色谱分析课件.ppt
《色谱分析课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《色谱分析课件.ppt(238页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、色谱分析,第一章 绪论 第二章 经典柱层析 第三章 平面色谱法 第四章 气相色谱法 第五章 高效液相色谱法 第六章 其他色谱技术 第七章 色谱分析样品处理,参考书目,傅若农 色谱分析概论 达世禄 色谱学导论 邹汉法 高效液相色谱法 刘虎威 气相色谱方法及应用 何丽一 平面色谱方法及应用,第一章 绪论,1.概述 混合物最有效的分离、分析方法 俄国植物学家茨维特于1903年研究植物色素时使用的示意装置: 其中的一相固定不动,称为固定相; 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体(气体或液体),称为流动相。,色谱法的出现,色谱法,利用混合物中各组分在两相间分配系数的不同,当两项作相对位移时,各组分在
2、两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而获得分离(各组分按一定次序由固定相中流出)。,与适当的柱后检测方法结合,实现混合物中各组分的分离与检测。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础,色谱法的特点,(1)分离效率高 复杂混合物,有机同系物、异构体。手性异构体。 (2) 灵敏度高 可以检测出g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。 (3) 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。 (4) 应用范围广 气相色谱:沸点低于400的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱:高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处: 被分离组
3、分的定性较为困难。,2.色谱法分类,气相色谱(流动相为气体) 液相色谱(流动相为液体) 柱色谱 平面色谱 吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 排阻色谱,流动相物态,固定相使用形式,分离过程机制,流动相为气体(称为载气) 固定相为固体吸附剂,气相色谱,气固色谱,气液色谱,流动相为气体(称为载气) 固定相为液体,流动相为液体(淋洗液) 固定相为固体吸附剂。,液相色谱,液固色谱,液液色谱,流动相为液体(淋洗液)固定相为液体,按分离柱不同可分为:填充柱色谱和毛细管柱色谱,第二章 经典柱层析,1. 吸附的分类 物理吸附(特点:无选择性;吸附与解吸可逆) 常用的硅胶、氧化铝为这一类型;应用最广 化学吸附(特
4、点:具有选择性;吸附十分牢固,甚至不可逆) 如黄酮等酚酸性化合物被氧化铝吸附、生物碱被硅 胶的吸附;应用较少 半化学吸附(介于上述之间,如聚酰胺对黄酮、酚类、醌类的 氢键吸附)有一定应用,2. 极性及其强弱判断 极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素 所谓极性乃是一种抽象概念,用以表示分子中电荷不对称的程度,大体上与偶极矩、极化度、介电常数等概念相对应,官能团的极性强弱比较,3. 吸附色谱 吸附色谱法,是指用吸附剂作固定相,利用试样对吸附剂表面的吸附差异来进行分离分析的方法 3.1 吸附色谱三要素(吸附剂、洗脱剂、 试样) 吸附剂一般是多孔性物质,具有较大的比表面积,在表面有许多吸附中心。 常用
