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仪器分析色谱法的基本原理

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仪器分析学习 第6章 色谱法导论-气相色谱

仪器分析学习 第6章 色谱法导论-气相色谱
精选ppt
* 用时间表示 单位: s或cm
（1）保留时间 tR
试样从进样开始到柱后出现峰极大点
时所经历的时间(O´B)
（2）死时间
t 0
不被固定相吸附或溶解的气体（如：空
* 用体积表示 单位：mL
（1）保留体积 VR
从进样开始到出现峰极大所通过的
载气体积。 VR=tRF0 F0:柱出口处载气流速 mL/min
精选ppt
2）评价柱效的参数
理论塔板数(n)
n5.5(4tR )21(6tR)2
W 1/2
W
理论塔板高度（H） 有效理论塔板数
H L n
n有效 5.54 (W tR '1
)2
16 (tR ' )2 W
2
有效理论塔板高度
注意事项：
L H 有效 n有效
（1）n大，柱效高，分离好，前提是两组分分配系数K应有差
H A B /u C gu C luA B /u Cu
由此可知:流动相线速u一定时，仅在A、B、C较小时，塔板高 度H才能较小，柱效才较高；反之柱效较低，色谱 峰将展宽。
这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出 了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种 类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。
3) 塔板之间无分子扩散（忽略试样 的纵相扩散）
4) 组分在所有塔板上的分配精选系ppt 数保 持常数
精馏塔示意图
精选ppt
2、塔板理论之推导结论
1) 当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配， 塔板数越多，组分在柱内两相间达到分配平衡的次数也越 多，柱效越高，分离就越好。
n L H
n50 流出曲线呈基本对称的峰形； 当 n 达 103－106 流出曲线趋近于正态分布；

仪器分析化学 第一章 色谱基本理论

仪器分析化学 第一章 色谱基本理论
• 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 • 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 • 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效 塔板数和有效塔板高度：
n理5.54 (Yt1R /2)216 (tYR)2
n有效
5.54( tR' Y1/ 2
)2
16(tR' Y
)2
H有效
L n有效
（二） 塔板数和塔板高度
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。 同一条件下，若两组分的K值相等，则色谱峰重合， 差别越大，色谱峰的距离越大
三. 速率理论-影响柱效的因素
（一）. 范.弟姆特（Van Deemter）方程式－ 气相色谱速率理论
H = A + B/u + C·u
H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s)
减小A、B、C三项可提高柱效； 存在着最佳流速； A、B、C三项各与哪些因素有关？
A─涡流扩散项（eddy diffusion）
（四） 分配比与保留时间的关系
tR = tM(1+k) tR’=ktM
（五） 分配比、分配系数与选择性因子的关系
a = t´R（2）/ t´R（1）= k2 /k1= K2 /K1
讨论：如何使A、B组分完全分离
浓
度
A
B
A
B
组分A、B在沿柱移动时不同位置的浓度轮廓
1.两组分的分配系数必须有差异 2.区域宽度的扩展速度应小于区域分离的速度 3.在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱

《仪器分析》第六章++色谱分析导论

《仪器分析》第六章++色谱分析导论
n m
r n
r! n!(r n)!
m(r , n) m P(r , n) m P (1 Pm )
n m
r n
r! n!(r n)!
塔板理论的保留值
组分在柱后出现浓度极大值时，意味着该组分分子 在色谱柱最后一块塔板上的量达到极大（每块塔板 体积相等）。设此时流动相在色谱柱内相应的跳动 次数为rmax，则应该满足以下条件：
上面的式子不够直观，因此需要进行适当的数学 变换。当二项式分布的n，r很大时，可以用正态分 布函数来表示：
1 P ( r , n) ( ) e 2n
r rmax
1 2
n r 2 (1 ) 2 rmax
rHqp V rmax Hqp VR
1 2 n V (1 ) 2 2 VR
'
相比
色谱柱内流动相体积 Vm 色谱柱内固定相体积 Vs
（1-8）
相比与填料的颗粒度、表面积、固定相的用量、填 充的情况等因素有关！
k
'
K

（2）保留值
保留值是组分在色谱柱内滞留行为的一个指标， 与分配过程有关，受热力学和动力学因素的控制。 保留时间、保留体积等。 基本保留方程为：
（6）全部样品开始都集中在第一块塔板上。 （7）分配系数不随组分浓度变化，即分配等温线是线性的。 （8）塔板之间没有分子扩散。
基本关系式
在塔板上，某一个分子出现在流动相中的概率 （Pm）应等于在该塔板上流动相中该物质分子的 个数（摩尔数）与整个塔板上（包括流动相、固 定相）该物质分子的个数之比，因此有：
m(rmax 1, n) m(rmax , n)
m(rmax , n) m(rmax 1, n)

