文档介绍：气相色谱分析
讲解
第一章
色谱分析导论
§ 概述
色谱法也叫层析法,它是一种高效能的物理分离技术,将它用于分析化学并配合适当的检测手段,就成为色谱分析法。由俄国植物学家茨维特(Tsweett)创立.
色谱法的最早应用是用于分离植物色素.
1903年,茨维特做了一个植物色素分离实验:在一玻璃管中放入碳酸钙,将含有植物色素(植物叶的提取液)的石油醚倒入管中。此时,玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚冲洗,随着石油醚的加入,谱带不断地向下移动,并逐渐分开成几个不同颜色的谱带,继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素,并可分别进行鉴定。色谱法也由此而得名。
在茨维特提出色谱概念后的20多年里没有人关注这一伟大的发明,直到1931年德国的Kuhn和Lederer才重复了茨维特的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了α-,β-,和γ-,胡萝卜素,此后用这种方法分离了60多种这类色素。Martin和Synge在1940年提出液液分配色谱法(Lipuid-Lipuid Partition Chromatography),即固定相是吸附在硅胶上的水,流动相是某种有机溶剂,1941年Martin和Synge提出用气体代替液体作流动相的可能性,11年之后James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法(GesLipuid Chromatography)因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。在此基础上1957年Golay开创了开管柱气相色谱法(Open-Tubular Column Chromatography)习惯上称为毛细管柱气相色谱法(Capillary Column Chromatography)。1956年 Van Deemter等在前人研究的基础上发展了描述色谱过程的速率理论,1965年Giddings总结和扩展了前人的色谱理论,为色谱的发展奠定了理论基础,另一方面早在1944 Consden等就发展了纸色谱,1949年Mecllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法,(TLC)得以实际应用,而在1956年Stahl开发出薄层色谱板涂布器之后,才使TLC得到广泛地应用,在60年代末把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱,出现了高效液相色谱,(HPLC),80年代初毛细管超临界流体色谱(SFC)得到发展,但在90年代后才得到较广泛的应用,enson等集前人经验而发展起来的毛细管电泳,(CZE),在90年代得到广泛的发展和应用,同时集HPLC和CZE优点的毛细管电色谱在90年代后期受到重视,到21世纪色谱科学已经在生命科学等前沿科学领域发挥它不可代替的重要作用。
一、色谱分离基本原理:
在色谱法中存在两相,一相是固定不动的,我们把它叫做固定相;另一相则不断流过固定相,我们把它叫做流动相。
色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。
使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时,混合物中的各组分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先后流出。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。
二、色谱分类方法:
色谱分析法有很多种类,从不同的角度出发可以有不同的分类方法。
(一)从两相的状态分类:
色谱法中,流动相可以是气体,也可以是液体,由此可分为气相色谱法(GC)和液相色谱法(LC)。固定相既可以是固体,也可以是涂在固体上的液体,由此又可将气相色谱法和液相色谱法分为气-液色谱、气-固色谱、液-液色谱、液-固色谱。
(二) 按固定相的形式分类:
按固定相的形式可分为:
柱色谱:固定相装在色谱柱中;
纸色谱:利用滤纸作载体,吸附在纸上的水作固定相;
薄层色谱:将固体吸附剂在玻璃板或塑料板上制成薄层作固定相
(三)按分离原理分类:
可分为:
吸附色谱法:利用吸附剂(固定相一般是固体)表面对不同组分吸附能力的差别进行分离的方法;
分配色谱法:利用不同组分在两相间的分配系数的差别进行分离的方法。
离子交换色谱:利用溶液中不同离子与离子交换剂间的交换能力的不同而进行分离的方法。
空间排斥(阻)色谱法:利用多孔性物质对不同大小的分子的排阻作用进行分离的方法。