5、的吸附剂有:硅胶、氧化铝、聚酰胺、活性碳等,硅 胶,吸附性来源于硅羟基 硅羟基有三种 结合型 活性型 游离型 三种硅羟基吸附性强弱为: 硅胶吸附剂的缺点:对弱酸性敏感的化合物会被破坏,氧化铝,吸附性来源于铝原子上未公用电子对 碱性吸附剂,适用于碱性(如生物碱)和中性化合物的分离 缺点:有时会引起异构化、氧化、皂化、脱除氯化氢形成双键等副作用。,聚酰胺,通过形成氢键缔合而产生吸附; 分子中的酰胺羰基作为质子受体; 或以酰胺键上的NH作为质子给体; 适用范围:酚类、黄酮类、醌类 。,溶剂的极性,溶剂的极性:与介电常数大小一致 环己烷 1.88 苯 2.29 无水乙醚 4.47 氯仿 5.20 极性
6、递增 乙酸乙酯 6.11 乙醇 26.0 甲醇 31.2 水 81.0, 按照极性增强顺序,常用混合洗脱溶剂 体系如下: (己烷/苯) (苯/乙醚) (苯/乙酸乙酯) (氯仿/乙醚) (氯仿/乙酸乙酯) (氯仿/甲醇) (丙酮/水) (甲醇/水),三要素的相互关系,第三章 平面色谱法,第一节 TLC的特点、技术参数 第二节 TLC的制板、点样、展开、显色 第三节 TLC的定性与定量分析 第四节 TLC的应用 第五节 纸色谱简介,第一节 概 述,1938年俄国人首先实现了在氧化铝薄层上分离一种天然药物。1965年德国化学家Stahl出版了“薄层色谱法”一书,推动了这一技术的发展。 因TLC法设备
7、简单,分析速度快,分离效率高,结果直观,很快被用作定性和半定量的方法。 70年代中后期发展了高效薄层色谱。80年代以后发展了薄层色谱光密度扫描仪,和各步操作的仪器化,并实现了计算机化。 薄层层析流动相的移动是依靠毛细作用。 将试样点在色谱滤纸或层析板的一端,并将该端浸在作为流动相的溶剂(常称之为展开剂)中,随着溶剂向上的移动,经过试样点时,带动试样向上运动。,TLC特点,优点: 设备简单、操作方便、运行费用低; 分离时间短,工作效率高; 展开剂选择范围广,展开方式多样; 显色方便,检测手段丰富; 既可分析,又可制备; 试样一般不需要经过严格预处理即可分离。 缺点: 分离效率较低;不适用挥发性试
8、样分离;定性定量不便。,TLC与高效液相色谱的比较,固定相和流动相 TLC流动相流动靠毛细作用力,流动相选择较少受限制,固定相不用再生。而 HPLC是在封闭的系统内,流动相流量靠泵控制,溶剂选择受检测器限制,固定相需再生。 样品处理 TLC要求没有HPLC严格。,薄层色谱参数,比移值(Rf值):用来表征斑点位置的基本参数是保留因子,通常称作比移值,用Rf表示。,Ls,相对比移值,理论塔板数: n=16(D/W)2,理论塔板高度: H=L/n,分离度,分离数:,第二节 TLC的制板、点样、 展开、显色,黏合剂: 无机黏结剂石膏(硫酸钙),添加石膏的吸附剂以字母“G”表示。没有黏结剂的吸附剂以字母
9、“H”表示。 无机黏结剂的优点是:耐高温,耐酸碱,但涂铺薄板动作要快,否则匀浆易凝固; 薄层强度差。 有机黏结剂羧甲基纤维素钠(CMC-钠)、淀粉、聚乙烯醇、高分子聚合物等。 优点是薄层强度高、使用方便,缺点是不能用浓硫酸作显色。,添加剂 荧光指示剂 硝酸银溶液,制板、活化,点样,1.溶剂对样品的溶解度适中; 2.溶剂沸点适中; 3.样品浓度适中; 4.原点位置应在展开剂液面上; 5.定性分析:内径0.5mm管口平整的毛细管 定量分析:微量注射器,6. TLC:原点直径最大不超过5mm,一般3mm; 高效TLC: 1-2 mm 7. 边缘效应,边缘效应,展开剂选择的实践(一): 微量圆环法,展
