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东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课 第十二章第十二章 色谱法分析法色谱法分析法第一节第一节 概述概述第二节第二节 气相色谱理论基础气相色谱理论基础第三节第三节 气相色谱法气相色谱法第四节第四节 高效液相色谱法高效液相色谱法第五节第五节 色谱分离方式的选择色谱分离方式的选择/第十二章 色谱法分析法第一节 概述/1东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课第一节第一节 概概 述述色色谱谱法法（ChromatographyChromatography）是是一一种种分分离离分分析析方方法法，是是目目前前科科研研和和生生产产分分析析中中广广泛泛采采用用的的一一种种重重要要工工具。一句话，色谱法非常有用，必须掌握。具。一句话，色谱法非常有用，必须掌握。一、色谱法简介一、色谱法简介色色 谱谱 法法 是是 19011901年年 由由 俄俄 国国 植植 物物 学学 家家 茨茨 维维 特特（Tswett)Tswett)）提提出出，最最初初的的认认识识是是在在于于它它的的分分离离价价值值，用用于于分分离离植植物物中中的的色色素素等等有有色色物物质质。现现代代的的色色谱谱方方法法，不不再再局局限限于于有有色色物物质质，也也大大量量用用于于分分离无色物质离无色物质。/第一节 概 述色谱法（Chromatography）2东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课俄俄国国植植物物学学家家茨茨维维特特使使用用的的装装置置：色色谱谱原原型型装装置置如如图图，用用来来分分离离植植物物叶叶片片中中的的色素。色素。管管子子中中的的填填充充物物，固固定定不不动动，称称为为固固定定相（碳酸钙）；相（碳酸钙）；将将色色素素提提取取物物置置于于管管子子上上端端，靠靠重重力力往往下下流流，同同时时用用石石油油醚醚淋淋洗洗；石石油油醚醚称称为为流动相（携带试样混合物流过固定相）。流动相（携带试样混合物流过固定相）。管子及填充物可以称为色谱柱。管子及填充物可以称为色谱柱。色谱三元素！色谱三元素！叶绿素叶绿素A叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素/俄国植物学家茨维特使用的装置：色谱原型装置如图，用来分离植物3东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课色谱分离原理：色谱分离原理：当当流流动动相相中中携携带带的的混混合合物物流流经经固固定定相相时时，混混合合物物中中与与固固定定相相发发生生相相互互作作用用。由由于于混混合合物物中中各各组组分分在在性性质质和和结结构构上上的的差差异异，与与固固定定相相之之间间产产生生的的作作用用力力的的大大小小、强强弱弱不不同同，随随着着流流动动相相的的移移动动，混混合合物物在在两两相相间间经经过过反反复复多多次次的的分分配配平平衡衡，使使得得各各组组分分在在固固定定相相中中停停留留的的时时间间不不同同，从从而而按按一一定定次次序序由由固固定定相相中中流流出出。与与适适当当的的柱柱后后检检测测方方法法结结合合，实实现现混混合合物物中中各组分的分离与检测。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。两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础。/色谱分离原理：/4东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课 这种借在两相间分配原理而使混合物中各组这种借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。二、色谱法分类二、色谱法分类1 1、按两相物理状态分类、按两相物理状态分类气气相相色色谱谱（气气体体作作流流动动相相），气气固固色色谱谱、气气液色谱液色谱液液相相色色谱谱（液液体体作作流流动动相相），液液固固色色谱谱、液液液色谱液色谱流动相状态流动相状态固定相状态固定相状态/这种借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离的技术，5东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2 2、按固定相的形式分类、按固定相的形式分类柱色谱：固定相装在色谱柱中，分：填充柱色谱和柱色谱：固定相装在色谱柱中，分：填充柱色谱和毛细管色谱。毛细管色谱。纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的水纸色谱：以多孔滤纸为载体，以吸附在滤纸上的水为固定相为固定相薄层色谱：以涂渍在玻璃板或塑料板上的吸附剂粉薄层色谱：以涂渍在玻璃板或塑料板上的吸附剂粉末制成薄层作固定相末制成薄层作固定相/2、按固定相的形式分类/6东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课3、按分离过程中物理化学原理分类、按分离过程中物理化学原理分类吸附色谱：吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能差异吸附色谱：吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能差异分配色谱：不同分配色谱：不同 组分在两相中有不同的分配系数组分在两相中有不同的分配系数离子交换色谱：利用离子交换原理离子交换色谱：利用离子交换原理排阻色谱：利用多孔性物质对排阻色谱：利用多孔性物质对 不同大小分子的排阻作用不同大小分子的排阻作用按其它原理：凝胶色谱按其它原理：凝胶色谱 超临界流体色谱超临界流体色谱 高效毛细管电泳高效毛细管电泳/7东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课三、色谱法的特点三、色谱法的特点（1 1）分离效率高）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。（2 2）灵敏度高灵敏度高 可以检测出可以检测出1010-6-61010-9-9g g的物质。的物质。（3 3）分析速度快分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4 4）应用范围广应用范围广 几乎所有的化学物质。几乎所有的化学物质。不足之处：不足之处：被分离组分（未知物）的定性较为困难。被分离组分（未知物）的定性较为困难。/三、色谱法的特点/8东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课三、气相色谱分离过程及有关术语三、气相色谱分离过程及有关术语1、气相色谱分离过程、气相色谱分离过程载气AB色谱柱检测器记录仪载气载气载气载气/三、气相色谱分离过程及有关术语载气AB色谱柱检测器记录仪载9东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2、气相色谱常用术语、气相色谱常用术语色谱图（色谱流出曲线）色谱图（色谱流出曲线）试样中的各组分经色谱柱分离后，随载气依次进入检测器，试样中的各组分经色谱柱分离后，随载气依次进入检测器，检测器将各组分浓度的变化转换为电信号，在记录仪上记检测器将各组分浓度的变化转换为电信号，在记录仪上记录为检测器响应随时间的变化的微分曲线，称为色谱流出录为检测器响应随时间的变化的微分曲线，称为色谱流出曲线。曲线。/2、气相色谱常用术语色谱图（色谱流出曲线）/10东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（1 1）色谱峰）色谱峰组分从色谱柱流出，检测器对该组分的响应信号随时间变组分从色谱柱流出，检测器对该组分的响应信号随时间变化所形成的峰形曲线。化所形成的峰形曲线。特点：当进样少，组分浓度低时，呈高斯分布特点：当进样少，组分浓度低时，呈高斯分布/（1）色谱峰特点：当进样少，组分浓度低时，呈高斯分布/11东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2 2）基线）基线在正常操作条件下，仅用载气通过色谱柱时，检测器响应在正常操作条件下，仅用载气通过色谱柱时，检测器响应信号随时间变化的曲线称为基线。信号随时间变化的曲线称为基线。特点：稳定的基线应为平行于横轴的直线。特点：稳定的基线应为平行于横轴的直线。Base line/（2）基线特点：稳定的基线应为平行于横轴的直线。Base l12东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3 3）色谱峰高）色谱峰高色谱峰顶点到基线的垂直距离（高度）称为色谱峰高。色谱峰顶点到基线的垂直距离（高度）称为色谱峰高。h/（3）色谱峰高h/13东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（4 4）色谱峰的区域宽度）色谱峰的区域宽度色色谱谱峰峰的的区区域域宽宽度度是是组组分分在在色色谱谱柱柱中中谱谱带带扩扩张张的的函函数数，可可以以反反映映色色谱谱柱柱的的分分离离效效能能。在在能能够够将将组组分分分分开开的的情情况况小小，峰峰的的区域宽度越窄越好。区域宽度越窄越好。