色譜分析講座

色譜分析講座第一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三一、概論俄國植物學家Tswett于1901年發(fā)現(xiàn)：利用吸附原理分離植物色素1903年發(fā)表文章：Onanewcategoryofadsorptionphenomenaandtheirapplicationtobiochemicalanalysis1906年Tswett創(chuàng)立“chromatography”—“色譜法”新名詞1907年在德國生物會議上第一次向世界公開展示顯現(xiàn)彩色環(huán)帶的柱管（一）色譜分析法的歷史第二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三1930年R.Kuhn用色譜柱分離出胡蘿卜素1935年AdamsandHolmes發(fā)明了苯酚-甲醛型離子交換樹脂，進一步發(fā)明了離子色譜1938年Izmailov發(fā)明薄層色譜1941年Martin&Synge發(fā)明了液-液分配色譜1944年Consden,Gordon&Martin發(fā)明紙色譜1952年Martin&Synge發(fā)明氣-液色譜1953年Janak發(fā)明氣-固色譜1954年Ray發(fā)明熱導檢測器1957年Martin&Golay發(fā)明毛細管色譜第三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三1959年Porath&Flodin發(fā)明凝膠色譜1960年液相色譜技術完善1954年我國研究成功第一臺色譜儀（二）色譜方法的分類定義：色譜分離技術是借助色譜分離原理而使混合物中各組分分離的技術；將色譜分離技術應用于分析化學，稱為色譜分析。第四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三色譜法的分類①按物理狀態(tài)分類根據(jù)流動相的物態(tài)：氣相色譜法(GC)和液相色譜法(LC)根據(jù)固定相的物態(tài)：氣-固色譜法、氣-液色譜法、液-固色譜法、液-液色譜法②按使用的形式分類(1)柱色譜、(2)紙色譜、(3)薄層色譜③按分離機理分類(1)吸附色譜、(2)分配色譜、(3)離子交換色譜、(4)凝膠色譜第五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三3.色譜法的特點(1)高選擇性、(2)高效能、(3)高靈敏度可以分析質(zhì)量分數(shù)為10-6～10-9數(shù)量級、檢出限量低至10-1lg的物質(zhì)，適于微量和痕量分析、4.色譜法的應用(1)色譜分析廣泛應用于極為復雜的混合物成分分析；(2)液相色譜法，在糖類、氨基酸、農(nóng)藥、染料、貴金屬、有機金屬化合物等方面得到了廣泛的應用。(3)色譜分離是一種非常有效的提純物質(zhì)的技術，常用于制備分離，得到高純樣品。(4)色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀已成為研究分子結構的重要手段。第六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三二、氣相色譜分析GasChromatography,GC

（一）氣相色譜法的特點①高效能填充柱都有幾千塊理論塔板毛細管柱可達104塊～105塊理論塔板，可以分析沸點十分相近的組分和極為復雜的多組分混合物②高選擇性可分離同系物、同分異構化合物。第七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③高靈敏度可以檢測出10-11g～10-13g物質(zhì)痕量雜質(zhì)分析：可以測出超純氣體、高分子單體、高純試劑中質(zhì)量分數(shù)為10-6～10-10數(shù)量級的雜質(zhì)大氣污染物分析：可以直接檢出質(zhì)量分數(shù)為10-9數(shù)量級的痕量毒物農(nóng)藥殘留物的分析：可以檢出農(nóng)副產(chǎn)品、食品、水質(zhì)中質(zhì)量分數(shù)為10-6～10-9數(shù)量級的氯、硫、磷化合物④分析速度快一般分析可在幾分到幾十分內(nèi)可以完成，某些快速分析1s內(nèi)可以分析數(shù)個組分。第八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三（二）氣相色譜法的基本概念1．色譜常用術語①色譜圖各組分的濃度隨流出時間而分布的曲線稱為色譜曲線，常稱為色譜曲線圖或色譜圖。第九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②基線沒有試樣進入檢測器時，記錄儀記錄的是一條直線，這條直線稱為基線。噪音：使基線發(fā)生細小的波動的現(xiàn)象基線是在實驗操作條件下，反映檢測器系統(tǒng)噪聲隨時間變化的曲線。①色譜峰的高度、寬度、半峰寬度★★峰高(h)：峰高h指色譜峰最高點到基線的距離，一般用cm為單位。第十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★峰寬(Y)與半峰寬[Y1/2)從色譜峰兩側的轉折點(拐點)作切線，在基線上的截距叫峰底寬(y)；簡稱峰寬；峰高一半處色譜峰的寬度叫半峰寬(y1/2)。由于色譜峰頂呈圓孤形，色譜峰的半峰寬并不等于峰底寬的一半。