5--第二章固定相及其选择
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气相色谱固定相及其选择一、气-固色谱固定相在气—固色谱法中作为固定相的吸附剂,常用的有非极性的活性炭,弱极性的氧化铝,强极性的硅胶等。
它们对各种气体吸附能力的强弱不同,因而可根据分析对象选用。
一些常用的吸附剂及其一般用途均可从有关手册中查得。
二、气—液色谱固定相1.担体担体(载体)应是一种化学惰性、多孔性的颗粒,它的作用是提供一个大的惰性表面,用以承担固定液,使固定液以薄膜状态分布在其表面上。
对担体有以下几点要求:(1)表面应是化学惰性的,即表面没有吸附性或和吸附性很弱,更不能与被测物质越化学反应;(2)多孔性,即表面积较大,使固定液与试样的接触面较大;(3)热稳定性好,有一定的机械强度,不易破碎;(4)对担体粒度的要求,一般希望均匀、细小,这样有利于提高柱效。
气—液色谱中所用担体可分为硅藻土型和非硅藻土型两类。
常用的是硅藻土型担体,它又是可分为红色担体和白色担体两种。
在分析这些试样时,担体需加以钝化处理,以改进担体孔隙结构,屏蔽活性中心,提高柱效率。
处理方法可用酸洗、碱洗、硅烷化等。
2.固定液A.对固定液的要求(1)挥发性小,在操作温度下有较低蒸气压,以免流失。
(2)稳定性好,在操作温度下不发生分解。
在操作温度下呈液体状态。
(3)对试样各组分有适当的溶解能力,否则被载气带走而起不到分配作用。
(4)具有高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力。
(5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反应。
B.固定液的分离特征。
固定液的分离特征是选择固定液的基础。
固定液的选择,一般根据“相似相溶”原理进行,即固定液的性质和被测组分有某些相似性时,其溶解度就大。
如果组分与固定液分子性质(极性)相似,固定液和被测组分两种分子间的作用力就强,被测组分在固定液中的溶解度就大,分配系数就大,也就是说,被测组分在固定液中溶解度或分配系数的大小与被测组分和固定液两种分子之间相互作用的大小有关。
分子间的作用力包括静电力、诱导力、色散力、和氢键力等。
HPLC中固定相和流动相在色谱分析中,如何选择最佳的色谱条件以实现最理想分离,是色谱工作者的重要工作,也是用计算机实现HPLC分析方法建立和优化的任务之一。
以下是填料基质、化学键合固定相和流动相的性质及其选择。
一、基质(担体)HPLC填料可以是陶瓷性质的无机物基质,也可以是有机聚合物基质。
无机物基质主要是硅胶和氧化铝,无机物基质刚性大,在溶剂中不容易膨胀;有机聚合物基质主要有交联苯乙烯-二乙烯苯、聚甲基丙烯酸酯,有机聚合物基质刚性小、易压缩,溶剂或溶质容易渗入有机基质中,导致填料颗粒膨胀,结果减少传质,最终使柱效降低。
1、基质的种类:1)硅胶硅胶是HPLC填料中最普遍的基质。
除具有高强度外,还提供一个表面,可以通过成熟的硅烷化技术键合上各种配基,制成反相、离子交换、疏水作用、亲水作用或分子排阻色谱用填料。
硅胶基质填料适用于广泛的极性和非极性溶剂。
缺点是在碱性水溶性流动相中不稳定。
通常,硅胶基质的填料推荐的常规分析pH范围为2~8。
硅胶的主要性能参数有:①平均粒度及其分布。
②平均孔径及其分布,与比表面积成反比。
③比表面积:在液固吸附色谱法中,硅胶的比表面积越大,溶质的k值越大。
④含碳量及表面覆盖度(率):在反相色谱法中,含碳量越大,溶质的k值越大。
⑤含水量及表面活性:在液固吸附色谱法中,硅胶的含水量越小,其表面硅醇基的活性越强,对溶质的吸附作用越大。
⑥端基封尾:在反相色谱法中,主要影响碱性化合物的峰形。
⑦几何形状:硅胶可分为无定形全多孔硅胶和球形全多孔硅胶,前者价格较便宜,缺点是涡流扩散项及柱渗透性差,后者无此缺点。
⑧硅胶纯度:对称柱填料使用高纯度硅胶,柱效高,寿命长,碱性成份不拖尾。
2)氧化铝具有与硅胶相同的良好物理性质,也能耐较大的pH范围。
它也是刚性的,不会在溶剂中收缩或膨胀。
但与硅胶不同的是,氧化铝键合相在水性流动相中不稳定。
不过现在已经出现了在水相中稳定的氧化铝键合相,并显示出优秀的pH稳定性。