度量色谱峰的区域宽度通常有三种方法：度量色谱峰的区域宽度通常有三种方法：（i i）标标准准偏偏差差：它它是是0.6070.607倍倍峰峰高高处处色色谱谱峰峰宽宽度度的的一一半半(EF/2)EF/2)0.607h2EF/（4）色谱峰的区域宽度0.607h2EF/14东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiii）半高峰宽半高峰宽W W1/21/2：峰高一半处对应的色谱峰宽峰高一半处对应的色谱峰宽(GH)GH)W W1/21/22.3542.354 GHh/2/（ii）半高峰宽W1/2：峰高一半处对应的色谱峰宽(GH)15东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiiiii）色色谱峰峰底底宽WbWb：色色谱峰峰两两侧拐拐点点作作切切线与与基基线交交点点间的的距离距离(IJ)IJ)。WbWb4 4 IJW Wb b/（iii）色谱峰底宽Wb：色谱峰两侧拐点作切线与基线交点间的16东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（5 5）保留值）保留值试样各组分在色谱柱中保留行为的量度试样各组分在色谱柱中保留行为的量度。它反映了组分与固定相之间相互作用的大小它反映了组分与固定相之间相互作用的大小保留时间tR保留体积VR/（5）保留值保留时间tR保留体积VR/17东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（i i）保保留留时时间间t tR R：试试样样从从进进样样开开始始到到柱柱后后出出现现峰峰极极大大值值所所需的时间。相应于试样到达柱末端的检测器所需的时间。需的时间。相应于试样到达柱末端的检测器所需的时间。/（i）保留时间tR：试样从进样开始到柱后出现峰极大值所需的时18东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiii）死死时时间间t t0 0：不不被被固固定定相相保保留留（吸吸附附或或溶溶解解）的的气气体体的的组组分分（如如空空气气和和甲甲烷烷）从从进进样样到到色色谱谱图图上上出出现现峰峰最最大大值值所需的时间。所需的时间。t0/（ii）死时间t0：不被固定相保留（吸附或溶解）的气体的组分19东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（iiiiii）调整保留时间调整保留时间t tR R：扣除死时间后的保留时间扣除死时间后的保留时间 t tR Rt tR Rt t0 0(iv)iv)保留体积保留体积 V VR R：指从进样到出现某组分的色谱峰最大值指从进样到出现某组分的色谱峰最大值时所通过载气的体积。时所通过载气的体积。若色谱柱出口处载气的流量为若色谱柱出口处载气的流量为F F0 0（ml/minml/min），），则则V VR Rt tR RF F0 0（v v）死体积死体积V V0 0：死时间内通过色谱柱载气的体积死时间内通过色谱柱载气的体积V V0 0t tM MF F0 0 V V0 0：实际上是色谱柱内载气所占的体积。实际上是色谱柱内载气所占的体积。/（iii）调整保留时间tR：/20东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（vivi）调整保留体积调整保留体积V VR R：V VR RV VR RV V0 0（vii）相相对对保保留留值值2.12.1：在在相相同同操操作作条条件件下下，两两组组分分的的调调整保留值之比。整保留值之比。/（vi）调整保留体积VR：/21东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课讨论：讨论：a.a.2.12.1只只与与柱柱温温及及固固定定相相的的性性质质有有关关，而而与与柱柱径径、柱柱长长、填填充充情情况况及及流流动动相相流流速速无无关关。色色谱谱法法中中，特特别别是是气气相相色色谱法中，广泛使用的定性数据；谱法中，广泛使用的定性数据；b.b.2.12.1是调整保留值之比，而不是保留值之比；是调整保留值之比，而不是保留值之比；c.c.可可表表示示色色谱谱柱柱的的选选择择性性，2.12.1越越大大，两两组组分分的的t tR R值值相相差越大，越易分离；当差越大，越易分离；当2.12.11 1时，重叠。时，重叠。d.d.保留值又是色谱分离过程热力学性质的重要参数；保留值又是色谱分离过程热力学性质的重要参数；/讨论：/22东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课从色谱流出曲线，可以得到许多重要信息从色谱流出曲线，可以得到许多重要信息（P P211211）（1 1）色谱峰数目色谱峰数目可以判断试样中所含组分的最少个数。可以判断试样中所含组分的最少个数。（2 2）色谱峰保留值（或位置）色谱峰保留值（或位置）可以进行定性分析。可以进行定性分析。（3 3）色谱峰下的面积或峰高）色谱峰下的面积或峰高可以进行定量分析。