第十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三例4.2.1已知記錄紙的速度是2.5cm·min-1，測得某色譜峰的峰底寬度為3.2cm，用時間表示的色譜峰寬度為多少?解：3.2cm÷(2.5cm·min-1)＝1.28min答：色譜峰的寬度為1.28min。⑤保留值：表示被測組分從進樣到色譜柱后出現(xiàn)濃度最大值所需要的時間(或所需載氣的體積)，叫做保留值。第十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★保留時間(tR):是指被測組分從進樣開始到柱后出現(xiàn)濃度最大值時所需的時間，=組分在流動相中停留的時間+在固定相中所停留的時間★★調(diào)整保留時間(tR′)：組分的保留時間與死時間的差值：tR′=tR-t0它表示與固定相發(fā)生作用的組分比載氣在色譜柱中多滯留的時間，實際上是組分在固定相中所滯留的時間。第十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★保留體積（VR）：從進樣開始到柱后出現(xiàn)濃度最大值所需要的載氣體積

VR=F0·tR★★調(diào)整保留體積（VR′）：指扣除死體積后的保留體積VR′=t0′·F0★★死體積（V0）：不與固定相作用的組分從進樣到柱后出現(xiàn)濃度最大值所需要的載氣體積。若載氣的體積流速為F0，則死體積為V0=F0·t0第十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★相對保留值()表示組分2的調(diào)整保留值與組分1的調(diào)整保留值之比：2.分配系數(shù)與分配比定義：組分在固定相和流動相之間發(fā)生的吸附與脫附或者溶解與揮發(fā)的過程叫分配過程。值越大，兩組分的色譜峰相距越遠，分離得越好第十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★分配系數(shù)(K):當組分在流動相和固定相兩相中達到分配平衡時，組分在兩相中的濃度之比，稱為分配系數(shù)(K)：K↑溶解度或吸附能力↑，組分在固定相中的量↑，在氣相中的量↓。K↑進入固定相的組分↑，組分在固定相中滯留的時間越長，流出色譜柱所需的時間也就越長。組分在固定相中的質(zhì)量濃度(g·mL-1)組分在流動相中的質(zhì)量濃度(g·mL-1)第十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★分配比(k)定義：分配比是在一定溫度、壓力下，組分在兩相間達到分配平衡時，兩相間組分的質(zhì)量比：k=ms/mm分配比又稱為容量因子或容量比分配比k的大小由下式計算：k=tR`/t0通過實驗來測定分配比k的數(shù)值k值越大，保留時間越長。k=0的組分，其保留時間即為死時間。第十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★分配系數(shù)與分配比的關系相比：表示流動相體積與固定相體積之比第十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三（三）氣相色譜法的基本理論1.塔板理論假設：將一根色譜柱視為一個精餾塔色譜柱是由一系列連續(xù)的、水平的塔板構成每一塊塔板的高度為H組分氣體以脈沖的方式進入塔板組分在每一塊塔板上迅速達到分配平衡分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)氣體的縱向擴散可以忽略不計第十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三①色譜峰的形狀理論上：應得到正態(tài)分布的平滑曲線第二十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②混合組分的分離第二十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③色譜柱的柱效能塔板高度：H=L/n理論塔板數(shù)色譜柱長★★同長度的色譜柱塔板數(shù)越多，塔板高度H越小，分離效果越好。色譜柱的理論塔板數(shù)按下式計算：第二十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★保留時間越長，Y或Y1/2越小，色譜峰越窄，理論塔板數(shù)越多，組分在兩相間達到分配平衡的次數(shù)也越多，分離能力越強，柱效也就越高。例4.2.2某色譜柱長2.1m，測得某組分的保留時間為5min42s，在色譜紙上量得色譜峰的寬度為1.2cm，已知紙速為2cm·min-1，求塔板高度。解：將色譜峰的寬度換算成時間：第二十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三答：塔板高度為1.45cm。第二十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三有效塔板數(shù)：使用調(diào)整保留時間tR′計算塔板數(shù)：有效塔板數(shù)扣除了死時間的影響，較為真實地反映了柱效能的好壞。塔板理論的優(yōu)點：理論直觀，能解釋流出曲線的形狀和濃度極大點(色譜峰)的位置，應用廣泛。