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色谱分析分离方法概述

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色谱分析分离方法概述

本书是色谱世界《色谱技术丛书》的第一分册。全书共四章,主要说明了色谱法的发展及其在分析化学中的地位和作用,色谱法的特点、分类及性能比较,色谱法的原理,色谱模型理论等方面的内容。

第一章色谱法的发展及其在分析化学中的地位和作用

第一节色谱法发展简史

一、色谱法的出现

二、色谱法的发展

三、色谱法的现状和未来

第二节色谱法在工业生产和科学研究中的作用

一、色谱法在经济建设和科学研究中的作用

二、色谱法在分析化学中的地位和作用

第三节色谱法与其他方法的比较和配合

一、色谱法的特点和优点

二、色谱法和其他方法的配合

第二章色谱法的特点、分类及性能比较

第一节色谱法的定义与分类

一、按流动相和固定相的状态分类

二、按使用领域不同对色谱仪的分类

第二节现代色谱法的应用领域和性能比较

一、色谱法的应用领域

二、各种色谱方法的性能比较

第三章色谱法的原理

第一节色谱分析的基本原理

一、色谱分离的本质

二、色谱分离的塔板理论

第二节色谱法中常用的术语和参数

一、气相色谱中常用的术语和参数

二、液相色谱中常用的术语和参数

第三节色谱的速率理论

一、气相色谱速率理论

二、液相色谱速率理论

第四章色谱模型理论

第一节色谱模型概述

一、色谱模型理论的意义

二、色谱模型的建立

三、色谱模型的求解

第二节线性色谱

一、理想过程

二、反应色谱

三、扩散的影响

四、相间传质阻力的影响

五、同时含扩散与相同传质阻力的情形

第三节单组分理想非线性色谱

一、理想非线性色谱数学模型分析

二、谱带发展与流出曲线

三、理想非线性色谱间断解的数学意义———弱解

四、非线性反应色谱

第四节双组分理想非线性色谱

一、数学模型分析

二、情形

三、简单波的传播

四、激波

五、谱带的发展与保留值的计算

第一节色谱法发展简史

俄国植物学家茨维特于1903年在波兰华沙大学研究植物叶子的组成时,用碳酸钙作吸附剂,分离植物干燥叶子的石油醚萃取物。他把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中,然后把植物叶子的石油醚萃取液倒到管中的碳酸钙上,萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙里,再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素,于是在管内的碳酸钙上形成三种颜色的6个色带。当时茨维特把这种色带叫作“色谱”.茨维特于1906年发表在德国植物学杂志上用此名,在这一方法中把玻璃管叫作“色谱柱”,碳酸钙叫作“固定相”,纯净的石油醚叫作“流动相”。把茨

维特开创的方法叫液固色谱法。

二、色谱法的发展

在茨维特提出色谱概念后的20多年里没有人关注这一伟大的发明。直到1931年德国的Kuhn和Lederer才重复了茨维特的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了α-,β-,和γ-胡萝卜素,此后用这种方法分离了60多种这类色素。Martin 和Synge在1940年提出液液分配色谱法,即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相是某种有机溶剂。1941年Martin和Synge提出用气体代替液体作流动相的可能性,11年之后James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法,因而获得了1952年

的诺贝尔化学奖。在此基础上1956年Golay开创了开管柱气相色谱法,习惯上称为毛细管柱气相色谱法。1956年VanDeemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论,1965年Giddings总结和扩展了前人的色谱理论,为色谱的发展奠定了理论基础。另一方面早在1944年Gonsden等就发展了纸色谱,1949年Macllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法(TLC)得以实际应用,而在1956年Stahl开发出薄层色谱板涂布器之后,才使TLC得到广泛地应用。在60年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱,出现了高效液相色谱(HPLC)。80年代初毛细管超临界流体色谱(SFC)得到发展,但在90年代后未得到较广泛的应用。而在80年代初由Jorgenson等集前人经验而发展起来的毛细管电泳(CZE),在90年代得到广泛的发展和应用。同时集HPLC 和CZE优点的毛细管电色谱在90年代后期受到重视。到56世纪色谱科学将在生命科学等前沿科学领域发挥他不可代替的重要作用。

三、色谱法的现状和未来

色谱法经过近一个世纪的发展,各种方法发展不平衡。McNair认为气相色谱(GC)可能是世界上应用最广的分析技术,他仍处于上升的趋势,有报告估计GC仪器和备件在世界市场上高达10亿美元,并将以3%——4%逐年增长,其中软件35%,硬件65%。所以如此,是因为气相色谱的灵敏度高,分离度好,分析速度快,定量分析的精密度优于1%。将来的发展趋势是增强自动化,特别是计算机工作站的应用,以及专门的进样装置与气相色谱仪的一体化,包括顶空、吹扫捕集、固相萃取、超临界流体萃取和加速溶剂萃取。GC/MS将以5%——10%的速度增加,GC/FTIR会维持现状,GC/NMR会有商品仪器问世。

高效液相色谱(HPLC)近年以6%——8%的速度增长,其中活跃的领域是离子色谱(IC),疏水作用色谱(HIC),手性分离及普遍使用的反相色谱,HPLC 除具有GC的优点外,还有应用面广,可以进行制备分离,在生命科学中有很大的应用前景。HPLC的仪器市场尚未成熟,他将持续增长,主要在LC/MS系统以及开发更为简单便宜的系统。

G.Guiochon认为GC和HPLC在分离分析领域发展最好,是极为成功的范例,而超临界流体色谱(SFC)和场流分离(FFF)则处于失利的境地,毛细管区带电泳(CZE)和电色谱则处于前途未卜的状态。关于超临界流体色谱(SFC)是Giddings和Myers早在60年代就进行了先驱性的研究工作,在80年代初期掀起SFC的热潮,而且当时认为SFC将掀起分析方法的革命,但是目前各大公司却纷纷撤消SFC的推销,放弃进一步开发SFC的计划。毫无疑问SFC具有一些独特用途,但是他被挤在气相色谱和高效液相色谱之间,而GC和HPLC已成为广泛应用的技术,所以SFC命中注定处于被束之高阁的地位。

毛细管区带电泳(CZE)于80年代初引起分析化学家极大的兴趣,由于他具

有惊人的高柱效,使许多分析化学家趋之若鹜地奔向CZE,许多色谱学家也都转向CZE,希望他能解决一切分离问题。但是许多工业分析化学家现在沮丧了,因为虽然CZE具有很高的柱效,但是他失去了色谱方法灵活调节分离因子的机动性,他难以成为定量分析的手段,CZE分析结果的偏差要比HPLC整整大一个数量级,这是一个极大的障碍。仪器制造商们眼巴巴地看着销售额的下降。CZE只有他成为一个真正的定量分析方法之后才能获得广泛的应用。要解决这一困难的问题,需要付出十分艰辛的研究。

现在电色谱(EC)成为这一领域的新秀,很多人希望EC能获得成功,尽管要下一个结论还为时尚早,但是EC驱动流动相的方式和CZE相同,都是使用了电渗流,这种流动速度的波动造成CZE在定量分析中的误差来源,要克服这一困难是近期具有挑战性的研究任务。有许多理由说明SFC和场流分离(FFF)是不够成功的,他们不能成为分析方法的主流。而CZE和EC是在苦难地挣扎之中,要使之成功和普及并成为定量分析方法必须具备:①易于使用,操作费用低;②能够得到准确、可重复的定量结果;③要能够解决至少一个分析化学中的重要问题。在所有这三个问题中,他的功能必须超过其他技术。在20世纪60年代的GC和70年代的HPLC就是这样的。SFC,CZE和EC是很重要的分析分离方法,都有自己的某些特殊的优点,他们如能满足上述要求就会得到广泛的应用。不过CZE还是具有极大的机遇的,用他来分析生物大分子有非常突出的优点,只要把他的定量分析精度明显地提高,他会蓬勃发展,成为极其重要的分析方法。