可以进行定量分析。（4 4）色色谱谱峰峰的的保保留留值值及及其其区区域域宽宽度度是是评评价价色色谱谱柱柱 分离效能的依据。分离效能的依据。（5 5）色色谱谱峰峰两两峰峰间间的的距距离离是是评评价价固固定定相相和和流流动动相相 选择是否合适的依据。选择是否合适的依据。/从色谱流出曲线，可以得到许多重要信息（P211）/23东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课第二节第二节 气相色谱理论基础气相色谱理论基础/第二节 气相色谱理论基础/24东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课色谱分离原理色谱分离原理 色色谱谱法法实实质质是是一一种种物物理理化化学学的的分分离离方方法法。它它是是根根据据混混合合物物各各组组分分在在互互不不相相溶溶的的两两相相固固定定相相和和流流动动相相中中具具有有不不同同的的吸吸附附能能力力、分分配配系系数数或或其其它它亲亲和和作作用用的的性性质质作作为为分分离离依依据据，当当两两相相作作相相对对运运动动时时，组组分分在在两两相相中中反反复复多多次次分分配配，这这样样就就使使得得那那些些吸吸附附能能力力或或分分配配系系数数只只有有微微小小差差别别的的物物质质，在在移移动动速度上产生了较大差别，从而达到完全分离。速度上产生了较大差别，从而达到完全分离。色谱是一种分离技术，要把复杂的试样中各个组分分开为目的！色谱是一种分离技术，要把复杂的试样中各个组分分开为目的！/色谱分离原理色谱是一种分离技术，要把复杂的试样中各个组分分开25东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课如某A、B两个组分的试样ABBA要使两组分完全分开，必须满足（1）相邻两个组分分开的距离要明显，也就是说两个组分的保留值要有明显的区别。（2）色谱峰的区域宽度：要窄。区域扩宽的速率应小于区域分离的速率，/如某A、B两个组分的试样ABBA要使两组分完全分开，必须满足26东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课BA作为一个色谱理论，应研究这两个方面：（1）组分在柱中移动的速率；（2）组分在移动过程中区域变宽的程度及其影响因素。/BA作为一个色谱理论，应研究这两个方面：/27东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课一、塔板理论（plate theory)（以气液色谱为例）1。分配平衡：塔板理论又称平衡理论，也就是说色谱过程可以看成是组分在流动相和固定相之间的分配平衡过程。Amobile Astationary（1）分配系数K：在一定温度、压力下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度比，称为分配系数，用K表示，即：/一、塔板理论（plate theory)（以气液色谱为例28东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课分配系数分配系数一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K K越大，即在液相中的浓度越大，即在液相中的浓度大（在液相中停留的时间长），出峰越慢；大（在液相中停留的时间长），出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K K主要取决于固定相性质，选择适宜的固主要取决于固定相性质，选择适宜的固定相可改善分离效果；定相可改善分离效果；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K K不同，试样中的不同，试样中的各组分具有不同的各组分具有不同的K K值是色谱分离的基础；值是色谱分离的基础；某组分的某组分的K=0K=0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。/分配系数/29东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2）分配比k：在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相中的质量之比，称为分配比，用k表示，即：/（2）分配比k：在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相中的30东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课分配比k和分配系数K之间的关系：其中：其中：l：液相；液相；g：气相；气相；m：质量；质量；C：浓度；浓度；V：体积体积/分配比k和分配系数K之间的关系：其中：l：液相；g：气相；m31东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课讨论：讨论：a.a.