色谱分析法：

01

色谱法是一种分离分析方法。它利用样品中各组分与流动相和固定相的作用力不同（吸附、分配、交换等性能上的差异），先将它们分离，后按一定顺序检测各组分及其含量的方法。

 

色谱法的分离原理：
02

当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用（溶解、吸附等），由于混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推动力作用下，各组分在固定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。这种利用各组分在两相中性能上的差异，使混合物中各组分分离的技术，称为色谱法。

 

流动相：
03

色谱分离过程中携带组分向前移动的物质。

 

固定相：
04

色谱分离过程中不移动的具有吸附活性的固体或是涂渍在载体表面的液体。

 

色谱法的特点：
05

（1）分离效率高，复杂混合物，有机同系物、异构体。

（2）灵敏度高，可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。

（3）分析速度快，一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。

（4）应用范围广，气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。

（5）高选择性:对性质极为相似的组分有很强的分离能力.。不足之处：被分离组分的定性较为困难。

 

色谱分析法的分类：
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按两相状态分类，按操作形式分类，按分离原理分类。

 

按两相状态分类：
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气相色谱(Gas Chromatography,GC)，液相色谱(Liquid Chromatography, LC)，超临界流体色谱(Supercritical Fluid Chromatography, SFC)。

气相色谱：流动相为气体(称为载气)。常用的气相色谱流动相有N₂、H₂、He等气体，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。

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。超临界流体色谱：流动相为超临界流体。

超临界流体是一种介于气体和液体之间的状态。超临界流体色谱法是集气相色谱法和液相色谱法的优势而发展起来的一种新型的色谱分离分析技术，不仅能够分析气相色谱不宜分析的高沸点、低挥发性的试样组分，而且具有比高效液相色谱更快的分析速率和更高的柱效率。

 

按操作形式分类：
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柱色谱(Column Chromatography, CC):固定相装在柱管内；包括填充柱色谱和毛细管柱色谱。纸色谱(Paper Chromatography, PC)固定相为滤纸；采用适当溶剂使样品在滤纸上展开而进行分离。薄层色谱(Thin Layer Chromatography, TLC固定相压成或涂成薄层；操作方法同纸色谱。

 

按分离原理分类：
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吸附色谱(Absorption chromatography)；分配色谱(Partition Chromatography)；离子交换色谱(Ion Exchange Chromatography)；凝胶色谱(Gel Chromatography)。

 

色谱图:
010

组分在检测器上产生的信号强度对时间(t)所作的图，由于它记录了各组分流出色谱柱的情况，所以又叫色谱流出曲线。流出曲线的突起部分称为色谱峰。

 

色谱保留值：
011

色谱保留值是色谱定性分析的依据，它体现了各待测组分在色谱柱上的滞留情况。在固定相中溶解性能越好，或与固定相的吸附性能越强的组分，在柱中的滞留时间越长，或者说将组分带出色谱柱所需的流动相体积越大。所以保留值可以用保留时间和保留体积两套参数来描述。

 

色谱图上的色谱流出曲线可以说明什么问题：
012

根据色谱峰的数目，可判断样品中所含组分的最少个数；根据色谱峰的保留值进行定性分析；根据色谱峰的面积或峰高进行定量分析；根据色谱峰的保留值和区域宽度评价色谱柱的分离效能；根据两峰间的距离，可评价固定相及流动相选择是否合适。

 

分配比：
013

分配比是指，在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比。

 

在色谱流出曲线上，两峰之间的距离主要由两组分在两相间的分配系数还是扩散速度决定？为什么？
014

分配系数。两峰间的距离由热力学因素决定，两组分在两相中分配系数差异越大，两峰间的距离则相差越大，越容易被分离。而扩散速度是动力学因素，反映在色谱流出曲线上即为色谱峰的区域宽度（形状）。

 

色谱理论需要解决的问题：
015

色谱分离过程的热力学和动力学问题。影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评价指标及其关系。

 

组分保留时间为何不同?色谱峰为何变宽?
016

组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制；（组分和固定液的结构和性质）。色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制；（两相中的运动阻力，扩散作用）。塔板理论和速率理论分别从热力学和动力学的角度阐述了色谱分离效能及其影响因素。