缺點：理論建立在幾點假設之上，不能解釋塔板高度量受哪些因素的影響，也不能指出降低塔板高度的途徑。第二十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三2.速率理論范第姆特方程式：H=A+B/U+CU☆☆☆式中：U為流動相平均線速度，A為渦流擴散項，B/U為分子擴散項，CU為傳質(zhì)阻力項。減少A，B/U，CU三項的值，可以降低塔板高度量，減少色譜峰的擴張，提高柱效。①渦流擴散項(A)：A的大小，與填充物的平均顆粒直徑dp(單位為cm)有關，也與固定相填充不均勻因子有關：第二十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②分子擴散項(B/U)試樣分子沿色譜柱縱的方向擴散，系數(shù)B的大小與氣體路徑彎曲因子γ和組分在氣體中的擴散系數(shù)Dg(單位為cm2.s-1)有關：毛細管柱：γ=1填充柱：γ＜1第二十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③傳質(zhì)阻力項(CU)定義：被測組分由于濃度不均勻而發(fā)生物質(zhì)遷移過程，稱為傳質(zhì)過程。C稱為傳質(zhì)阻力系數(shù)。傳質(zhì)過程分為：氣相傳質(zhì)過程與液相傳質(zhì)過程傳質(zhì)阻力系數(shù)C等于氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cl之和：C=Cg+C1第二十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三A，B/U，CU越小，色譜柱的塔板高度H越小，柱效率越高。改善柱效率的因素：★選擇顆粒較小的均勻填料★★選用較低的柱溫操作★★★降低擔體表面液層的厚度★★★★選用合適的載氣及載氣流速：流速較小時，分子擴散項成為色譜峰擴張的主要因素，宜用相對分子質(zhì)量較大的載氣；流速較大時，傳質(zhì)項為控制因素，宜用相對分子質(zhì)量較小的載氣?？偨Y：范第姆特方程H=A+B/U+CU第二十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三（四）色譜分離條件的選擇1.分離度和影響分離的因素①分離度R及的計算定義：兩相鄰組分保留時間之差與兩峰底寬度和之半的比值：色譜柱的選擇性越強，兩組分的色譜峰相距越遠；柱效能越高，色譜峰越窄。第三十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三R＝1時，分離程度為98.7%R＝1.5時，分離程度可達99.7%R＝1.5作為完全分開的標志若兩組分分離效果較差，可用半峰寬(Y1/2)代替峰底寬(Y)計算分離度：第三十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②色譜分離基本方程式由上式可知：(1)增加塔板數(shù)可以提高分離度(2)k值的最佳范圍是：1＜k＜10(3)相對保留值γ增大，能顯著地提高分離度兩根同種色譜柱的相互關系式：第三十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三例4.2.3如果柱長L2為1m時，分離度及為0.8，要實現(xiàn)完全分離(R＝1.5)，色譜柱Ll至少應有多長?答：色譜柱至少應有3.52m長。例4.2.4用3m長的填充

柱得到如圖4.2.6所示的色譜流出曲線，為了得到R＝1.5的分辨率，填充柱最短需要多少米?第三十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三塔板高度為：代入公式，得：解：第三十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三2.分離條件的選擇①載氣及其最佳流速的選擇★載氣的選擇

熱導池檢測器常用氫氣、氦氣作載氣氫火焰檢測器宜用氮氣作載★載氣流速的選擇范第姆特方程式H=A+B/U+CU中，A，B，C與載氣線速度無關。載氣的最佳流速：第三十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②柱溫的選擇柱溫改變時，柱效率、分離度R、選擇性及色譜柱的穩(wěn)定性都將產(chǎn)生相應的改變。③汽化溫度的選擇

比汽化室高30～70℃或：比試樣組分中最高的沸點高30～50℃④進樣時間和進樣量

在0.1s內(nèi)把試樣樣進完液體進樣量為0.1μL～5μL氣體進樣量為0.1mL～5mL第三十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三（五）固定相及其選擇1．氣—固色譜固定相吸附——物理化學過程吸附劑分類：(1)非極性吸附劑：如活性炭，適用于低沸點的碳氫化合物的分析。(2)弱極性吸附劑：如氧化鋁吸附劑，適用于分析C1～C4烴類及異構體。(3)強極性吸附劑：如分子篩，適于分析N2，O2，CO，H2等氣體和正異構烷烴。(4)氫鍵型吸附劑：如硅膠吸附劑，適用于分析有氫鍵或極性的化合物。第三十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三2.氣-液色譜固定相氣-液色譜的優(yōu)點：(1)固定液的品種繁多，可選擇范圍大；(2)固定液的用量可以任意變化；可以根據(jù)需要選用合適的固定液用量，以改善分離效果；(3)氣-液色譜在通常操作條件下有良好的對稱峰；⑷壽命長。