仪器分析讲义.docx

第一章引育内容提要：仪器分析及化学分析的区分及联系、仪器分析方法的分类及发展趋势.iR点难点：仪器分析方法的分类一、仪器分析和化学分析分析化学是探讨物防的组成'状态和结构的科学,它包括化学分析和仪器分析两大部分.化学分析是指利用化学反应和它的计收关系来确定被测物域的粗成和含bt的一类分析方法.测定时雷运用化学试剂、天平和一些玻璃器mu仪器分析是以物质的物理和物理化学性旗为基础建立起来的一种分析方法，测定时,常常须要运用比较困难的仪.仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变更,仪瑞分析是分析化学的发展方向.仪器分析的特点（及化学分析比较）1.级，甚至更低.适合于微珏、痕刑和超痕地成分的测定。g.灵眼度高,检出限量可降低：如样品用瓶中化学分析的m1.、mg级降低到仪分析的选择性好：很多的仪器分析方法可以通过选择或网整测定的条件,使共存的组分测定时,相互间不产生干扰，掾作简便，分析速度快,简沽实现自动化.仪器分析的特点（及化学分析比较）相对误差较大.化学分析一般可用于常Ift和高含肽成分分析精确咬较高,误差小干千分之儿.多数仪器分析相对误差较大,一般为5%,不适用于常量和岛含麻成分分析,须要价格比较品优的专用仪器，仪器分析及化学分析关系仪湍分析及化学分析的区分不是肯定的,仪湍分析是在化学分析基础上的发展.不少仪器分析方法的原理,涉及到有关化学分析的基本理论；不少仪器分析方法.还必需及试样处理、分别及掩蔽等化学分析手段相结合,才能完成分析的全过程。仪器分析有时还须要采纳化学富集的方法提拓灵敏度：有些仪器分析方法，如分光光度分析法,由于涉及大麻的有机试剂和协作物化学等理论,所以在不少书籍中，把它列入化学分析.应当指出，仪器分析本号不是一门独立的学科,而是多种仪器方法的如合.可是这些仪器方法在化学学科中极其重要.它们已不单纯地应用于分析的目的.而是广泛地应用于探讨和解决各种化学埋论和实际何时.因此将它们称为“化学分析中的仪器方法"更为准确，发展中的仪器分析20世纪40-50年头兴起的材料科学.6070年头发展起来的环境科学都促进/分析化学学科的发展.80年头以柬生命科学的发展也促进分析化学一次巨大的发展.仪涔分析是分析化学的史要组成部分，也随之不断发展,不断地更新自己，为科学技术供应更精确、更灵敏、专一、快速、简便的分析方法。如生命科学探讨的进展，须要对多肽、蛋白质、核酸等生初大分子进行分析,而生物药物分折.对超微址生物活性物质,如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析.信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展.信息科学主要电信息的采集和处理.计算机及分析仪器的结合,出现了分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度，它使很笠以往艰以完成的任务，照试验室的自动化,图诺的快逑检索，困难的数学统计可轻而易举得于完成.信息的采集和变换主要依靠于各类的传感湍.这乂带动仪潺分析中传丛零的发展,出现/光导纤维的化学传懑器和各种生物传感涔.联用分析技术已成为当前仪器分析的垂要发展方向，将几种方法结合起来，特殊是分别方法（如色谱法）和抽测方法（红外光谱法、旗谱法、核描共振波诺法、原子汲取光谱法等的结合.汇合了各自的优点,弥补了各自的不足,可以更好地完成试样的分析任务.发展中的仪器分析联用分析技术:1“气相色i?b质谱法(GC-MS)2 .气相色谱质谱法质谱法(GCMSMS)3 .气相色谱一像子放射光谱法(GC-AED)4液相色谱一质诺法(HP1.C-MS)二、仪器分析方法的分类依据测量:原理和信号特点,仪潺分析方法大致分为四大类1 .光学分析法以电磁辎射为测豉信号的分析方法.包括光谱法和伴光谐法2 .电化学分析法依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法3 .色谱法以物质在两相间(流淌相和固定相)中安棒比的差异而进行分别和分析。4 .其它仪器分析方法包括质谱法、热分析法、放射分析等.