影响因素：柱温、柱压；影响因素：柱温、柱压；b.b.K K与与V V无关，而无关，而k k与固定液的体积又关（与固定液的体积又关（V Vl l)；c.c.分分配配比比k k越越大大，组组分分在在固固定定液液中中的的量量越越多多，相相当当于于柱柱的的容容量越大，故量越大，故k k又称容量因子；又称容量因子；d.d.与保留值的关系与保留值的关系;e.e.当当某某一一组组分分的的色色谱谱峰峰最最高高点点出出现现时时，说说明明该该组组分分恰恰好好有有一一半半的的量量洗洗脱脱在在的的流流动动相相中中刚刚好好流流出出柱柱子子（体体积积V VR R），其其余余一一半半则则留留在在柱柱内内，即即留留在在柱柱内内的的流流动动相相（体体积积为为V Vg g）和固定相（体积为和固定相（体积为V Vl l）中，根据物料等衡原理：中，根据物料等衡原理：/讨论：/32东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课调整保留体积调整保留体积VVR R与分配系数成正比。是色谱过程的基本方与分配系数成正比。是色谱过程的基本方程，将反映色谱行为的保留值（程，将反映色谱行为的保留值（V VR R、V V0 0、V VR R）与反映物质与反映物质性质的热力学常数性质的热力学常数K K联系起来。联系起来。/调整保留体积VR与分配系数成正比。是色谱过程的基本方程，将33东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课容量因子容量因子k k是调整保留时间和死时间之比，即表示溶质是调整保留时间和死时间之比，即表示溶质分子花费在固定相中的时间比在流动相中长多少倍。分子花费在固定相中的时间比在流动相中长多少倍。某组分的某组分的k k越大，保留时间越长，反之亦然。越大，保留时间越长，反之亦然。/容量因子k是调整保留时间和死时间之比，即表示溶质分子花费在固34东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）色谱基本保留方程（气液色谱）：色谱柱确定后，Vg和Vl即为定值，分配系数K不同的组分保留值不同，因而在色谱图上有不同位置的色谱峰。/（3）色谱基本保留方程（气液色谱）：色谱柱确定后，Vg和Vl35东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2。塔板理论（plate theory)：（1）塔板模型：将色谱柱假想为一个精馏塔，色谱柱中的固定相形象化为一系列连续的、相等体积的塔板。每一块塔板的高度称理论塔板高度H（板高）。精馏塔模型精馏塔模型/2。塔板理论（plate theory)：精馏塔模型/36东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课将色谱分离过程比作蒸馏过程，直接引用处理蒸馏过程的概念、理论和方法来处理色谱过程，即将连续的色谱过程看作是许多小段平衡过程的重复。/将色谱分离过程比作蒸馏过程，直接引用处理蒸馏过程的概念、理论37东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2）塔板理论的假设：（i）在每一块塔板上被分离组分在两相（气液）间很快达到平衡，然后随载气一个塔板一个塔板的方式向前移动。对于一根柱长为L的色谱柱，则组分在柱中达到平衡的次数n为：n=L/H n称为理论塔板数，H为每一块塔板的高度。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;/（2）塔板理论的假设：/38东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（ii）载气（流动相）进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每次进气为一个塔板体积；（iii）试样开始时都加在第0号塔板上，且试样沿色谱柱方向的扩散（纵向扩散）可忽略不计；（iv）分配系数在各塔板上是常数。/（ii）载气（流动相）进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，每39东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）塔板理论的内容：（i）当组分在柱中的平衡次数，即理论塔板数n50时，可得到基本对称的峰形曲线。对于气相色谱，n约为103106，流出曲线趋近正态分布曲线。（ii）试样进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，可获得良好的分离。