有机分析气相色谱分析法

有机分析气相色谱分析法

有机分析气相色谱分析法一、GC的原理GC是一种基于样品挥发性物质在固定相柱中传质的方法。

样品在高温下气化，进入气相色谱柱。

柱子中填充了一种固定相，用来分离混合物中的化合物。

不同化合物在固定相上的亲和力不同，因此会按照相对亲和力的大小顺序通过柱子，最终达到分离的目的。

二、GC的仪器设备GC仪器主要由进样系统、色谱柱、检测器和数据处理系统组成。

进样系统用于将样品引入色谱柱。

色谱柱是分离化合物的关键，通常由玻璃制成，内部填充着固定相。

检测器用于检测化合物，并将信号转化为电信号。

数据处理系统用于记录和分析检测到的信号。

三、GC的操作步骤1.样品制备：将待分析的样品制备成气相可挥发的形式，例如通过溶解或萃取等方法。

2.进样：将样品注入进样器中，通过进样系统引入柱子中。

3.分离：样品在柱子中被分离，分离速度取决于化合物的挥发性和在固定相上吸附的亲和力大小。

4.检测：化合物通过柱子后，进入检测器。

根据检测器的原理，可以获得不同化合物的信号。

5.数据处理：将检测到的信号转化为峰，通过峰的面积和高度等参数来定量和分析化合物。

四、GC的应用领域1.环境分析：GC可用于检测大气、水体和土壤中的有机化合物，例如揮发性有机化合物（VOCs）、农药残留等。

2.药物分析：GC可用于药物分析，如药物的质量控制和生物样品中药物的测定。

3.食品安全：GC可用于检测食品中的添加剂、农药残留和食品中有害物质的分析。

4.石油和化学工业：GC用于石油和化学工业中原料和产品的质量控制和分析。

5.化妆品和香料：GC可用于检测和分析化妆品和香料中的挥发性成分。

综上所述，有机分析气相色谱分析法是一种广泛应用于化学、环境和食品等领域的分析方法。

其原理简单、分离效果好、分析速度快且灵敏度高，因而得到了广泛的应用。

仪器分析名词解释

仪器分析名词解释

名词解释：色谱法（chromatography）：也称为色谱分析，是一种物理或物理化学分离分析的方法。

利用分离介质（无机物或有机物，可以是固体、液体或气体）将样品中的各组分进行定性或定量分离和分析的方法。

色谱法基本原理：利用各物质在两相中具有不同的分配系数，当两相做相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复的分配来达到分离的目的。