其次章色谱分析法本章是仪器分析传统分类中的色谱分析部分,主要分析对象是有机化合物，该方法的运用范明广，好用价值强。内容包括气相色谱和液相色i*,不仅介绍色i普分析方法的理论学问.还强调它的实际应用.§2.1Pf1.色谱法概述内容提要：色谱介绍、气相色谐介绍及色谱基本术语重点难点：色谱基本术语一、概述1,定义3/：色谱法是一种分别技术,该分别技术应用于分析化学中,就是色语分析.它分别原理是，使混合物中各组分在两相间安排,其中一相不动,称为固定相，另一相携带混合物流过固定相的流体,称为流湎相。这种借的相同安排原理使混合物各祖分分别的技术叫色谱法.各组分被分别后,可进一步进行定性和定量分析：经典：分别过程和其含疑测定过程是离线的，即不能连续进行现代：分别过程和其含疑测定过程是在跷的，即能连续进行经典色谱法：将潮湿的碳酸再挤出玻璃管，用刀将各色带切下，用相宜的方法进行分析：现代色谱法：当一个两组分(A和B)的混合物样品在时间11从柱头加入.瓶若流淌相不断加入,洗脱作用连续进行,直至A和B组分先后流出柱子而诳入检测器.从而使各组分浓度转变成电信号后在荧光屏上显示出来.依据蜂的位置(山峰时间t>-定性依据峰的面积A(或峰高h>"定量2、色谱法分类(一)按两相物理状态分1 气相色谱法(gaschromatography简称Ge)用气体作流淌相的色谙法.气周色谱法GSC(固定相为同体吸附剂)气相色谱法气一液色港法G1.C(固定相为涂在固体或毛细管壁上的液体2 .液相色谱法(1.iquidchromatography商称1.C)用液体作流淌相的色语法,液固色谱法1.SC固定相为固体吸附剂)液相色谱法液-液色诺法1.1.C(固定相为涂在固体我体上的液体>3 .超砧界流体色谱法(SFC)用超临界状态的流体作流淌相的色谱法.超临界状态的流体不是一般的气体或流体,而是临界乐力和临界淑度以上高度压缩的气体，其密度比一般气体大得多而及液体和像，故又称为“高密度气相色讲法"(二)按固定相的形式1 .柱色i普法(S1.umnchromatography):冏定相装在柱中试样沿着一个方向移动而进行分别.包括填充柱色讲法：固定相域充溢玻璃管和金屈管中开管柱色谐法：固定相固定在细管内壁(毛细管柱色谐法2 .平板色谱法<p1.anerchromatography)s固定和和平面状的色谱法.包括纸色谐法：以吸附水分的谑纸作固定相：薄层色谱法：以涂敷在玻璃板上的吸附剂作固定相，（三）按分别原理分1 .吸附色谱法(adsorptionchromatography)：依据吸附剂我面时不1."J组分物理吸附实力的强加差异进行分别的方法.如：气-固色谱法、液一固色谐法-吸附色谱2 安排色i普法<partitionchromatography)：依据不同组分在固定相中的溶解实力和在两相间安排系数的差异进行分别的方法.如：气-液色谐法、液-液色谱法安排色谐3 .离子交换色谱法(ionexchangechrOmatOgraPhy)依据不同纲分别干对固定相亲和力的差异进行分别的方法.4 .排阻色谱法(SiZeeXCIUSionChrOmatograPhy):乂称凝胶色谱法(ge1.chromatography),依据不同级分的分子体积大小的差异进行分别的方法，其中：以水溶液作流淌相的称为凝胶过沙色诺法：以有机溶剂作流消相的称为凝胶渗透色谱法.5 .亲合色谱法(affinitychromatography)利用不同组分及固定相共价键合的高专属反应进行分别的方法,3、气相色i普介绍主要包括五大系统】我气系统：它是囊,连续运行的密闭管路系统.要求是密封性好流速稳定，运用的教气纯净。般用空膜流业计测得柱后我气流找F.2进样系统：包括进样器和气化室.进样器是将试样快速而定埴的加到色谙柱头上液体：0.5.1.5.10.25.50m1.(一般进样0.ITOm1.);气体:0.255m1.注射器或六通阀(俄进样0110m1.).气化室是使样品在汽化室汽化,并很快被带入色谱柱.3 .分别系统：色谱柱、柱箱和控温装置。主要是在色谐柱内完成试样的分别，有填充柱和毛细管柱两种。填充柱填充柱内不精钢,破烟或聚四氟乙烯等材料制成,内装固定相,一般内径为26mm.长1-5m,填充柱的形态有U型和娓旋型二种.