导图社区 色谱分析法导论
色谱分析法、又称层析法,色层法,层离法。是一种物理或 物理化学分离分析方法。是先将混合物中各 组分分离,而后逐个分析。其分离原理是利 用混合物中各组分在固定相和流动相中溶解、解析、吸附、脱附或其他亲和作用性能的微小差异,当两相作相对运动时,使各组 分随着移动在两相中反复受到上述各种作用 而得到分离。色谱法已成为分离分析各种复 杂混合物的重要方法,但对分析对象的鉴别 能力较差。
HPLC高效液相色谱法——Hplc的特点有高压,高速,高效,高灵敏度。可用于分离高沸点,稳定性差,相对分子质量较大的有机物。导图中阐述了分离模式和高效液相色谱仪的详细内容。
气色气象色普法包括气象色谱仪;检测器的性能指标;气象色谱固定相;气象色谱条件的选择;毛细管柱气象色谱。
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色谱分析法导论
色谱的由来
茨维特——色素分离实验
定义:各组分混合物在流动相、固定相之间通过多次反复分配实现——分离,然后顺序检测的分离分析方法
色谱的原理
固定相
使混合物中各组分在两相间进行分配其中不动的一相
流动相
携带混合物流过固定相的流体
原理
由于各组分在结构性质上的差异,与固定相发生作用的大小、强弱也有差异,因此在同一推动力的作用下,不同组分在固定相中滞留时间不同
特点
不同组分因与固定相的作用不同导致迁移速度不同——差速迁移
同一组分区带在迁移过程中不断扩展——分子分离分散
色谱法的分类及特点
按流动相的状态分
气相色谱
液相色谱
按固定相的固定方式分
柱色谱
纸色谱
薄层色谱
按分离原理分
吸附色谱
分配色谱
离子交换色谱
排阻色谱
分离效能高,灵敏度高,分析速度快,应用范围广,未知物定性困难
色谱定性和定量分析
定性分析
利用纯物质对照定性
适用于组分性质已有所了解,组成比较简单,且已有纯物质的样品分析
加入已知物增加峰高法
应用于指定色谱峰的定性
相对保留值法
要求基准物纯度高,与待测组分的保留值相近
适用于有文献值或待测组分纯物质的样品
特点:可消除实验条件被动带来的影响
保留指数定性法
规定:正构烷烃的保留指数为100z
规律:保留指数与化合物的调整保留时间成正比
方法特点:可消除实验条件被动带来的影响。重现性好,温度系数小,无需纯物质对照
定量分析
定量分析依据:被相应组分的质量W与峰面积A成正比
A——峰面积
f——校正因子
峰面积的测量
适用于对称峰
适用于不对称峰
测量方法
自动积分仪法
峰高代替峰面积
剪纸称重法
校正因子
绝对校正因子
相对校正因子
标准物
苯
热导检测器
正庚烷
氢火焰离子化检测器
定量计算方法
归一化法
使用条件:所有组分必须出峰。否则结果偏高。
特点:对多组分同时测定简单、准确;操作条件的变化对定量结果影响不大;微量组分的测定误差较大
内标法
对内标物的要求
试样中原来不存在的物质
能与待测组分分离且保留时间相差不多
含量、灵敏度与待测组分接近
稳定性好
优点
进样量不必准确mi/ms比值恒定
操作条件的变化对定量结果影响不大
适用于微量组分的测定,而无归一化法要求全部出峰的限制
缺点
每次都要准确称量内标物和样品,繁琐费时
内标物的加入,提高了对分离度的要求
外标法(标准曲线法)
操作简单,计算方便
要求操作条件和进样量完全一致
分离度R
组分完全分离的标志
两个色谱峰距离足够大
选择性因子较大即两组分保留值差别大
热力学特性
峰必须窄
柱效率(塔板数)高即色谱峰较窄
动力学特性
两相邻色谱峰保留值之差与两峰宽之和一半的比值
涉及热力学和动力学特性——分离性能的总指标
分离度与柱效率和选择性因子的关系
分离度的优化
R与n的关系
R与k的关系
R与相对保留值的关系
色谱分离的基本理论
塔板理论(热力学理论)
分离效率的计算方法:L表示色谱柱长,H表示塔板高度,n表示理论塔板数
结论:保留时间越长,峰越窄,柱效率越高;柱效率与组分性质及色谱条件有关;容量因子的大小决定了n和n有效的差别大小
衡量色谱柱效能的指标:有效塔板数/有效塔板高度
速率理论(动力学理论)
如何提高分离效率
范第姆特方程:
涡流扩散项A
减小涡流扩散项的措施
填充越均匀
使用粒径较小的填料
纵向扩散项B/U
硅藻土填充物0.5——0.7
空心柱
组分在气体流动相中的扩散系数,与组分、载气性质、柱温、柱压有关
减小纵向扩散项的措施
采用分子量较大的载气(氮气)
提高载气流速
降低温度
传质项CU
气项传质阻力项
填充物平均粒径
组分在气体流动相中的扩散系数
液相传质阻力项
液膜厚度
组分在液相中的扩散系数
减小传质项的措施
采用分子量较小的载气(氢气)
降低载气流速
适当提高温度
减小填充物粒径
适当降低液膜厚度
范第姆特方程曲线
最佳载气流速选择
更好地解释了塔板高度与载气线速度的关系
塔板理论的成就与不足
成就
塔板理论导出了色谱流u曲线方程,成功地解释了流出曲线的形状、浓度极大点的位置,能够评价色谱柱柱效,进而说明正常峰的峰高可用于定量分析和提高柱效能提高色谱分析的灵敏度。
塔板理论把整个色谱柱比作为一座分馏塔,把色谱的分离过程比作为分馏过程, 直接引用分馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程。 塔板理论形象地描述了某一物质在柱内进行屡次分配的运动过程, n越大,H越小, 柱效能越高,别离得越好。定性地给出了塔板数及塔板高度的概念。
不足
塔板理论是基于热力学近似的理论,虽然能很好地解释色谱峰的峰型、峰高,客观地评价色谱柱地柱效,却不能很好地解释与动力学过程相关的一些现象。
某些根本假设不严格,如组分在纵向上的扩散被忽略了、分配系数与浓度的关系被忽略了、分配平衡被假设为瞬时到达的......因此,塔板理论不能解释在不同的流速下塔板数不同这一实验现象,也不能说明色谱峰为什么会展宽及不能解决如何提高柱效能的问题。
相对保留值/选择性因子
定性依据
组分2与组分1的调整保留时间之比
两组分在色谱体系中平衡分配差异的量度,衡量色谱柱选择性的指标,是热力学参数
与组分性质、流动相和固定相性质以及温度有关
与柱径、柱长、填充情况以及流动相流速无关
分配系数、分配比、相比
分配系数K
组分在两相中的浓度之比
色谱分离的依据
与温度、压力、组分性质、流动相和固定相的性质有关
分配比/容量因子/容量比
组分在两相中的质量之比
与温度、压力、组分性质、流动相和固定相性质以及相比有关
相比
固定相与流动相的体积之比
色谱图(流出曲线)及常用术语
基线
无组分进入检测器时的信号——时间曲线
峰高h:色谱峰到基线的距离
定量依据
峰面积:
峰宽
峰底宽度
半峰底宽
标准偏差
保留值
死时间
流动相流经色谱柱的时间
保留时间
从开始进样到色谱峰值出现的时间
调整保留时间
组分在固定相内的停留时间
死体积
流经色谱柱的流动相的体积
保留体积
保留时间内流经色谱柱的流动相的体积
调整保留体积
调整保留时间内流经色谱柱的流动相的体积