色谱图(Chromatogram)：又称色谱流出曲线，是由检测器输出的信号强度对时间作图所绘制的曲线。

基线(Base line)：理论上直线，反映样品为零时信号随时间变化的监测器本底信号。

色谱峰(Peak)：流出曲线上凸起部分，即组分流经检测器所产生的信号。

峰高(Peak height, h)：为色谱峰峰顶与基线之间的垂直距离，定量分析的依据。

峰宽(Peak width, W)：色谱峰两侧拐点上切线在基线上的截距。

半峰宽(Peak width at half height, W1/2)：h/2处所对应的峰宽。

标准偏差(σ)：0.607 h处色谱峰宽一半。

参数关系W = 4σ，后三个反应色谱柱或色谱条件的优劣。

死时间(Death time, t0)：溶质不与固定相作用，直接经过色谱柱所需时间。

保留时间(Retention time, tR)：进样到出现峰顶的时间。

调整保留时间(Adjusted retention time, tR')：tR' = tR - t0 。

死体积(Death volume, V0)：色谱柱中不被固定相占据＋进样系统管道＋检测系统的空间。

保留体积(Retention volume, VR)：进样至出现峰顶时通过的流动相体积。

调整保留体积(Adjusted retentionvolume, VR' )：VR' =VR - V0 。

峰面积(Peak area, A)：整个峰曲线所围绕起来的面积。

它和h一般与组分含量或浓度成正比，是定量分析的基本依据。

仪器分析第十一章色谱法分离原理

仪器分析第十一章色谱法分离原理

• ⑨保留值与分配系数K之间的关系 • 当某一组分的色谱峰最高点出现时，说明 该组分恰好有一半的量洗脱在保留体积的 流动相中，刚好流出色谱柱，其余一半则 仍留在柱内。 • 根据物料等衡原理得： • VRcm=Vmcm+Vscs • VR=Vm+(cs/cm)Vs VR=Vm+KVs • 又VM≈Vm ∴ VR=VM+KVs
• • • •
A—涡流扩散项 B—分子扩散项系数 C—传质阻力项系数 ū—流动相的平均线流速．即单位时间内流 动相在色谱柱中流动的距离．cm/s • 由上式，要降低H的数值，提高柱效，需降 低式中各项系数值。
• 1.涡流扩散项A • 在填充色谱柱中，流动相（载有组分分子） 通过填充物的不规则空隙及填充物颗粒时， 不断改变流动方向，形成紊乱的类似“涡 流”的流动。由于填充物颗粒大小的不同， 以及填充的不均匀性，使组分分子通过填 充柱时，有许多长短不等的路径。因此， 同一组分的不同分子，到达柱尾出口处的 时间有先有后，形成了一个统计分布，色 谱峰变宽。如图所示
K=cs/cm
当K与浓度无关 时，分配等温 线是线性的。 K为常数时所进 行的色谱过程 为线性色谱。
分布等温线方程参见 教材479-481页
典型的分配等温线
• 二、色谱图及相关术语 • 1.色谱图
色谱流出曲线
• 2.相关术语 • (1)基线：色谱柱中仅有流动相通过时，检 测器响应信号的记录值。稳定的基线应是 一条水平直线。 • (2)峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距 离，以h表示。 • (3)保留值 • ①死时间tM：不被固定相吸附或溶解的物 质进入色谱柱时，从进样到色谱图上出现 峰极大值所需的时间。
• A=2dp • —填充不规则因子（包括固定相颗粒大小、 几何形状及装填紧密程度）。 • dp—填充物颗粒的平均直径。 • 注：A与流动相的性质、线速度和组分性质 无关。

气相色谱分析仪原理

气相色谱分析仪原理

气相色谱分析仪原理气相色谱分析仪是一种常用的分离和定性分析方法，通过将样品中的化合物分离出来，并通过检测其在气相中的温度或时间等特定条件下的吸收、电导率或其他性质来确定其组分和含量。

气相色谱分析仪主要包括进样系统、色谱柱、分离柱、检测器和数据处理系统。

首先，进样系统将待分析的样品引入色谱柱中。

样品可以通过气态进样或液态进样的方式引入。

气态进样主要用于分析气体样品，液态进样则用于分析液态样品。

进样系统需要保证样品能够均匀地进入色谱柱。

接下来，样品进入色谱柱，色谱柱是一种特定结构和特性的管状材料，常用的有毛细管柱和填充柱。

色谱柱的选择根据待分析样品的性质以及分离效果的要求进行。

当样品进入色谱柱时，不同组分在色谱柱中的分离是通过物质在移动相（载气）与静态相（色谱固定相）之间的相互作用来实现的。

移动相常用的是惰性气体，如氦气或氮气。

静态相则是一种吸附剂或涂层，可选择性地与待分析物相互作用。

根据待分析样品的性质和分离效果的要求，可以选择不同的固定相。

然后，分离柱的作用是将组分进行进一步的分离。

分离柱通常采用长而细的管状结构，以增加样品分离的效果。

同时，分离柱的温度和压力等条件也会对分离效果产生影响。

最后，样品通过检测器进行检测。

检测器可以根据样品的物化性质选择不同的类型，如吸收检测器、电导检测器、质谱检测器等。

检测器会测量样品在特定条件下的吸收、电导率或其他性质，从而确定样品的组分和含量。

数据处理系统会将检测器获得的信号进行处理和分析，生成色谱图，并通过比对标准物质的色谱图来确定样品中不同组分的名称和含量。

总结来看，气相色谱分析仪通过进样系统将样品引入色谱柱，样品在色谱柱中通过移动相和静态相的相互作用分离，然后通过检测器对样品进行检测，最后通过数据处理系统进行进一步分析和定性定量。

