PPT《第二节 色谱过 程的基本原理》

第二节 色谱过 程的基本原理 一.

色谱过程:组分分子在流动相和固定相间多次分配的过程.由于各组分的结构和性质不同,与固定相作用的类型和强度不同,在固定相上滞留的时间不同,随流动相移动的速度有差异――差速迁移,从而达到分离的目的. 图16-2 返回 在一定温度下,组分在流动相和固定相之间所达到的平衡叫分配平衡,组分在两相中的分配行为常采用分配系数K和容量因子k来表示.

(一) 分配系数和容量因子 三. 分配系数与色谱分离

1、分配系数 K(浓度分配系数)组分在固定相中的浓度 K=Cs/Cm 组分在流动相中的浓度 K随T变化,与固定相、流动相的体积无关.

2 容量因子: 分配系数与容量因子的关系 k = Cs Vs /Cm Vm = K Vs/Vm

(二)K和k与tR的关系 u:流动相的速度;

v :组分移动速度 R'= v /u (保留比)v =L/tR u=L/t0 ∴ R'= t0/ tR t0≈tm tR= tm+ ts R'= tm/( tm+ ts)=Nm/(Nm+Ns) = CmVm/(CmVm+ CsVs)=1/(1+k)tR= t0/ R'= t0(1+k)= t0(1+K Vs/ Vm) 色谱过程方程 K大的组分保留时间长. k= tR/t0 - 1= ( tR- t0)/ t0= tR'/ t0 k大,保留时间长.

(三)色谱分离的前提 tR= t0(1+K Vs/ Vm) 两组分A和B经色谱柱分离 tR= tRA -tRB=t0(KA-KB )Vs/ Vm = t0(kA-kB ) 分离前提: kA≠kB 主要内容

第一节 色谱法分类

第二节 色谱过程的基本原理

第三节 色谱法的基本类型及分离机制

第四节 色谱法基本理论 分配色谱法吸附色谱离子交换空间排阻 其它

第三节 色谱法的基本类型及分离机制

1 原理: 利用被分离组分在固定相或者流动相中的 溶解度差别实现分离.(GL, LL)K=Cs/Cm=(ms/Vs)*(Vm/ mm) 分配色谱法

2 固定相: 惰性载体上的薄层液体――固定液;

化学键合相 流动相: 气体(GL) :H

2、N2 液体(LL) :甲醇、乙腈、己烷等 正相色谱:固定相极性大于流动相极性 反相色谱:固定相极性小于流动相极性

3 流出顺序:气相色谱--与组分沸点、组分和固定相的极性有关 液相分配色谱--正相色谱:弱极性组分先流出 反相色谱:强极性组分先流出

1 机制: 利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别实现分离(GS 、LS) .分离过程就是组分分子与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心的过程――竞争吸附. 二. 吸附色谱 Xm+nYa Xa+nYm [Xa] [Ym]n [Xa]吸附系数 Ka=Ka Xm] [Ya]n [Xm] tR=t0(1+KSa/Vm)

2 固定相和流动相: s :吸附剂,多孔微粒.表面有吸附中心.eg:硅胶表面的硅醇基为吸附中心. m:极性大,洗脱能力强 ε0表示溶剂强度:溶剂分子在单位吸附剂 表面上的吸附自由能.ε0大,吸附能力强,洗脱能力强.

3 流出顺序 ① 组分分子的竞争力 ② 组分分子与吸附剂的作用力 ③ 组分在流动相中的溶解度 三.离子交换

1 原理:利用被分离组分离子交换能力的差别实现分离. 阳离子交换色谱分离机制.(H+).当流动相携带组分的正离子如 Na+出现时,与H+发生交换反应.当树脂上所有可交换的H+均被交换后,树脂失去恬性,此时,若用稀酸溶液对树脂进行处理,Na+就被高浓度的H +置换(洗脱)下来,树脂的交换能力又被恢复.这一过程称为树脂的再生. SO3- H+ Na+ H+ 树脂骨架 树脂表面的负离子(为不可交换离子) 交换――洗脱――再交换――再洗脱 正离子(为可交换离子) 选择性系数KA/B 是衡量离子对树脂亲和能力相对大小的度量,KA/B越大,说明A的交换能力大.越易保留.常选择某种离子(如H或CI-)作参考.测定一系列离子的选择性参数. 交换与再生过程可用下式表示

2 流动相、固定相 固定相:离子交换剂(离子交换树脂)化学键合离子交换剂流动相:一定pH和离子强度的缓冲液.有机溶剂可提高选择性.

3 影响保留行为的因素 受被分离离子、离子交换剂、流功动相的性质等的影响, ① 组分性质:溶质离子的电荷、水合离子半径 价态高,选择系数大;

同价态阳离子,水合离子半径大,选择系数小. ② 流动相的组成和pH值: 交换能力强的离子组成的流动相有较强的洗脱能力强,保留值降低.强离子交换树脂的交换能力在很宽的范围内不随流动相的pH变化,调节pH值的作用主要体现在对弱电解质离解的控制,溶质的离解受到抑制则保留时间变短.弱离子交换树脂的交换能力在某一pH有极大值.

1 原理:根据被分离组分分子的线团尺寸进行分离 凝胶色谱法:按流动相的不同分为两类 以有机溶剂为流动相者称为凝胶渗透色谱法;

以水溶液为流动相者称为凝胶过滤色谱法. 四.空间排阻: 凝胶色谱法的分离机制与前三种色谱法完全 不同,它只取决于凝胶的孔径大小与被分离组 分线团尺寸之间的关系,与流动相的性质无关 . 渗透系数 Kp=[Xs]/[X]m 0