柱内填充固定相,制作简洁，柱容限大,操作便利,分别效果足够断n在102703之间，应用普遍.毛细管柱又叫空心柱.分为涂境,多孔层和涂载体空心柱,涂壁空心柱是将固定液匀林地涂在内径。.卜-O.5mm的毛细管内谈而成,毛细管材料可以是不桥刖或石英.毛细管色谱柱法透性好，传版阻力小，而柱子可以做到长几十米.及填充柱相比,其分别效率高(理论塔板数可达106)、分析速度快、样品用求小,但柱容址低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较难。4 .检测系统：检测器5记录系统:记录仪或数据处埋袋置.(四)基本术语1 .基线：操作条件佬定后，没有试样通过时检测器所反映的信号一时间曲线称为基战<0-O')(它反映检测系统映声随时间变更的状况，稳定的基线应是一条水平直线2 .死时间t(deadtime)：指不被固定相吸附或溶解的加分(如空气、甲烷等)从进样起先到色i部睇顶所时应的时间,如图to所示.3 .死体枳VO(deadvo1.ume)：由进转器至检测器的流路中，未被固定相占有的空隙体积称为死体积(杼管空间、色谱柱中固定相间隙.检测器内腔空间总和当色谱柱载气流速为FO(m1./min)时,它及死时间的关系为：VO=tOFO(1)4 保留伯：定性参数，是在色谱分别过程中,试样中各组分在色谱柱内滞留行为的一个指标。(1)保留时间tR(retentiontime):从进样到柱后出现待测组分浓度最大伯时(色港峰顶点)所须要的时间，称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、tR(2)所示，(是待泅殂分流经色谐柱时，在两相中滞用的时间和保用时间及固定相和流淌相的性质、固定相的量,柱温、流速和柱体积有关，可用时间单位(min)表示.(2)调整保留时间IR'(adjustedretentiontime)：扣除死时间后的殂分保剂时间,如图中的tR(1)'、tR(2)'所示tR'表示某祖分因溶解或吸附于固定相后，比作滞他如分在柱中多停留的时间：tR'=tR-t(2)(3)保留体积VR(retentionvo1.ume)：从进样到柱后出现待测殂分浓度Jii大伯时所通过的税气体积.当色谱柱载气流速为F0(m1.min)时，它及保刷时间的关系为：VR=tRFO(3)(4)诩整保留体枳VR'(adjustedretentionvo1.ume):是指扪除死体枳后的保留体枳，即：VR'-VR-VO=tRFO(4)在Fi定的试粉条件下VR、VR-及栽气流速无关(tRFO及tR'F0为一常数(5)相对保留值r21(re1.ativeretentionva1.ue)：指组分2和5分1的调整保雷值之比.(5)相对保留值的特点是只及温度和固定相的性侦有关，及色谱柱及其它色谱捺作条件无关。反映了色i普柱对待测两加分IH1.2的选择性，是气相色i普法中最常运用的定性参数,3.峰高(h>:色谱峰顶及基线之间的垂直距国4.色谱的区域宽度<peakwidth)通常用三种方法来役示：(standardeviation)：(1>标准偏差为0607倍峰高处色i普峥宽附的一半。为正态分布曲线上拐点间距离之半.对于正常峰，的大小龙示组分被带精彩谱柱的分散程度,(小,柱效高)的大小及柱效有关.越大，组分流出越分散;反之亦反，(2)华(高)峰宽Wh/2(peakwidthatha1.f-height)：峰高一半处的色谱峥宽度。半降宽及标准偏走的关系为：峥宽或称Wb：遹过色谱峰两例的拐点作切线,切线及基线交点间的冲离为峰宽,即图中GH.嶂宽及标准偏差的关系为：1,699Wb-4Wh,255出曲线图的作用:a.依据色谱峰的位置(保留值)可以进行定性：b.依掘色谱峰的面积或峰而可以进行定量测定；c.依据色谐峥的位汽及其宽度，可以对色谐柱分别状况进行评价.52-2气相色审分析理论基碇内容提要：GC基本原理、塔板理论及速率理论:费点难点：GC基本原理中安排系数等概念色谙分别是色谱体系热力学过程和动力学过程的绘合去现，热力学过程是指:及加分在体系中安排系数相关的过程；动力学过程是指:组分在该体系两相间扩散和传质的过程.组分、流消相和囿定相-:者的热力学性质使不同组分在流淌I1.1.和固定中具有不同的安排系数,安排系数的大小反映了殂分在固定相上的溶解一挥发或吸附-解吸的实力。