1、1分析化學分析化學第十六章第十六章 色譜分析法色譜分析法 概論概論 分析化學教研室分析化學教研室2 色譜法起源和發展色譜法起源和發展 色譜法的分類色譜法的分類 色譜過程色譜過程 色譜方法基本類型及其分離機制色譜方法基本類型及其分離機制一、色譜法基本原理一、色譜法基本原理31. 1. 色譜法的起源色譜法的起源 俄國植物學家茨維特在俄國植物學家茨維特在19061906年首先使年首先使用碳酸鈣分離植物色素開創了經液相色用碳酸鈣分離植物色素開創了經液相色譜法。色譜原型裝置，如下頁圖。譜法。色譜原型裝置，如下頁圖。u在裝有細顆粒碳酸鈣的直立玻璃管頂在裝有細顆粒碳酸鈣的直立玻璃管頂部裝入植物色素；部裝入植

2、物色素；u加入石油醚，自由流下；加入石油醚，自由流下；u植物色素隨石油醚向下流動；植物色素隨石油醚向下流動；u因各組分移動速度不同而形成不同色因各組分移動速度不同而形成不同色帶。帶。45 色譜法是一種分離技術，色譜法是一種分離技術， 試樣混合物的分離過程也就是試樣中試樣混合物的分離過程也就是試樣中各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間不斷進行著的分配過程。其中的一相固不斷進行著的分配過程。其中的一相固定不動，稱為固定相，一相是攜帶試樣定不動，稱為固定相，一相是攜帶試樣混合物流過此固定相的流體（氣體或液混合物流過此固定相的流體（氣體或液體），稱為流動相。體），稱為流

3、動相。 色譜法實質是根據混合物各組分在固色譜法實質是根據混合物各組分在固定相和流動相間吸附、溶解或其它親和定相和流動相間吸附、溶解或其它親和作用的差異，而使各組分在色譜柱中的作用的差異，而使各組分在色譜柱中的遷移速度不同而得到分離遷移速度不同而得到分離 6高分離效能、高靈敏度、高選擇高分離效能、高靈敏度、高選擇性；性；分析速度快、應用范圍廣分析速度快、應用范圍廣色譜法的特點色譜法的特點:7色譜的發展色譜的發展 1948 1948年，瑞典年，瑞典TiselinsTiselins，電泳分析；，電泳分析； 19521952年，英國馬丁年，英國馬丁(Martin)(Martin)和詹姆斯提和詹姆斯提出

4、了氣相色譜，并提出了塔板理論；出了氣相色譜，并提出了塔板理論； 19561956年，范第姆特提出了反映載氣流速年，范第姆特提出了反映載氣流速和柱效關系的范第姆特方程，建立初步色和柱效關系的范第姆特方程，建立初步色譜理論；譜理論；1960s1960s1970s 1970s 高效液相色譜法出現，高效液相色譜法出現，1980s1980s出現毛細管電泳法出現毛細管電泳法現如今，超高壓色譜出現，現如今，超高壓色譜出現，WATERSWATERS公司公司8色譜法的現狀和發展趨勢色譜法的現狀和發展趨勢新型固定相和檢測器的研制新型固定相和檢測器的研制色譜新方法的研究色譜新方法的研究 色譜聯用技術色譜聯用技術 色

5、譜專家系統色譜專家系統 9 應用的科學領域：生命科學、材料應用的科學領域：生命科學、材料科學、環境科學等。（科學的科學）科學、環境科學等。（科學的科學） 藥學（藥物分析）：各國藥典收載藥學（藥物分析）：各國藥典收載了許多色譜分析方法。中國藥典二部，了許多色譜分析方法。中國藥典二部，700多，純度檢查、定性鑒別或含量測多，純度檢查、定性鑒別或含量測定；一部，定；一部，600多鑒別或含量測定。多鑒別或含量測定。色譜法的應用：色譜法的應用：102. 色譜法的分類色譜法的分類按流動相的分子聚集狀態分類按流動相的分子聚集狀態分類:GC、LC、SFC 等等按固定相的分子聚集狀態分類按固定相的分子聚集狀態分

6、類:GSC、GLC、LSC、LLC等等按操作形式分類按操作形式分類:柱色譜法、平面色譜法、毛細管電泳法等柱色譜法、平面色譜法、毛細管電泳法等按色譜過程的分離機制分類按色譜過程的分離機制分類:分配色譜法、吸附色譜法、離子交換色譜分配色譜法、吸附色譜法、離子交換色譜法、法、 空間排阻色譜法、毛細管電泳法等空間排阻色譜法、毛細管電泳法等11毛細管電毛細管電色譜法色譜法（CEC）色譜法色譜法GSC液相色液相色譜法譜法 （LC）柱色柱色譜法譜法平面色平面色譜法譜法毛細管電毛細管電泳法泳法 （CE）LLCLSCSECIECBPC紙色紙色譜法譜法薄層色譜薄層色譜法法TLC）LLCLLCLSC氣相色氣相色譜法

7、譜法（GC）柱色柱色譜法譜法GLC超臨界流體超臨界流體色譜法色譜法 （SFC）123.3.色譜過程（柱色譜）和基本原理色譜過程（柱色譜）和基本原理實現色譜操作的基本條件是必須具實現色譜操作的基本條件是必須具備相對運動的兩相：備相對運動的兩相： 固定相固定相(stationary phase)(stationary phase)和流動和流動相相(mobile phase)(mobile phase)。色譜過程是組分的分子在流動相和色譜過程是組分的分子在流動相和固定相間固定相間多次多次“分配分配”的過程。的過程。1314色譜分離過程色譜分離過程 組分的結構和性質微小差異組分的結構和性質微小差異 與