第二节色谱法在工业生产和科学研究中的作用

一、色谱法在经济建设和科学研究中的作用

世界性的科学技术和生产的发展、进步,推动了分析化学的发展,而色谱分析是分析化学的重要组成部分,从一出现就对科学的进步和生产的发展起着重要的作用。在20世纪30--40年代他为揭开生物世界的奥秘,为分离复杂的生物组成发挥了独特的作用;年代为石油工业的研究和发展作出了贡献;60--70年代成为石油化工、化学工业等部门不可缺少的分析监测工具。目前色谱法是生命科学、材料科学、环境科学、医药科学、食品科学、法庭科学以及航天科学等研究领域的重要手段。各种色谱仪器已经成为各类研究室、实验室极为重要的仪器设备。

表1-1-1不同年代各种分析方法所占的比例

二、色谱法在分析化学中的地位和作用

色谱分析法的特点是他具有高超的分离能力,而各种分析对象又大都是混合物,为了分析鉴定他们是由什么物质组成和含量是多少,必须进行分离,所以色谱法成为许多分析方法的先决条件和必需的步骤。从表1-1-1 的数据可以看出色谱法在近年来各类分析化学方法中占有十分重要的地位。

第三节色谱法与其他方法的比较和配合

一、色谱法的特点和优点

1.色谱法的特点

色谱法是以其高超的分离能力为特点,他的分离效率远远高于其他分离技术如蒸馏、萃取、离心等方法。

2.色谱法的优点

色谱法有许多优点:

(1)分离效率高。例如毛细管气相色谱柱(0.1--0.25μm i.d )30--50m 其理论塔板数可以到7万--12万。而毛细管电泳柱一般都有几十万理论塔板数的柱效,至于凝胶毛细管电泳柱可达上千万理论塔板数的柱效。

(2)应用范围广。他几乎可用于所有化合物的分离和测定,无论是有机物、无机物、低分子或高分子化合物,甚至有生物活性的生物大分子也可以进行分离和测定。

(3)分析速度快。一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂样品的分离和分析。近来的小内径(0.1mm i.d)、薄液膜(0.2μm)、短毛细管柱(1--10m)比原来的方法提高速度5--10倍。

(4)样品用量少。用极少的样品就可以完成一次分离和测定。

(5)灵敏度高。例如可以分析几纳克的样品,FID可达 10^-12g/s,ECD达10^-13g/s;检测限为10^-9g/L和10^-12g/L的浓度。

(6)分离和测定一次完成。可以和多种波谱分析仪器联用。

(7)易于自动化,可在工业流程中使用。

二、色谱法和其他方法的配合

1.色谱分析法的缺点

任何分析方法都有他的优点,同时也存在某些缺点。色谱分析法的优点是突出的,但是也有缺点,即对所分析对象的鉴别功能较差,一般来说色谱的定性分析是靠保留值定性,但在一定的色谱条件下,一个保留值可能对应许多个化合物,所以色谱方法要和其他的方法配合才能发挥他更大的作用。

2.和其他方法的配合

为了分离和鉴定一个有机混合物,常常把色谱方法的高效分离能力和光谱方法的鉴别能力结合在一起,发展了各种各样的联用技术。如最常用的气相色谱质谱联用、气相色谱富利叶红外光谱联用,近年发展起来的高效液相色谱电喷雾质谱联用、毛细管电泳质谱联用、气相色谱等离子发射光谱联用等等。

第二章色谱法的特点、分类及性能比较

第一节色谱法的定义与分类

一、按流动相和固定相的状态分类

色谱法或色谱分析(chromatography)也称之为色层法或层析法,是一种物理化学分析方法,他利用混合物中各物质在两相间分配系数的差别,当溶质在两相间做相对移动时,各物质在两相间进行多次分配,从而使各组分得到分离。可完成这种分离的仪器即色谱仪(chromatograph)。

色谱法的分类可按两相的状态及应用领域的不同分为两大类。

二、按使用领域不同对色谱仪的分类

(1)分析用色谱仪又可分为实验室用色谱仪和便携式色谱仪。这类色谱仪主要用于各种样品的分析,其特点是色谱柱较细,分析的样品量少。

(2)制备用色谱仪又可分为实验室用制备型色谱仪和工业用大型制造纯物质的制备色谱仪。制备型色谱仪可以完成一般分离方法难以完成的纯物质制备任务,如纯化学试剂的制备,蛋白质的纯化。

(3)流程色谱仪在工业生产流程中为在线连续使用的色谱仪。目前主要是工业气相色谱仪,用于化肥、石油精炼、石油化工及冶金工业中。

第二节现代色谱法的应用领域和性能比较

一、色谱法的应用领域

自从色谱法问世以来快一个世纪了,但是最近20年是发展最快的时期,特别是20世纪80年到20世纪末,有许多崭新的色谱法方法出现。如在气相色谱中的毛细管柱工艺的发展;毛细管超临界流体色谱和超临界流体萃取的兴起;毛细管电泳的发展;电色谱加入色谱的行列;场流分离为生物大分子的分离提供了新的途径等等。21世纪将是生命科学、材料科学、信息科学的时代,而环境科学又是人们面临的重大课题,色谱法新方法的出现和发展正是服务于这些重要科学领域的新技术。

为了生物大分子的分离和纯化,推动了毛细管电泳和全新的高效液相色谱的发展;为了解决药物对映异构体的拆分,发展了各种各样的手性分离介质;为了极微量环境污染物的检测,发展了各种色谱高灵敏检测器;为了适应石油化工的需要,出现了各种高温毛细管气相色谱法方法;为了能高选择性地分离生化分子,发展了选择性极强的亲和色谱柱和方法为了有效快速地分离蛋白质和多肽发展了整体色谱柱。

另一方面,为了弥补色谱法定性功能较差的弱点,大力发展了色谱和其他仪器的联用技术,特别是液相色谱和毛细管电泳与电喷雾质谱的联用技术近年已

趋于成熟,他将对生物大分子的分离和鉴定发挥极大的作用,因此色谱仪和其他各种仪器的联合使用将成为分析化学的重要领域。

二、各种色谱方法的性能比较

我们这里涉及的色谱分析方法有:气相色谱(GC),高效液相色谱(HPLC),超临界流体色谱(SFC),薄层色谱(TLC)和毛细管电泳(CE),见表1-2-1。(色谱方法的性能比较)

第三章色谱法的原理

第一节色谱分析的基本原理

一、色谱分离的本质

为了从实际角度理解色谱的基本原理,我们从一个气相色谱分析的实例出发,研究色谱分离的基础和特点。

1.气相色谱分离的实例

为了阐明色谱分离的实质,我们举一个最简单的气相色谱分析的例子加以说明。(1)苯和环己烷的气相色谱分离条件

色谱柱50cm×0.5cm i.d不锈钢柱,在Celite载体(100--200目)上涂渍EGS (丁二酸乙二醇聚酯)5% 。

分离条件: 柱温90℃

载气氢气43mL/min

检测器热导池,桥电流200mA

柱温100℃

气化室温度200℃

(2)色谱图如图1-2-1所示

2.气相色谱分离的实质

从以上实例可以看出,苯和环己烷的沸点只差0.6℃,如用分馏柱进行分离是根本不可能的,可是用气相色谱法只用半米长的色谱柱就可以很容易地把二者分开。这是因为苯和环己烷在丁二酸乙二醇聚酯固定相上的分配系数有很大的差别。所以分配系数的差异是所有色谱分离的实质性的原因。分配系数是在一定温度下,溶质在互不混溶的两相间浓度之比。色谱的分配系数是被分离组分在固定相和流动相之间浓度之比,以K表示如下式:

式中 Cs----每1mL固定相中溶解溶质的质量;