（iii）由塔板理论可导出n与半峰宽度或峰底宽度的关系：/（3）塔板理论的内容：/40东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课讨论：（i）tR一定时，峰宽越小，说明n越大（H越小），色谱柱的效能越高（柱效）。（ii）同一色谱柱，采用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。（iii）在实际工作中，从上述两式计算出的n和H并不能充分反映柱效，因为采用tR，没有扣除死时间，因为组分在t0时间内不参与柱内分配。有时候n尽管很大，但色谱柱的分离效果并不好，需引入有效塔板数和有效塔板高度：/讨论：/41东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课注意：由于同一根色谱柱对不同组分的neff不一样，在评价色谱柱柱效时，要注明是什么物质，也要注明柱温、柱压。例1：已知某组分峰Wb40s，tR=400s。计算理论塔板数n.例2：已知一根1米长的色谱柱，neff1600块，组份A在柱上的调整保留时间为100s，试求A峰的半峰宽和Heff。/注意：/42东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（4）塔板理论的成功与局限：成功：（i）定量地说明了组分在色谱柱中的移动速率；（ii）解释了流出曲线的形状；（iii）提出了计算和评价柱效能高低的常数。局限：（i）只能定性地给出H的概念，不能解释H受哪些因素的影响;（ii）排除了一个重要参数流动相的速度u，因而无法解释柱效与流速关系，更无法提出降低板高的途径（不能说明在不同流速下，可以测得不同的理论塔板数）。（iii）做出了四个与实际不相符的假设，没有考虑组分在柱中受到的动力学因素的影响：如扩散，传质阻力等，不能解释色谱峰变宽的原因。/（4）塔板理论的成功与局限：/43东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课二、速率理论（rate theory)：为了解决塔板理论所不能解决的问题，1956年荷兰学者范第姆特（Van Deemter）提出了速率理论。（气液色谱为例）。内容要点：吸收了塔板理论的概念，并把影响塔板高度的动力学因素结合进去，定量地解释了影响塔板高度的各种因素，导出了塔板高度H与载气线速度u的关系(uL/t0)：/二、速率理论（rate theory)：/44东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课其其中中：A A、B B、C C为为常常数数，分分别别代代表表涡涡流流扩扩散散项项、分分子子扩扩散散系系数数和和传传质质阻阻力力系系数数 。上上式式即即为为范范第第姆姆特特方方程程式式的的简简化化式式。由由此此式式可可见见影影响响H H的的三三项项因因素素：涡涡流流扩扩散散项项、分分子子扩扩散散项项和和传传质质阻阻力力项项。在在u u一一定定时时，只只有有A,B,CA,B,C较较小小时时，H H才才能能较较小小，柱柱效才能较高，反之则柱效较低，色谱峰将扩张。效才能较高，反之则柱效较低，色谱峰将扩张。/其中：A、B、C为常数，分别代表涡流扩散项、分子扩散系数和传45东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课1、涡流扩散项A什么叫涡流？无阻力平流无阻力平流有阻力涡流有阻力涡流/1、涡流扩散项A无阻力平流有阻力涡流/46东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课在填充柱中，当组分随流动相（载气）通过填充物向柱出口处迁移时，碰到填充物颗粒的阻碍，其流动方向不断地改变，形成类似“涡流”的流动。由于填充物的大小、形状不同及填充的不均匀性，使组分各分子在色谱柱中经过的通道直径和长度不等，造成它们在柱中的停留时间不同，使色谱峰变宽。/在填充柱中，当组分随流动相（载气）通过填充物向柱出口处迁移时47东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课结果：峰变宽。影响因素：（1）填充物的大小、形状 （2）填充的均匀程度，空隙的规则 dp：固定相的平均颗粒直径；：固定相的填充不均匀因子。固定相颗粒越小dp，填充的越均匀，A，H，柱效n。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。/结果：峰变宽。dp：固定相的平均颗粒直径；/48东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2、分子扩散项B/u：B为分子扩散项系数色谱柱的轴向色谱柱的轴向样品被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于色谱柱内很小的一段空间。