10、开剂选择的实践(二): 三角形法,展开剂选择的理论基础 展开剂的分类,显色,显色方法 -日光下观察,划出有色物质的斑点位置 -在紫外灯下(254nm或366nm),观察有 无荧光的产生,用硅胶G板 -荧光淬灭法,适用于有紫外吸收的物质, 用GF254板 -显色剂显色,破坏性检出方法,通用显色剂,定性分析,与标准对照品在三种不同的展开剂中展开(加熔点); 制备TLC,将待定性化合物分离后,刮下、洗脱,再波谱分析; TLC与其它技术联用,定量分析,间接定量(洗脱测定法); 直接定量(薄层扫描法) 薄层扫描法:以一定波长的光照射展开后的薄层色谱板上被分离组分的斑点,测定斑点对光的吸收强度或所发出的荧
11、光强度,进行定量分析的方法。 薄层吸收扫描法 薄层荧光扫描法,第四节 TLC的应用,1. 用于柱层析后相同组分的合并 2. 有机合成监控反应,摸索最佳条件 3. 制备有机化合物 4. 中药材的鉴定,第四章 气相色谱法,第一节 概述 第二节 气相色谱术语、理论 第三节 填充柱气相色谱 第四节 毛细管柱气相色谱 第五节 裂解气相色谱及顶空气相色谱 第六节 气相色谱仪 第七节 衍生化气相色谱法 第八节 气相色谱的定性与定量 第九节 气相色谱的应用,GC:以气体(即载气)为流动相的柱色谱分离技术。 GC中常用作的载气的气体有N2、 He、 H2、Ar。 GC中载气是惰性的,载气的功能仅仅是携带试样、洗
12、脱组分。 GC的选择性主要取决于固定相和组分分子间的作用,所以可通过改变固定相来改变GC的选择性。,第一节 概述,GC按柱直径粗细分类,填充柱:将固定相填充在内径4mm的金属管或玻璃管内 毛细管柱:使用内径0.1mm-0.5mm的玻璃管或石英管,GC按分离机理分类,GC的特点,分离效率高(填充柱上千块塔板;开管柱106块塔板) 分析速度快 样品用量少(检测限低,高灵敏检测器) 缺点:(约20%样品适用) 样品须能气化(350度下有一定的挥发性) 热稳定性要好 定性困难,第二节 气相色谱术语、理论,气相色谱流出曲线 分配系数与容量因子 塔板理论 速率理论 分离度 基本分离方程,一、气相色谱流出曲
13、线,1.基线 仅有流动相(无试样)通过检测器时,检测到的信号为基线。 2.保留值,(1)用时间表示的保留值 保留时间(tR):从进样到某个组分的色谱峰顶点之间的时间间隔 死时间(tM):不被固定相滞留的组分从进样开始、通过色谱柱、到出现峰最大值所需要的时间。 调整保留时间(tR ):tR= tRtM,(2) 用体积表示的保留值,保留体积(VR):VR = tRF0 ( F0为色谱柱出口处的载气流量, 单位:m L / min。) 死体积(VM): VM = tM F0 调整保留体积(VR): V R = VR VM,3. 相对保留值r21,A. 组分2与组分1的调整保留值之比(大于1): r2
14、1 = tR2 / tR1= VR2 / V R1 =k2/k1=K2/K1 B. 它表示了固定相对这两种组分的选择性。 C. 亦称分离因子a 、分配系数比、选择性系数、 选择 因子,4. 区域宽度,(1)标准偏差(): 0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 (2)半峰宽(Y1/2): 0.5倍峰高处的宽度 Y1/2 =2.355 (3)峰底宽(Wb): Wb=4 Wb=1.699 Y1/2,二、分配系数与容量因子,分配系数K:组分在两相间的浓度比 容量因子k:组分在两相间的质量比; 容量因子k与分配系数K的关系为:,为相比:流动相体积与固定相体积之比 填充柱的相比:535; 毛细管柱的相比:
15、50200,容量因子越大,保留时间越长。 可由保留时间计算出容量因子,两者有以下关系:,三、塔板理论,塔板理论把色谱柱看成一个精馏塔,沿用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相(固定相与流动相)间的分配行为,并引入理论塔板数作为衡量柱效高低的指标。 当组分进入柱后,组分在两相间进行多次分配,最后和固定相作用力较小的组分先从“塔顶”(即柱出口)逸出,从而与另一组分(和固定相作用力较大)分离,色谱塔板理论的五点假设,1. 组分在气液两相间可瞬间完成分配平衡 2. 所有的物质在开始时全部进入零号塔板 3. 分配系数在每块塔板里都一样 4. 一个塔板和另一个塔板之间没有纵向扩散 5. 载气不是连续进入色谱
16、柱,而是脉冲式进入色谱柱,即一个塔板体积的载气进入后,再进入另一个塔板体积的载气,理论塔板数的计算,色谱柱长:L, 虚拟的塔板间距离:H, 色谱柱的理论塔板数:n, 则三者的关系为: n = L / H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为:,有效塔板数、有效塔板高度,组分在死时间内不参与柱内分配,用调整保留时间代替保留时间,得有效塔板数和有效塔板高度:,塔板理论的成功与不足,塔板理论能成功解释色谱峰的形状(高斯分布曲线)及评价柱效(计算n)。 不能解释柱效和流动相流速的关系;也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。,四、速率理论,速率方程(也称范第姆特方程式): H = A + B/u + C
17、u H:理论塔板高度(cm) ,u:载气的线速度(cm/s),1. 涡流扩散项A,A = 2dp dp:载体颗粒的平均直径 :填充不均匀因子(与载体颗粒大小、分布、填充均匀性等有关),2. 分子扩散项(纵向扩散项)B/u,B = 2 Dg :弯曲因子(填充柱,=0.50.7;毛细管柱,=1) Dg:试样组分分子在气相中的扩散系数(cm2s-1)。由于柱中存在着浓度差,产生纵向扩散:,3. 传质阻力项 Cu,组分在气相和液相两相间进行反复分配时,遇到阻力。 传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL ,液相传质阻力大于气相传质阻力。 即: C =(Cg + CL),H u 曲线结论,涡流扩散
18、项与流速u 无关; 此曲线有一最低点,此点流速即uopt兼顾了分子扩散项和传质阻力项,使两者之和最小; 在uopt附近曲线平坦,因此可适当提高流速以节省时间,同时板高H并没有增大多少; 在低流速区,分子扩散项占主导,流动相使用重载气; 在高流速区,传质阻力项占主导,流动相使用轻载气;采用较低固定液量,H = A + B/u + Cu,Uopt Hmin 计算公式,五、分离度,塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。 分离度的表达式:,定性时要求:R =1.0(相邻两峰分离程度98%) 定量时要求:R =1.5(相邻两峰分离程度99.7%,基线分离,作为完全分离的标准)。,六、基
19、本分离方程,初始,k、N、对分离度的影响,增大k,增大N,t,改变,第三节 填充柱气相色谱,填充柱气相色谱用载体 气液色谱用固定相 气固色谱,气-液色谱的特点:,(1)固定液品种多,可选择范围大; (2)可以根据需要选用合适的固定液用量,以改善分离效果; (3)气-液色谱在通常操作条件下有良好的对称峰; 寿命长。,气液色谱固定相: 固定液 + 载体(担体) 载体,亦称担体,是支撑固定液的惰性多孔物质,填充柱气相色谱用载体,作为担体使用的物质应满足的条件: 比表面积大,孔径分布均匀; 化学惰性,表面无吸附性或吸附性很弱,与被分离组份不起反应; 具有较高的热稳定性和机械强度,不易破碎; 颗粒大小均