Cm----每1mL流动相中含有溶质的质量。

表1-3-1中列出了在角鲨烷(异三十烷)固定液上,于105℃下几种烷烃的K 值。

二、色谱分离的塔板理论

色谱理论始于1941年Martin(马丁)和Synge(辛格)建立的“塔板理论”模型,他们是把色谱柱看作一个有若干层塔板的分馏塔,通过物质在每层塔板中进行平衡的物理模型过程,而导引出一个描述色谱流出曲线(图1-3-2)的数学表达式:

第二节色谱法中常用的术语和参数

一、气相色谱中常用的术语和参数

1.典型的色谱图

在用热导检测器时,往色谱仪中注入带有少量空气的单一样品时,得到图1-3-4的典型气相色谱图。在图1-3-4中当没有样品进入色谱仪检测器时0t是噪声随时间变化的曲线,一般是一条直线,叫作“基线” 。 h是峰高,其他符号将在后边解释。

2. 区域宽度

区域宽度是色谱流出曲线中很重要的参数,它的大小反映色谱柱或所选色谱条件的好坏。区域宽度有以下三种表示方法:

(1)半高峰宽(peak width at half height)(Wh/2)是在峰高一半处的色谱峰的宽度,即图 1-3--2中的CD ,单位可用时间或距离表示。

(2)峰宽(peak width)(W )是在流出曲线拐点处作切线,在图1-3-2中于基线上相交于

E,F 处,此两点间的距离叫峰宽,有些色谱书上叫做“基线宽度” 。(3)标准偏差(σ)在图 1-3-2中AB距离的一半叫标准偏差。

在这三种表示方法中以前两者使用较多,三者的关系是:

3. 保留值(retention value)保留值是总称,具体参数的名称有以下一些:(1)死时间(dead time)(tM) 一些不被固定相吸收或吸附的气体通过色谱柱的时间,如用热导池作检测器时,从注射空气样品到空气峰顶出现时的时间,以s或min为单位表示。

(2)死体积(dead volume)(Vm)指色谱柱中不被固定相占据的空间及进样系统管道和检

测系统的总体积,等于死时间乘以载气的流速。

(3)死区域(dead zone)( Vg)指色谱柱中不被固定相占据的空间。(4)保留时间(retention time)( tR)从注射样品到色谱峰顶出现时的时间,以s或min为单位表示。

(5)调整保留时间(adjusted retention time)保留时间减去死时间即为调整保留时间

(tR-tM)。

(6)保留体积(retention volume)( Vr)从注射样品到色谱峰顶出现时,通过色谱系统载气的体积,一般可用保留时间乘载气流速求得,以mL为单位表示。

(7)调整保留体积(adjusted retention volume)保留体积减去死体积即为调整保留体积(Vr-Vm)。

(8)净保留体积(net retention volume)(Vn)经压力修正的调整保留体积,

即:

式中 j—色谱柱进口和出口之间的压力梯度校正系数。

式中 Pj—色谱柱进口压力;

Po —色谱柱出口压力。

(8)比保留体积(specific retention volume)(Vg)把净保留体积进一步校正到单位质量固定液和273K时的保留体积,如下式:

式中 VL—固定液的体积;

ρL--固定液的密度;

VLρL—固定液的质量。

(10)相对保留值(reative retention)在一定色谱条件下被测化合物和标准化合物调整保留时间之比。

很多文献用分离因子(Spearation factor)α来表示相对保留值,

(11)保留指数(retention index)(I)保留指数是1958年克瓦茨(Kovats)提出来的,用以表示化合物在一定温度下在某种固定液上的相对保留值,具体说它是以一系列正构烷烃作标准的相对保留值,其定义如下:

【例】求在120℃下正丁醇在SE-30固定液上的保留指数差。

在SE-30固定液上测得正丁醇的保留指数为643;在角鲨烷固定液上测得正丁醇的保留指数为590。

4.容量因子(capacity factor),容量因子(也称为分配容量)的定义是在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比,

式中 VL—色谱柱内固定相的体积;

VG—色谱柱内流动相的体积。

从上述定义可导引出下列的关系式:

(1-3-12)式中的β叫做“相比率” 。其含义是在色谱柱中流动相体积和固定相体积之比。填充柱气相色谱柱的β值在5-35的范围,而毛细管气相色谱柱的β值在50-200的范围。

5.色谱柱的柱效率和分离度

(1)柱效率(column efficiency)和溶剂效率(solvent efficiency)色谱理论主要包括两方面的问题,即柱效率和溶剂效率。柱效率是指溶质通过色谱柱之后其区域宽度增加了多少,它与溶质在两相中的扩散及传质情况有关,这是所谓色谱的动力学过程。溶剂效率是与两个物质在固定相上的相对保留值大小有关,从微观角度讲是与两个物质和固定相(在液相色谱中还与流动相)的分子间作用力不同有关。这是所谓色谱的热力学过程。柱效率常以理论塔板数(n)或理论塔板高度(H)表示。而溶剂效率是以相对保留值表示。要提高柱效率,就得改善色谱柱性能和操作条件;要提高溶剂效率就得提高固定相的选择性。

(2)理论塔板数(n)的计算和测定色谱柱的柱效率可以用理论板数(n),也可以用理论板高(HEPT)(H)表示。

H=L/n

式中 L是色谱柱的柱长,L,H均以mm表示。

计算理论塔板数(n)的计算公式是:

色谱分析法概论习题答案

第十六章色谱分析法概论 思考题和习题 1.在一液液色谱柱上,组分A和B的K分别为10和15,柱的固定相体积为,流动相体积为,流速为min。求A、B的保留时间和保留体积。 2.在一根3m长的色谱柱上分离一个试样的结果如下:死时间为1min,组分1的保留时间为14min,组分2的保留时间为17min,峰宽为1min。(1) 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n及塔板高度H;(2) 求调整 保留时间 ' R1 t 及 ' R2 t ;(3) 用组分2 求n ef及H ef;(4) 求容量因子k1及k2;(5) 求相对保留值1,2 r 和分离度 R。 3.一根分配色谱柱,校正到柱温、柱压下的载气流速为min;由固定液的涂量及固定液在柱温下的密度计算得V s=。分离一个含四组分的试样,测得这些组分的保留时间:苯、甲苯、乙苯,异丙苯,死时间为。求:(1) 死体积;(2) 这些组分的调整保留时间;(3) 它们在此柱温下的分配系数(假定检测器及柱头等体积可以忽略);(4) 相邻两组分的分配系数比?。 (1) V0=t0×u=×min=10.5cm3 (2) ' R t(苯) =-= , ' R t(甲苯) =-= , ' R t(乙苯) =-= , ' R t(异丙苯) =-= 4.在一根甲基硅橡胶 (OV-1) 色谱柱上,柱温120℃。测得一些纯物质的保留时间:甲烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、苯、3-正己酮、正丁酸乙酯、正己醇及某正构饱和烷烃。(1) 求出后5个化合物的保留指数。未知正构饱和烷烃是何物质? (2) 解释上述五个六碳化合物的保留指数为何不同。 (3) 说明应如何正确选择正构烷烃物质对,以减小计算误差。 ①根据保留指数的公式和意义,5个化合物的保留指数为: 设某正构烷烃的碳数为x,则 解此方程得x=5, 所以该正构烷烃为正戊烷。 (2)上述五个化合物极性由大到小分别为:正己醇>正丁酸乙酯>3-正己酮>苯>正戊烷,根据气液色谱固定液的作用原理,在弱极性的OV-1柱上保留能力由强到弱,即保留指数由大至小。 (3)选择正构饱和烷烃物质对的t R值最好与被测物质的t R值相近,以减小测定误差。 5.某色谱柱长100cm,流动相流速为0.1cm/s,已知组分A的洗脱时间为40 min,求组分A在流动相中的时间和保留比R?=t0/t R为多少。, 流动相流过色谱柱所需的时间即死时间t0,即为组分A在流动相中的停留时间: t0=L/u=100/×60)= 组分A的洗脱时间即其保留时间t R 保留比R?=t0/t R=40= 6.某YWG-C18H37 4.6mm×25cm柱,以甲醇-水(80:20)为流动相,测得苯和萘的t R和W1/2分别为和 min, 和 min。求柱效和分离度。