组分在轴向上（纵向）存在浓度梯度，导致组分分子产生浓差扩散，导致峰变宽。方向：沿色谱柱的轴向（纵向）B的影响因素：（1）柱内填充物 （2）组分在气相中的扩散系数 /2、分子扩散项B/u：B为分子扩散项系数色谱柱的轴向样品被载49东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课B B=2=2DgDg ：弯曲因子，反映柱填充物对分子扩散的阻碍程度，弯曲因子，反映柱填充物对分子扩散的阻碍程度，一般一般1=3n=3）根根据据同同系系物物中中已已知知几几个个组组分分的的保保留留值值可可推推出出同同系系物物中中其其它它组分的保留值。组分的保留值。/（2）用经验规律定性：没有纯物质的情况下/106东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（ii）沸沸点点规规律律：在在一一定定色色谱谱条条件件下下，同同族族具具有有相相同同C数数的的异构体，其保留值的对数值与其沸点成线性。异构体，其保留值的对数值与其沸点成线性。lgtRA2TbC2A A2 2、C C2 2为常数，为常数，TbTb为组分的沸点（为组分的沸点（K K）/（ii）沸点规律：在一定色谱条件下，同族具有相同C数的异构体107东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）根据文献保留值定性：没有纯物质的情况下）根据文献保留值定性：没有纯物质的情况下（i）相相对对保保留留值值定定性性法法：用用组组分分i与与基基准准物物质质S的的相相对对保保留留值值i.si.s作为定性指标对未知组分作为定性指标对未知组分i i进行定性的方法。进行定性的方法。i.si.s只只与与两两组组分分的的分分配配系系数数有有关关，固固定定相相性性质质和和柱柱温温确确定定，i.si.s 为定值。为定值。在在色色谱谱手手册册中中都都列列有有各各种种物物质质在在不不同同固固定定液液上上的的保保留留数数据据，可以用来进行定性鉴定。可以用来进行定性鉴定。/（3）根据文献保留值定性：没有纯物质的情况下/108东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（ii）保留指数法：又称保留指数法：又称Kovats指数指数规定：正构烷烃的保留值指数为其规定：正构烷烃的保留值指数为其C数乘以数乘以100。如如CCCCCC，己烷，保留指数己烷，保留指数I为为600CCCCCCC，庚烷，保留指数庚烷，保留指数I为为700被被测测物物质质的的保保留留指指数数可可采采用用两两个个相相邻邻正正构构烷烷烃烃的的保保留留指指数数进行标定。进行标定。/（ii）保留指数法：又称Kovats指数/109东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课测测定定时时，将将C数数为为n和和n1的的正正烷烷烃烃加加到到样样品品x中中，进进行行色色谱谱分分析析若若测测得得保保留留时时间间分分别别为为tR(n)、tR(n+1)、tR(x)，且且tR(n)tR(x)tR(n+1)、/测定时，将C数为n和n1的正烷烃加到样品x中，进行色谱分析110东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课则则x的保留指数的保留指数然后与文献值比较。然后与文献值比较。/则x的保留指数/111东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课例例题题：60摄摄氏氏度度时时在在角角鲨鲨烷烷柱柱上上正正己己烷烷，正正庚庚烷烷和和某某组组分分的的调调整整保保留留时时间间分分别别为为262.1s、663.1s、359.4s，求求该该组组分分的保留指数，并确定该组分是什么物质。的保留指数，并确定该组分是什么物质。解：由于解：由于tR(6)262.1，tR(7)663.1，tR(x）359.4，n6Ix1006(lg tR(x)lg tR(6)/(lg tR(7)lg tR(6)1006（lg359.4lg262.1）/（lg663.1-lg262.1）644与文献值比较，可知该组分为苯。与文献值比较，可知该组分为苯。/例题：60摄氏度时在角鲨烷柱上正己烷，正庚烷和某组分的调整保112东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课定性小结：定性小结：（1）色色谱谱定定性性分分析析的的任任务务是是确确定定色色谱谱图图上上每每一一峰峰所所代代表表的的物物质质。在在色色谱谱条条件件一一定定时时，任任何何一一种种物物质质都都有有确确定定的的保保留留时时间间。所所以以，在在相相同同色色谱谱条条件件下下，通通过过比比较较已已知知物物和和未未知知物物的的保保留留时时间间或或在在固固定定相相上上的的位位置置，即即可可对对未未知物定性分析。