 

半经验理论：
017

将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）。

 

塔板理论的特点：
018

塔板理论引入了塔板数和塔板高度作为柱效的衡量指标；不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质；柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。

 

塔板理论的不足：
019

塔板理论的基本假设不符合色谱柱的实际分离过程。塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的流动相流速下柱效不同的实验结果，不能说明色谱峰为什么会展宽，同时未能指出影响柱效的因素及提高柱效的途径和方法。

 

速率方程：
020

（也称范第姆特方程式）：H =A+B/u+C·u，H：塔板高度；u：流动相的平均线速度(cm/s)。

A ─涡流扩散项 ：A与流动相性质、流动相速率无关。要减小A值，需要从提高固定相的颗粒细度和均匀性以及填充均匀性来解决。对于空心毛细管柱，A=0。固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。

B/u —分子扩散项 ：存在着浓度差，产生纵向扩散；扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差；分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑；扩散系数：Dg ∝(M载气)-1/2 ；M载气↑，B值↓。

C ·u —传质阻力项 ：dp↓， df↓, D ↑ ,可降低传质阻力。

H-u曲线与最佳流速：
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由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响使得存在着一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数有一极小值。以塔板高度H对应流速u作图，曲线最低点的流速即为最佳流速。

 

速率理论的要点:
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组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展、柱效下降的主要原因；通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效；速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响；各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响。选择最佳条件，才能使柱效达到最高。

 

色谱定性方法：
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1 、与标样对照的方法。利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。

2 、利用文献保留值定性 ：利用相对保留值r21定性。相对保留值r21仅与柱温和固定相性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定相上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。

 

色谱定量分析：
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1 、定量校正因子：试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：m i = fi’·Ai绝对校正因子：比例系数f i，单位面积对应的物质量：f i’ =m i/Ai ；相对校正因子f i：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。

 

2 、常用的几种定量方法：

（1）归一化法：特点及要求：归一化法简便、准确；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。

（2）外标法——标准曲线法：特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高，操作条件变化对结果准确性影响较大。对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。

（3）内标法：内标物要满足以下要求：(a)试样中不含有该物质；(b)与被测组分性质比较接近；(c)不与试样发生化学反应；(d)出峰位置应位于被测组分附近，且能分离开；(e)加入量适中并与待测组分接近。内标法特点 ：内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大；每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析；若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定，则：wi=Ai/As *常数。

气相色谱法

 

01气相色谱法(GC )

是以气体为流动相的色谱分析法。

 

02气相色谱要求样品

气化 ，不适用于大部分沸点高和热不稳定的化合物，对于腐蚀性能和反应性能较强的物质更难于分析。

大约有15%-20%的有机物能用气相色谱法进行分析。

 

03气相色谱仪的组成

气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温控系统、记录系统。

 

04气路系统

包括气源、净化器和载气流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气。

 

05进样系统

包括进样装置和气化室。气体进样器(六通阀)：试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；液体进样器：不同规格的微量注射器，填充柱色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。

 

06进样方式

分流进样：样品在汽化室内气化，蒸气大部分经分流管道放空，只有极小一部分被载气导入色谱柱；不分流进样：样品直接注入色谱的汽化室，经过挥发后全部引入色谱柱。

 

07分离系统

色谱柱：填充柱(2-6 mm直径，1-5 m长)，毛细管柱(0.1-0.5 mm直径, 几十米长)。

 

08温控系统的作用

温度是色谱分离条件的重要选择参数：气化室、色谱柱恒温箱、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；气化室：保证液体试样瞬间气化；

检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；色谱柱恒温箱：准确控制分离需要的温度。

 

09检测系统

作用：将色谱分离后的各组分的量转变成可测量的电信号；指标：灵敏度、线性范围、响应速度、结构、通用性。

通用型——对所有物质均有响应；

专属型——对特定物质有高灵敏响应。检测器类型：浓度型检测器：热导检测器、电子捕获检测器；质量型检测器：氢火焰离子化检测器、火焰光度检测器。

 

10热导检测器的主要特点

结构简单，稳定性好；对无机物和有机物都有响应，不破坏样品；灵敏度不高。

 