安排系数大的处分在固定相上溶解或吸网实力龙,因此在柱内的移动速度慢；安排系数小的组分在固定相上溶解或吸附实力弱.因此在柱内的移动速度快.羟过肯定时间后,由于安挂系数的差别.使各组分在柱内形成整速移行，达到分别的目的.一。安排过程在色i普安排过科中，假设考虑柱内做小一段的状况：图2色谱主柱内的安排平衡在肯定温度、压力下,组分在该一小段柱内发生的溶解-挥发或吸附一好服的过程称为安排过程。1安排系数K(distributioncoefficient)：安排系数也称为平衡常数.是指在皆定的温度和压力下,在两相之间达到平衡时.组分溶解在固定相中的平均浓度及其在流淌相中的平均浓度之比.(7)式中：C1.-为组分在固定相中的平均浓度：CG-为组分在流淌相中的¥均浓度.K-是一个无因次*1.它型由粗分及固定液的热力学性质确定的,只随柱温柔柱压而变更，及色谱柱中气相和液相的体积无关.安排系数K是气液安排色谱中的重要参数“假如两个处分的安排系数相同，则它们的色谱峰完全重合;反之,安排系数相差越大,相应的色谱峰相距越远，分别越好。2 .安排比k(partitionration)：又称“容量因子”.即在肯定的温度和压力下,组分在两相间达到安持平衡时，组分在固定相和流淌相中的航量比:(8)式中:mS组分在固定相中的质贵,mM组分在流淌相中的质量.3 .安排系数(K)和安排比k的关系：设Vs为固定相的体积，Vm为流淌相的体枳，则上式可写成：或(9)Vm为柱内流淌相的体枳，也称为杵的死体枳：包括固定相颗粒之间和颗粒内部空隙中的流消和体积：Vs一一为固定相的体积.它指真正参及安排的那部分体积:若固定相是吸附剂、固定液、离子交换剂或凝胶，则分别指吸附表面积、固定液体积、圈子交换剂交换容最或凝胶孔容，一一为色谱柱的相比4 .安排系数K和安排比k及保留ftIR的关系：安排平衡是在色谐柱中固定相和流淌相之间进行的，因此安排比也可以用组分在固定相和流淌相中的停留时间之比来小，则安排比可写成：（10）任Tf1.分的k值可由试脸翻得,BP为调整保价时间tR,及不被固定相吸附或溶解的细分的保留时间t的比值.可构k看作色谱柱对组分保留实力的参数k值越大,保留时间越长.安排系数K及保留时间的关系为：tR'=kIO=KtOVsVm（11）由此式可见，在肯定的试验条件下，祖分的调整保留时间正比于安排系数K（或安排比k）,K（或k）越大,组分在色谙柱内的保留时间越长。由于安持系数（或安排比）是由姐分的性质确定的.因此保留值可用于定性.在填充色谱柱中,选择不同的固定液及其用量,可以限制组分在色谱柱上的保留值.综上所述，在色谱分析中要使两祖分分别，它们的保留时间t必需不同,而t是由两组分的K或k确定，所以待分别加分K或k不同是色谱分别的先决条件.安排比意义;安排比是衡量色谱柱对组分保阳实力的重要参数,k值越大,保留时间越长k值为零的组分,其保留时间即为死时间.K值可以通过:1）滞冽因子，RSuSuRS=w=mM（mS+mM）=1/（1+k）tM=UuIR=UUS=tMuuS=M1RStR-tM<1+k>-tM+tMkk=UR-tM）M=tRVIM216k值可依据216式由试验测得.二、色iW分别基本理论色谱理论可分为热力学及动力学理论两方面：热力学理论是由相平衡观点来探讨分别过程一塔板理论；探讨试样中各组分在两相间的安排状况：动力学埋论是以动力学观点一速位来探讨各种动力学囚素对柱效的影响一一速率理论.探讨各组分在色谱柱中的运动状况。塔板理论把色谱柱比作一个分耀塔,塔板的概念是从分馅中借用来的，事实上色谱柱中并无塔板,只是引用了处理分饰过程的概念和理论来说明色谱的分别过程.塔板埋论把色潜柱想望成由很多塔板组成，在每一个塔板内,一部分空间为涂在担体上的液相占据，另一部分空间充溢栽气，或气所占据的空间体枳称为板体枳.细分随我气进入色诺柱后，在两相间进行安排。塔板理论假设：（1）在色谐柱中的岳一个小段长度H内,组分可以快速在气液两相间达到安排平衡，这一小段称为理论塔板（实际在柱内不存在）,其长度称为理论塔板高度,简称板高，以H笈示.（2）戒气不足连续流过色谱柱，而是脉冲式（何心式），等次通过一个塔板体枳，（3）样品都加到第1块塔板上,且Sfi分沿色谱到（纵）向扩散可以忽视不计.