色谱法是一种重要的分离分析方法,它是利用不同物质在两相

色谱扫盲班 第一课色谱法概述 色谱法是一种重要的分离分析方法,它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数(或吸附系数、渗透性),当两相作相对运动时,这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。在色谱技术中,流动相为气体的叫气相色谱,流动相为液体的叫液相色谱。固定相可以装在柱内,也可以做成薄层。前者叫柱色谱,后者叫薄层色谱。根据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪,目前,主要有气相色谱仪和液相色谱仪。 色谱法的创始人是俄国的植物学家茨维特。1905年,他将从植物色素提取的石油醚提取液倒人一根装有碳酸钙的玻璃管顶端,然后用石油醚淋洗,结果使不同色素得到分离,在管内显示出不同的色带,色谱一词也由此得名。这就是最初的色谱法。后来,用色谱法分析的物质已极少为有色物质,但色谱一词仍沿用至今,在50年代,色谱法有了很大的发展。1952年,詹姆斯和马丁以气体作为流动相分析了脂肪酸同系并提出了塔板理论。1956年范第姆特总结了前人的经验,提出了反映载气流速和柱效关系的范笨姆特方程,建立了初步的色谱理论。同年,高莱(Golay)发明了毛细管柱,以后又相继发明了各种检测器,使色谱技术更加完善。50年代末期,出现了气相色谱和质谱联用的仪器,克服了气相色谱不适于定性的缺点。则年代,由于检测技术的提高和高压泵的出现,高效液相色谱迅远发展,使得色谱法的应用范围大大扩展。目前,由于高效能的色谱往、高灵敏的检测器及微处理机的使用,使得色谱法已成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析仪器。 在这里主要介绍气相色谱分析法。同时也适当介绍液相色谱法。气相色谱法的基本理论和定性定量方法也适用于液相色谱法。其不同之处在液相色谱法中介绍。 第二课气相色谱仪 典型的气相色谱仪具有稳定流量的载气,将汽化的样品由汽化室带入色谱柱,在色谱柱中不同组分得到分离,并先后从色谱柱中流出,经过检测器和记录器,这些被分开的组分成为一个一个的色谱峰。色谱仪通常由下列五个部分组成: 载气系统(包括气源和流量的调节与测量元件等) 进样系统(包括进样装置和汽化室两部分) 分离系统(主要是色谱柱) 检测、记录系统(包括检测器和记录器) 辅助系统(包括温控系统、数据处理系统等)

色谱分析法概论习题答案

第十六章 色谱分析法概论 思 考 题 和 习 题 1.在一液液色谱柱上,组分A 和B 的K 分别为10和15,柱的固定相体积为0.5ml ,流动相体积为1.5ml ,流速为0.5ml/min 。求A 、B 的保留时间和保留体积。 ml F t V V V K t t ml F t V V V K t t F V t c RB RB m s B RB c RA RA m s A RA c 0.95.018 min 18)5.15.0151(3)1(5.65.013 min 13)5 .15.0101(3)1(min 35.0/5.1/0000=?=?==?+?=+==?=?==?+?=+==== 2.在一根3m 长的色谱柱上分离一个试样的结果如下:死时间为1min ,组分1的保留时间为14min ,组分2的保留时间为17min ,峰宽为1min 。(1) 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n 及塔板高度H ;(2) 求调整保留时间'R 1t 及'R 2t ;(3) 用组分2 求n ef 及H ef ;(4) 求容量因子k 1及k 2;(5) 求相对保留值 1,2r 和分离度R 。 (mm) 0.65 (m) 1065.010 4.63n L H 104.6) 1 17(16) t 16(n )1(3322322R 22=?=?==?=?==-W (mm) 0.73 (m) 1073.010 4.13n H 101.4) 1 16(16) 16(n (3)(min) 16117 (min) 13114 (2)33ef(2)ef(2)3 22'ef(2)''22 1=?=?==?=?===-==-=-L W t t t R R R 31) 1(3)1 61(2) W () t 2(R 2.1 13 16r )5( 16116k 13113k (4)21''2,10'20'1121221=+-?=+-==========W t t t t t t t R R R R R R 3.一根分配色谱柱,校正到柱温、柱压下的载气流速为43.75ml/min ;由固定液的涂量及固定液在柱温下的密度计算得V s =14.1ml 。分离一个含四组分的试样,测得这些组分的保留时间:苯1.41min 、甲苯2.67min 、乙苯4.18min ,异丙苯5.34min ,死时间为0.24min 。求:(1) 死体积;(2) 这些组分的调整保留时间;(3) 它们在此柱温下的分配系数(假定检测器及柱头等体积可以忽略);(4) 相邻两组分的分配系数比α。 (1) V 0=t 0×u=0.24×43.75ml/min=10.5cm 3 (2) 'R t (苯) =1.41-0.24=1.17min , 'R t (甲苯) =2.67-0.24=2.43min , 'R t (乙苯) =4.18-0.24=3.94min , 'R t (异丙苯) =5.34-0.24=5.10min 3.19 4.310.5 6.143.294.3 1.217.143.20.161 .145.1025.21K 25.21 24.0 .1050.121 .145.104.16K 4.16 24.0 .9435.71.145.101.10K 1.01 24.0 .4326.31 .145.109.4K 4.9 24.0 17.1/////////0/0/0/0/==========?======?======?======?=====乙苯异丙苯乙苯异丙苯甲苯乙苯甲苯乙苯苯甲苯苯 甲苯异丙苯异丙苯异丙苯异丙苯乙苯乙苯乙苯乙苯甲苯甲苯甲苯甲苯 苯苯苯苯R R R R R R s m R s m R s m R s m R t t t t t t V V k t t k V V k t t k V V k t t k V V k t t k ααα

色谱分析法概论习题答案

色谱分析法概论习题答 案 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

第十六章 色谱分析法概论 思 考 题 和 习 题 1.在一液液色谱柱上,组分A 和B 的K 分别为10和15,柱的固定相体积为,流动相体积为,流速为min 。求A 、B 的保留时间和保留体积。 ml F t V V V K t t ml F t V V V K t t F V t c RB RB m s B RB c RA RA m s A RA c 0.95.018 min 18)5 .15.0151(3)1(5.65.013 min 13)5 .15 .0101(3)1(min 35.0/5.1/0000=?=?==?+?=+==?=?==?+?=+==== 2.在一根3m 长的色谱柱上分离一个试样的结果如下:死时间为1min ,组分1的保留时间为14min ,组分2的保留时间为17min ,峰宽为1min 。(1) 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n 及塔板高度H ;(2) 求调整保留时间 'R 1 t 及 'R 2 t ;(3) 用组分2 求n ef 及H ef ;(4) 求容量因子k 1及 k 2;(5) 求相对保留值 1 ,2r 和分离度R 。 (mm) 0.65 (m) 1065.010 4.63 n L H 104.6) 1 17 (16) t 16( n )1(33 223 22R 22 =?=?==?=?==-W (mm) 0.73 (m) 1073.010 4.13 n H 101.4) 116 (16) 16(n (3)(min) 16117 (min) 13114 (2)33 ef(2)ef(2)3 22 'ef(2)' '2 2 1=?=?==?=?===-==-=-L W t t t R R R 31) 1(3)1 61(2) W () t 2(R 2.1 13 16r )5( 16116k 13113k (4)21''2,10'20'112122 1 =+-?=+-==========W t t t t t t t R R R R R R 3.一根分配色谱柱,校正到柱温、柱压下的载气流速为min ;由固定液的涂量及固定液在柱温下的密度计算得V s =。分离一个含四组分的试样,测得这些组分的保留时间:苯、甲苯、乙苯,异丙苯,死时间为。求:(1) 死体积;(2) 这些组分的调整保留时间;(3) 它们在此柱温下的分配系数(假定检测器及柱头等体积可以忽略);(4) 相邻两组分的分配系数比?。 (1) V 0=t 0×u=×min=10.5cm 3 (2) 'R t (苯) =-= , 'R t (甲苯) =-= , 'R t (乙苯) =-= , 'R t (异丙苯) =-=