仪器分析的原理

仪器分析的原理

仪器分析的原理仪器分析是一种广泛应用于科学研究、工业生产和环境监测等领域的分析技术。

它通过使用各种仪器设备，利用物质的物理、化学性质和相互作用来定量或定性分析样品的成分和性质。

在仪器分析中，有多种原理被应用，下面将逐一介绍其中几种常见的原理。

1. 光谱分析原理：光谱分析是利用物质对光的吸收、发射或散射而进行分析的方法。

常见的光谱分析技术包括紫外可见光谱、红外光谱、质谱等。

光谱分析原理基于不同物质吸收或发射光的特征，通过测量样品与光源的相互作用，从而推断出样品的成分和浓度。

2. 色谱分析原理：色谱分析是利用物质在固定相和流动相中不同的分配或吸附性质进行分离分析的方法。

常见的色谱分析技术包括气相色谱、液相色谱等。

色谱分析原理基于样品成分在不同相中的携带速度差异，通过测量携带速度，从而实现对样品进行定性和定量分析。

3. 电化学分析原理：电化学分析是利用物质在电极上与电流或电势的关系进行分析的方法。

常见的电化学分析技术包括电解法、电沉积法、电化学阻抗谱等。

电化学分析原理基于物质在电场或电流的作用下，引起电势变化或电流变化，通过测量这些变化来推断样品的性质和浓度。

4. 质谱分析原理：质谱分析是利用物质在质谱仪中通过分子碎片的质量-电荷比进行分析的方法。

常见的质谱分析技术包括质谱质量分析、质谱图谱等。

质谱分析原理基于样品分子在高能状态下发生断裂，形成一系列碎片离子，根据这些离子的质量-电荷比进行分析。

5. 核磁共振分析原理：核磁共振分析是利用核自旋在外加磁场和射频电磁场的作用下发生共振而进行分析的方法。

常见的核磁共振分析技术包括核磁共振成像、核磁共振波谱等。

核磁共振分析原理基于不同核自旋在不同磁场中的共振频率差异，通过测量共振信号来推断样品的成分和分子结构。

综上所述，仪器分析的原理涵盖了光谱分析、色谱分析、电化学分析、质谱分析和核磁共振分析等多个领域，每种原理都有其独特的应用和优势。

仪器分析通过高效、准确的手段提供了快速分析样品成分和性质的方法，为科学研究和生产工作提供了重要的技术支持。

《仪器分析》——平面色谱法

《仪器分析》——平面色谱法

10
（三）高效薄层法（high performance thin layer chromatography；HPTLC）
• 在现代色谱理论指导下，以经典薄层色谱法为基 础发展起来的一种薄层色谱技术。
• 特点
分离效率高 分析速度快 检测灵敏度高等
高效薄层色谱法与经典薄层色谱法比较见表19-3
11
二、吸附薄层色谱的吸附剂和展开剂
(2)吸附剂
不活泼
活泼
B’ B
非极性
A’ A
极性
(3)展开剂 C
C’
非极性
极性
(1)被分离物质
18
三、薄层色谱操作方法
（一）薄层板的制板 选择 5cm 20cm 、10cm 20cm、 20cm 20cm
涂布 活化
不加粘合剂 加粘合剂如5~15%石膏 或 0.25~0.75%CMC-Na
涂布
晾干
0.2～0.3mm
光物质；在254nm波长紫外光下呈强烈黄绿色荧光 背景
16
（二）展开剂
展开剂的选择
根据被分离物质的极性、吸附剂的活度和展开 剂的极性三者的相对关系进行选择
先用单一溶剂展开，然后根据分离效果进行调 整，经常使用混合展开剂
分离酸碱组分时，展开中加入少量酸、碱
常用混合展开剂 表19-3
17
化合物极性、吸附剂活度和展开剂极性间的 关系
2. 相对比移值（Rr）
R =R /R =L /L
r
f(i)
f(s)
is
定性参数
纯物质加入试样中
同样条件下测定
或试样中某已知组分
i
s
Li Ls
s＋i
在一定程度上消除系统误差

仪器分析复习内容(重点)

仪器分析复习内容(重点)

第二章气相色谱分析1.简要说明气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。

组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。

2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统．进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中．3.试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件的选择.解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最佳载气流速.P13-24。

（1）选择流动相最佳流速。

（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2,Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H2,He),同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。

（3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。

在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。

（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。

（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。

粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5uL,气体试样0.1~10mL.(7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。

4.试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?曲线的形状主要受那些因素的影响? 解:参见教材P14-16A 称为涡流扩散项,B 为分子扩散项，C 为传质阻力项。

下面分别讨论各项的意义：(1) 涡流扩散项A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。

色谱分析的原理

色谱分析的原理

色谱分析的原理
色谱分析是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析方法，它通过分离混合物中的各种成分，从而实现对样品的定性和定量分析。

色谱分析的原理主要包括样品的分离、检测和定量三个方面，下面将对色谱分析的原理进行详细介绍。

首先，色谱分析的分离原理是基于不同物质在固定相和流动相作用下的迁移速度不同而实现的。

在色谱柱中，固定相起到分离作用，而流动相则将样品带动通过柱子。

当样品通过柱子时，不同成分会因为与固定相的相互作用力不同而在流动相的作用下以不同速度迁移，从而实现了成分的分离。

在色谱分析中，常用的分离方法包括气相色谱（GC）和液相色谱（LC），它们分别适用于气体和液体样品的分离。

其次，色谱分析的检测原理是通过检测样品在分离后的特定位置的信号来实现的。

常用的检测方法包括紫外-可见吸收光谱检测、荧光检测、电化学检测等。

这些检测方法可以根据样品的特性选择合适的检测方式，从而实现对样品成分的定性和定量分析。

最后，色谱分析的定量原理是基于样品中成分的峰面积与浓度
之间的关系来实现的。

在色谱图上，每个成分都会呈现出一个峰，峰的面积与成分的浓度成正比。

通过标定曲线，可以将峰面积与成分的浓度建立起定量关系，从而实现对样品中成分的定量分析。

综上所述，色谱分析的原理主要包括样品的分离、检测和定量三个方面。

通过对这些原理的深入理解，可以更好地应用色谱分析技术进行样品分析，为化学、生物、环境等领域的研究和应用提供有力支持。

仪器分析-色谱法

仪器分析-色谱法

高效液相色谱法(HPLC) 是在气相色谱和经典液相色谱的基础上，采用高压泵、高效固定相以及高灵敏度检测器等新实验技术建立的一种液相色谱分析法。

特点：高压、高柱效、高灵敏度2.HPLC中分离条件的选择：a.固定相与装柱方法的选择:选粒径小的、分布均匀的球形固定相(dp≤10μm)首选化学键合相，匀浆法装柱b.流动相及其流速的选择: 选粘度小、低流速的流动相c.柱温的选择:选室温25-30℃左右。