（4）某一组分的安排系数在全部塔板上是常数.依据上述假设，试样由我气带iS色谱柱，及固定液接触而被溶就，在每个塔板高度内被分别的组分在气相和液相之间达成一次安排平衡，做着载气的不断进入，被溶解的组分又从固定液中挥发出来.挥发出来的组分防栽气向前移动又再次被固定液溶解.经过若干个塔板即经过溶解一挥发的多次反复安排（103-106次）,待分别组分由于安排系数不同而彼此分别.安排系数小（挥发性大）的祖分首先由色谐柱中流出，明显,当塔板数足够多时，即使安排系数差异微小的处分也能得到良好的分别效果2柱效能指标（n.H）“可以由塔板理论导出（1）理论塔板数（n：柱氏（1.）肯定时,n越大，柱效就越面：阅历公式：（12）式中：tR、YI/2、Y应当采纳同一单位（时间或长度）（2）理论塔板高度（三）:设色谱柱长为1.,则理论塔板掰度由此可见：色谐峰越窄即Y1/2或丫越小，理论数塔板n越大，对给定长度的色谱柱而言，塔板高度H越小,纲分在柱内被安排的次数愈多，则柱效越高,因此n和H可作为描述柱效能的指标.3有效理论塔板数（neft）在实际应用中.常常出现计算出的n虽然很大，但色谱柱的效却不尚，这是由于保用时间tR中包含了死时间to,而t并不参与柱内的安排过程，因此理论塔板数和理论塔板高度并不能其实地反映色谱柱分别效能的好坏.为此,提出用有效塔板致neft和有效高度Heft评价柱效能的指标，RP：（4）有效塔板海板Heft（15）物质在给定色谱柱上的neft越大,说明该物质在柱中进行安排平衡的次数越多,对分别有利.但不能发示该物质的实际分别效果.是否能在色讷柱上分别主要取决于各组分布两相间安排系数K的差异，假如两组分在同色诺柱上的安排系数相同，无论neft彳i多大，这两种组分也无法被分别开。塔板理论在说明色谱图的形态,计算n和H方面是胜利的.但其某些基本收设不完全符合色谱的实际状况（如K和组分的址无关、组分在两项中安排能快速达到平衡、纵向犷散可以忽视等）.塔板理论只能定性地给出塔板高度的概念，而未能找出影响银商H的因索，也就更无法提出降低板高的途径:这主要是由于塔板理论没有考虑到动力学因素对色谱分别过程的影响.留意：同一色讷柱对不同物助的柱效能是不一样的，当用这些指标表示柱效能时，必需说说明是对什么物质而言的.三.速率理论1956年VanDeemter等人在塔板理论的基础上,提出了关于色谱过程的动力学理论-率埋论.该理论仍旧采纳塔板而度的概念，但同时考虑到H还取决于同一祖分的不同分子在柱中差逑迁移过程中所引起的色诺蟀扩展程度,将色谱过程及组分在两和制的扩散和传质过程等动力学因素联系起来,从理论上总结出影响塔板高度的各种因素.导出H及其影响因素之间的关系式：式中；A、B、C在肯定试裟条件下为常数;U为软气的戏速度cms）逑率理论综合考虑了柱内影响板高的三种动力学限制过程（使i普带扩展的因素归纳成三项）涡流扩散项A.纵向分子扩散项B/u和传质阻力项Cu：欲降低H,提高柱效,需降低这三个塔板更量,各项的物理意义如下：1 .涡流扩散项A（eddydiffusion）当色潸柱内同时起步的组分、随流淌相进入色湾柱朝柱口方向移动时.假如固定相颗粒大小及填充不匀称,组分分子穿过这些空隙时遇到大小不一的颠粒而必需不断变更流淌方向，使组分分子在柱内形成了紊乱的“涡流”，不同的组分分子所经过的路径长短不一，祖分分子或前或后流精彩谱柱,造成色谐牌的峥形扩张。Adp=2填充不规则因子：dp固定相颗粒平均直径：图3涡流犷散使峰展宽涡流扩散项A及加充物的平均口径dp又有关，采纳粒度较细，颗粒匀称的担体，尽依埴充匀称可以降低涡流扩敢项,降低板福H,提高桂效.但在气相色谱中，粒度很小时，柱阻大.且不易填匀因此一般采纳粒度为和固定相填充不匀称因子60-80目或80-100目的填充物较好.（空心毛细管柱的A顶为零>2 .纵向分子扩散项<mo1.ecu1.ardiffusion）B/u当试样分子以塞子”的形式进入色诺柱后，质流涌相在柱中前进时,由于存在浓度悌度.组分分子自发地向前和向后扩散即沿着色谱柱轴向扩散,这种扩散称为“纵向分子扩散”.结果使色谱峰犷张，板高H增大，BDg2Dg一俎分在流淌相中的扩放系数（erne's）,及流淌相的相对分子量平方根成反比（Dg=1/M1/2）：及柱温成正比.