11氢火焰离子化检测器的特点

优点：(1)典型的质量型检测器；(2)通用型检测器(测含C有机物)；(3)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速、死体积小、线性范围宽等特点；(4)比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g·g-1。

缺点：(1)对载气要求高(2)检测时要破坏样品，无法回收样品(3)不能检测永久性气体、水及四氯化碳等。

 

12电子捕获检测器的特点

对卤素、硫、磷、氮、氧有很强的响应；灵敏度高，可用于痕量农药残留物的分析；线性范围较窄。

 

13火焰光度检测器(FPD)

是一种对含硫、磷化合物具有高选择性的检测器。含硫、磷化合物在富氢火焰中燃烧被打成有机碎片，发出不同波长的特征光谱。

 

14固定相

固体固定相：固体吸附剂；液体固定相：由载体和固定液组成；聚合物固定相。

 

15固体固定相

一般为固体吸附剂，常用的有活性炭，硅胶，氧化铝和分子筛。优点：吸附容量大、热稳定性好、价格便宜；缺点：柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要进行活化。应用：主要用于惰性气体、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般气体和低沸点物质。

 

16作为载体使用的物质应满足的条件

表面有微孔结构，孔径均匀，比表面积大；化学和物理惰性，即与样品组分不起化学反应，无吸附作用或吸附很弱；热稳定性好；有一定的机械强度和浸润性，不易破碎；具有一定的粒度和规则的形状，最好是球形。

 

17对固定液的要求

在使用温度下是液体，具有较低的挥发性；具有良好的热稳定性；对要分离的各组分应具有合适的分配系数；化学稳定性好，不与样品组分、载气、载体发生任何化学反应。

 

18固定液的分类

非极性固定液、中等极性固定液、强极性固定液、氢键型固定液。

 

19非极性固定液

主要是一些饱和烷烃和甲基硅油，它们与待测物质分子之间的作用力以色散力为主。组分按沸点由低到高顺序流出，若样品中兼有极性和非极性组分，则同沸点的极性组分先出峰。常用的固定液有角鲨烷(异三十烷)、阿皮松等。适用于非极性和弱极性化合物的分析。

 

20中等极性固定液

由较大的烷基和少量的极性基团或可以诱导极化的基团组成，它们与待测物质分子间的作用力以色散力和诱导力为主，组分基本上按沸点顺序出峰，同沸点的非极性组分先出峰。常用的固定液有邻苯二甲酸二壬酯、聚酯等，适用于弱极性和中等极性化合物的分析。

 

21强极性固定液

含有较强的极性基团，它们与待测物质分子间作用力以静电力和诱导力为主，组分按极性由小到大的顺序出峰。常用的固定液有氧二丙腈等，适用于极性化合物的分析。

 

22氢键型固定液

是强极性固定液中特殊的一类，与待测物质分子间作用力以氢键力为主，组分依形成氢键的难易程度出峰，不易形成氢键的组分先出峰。常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，适用于分析含F、N、O等的化合物。

 

23固定液的选择

（1）按极性相似原则选择：极性相似，溶解度大，分配系数大，保留时间长:

（2）按官能团相似选择：酯类---酯或聚酯类固定液；醇类---聚乙二醇固定液。

（3）按主要差别选择：各组分间沸点是主要差别----非极性固定液；极性为主要差别----极性固定液。

（4）选择混合固定液：对于难分离的复杂样品，可选用两种或两种以上固定液。

 

24聚合物固定相

既可作为固体固定相，也可作为载体，又称高分子多孔微球。物质在其表面既存在吸附作用，又存在溶解作用。

（1）具有较大的比表面积，表面孔径均匀

（2）对非极性及极性物质无有害的吸附活性，拖尾现象小，极性组分也能出对称峰

（3）由于不存在液膜，无流失现象，热稳定性好

（4）械强度和耐腐蚀性较好，系均匀球形，在填充柱色谱中均匀性、重现性好，有助于减少涡流扩散。

 

25载气种类的选择

检测器的适应性；载气流速的大小。

 

 

26 柱温的选择

（1）首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度(超过该温度固定液易流失)和最低使用温度(低于此温度固定液以固体形式存在)范围之内。

