第十一章色谱分析法概论

分析化学化学分析容量分析重量分析仪器分析光学分析电化学分析色谱分析质谱分析热分析等紫外-可见吸收光谱法原子吸收光谱法原子发射光谱法原子荧光光谱法红外吸收光谱法核磁共振波谱法有机波谱分析目前一页\总数六十一页\编于八点classificationofinstrumentanalyticalmethod仪器分析电化学分析法光分析法色谱分析法热分析法分析仪器联用技术质谱分析法目前二页\总数六十一页\编于八点1、电化学分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis电化学分析法电位分析法电解分析法电泳分析法库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法目前三页\总数六十一页\编于八点光分析法原子吸收法红外法原子发射法核磁法荧光法紫外可见法分子光谱原子光谱2、光分析方法的分类目前四页\总数六十一页\编于八点classificationofchromatographicanalysis色谱分析法气相色谱法薄层色谱法液相色谱法激光色谱法电色谱法超临界色谱法3、色谱分析方法的分类目前五页\总数六十一页\编于八点4、其他分析方法的分类其他分析法质谱分析法联用技术热分析法目前六页\总数六十一页\编于八点目前七页\总数六十一页\编于八点色谱过程图解组分的结构和性质微小差异与固定相作用差异随流动相移动的速度不等差速迁移色谱分离目前八页\总数六十一页\编于八点色谱过程

实现色谱操作的基本条件是必须具备相对运动的两相，固定相(stationaryphase)和流动相(mobilephase)。

色谱过程是组分的分子在流动相和固定相间多次“分配”的过程。目前九页\总数六十一页\编于八点第一节色谱法发展与分类一、什么是色谱法色谱分析法简称色谱法(chromatography)，是一种物理或物理化学分离分析方法。1906年，植物色素分离，色带目前十页\总数六十一页\编于八点图示固定相——CaCO3颗粒流动相——石油醚

色带目前十一页\总数六十一页\编于八点定义、实质和目的定义：利用物质的物理化学性质建立的分离、分析方法实质：分离目的：定性分析或定量分析目前十二页\总数六十一页\编于八点一、色谱法的历史发展1.新型固定相和检测器的研制2.色谱新方法的研究3.色谱联用技术4.色谱专家系统目前十三页\总数六十一页\编于八点俄国植物学家Tswett于1901年发现：利用吸附原理分离植物色素1903年发表文章：Onanewcategoryofadsorptionphenomenaandtheirapplicationtobiochemicalanalysis1906年Tswett创立“chromatography”—“色谱法”新名词1907年在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现彩色环带的柱管（一）色谱分析法的历史目前十四页\总数六十一页\编于八点1930年R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素1935年AdamsandHolmes发明了苯酚-甲醛型离子交换树脂，进一步发明了离子色谱1938年Izmailov发明薄层色谱1941年Martin&Synge发明了液-液分配色谱1944年Consden,Gordon&Martin发明纸色谱目前十五页\总数六十一页\编于八点1952年Martin&Synge发明气-液色谱1953年Janak发明气-固色谱1954年Ray发明热导检测器1957年Martin&Golay发明毛细管色谱1959年Porath&Flodin发明凝胶色谱1960年液相色谱技术完善70年代离子色谱与薄层扫描80年代超临界流体、毛细管电泳目前十六页\总数六十一页\编于八点二、分类：1．按两相分子的聚集状态分：流动相固定相类型液相色谱液体固体液-固色谱液体液体液-液色谱气体固体气-固色谱气体液体气-液色谱气相色谱超临界流体色谱法目前十七页\总数六十一页\编于八点续前2．按操作方式分：平面色谱

纸色谱薄层色谱高分子薄膜色谱柱色谱

填充柱色谱毛细管柱色谱

电泳法目前十八页\总数六十一页\编于八点3．按分离机制分：

分配色谱：利用分配系数的不同

吸附色谱：利用物理吸附性能的差异

离子交换色谱：利用离子交换原理

空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同目前十九页\总数六十一页\编于八点3．按分离机制分：

