色谱分析法教学文稿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,色谱分析法,习题课,主要内容：,归纳总结本章的主要内容,做典型的练习题,本章主要内容的归纳总结,色谱法是一种,分离分析,方法。,色谱法的分离原理：,当流动相携带混合物中各组分流经固定相时，由于混合物中各组分在结构和性质上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的不断通过，各组分在两相间经过反复多次的分配，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而依先后顺序从色谱柱中流出，得到分离。,色谱法的分类,色谱法,GC,LC,SFC,GSC,GLC,LSC,LLC,吸附色谱,分配色谱,其他,离子色谱,排阻色谱,亲和色谱,分离原理,流动相,色谱法基本术语,保留值,定性的依据,死时间,t,0,保留时间,t,R,调整保留时间,t,R,死体积,V,0,保留体积,V,R,调整保留体积,V,R,相对保留值,选择因子,区域宽度,峰底宽度,W,b,半峰宽,W,1/2,标准偏差,衡量柱效率和反映色谱操作条件的动力学因素,峰高,峰面积,定量分析的基础,色谱法的理论基础,分配系数、分配比及其与保留值的关系,影响组分,K,和,k,的因素：,温度（,GC,中，温度升高，,K,和,k,均降低）；,固定相的性质,塔板理论,一种半经验性的平衡理论,贡献,：,用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程,解释了色谱流出曲线的形状及浓度极大值的位置,提出了评价柱效的指标及其与色谱参数间的关系,理论塔板数与色谱参数之间的关系：,塔板理论,不足,：,不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素；,不能说明同一组分为什么在不同的流速下，可以测得不同的理论塔板数。,速率理论,色谱过程的动力学理论,吸收了塔板理论中塔板高度的概念,考虑了组分在两相中的扩散和传质过程对色谱分 配过程的影响,速率方程（也称范,.,弟姆特方程式）,:,贡献：能定量地解释影响塔板高度的各种因素,H,=,A,+,B,/,u,+,Cu,速率方程,速率理论概括了柱填充物,粒度大小,、,填充的均匀性,、,固定液的液膜厚度,、,载气的种类,及,流速,对柱效的影响,速率理论是指导选择色谱分离操作条件的理论依据,van Deemter,方程的,H-u,曲线,为了加快分析速度，缩短分析时间，实际分析时，采用的流速稍大于,u,opt,色谱分离中的四种情况：,结论：,单独使用,选择性,或,柱效,不能反映难分离物质对的实际分离程度,分离度（总分离效能指标）,R,R,的定义式：,注：,R,=1.5,，分离程度达,99.7%,（相邻两峰,完全分离,的标准），称为,基线分离,。,色谱分离的基本方程,分离度作为柱的总分离效能指标，反映了固定相对二组分,选择性,的大小（由固定相的热力学性质所决定），及,柱效能,的高低（由色谱过程的动力学因素所决定）对分离的影响。,1.,分离度与柱效的关系,增加柱长，提高,n,，提高分离度，但延长了分析时间；,降低板高，提高,n,（提高分离度的好方法）,。,2.,分离度与选择性因子的关系,增大，是改善分离度的有效手段,GC,主要通过选择合适的固定相和,降低柱温,来增大。,LC,通过改变固定相和流动相的性质、组成，可有效增大。,考虑分离度和分析时间，,k,控制在,110,为宜。,3.,分离度与容量因子,k,的关系,对于,GC,，改变固定液的用量或柱温，可控制合适的,k,值（升高柱温,k,值降低）。,对于,LC,，改变流动相的组成，可有效控制,k,值。,色谱定性分析,基本依据,：在相同的色谱条件下，同一物质具有相同的保留值,定性方法：,利用保留时间定性,利用峰高增量定性,利用相对保留值定性,利用保留指数定性,被测物质保留指数的计算,色谱定量分析,色谱定量分析的依据,：试样中各组分的质量与其色谱峰面积成正比。,定量校正因子,绝对校正因子,f,i,:,单位峰面积所代表的组分的质量,注意：,绝对校正因子与组分的性质有关；与测定条件有关，不容易测准,相对校正因子,(,简称校正因子,),：,组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。,各种定量方法的比较,项 目,归一化法,内标法,外标法,计算公式,由工作曲线直接查得,进样量,不需准确,不需准确,需准确,操作条件稳定性,一次分析过程中条件需稳定,一次分析过程中条件需稳定,全部过程中条件需严格不变,对组分出峰的要求,全部组分,内标物及所测组分,所测组分,校正因子,需全部组分的校正因子,需内标及所测组分的校正因子,不需要,使用检测器,通用型检测器,选择性检测器有时不适用,选择性检测器,适用范围,多组分试样中各组分含量的分析,微量组分的精确定量,日常控制分析和大量同类样品的分析,练习题,1,.,当下述参数改变时，（,l,）柱长缩短；（,2,）固定相改变；（,3,）流动相流速增加；（,4,）相比减小是否会引起,分配系数,的变化？