8、與固定相作用差異固定相作用差異 隨流動相移動隨流動相移動的速度不等的速度不等 差速遷移差速遷移 色色譜分離。譜分離。1516色譜流出曲線色譜流出曲線171）色譜流出曲線及有關術語）色譜流出曲線及有關術語F色譜流出曲線色譜流出曲線檢測器檢測到樣品而產生信號隨時間檢測器檢測到樣品而產生信號隨時間變化的曲線變化的曲線F色譜峰色譜峰監測器對流出組分產生的電信號隨監測器對流出組分產生的電信號隨時間的變化圖時間的變化圖正常色譜峰為對稱的正常色譜峰為對稱的對稱因子對稱因子fs 峰對稱性峰對稱性18192021F保留值保留值 (定性參數定性參數)（1）保留時間）保留時間(tR)從進樣開始從進樣開始,到某組分色

9、譜峰頂點時到某組分色譜峰頂點時間間隔間間隔（2）死時間）死時間(tM或或 t0)不被固定相溶解或吸附的的組分的不被固定相溶解或吸附的的組分的保留時間保留時間（3）調整保留時間）調整保留時間(tR)或校正保留或校正保留時間時間RRMttt22（4）保留體積）保留體積(VR)從進樣起到某個組分在柱后出現濃度極從進樣起到某個組分在柱后出現濃度極大點時大點時,所需通過色譜柱的流動相體積所需通過色譜柱的流動相體積RRcVtF （5）死體積）死體積(VM)由進樣器至檢測器出口由進樣器至檢測器出口,未被固定相占未被固定相占據的空間據的空間MMcVtF23F半峰寬半峰寬(W1/2)峰高一半處的峰寬度峰高一半處

10、的峰寬度F差速遷移差速遷移固定相保留不同組分的能力不同固定相保留不同組分的能力不同,各各組分在色譜柱中移動速度不同組分在色譜柱中移動速度不同,而實而實現分離現分離(1)sRMmsRMmVttKVVttKV1/22.355W 24F 峰寬峰寬過色譜峰兩側拐點的切線與基線交過色譜峰兩側拐點的切線與基線交點之間距離點之間距離F標準差標準差0.607倍峰高處峰寬之半倍峰高處峰寬之半25F容量因子容量因子ssssmmmmRmVC VWkKVC VWtt F分配系數比分配系數比222111RRKktaKkt26 色譜過程方程式：色譜過程方程式：)1(ms0RVVKtt s0RKVVV 分配系數大的組分保留

11、時間長（保留分配系數大的組分保留時間長（保留體積大），晚流出色譜柱。體積大），晚流出色譜柱。27K在分配色譜、吸附色譜、離子交換色在分配色譜、吸附色譜、離子交換色譜和凝膠色譜中，分別為狹義分配系數譜和凝膠色譜中，分別為狹義分配系數K、吸附系數、吸附系數Ka、選擇性系數、選擇性系數K和滲透和滲透系數系數Kp，Vs分別為色譜柱（或薄層板）內固定液分別為色譜柱（或薄層板）內固定液體積、吸附劑表面積、離子交換劑總交體積、吸附劑表面積、離子交換劑總交換容量和凝膠孔內總容積。換容量和凝膠孔內總容積。284 色譜方法基本類型及其分離機制色譜方法基本類型及其分離機制以經典柱色譜為例以經典柱色譜為例 分配色譜法

12、分配色譜法 吸附色譜法吸附色譜法 離子交換色譜法離子交換色譜法 空間排阻色譜法空間排阻色譜法291 1）分配色譜法分配色譜法30 分離原理分離原理 利用被分離組分在固定相或利用被分離組分在固定相或流動相中的溶解度差別而實現分離。流動相中的溶解度差別而實現分離。mmssmsVXVXCCK 溶質分子在固定相中溶解度越大，或溶質分子在固定相中溶解度越大，或在流動相中溶解度越小，在流動相中溶解度越小，則則K越大。在越大。在LLC中中K主要與流動相的性質主要與流動相的性質 (種類與極種類與極性性) 有關；在有關；在GLC中中K與固定與固定相極性和柱相極性和柱溫有關溫有關。 312 2）吸附色譜法）吸附色

13、譜法分離原理分離原理 利用被分離組分對固定相表利用被分離組分對固定相表面吸附中心吸附能力的差別而實現分離。面吸附中心吸附能力的差別而實現分離。吸附過程是試樣中組分的分子吸附過程是試樣中組分的分子(X)(X)與流與流動相分子動相分子(Y)(Y)爭奪吸附劑表面活性中心爭奪吸附劑表面活性中心的過程，即為競爭吸附過程。的過程，即為競爭吸附過程。32XXYYamamnn+namanmaX Y K =X Y mmaamaa/XXVXSXK吸附系數與吸附劑的吸附系數與吸附劑的活性、組分的性質和活性、組分的性質和流動相的性質有關。流動相的性質有關。33 分離原理分離原理 依據被測組分與依據被測組分與離子交換劑交換離子交換劑交換能力（親和力）能力（親和力）不同而實現分離。不同而實現分離。3）離子交換色譜法）離子交換色譜法34 固定相和流動相固定相和流動相 固定相固定相離子交換樹脂離子交換樹脂 流動相流動相水為溶劑的緩沖溶液水為溶劑的緩沖溶液 被分離組分被分離組分離子型的有機物或無機離子型的有機物或無機物物35按可交換離子的電荷符號可分為：按可交換離子的電荷符號可分為： 陽離子交換色譜陽離子交換色譜 陰離子交換色譜陰離子交換色譜 nHM)SOR(