①擔體擔體的作用是提供一個很大的惰性表面，使固定液以薄膜狀態(tài)分布在其表面上有白色硅藻土擔體和紅色硅藻土擔體兩類第三十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★擔體的選擇的基本原則(1)固定液用量在5%以上的，采用硅藻土型擔體；固定液用量在5%以下的，采用表面處理過的擔體。(2)高沸點組分的分離，由于控制的柱溫(色譜柱溫度)較高，使用玻璃微球作擔體。(3)對高腐蝕性的組分，應選用抗腐蝕性強的聚四氮乙烯擔體(氟擔體)。擔體的粒度常選用60目~80目或80目~100目，高效柱可選用100目~120目。①固定液★對固定液的要求：(1)難以揮發(fā)，熱穩(wěn)定性好。⑵在工作柱溫下，固定液粘度小，能均布在擔體表面上形成液膜。第三十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三(3)對被測組分有一定的溶解度且有較高的選擇性。⑷化學穩(wěn)定性好，在操作條件下，固定液不與載氣、擔體、被測組分發(fā)生不可逆的化學反應。★固定液的分類主要是按固定液的極性分級：“0”級——非極性固定液“+1”與“+2”級——弱極性固定液“+3”級——中等極性固定液“+4”與“+5”級——強極性固定液第四十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★固定液的選擇原則：(1)非極性試樣，用非極性固定液；(2)極性試樣，使用極性固定液；(3)極性與非極性的混合物，一般選用極性固定液；(4)能形成氫鍵的試樣，選用極性或形成氫鍵的固定液；(5)復雜的多組分混合試樣，常用兩種或兩種以上的混合固定液。第四十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三（六）氣相色譜儀1.氣相色譜議的基本部件與作用①氣相色譜儀的工作過程氣相色譜儀分為：載氣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)共五個主要組成部分第四十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★進樣系統(tǒng)第四十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三2.氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器可分為濃度型檢測器與質(zhì)量型檢測器：濃度型檢測器的響應值和組分的濃度成正比，質(zhì)量型檢測器的響應值和單位時間內(nèi)進入檢測器的質(zhì)量成正比。常用的濃度型檢測器有：熱導池檢測器(TCD)、電子捕獲檢測器(ECD)常用的質(zhì)量型檢測器有：氫火焰電離檢測器(FID)、火焰光度檢測器(FPD)第四十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三①熱導池檢測器的結構及測量原理熱導檢測器的依據(jù)是組分和載氣分別具有不同的熱導系數(shù)，它的特點是結構簡單，穩(wěn)定性好，操作容易，靈敏度適中，對無機試樣和有機試樣都能響應，是應用最廣泛、最成熟的一種通用型檢測器。第四十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②氫火焰檢測器的結構原理特點：靈敏度比熱導池檢測器高出三個數(shù)量級，具有結構簡單、靈敏度高、響應速度快、應用廣泛，適宜于痕量分析。離子化機理：有機物在氫火焰中發(fā)生化學電離火焰中的正離子以H3O+最多，約占90%；其他還有CHO+，CH3O+，C3H+等。對在氫火焰中不電離的無機化合物，例如CO，CO2，SO2，N2等，不能進行檢測。第四十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三3.檢測器的性能指標氣相色譜分析對檢測器的要求:測量準確，響應快，穩(wěn)定性好，靈敏度高，適應范圍廣。衡量檢測器性能的主要指標:靈敏度、檢測限和檢測器的線性范圍。①靈敏度以響應信號R對進樣量Q作圖，得到一條通過原點的直線，其斜率為：第四十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三(2)對于質(zhì)量型檢測器(1)對于濃度型檢測器質(zhì)量型檢測器的靈敏度與載氣的流速無關第四十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②檢測限(敏感度)檢測限D定義為某組分的峰高(mV)恰為噪音的2倍時，單位體積(或時間)引入檢測器的試樣量。濃度型檢測器質(zhì)量型檢測器檢測限D越小，說明噪音越小，檢測器的靈敏度越高，所需的試樣量越少。第四十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三例4.2.6為到定氫焰檢測器的靈敏度，注入含苯0.05%(體積分數(shù))的CS2溶液1μL，苯的色譜峰高為10cm，半峰寬為0.5cm，記錄紙速為1cm.min-1，記錄紙的靈敏度為0.2mV.cm-1，檢測器噪音為0.02mV。計算該檢測器的靈敏度和檢測限。