色谱法原理学习教案.ppt
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会计学第一节概述一、色谱法简介色谱法(Chromatography)是一种分离分析方法。它是利用各物质在两相中具有(jùyǒu)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。色谱法早在1903年由俄国植物学家Tswett分离植物色素时采用。后来不仅用于分离有色物质,还用于分离无色物质,并出现了种类繁多的各种色谱法。许多气体、液体和固体样品都能找到合适的色谱法进行分离和分析。目前色谱法已广泛应用于许多领域,成为十分重要的分离分析手段。色谱(sèpǔ)分离过程在色谱发展史上占有重要地位的英国人A.J.P.Martin(马丁)和R.L.M.Synge(辛格),他们提出色谱塔板理论;发明(fāmíng)液-液分配色谱;预言了气体可作为流动相(即气相色谱)。1952年,因为他们对分配色谱理论的贡献获诺贝尔化学奖。色谱法其共同的基本特点是具备两相:不动的一相,称为固定相;另一相是携带样品(yàngpǐn)流过固定相的流动体,称为流动相。当流动相中样品(yàngpǐn)混合物经过固定相时,就会与固定相发生作用,由于各组分在性质和结构上的差异,与固定相相互作用的类型、强弱也有差异,因此在同一推动力的作用下,不同组分在固定相滞留时间长短不同,从而按先后不同的次序从固定相中流出。组分(zǔfèn)分离示意图二、色谱法分类(fēnlèi)2.按分离(fēnlí)机理分类3.按固定相的外形分类固定相装于柱内的色谱法,称为柱色谱,柱色谱又可分为填充柱色谱和开管柱色谱。固定相呈平板(píngbǎn)状的色谱法,称为平板(píngbǎn)色谱,它又可分为薄层色谱和纸色谱。三、色谱法的特点1、高选择性;2、高效能;3、高灵敏度可以分析质量分数为10-6~10-9数量级、检出限量低至10-1lg的物质,适于微量和痕量分析。四、色谱法的应用1、色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析;2、液相色谱法,在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物等方面(fāngmiàn)得到了广泛的应用。3、色谱分离是一种非常有效的提纯物质的技术,常用于制备分离,得到高纯样品。4、色谱—质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。第二节色谱流出曲线(qūxiàn)及有关术语色谱(sèpǔ)图/二、基线当仪器中没有注入样品,仅有流动相通过时,检测器响应信号的记录(jìlù)值,即图中O—t线。稳定的基线应该是一条水平直线。三、峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以h表示,如图中B′A。四、保留值3.调整保留时间tR′某组份的保留时间扣除(kòuchú)死时间后称为该组份的调整保留时间,即tR′=tR-tM5.保留体积(tǐjī)VR指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积(tǐjī)。保留体积(tǐjī)与保留时间tR的关系如下:VR=tR·F0五、区域(qūyù)宽度从色谱流出曲线上,可以得到许多(xǔduō)重要信息:一、分配(fēnpèi)系数K和分配(fēnpèi)比k2.分配(fēnpèi)比k它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数(cānshù)。k值也决定于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、柱压变化而变化,而且还与流动相及固定相的体积有关。3.分配(fēnpèi)系数K与分配(fēnpèi)比k的关系二、塔板理论把色谱柱比作一个精馏塔,沿用精馏塔中塔板的概念来描述(miáoshù)组分在两相间的分配行为,同时引入理论塔板数作为衡量柱效率的指标,即色谱柱是由一系列连续的、相等的水平塔板组成。每一块塔板的高度用H表示,称为塔板高度,简称板高。塔板理论假设:1.在柱内一小段长度H内,组分可以在两相间迅速达到平衡。这一小段柱长称为(chēnɡwéi)理论塔板高度H。2.以气相色谱为例,载气进入色谱柱不是连续进行的,而是脉动式,每次进气为一个塔板体积(ΔVm)。3.所有组分开始时存在于第0号塔板上,而且试样沿轴(纵)向扩散可忽略。4.分配系数在所有塔板上是常数,与组分在某一塔板上的量无关。简单地认为:在每一块塔板上,溶质在两相间很快达到分配平衡,然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前移动。对于一根长为L的色谱柱,溶质平衡的次数应为:n=L/Hn称为理论塔板数。与精馏塔一样,色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加,随板高H的增大而减小。塔板理论指出(zhǐchū):第一,当溶质在柱中的平衡次数,即理论塔板数n大于50时,可得到基本对称的峰形曲线。在色谱柱中,n值一般很大,如气相色谱柱的n约为103~106,因而这时的流出曲线可趋近于正态分布曲线。当n>50时,就可以(kěyǐ)得到对称的峰形曲线。第二,当样品进入色谱柱后,只要各组分在两相间的分配系数有微小差