知物定性分析。（2）色色谱谱法法的的不不足足之之处处是是被被分分离离组组分分（未未知知物物）的的定定性较为困难。性较为困难。（3 3）将将色色谱谱与与质质谱谱或或其其它它光光谱谱法法联联用用，是是目目前前复复杂杂混混合物中未知物定性的最有效方法。合物中未知物定性的最有效方法。/定性小结：/113东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课2、定量分析定量分析依依据据：mimifiAifiAi，被被测测组组分分的的质质量量与与其其色色谱谱峰峰面面积积成成正正比比。其中其中fifi为比例常数，称为被测组分为比例常数，称为被测组分i i的定量校正因子。的定量校正因子。（1 1）峰面积的测量）峰面积的测量i i、对称峰：对称峰：iiii、不对称峰：不对称峰：iiiiii、积分仪积分法积分仪积分法/2、定量分析/114东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（2 2）定量校正因子）定量校正因子fifii i、绝对校正因子：单位面积对应的物质的质量绝对校正因子：单位面积对应的物质的质量受仪器和操作条件影响大，应用受限受仪器和操作条件影响大，应用受限iiii、相相对对校校正正因因子子：即即组组分分的的绝绝对对校校正正因因子子与与标标准准物物质质的的绝对校正因子之比。常用苯和正庚烷作基准物质。绝对校正因子之比。常用苯和正庚烷作基准物质。/（2）定量校正因子fi/115东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课（3）定量分析方法定量分析方法I I、归归一一化化法法：若若试试样样中中含含有有n n个个组组分分，且且都都出出峰峰，所所有有组组分的含量加和为分的含量加和为100100，则其中组分，则其中组分i i的质量分数的质量分数w wi i为为特点及要求：特点及要求：归一化法简便、快速、准确；归一化法简便、快速、准确；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。/（3）定量分析方法特点及要求：/116东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课IIII、内标法：就是将某标准物质加入到组分中去内标法：就是将某标准物质加入到组分中去操操作作方方法法：准准确确称称取取样样品品，加加入入一一定定量量某某种种纯纯物物质质作作为为内内标标，根根据据测测量量到到的的待待测测组组分分和和内内标标物物质质的的峰峰面面积积及及内内标标物物质的质量计算待测组分的质量。质的质量计算待测组分的质量。/II、内标法：就是将某标准物质加入到组分中去/117东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课/118东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课内标法特点：内标法特点：1.内内标标法法的的准准确确性性较较高高，操操作作条条件件和和进进样样量量的的稍稍许许变变动动对定量结果的影响不大。对定量结果的影响不大。2.每每个个试试样样的的分分析析，都都要要进进行行两两次次称称量量，不不适适合合大大批批量量试样的快速分析。试样的快速分析。/内标法特点：/119东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课IIIIII、标准曲线法（外标法）标准曲线法（外标法）特点及要求：特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高，外标法不使用校正因子，准确性较高，操作条件变化对结果准确性影响较大。操作条件变化对结果准确性影响较大。对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。快速分析。/III、标准曲线法（外标法）/120东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课四、四、GC法的特点（法的特点（P218）1、选择性好选择性好2、柱效高：、柱效高：n1000-10000003、灵敏度高：取决于检测器灵敏度高：取决于检测器4、应用范围广，可测有机物的、应用范围广，可测有机物的20。/四、GC法的特点（P218）/121东东 北北 师师 范范 大大 学学 分分 析析 化化 学学 精精 品品 课课作业：作业：P240-241：10.12.13.14.16.19.20/作业：P240-241：10.12.13.14.16.19.122
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