(20min左右),可以实现几十种成分的同时分离与定量。
易于自动化。
现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据处理的全自动化操作。
2. 色谱法的缺点定性能力较差。
为克服这一缺点,已经发展起来了色谱法与其他多种具有定性能力的分析技术的联用。
色谱法的定义与分类固定相(stationary phase):在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相。
色谱技术的发展摘要:随着科技的不断进步,科学体系的不断完善,科研界已经逐渐研发出无数造福于人类的新技术,而色谱技术就是其中之一,这项技术对于物质物理属性和化学属性的分析有着非常重要的作用,,本文对色谱技术在近代以来的各方面发展过程做简略的介绍。
关键词:色谱技术;应用;发展色谱法是一种高效能的物理分离技术,它利用混合物中的各组分在互不相容的两相(固定相和流动相)之间的分配的差异而使混合物得到分离的一种方法。
利用色谱分离技术再加上检测技术、定量分析的仪器就是色谱仪。
近年来多种高新技术的引入,各类色谱仪器在性能、结构和技术参数等各方面都有了极大提高。
色谱分析技术就是根据被测样品(混合物)的性质,选择适当的流动相、固定相和其他操作条件,利用色谱仪的分离系统将样品中的各个组分分离开来,然后利用检测系统对各组分进行定性、定量分析。
它具有高分辨率、高灵敏度、样品量少且速度较快、结果准确等优点,是分析混合物的有效方法。
目前比较成熟的色谱仪器主要是气相色谱仪与高效液相色谱仪两大类。
两者最显著差异就是在流动相的选择上,气相色谱仅能用于氢气、氦气等少数几种性质相近的气体,而高效液相色谱可供选择的溶剂多种多样,可通过改变其极性、黏性、pH值、浓度等调节两相之间的分配差异,进而有效地改善分离条件;另一方面,正是由于流动相的差异,导致气相色谱仪只能用于被气化物质的分离和检测,而液相色谱的样品无需气化而直接导入色谱柱进行分离、检测,特别适用于气化时易分解的物质的分离、分析。
19世纪,色谱法被化学家使用。
首先对色谱法进行详细描述的是俄国植物学家茨维特。
1906年,茨维特在研究植物色素的组成时,把含植物色素,即叶绿素的石油醚提取液注入一根装有CaCO3颗粒的竖直玻璃管中,提取液中的色素被吸附在CaCO3颗粒上,再加入纯石油醚,任其自由流下,经过一段时间以后,叶绿素中的各种成分就逐渐分开,在玻璃管中形成了不同颜色的谱带,“色谱”(即有色的谱带)一词由此而得名。
1、定义:色谱法又叫色层法、层析法。
初时是作为一种分离手段而研究的。
其原理是混合物中不同组分在流动相和固定相间具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些组分在两相间的分配反复多次,从而产生很大的分离效果使它们得以充分分离。
2、正面分析和置换展开正面分析就是连续测定流出柱的液体的折射率。
然后以折射率对体积绘制曲线,记录组分通过柱的移动情况。
一开始测出的是溶剂的折射率,因为柱上的固体足够多,可将全部溶质吸附住。
后来折射率发生了改变,吸附的最不牢固的溶质就开始与吸附剂分开,穿流过去,接着各种溶质相继流过去。
这种方法不仅已经用于分离,而且用到了脂肪酸及其酯和脂肪醇那样一些混合物的定量分析中。
置换展开在原理上类似于正面分析,它利用一种溶液进行展开,这种溶液含有一种比柱上已吸附的物质更易被吸附的溶质,层带随着柱的展开同时向下移动。
排出的溶液如正面分析一样进行分析。
这个技术的优点是,连续层带随着前后带流过去后,所含的杂质比正面分析所含的要少。
3、离子交换理论1940年美国加州理工学院的化学家J·N·威尔逊(Wilson)和德·沃尔特(D.De V ault)分别推导出层析吸附的数学式。
1941年,英国里兹的化学家马丁(A.J.P.Martin)和辛格(R.L.M.Synge)提出了与分馏类似的柱体理论,并进行“理想塔板”数的计算。
1947年,美国克林顿实验室的S·W·迈厄尔(Meyer)等计算了在溶解的与被吸收的溶质之间达到平衡过程所需的柱长。
1955年,英国哈韦尔(Harwell)原子能研究所的格留考夫(E.Gluckauf)对他们的计算加以修正,列表指出分离产物的纯度是分离因数的函数。
色谱分析学习心得:通过色谱仪分析得到的含量只是对被柱子吸附的所有溶质含量的分析。
色谱法起源于20世纪初,1906年俄国植物学家米哈伊尔·茨维特用碳酸钙填充竖立的玻璃管,以石油醚洗脱植物色素的提取液,经过一段时间洗脱之后,植物色素在碳酸钙柱中实现分离,由一条色带分散为数条平行的色带。