为什么？,(,补充作业,),答：（,l,）、（,3,）、（,4,）均不能引起分配系数的变化，因为分配系数反映了组分与固定相分子之间作用力的大小，与柱温、柱压有关，与流动相、固定相性质及组分性质有关。柱长缩短，或流动相流速增加，仅仅改变了组分与固定相作用的时间，而不能改变作用力的大小，所以不能引起,K,的变化。另外,K,是组分在两相间的浓度比，因此与相比无关。而只有（,2,）固定相改变才能改变,K,值。,当下述参数改变时，（,l,）柱长缩短；（,2,）固定相量增加；（,3,）流动相流速减小；（,4,）相比增大是否会引起,分配比,的变化？为什么？,答：（,l,）、（,3,）不能引起分配比的变化,.,（,2,）、（,4,）,k,改变,2,、,在一根色谱柱上，欲将含,A,、,B,、,C,、,D,、,E,五个组分的混合试样分离。查得各组分,的分配系数大小,:,K,B,K,A,K,C,K,D,K,E,=,K,A,.,试定性地画出它们的色谱流出曲线图，并说明理由？,答：色谱流出曲线,:,理由：,t,R,K,组分按,K,的大小次序流出色谱柱。,3,、当载气线速度较小时，选用,H,2,和,N,2,中何种气体作载气对提高柱效有利？为什么？,(,补充作业,),答：当载气线速度较小时，,B/u,对柱效起控制作用，而,B,2Dg,，,Dg,与载气分子量平方根成反比，,N,2,的分子量比,H,2,大，因此，组分的,Dg,在使用,N,2,作载气时较小，对提高柱效有利。,4,、载体填充的均匀程度主要影响（）,5,、在色谱分析中，柱长从,1 m,增加到,4 m,，其它条件不变，则分离度增加,(),(,补充作业,),(1)4,倍,(2)1,倍,(3)2,倍,(4)10,倍,A.,涡流扩散相,B.,分子扩散相,C.,气相传质阻力,D.,液相传质阻力,6,、指出下列情况下，色谱出峰的大致规律：,（,1,）试样是非极性，固定相也是非极性,（,2,）试样是极性，固定相也是极性,（,3,）试样是非极性和极性组分的混合物，固定相是极性,（,4,）试样为氢键型，固定相为极性、氢键型,选择固定相或判断组分出峰顺序时，遵循“相似相溶原理”,指出下列物质分别在正相色谱柱和反相色谱柱上的流出顺序：,（,1,）乙酸乙酯，乙醚,（,2,）正己烷，正己醇,正相色谱,（,1,）乙醚、乙酸乙酯,（,2,）正己烷、正己醇,反相色谱,（,1,）乙酸乙酯、乙醚,（,2,）正己醇、正己烷,思考题：,在一正相色谱柱上，以,50%,氯仿和,50%,正己烷为流动相，某组分的保留时间为,29.1min,。测得死时间为,1.05 min,，问如何调整流动相配比使该组分的容量因子为,10,。,7,、色谱图上的色谱峰流出曲线可以说明什么问题？,答：可以说明：,（,1,）根据色谱峰的数目，可判断样品中所含组分的,最少,个数。,（,2,）根据峰的保留值进行定性分析,（,3,）根据峰的面积或高度进行定量分析。,（,4,）根据峰的保留值和区域宽度，判断色谱柱的分离效能。,（,5,）根据峰间的距离，可评价固定相及流动相选择的是否合适。,8,、使用热导池检测器时,应选用下列哪种气体作载气,其效果最好？,(),(1)H,2,(2)He (3)Ar (4)N,2,9,、热导池检测器是一种,(),(1),浓度型检测器,(2),质量型检测器,(3),只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器,(4),只对含硫、磷化合物有响应的检测器,10,、在液相色谱中，为了改变柱子的选择性，可以进下列哪种操作（）,A.,改变固定液的种类,B.,改变载气和固定液的种类,C.,改变色谱柱温,D.,改变固定液的种类和色谱柱温,11,、在液相色谱中，范第姆特方程中的哪一项对柱效的影响可以忽略（）,A.,涡流扩散项,B.,分子扩散项,C.,流动区域的流动相传质阻力,D.,停滞区域的流动相传质阻力,12,、,何谓梯度洗脱，适用于哪些样品的分析？与程序升温有什么不同？,答：梯度洗脱就是在分离过程中，让流动相的组成、极性、,pH,值等按一定程序连续变化。使样品中各组分能在最佳的,K,下出峰。使保留时间短、拥挤不堪、甚至重叠的组分，保留时间过长而峰形扁平的组分获得很好的分离，特别适合样品中组分的,K,值范围很宽的复杂样品的分析。,梯度洗脱十分类似于气相色谱的程序升温，两者的目的相同。不同的是程序升温是通过程序改变柱温，而液相色谱是通过改变流动相组成、极性、,pH,值来达到改变,K,的目的。,思考题：,计算当两组分的分配系数之比为,1.05,时，柱的有效塔板高度为,0.01 mm,时，至少需要多长的色谱柱才能将两组分完全分离。,在硅胶分离柱上，用甲苯为流动相，某组分的保留时间为,25 min,。若改用四氯化碳或三氯甲烷为流动相，分析哪种溶剂能缩短该组分的保留时间？（未讲）,