及柱压成反比.在液相色谱中,由于组分在液体中的扩散系数很小（气体中的1/105）此项可忽视不计.-弯曲因子，亦称阻碍因子，由于固定相珈粒的存在使扩散受阻，填充柱v1,硅藻土单体为0.50.7,毛细管柱=1：措施:选择分子量较大的载气（如N2）、较低的柱淑、较高的U以减小B/u.图4纵向分子扩散使峰展览（八）柱内谱带浓度分布构型3）相应的相应信号3 .传质阻力项<resistancetomasstransfer）Cu试样组分的分子在两相中进行溶解、扩散、安排时的质量交换过程.称为传质过程;在传质过程中所受到的阻力叫传质阻力它包括气相传质阻力和液相传质阻力，即：Cu-<Cm+Cs）u式中Cm一流淌相传咙阻力,指试样组分从流湖相扩故到流涌相及固定相界面进行独显交换过程中所受到的阻力：CS固定相传质阻力，为组分从两相界面犷放到固定相内部达到安排平衡后又返回】到两项界面时受到的阻力，CmU:加分分子进入色谙柱后,从流淌相扩散到两相界面须要肯定的时间.该时间及扩散是经过的距离平方成正比,及组分的Dm成反比：而扩散经过的路径确定于固定相颗粒间空眼的大小，即确定于dp的大小.由于组分处在颗粒空隙间的不同位置，因此到达两相界面的时间不同,从而使谓带展宽：-由柱埴充性确定的因子；Dm一组分在流淌相中的扩散系数.式中：由此可见:Cmu及扩散是经过的冲尚平方成正比,即确定于dp的大小：及组分扩散系数成反比.因此；采纳细颗粒的流淌相、增大Dm、适当降低流淌相践速度等均可使流淌相传质阻力减小。图5组分在流淌相中的传质Csu:组分分子从两和界面扩散到固定液内部,在固定液中消耗的时间不同.达安排平衡后又返回到两相界面所需时间不同，HI色谱带展览：式中：q-及固定相性质行关的因f匀称液膜q为2/3df液膜平均厚度：Ds组分分子在固定液中的犷散系数.图6固定相传桢对谐带展览的影响（八）两相达平衡：(b)达平衡后的瞬间内固定相传质速改受组分在固定相内扩侬速率的限制,且固定液含盘低,df小.组分在固定液内犷散的时间缩短，布利于安排平衡的建立,但含量过低，易使软体衣面的活性中心暴雷，造成峰拖足现象.4 .速率理论方程：综合上述各塔板高度重城，则：此即范特姆特CVanDeemteD方程,即速率方程式.当除U以外的参数都视作常数时，VanDeemter方程可简写为：速率理论概括了涡流扩欣、分子扩散和传质阻力时塔板高度的影响，指出了影响柱效货的因瓦对色i普分别条件的选择具有指导位义。§2.3色谱分别条件的逸鼻内容提要：分别度的概念、色谱分别方程式以及它的含意、分别操作条件的选界重点难点：分别度的概念的当驭、色谱分别方程式的应用以及它的含意一、分别度,16/总分别效能指标：分别度(乂称为辨别率)一一对两色谱峥分别程度的fit度.为了综合考虑保留位的差值及峰蜜两方面因素对柱效率的影响，以分别度作为色谱蛀的总分别效能指标：分别度R定义为：相邻二组分的色i普峰保用值之差及峥宽总和的一半的比值，式中：分子为两组分保留侪之差一由色谱体系热力学过程确定；分母为两峰宽度之和一半一取决于色讲体系动力学过程；当峥形不对称或相邻两峥间有虫小时,弊宽度丫测必较困难，此时可用半峥宽代杵峰宽：(21)(以上两式不完全相等,但差别很小R=0.59R)分别度R的值越大，说明和如两配分分别效果越好、对一般分析要求R在17.5之间。二、色谱分别基本方界式基本分别方程(neft、r21,k.R之间的关系)对于两个相邻的色谐峰,假设峰底宽度相等，可推导出：柱效因子相对分别因子保留程度因子(式中:n2为组分2的理论塔板数。)I式称为色谱分别的基本方程式.它清晰地表明白分别度R'理论塔板n、相对保留值r21.以及安排比(容量因子)k之间的关系.(1柱效的影响分别度R及塔板数11的平方根成正比，地加凡可以增加R,但若通过增加1.来增加n.会延长分析时间,所以降低珞板高度H是增大分别度的有效途径.实际工作中,为达到所需的分别度,依据下式可计圆出给定分别度下应具有的塔板数：(2)安抨比的影响增大安排比k也可以增加分别度R.k是由组分色i普峥H1.空气峰的相对位置确定的.它及固定相含量和流淌相性质及温度有关.(增加固定液用Ift虽可增大分别度，但会延长分析时间,引起色讲峰展宽)K值的最佳范用是IVk(10.