（2）提高柱温，可以改善传质阻力，有利于提高柱效，缩短分析时间，但降低了容量因子和选择性，不利于分离。一般的原则是：在使最难分离的组分尽可能分离的前提下，尽量采用较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。

（3）柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。

（4）组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。

 

27 载体和固定液含量的选择

配比：固定液在载体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之间。配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。

 

28进样条件的选择

进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。进样要求动作快、时间短；气化室一般较柱温高30~70°C。

 

29提高色谱分离能力的途径

（1）塔板理论：增加柱长，减小柱径，即增加柱子塔板

（2）速率理论：减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻力，可降低塔板高度。

 

30毛细管色谱柱的结构特点

（1）不装填料阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.2mm。

（2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。

（3）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则气相和液相传质阻力大大降低。

（4）毛细管色谱柱柱效高达每米3000～4000块理论塔板，一支长度100米的毛细管柱，总的理论塔板数可达104～106。

 

31毛细管色谱具有以下优点

（1）分离效率高：比填充柱高10～100倍；

（2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度；

（3）色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；

（4）灵敏度高，一般采用氢焰检测器；

（5）涡流扩散为零。

 

32毛细管色谱柱的类型

（1）涂壁毛细管柱：将固定液直接涂敷在管内壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差、寿命短。

（2）多孔层毛细管柱：在管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒。构成毛细管气固色谱。

（3）体涂渍毛细管柱：将非常细的担体微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效较涂壁毛细管柱高。

（4）化学键合或交联毛细管柱：将固定液通过化学反应键合在管壁上或交联在一起。使柱效和柱寿命进一步提高。

 

高效液相色谱法

 

01与气相色谱相比液相色谱的优点

 

与气相色谱法相比，液相色谱法不受样品挥发性和热稳定性及相对分子质量的限制，只要求把样品制成溶液即可，非常适合于分离生物大分子、离子型化合物，不稳定的天然产物以及其他各种高分子化合物等。此外，液相色谱的流动相不仅起到使样品沿色谱柱移动的作用，而且与固定相一样，与样品分子发生选择性的相互作用，这就为控制和改善分离条件提供了一个额外的可变因素。而气相色谱法采用的流动相是惰性气体，对组分没有亲和力，仅起运载作用。

 

02液相色谱特点

高压、高速、高效、高灵敏度、高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法。

 

03高效液相相色谱仪的组成

高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理系统。

 

04流动相使用前必须脱气

常用的脱气方法有 ：低压脱气法(电磁搅拌、水泵抽空，可同时加热或向溶剂吹氮气)、吹氦气脱气法和超声波脱气法等。

 

05梯度洗脱

用两种(或多种)不同极性的溶剂，在分离过程中按一定程序连续改变流动相中溶剂的配比和极性，通过流动相中极性的变化来改变被分离组分的分离因素，以提高分离效果。

 

06高压梯度(内梯度)

特点是先加压后混合。将溶剂用高压泵增压以后输入色谱系统的梯度混合室，加以混合后送入色谱柱。

低压梯度(外梯度) ：特点是先混合后加压。在常压下预先按一定的程序将溶剂混合后再用泵输入色谱柱。

 

07进样系统要求

 良好的密封性，最小的死体积，最好的稳定性，进样时对色谱系统压力、流量影响较小。

 

08分离系统

色谱柱是实现分离的核心部件。由柱管和固定相组成。柱管为直型不锈钢管。一般色谱柱长5~30 cm，内径4~5 mm，凝胶色谱柱内径3~12 mm，而制备色谱柱内径则可达25 mm。一般淋洗溶剂在进入色谱分离柱之前，先通过前置柱。HPLC柱的填料颗粒粒径一般约为3~10 mm，填充常采用匀浆法。色谱柱的发展趋势是减小填料粒度和柱径以提高柱效。

 

09检测系统

作用——用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和含量变化的装置。紫外-可见吸收检测器、光电二极管阵列检测器、示差折光检测器、荧光检测器、电化学检测器。

 