色谱分析分离方法概述

色谱分析分离方法概述 本书是色谱世界《色谱技术丛书》的第一分册。全书共四章,主要说明了色谱法的发展及其在分析化学中的地位和作用,色谱法的特点、分类及性能比较,色谱法的原理,色谱模型理论等方面的内容。 第一章色谱法的发展及其在分析化学中的地位和作用 第一节色谱法发展简史 一、色谱法的出现 二、色谱法的发展 三、色谱法的现状和未来 第二节色谱法在工业生产和科学研究中的作用 一、色谱法在经济建设和科学研究中的作用 二、色谱法在分析化学中的地位和作用 第三节色谱法与其他方法的比较和配合 一、色谱法的特点和优点 二、色谱法和其他方法的配合 第二章色谱法的特点、分类及性能比较 第一节色谱法的定义与分类 一、按流动相和固定相的状态分类 二、按使用领域不同对色谱仪的分类 第二节现代色谱法的应用领域和性能比较 一、色谱法的应用领域

二、各种色谱方法的性能比较 第三章色谱法的原理 第一节色谱分析的基本原理 一、色谱分离的本质 二、色谱分离的塔板理论 第二节色谱法中常用的术语和参数 一、气相色谱中常用的术语和参数 二、液相色谱中常用的术语和参数 第三节色谱的速率理论 一、气相色谱速率理论 二、液相色谱速率理论 第四章色谱模型理论 第一节色谱模型概述 一、色谱模型理论的意义 二、色谱模型的建立 三、色谱模型的求解 第二节线性色谱 一、理想过程 二、反应色谱 三、扩散的影响 四、相间传质阻力的影响 五、同时含扩散与相同传质阻力的情形

第三节单组分理想非线性色谱 一、理想非线性色谱数学模型分析 二、谱带发展与流出曲线 三、理想非线性色谱间断解的数学意义———弱解 四、非线性反应色谱 第四节双组分理想非线性色谱 一、数学模型分析 二、情形 三、简单波的传播 四、激波 五、谱带的发展与保留值的计算 第一节色谱法发展简史 俄国植物学家茨维特于1903年在波兰华沙大学研究植物叶子的组成时,用碳酸钙作吸附剂,分离植物干燥叶子的石油醚萃取物。他把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中,然后把植物叶子的石油醚萃取液倒到管中的碳酸钙上,萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙里,再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素,于是在管内的碳酸钙上形成三种颜色的6个色带。当时茨维特把这种色带叫作“色谱”.茨维特于1906年发表在德国植物学杂志上用此名,在这一方法中把玻璃管叫作“色谱柱”,碳酸钙叫作“固定相”,纯净的石油醚叫作“流动相”。把茨

色谱分析法概论

第17章 色谱分析法概论 思考题 9.试推导有效塔板数与分离度的关系式: 2 2116?? ? ??-??ααR n =有效 证明:∵ 2 ' 2216R t n W ?? ? ??? 有效= (1) 2 2 W W +R2R112(t -t ) R = 设W 1=W 2 2 2'' 2010212222[()()]2()22R R R R t t t t t t W W W W ----==+R2R112(t -t )R = ''1R t R -R22t W = (2) 将(2)代入(1)式,得: '22 ' '2222221 '''221'1 1616()16()11R R R R R R R t t t n R R R t t t t αα???==?? ?--??-有效= 10. 试推导最小板高的计算式:BC A H 2+=最小 证明:∵B H A Cu u =++ (1) 微分,得 2dH B C du u =-+ 令 0dH du =,则 2 0B C u - += opt u = 将(2)代入(1),得: H A =+最小

习题 1.在一根 2.00m 的硅油柱上分析一个混合物得下列数据:苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为80s 、122s 、181s ;半峰宽为0.211cm 、0.291cm 及0.409cm(用读数显微镜测得),已知记录纸速为1200mm/h ,求此色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。 解:∵2 2 /1)( 54.5W t n R = 注意:分子分母单位应保持一致 mm n L H W t n R 3.28852000,8853600 /120011.28054.554.52 2 2/1===)( =)(=苯苯苯 苯苯= mm n L H W t n R 8.110822000,10823600 /120091.212254.554.52 2 2/1===)( =)(=甲苯甲苯甲苯 甲苯甲苯= mm n L H W t n R 7.112062000,12063600 /120009.418154.554.52 2 2/1===)( =)(=乙苯乙苯乙苯 乙苯乙苯= 2.在一根 3.0m 长的色谱柱上分离样品的结果如图17-14所示。 图17-14 一个样品的色谱图 (1)用组分2计算色谱柱的理论塔板数n 及塔板高度H; (2)求调整保留时间t R1’及t R2`;(3)求有效塔板数n 有效及有效塔板高度H 有效;(4)求容量因子k 1及k 2;(5)求使二组分R s 为1.5时的柱长。 解:(1)3222106.4)0 .117 (16)( 162 ?=?==w t n R mm n L H 65.0106.430003=?= = (2)t R1′= t R1-t 0 =14-1.0=13.0min t R2′=t R2-t 0=17-1.0=16.0min (3) 32 22'101.4)0.10.16(16)( 162 ?=?==w t n R 有效 mm n L H 73.0101.430003 =?==有效 有效 (4)130.10.130' 11 ===t t k R 160 .10 .160' 22===t t k R (5)假设两组分峰宽相等。 30 .10.1) 1417(2)(21 2112=+-= +-= W W t t R R R

17色谱分析法概论

第十七章 色谱分析法概论 思 考 题 和 习 题 1.色谱法作为分析方法的最大特点是什么? 2.一个组分的色谱峰可用哪些参数描述? 这些参数各有何意义? 3.说明容量因子的物理含义及与分配系数的关系。为什么容量因子 (或分配系数) 不等是分离的前提? 4.各类基本类型色谱的分离原理有何异同? 5.说明式(17?18)中K 与V s 在各类色谱法中的含义有何不同? 6.衡量色谱柱效的指标是什么?衡量色谱系统选择性的指标是什么? 7.用塔板理论讨论流出曲线,为什么不论在 t >t R 或t <t R 时,总是C <C max ? 塔板理论有哪些优缺点? 8.简述谱带展宽的原因。 9.下列那些参数可使塔板高度减小? (1) 流动相速度,(2) 固定相颗粒, (3) 组分在固定相中的扩散系数D s ,(4) 柱长, (5) 柱温。 10.什么是分离度?要提高分离度应从哪两方面考虑? 11.组分在固定相和流动相中的质量为m A 、m B (g),浓度为C A 、 C B (g/ml),摩尔数为n A 、n B (mol),固定相和流动相的体积为V A 、V B (ml),此组分的容量因子是 ( ) 。 A. m A /m B ; B. (C A V A )/(C B V B ) ; C. n A /n B ; D. C A /C B 。 (A 、B 、C ) 12.在柱色谱法中,可以用分配系数为零的物质来测定色谱柱中 ( ) 。 A. 流动相的体积; B. 填料的体积; C. 填料孔隙的体积; D. 总体积。 (A 、C ) 13.在以硅胶为固定相的吸附色谱中下列叙述中正确的是 ( ) 。 A. 组分的极性越强,吸附作用越强; B. 组分的分子量越大,越有利于吸附; C. 流动相的极性越强,溶质越容易被固定相所吸附; D. 二元混合溶剂中正己烷的含量越大,其洗脱能力越强。 (A ) 14.在离子交换色谱法中,下列措施中能改变保留体积的是( )。 A. 选择交联度大的交换剂; B. 以二价金属盐溶液代替一价金属盐溶液作流动相; C. 降低流动相中盐的浓度; D. 改变流速。 (A 、B 、C ) 15.在空间排阻色谱法中,下列叙述中完全正确的是( )。 A. V R 与K p 成正比; B. 调整流动相的组成能改变V R ; C. 某一凝胶只适于分离一定分子量范围的高分子物质; D. 凝胶孔径越大,其分子量排斥极限越大。 (C 、D ) 16.在一液液色谱柱上,组分A 和B 的K 分别为10和15,柱的固定相体积为0.5ml ,流动相体积为1.5ml ,流速为0.5ml/min 。求A 、B 的保留时间和保留体积。 (A R t =13min A R V =6.5ml, B R t =18min B R V =9ml ) 17.在一根3m 长的色谱柱上分离一个试样的结果如下:死时间为1min ,组分1的保留时间为14min ,组分2的保留时间为17min ,峰宽为1min 。 (1) 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n 及塔板高度H ;(2) 求调整保留时间