解：氫焰檢測器為質(zhì)量型檢測器，因此應用公式：常溫下，苯和CS2均為液體，查得液體苯的密度為0.879g·mL-1=879mg·mL-1，苯的質(zhì)量為：第五十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三檢測器的線性范圍：最大檢測量與最小檢測量之比如檢測上限為b=10-1，檢測下限為a=10-8，檢測器的線性范圍為：檢測器的線性范圍越寬，越能適應不同濃度范圍分析的需要，越有利于準確定量。（七）氣相色譜分析1.氣相相色譜的定性方法依據(jù)：利用色譜圖確定各色譜峰所代表的化合物。常用的方法：純物質(zhì)對照定性、利用保留值定性、利用檢測器的選擇性定性等。第五十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三①根據(jù)色譜保留值進行定性分析各種物質(zhì)在一定的條件下(固定相、操作條件)，均有確定不變的保留值利用已知成分的純物質(zhì)與未知試樣的色譜峰對照進行定性分析★利用保留值定性當已知某試樣推測為某化合物(例如已用其他方法確定)時，用相應化合物的純物質(zhì)進行比較，有相同的峰形和保留值的則為同一種化合物。特點：氣相色譜定性最可靠的方法混合物中丙醇的定性：在同一色譜柱中，注入色譜純丙醇第五十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★★★注意：如果保留時間相同，峰形不同，仍不能認為是同一種物質(zhì)時，將試樣與純物質(zhì)混合后注入色譜柱，若色譜峰增高而半峰寬并不相應增加，則兩者可能是同一種物質(zhì)。

★★★缺點：重復性較差★★利用相對保留值定性定義：相對保留值是組分i與基準物S的調(diào)整保留值之比：

優(yōu)點：可以消除某些操作條件的影響，只要柱溫、固定相不變，即使柱徑、柱長、填充情況及流動相的流速有所變化，相對保留值γ仍然不變，它是色譜定性分析的重要參數(shù)。第五十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②利用檢測器的選擇性進行定性分析熱導池檢測器(FCD)：對有機化合物和無機化合物均有響應，但靈敏度較低；氫焰檢測器(FID)：對有機化合物靈敏度高，對無機氣體、水分等響應很??；電子捕獲檢測器(ECD)：對鹵素、氧、氯等電負性強的組分有很高的靈敏度，對不含鹵素、氧、氮等電負性強的組分靈敏度很低，甚至不產(chǎn)生響應；火焰光度檢測器(FPD)：只對含S，P的物質(zhì)有信號。利用檢測器定性，可以大致判斷被測物的類型。第五十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三2.氣相色譜定量方法依據(jù)：在一定的條件下，被測組分i的質(zhì)量mi或其在載氣中的濃度與檢測器的響應信號(色譜上表現(xiàn)為峰面積Ai或峰高Hi)成正比：①色譜峰面積測量方法★★★峰高乘半峰寬法★★★峰高乘平均峰寬法在峰高0.15處與峰高0.85處測量峰的寬度，然后取平均值，乘以峰的高度：第五十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②定量校正因子原因：為了使檢測器的響應信號能真實地反映物質(zhì)的含量，就要對色譜峰面積進行校正，因此引入定量校正因子?！铩铩镂锢硪饬x是每單位峰面積所代表物質(zhì)的多少★★★絕對校正因子在一定的操作條件下，組分i的進樣量m與峰的面積Ai成正比：絕對校正因子第五十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三進樣量：質(zhì)量m、摩爾n、體積V例4.2.7某試樣合有5μg乙醇，測得相應的色譜峰面積為150mm2，求乙醇的fi。解：答：乙酵的絕對校正因子fi為3.3×10-2μg·mm-2。即每平方毫米色譜峰面積代表3.3×10-2μg乙醇。第五十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三絕對校正因子fi的大小主要由操作條件和儀器的靈敏度所決定，既不容易準確測量，也無統(tǒng)一標準；當操作條件波動時，fi也發(fā)生變化。故fi無法直接應用，定量分析時，一般采用相對校正因子?！铩铩锵鄬πＵ蜃佣x：規(guī)定某一個組分為標準物，計算其他組分的絕對校正因子與此標準物絕對校正因子的比值。第五十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三例4.2.8準確稱取一定質(zhì)量的色譜純對二甲苯、甲苯、苯及仲丁醇，混合后稀釋，采用氫焰檢測器，定量進樣并測量各物質(zhì)所對應的峰面積，數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)苯仲丁醇甲苯對二甲苯m/μg0.47200.63250.81490.4547A/cm22.603.404.102.20以仲丁醇為標準，計算各物質(zhì)的相對質(zhì)量校正因子。第五十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三法1：法2：同理：第六十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★相對響應值(相對靈敏度)物質(zhì)i與標準物質(zhì)S的響應值(靈敏度)之比。當單位相同時，它與相對校正因子互為倒數(shù)。相對響應值和相對校正因子只與試樣、標準物質(zhì)以及檢測器類型有關，與操作條件、柱溫、載氣流速、固定液濃度及載氣的性質(zhì)等因素無關，因而是能夠通用的常數(shù)。