第十七章-色谱分析法概论-第二节课件

第二节液相柱色谱法一、吸附柱色谱法二、分配柱色谱法三、离子交换色谱法四、空间排阻色谱法generalizationofchromatographanalysis

一、吸附柱色谱法(一)分离原理要求：固定相：吸附剂(硅胶或Al2O3),具表面活性吸附中心分离机制：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

K值大表示组分易被吸附，在吸附剂上的滞留程度(保留值)大，难于洗脱；K值小表明组分难被吸附，保留值小，易于洗脱。等温线：指一定温度下，某组分达到平衡状态时，在两相中的浓度相对关系曲线。1．线性等温线（理想）→对称峰2．非线性等温线（1）凸形→拖尾峰（2）凹形→前沿峰固定相表面活性吸附中心未达饱和，K一定，与溶质浓度无关

固定相表面吸附中心活性不均，K不同;先占据强吸附中心再占据弱吸附中心，K随着溶质浓度的增加而减小溶质与固定相作用，改变其表面性质K随着溶质浓度的增加而增加斜率=K对称峰前沿峰拖尾峰(二)固定相多孔、微粒状物质：硅胶、氧化铝、聚酰胺1.对吸附剂的要求：具有较大的吸附表面和一定的吸附能力，吸附应是可逆的，利于组分分离；与流动相和试样中各组分不发生化学反应；吸附剂粒度均匀，有一定机械强度。2.吸附剂的分类极性吸附剂和非极性吸附剂酸性吸附剂和碱性吸附剂吸附活性越强表示吸附能力越大。吸附剂的活性强弱与含水量有关。3.常用吸附剂多孔、微粒状物质：硅胶、氧化铝、聚酰胺(1)硅胶（SiO2·H2O）结构：内部——硅氧交联结构→多孔结构表面——有硅醇基→氢键作用→吸附活性中心活性级别硅胶含水量％氧化铝含水量％Ⅰ00Ⅱ53Ⅲ156Ⅳ2510Ⅴ3815

特性：

1）与极性物质或不饱和化合物形成氢键物质极性↑，吸附能力↑→强极性吸附中心，不易洗脱吸附活性次序：活泼型>束缚型>游离型

2）吸水→失活→105～110OC烘干30分钟(可逆失水)→吸附力最大→500OC烘干(不可逆失水)→活性丧失，无吸附力适用：分析酸性或中性物质(2)氧化铝

碱性氧化铝pH9～10适于分析碱性、中性物质中性氧化铝pH＞7.5适于分析酸性碱性和中性物质酸性氧化铝pH4～5适于分析酸性、中性物质使用前在400℃恒温6h(3)聚酰胺氢键作用氢键能力↑强，组分越后出柱

(4)活性炭：非极性吸附剂(5)硅酸镁：分离类脂化合物4.吸附剂的选择：

依据被测组分、吸附剂和流动相的性质(1)被测组分性质（极性大小）：烃＜

--------＜羧酸，醇(2)吸附剂的活性：吸附剂的活性↑大，对被测组分的吸附能力↑强

强极性物质——选择弱吸附剂弱极性物质——选择强吸附剂（三）流动相流动相的要求：与试样组分、吸附剂不发生不可逆的化学反应；对所给定的试样组分，具有合适的极性和良好的选择性；纯度合格；粘度适中。2.流动相的选择：流动相极性↑大，对被测组分的洗脱能力↑强，保留时间越短。溶剂洗脱能力可用Snyder提出的溶剂强度0表示，0为溶剂分子在单位吸附剂表面上的吸附自由能。溶剂的0越大，则溶剂的极性越大，固定相对溶剂的吸附作用力也就越大，溶剂的洗脱能力也就越强。

溶剂溶剂强度0溶剂溶剂强度0溶剂溶剂强度0正戊烷0.00苯0.32乙腈0.65环己烷0.04三氯甲烷0.40正丙醇0.82四氯化碳0.18二氯甲烷0.42乙醇0.88二甲苯0.26丙酮0.56甲醇0.95甲苯0.29乙酸乙酯0.58乙二醇1.11一些溶剂在氧化铝上的0值“相似相溶”原则：极性大的试样采用极性较强的流动相；极性小的试样则采用极性较弱的流动相。