20、匀、适度。一般常用6080目、80100目。,载体分类: 硅藻土:由二氧化硅(90%)和少量金属氧化 物组成 红色硅藻土:201红色担体 白色硅藻土:101白色担体 非硅藻土类:GDX、 玻璃微球、氟担体等,按相对极性分类 固定液分类 按化学结构分类,固定液分类:按相对极性分类,“0”级非极性固定液 “+1” 与“+2”级弱极性固定液 “+3”级中等极性固定液 “+4”与“+5”级强极性固定液,固定液分类:按化学结构分类,烃类 聚硅氧烷类 聚二醇类 聚酯类 腈类 特殊的固定液,按固定液的化学结构分类的固定液,固定液与组分的分子间作用力,1. 定向力: 2. 诱导力: 3. 色散力:,气固色谱固
21、定相的特点,(1)性能与制备和活化条件有很大关系; (2)同一种固定相,不同厂家或不同活化条件,分离效果 差异较大; (3)使用方便; (4)种类有限,能分离的对象不多。,气固色谱中常用的吸附剂,特点:可控制其孔径大小及表面性质;易填充均匀, 重现性好。 用途:有机物中痕量水,多元醇、脂肪酸、胺类。 非极性:苯乙烯、二乙烯苯共聚 种类: 极性:苯乙烯、二乙烯苯共聚中引入极性官能团,高分子多孔小球,第四节 毛细管柱气相色谱,毛细管气相色谱法的特点,柱渗透性好 柱效高 使用温度较高,固定相流失小 柱容量小 易于实现气-质联用 (GC-MS),毛细管柱速率方程,H = B/u + Cu H:理论塔板
22、高度(cm) ,u:载气的线速度(cm/s) B = 2 Dg :弯曲因子(填充柱,=0.50.7;毛细管柱,=1),毛细管柱的分类,涂壁开管柱(WCOT) 壁处理开管柱(WTOT) 多孔层开管柱(PLOT) 开管柱 载体涂渍开管柱(SCOT) 键合、交联毛细管 熔融氧化硅开管柱(FSOT) 填充柱,毛细管气相色谱柱的粗糙化、钝化,毛细管在涂敷固定液前,应进行表面处理,其目的:(1)粗糙化,提高表面的可润湿性;(2)钝化,去除表面硅羟基的活性 玻璃柱的粗糙方法:化学反应法、沉积细颗粒法、玻璃管预处理法 石英柱的粗糙方法:沉积石墨化炭黑;沉积氯化钠;沉积二氧化硅 钝化方法:硅烷化试剂(二甲基二氯
23、硅烷、六甲基二硅烷胺)、PEG、表面活性剂钝化,固定液的涂敷,涂敷指的是在整个色谱柱的内壁形成均匀的薄层,其厚度一般为0.11.5m,可采用动态法和静态法,石英毛细管柱,一支高性能的毛细管柱应具备四个方面的优良性能:柱效高、活性低、热稳定性好、保留性能重复性好 毛细管柱对固定液的要求:热稳定性好、对毛细管内壁有交好的润湿性、批与批之间尽可能一致(分子结构、分子量分布)、对组分选择性高(K差别大) 通常,具备非极性的OV-1(SE-30)、弱极性的SE-54、中等极性的OV-17)三种毛细管柱可完成85%以上的GC分析任务;再加一根强极性的(PEG-20M)可完成95%以上的GC分析任务,第五节
24、 裂解气相色谱及顶空气相色谱,裂解气相色谱,裂解气相色谱:是热裂解和气相色谱两种技术的结合。 可用于分子量较大、结构复杂、难挥发的物质的分析鉴定。 在高分子、生物医学、考古学、地球化学、炸药等领域有广 泛应用。,裂解气相色谱基本原理及方法,基本原理: 在一定条件下,高分子及非挥发性有机化合物遵循一定的裂解规律,即特定的样品能够产生特征的裂解产物及产物分布,采用气相色谱分析鉴定裂解产物,据此可对原样品进行表征。 方法: 样品置于裂解器中,在严格控制的条件下,快速加热,使之迅速分解成为可挥发的小分子产物,然后直接将裂解产物送入色谱柱中进行分离,获得定性定量数据。,裂解气相色谱的特点,(1) 分离效
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 色谱 分析 课件
链接地址:https://www.31doc.com/p-3001660.html