色谱分析法概论

色谱分析法概论 1色谱分析法是根据混合物中各组分在两相分配系数的不同进行分离,而后逐个分析。 2色谱过程:组分的分子在流动相和固定相间多次分配的过程。若两个组分的分配系数存在微小的差异,经过反复多次的分配平衡,使微小的差异积累起来,其结果就使分配系数小的组分被先洗脱,从而使两组分得到分离。色谱分离的前提是分配系数或保留因子不等。 3色谱流出曲线是由检测器输出的电信号对时间作图所绘制的曲线,又称为色谱图。 4按色谱过程的分离机制分类:分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法、分子排阻色谱法。①分配色谱法机制:利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别,即分配系数的差别而实现分离。②吸附色谱法机制:利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别,即吸附系数的差别而实现分离。常见化合物的吸附能力顺序:烷烃<烯烃<卤代烃<醚<硝基化合物<叔胺<酯<酮<醛<酰胺<醇<酚<伯胺<羧酸③离子交换色谱法机制:利用分离组分离子交换能力的差别即选择性系数的差别而实现分离。④分子排阻色谱法:根据被分离组分分子的线团尺寸,即渗透系数的差别而进行分离。 5流动相线速对塔板高度的影响:在较低线速度时,纵向扩散起主要作用,线速度升高,塔板高度降低,柱效升高;在较高线速度时,传质阻抗起主要作用,线速度升高,塔板高度增高,柱效降低。 6说明保留因子的物理含意及与分配系数的关系。为什么保留因子(或分配系数)不等是分离的前提? 答:保留因子k是在一定温度和压力下,达到分配平衡时,组分在固定相和流动相中的质量之比,故又称为质量分配系数。而分配系数K是组分在固定相和流动相中的浓度之比。二者的关系是k=KV s//V m,可见保留因子除与固定相、流动相、组分三者的性质有关外,还与固定相和流动相的体积之比有关。保留因子越大的组分在色谱柱中的保留越强,t R =t0 (1+k)或t'R =kt0 ,由于在一定色谱条件下t0为定值,如果两组分的k相等,则他们的t'R一定相等,t R相等,即不能分离。要使两组分分离,即t R或t'R不等,则它们的k(或K)必须不等,即保留因子(或分配系数)不等是分离的前提。 7根据分离度的定义,哪些色谱参数与分离度有关?可从哪两方面改善色谱分离度?如何在色谱图上测定这些参数? 答:分离度的定义式为R=2(t R2 -t R1)/(W1 +W2 ),由此可见色谱峰的区域宽度和保留时间与分离度有关。为改善色谱分离度,一方面应增加两组分保留时间之差,即保留因子或分配系数之差,另一方面减小峰宽,即提高柱效使色谱峰变锐。保留时间是从进样到色谱峰峰顶的时间间隔;峰宽是在色谱峰两侧拐点作切线到基线上所截得的距离。 8什么是最佳流速?实际操作中是否一定要选择最佳流速?为什么? 答:柱效最高时(n最大或H最小)的流动相流速叫最佳流速。实验中要根据具体情况选择流速,如果分离不好,尽量选最佳流速,如果速度太慢而分离很好,则可选远于最佳值的流速。 9色谱定性是根据保留值,定量的依据是峰面积和峰高。 气相色谱法 1气相色谱法的特点:分离效能高、高灵敏度、高选择性、简单快速、应用广泛。 2气相色谱仪的组成:①气路系统②进样系统③色谱柱系统④检测和记录系统⑤控制系统3对固定液的要求:①在操作温度下蒸气压低于10Pa,否则固定液易流失。每一固定液有一

色谱分析法概论习题答案完整版

色谱分析法概论习题答 案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

第十六章 色谱分析法概论 思 考 题 和 习 题 1.在一液液色谱柱上,组分A 和B 的K 分别为10和15,柱的固定相体积为,流动相体积为,流速为min 。求A 、B 的保留时间和保留体积。 2.在一根3m 长的色谱柱上分离一个试样的结果如下:死时间为1min ,组分1的保留时间为14min ,组分2的保留时间为17min ,峰宽为1min 。(1) 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n 及塔板高度H ;(2) 求调整保留时间 'R 1t 及'R 2t ;(3) 用组分2 求n ef 及H ef ;(4) 求容量因子k 1及k 2;(5) 求相对保留值1,2r 和分离度R 。 3.一根分配色谱柱,校正到柱温、柱压下的载气流速为min ;由固定液的涂量及固定液在柱温下的密度计算得V s =。分离一个含四组分的试样,测得这些组分的保留时间: 苯、甲苯、乙苯,异丙苯,死时间为。求:(1) 死体积;(2) 这些组分的调整保留时间;(3) 它们在此柱温下的分配系数(假定检测器及柱头等体积可以忽略);(4) 相邻两组分的分配系数比?。 (1) V 0=t 0×u=×min=10.5cm 3 (2) 'R t (苯) =-= , ' R t (甲苯) =-= , 'R t (乙苯) =-= , ' R t (异丙苯) =-= 4.在一根甲基硅橡胶 (OV-1) 色谱柱上,柱温120℃。测得一些纯物质的保留时间:甲烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、苯、3-正己酮、正丁酸乙酯、正己醇及某正构饱和烷烃。(1) 求出后5个化合物的保留指数。未知正构饱和烷烃是何物质? (2) 解释上述五个六碳化合物的保留指数为何不同。(3) 说明应如何正确选择正构烷烃物 ① 根据保留指数的公式和意义,5个化合物的保留指数为: 设某正构烷烃的碳数为x ,则 解此方程得x=5, 所以该正构烷烃为正戊烷。 (2)上述五个化合物极性由大到小分别为:正己醇>正丁酸乙酯>3-正己酮>苯>正戊烷,根据气液色谱固定液的作用原理,在弱极性的OV-1柱上保留能力由强到弱,即保留指数由大至小。 (3)选择正构饱和烷烃物质对的t R 值最好与被测物质的t R 值相近,以减小测定误差。

仪器分析习题 Y6习题の色谱分析法导论-气相色谱汇总

选择题 1.在气相色谱分析中,用于定性分析的参数是( ) A保留值B峰面积C分离度D半峰宽 2.在气相色谱分析中,用于定量分析的参数是( ) A保留时间B保留体积C半峰宽D峰面积 3.良好的气-液色谱固定液为( ) A蒸气压低、稳定性好B化学性质稳定 C溶解度大,对相邻两组分有一定的分离能力DA、B和C 4.使用热导池检测器时,应选用下列哪种气体作载气,其效果最好?( ) AH2BHe CAr DN2 5.试指出下列不是气相色谱法常用的载气是( ) A氢气B氮气C氧气D氦气 6.色谱体系的最小检测量是指恰能产生3倍噪声峰高信号时( ) A进入单独一个检测器的最小物质量 B进入色谱柱的最小物质量 C组分在气相中的最小物质量 D组分在液相中的最小物质量 7.在气-液色谱分析中,良好的载体为( ) A粒度适宜、均匀,表面积大 B表面没有吸附中心和催化中心 C化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度 DA、B和C 8.热导池检测器是一种( ) A浓度型检测器 B质量型检测器 C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 D只对含硫、磷化合物有响应的检测器 9.使用氢火焰离子化检测器,选用下列哪种气体作载气最合适?( ) AH2BHe CAr DN2