第六十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③定量計算方法歸一化法、內(nèi)標法、內(nèi)標標準曲線法、外標法等★★★歸一化法設有幾個組分，每個組分的質(zhì)量分別為m1,m2,m3…，測得色譜峰的面積分別為：A1，A2，A3，…。各組分的絕對校正因子為：設以第二個組分為標準物，則各組分的相對校正因子為：第六十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三各組分的質(zhì)量分數(shù)為：各組分的質(zhì)量分數(shù)之和等于1，即：優(yōu)點：歸一化法很直觀，容易接受，計算簡便、準確，當操作條件如進樣量、流速等發(fā)生變化時，對計算結果的影響很小，是一種常用的計算方法。缺點是：必需所有組分都出峰。第六十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★內(nèi)標法當只需測定試樣中某幾個組分，或試樣中所有組分不可能全部出峰時，可采用內(nèi)標法。內(nèi)標法是將一定質(zhì)量的純物質(zhì)(非被測組分的純物質(zhì))作為內(nèi)標物，加入到準確稱取的試樣中，根據(jù)被測物質(zhì)和內(nèi)標物的質(zhì)量及其在色譜圖上相應峰面積之比，求出被測組分的質(zhì)量分數(shù)。第六十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三設樣品的質(zhì)量為m，則待測組分i的質(zhì)量分數(shù)為選擇內(nèi)標物應遵循的原則：試樣中不存在的純物質(zhì)，否則會使色譜峰重疊而無法準確測定試樣的色譜峰面積；內(nèi)標物的物理及物理化學性質(zhì)應與被測物相近，當操作條件發(fā)生變化時，內(nèi)標物與被測物均受到相應的影響兩者相對校正因子基本不變；色譜峰位于被測物色譜峰的附近，且能與被測物色譜峰完全分離；內(nèi)標物的濃度應與被測物的濃度相近。第六十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三例4.2.9取二甲苯生產(chǎn)母液1500mg，母液中合有乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯及溶劑和少量苯甲酸，其中苯甲酸不能出峰。以150mg壬烷作內(nèi)標物，測得有關數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)壬烷乙苯對二甲苯間二甲苯鄰二甲苯Ai/cm298709512080f`m1.020.971.000.960.98求各組分的含量。解：母液中苯甲酸不能出峰，所以只能用內(nèi)標法計算。由各組分的絕對校正因子計算得壬烷、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯的相對校正因子分別為1.00，0.95，0.98，0.94，0.96。根據(jù)內(nèi)標法計算公式，對于乙苯有：同樣可以計算出對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯的質(zhì)量分數(shù)分別為9.5%，11.5%，7.84%。第六十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三內(nèi)標法的優(yōu)點：不要求各組分全部出峰，無歸一化法的限制，即只要被測組分能出峰，不和其他峰重疊，不管其他組分是否出峰或是否重疊，都可以用內(nèi)標法進行定量分析，而且定量準確，受操作條件影響較小。缺點：選用合適的內(nèi)標物較為困難，每次都要淮確稱量樣品和內(nèi)標物的量，不宜作快速分析。第六十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三★內(nèi)標標準曲線法從內(nèi)標公式可知：如果每次稱取同樣量(m)的試樣，每次加入相等量(ms)的內(nèi)標物，則上式中m，ms均為常數(shù)，計算公式可寫為：第六十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三三、高效液相色譜分析HighPerformenceLiquidChro-matography,HPLC氣相色譜法適用于分析相對分子質(zhì)量較小、沸點較低、熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)，這些物質(zhì)約占有機化合物總數(shù)的25%～30%。對于穩(wěn)定性差、相對分子質(zhì)量大(400以上)、沸點高的物質(zhì)，宜用高效液相色譜法進行分析。高效液相色譜法是用液體作為流動相的色譜法。第六十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三現(xiàn)代高效液相色譜法具有下列特點：(1)高壓：液相色譜法使用液體作為流動相(簡稱載液)，液體流過色譜柱時，所遇到的阻力很大，為了使載液迅速通過色譜柱，必須對載液施加高壓。高效液相色譜法工作壓力高達20MPa~30MPa。