(3)相对保解值的影响112是柱选择性的量度（及固定相有关）r21增大可使分别度增大.112是由相邻两色谱峥的相对位置确定的,确定于固定相和流淌相的性质.在气相色谱法中：通过变更固定相来改善r12值流淌相惜性）；在液.相色谐法中：通过变更流淌相来改善r12做（固定相昂员）。（当112=1时,无论柱效有多京,R为零.两加分不行能分别三、气相色谱分别条件的选择敦气及流速1 .我气对柱效的影响：主要表现在组分在我气中的扩散系数Dm<g）.匕它及我气分子量的平方根成反比,即同一加分在分子地较大的截气中有较小的Dm（g）。依据速率方程：（1）涡流扩散项及就气流速无关；（2）当段气流速u小时，分子扩散项对柱效的影响是主要的.因此选用分子信较大的软气,如N2、Ar,可使殂分的扩散系数Dm（g）较小，从而诚小分子扩散的影响，提高柱效：（3）当我气流速u较大时，传侦阻力项时柱效的徵响起主导作用，因此选用分子量较小的气体的1H2.He作核气可以减小气相传质阻力,提高柱效.2 .液速（u）时柱效的影响：从速率方程可知，分子扩散限及流速成反比，传质阻力项及流速成正比，所以要使理论塔板高度H最小，柱效最高，必有,最佳流速。对于选定的色谱柱,在不同或气流速下测定塔板高度，作H-U图.由图可见.曲线上的最低点.塔板高度最小,柱效最高.该点所对应均波速即为最佳载气流速.在实际分析中，为了缩短分析时间,选用的靓气流速稍离于锻佳流速.图1H-U曲线二.柱温的选择重要操作参数,主要影响来自于K、k.Dm（g）,Ds（I）；从而干脆影响分别效能和分析速度.柱温及R和I亲密相关.提高t.可以改善Cu,有利于提高R.缩短t.但是提高柱温又会增加BZu导致R降低J21变小,但降低t又会使分析时间增长.在实际分析中应兼顾这几方面因非，选择原则是在站在难分别物质对能得到良好的分别，分析时间相宜且峰形不托尾的前提下尽可能采纳较低的柱温.同时,选用的柱部不能高于色进柱中固定液的最高运用温度（通常低2050C）,对于沸程宽的多组分混合物可果纳”程序升温法”,可以使混合物中低沸点和高沸点的组分都能获得良好的分别。三.固定液的配比又称为液挺比“从速率方程式可知,固定液的配比主要影响Csu.降低df,可使CSU减小从而提高柱效.但固定液用尿太少，易存在活性中心,致使峰形拖尾：口会引起柱容后下降进样瓜削减,固定液液淡薄，柱效能提裔，并可缩短分析时间.但固定液用册太低，液眼梗薄,允许的进样依也就越少.在埴充柱色谱中，液推比一破为5%25%.四.担体的性质和粒度,要求表面极大、表面和孔径分布匀称,粒度匀称细小.五.进样时间和进样显的选择，诳样辰必需很快，进样时间一般都在一秒以内.最大允许的进样球，应限制在峰面积或峰卷及进样做呈我性关系范用.1 .进样快速（塞子状>-防止色谱峥扩张：2 .进样量要适当:在检测器灵敏度允许下.尽可能少的进样盘:液体样0.110u1.,气体试样为0.110m1.六.气化温度的选抻气化温度的选择主要取决于待测试样的挥发性、沸点范围，检定性等因泰。气化温度一般选在组分的沸点或梢高于其沸点,以保证试样完全气化，耐于热稳定性较差的试样,气化淑度不能过高.以防试样分解.3 2.4固定相及其选择内容提要:固定相的分类、性质以及选择固定相的要求和条件重点难点:固定液相关内容的驾驶选择适当的固定相就成为分析中的关版一、气-固色谱固定相1.适用莅困:分别常温下的气体及气态烧类物质，往往可取得满足的分别效果.2。分类：吸附剂;非极性：活性炭弱极性：制化铝强极性：硅胶,分子筛3.发展：石墨化碳照、碳分子筛二'气一液色谱固定和1 .担体（或教体）是种化学情性的多孔固体颗粒，支持固定液，表面积大，稳定性好（化学、热），颗径和孔径分布匀林;有汽定的机械强度，不易破裂。（1）担体的种类和性能：硅薇土里：红色徒蕊十担体一强度好，但衣面存在活性中心，分别极性物质时色滑峰易拖尾:常用于分别非、弱极性物项，白色硅法上担体一表面吸冏性小,但强度差,常用于分别极性物质.非联茂土型担体：有融担体，适用于强极性和腐蚀性气体的分析：成扇微球，适合于高沸点物质的分析;图分子多孔澈球既可以用作气-固色谱的吸附剂仅可以用作气一液色谱的担体,（2）抱体的预处刑:除去其衣面的活性中心,使之钝化.酸洗法（除去碱性活性基团；碱洗法（除去酸性活性的基团：硅烷化（消退¾1.