10.下列因素中,对气相色谱分离效率最有影响的是( ) A柱温B载气的种类C柱压D固定液膜厚度 B、D、A、D、A 1~5:A、D、D、A、C;6~10:B、D、A、D、A ****************************************************************** 11.气-液色谱中,保留值实际上反映的物质分子间的相互作用力是( ): A.组分和载气; B.载气和固定液; C.组分和固定液; D.组分和载体、固定液 12.柱效率用理论塔板数n或理论塔板高度h表示,柱效率越高,则( ): A.n越大,h越小; B.n越小,h越大; C.n越大,h越大; D.n越小,h越小 13.根据范第姆特方程,色谱峰扩张、板高增加的主要原因是( ): A.当u较小时,分子扩散项; B.当u较小时,涡流扩散项; C.当u比较小时,传质阻力项; D.当u较大时,分子扩散项 14.如果试样中组分的沸点范围很宽,分离不理想,可采取的措施为( ): A.选择合适的固定相; B.采用最佳载气线速; C.程序升温; D.降低柱温 15.要使相对保留值增加,可以采取的措施是: A.采用最佳线速; B.采用高选择性固定相; C.采用细颗粒载体; D.减少柱外效应 31~35:C、A、A、C、B ********************************************************************* 16.

第一章色谱分析法概论

第一章色谱分析法概论 第一节概述 色谱分析法简称色谱法或层析法(chromatography),是一种物理或物理化学分离分析方法。从本世纪初起,特别是在近50年中,由于气相色谱法、高效液相色谱法及薄层扫描法的飞速发展,而形成一门专门的科学——色谱学。色谱法已广泛应用于各个领域,成为多组分混合物的最重要的分析方法,在各学科中起着重要作用。历史上曾有两次诺贝尔化学奖是授予色谱研究工作者的:1948年瑞典科学家Tiselins因电泳和吸附分析的研究而获奖,1952年英国的Martin和Synge因发展了分配色谱而获奖;此外在1937~l972年期间有12次诺贝尔奖的研究中,色谱法都起了关键的作用。 色谱法创始于20世纪初,1906年俄国植物学家Tsweet将碳酸钙放在竖立的玻璃管中,从顶端倒入植物色素的石油醚浸取液,并用石油醚冲洗。在管的不同部位形成色带,因而命名为色谱。管内填充物称为固定相(stationary phase),冲洗剂称为流动相(mobile phase)。随着其不断发展,色谱法不仅用于有色物质的分离,而且大量用于无色物质的分离。虽然“色”已失去原有意义,但色谱法名称仍沿用至今。 30与40年代相继出现了薄层色谱法与纸色谱法。50年代气相色谱法兴起,把色谱法提高到分离与“在线”分析的新水平,奠定了现代色谱法的基础,l957年诞生了毛细管色谱分析法。60年代推出了气相色谱—质谱联用技术(GC-MS),有效地弥补了色谱法定性特征差的弱点。70年代高效液相色谱法(HPLC)的崛起,为难挥发、热不稳定及高分子样品的分析提供了有力手段。扩大了色谱法的应用范围,把色谱法又推进到一个新的里程碑。80年代初出现了超临界流体色谱法(SFC),兼有GC与HPLC的某些优点。80年代末飞速发展起来的高效毛细管电泳法(high performance capillary electrophoresis,HPCE)更令人瞩目,其柱效高,理论塔板数可达l07m-1。该法对于生物大分子的分离具有独特优点。 色谱法的分离原理主要是利用物质在流动相与固定相之间的分配系数差异而实现分离。色谱法与光谱法的主要区别在于色谱法具有分离及分析两种功能,而光谱法不具备分离功能。色谱法是先将混合物中各组分分离,而后逐个分析,因此是分析混合物最有力的手段。这种方法还具有高灵敏度、高选择性、高效能、分析速度快及应用范围广等优点。 色谱法可从不同的角度进行分类:

色谱分析法导论思考题与习题答案

色谱分析法导论思考题与习题答案 14-6、答:根据速率理论,影响n 的因素有: 1)固定相,包括固定相的粒径、填充均匀程度、固定液种类、液膜厚度等。 2)流动相,包括流动相的种类、组成、流速 3)柱温。 提高柱效的方法有: 1)优化流动相组成、流速及柱温来优化柱效。 2)增大柱长可以增加理论塔板数,但会使分析时间增长。 3)降低塔板高度H 。 14-9、答:K 值表示组分与固定相作用力的差异,K 值大,说明组分与固定相的亲和力越大,其在柱中滞留的时间长。由于A 组分的分配系数大于B 组分,因此B 组分先流出色谱柱。 14-11、答:(1) 此色谱柱的理论塔板数为:2 2 4001616160040R b t s n W s ???? === ? ????? (2) 此柱的理论塔板高度为: 1.000.6251600 L m H mm n === 14-12、 答: min 5.2min 200.500.500.200.7)(min 5.1min 200.300.300.200.5)(1 2' 1 1'=?= =-=-==?==-=-=--cm cm cm t t t cm cm cm t t t m R R m R R mL mL Fc t V mL mL Fc t V mL mL cm Fc t V R R R R m m 50min 205.2)()(30min 205.1)()(20min 20min 200.212' 2'11'1'1 1=??=?==??=?==???= ?=---- 667.13 5 )()(5 .225)(5 .123)(1'2'2' ' 21'' 1 =========R R m R m R t t t t k t t k α 9.24mm 216.41 2n L H 216.41 ]0.85 [5.54])(w )(t [5.54n 10.03mm 199.44 2n L H 199.44 ]0.53 [5.54])(w )(t [5.54n min 2cm min 2cm 2.002 t L U 1.81 0.8)(0.51.6995) 2(7])(w )1.699[(w ])(t )2[(t R 72.416.424216 .424]8.07 [54.5])()([54.561.3554 2 554 ]5.05 [54.5])()([ 54.5224.108.012065.1)(065.1988.75.015065.1)(065.12有效2222 1/22R ’有效2 1有效1 2211/21R ‘1有效1 1 m 21/211/21R 2R 22222 2/1211221 2/11122/12212/111=== =?=?=====?=?=?=?== =+?-=+-= === =?=?==== =?=?==??=??==??=??=--mm n L H w t n mm n L H w t n w h A w h A R R 2

蛋白质色谱分离方法

蛋白质色谱分离方法 摘要蛋白质是生命有机体的主要成分,在生命体生长发育的各个阶段都起着重要作用。所以分离和检测蛋白质一直是人们研究的热点。依据蛋白质的物理、化学及生物学特性,已有多种分离手段,如:超滤法、SDS-PAGE、亲和层析等,其中,液相色谱分离技术由于具有重复性好、分辨率高等优势在蛋白质分离检测中得到了广泛的应用。 关键词高效液相色谱高效离子交换色谱反相高效液相色谱高效凝胶过滤色谱高效亲和色谱 一、引言 蛋白质在组织或细胞中一般都是以复杂的混合物形式存在,每种类型的细胞都含有成千种不同的蛋白质。蛋白质的分离和提纯工作是一项艰巨而繁重的任务,到目前为止,还没有一个单独的或一套现成的方法能把任何一种蛋白质完全的从复杂的混合物中提取出来,但对任何一种蛋白质都有可能选择一套适当的分离提纯程序来获取高纯度的制品。 1、蛋白质纯化的总战略考虑 蛋白质回收要采用简便易行的方法尽可能多地将目标蛋白从细胞培养上清液、细菌破碎液或组织匀浆中提取出来,收率至少达到90%以上。然后进一步作精纯化,这第一步要求去掉大部分杂蛋白,同时要使样品的体积得到充分浓缩,一般要求要浓缩几十到几百倍,粗提液的体积大大缩小,便于下一步精纯化。而且每一步都要做电泳判断纯化效果。 2、蛋白质分离纯化技术的选择 要尽可能多地了解目标蛋白的结构、氨基酸组成、氨基酸序列,以及蛋白质的空间结构所决定的物理、化学、生物化学和物理化学性质等信息,根据不同蛋白质之间的性质差异或者改变条件使之具有差异,利用一种或多种性质差异,在兼顾收率和纯度的情况下,选择最佳的蛋白质提纯方法。 二、色谱技术简介 1、色谱分离技术基本概念 色谱分离技术又称层析分离技术或色层分离技术,是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些物质随流动相一起运动,并在两相间进行反复多次的分配,从而使各物质达到分离。当流动相中携带的混合物流经

