色谱分析理论及应用-第一章色谱分析概论

Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱分析理论及应用——液相色谱及气相色谱法张建斌内蒙古工业大学化工学院张通教授顾问专家Tel:15848198946Email：[e-mail]@126.comCopyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.主要参考资料色谱技术丛书第2版共23册—化学工业出版社傅若农色谱分析概论2005.2云自厚等液相色谱检测方法2004.10吴烈钧气相色谱检测方法2005.4吴方迪,张庆合色谱仪器维护与故障排除2008.9分析仪器使用与维护丛书李彤等高效液相色谱仪器系统化学工业出版社2005.1武杰气相色谱仪器系统化学工业出版社2007刘虎威《气相色谱方法及应用》，化学工业出版社，2000于世林《液相色谱方法及应用》，化学工业出版社，2000刘国诠余兆楼，《色谱柱技术》，化学工业出版社，2000汪正范《色谱定性与定量》，化学工业出版社，2000王立《色谱分析样品处理》，化学工业出版社，2000卢佩章等《色谱理论基础》（第二版），科学出版社，1998Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.第一章色谱分析概论第一节仪器分析概述Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.一、概述generalization分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一；分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关理论的科学；分析化学是化学中的信息科学；分析化学的发展过程是人们从化学的角度认识世界、解释世界的过程；20世纪40年代前：分析化学=化学分析；越来越多的问题化学分析不能解决：快速、实时检测？痕量分析？结构确定？Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.二、仪器分析发展和作用roleanddevelopmentofinstrumentanalysis20世纪40年代后：仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位；原因：（1）物理学+电子技术+精密仪器制造技术的发展；（2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫切需要）；分析化学=化学分析+仪器分析；仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息仪器分析的发展“与时俱进”，与社会发展同步Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.二、仪器分析发展和作用roleanddevelopmentofinstrumentanalysis20世纪90年代后，各种新方法、新内容广泛应用：（1）化学计量学（2）毛细管电泳；（3）高效膜分析技术；（4）超临界萃取；（5）分子分析（6）毫微秒分析（7）生物芯片仪器分析大发展过程中处处体现“创新性思维”方法！Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.4/22/2020三、分析化学的分类1.按分析任务分类(1)定性含何种元素，何种官能团(2)定量含量(3)结构形态分析,立体结构,结构与活性Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.4/22/20202.按分析对象分类(1)无机分析(2)有机分析(3)生物分析(4)药物分析Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.4/22/20203.按分析方法分类化学分析：重量分析，容量分析（各种滴定分析）仪器分析：电化学分析，光化学分析，色谱分析，波谱分析Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.4/22/20204.按数量级分类常量，微量，痕量（10-6），超痕量（10-9～10-12）克毫克微克纳克皮克飞克10-310-610-910-1210-15ppmpptppbCopyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.4/22/2020分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.二、仪器分析方法的分类classificationofinstrumentanalyticalmethod仪器分析电化学分析法光分析法色谱分析法热分析法分析仪器联用技术质谱分析法Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.电化学分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis电化学分析法电位分析法电解分析法电泳分析法库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱分析方法的分类classificationofchromatographicanalysis色谱分析法气相色谱法薄层色谱法液相色谱法激光色谱法电色谱法超临界色谱法Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.光分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis光分析法原子吸收法红外法原子发射法核磁法荧光法紫外可见法分子光谱原子光谱Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.其他分析方法的分类classificationofelectrochemicalanalysis其他分析法质谱分析法联用技术热分析法Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.三、仪器分析应用领域applicationfieldsofinstrumentanalysis社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（DNA技术，痕迹分析、物证）化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；生命科学：DNA测序；活体检测；环境科学：环境监测；污染物分析；材料科学：新材料，结构与性能；药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；外层空间探索：微型、高效、自动、智能化仪器研制。Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.分析化学六面体Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.五、分析过程的基本步骤1.取样具有代表性2.试样的预处理分解、消除干扰3.测定方法的选择4.分析结果的计算与评价计算结果、获得数据的可信程度,分析报告Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.第二节色谱法概述一、色谱法的特点、分类和作用1.概述2.分类3.特点二、色谱分离过程Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.糖类化合物1.果糖2.葡萄糖3.蔗糖4.Palatinose5.海藻糖6.异麦芽糖色谱柱：ZorbaxNH2(4.6x250)流动相：70/30乙腈/水流速：1mL/min检测：示差折光检测器我们如何分离这一样品?12345mAU保留时间6Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱基本术语22112,1RRRRtVrtV保留值定性的依据死时间tm保留时间tR调整保留时间tR死体积Vm保留体积VR调整保留体积VR相对保留值选择因子区域宽度峰底宽度W半峰宽W1/2标准偏差衡量柱效率和反映色谱操作条件的动力学因素峰高峰面积定量分析的基础4W1/22.354WCopyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱分离的应用化学工业环境保护制药行业消费产品临床诊断聚苯乙烯染料邻苯二甲酸酯四环素皮质甾类抗抑郁剂巴比妥盐氨基酸维生素高半胱氨酸生命科学蛋白质多肽核酸类脂类抗氧化剂糖多环芳烃无机离子除草剂Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.一、色谱法的特点、分类和作用产生和发展:现象：1903年俄国植物学家Tswett，若将含有色素的石油醚溶液，从装有CaCO3的管上倾下，石油醚冲洗,出现数条分离的色带色谱(Chromatography)又称层析法或色层法石油醚植物叶石油醚提取物石油醚CaCO3颗粒1903年俄国植物学家Tswett实验示意图叶绿素叶黄素胡萝卜素色谱法→高纯度产品Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱法的产生和发展19031906年，俄国植物学家Tswett提出利用吸附原理分离植物色素经典的液相色谱40年代纸色谱50年代薄层色谱1941年Martin和Synge提出色谱塔板理论40年代Martin和Synge研究液液分配色谱理论1952年Martin和Synge发明了气相色谱20世纪60年代末70年代初发展高效液相色谱GC-MS、GC-FTIR、LC-MS、LC-NMRCopyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱法是一种分离技术，试样混合物的分离过程即试样中各组分在色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。其中的一相固定不动，称为固定相；另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。（动画）Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.色谱法当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.2.色谱法分类流动相为气体，固定相为固体吸附剂气相色谱气固色谱气液色谱流动相为气体，固定相为液体流动相为液体，固定相为固体吸附剂。液相色谱液固色谱液液色谱流动相为液体，固定相为液体Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.气相色谱气相色谱：流动相为气体（称为载气）。按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.液相色谱液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.其他色谱方法薄层色谱和纸色谱：比较简单的色谱方法凝胶色谱法:超临界色谱:高效毛细管电泳:九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。Copyright©ZhangTongIMUT2005.AllRightsReserved.纸色谱比移值Copyright©Zha