亲合色谱法化学键合相色谱法毛细管电泳法目前二十页\总数六十一页\编于八点

定性参数定量参数柱效参数分离参数相平衡参数第二节色谱原理目前二十一页\总数六十一页\编于八点

色谱分离过程

目前二十二页\总数六十一页\编于八点目前二十三页\总数六十一页\编于八点由过程可知，色谱法是利用混合物中各组分在两相中吸附、分配、离子交换、亲和力、分子尺寸等差异，使固定相对各个组分的保留作用不同，当两相做相对运动时，不同组分产生反复多次的差速迁移而进行分离分析的方法。目前二十四页\总数六十一页\编于八点第三节经典液相色谱法一、吸附柱色谱法是根据吸附剂对样品中各组分吸附能力不同，在两相作相对运动时，导致各组分在色谱柱中产生差速迁移，使各组分流出色谱柱的时间不同而分离目前二十五页\总数六十一页\编于八点1.吸附作用与吸附平衡吸附剂一般为较大比表面积的多孔性固体颗粒，其表面有许多吸附活性位点。组分分子、流动相分子与吸附剂表面吸附活性位点之间吸附和洗脱速度相等时即达到吸附平衡。目前二十六页\总数六十一页\编于八点固定相→吸附剂（硅胶或AL2O3）具表面活性吸附中心吸附系数注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质及温度有关吸附平衡Xm+nYa→Xa+nYm

目前二十七页\总数六十一页\编于八点图示分离机制：

各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开目前二十八页\总数六十一页\编于八点Ka的意义若Ka值较小，则说明该组分在固定相保留作用较弱，不易被吸附，迁移速度快，先流出柱。目前二十九页\总数六十一页\编于八点2.吸附等温线一定温度下，组分在吸附剂表面被吸附达到平衡时，组分在两相中浓度相对关系的曲线，称为吸附等温线（adsorptionisotherm）横坐标为组分在流动相的浓度，纵坐标为在固定相的浓度。一般分为直线型、凸型和凹型三种目前三十页\总数六十一页\编于八点凸形等温线吸附剂表面有不同吸附力的位点，组分分子优先占据高吸附力位点。在浓度较低时，组分吸附牢靠较难洗脱，高浓度时，吸附在低吸附位点的组分分子吸附较为松散，洗脱快，导致组分在浓度较高区域迁移速度快于浓度较低区域，流出曲线为前缘陡峭，后部托位的不对称峰形。目前三十一页\总数六十一页\编于八点