3.三者关系图示：

组分吸附剂流动相极性活性小极性非(弱)极性活性大非极性或弱极性吸附柱色谱法对于不同族化合物的分离能力较强，对同分异构体的分离效果也较好，但对同系物分离的选择性较差。一般不适宜分离强极性化合物。二、分配柱色谱法——液液色谱1.分离原理要求：固定相→机械吸附在惰性载体上的液体流动相→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狭义分配系数注：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2.固定相载体：负载固定液要求：表面积大，良好孔穴结构；化学惰性；形状规则，大小均匀；机械强度大常用载体：硅胶、硅藻土、纤维素等固定液：良好溶剂，与流动相不溶常用固定液：β,β’-氧二丙腈，聚乙二醇，十八烷，角鲨烷固定液的涂渍：溶剂溶解→载体浸泡→混匀→除溶剂3.流动相类型：水、溶液、缓冲液、有机溶剂选择方法：正相分配色谱反相分配色谱固定相：强极性、亲水性物质非极性、亲脂性物质流动相：非极性、弱极性、亲脂性物质极性、亲水性物质分离对象：极性化合物非极性化合物

分配色谱特点：

适于分离的组分类型更加广泛分离过程中组分的稳定性更高三、离子交换色谱法要求：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物分离机制：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。离子交换分离过程选择性系数

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1.固定相类型：纯离子交换树脂

表面层离子交换树脂：柱效高，柱容小

大孔径网络型树脂：适于非水溶液组分分离组成：由苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚而成交联剂：二乙烯基苯，交联和加固树脂骨架交联度：树脂中所含交联剂的重量百分数特点：交联度大，树脂强度高，溶涨程度低，网孔小，传质速度慢，适于体积小的无机离子的分离，选择性高交联度小，溶涨程度高，网孔大，传质速度快，适于体积较大的有机离子的分离树脂分类：按接入基团阳离子交换树脂：具有与试样中阳离子交换基团强酸性阳离子交换树脂，连接－SO3H

弱酸性阳离子交换树脂，连接－COOH阴离子交换树脂：具有与试样中阴离子交换基团强碱性阴离子交换树脂，连接季胺基弱碱性阴离子交换树脂，连接伯胺基、仲胺基、叔胺基交换能力：用交换容量表示理论交换容量：每克干树脂含离子交换基团的物质的量实际交换容量：每克干树脂实际参加交换基团的物质的量影响因素：树脂类型、交联度、实验条件2.流动相常用流动相：水缓冲溶液，另可加入部分极性有机溶剂影响组分分离的因素：pH值的影响：流动相pH值控制酸碱的离解组分离子比例越高，分配系数越大组分离子比例越低，分配系数越小组分以分子形式存在，则不被保留缓冲液类型的影响：不同离子与树脂的亲和力不等，从而影响组分的相对保留值离子强度的影响：

盐类浓度增加，对R－、R＋竞争能力增强，使组分离子的保留值减小有机溶剂的影响：

有机溶剂的量增加，组分保留值减小有机溶剂的极性越小，影响越明显常用有机溶剂：甲醇、乙醇、乙腈四、空间排阻色谱法－凝胶色谱要求：固定相→多孔性凝胶流动相→水——凝胶过滤色谱流动相→有机溶剂——凝胶渗透色谱分离机制见图示渗透系数

注：Kp仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小，与流动相的性质无关分离机制：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1.固定相：

凝胶是经交联、而具有三维网状结构的含水多聚体，有一定形状和稳定性软胶（软质凝胶）：交联度低，膨胀度大，容量大，用于含水体系交联度大的孔隙小，溶胀小，适于小分子组分分离交联度小的孔隙大，溶胀大，适于大分子组分分离适于用水做流动相，在低流速下使用常用软胶：交联葡萄糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酸盐凝胶半硬胶（半刚性凝胶）：溶胀能力低，容量中等，渗透性较高；孔隙大小范围很宽，适于小分子到大分子组分的分离；适于采用非水流动相常用半硬胶：聚苯乙烯凝胶、聚甲基丙烯酸甲酯凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等硬胶（刚性凝胶）：由实心玻璃球制成

多孔无机材料，孔径恒定，窄粒度，易于填充均匀，溶胀度小，渗透性好，影响小，适于高压使用常用硬胶：多孔硅胶凝胶、多孔玻璃等2.流动相要求：与试样和固定相无任何作用；能完全溶解试样，并与凝胶本身相似；能溶胀软性凝胶；粘度低；与检测器匹配常用流动