10 高效液相色谱法对流动相的要求

流动相不与色谱柱发生不可逆化学变化，以保持柱效或柱子的保留性质较长时间不变；对待测样品有足够的溶解能力；与所用检测器相匹配；粘度尽可能小，以获得较高的柱效；流动相纯度要高，价格便宜，毒性小。

 

11高效液相色谱法的固定相的分类

（1）按固定相承受压力分：刚性固体：以二氧化硅为基质，可承受较高压力，表面可键合各种功能官能团---键合固定相，是目前应用最广泛的固定相。硬胶：主要用于离子交换色谱法和凝胶色谱法中，由聚苯乙烯与二乙烯基苯交联而成，可承受的压力较低。

（2）按孔隙深度分：表面多孔型：基体是球形玻璃珠，在玻璃表面涂覆一层多孔活性物质如硅胶、氧化铝、聚酰胺、离子交换树脂、分子筛等。优点：适用于快速分离、填充均匀紧密、机械强度高、能承受高压，适于简单的样品及常规分析:缺点：多孔层薄，进样量受限制。全多孔型：由硅胶颗粒聚集而成，比表面积大，柱容量大，小颗粒全孔型固定相孔洞浅传质速率快，柱效高，分离效果好，适合于复杂样品、痕量组分的分离分析，是目前HPLC中应用最广泛的固定相。

 

12液固吸附色谱法原理

是以固体吸附剂为固定相，吸附剂表面的活性中心具有吸附能力，试样分子被流动相带入柱内时，它将与流动相溶剂分子在吸附剂表面发生竞争吸附。分离过程是一个吸附-解吸的平衡过程。

 

13液固吸附色谱法固定相

 通常是硅胶、氧化铝、活性炭等固体吸附剂。硅胶最常用。流动相：极性大的试样需用极性强的洗脱剂，极性弱的试样宜用极性弱的洗脱剂。应用 ：几何异构体分离和族分离，如农药异构体；石油中烷、烯、芳烃的分离。不适于强极性的离子型样品的分离，不适于分离同系物(因为它对相对分子质量的选择性较小)。

 

14液液分配色谱法原理

根据物质在两种互不相溶(或部分互溶)的液体中溶解度的不同实现分离。分配系数较大的组分保留值也较大。

 

15液液分配色谱法流动相

流动相与固定液应尽量不互溶，或者二者的极性相差越大越好。根据流动相与固定相极性的差别程度，可将液液色谱分为正相分配色谱(流动相极性小于固定相极性，极性小的先流出，适于强极性和中等极性组分分离)和反相分配色谱(流动相极性大于固定相极性，极性大的先流出，适于非极性或弱极性组分分离)。固定相 ：由载体和固定液组成。常用的固定液有b，b’-氧二丙腈、聚乙二醇、聚酰胺、正十八烷、角鲨烷等。应用 ：同系物组分的分离。例：分离水解蛋白质所生成的各种氨基酸，分离脂肪酸同系物等。

 

16化学键合固定相

化学键合固定相是利用化学反应将有机分子键合到载体表面上，形成均一、牢固的单分子薄层而构成各种性能的固定相。

 

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化学键合固定相的特点

固定相不易流失，柱的稳定性和寿命较高；能耐受各种溶剂，可用于梯度洗脱；表面较为均一。没有液坑，传质快，柱效高；能键合不同基团以改变其选择性。例如，键合氰基、氨基等极性集团用于正相色谱法，键合离子交换基团用于离子色谱法，键合C2，C4，C6，C8，C18，C16，C18，C22烷基和苯基等非极性基团用于反相色谱法等。因此，它是HPLC较为理想的固定相。

 

18离子交换色谱法原理

离子交换色谱法的固定相是离子交换树脂，流动相是水溶液，它是利用待测样品中各组分离子与离子交换树脂的亲和力的不同而进行分离的。

 

19离子交换色谱法流动相

水的缓冲溶液。阴离子离子交换树脂作固定相，采用酸性水溶液；阳离子离子交换树脂作固定相，采用碱性水溶液；应用：离子及可离解的化合物，氨基酸、核酸等。

 