太低流动相黏度增加，太高容易产生气泡第一节液-固色谱法1.液-固色谱法是利用各组分在固定相上的吸附能力不同进行分离的，也称液-固吸附色谱。

2.分离原理.：组分分子与流动相分子竞争吸附吸附剂表面活性中心，靠组分分子的分配比不同而分离。

3.吸附剂吸附试样的能力，主要取决于吸附剂的比表面积和理化性质，试样的组成和结构以及流动相的性质等。

1）组分与吸附剂的性质相似时，易被吸附;2）组分分子结构与吸附剂表面活性中心的刚性几何结构相适应时，易于吸附。

吸附色谱是分离几何异构体的有效手段;不同的官能团具有不同的吸附能力，因此，吸附色谱可按族分离化合物4.固定相：常用的液-固色谱固定相是表面多孔和全多孔微粒型硅胶、氧化铝等。

一般采用5~10μm的全多孔型微粒。

这些吸附剂的极性都比较大，对非极性组分的保留能力较弱，与极性化合物的相互作用较强。

5.流动相：在液-固色谱中，选择流动相的基本原则是极性大的试样用极性较强的流动相，极性小的则用低极性流动相。

液-固色谱的流动相必须符合下列要求:1）能溶解样品，但不能与样品发生反应。

2）与固定相不互溶，也不发生不可逆反应。

3）粘度要尽可能小，这样才能有较高的渗透性和柱效。

4）应与所用检测器相匹配。

例如利用紫外检测器时，溶剂要不吸收紫外光。

5）容易精制、纯化、毒性小，不易着火、价格尽量便宜。

第二节化学键合相色谱法1.液液分配色谱法分离原理：根据物质在两种互不相溶的液体中溶解度的不同，在两溶液间进行不同分配而实现分离。

仪器分析复习重修自学预习2色谱法分离原理

仪器分析复习重修自学预习2色谱法分离原理
分离过程
流动相
固定相
检测
与固定相作用
固定相： 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）。
流动相： 携带混合物流经此固定相的流体（一般是气体 或液体）。
色谱柱： 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）。
原理：
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。
超临界流体——超临界流体色谱（SFC）。
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（CBPC）。
2.按组分和固定相之间的作用机理分类：
吸附能力不同称为吸附色谱法 作用机理： 溶解度的不同称为分配色谱法
亲和力大小称为离子交换色谱法 分子尺寸大小称为凝胶色谱法 或尺寸排阻色谱法
1.死时间tM 不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进 样到出现峰极大值所需的时间称为死时间，它正比 于色谱柱的空隙体积。
死时间
2. 保留时间tR 试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称 为保留时间。
保留时间
返回
21
3.调整保留时间tR´ 某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调
3. 所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试 样沿轴（纵）向扩散可忽略。
4. 分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某 一塔板上的量无关。
1.流动相在往前移动（脉动式ΔVm ）：迁移 2.样品在流动相和固定相中分配：平衡（分 配系数）
被固定相保留，分配系数为1 不被固定相保留，分配系数为0