由于这一实验将混合的植物色素分离为不同的色带,因此茨维特将这种方法命名为Хроматография,这个单词最终被英语等拼音语言接受,成为色谱法的名称。
汉语中的色谱也是对这个单词的意译。
茨维特并非著名科学家,他对色谱的研究以俄语发表在俄国的学术杂志之后不久,第一次世界大战爆发,欧洲正常的学术交流被迫终止。
这些因素使得色谱法问世后十余年间不为学术界所知,直到1931年德国柏林威廉皇帝研究所的库恩将茨维特的方法应用于叶红素和叶黄素的研究,库恩的研究获得了广泛的承认,也让科学界接受了色谱法,此后的一段时间内,以氧化铝为固定相的色谱法在有色物质的分离中取得了广泛的应用,这就是今天的吸附色谱M.С.(MихаилСемёновичЦвет)(1872~1919)俄国植物生理学家和化学家。
1872年5月14日生于意大利阿斯蒂,1919年6月26日卒于苏联沃罗涅日。
1896年获日内瓦大学哲学博士学位后,全家移居俄国。
1901年获喀山大学植物学学士学位。
1902年任华沙大学讲师,1907年任兽医学院教授,1908年任华沙理工大学教授。
茨维特应用化学方法研究细胞生理学。
1900年他在树叶中发现了两种类型的叶绿素:叶绿素a和叶绿素b,后来又发现了叶绿素c,并分离出纯的叶绿素。
他最重大的贡献是发明分析化学和有机化学中极重要的实验方法——色谱法。
他的第一篇关于色谱法的论文发表在1903年华沙的《生物学杂志》上。
1906~1910年的论文都发表在德国的《植物学杂志》上。
在这几篇论文中,他详细地叙述了利用自己设计的色谱分析仪器,分离出胡萝卜素、叶绿素和叶黄素。
由于他的论文发表在不大知名的期刊上,所以当时没有引起化学界的注意。
色谱法的历史背景文章链接:中国化工仪器网/Tech_news/Detail/29262.html色谱法从二十世纪初发明以来,经历了整整一个世纪的发展到今天已经成为最重要的分离分析科学,广泛地应用于许多领域,如石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境保护,乃至空间探索等。
将一滴含有混合色素的溶液滴在一块布或一片纸上,随着溶液的展开可以观察到一个个同心圆环出现,这种层析现象虽然古人就已有初步认识并有一些简单的应用,但真正首先认识到这种层析现象在分离分析方面具有重大价值的是俄国植物学家Tswett。
Tswett关于色谱分离方法的研究始于1901年,两年后他发表了他的研究成果"一种新型吸附现象及其在生化分析上的应?quot;,提出了应用吸附原理分离植物色素的新方法。
三年后,他将这种方法命名为色谱法(Chromatography),很显然色谱法(Chromatography)这个词是由颜色(chrom)和图谱(graph)这两个词根组成的,派生词有chromatograph(色谱仪),chromatogram(色谱图),chromatographer(色谱工作者)等。
由于Tswett的开创性工作,因此人们尊称他为"色谱学之父",而以他的名字命名的Tswett奖也成为了色谱界的最高荣誉奖。
色谱法发明后的最初二三十年发展非常缓慢。
液-固色谱的进一步发展有赖于瑞典科学家Tiselius(1948年Nobel Chemistry Prize获得者)和Claesson的努力,他们创立了液相色谱的迎头法和顶替法。
分配色谱是由著名的英国科学家Martin和Synge创立的,他们因此而获得1952年的诺贝尔化学奖。
1941年,Martin和Synge采用水分饱和的硅胶为固定相,以含有乙醇的氯仿为流动相分离乙酰基氨基酸,他们在这一工作的论文中预言了用气体代替液体作为流动相来分离各类化合物的可能性。
色谱法的发展历史:
1906年,俄国植物学家Tswett发表了他的实验结果,他为了分离植物色素,将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中,并用石油醚自上而下淋洗,由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同,随着淋洗的进行,不同色素向下移动的速度不同,形成一圈圈不同颜色的色带,使各色素成分得到了分离。
他将这种分离方法命名为色谱法(chromatography)。
在此后的20多年里,几乎无人问津这一技术。
到了1931年,Kuhn等用同样的方法成功地分离了胡萝卜素和叶黄素,从此,色谱法开始为人们所重视,此后,相继出现了各种色谱方法。