键结合力）；釉化处理（使表面玻璃化、堵住微孔等。2 .Ia定液一涂在担体上作阚定相的主成分（I）对固定液的要求：化学柩定性好：不及担体、我气和待测组分发生反应：热稳定性好：在操作温度下呈液体状态，蒸气压低，不易流失；选择性拓：安排系数差别大；溶解性好:固定液时待测组分应有肯定的溶解度.（2>Ia分及固定液分子间的相互作用:组分及固定液分子间相互作用力通常包括:静电力、诱杼力、色散力和级键作用力.在气液色谱中,只有当组分及固定液分子间的作用力大于组分分子间的作用力,组分才能在固定液中进行安排.选择相宜的固定液使待侧各组分及固定液之间的作用力有整异，才能达到彼此分别的目的，（3）固定液的分类：固定液有四百余种，常用相对极性分类.（4）固定液的选择：-股是依据试样的性质极性和官能团，依据“相像相溶”的原则选择适当的固定液.详细可从以下几方面考虑：I）分别非极性混合物一般选用作极性固定液组分和冏定液分子间的作用力主要足色效力.试样中各组分按沸点由低到高的依次山峰.常用的有：角依烷（异三十烷）、十六烷、硅油等：2）分别中等极性混合初一般选用中等极性固定液组分和固定液分子间的作用力主要是色放力和法导力.试样中各组分按沸点由低到高的依次山峰.3）分别极性组分选用极性固定液组分和固定液分子间的作用力主要是定向力.待测试样中各组分按极性由小到大的依次出峰.例如：用极性固定液聚乙二醉-20M分析乙解和丙烯醛时，极性较小的乙醛先出峰.4）分别非极性和极性（易极化）组分的混合物选用极性固定液：非极性组分先流出,极性（或易被极化）的娘分后出峥.例如:采纳中等极性的邻笨二甲酸二壬曲作固定液,沸点相差微小的笨（沸点80.2）和环乙烷（沸点为808C）可以定量分别，环己烷先出峰，若采纳非极性固定液则很难使：者分别。5）对十能形成氯键的祖分选用强极性或软键型的固定液如:多元酹、脑魅、附和胺等的分别.不易形成氢键的先出峰.§2.5气相色谱检测器内容提要：气相色谱的四种检测器、气相色谱检测器的性能指标重点难点：TCD和FID的工作原理、灵敏度、检测线等概念：一'热导检测TCD热导检测器是通用型检测器.几乎对全部物质都有响应,由于结构简洁，性能稳定，通用性好，而且线性莅圉宽，价格便宜,因此是应用最广，最成熟的一种依测器。其主要跳点是灵敏度较低结构：热导池由池体和热腋元件构成池体用不锈剂制成；池体内装两根电阻完全相等的钙纹或钻纹热敏元件，构成参比池和测址池热导池检测零检测原理是基于不同的物质有不同的导热系数.参比池和测Ift池及固定电阻组成惠斯登电桥,热导检冽器电桥线路示意图未进样时：（无信号输出）R1R2R参R测R黎XR1.=RiOJ×R2R参=R泗进样后：（输出信号）RR测3 .影响热导检测器灵破度的因素（I）桥电流桥电流增加,使留丝温度提高,铛丝和热导池体的温差加大,气体就简洁将热后传出去，灵敏度就提高。响应值及工作电流的三次方成正比.所以,增大电流有利于提高灵敏度，但电流太大会影响鸨统寿命.一股桥电流限制在10020OmA左右（N2作载气时为100150mA.H2作载气时150-20OmA为宜）（2）池体温度池体温度般等于或高于柱温。（3）我气种类载气及试样的导热系数相差愈大，则灵敏度愈高.一般物质导热系数较小.故选择导热系数大的H2或Ne作我气仃利于灵敏便提高.如用N2作载气时.有些试样（如甲烷）的导热系数比它大就会出现倒峰.列出某些气体及蒸气的导热系数.IHJ一种物质，峰面枳越大,浓度越大，不同物岭，及轨气的峥热系数相差越大，峰面枳越大，灵敏度超大（4）热敏元件口述3选限值高,电B1.温度系数大的,灵敏度就宓。（5） 般热导池的死体枳较大.且央坡度较低,应选用微型池体化,51.）的热导池.三、氮火焰离子化枪测器（FID）,广谱，质疑型火焰离子化检测器属选择性检测器，是以发气和空气燃烧的火焰作为能源,利用含碳方机物在火焰中燃烧产生离子,在外加的电场作用卜.使离子形成小干流，依据陶子通产生的电信号强衣.检测被色谱柱分别出的组分.1 .特点：灵敏度很高，比热导检测盘的灵敏度高约103倍；检出限低,可达IO-12gS-1:火焰离子化检测器能检测大多数含碳有机化合物；死体积小,响应速度快,线性范围也宽可达106以上：而且结构不困难.操作简洁,是目前应用坡广泛的色