色谱工作原理

色谱工作原理

色谱工作原理
色谱工作原理是一种用于分离和分析化学物质的重要技术。

它基于化学物质在固定相和流动相之间的差异相互作用，并利用这种相互作用使化学物质分离和检测。

色谱工作原理通常包括以下步骤：
1.样品在进样口注入，并通过进样系统进入色谱柱。

色谱柱通常由填充物（固定相）填充，填充物是一种颗粒状材料，具有特定的化学特性。

2.在色谱柱中，样品与填充物表面的化学物质发生作用。

这种作用可以是吸附、离子交换、分配等。

3.流动相被送入色谱柱中，并推动样品的运动。

流动相可以是液体或气体，具体选择取决于分析要求。

4.在色谱柱中，不同化学物质根据其与固定相的相互作用性质以不同的速率移动。

这导致化学物质在柱中逐渐分离。

5.分离后的化学物质通过检测器进行检测。

检测器可以是光学检测器、荧光检测器、电化学检测器等。

6.检测器将信号转换为电信号，并通过数据系统记录和分析。

通过调整流动相的成分、流速和固定相的性质，可以改变分离效果和分离速度。

色谱工作原理可以应用于各种领域，如环境
分析、食品检测、药物分析等。

它为化学物质的分离和分析提供了一种高效、准确和可靠的方法。

仪器分析课件第十八章色谱法导论

仪器分析课件第十八章色谱法导论
色谱分离过程的两大特点： 第一、不同组分在通过色谱柱时移动的速度不等（差速迁 移），它提供了实现分离的可能性。 第二、各组分分子沿柱子进行扩散分布，即分子分布离散。 色谱基本理论是从微观分子运动和宏观分布平衡探讨提高分 离迁移和降低离散迁移。 色谱基本理论是从热力学和动力学两方面讨论色谱分离问题。
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伸舌峰： 当As小于1时，色谱峰是前半部分信号增加慢，
后半部分信号减小快。因为伸舌峰主要是固定相不能给 溶质提供足够数量合适的作用位置，使一部分溶质超过 了峰的中心，即产生了超载，所以也称超载峰。
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色谱流出曲线的意义
色谱峰数=样品中单组份的最少个数； 色谱保留值——定性依据； 色谱峰高或面积——定量依据； 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标； 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。
★应用范围广
(1)色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析； (2)液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物 等方面得到了广泛的应用。 (3)色谱分离是一种有效的提纯物质技术，用于制备分离，得到高纯样品。 (4)色谱—质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。
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色谱分离原理
色谱分离是基于样品中各组分在两相间平衡分配的差异。
（一）保留值的定义
1、保留时间 t R（retention time）
2、死时间 tM（dead time）
3、调整保留时间 t R（adjusted retention time）
4、保留体积 VR
5、死体积 VM
6、调整保留体积 VR
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1、保留时间 t R 2、死时间 t M
从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间，称为保留时间。

仪器分析简答题

仪器分析简答题

1.简要说明气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。

组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。

2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统．进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中．3.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么?答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组分的性质及固定相与流动相的性质有关.所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变（2）固定相改变会引起分配系数改变（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变（4）相比减少不会引起分配系数改变4.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么?答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关.故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小13.试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。

解：样品混合物能否在色谱上实现分离，主要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液的性质。

组分与固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。

根据此规律：(1)分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。

(2)分离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。

仪器分析第7章

仪器分析第7章

两种色谱动力学理论：塔板理论和速率理论；
色谱柱长：L， 虚拟的塔板间距离：H， 色谱柱的理论塔板数：n， 则三者的关系为： n=L/H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
2. 有效塔板数和有效塔板高度
组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和 有效塔板高度：
3.塔板理论的特点和不足
(1) 当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小) ，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高。
(1) 存在着浓度差，产生纵向扩散, 导致色谱峰变宽，H↑(n↓)， 分离变差. (2)分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑; (3) 扩散系数与温度有关。 (4) 扩散系数：Dg ∝(M载气)-1/2 ； M载气↑，B值↓。
C ·u —传质阻力项
C =（Cg + CL）
2 0.01k 2 d p Cg 2 (1 k ) Dg
谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择 性。若相对保留值等于1，则不能分离。
VR KVs
VR V M 1 k , t R t M 1 k
7.3 色谱流出曲线的意义： 色谱峰数 = 样品中单组份的最少个数； 色谱保留值——定性依据； 色谱峰高或面积——定量依据； 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价 指标； 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的 依据。
分的分配系数K越大，出峰越慢；试样中的各组分具有不 同的K值是分离的基础； 试样一定时，K主要取决于固定相性质；选择适宜的固定 相可改善分离效果。
分配系数是色谱分离的依据。
3. 保留因子与分配系数的关系
二、色谱流出曲线与术语
1.基线
无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。

