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色谱剖析法底子知识

(一)界说
 
色谱剖析法(Chromatography)简称色谱法或层析法,是一种物理或物理化学分散剖析办法,该法使用某一特定的色谱体系(薄层色谱、高效液相色谱或气相色谱等体系)举行混淆物中各组分的分散剖析,次要用于剖析多组分样品。
 
▪ 牢固相:在色谱分散中牢固不动,对样品发生保存的一相。
▪ 活动相:动员样品向前挪动的另一相。
 
(二)特点
 
 
 
 
二 分类
 
(一)按两相物理形态分类
 
▪ 活动相:气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱
▪ 牢固相:气-固、气-液;液-固、液-液
 
(二)按牢固相的情势分类
 
▪ 柱色谱:添补柱色谱、毛细管柱色谱、微添补柱色谱、制备色谱
▪ 立体色谱:纸色谱、薄层色谱、高分子膜色谱
 
(三)按分散机制分类
 
▪ 吸附色谱:依据差别组分在吸附剂上的吸赞同解吸才能的巨细而分散
▪ 分派色谱:依据差别组分在牢固液中消融度的巨细而分散
▪ 分子排阻色谱:根据分子体积巨细差别举行分散ln离子互换色谱:差别组分对离子互换树脂的亲和力差别而分散
▪ 亲和色谱:使用生物大分子之间的存在的专注的特别亲和力举行分散
▪ 毛细管电泳:根据各组分淌度和(或)分派举动的差别举行分散
▪ 手性色谱:用于手性药物的分散剖析,可分为三类:手性衍生化试剂法;手性活动相添加剂法;手性牢固相拆分法
 
 
三 根本术语
 
(一)色谱分散历程
 
 
(二)色谱法的根本术语
 
检测色谱分散后组分的呼应信号对工夫作图失掉的曲线称为色谱图。
 
 
色谱流出曲线
 
 
 
 
 
 
▪ 基线:在肯定色谱条件下,仅有活动雷同过检测器体系时所发生的信号的曲线,称为基线,如图中ot线。实行条件波动时,基线是一条平行于横轴的线;基线反应仪器(次要是检测器)的噪声随工夫的变革。
 
▪ 峰高:色谱峰极点与基线之间的垂直间隔,以h表现,如图AB’线。
 
▪ 地区宽度:色谱峰的地区宽度间接与分散服从有关。形貌色谱峰宽的办法有三种:尺度偏向σ、峰宽W、半峰宽W1/2。 
 
▪ 尺度偏向(σ):σ为正态散布曲线上两拐点间间隔之半,σ值的巨细表现组分散开色谱柱的疏散水平。 σ值越大,流出的组分越疏散,分散结果变差;反之,流出组分会合,分散结果好。
 
▪ 峰宽W:经过色谱峰两侧的拐点作切线,在基线上的截距称为峰宽,或称基线宽度,也可用W表现,如图IJ 的间隔。依据正态散布的原理 ,可证得峰宽和尺度差的干系是W=4σ。
 
▪ 半峰宽W1/2:峰高一半处的峰宽称为半峰宽,如图 GH 的间隔。 W1/2=2.355σ,W=1.699W1/2。
W1/2、W都是由σ派生而来的,除用它们权衡柱效外,还用于盘算峰面积。半峰宽丈量较利便,最为常用。
 
(三)色谱保存值、绝对保存值与保存指数
 
▪ 保存值
是用来形貌样品组分在色谱柱中保存水平的参数,并作为色谱定性的目标。其表现办法有:
 
 
▪ 绝对保存值
又称分散因子、分派系数比或绝对容量因子,即在肯定色谱条件下,被测组分的调解保存工夫(体积)与尺度物的调解保存工夫(体积)之比。
 
 
接纳绝对保存值是为了消弭某些操纵条件,如流速和牢固液流失等,对保存值的影响。绝对保存值中尺度物可以是被测样品中的某一组分,也可以是人为参加的某一化合物。
 
▪ 保存指数
I为待测物质i在某牢固液X上的保存指数,选取两个正构烷烃作为基准物质,此中一个的碳数为N,另一个为N+n,它们的调解保存工夫辨别为t’R(N)和 t’R(N+n),使待测物质i的调解保存工夫t’R(i)恰恰于两者之间,即t’R(N)<t’R(i)<t’R(N+n)。将含物质i和所选的两个正构烷烃的混淆物注入其牢固液X的色谱柱,在肯定温度条件下绘制色谱图。
 
 
 
保存指数的盘算式为:
 
 
当相邻两个正构烷的碳数差值n=1时,保存指数或简化为:
 
 
(四)容量因子与分派系数
 
1 容量因子(k)
 
在均衡形态下,组分在牢固相(s)与活动相(m)中的质量之比,称为容量因子。公式如下: 
 
 
 
2 分派系数(K)
 
在均衡形态下,组分在牢固相(s)与活动相(m)中的浓度之比,称为分派系数。公式如下:
 
 
 
☞ K与k的干系:
 
 
☞ 保存值与容量因子及分派系数的干系
 
色谱分散是基于牢固绝对试样中各组分的吸附或消融才能强弱的差别,而这种吸附或消融才能的强弱可定量地用分派系数K(或容量因子k)值的巨细来表现。吸附或消融才能强的组分分派系数(或容量因子)大,保存工夫长;反之,吸附或消融才能弱的组分分派系数小,保存工夫短。
 