20凝胶色谱法原理

凝胶色谱法的固定相为多孔性凝胶类物质，流动相为水溶液或有机溶剂，它是根据不同组分分子体积的大小进行分离的。小分子可以扩散到凝胶空隙，由其中通过，出峰最慢；中等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶剂分子小，故在最后出峰。全部在死体积前出峰；可对相对分子质量在100-105范围内的化合物按质量分离。

 

21凝胶色谱法流动相

能溶解样品且与凝胶相似(润湿凝胶并防止吸附作用)、粘度小(增加扩散速度)。常用四氢呋喃、苯、氯仿、水等。

 

22影响分离的因素与提高柱效的途径

（1）液体的黏度比气体大一百倍，密度为气体的一千倍左右，故降低传质阻力是提高柱效主要途径。

（2）由速率方程，降低固定相粒度可提高柱效。

（3）液相色谱中，不可能通过增加柱温来改善传质。

（4）恒温改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接的因素。

（5）流速大于0.5 cm/s时, H～u曲线是一段斜率不大的直线。降低流速，柱效提高不是很大。但在实际操作中，流量仍是一个调整分离度和出峰时间的重要可选择参数。

（6）气相色谱中的固定液原则上都可以用于液相色谱，其选用原则与气相色谱一样。但在高效液相色谱中，分离柱的制备是一项技术要求非常高的工作，一般很少自行制备。

 

质谱分析法

 

01质谱法定义

将待测物质置于离子源中电离形成带电离子，让离子加速并通过磁场或电场后，离子将按质荷比(m/z)大小分离，形成质谱图。依据质谱线的位置和质谱线的相对强度建立的分析方法称为质谱法。

 

02质谱的作用

准确测定物质的分子量；质谱法是唯一可以确定分子式的方法；根据碎片特征进行化合物的结构分析。

 

03质谱分析的基本原理

质谱法是利用电磁学原理，将待测样品分子解离成具有不同质量的离子，然后按其质荷比(m/z)的大小依次排列收集成质谱。根据质谱中的分子离子峰(M·+)可以获得样品分子的相对分子质量信息；根据各离子峰(分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、重排离子峰等)及其相对强度和氮数规则，可以确定化合物的分子式；根据各离子峰及物质化学键的断裂规律可以进行定性分析和结构分析；根据组分质谱峰的峰高与浓度间的线性关系可以进行定量分析。

 

04质谱分析的过程

（1）进样，化合物通过汽化引入电离室；

（2）离子化，在电离室，组分分子被一束加速电子碰撞，撞击使分子电离形成正离子；

（3）离子也可因撞击强烈而形成碎片离子；

（4）荷正电离子被加速电压V加速，产生一定的速度v，与质量、电荷及加速电压有关；

（5）加速正离子进入一个强度为B的磁场(质量分析器)，发生偏转。

 

05质谱仪的组成

真空系统、进样系统、离子源或电离室、质量分析器、离子检测器。

 

06真空系统作用

减少离子碰撞损失。若真空度低：大量氧会烧坏离子源的灯丝；会使本底增高，干扰质谱图；引起额外的离子-分子反应，改变裂解模型，使质谱解释复杂化；干扰离子源中电子束的正常调节；用作加速离子的几千伏高压会引起放电等。

 

07进样系统目的

高效重复地将样品引入到离子源中并且不能造成真空度的降低。间歇式进样系统——气体及低沸点、易挥发的液体；直接探针进样——高沸点的液体、固体；色谱进样系统——有机化合物。

 

08离子源或电离室

作用是使试样中的原子、分子电离成离子，其性能影响质谱仪的灵敏度和分辨率本领。8电子电离源的特点：电离电压：70eV;；加一小磁场增加电离几率；EI源电离效率高,碎片离子多，结构信息丰富，有标准化合物质谱库；结构简单，操作方便；样品在气态下电离，不能汽化的样品不能分析，主要用于气-质联用仪；有些样品得不到分子离子。

 

09化学电离源特点

电离能小，质谱峰数少，谱图简单；最强峰为(M+1)+准分子离子峰；不适用难挥发试样。

 

10原子轰击源

高能量的Xe原子轰击涂在靶上的样品，溅射出离子流。本法适合于高极性、大分子量、低蒸汽压、热稳定性差的样品。FAB一般用作磁式质谱的离子源。

 

