尺寸排阻色谱法
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排阻色谱分离原理排阻色谱法是一种常用的分离方法,其原理基于分子筛机制,通过固定相和流动相之间的相互作用,实现对不同分子大小的物质的分离。
本篇文档将详细介绍排阻色谱分离原理,主要包含以下四个方面:分子筛机制、凝胶色谱柱、分子进入色谱柱、分子筛效应。
分子筛机制排阻色谱法的核心是分子筛机制。
分子筛是一种具有固定孔径的细孔材料,类似于分子大小的筛子。
当流动相通过固定相时,固定相对流动相中的分子进行筛选,只有符合孔径要求的分子才能进入固定相,而较大或较小的分子则无法进入。
因此,不同大小的分子在流动相和固定相之间的分配系数不同,从而实现分离。
凝胶色谱柱凝胶色谱柱是排阻色谱法中最常用的色谱柱之一。
凝胶色谱柱的固定相是由交联聚合物制成的凝胶颗粒,这些颗粒具有三维网络结构。
当流动相流经凝胶色谱柱时,分子通过与凝胶颗粒的相互作用进入固定相。
由于不同大小的分子与凝胶颗粒的相互作用不同,因此它们在色谱柱中的移动速度也不同,从而实现分离。
分子进入色谱柱在排阻色谱法中,分子进入色谱柱的过程主要受到分子大小和极性的影响。
极性分子更容易与固定相中的极性基团相互作用,从而更容易进入固定相。
相反,非极性分子则更容易与固定相中的非极性基团相互作用,从而更难进入固定相。
因此,不同极性的分子在进入色谱柱时的移动速度也不同,从而实现分离。
分子筛效应在排阻色谱法中,分子筛效应也是实现分离的重要因素之一。
当流动相中的分子流经固定相时,只有符合孔径要求的分子才能进入固定相。
如果固定相的孔径较小,那么只有较小的分子才能进入固定相;如果固定相的孔径较大,那么较大的分子也可以进入固定相。
因此,不同大小的分子在流动相和固定相之间的分配系数不同,从而实现分离。
这种效应被称为“分子筛效应”。
总之,排阻色谱分离原理是基于分子筛机制实现的。
通过选择合适的固定相和流动相,可以实现对不同大小和极性的分子的分离。
在实际应用中,排阻色谱法被广泛应用于蛋白质、多肽、核酸等生物大分子的分离和纯化。
色谱法的分类及其原理(一)按两相状态气相色谱法:1、气固色谱法 2、气液色谱法液相色谱法:1、液固色谱法 2、液液色谱法(二)按固定相的几何形式1、柱色谱法(column chromatography) :柱色谱法是将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱,试样从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法2、纸色谱法(paper chromatography):纸色谱法是利用滤纸作固定液的载体,把试样点在滤纸上,然后用溶剂展开,各组分在滤纸的不同位置以斑点形式显现,根据滤纸上斑点位置及大小进行定性和定量分析。
3、薄层色谱法(thin-layer chromatography, TLC) :薄层色谱法是将适当粒度的吸附剂作为固定相涂布在平板上形成薄层,然后用与纸色谱法类似的方法操作以达到分离目的。
(三)按分离原理按色谱法分离所依据的物理或物理化学性质的不同,又可将其分为:1、吸附色谱法:利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差别而使之分离的色谱法称为吸附色谱法。
适于分离不同种类的化合物(例如,分离醇类与芳香烃)。
2、分配色谱法:利用固定液对不同组分分配性能的差别而使之分离的色谱法称为分配色谱法。
3、离子交换色谱法:利用离子交换原理和液相色谱技术的结合来测定溶液中阳离子和阴离子的一种分离分析方法,利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。
离子交换色谱主要是用来分离离子或可离解的化合物。
它不仅广泛地应用于无机离子的分离,而且广泛地应用于有机和生物物质,如氨基酸、核酸、蛋白质等的分离。
4、尺寸排阻色谱法:是按分子大小顺序进行分离的一种色谱方法,体积大的分子不能渗透到凝胶孔穴中去而被排阻,较早的淋洗出来;中等体积的分子部分渗透;小分子可完全渗透入内,最后洗出色谱柱。
这样,样品分子基本按其分子大小先后排阻,从柱中流出。
被广泛应用于大分子分级,即用来分析大分子物质相对分子质量的分布。
一. 分离原理尺寸排阻色谱法:是按分子尺寸的差异进行分离的一种液相色谱方法,也称凝胶色谱法。
排阻色谱的固定相多为凝胶。
凝胶是一种由有机分子制成的分子筛, 其表面惰性, 含有许多不同大小孔穴或立体网状结构。
凝胶的孔穴大小与被分离组分大小相当, 对不同大小的组分分子则可分别渗到凝胶孔内的不同深度。
尺寸大的组分分子可以渗入到凝胶的大孔内, 但进不了小孔, 甚至于完全被排斥,先流出色谱柱。
尺寸小的组分分子, 大孔小孔都可以渗进去, 最后流出。
因此, 大的组分分子在色谱柱中停留时间较短, 很快被洗出。
小的组分分子在色谱柱中停留时间较长。
经过一定时间后, 各组分按分子大小得到分离。
当组分X进入柱子后,它就要从高浓度的流动相向固定相孔隙内的流动相扩散。
当组分X进入色谱固定相达到扩散平衡时:Xm ⇌ Xn组分的分配系数为:尺寸排阻色谱中任何组分的分配系数应符合:0 ≤ K ≤ 1二. 固定相尺寸排阻色谱常用固定相有无机和有机两大类。
无机凝胶:又称硬质凝胶。
是具有一定孔径范围的多孔性凝胶,如多孔硅胶、多孔玻璃珠等,此类凝胶化学惰性、稳定性及机械强度均好,耐高温,使用寿命长,但装柱时易碎,不易装紧,柱效较低。
有机凝胶:又称半硬质凝胶。
如苯乙烯二乙烯苯交联共聚物凝胶,能耐较高压力,适用于有机溶剂作流动相,有一定可压缩性,可填得紧密,柱效较高。
但在有机溶剂中有轻度膨胀。
新型凝胶色谱填料,克服了传统软填料的一些弱点,粒度细,机械强度高,分离速度快,效果好,特别是无机填料表面键合亲水性单分子层或多层覆盖的单糖或多糖型等填料广泛用于生物大分子的分离。
三. 流动相尺寸排阻色谱流动相:从样品的溶解性考虑,流动相应与凝胶本身有相似性,黏度低,与样品的折光率相差大;能润湿凝胶,防止吸附作用。
常用的流动相有四氢呋喃、甲苯、N,N’-二甲基甲酸胺、三氯甲烷(凝胶渗透色谱);水(凝胶过滤色谱)等。
(可用于分离相对分子质量大的分子,如蛋白质、核酸等)。