(2)高速：高效液相色譜法的分析時間較經(jīng)典的液相色譜所需的時間要少得多，分離一個樣品只需幾分鐘至幾十分鐘，僅為經(jīng)典液相色譜的幾十分之一。(3)高效：一般氣相色譜法的色譜往是數(shù)千塔板／米，高效液相色譜法的塔板數(shù)可達約3萬塔板/米，使分離效率大大提高。第七十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三三、高效液相色譜分析HighPerformenceLiquidChro-matography,HPLC氣相色譜法適用于分析相對分子質(zhì)量較小、沸點較低、熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)，這些物質(zhì)約占有機化合物總數(shù)的25%～30%。對于穩(wěn)定性差、相對分子質(zhì)量大(400以上)、沸點高的物質(zhì)，宜用高效液相色譜法進行分析。高效液相色譜法是用液體作為流動相的色譜法。第七十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三現(xiàn)代高效液相色譜法的特點：三高(1)高壓：高效液相色譜法工作壓力高達20MPa~30MPa。(2)高速：分離一個樣品只需幾分鐘至幾十分鐘，僅為經(jīng)典液相色譜的幾十分之一。(3)高效：一般氣相色譜法的色譜往是數(shù)千塔板／米，高效液相色譜法的塔板數(shù)可達約3萬塔板/米，使分離效率大大提高。(4)高靈敏度：紫外光度檢測器的檢測限可達10－9g，熒光檢測器的靈敏度可達10－11g。第七十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三五個部分：高壓輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、色譜柱、檢測系統(tǒng)、記錄儀。（一）高效液相色譜儀第七十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三1.高壓輸液系統(tǒng)高壓輸液系統(tǒng)由貯液器、高壓泵、梯度洗提裝置組成，核心部分是高壓泵。①貯液器及流動相高效液相色譜的流動相應滿足如列要求：

(1)應具有足夠的純度，一般選用色譜純試劑。(2)流動相與固定液應互不相溶。(3)流動相對試樣各組分應有適當?shù)娜芙舛取?4)粘度小。(5)檢測器對流動相不產(chǎn)生響應。第七十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②梯度洗提裝置應用梯度洗提，可以提高分離效果。梯度洗提法：在分離的過程中，應用梯度洗提裝置，按一定的程序改變兩種或兩種以上不同極性的溶劑之間的比例，使流動相的成分和極性產(chǎn)生相應的變化，從而改變復雜物質(zhì)中不同極性的組分的相對保留值，提高分離效果，加快分析速度。第七十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③高壓泵高效液相色譜儀的重要組成部分，應具備如下性能（1）有足夠的輸出壓力，使流動相能順利地通過顆粒很細的色譜柱，通常在14.7MPa～44MPa之間；（2）輸出流量恒定無脈動，其流量精度在1%～2%之間；（3）輸出流動相的流量范圍廣且流速可調(diào)，對分析儀器，一般為3mL/min；制備儀器為10～20mL/min。（4）壓力平穩(wěn)，脈動小。第七十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三2.進樣裝置①注射器進樣裝置優(yōu)點：可以任意改變進樣體積，注射快速，不易造成峰擴張缺點：重現(xiàn)性較差，試液容易滲漏②高壓定量進樣閥(六通閥)由閥芯、閥體、定量管組成。優(yōu)點：進樣量的可變范圍大，耐高壓，易于自動化缺點：容易造成色譜峰擴張第七十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三3.色譜柱常用內(nèi)壁拋光過的不銹鋼制成標準柱型：內(nèi)徑為4.6mm或3.9mm，長為15cm~30cm的直形不銹鋼柱。液相色譜填充柱的填充方法：干法和濕法兩種顆粒直徑大于20μm的可用干法填充顆粒直徑10μm以下的采用濕法裝柱濕法裝柱每米柱效可達3萬塔板第七十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三4.檢測器應具有：靈敏度高、噪音低、線性范圍寬、定量準確、適應范圍廣等特點，同時還應該對溫度和載液流速的變化不敏感?？捎玫臋z測器有：紫外、折光、電導、熒光、極譜等常用的檢測器有：紫外-可見光度檢測器和差示折光檢測器①紫外-可見光度檢測器一種小型的裝有流動池的雙光束光度計紫外-可見光度檢測器靈敏度很高，檢測限可達10-9g·mL-1優(yōu)點：這種檢測器對溫度和流速不敏感，適宜于梯度洗提缺點：不能用于對紫外-可見光完全不吸收的試樣的檢測第七十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②差示折光檢測器一種濃度型檢測器，是通過連續(xù)測定測量池中溶液折射率的變化來測定組分的濃度。優(yōu)點：凡與流動相折射率不同的組分，都可以用差示折光檢測器來檢測，所以差示折光檢測器是一種通用型檢測器。差示折光檢測器的靈敏度可達10-7g·mL-1。缺點：對溫度和流速的波動很敏感。