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在每一塔板内,一部分空间为固定相所占据,另一部分空间则为流动相所占据,流动相占据的空间称为板体积。
待分离组分随流动相进入色谱柱后,在每块塔板里的两相间达成一次分配平衡(在柱内每达成一次分配平衡所需要的柱长就叫做塔板高度H)。
经过这样多次分配平衡之后,分配系数不同的组分彼此分离,分配系数小者最先从塔顶逸出。
塔板理论,由Y1/22.354和Y4可证明,由于死时间tM(VM)的存在,它又包括在tR(VR)中,而tM(VM)并不参加色谱柱内的分配,故理论塔板数n理和理论塔板高度H理并不能真实反映出色谱柱分离效果的好坏。
为了准确评价色谱柱效能,宜采用有效塔板数n有效和有效塔板高度H有效,有效塔板数和有效塔板高度,第三章气相色谱法,分离原理:
当待测各组分随载气进入色谱柱后,气相中的待测组分立即吸附溶解到固定相中去。
载气连续不断的流经色谱柱时,固定相中的待测组分又经脱附挥发回到气相中去。
随着载气的流动,脱附挥发到气相中的待测组分又吸附溶解到前面的固定液中。
由于各组分在固定相中的溶解、挥发能力不同,在反复多次的吸附脱附、溶解挥发过程中,溶解度大的组分在柱中停留的时间长,向前移动慢;
溶解度小的组分在柱中停留的时间短,向前移动快经过一定时间待测物质中的各个组分就彼此分离,先后流出色谱柱。
先根据样品沸程选择温度范围适宜的固定液,然后根据“相似互溶”原则,即固定液的性质和待测组分的性质有某些相似时,其溶解度就大,分配系数也大,选择性就高。
通常可按下述六点来选择固定液:
1分离非极性物质,一般选用非极性固定液,此时试样中各组分按沸点顺序先后流出色谱柱沸点低的先流出,沸点高的后流出。
2分离极性物质,一般选用极性固定液此时试样中各组分主要按极性顺序分离,极性小的先流出,极性大的后流出。
固定液选择的总原则,分离非极性和极性混合物时,一般选用极性固定液。
此时非极性组分先流出,极性组分后流出。
4对于能形成氢键的试样,如醇、酚、胺和水等的分离,一般选极性的或氢键型固定液,此时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出。
不易形成氧键的先流出,最易形成氢键的后流出。
5对于复杂的难分离的物质,可以用两种以上的混合固定液。
3.3.3色谱柱的老化,目的:
去除残留的溶剂(涂固定相时引入)及其它有机物,促进柱内固定液以及固定相均匀分布,提高柱效。
操作条件1.色谱柱放空(即不接通检测器)2.通载气min3.柱温高于工作温度,低于固定液最高使用温度4.加热h,浓度型检测器测量的是载气中某组分浓度的瞬间变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比.RC;
R=ScC例如:
热导池检测器电子捕获检测器,检测器,质量型检测器测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间内进入检测器的某组分的量成正比.Rm;
R=Sm(dm/dt)例如:
氢火焰离子化检测器火焰光度检测器,气相色谱的定性分析方法,一.保留值定性单柱直接对照双柱峰高加入法二.保留值的经验规律定性三.保留指数定性四.与其它仪器分析方法结合定性,二.利用保留值的经验规律定性,1.同系物,2.同碳数的同族化合物(异构体),三.利用保留指数定性,一定操作条件下,组分i的重量(mi)摩尔数(Mi)或体积(Vi)与检测器的响应信号(谱图的峰面积Ai或峰高hi)成正比峰面积在定量分析中准确度好,常用于定量分析定量分析要求:
准确测定峰面积Ai准确求出比例常数fi(定量校正因子)正确选用定量方法,把测得的峰面积换算为百分含量,3.气相色谱定量分析,最好有色谱纯试剂,如没有纯品,要确知该物质的百分含量。
测定时先准确称量标准物和待测物,再将它们混合均匀进样,测出它们的峰面积,按下式计算:
2.校正因子的测定,1.标准曲线法(外标法)又叫定量进样标准曲线法:
将待测组分的纯物质配成不同浓度的标准溶液(液体样品用溶剂稀释,气体样品用载气稀释)然后取固定量的标准溶液进行分析,从所得色谱图上测出峰面积和峰高,然后绘制响应信号(纵坐标)对浓度(横坐标)的标准曲线。
分析样品时,取与制标准曲线同量的试样(定量进样),测得该试样的响应信号,由标准曲线查其浓度。
2.内标法当只需测定试样中某几个组分,且试样中所有组分不能全部出峰时,可采用此法。
内标法:
将一定量的纯物质作为内标物,加入到准确称取的试样中,根据待测物和内标物的重量及其在色谱图上相应的峰面积比,求出某组分的含量。
例如,要测定试样中组分(重量为m)的百分含量m%时,可于试样中加入重量为mr的内标物r,试样重为m,则,以内标物为基准,则s=1,计算可简化为内标法优点:
定量准确缺点:
每次分析都要称取样品和内标物的重量,不适于作快速控制分析。
标准为别人,注意mi、mr、m三者的区别,3归一化法当试样中各组分都能流出色谱柱,并在色谱图上显示色谱峰时,可用此法进行定量计算。
设试样中有n个组分,各组分的量分别为m1,m2,mn,各组分含量的总和m为100,其中组分的百分含量m%可按下式计,基础:
经典液相色谱法高压泵,高效固定相,高灵敏度检测器高效分离、快速、自动分析理论:
气相色谱法,第四章高效液相色谱法(HPLC),GC分析速度快、柱子长、柱效和灵敏度高、便宜。
流动相廉价无毒,对分离基本不起作用,故一般不用更换流动相,而只换柱子,但流动相不能回收只能分析热稳定性好、分子量小于400、沸点低于500的组分。
可分析的化合物很有限(150)检测器种类有限。
HPLC分析对象广,几乎所有化合物都能分析。
可用的检测器种类很多。
流动相对分离起很大作用检测时,一般不更换柱子,而是广泛改变流动相的组成或比例流动相可回收,HPLC与GC相比,HPLC经典液相色谱柱寿命:
可用12年仅用1次分析时间:
XX0minXX0hr在线检测离线检测进样量:
XX0lXX0ml柱效和工作压低高,HPLC与经典液相色谱法相比,化学键合固定相的优点:
传质速度快。
固定液不会流失,增加色谱柱稳定性和使用寿命。
可键合不同官能团,可灵活地改变选择性。
利于梯度洗提,利于配用灵敏的检测器和收集所需的馏分。
液液分配色谱常用的固定液:
如氧二丙晴、聚乙二醇、聚酰胺、三甲撑乙二醇、氢乙基硅酮、正十八烷和角鲨烷等。
1色谱柱的柱效n由那些因素决定?