11电喷雾源结构

喷嘴(金属毛细管)，雾化气，干燥气。原理：喷雾蒸发电压。特点：ESI是最软的一种电离方式，只产生分子离子，不产生碎片离子；适用于强极性，大分子量的样品分析，如肽，蛋白质，糖等；产生的离子带有多电荷，尤其是生物大分子；主要用于液相色谱-质谱联用仪，既用作液相色谱和质谱仪之间的接口装置，同时又是电离装置。

 

12 场致电离源(FI) 和场解吸电离源(FD)

 分子离子峰强，碎片离子峰少，不适合化合物结构鉴定。

 

13基质辅助激光解吸电离特点

准分子离子峰很强，且碎片离子少。通常用于飞行时间质谱，特别适合测定多肽、蛋白质、DNA片段、多糖等的相对分子质量。

 

14质量分析器作用

将离子源产生的离子按质荷比m/z的大小分开。

 

15单聚焦分析器

离子的m/z与R,B, V有关。通过改变磁场可以把不同离子分开。-在一定磁感应强度B下，改变加速电压V可以使不同离子先后通过检测器，实现质量扫描，得到质谱。特点：结构简单，操作方便；只有方向聚焦，无能量聚焦，分辨率低。

 

16双聚焦分析器

实现方向聚焦和能量(速度)聚焦；对于动能不同的离子，通过调节电场能，达到聚焦的目的。特点：分辨率高。

 

17四级杆质量分析器

特点：结构简单，体积小、重量轻，扫描速率快，适合与色谱联机。

 

18飞行时间质量分析器

特点：质量范围宽，扫描速率快，既不需磁场也不需电场，只需要直线漂移空间。

 

19离子阱质量分析器

特定m/z离子在阱内一定轨道上稳定旋转，改变端电极电压，不同m/z离子飞出阱到达检测器。特点：结构简单、易于操作、灵敏度高。

 

20质谱的表示方法

质谱一般可用线谱或表谱两种方法表示。常用线谱；线谱上的各条直线表示一个离子峰，横坐标为质荷比m/z，纵坐标为离子的相对强度(相对丰度)，一般将原始质谱图上最强的离子峰定为基峰并定为相对强度100%，其他离子峰以对基峰的相对百分值表示。能够很直观地观察到整个分子的质谱全貌；质谱表是用表格形式表示的质谱数据，质谱表中有两项即质荷比及相对强度。对定量计算较直观。

分辨率(R)指质谱仪能区别邻近两个质谱峰的能力。对两个相等强度的相邻峰，当两峰间的峰谷不大于其峰高10%时，则认为两峰已经分开。

 

22质谱图中主要离子峰的类型

分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、重排离子峰。

 

23相对分子质量的测定

分子离子峰的m/z相当于该化合物的相对分子质量。一般除同位素离子峰外，分子离子峰是质谱图中最大质荷比的峰，位于质谱图的最右端。

 

24确认分子离子峰的方法

(1)分子离子峰必须符合氮数规则。有机化合物含有偶数个氮原子或不含氮原子，分子离子峰的m/z一定是偶数；含奇数个氮原子，分子离子峰的m/z一定是奇数。

(2)分子离子峰与相邻离子峰的质量差应合理，如不可能出现比分子离子峰质量小4～13个质量单位的峰。

(3)当化合物中含S,Br, Cl时，可利用M+·, (M+2) +·等同位素离子峰的比例来确认分子离子峰。

(4)改变质谱仪的操作条件，提高分子离子峰的相对强度。采用化学电离源或降低电子轰击源电压可获得较强的M+峰。

 

25气相色谱-质谱联用仪

质谱：纯物质结构分析。色谱：化合物分离，定性能力差。色谱-质谱联用：共同优点。GC-MS;LC-MS;CE-MS，色谱是质谱的进样及分离系统；质谱是色谱的检测器。主要问题：接口技术；除去色谱中大量的流动相分子。适用范围：适用于挥发度低、难气化、极性强、相对分子质量大及热稳定性差的样品。

 

26无损检测定义

 无损检测技术即非破坏性检测，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。