(推荐)薄层色谱分析步骤及注意事项

薄层色谱分析步骤及注意事项 薄层色谱法(thin layer chromatography简写TLC)是物理化学的分离技术,常用于药物的分离与分析现对此方法的分析步骤及注意事项提点建议。 薄层色谱分析步骤 完成TLC分析通常需经制板、点样、展开、检出4步操作。 ⑴制板 在一平面支持物(通常玻璃)上,均匀地涂制硅胶、氧化铝或其他吸附剂薄层、样品的分离、检测就在此薄层色谱板上进行。 一般选用适当规格的表面光滑平整的玻璃板。常用的薄层板规格有:10cm×20cm、5 cm×20cm、20cm×20cm等。称取适量硅胶,加入0.2%~0.5%羧甲基纤维素钠溶液(CMC-N a),充分搅拌均匀,进行制板。一般来说10cm×20cm的玻璃板,3~5g硅胶/块;硅胶与羧甲基纤维素钠的比例一般为1:2~1:4。制好的玻璃板放于水平台上,注意防尘。在空气中自然干燥后,置1l0℃烘箱中烘0.5~lh,取出,放凉,并将其放于紫外光灯(254nm)下检视,薄层板应无花斑、水印,方可备用。 ⑵点样 用微量进样器进行点样。点样,先用铅笔在层析上距末端lcm 处轻轻画一横线,然后用毛细管吸取样液在横线上轻轻点样,如果要重新点样,一定要等前一次点样残余的溶剂挥发后再点样,以免点样斑点过。一般斑点直径大于2mm,不宜超过5mm.底线距基线1~2.5cm,点间距离为lcm左右,样点与玻璃边缘距离至少lcm,为防止边缘效应,可将薄层板两边刮去1~2cm,再进行点样。 ⑶展开 将点了样的薄层板放在盛在有展开剂的展开槽中,由于毛细管作用,展开溶剂在薄层板上缓慢前进,前进至一定距离后,取出薄层板,样品组分固移动速度不同而彼此分离。 ①展开室应预饱和。为达到饱和效果,可在室中加入足够量的展开剂;或者在壁上贴两条与室一样高、 宽的滤纸条,一端浸入展开剂中,密封室顶的盖。 ②展开剂一般为两种以上互溶的有机溶剂,并且临用时新配为宜。

色谱法分离原理

第十四章色谱法分离原理 一.教学内容 1.色谱分离的基本原理和基本概念 2.色谱分离的理论基础 3.色谱定性和定量分析的方法 二.重点与难点 1.塔板理论,包括流出曲线方程、理论塔板数(n)及有效理论塔板数 (n e f f)和塔板高度(H)及有效塔板高度(H e f f)的计算 2.速率理论方程 3.分离度和基本分离方程 三.教学要求 1.熟练掌握色谱分离方法的原理 2.掌握色谱流出曲线(色谱峰)所代表的各种技术参数的准确含义 3.能够利用塔板理论和速率理论方程判断影响色谱分离各种实验因素 4.学会各种定性和定量的分析方法 四.学时安排4学时 第一节概述 色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。他在研究植物叶的色素成分时,将植物叶子的萃取物倒入填有

碳酸钙的直立玻璃管内,然后加入石油醚使其自由流下,结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离,“色谱”二字虽已失去原来的含义.但仍被人们沿用至今。 在色谱法中,将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相(固体或液体)称为固定相;自上而下运动的一相(一般是气体或液体)称为流动相;装有固定相的管子(玻璃管或不锈钢管)称为色谱柱。当流动相中样品混合物经过固定相时,就会与固定相发生作用,由于各组分在性质和结构上的差异,与固定相相互作用的类型、强弱也有差异,因此在同一推动力的作用下,不同组分在固定相滞留时间长短不同,从而按先后不同的次序从固定相中流出。 从不同角度,可将色谱法分类如下: 1.按两相状态分类 气体为流动相的色谱称为气相色谱(G C) 根据固定相是固体吸附剂还是固定液(附着在惰性载体上的 一薄层有机化合物液体),又可分为气固色谱(G S C)和气液色谱(GL C)。液体为流动相的色谱称液相色谱(LC) 同理液相色谱亦可分为液固色谱(L SC)和液液色谱(L LC)。超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱(SF C)。随着色谱工作的发展,通过化学反应将固定液键合到载体表面,这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱(CB PC). 2.按分离机理分类 利用组分在吸附剂(固定相)上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法,称为吸附色谱法。 利用组分在固定液(固定相)中溶解度不同而达到分离的方法称为分配色谱法。 利用组分在离子交换剂(固定相)上的亲和力大小不同而达到分离的方法,称为离子交换色谱法。

色谱分析概论习题

淮 阴 师 范 学 院 仪器分析 课程 色谱分析概论 习题


一、选择题(每题 2 分,共 20 题,40 分) 1、反映色谱柱柱型特征的参数是: ( )


线
A.分配系数 B.分配比 C.相比 D.保留值 2、对某一组分来说,在一定的柱长下,色谱峰的宽或窄主要决定于组 分在色谱柱中的() A.保留值 B.扩散速度 C.分配比 D.理论塔板数 3、指出下列哪些参数改变会引起相对保留值的增加( ) A.柱长增加; B.相比率增加;C.降低温度; D.流动相速度降低 4、色谱分析中,相对保留值可由下列那种物理量确定( ) A 两组分 K B 两组分 tR C 两组分 VR D 柱子的 Vs 和 Vm 5、色谱分析采用归一化法,下列那种说法正确( ) A 不要求全部组分出峰 B 进样量要求准确 C 只能用作微量组分的精确定量 D 一次分析过程中条件需稳定 6、试指出下述说法中, 哪一种是错误的? ( ) A 根据色谱峰的保留时间可以进行定性分析 B 根据色谱峰的面积可以进行定量分析 C 色谱图上峰的个数一定等于试样中的组分数 D 色谱峰的区域宽度体现了组分在柱中的运动情况 7、在色谱分析中,柱长从 1 m 增加到 4 m ,其它条件不变,则分离度增加 (A) 4 倍 (B) 1 倍 (C) 2 倍 (D) 10 倍 8、使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好 ( ) (A) H2 (B) He (C) Ar (D) N2 9、在液相色谱中,范第姆特方程中的哪一项对柱效的影响可以忽略 ( ) (A).涡流扩散项 (B).分子扩散项 (C)流动区域的流动相传质阻力 (D).停滞区域的流动相传质阻力 10、热导池检测器是一种 ( ) (A)浓度型检测器 (B)质量型检测器 (C)只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 (D)只对含硫、磷化合物有响应的检测器 11、当样品各组分全部出峰最好选用( )方法定量分析。 A 归一法 B 外标法 C 内标法 D 都行 12、载体填充的均匀程度主要影响()
系别
班级
学号
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