环境仪器分析：第2章 色谱分析法

环境仪器分析：第2章 色谱分析法
(v) 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相） 选择是否合适的依据。
第二节 气相色谱理论基础
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组 分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远。两峰 间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与 色谱过程的热力学性质有关。但是两峰间虽有一定距 离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分 开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散 行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此， 要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。
对A、B两组分的选择因子，用下式表示：
α= tR(B)/tR(A)= k(A)/k(B)=K(A)/K(B)
通过选
择因子α把实验测量值k与热力学性质的分配系数K直接联系起来，
α对固定相的选择具有实际意义。如果两组分的K或k值相等，则
α=1，两个组分的色谱峰必将重合，说明分不开。两组分的K或k
值相差越大，则分离得越好。因此两组分具有不同的分配系数是
它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体 积有关。
k = ms/mm =CsVs/CmVm
式中cs,cm分别为组分在固定相和流动相的浓度；Vm为柱中流 动相的体积，近似等于死体积。Vs为柱中固定相的体积，在各种 不同类型的色谱中有不同的含义。
例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的Байду номын сангаас积；在尺寸排阻色谱中， 则表示固定相的孔体积。
➢基线漂移（baseline drift）：基线随时间定向的缓慢变化。
➢基线噪声（baseline noise）：指各种因素所引起的基线起 伏。
3. 峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。
4. 保留值 (1) 死时间 tM 不被固定相吸附或溶解的物质（如空气、甲烷）
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组分在色谱柱中的保留时间tR包含了组分随流动相通过柱子所需的 时间和组分在固定相中滞留的时间；tR′实际上是组分在固定相中滞 留的时间。单位(s)或(cm)。
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死体积 Vm
不能被固定相滞留的（惰性）组分从进样到出现峰 最大值时所消耗的流动相的体积。死体积可由死时间 与流动相体积流速F0（L／min）计算：
③ 离子交换色谱（L-S）：利用组分离子与离子交换剂的交换能 力不同进行分离。
④ 空间排阻色谱（凝胶色谱法，L-S）：用多孔物质对不同大小 分子的阻碍作用进行分离。固定相是一种分子筛或凝胶，利用各 组分的分子体积大小不同而进行分离的方法。
⑤ 亲和色谱：利用不同组分与固定相的高专属性亲合力进行分离 的技术，常用于蛋白质的分离。
地反映色谱柱的分离效能，因为用tR计算时，没有扣除死 时间tm，应予扣除。所以用tR′代替tR 计算出来的N 值称为 有2效020/理4/12 论塔板数Neff。
为了准确评价色谱柱效能，宜采用有效塔板数Neff和有效塔板高度 Heff。有效塔板数Neff和有效塔板高度Heff消除了死体积影响， 较真实的反映了色谱柱的好坏。
测定流动相平均线速度ū 时可用柱长L与死时间tm 的 比值计算。
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L u
tm
L tm u
保留时间 tR
试样从进样开始到柱后出现色谱峰极大值所需要时间。如图中OB。它相应于样品到达检测器所需的时间。
tR = tR′+ tm
调整保留时间tR′
扣除死时间后的组份保留时间，
即
tR′ = tR tm
km s ns C sVs KVs K
m m nm C m V m V m
β：相比
Vm Vs
k 随柱温、柱压、相体积变化，由组分及固定液的热力学性质 决定 2020/4/12
2.2.2 分离原理
进样
A＋B＋空气
流动相B A+来自 A流动相 固定相例：气相色谱法——载气（即流 动相，是一种不与待测物作用、 用来载送试样的惰性气体，如氮 气等）载着待分离的试样通过色 谱柱中的固定相，使试样在两相 中发生反复多次的分配，最后使 各组分分离，然后分别检测，记 录各自202的0/4/1响2 应信号。
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色谱法的分类大致如下：
根据以上所述，将色谱法的分类总结于下表中：
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2.2 色谱分离原理
2.2.1 分配系数和分配比
分配系数：
K Cs Cm
s： 固定相 m：流动相
分配比k（又称容量因子）
定义：在一定的温度、压力下，组分在气–液两相间达平衡 时， 分配在液相中的重量与分配在气相中的重量之比。即
第二章 色谱法的基本原理
Principles of Chromatography
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本章基本要求
⒈ 理解混合物中各组分在色谱柱内分离的原因； ⒉ 了解色谱流出曲线和术语； ⒊ 理解柱效率的物理意义及计算方法； ⒋ 理解速率理论方程对实际分离的指导意义； ⒌ 掌握分离度的计算方法及影响分离度的色谱参数。
-------- “色谱”（色层）因而得名
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石油醚 植物色素 CaCO3固定相 叶绿素（绿色） 叶黄素（黄色） 胡萝卜素（橙色）
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1941年，Martin、Syuge 发明了液－液色谱。
1952年，James、 Martin 发明了气相色谱。
20世纪60年代，出现了高 效液相色谱。
2.4 塔板理论
在自然科学上，科学理论：
假设 理论模型(数学表达式) 实验验证 修改模型 完善
1. 塔板理论假设
①在每块塔板上气液平衡是瞬间建立的。 ②载气以脉冲式(塞子式)进入色谱柱进行冲洗，每次恰好为一个塔
板体积。 ③所有组分开始都加在第零号塔板上，且不考虑沿色谱柱方向的纵