如何提高柱效?
柱效影响因素:
载气种类及性质、色谱柱填充物的直径及填充的均匀度、填充物表面液膜厚度和载气流速。
提高柱效方法:
使用颗粒均匀、粒度适当的担体,均匀填充,采用分子量大的载气,高流速低柱温分离,减小液膜厚度,增大组分在液相中扩散系数等。
第二章色谱法的基本原理,2.5高效液相色谱法分离两个组分,色谱柱长为30cm。
已知在实验条件下,色谱柱对组分2的柱效能为26800m-1,死时间tM=1.50min,组分的保留时间tR1=4.15min,tR2=4.55min。
计算:
(a)两组分在固定相中的保留时间;
(b)两个组分的分配比k1,k2;
(c)选择性因子;
(d)30cm长色谱柱的理论塔板数n。
解:
(a),(b),(c),(d),2.20在HPLC柱上分离药物制剂,甲醇水为流动相,药物A、B及甲醇的保留时间分别为2.0min、5.0min和1.0min,甲醇的保留时间为死时间,计算:
(a)药物B停留在固定相中的时间是A的几倍?
(b)药物B在流动相上消耗的时间是A的几倍?
(c)药物B的分配系数是A的几倍?
(d)药物B在柱中的线速度是A的几倍?
(a),(b),(c),(d),2.22在液相色谱分析中,含A,B和C三种组分的混合物在30cm长的色谱柱上分离,测得不保留组分A的出峰时间是1.3min,组分B和C的保留时间分别是16.40min和17.36min,峰底宽分别为1.11min和1.21min。
(a)组分A和B的分离度;
(b)色谱柱的平均理论塔板数和理论塔板高度;
(c)若使组分A和B的分离度达到1.5,假设理论塔板高度不变,需要多长的色谱柱?
(d)使用较长色谱柱后,组分B的保留时间为多少(流动相线流速不变)?
(e)如果仍使用30cm长的色谱柱,要使分离度达到1.5,理论塔板高度为多少?
(a),(b),(c),(d),第一种方法,第二种方法,(e),第一种方法,第二种方法,k2,13121,13141,0.0023cm,第三章气相色谱法,3.14采用内标法测定燕麦敌1号试样中燕麦敌含量时,称取燕麦敌试样18.2g,加入正十八烷1.88g,测得峰面积A燕麦敌=68.0mVmin,A正十八烷=87.0mVmin,已知燕麦敌以正十八烷为标准的相对校正因子为2.40,计算试样中燕麦敌含量?
19.38%,3.11气相色谱固定相为聚乙二醇,当柱温为100时,把含有A和B的样品以及相隔两个碳的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析,A在两种正构烷烃之间流出,它们的保留时间分别为10.62min,12.62min,14.82min,测得甲烷的保留时间为0.62min,最先流出的正构烷烃的保留指数为900,而组分B的保留指数为958.2,求组分A的保留指数,试问A和B有可能是同系物吗(提示:
据题意n=9,m=2,计算保留指数时需用调整保留时间)?
(a),(b),A和B不是同系物,因为45.79不是100的整数倍,3.18用GC测定废水中的二甲苯,以苯为内标物,检测器为火焰离子化检测器。
取1L废水(不含苯),加入0.5mg苯,经二氯甲烷溶剂萃取和浓缩后,得到1mL样品。
取1L进样分析,测定四个组分的峰面积如下表(fis是组分的相对校正因子):
请用内标法计算此废水样品中三种二甲苯异构体的物质的摩尔浓度。
3.18用GC测定废水中的二甲苯,以苯为内标物,检测器为火焰离子化检测器。
第四章高效液相色谱法,4.11利用HPLC内标法测定生物碱试样中黄连碱和小檗碱的含量,称取内标物、黄连碱和小檗碱对照品各0.2500g配置成混合溶液,测得峰面积分别为450.0,430.0和512.5mVmin。
称取0.3000g内标物和0.5120g试样,同法制成混合溶液后,在相同的色谱条件下,测得内标物、黄连碱和小檗碱的峰面积分别为520.0,462.5和567.5mVmin,计算样品中黄连碱和小檗碱的百分含量。
4.13用高效液相色谱法分离两个