第八十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三5.記錄儀計算機，峰面積的積分、分析結果的計算、誤差的分析或色譜圖的輸出記錄的信號進行程序化、自動化處理。液-固色譜法液—液色譜法離子交換色譜法凝膠色譜法（二）高效液相色譜法的分類及其分離原理第八十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三1.液-固色譜法（液-固吸附色譜法）固定相是固體吸附劑，它是根據(jù)物質(zhì)在固定相上的吸附作用不同來進行分配的。①液-固色譜法的作用機制吸附劑：一些多孔的固體顆粒物質(zhì)，其表面常存在分散的吸附中心點。流動相中的溶質(zhì)分子X(液相)被流動相S帶入色譜柱后，在隨載液流動的過程中，發(fā)生如下交換反應：X(液相)+nS(吸附)<==>X(吸附)+nS(液相)其作用機制是溶質(zhì)分子X(液相)和溶劑分子S(液相)對吸附劑活性表面的競爭吸附。第八十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三吸附反應的平衡常數(shù)K為：K值較?。喝軇┓肿游搅軓?，被吸附的溶質(zhì)分子很少，先流出色譜柱。K值較大：表示該組分分子的吸附能力較強，后流出色譜柱。發(fā)生在吸附劑表面上的吸附-解吸平衡，就是液-固色譜分離的基礎。第八十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②液-固色譜法的吸附劑和流動相常用的液-固色譜吸附劑：薄膜型硅膠、全多孔型硅膠、薄膜型氧化鋁、全多孔型氧化鋁、分子篩、聚酰胺等。

一般規(guī)律：對于固定相而言，非極性分子與極性吸附劑(如硅膠、氧化銅)之間的作用力很弱，分配比k較小，保留時間較短；但極性分子與極性吸附劑之間的作用力很強，分配比k大，保留時間長。第八十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三對流動相的基本要求：試樣要能夠溶于流動相中流動相粘度較小流動相不能影響試樣的檢測常用的流動相：甲醇、乙醚、苯、乙腈、乙酸乙酯、吡啶等。第八十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③液-固色譜法的應用常用于分離極性不同的化合物、含有不同類型或不；數(shù)量官能團的有機化合物，以及有機化合物的不同的異構體；但液-固色譜法不宜用于分離同系物，因為液-固色譜對不同相對分子質(zhì)量的同系物選擇性不高。2.液-液色譜法（液-液分配色譜法）將液體固定液涂漬在擔體上作為固定相第八十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三①液-液色譜法的作用機制溶質(zhì)在兩相間進行分配時，在固定液中溶解度較小的組分較難進入固定液，在色譜柱中向前遷移速度較快；在固定液中溶解度較大的組分容易進入固定液，在色譜柱中向前遷移速度較慢，從而達到分離的目的。液-液色譜法與液-液萃取法的基本原理相同，均服從分配定律：K值大的組分，保留時間長，后流出色譜柱。第八十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三②正相色譜和反相色譜★★★正相分配色譜用極性物質(zhì)作固定相，非極性溶劑(如苯、正己烷等)作流動相★★★反相分配色譜用非極性物質(zhì)作固定相，極性溶劑(如水、甲醇、己腈等)作流動相★★★一般地，正相色譜是固定液的極性大于流動相的極性，而反相色譜是固定相的極性小于流動相的極性。正相色譜適宜于分離極性化合物，反相色譜則適宜于分離非極性或弱極性化合物。第八十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三③液-液色譜法的固定相常用的固定液為有機液體，如極性的β，β′氧二丙腈(ODPN)，非極性的十八烷(ODS)和異二十烷(SQ)等。缺點：涂漬固定液容易被流動相沖掉采用化學鍵合固定相則可以避免上述缺點使固定濃與擔體之間形成化學鍵，例如在硅膠表面利用硅烷化反應：形成Si—O—Si—C型鍵，把固定液的分子結合到擔體表面上第八十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三優(yōu)點：化學鍵合固定相無液坑，液層薄，傳質(zhì)速度快，無固定液的流失固定液上可以結合不同的官能團，改善分離效能固定液不會溶于流動相，有利于進行梯度洗提④液-液色譜法的應用液-液色譜法既能分離極性化合物，又能分離非極性化合物，如烷烴、烯烴、芳烴、稠環(huán)、染料、留族等化合物?；衔镏腥〈臄?shù)目或性質(zhì)不同，或化合物的相對分子質(zhì)量不同，均可以用液-液色譜進行分離。第九十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三3.離子交換色譜法原理：離子交換色譜法是基于離子交換樹脂上可電離的離子與流動相中具有相同電荷的被測離子進行可逆交換，由于被測離子在交換劑上具有不同的親和力(作用力)而被分離。第九十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期三①離子交換色譜法的作用機制聚合物的分子骨架上連接著活性基團，如—SO3－，—N(CH3)3+等。為了保持離子交換樹脂的電中性，活性基團上帶有電荷數(shù)相同但正、負號相反的離子X，稱為反離子?；钚曰鶊F上的反離子可以與流動相中