向扩散。 ④在所有塔板上同一组分的分配系数是常数，和组分的量无关。 ⑤柱分成几段，n为理论塔板数，每段高为H，柱长为L，n=L/H。
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涡流扩散项A
B A
A =2λdP
λ 填充不规则因子 dP 填充物颗粒的平均直径。
影响A的因素：填充物颗粒大小dP和填充均匀性λ(
取决于填充物颗粒的大小分布和装柱情况）有关, 与载 气性质、线速和组分无关。
减小涡流扩散提高柱效的有效途径：使用适当
的粒度且颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀。
① 根据色谱峰个数，可以判断样品中所含组份的最少个数。 ② 根据色谱峰的保留值（或位置），可以进行定性分析。 ③ 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析。 ④ 色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能 的依据。 ⑤ 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是 否合适的依据。
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传质阻力项Cu
C u = Cg u + Cl u ＝(Cg+ Cl )u
Cgu --气相传质阻力项；Cg--气相传质阻力系数; Clu --液相传质阻力项； Cl--液相传质阻力系数
气相传质过程：气相传质阻力项与填充物粒度的平方成正 比，与组分在载气流中的扩散系数成反比，因此采用粒度 小的填充物和分子量小的气体作载气可提高柱效。 液相传质过程：减小液膜厚度，增大组分在液相中的扩散 系数，均可提高柱效。
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2.1 概 述
2.1.1 色谱法发展史
色谱法是俄国植物学家Tswett（茨维特）于1903年首先 提出的。他把植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有固体碳 酸钙颗粒（固定相）的竖直玻璃管（色谱柱）中，并再从管 的上部加入纯的石油醚（流动相），任其自由流下。这时植 物色素的抽提液沿玻璃管流动，在管内形成具有不同颜色的 色带，每个色带代表不同的组分。
S
V(t,x)
这一理论得到结果： 1．分布有一最大，两边逐渐减小； 2．最大及整个分布曲线向后推移； 3．流出曲线方程 (也称塔板理论方程)，即数学表达式：
C
N (V VR )2
Nm e
2VR2
2πVR
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C：不同流出体积时的组分浓度 m：进样量 VR：保留体积 N：塔板数 V ：流出体积
液体
液–液色谱
2、按固定相形状分类
①柱色谱：固定相装在柱管内。它又可分为填充柱色谱 和毛细管柱色谱。固定相装在色谱柱（玻璃管或毛细管） 内。 ②纸色谱：用滤纸作固定相或载体，把试样液体滴在滤 纸上，用溶剂将它展开，根据其在纸上有色斑点的位置 与大小，进行鉴定与定量测定。 ③薄层色谱：将固定相研磨成粉末，再涂敷成薄膜。样 品的分离形式类似纸色谱。
几个基本术语：
⑴ 色谱法：借助在两相间分配系数的差异，而使混合物中各 组分获得分离的技术称为色谱分离技术。 ⑵ 固定相：填充柱内的填料（固体或液体）。 ⑶ 流动相：携带样品流过固定相 (气体、液体和超临界流体)。 ⑷ 色谱柱：装有固定相的柱。 色谱分离过程：当流动相中携带混合物经过固定相时，与固定 相发生作用，由于各组分的结构性质（溶解度、极性、蒸汽压 和吸附能力等）不同，这种相互作用产生强弱的差异。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，按先 后不同的次序从固定相中流出。
B
A
B
检测和纪录
2.3 色谱流出曲线
色谱流出曲线（色谱图）即色谱柱流出物通过检测 器时所产生的响应信号对时间的曲线图，其纵坐标 为信号强度，横坐标为保留时间。
← 色谱峰
峰高
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保留时间（分）
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1、 有关术语
① 基线：柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录 值，即图中O-t 线。稳定的基线应该是一条水平直线。 ② 峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，h ③ 标准偏差 ④ 峰面积 A ⑤ 半峰宽Y1/2 = 2.354 ⑥ 峰底宽Y = 4
Neff
5.54(tR )2 Y1/2
16(tR)2 Y
有效塔板高度：
H eff
L N eff
根据tR′= tR- tm，k = tR′/ tm ，tR = tm(1+k)，可得
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Neff
N
k 1+
k
2
⒉ 塔板理论的成功与局限
⑴ 成功
① 导出流出曲线数学表达式(模型)；
② 解释了流出曲线形状、浓度极大点；
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该理论模型对气相、液相色谱都适用。 Van Deemter方程的数学简化式为:
式中：
H = A+ B+Cu u
u为流动相的线速度；
A，B，C为常数
A——涡流扩散项系数
B——纵向分子扩散项系数
C——传质阻力项系数（ C ＝ C s＋ C m)。其中C s： 固定相传质阻力项系数； C m：流动相传质阻力项系数。
Vm = tm·F0
保留体积 VR 从进样开始到柱后被测组份出现浓度最大值时所通
过的流动相体积。如下：
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VR = tR·F0
调整保留体积VR′
某组份的保留体积扣除死体积后，称该组份的调整保留体积
VR′= tR′·F0 或 VR′ = VR - Vm
相对保留值α2,1 某组份2与组份1的调整保留值之比，是一个无因次量。
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假定：K = 1 Vs/Vm = 1 k = 1 n = 5 进样量w = 1
w=1μg 1ΔV 2ΔV 3ΔV 4ΔV
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①分布有一最大，两 边逐渐减小 ②最大及整个分布曲 线向后推移 ③流出曲线方程 （塔板理论方程）
在此检测得到位移 随时间变化曲线
被测物流出色谱柱时流动相中被测物浓度随体积(或时间)的变 化曲线：