柱色谱

色谱图随时间t记录色谱流出曲线，即色谱图I

tRWσ

t0tR′

h

W½

h/20.607hoWbt进样空气组分1组分2

（惰性物质）

tR保留时间t0死时间目前三十二页\总数六十一页\编于八点（二）固定相与流动相1.固定相（1）基本要求：均匀、坚固颗粒，吸附力强且可逆，不发生化学反应及溶解。（2）常用吸附剂硅胶、氧化铝目前三十三页\总数六十一页\编于八点2.流动相（1）基本要求：纯度合格、溶解样品、粘度小，性质稳定，可挥发便于回收样品（2）选择从试样、吸附剂和流动相三个方面考虑。相似相溶、混合溶剂、梯度洗脱目前三十四页\总数六十一页\编于八点（二）分配柱色谱法流动相→必须与固定相不为互溶载体→惰性，性质稳定，不与固定相和流动相发生化学反应固定与流动相均为液体，液态固定相是固定液被涂渍在惰性材料载体上构成固定相目前三十五页\总数六十一页\编于八点（二）分配色谱法分配系数注：K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温有关利用被分离的各个组分在互不相溶的固定相与流动相中的溶解度不同而使试样组分在两相间不断产生分配平衡。目前三十六页\总数六十一页\编于八点图示分离机制利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离连续萃取过程。分配系数大越易分离。目前三十七页\总数六十一页\编于八点（二）固定相和流动相1.固定相将固定液涂渍在一定粒度的载体上构成。载体（又称担体）仅起负载一定量固定液的作用。固定液是样品的良好溶剂，不溶或很难溶于流动相目前三十八页\总数六十一页\编于八点分配色谱法两种类型1.正相色谱法：用极性溶液作固定液，用非极性或弱极性溶液做流动相，分离极性化合物。2.反相色谱法：用非极性或弱极性溶液作固定液，用极性溶液做流动相，分离非极性或弱极性化合物。目前三十九页\总数六十一页\编于八点（三）离子交换色谱法网状立体结构的高分子聚合物，带有许多活性基团，一部分为与骨架相连的带负电荷的阴离子基团或带正电荷的阳离子基团等不可交换的离子基团，另一部分是这些离子基团上结合的与其电性相反的可交换的离子。目前四十页\总数六十一页\编于八点（三）离子交换色谱法固定相→离子交换树脂流动相→水为溶剂的缓冲溶液被分离组分→离子型的有机物或无机阳离子交换树脂阴离子交换树脂强酸性弱酸性强碱性弱碱性目前四十一页\总数六十一页\编于八点图示分离机制：

依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力）不同而实现分离目前四十二页\总数六十一页\编于八点（三）离子交换色谱法选择性系数

阳离子交换树脂

RSO3-H++X+→RSO3-X++H+

注：Ks与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质、离子交换树脂性质以及温度有关固定离子可交换离子待测离子目前四十三页\总数六十一页\编于八点离子交换树脂的主要性能1.交联度：X7，交联度大，树脂网眼小，大离子难进入，交换速度慢，选择性好。2.交换容量：即能参加交换反应含有的活性基团数，一般为1～10mmol/g。3.粒度：以溶胀后能通过的筛孔目数表示。目前四十四页\总数六十一页\编于八点离子交换色谱法的流动相组分离子的保留值可通过调节流动相的pH值或离子强度来控制。多采用各种缓冲液来控制流动相的pH值目前四十五页\总数六十一页\编于八点四、尺寸排阻色谱法凝胶色谱法；空间排阻色谱法以多孔凝胶为固定相，按照分子大小顺序对试样中组分进行分离。流动相→水——凝胶过滤色谱流动相→有机溶剂——凝胶渗透色谱目前四十六页\总数六十一页\编于八点分离机制：利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性渗透实现分离目前四十七页\总数六十一页\编于八点聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶亲水性凝胶等作固定相以水或水溶液做流动相目前四十八页\总数六十一页\编于八点小结：四种色谱的分离机制各不相同，分别形成吸附平衡、分配平衡、离子交换平衡和渗透平衡K分别为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和渗透系数除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸、凝胶孔径大小有关外，其他三种K值都受组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温的影响目前四十九页\总数六十一页\编于八点图示目前五十页\总数六十一页\编于八点第四节平面色谱法是将固定相涂铺成平面层状，色谱分离在此平面上进行，为开放式的离线操作。薄层色谱法、纸色谱法、薄层电泳法目前五十一页\总数六十一页\编于八点一、薄层色谱法按原理可分为吸附、分配、离子交换和尺寸排阻法目前五十二页\总数六十一页\编于八点（一）基本原理将固定相（吸附剂）均匀地涂抹在光洁表面上，将待测试样点在一端的起始线上，再把点样后的薄层板放进密闭容器中，使薄层板的底端浸入适当的溶剂进行展开。借助薄层板上吸附剂的毛细管作用，溶剂会载带分离组分向前移动展开，因各组分吸附能力不同，所以组分移动速率不同，一定时间后各组分彼此分离，在板上形成不同距离的斑点目前五十三页\总数六十一页\编于八点（二）固定相与流动相1.固定相常用氧化铝和硅胶，也可选用硅藻土、聚酰胺和纤维素等目前五十四页\总数六十一页\编于八点2.流动相也称展开剂目前五十五页\