 
四 根本实际
 
次要包罗塔板实际和速率实际。
 
(一)塔板实际
 
1 提出——热力学实际
 
▪ 始于马丁(Martin)和辛格(Synge)提出的塔板模子。
▪ 分馏塔:在塔板上屡次气液均衡,按沸点差别而分散。
▪ 色谱柱:组分在两相间的屡次分派均衡,按分派系数差别而分散。
 
2 假定
 
(1)色谱柱内存在很多塔板,组分在塔板距离(即塔板高度)内可以很快到达分派均衡。(2)活动相进入色谱柱,不是一连的而是脉动式的,即每次经过为一个塔板体积。
(3)样品加在每个塔板上,样品沿色谱柱轴偏向的分散可以疏忽。
(4)在一切塔板上分派系数相称,与组分的量有关。即分派系数在各塔坂上是常数。
 
3 原理
 
塔板实际表示图
 
 
▪ 开端时,如有单元质量,即m=1(例1mg或1μg)的某组分加到第0号塔板上,分派均衡后,由于k=1,即ns=nm故nm=ns=0.5。
▪ 当一个板体积(lΔV)的载气以脉动情势进入0号板时,就将气相中含有nm局部组分的载气顶到1号板上,此时0号板液相中ns局部组分及1号板气相中的nm局部组分,将各从容两相间重新分派。故0号板上所含组分总量为0.5,此中气液两相各为0.25而1号板上所含总量异样为0.5.气液相亦各为0.25。
▪ 当前每当一个新的板体积载气以脉动式进入色谱柱时,上述历程就反复一次(见下表)。
 
 
 
4 色谱流出曲线方程
 
 
5 色谱柱效参数
 
 
了解:在tR肯定时,W或W1/2越小(即峰越窄),实际板数n越大, 实际板高越小,柱的分散服从越高。无效实际塔板neff也同此理。因而,实际塔板数是评价柱效能的目标。
 
6 特点及不敷
 
 
 
(二)速率实际
 
1956年荷兰学者VanDeemter等人吸取了塔板实际的观点,并把影响塔板高度的动力学要素联合起来,提出了色谱历程的动力学实际——速率实际,导出了Van Deemter方程。它把色谱历程看作一个静态非均衡历程,研讨历程中的动力学要素对峰展宽(即柱效)的影响。
 
厥后Giddings和Snyder等人在VanDeemter方程(后称气相色谱速率方程)的底子上,依据液体与气体的性子差别,提出了液相色谱速率方程(即Giddings方程)。
 
1 Van Deemter方程
 
 
 
 
 
2 Giddings方程
 
 
五 定量与定性剖析
(一)定性剖析
 
色谱定性剖析便是要确定各色谱峰所代表的化合物。由于种种物质在肯定的色谱条件下均有确定的保存值,因而保存值可作为一种定性目标。现在种种色谱定性办法都是基于保存值的。
 
但差别物质在统一色谱条件下,大概具有类似或相反的保存值,即保存值并非专属的。因而仅依据保存值对一个完全未知的样品定性是难的。假如在理解样品的泉源、性子、剖析目标的底子上,对样品构成作开端的判别,再联合下列的办法则可确定色谱峰所代表的化合物。
 
1 使用纯物质比较定性
 
在肯定的色谱条件下,一个未知物只要一个确定的保存工夫。因而将已知纯物质在相反的色谱条件下的保存工夫与未知物的保存工夫举行比力,就可以定性判定未知物。若二者相反,则未知物大概是已知的纯物质;差别,则未知物就不是该纯物质。
 
纯物质比较法定性只实用于组分性子已有所理解,构成比力复杂,且有纯物质的未知物。
 
2 绝对保存值法
 
在某一牢固相及柱温下,辨别测出组分i和基准物质s的调解保存值,再按上式盘算即可。用已求出的绝对保存值与文献响应值比力即可定性。
 
3 参加已知物增长峰高法
 
当未知样品中组分较多,所得色谱峰过密,用上述办法不易识别时,或仅作未知样品指定项目剖析时均可用此法。
 
起首作出未知样品的色谱图,然后在未知样品参加某已知物,又失掉一个色谱图。峰高增长的组分即大概为这种已知物。
 
4 保存指数定性法
 
保存指数表现物质在牢固液上的保存举动,是现在GC中利用最普遍并被国际上公认的定性目标。它具有重现性好、尺度一致及温度系数小等好处。
 
保存指数仅与牢固相的性子、柱温有关,与别的实行条件有关。其正确度和重现性都很好。只需柱温与牢固相相反,就可使用文献值举行判定,而不用用纯物质绝对照。
 
(二)定量剖析
 
 
 
1 峰面积丈量办法
 
峰面积是色谱图提供的根本定量数据,峰面积丈量的正确与否间接影响定量后果。关于差别峰形的色谱峰接纳差别的丈量办法。 
 
 
2 定量校正因子
 
 
 
 
 
 
3 定量盘算办法
 
(1)面积归一化法
 
 
 
(2)外标法
 
以待测组分纯品为比较物,与试样中待测组分的呼应信号相比力举行定量的办法。
 
(3)内标法
 
所谓内标法,是将肯定量的纯物质作为内标物参加到待测物的尺度溶液和样品溶液中,再举行剖析测定的办法。
 
(4)尺度参加法
 
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