色谱分离法
色谱法又称层析法或色层法,是一种分离手段,是利用被分析混合物中各组分在固定相和流动相中的作用力不同而实现分离的方法。最早系统的研究并提出色谱法的是1903年俄国植物学家茨维特,他把植物汁的石油醚萃取液加到一根填充碳酸钙颗粒的玻璃管的顶端,用石油醚淋洗。吸附在碳酸钙上的色素在管内被分离成不同颜色的色带,色层分离法由此而得名。在这个实验中,碳酸钙作为固定相,石油醚作为流动相,分离原理是组分在固体表面的吸附力的差异。
色谱法可以按以下三种方法分类:
按两相的物理状态分类 依据其流动相是气体、液体或超临界流体,分别称为气相色谱法、液相色谱法及超临界流体色谱法。
按固定相使用形式分类 按固定相使用形式可分为柱色谱法、平面色谱法。平面色谱法又包括纸色谱法和薄层色谱法
按分离原理分类 按分离原理色谱法又可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、体积排除色谱法等。
色谱法具有很高的分离效率,由于生产和科技发展的需要,利用
气相色谱仪或液相色谱仪进行分析已成为分析化学中发展速度快、应用范围广的重要的仪器分析技术。液相色谱分离法中最常用的经典柱色谱法和薄层色谱法,他们是很早就采用的色谱方法。由于这些分离方法利用简单的设备可较容易的完成特定的分离分析任务,目前仍有着广泛的用途。
柱色谱
在柱色谱中装填固定相,柱上端加入样品,流动相自上而下流过色谱柱,样品在柱上进行分离,将固定相退出切开或从柱后收集流出液得到各个组分,按分离原理可以分为如前所述的四种色谱方法。
吸附柱色谱法 吸附柱色谱法是利用各组分在吸附剂与洗脱剂之间吸附和溶解能力的差异进行分离的色谱方法。在给定温度下,在达到吸附平衡时,组分在流动相和固定相中的浓度的比值称为吸附平衡的平衡常数,也称为分配系数。组分的性质不同,在固定相和流动相中的分配系数不同,分配系数大的组分在固定相上的吸附能力强,在柱内移动速度慢,因而流出色谱柱,由于各组分分配系数的差异,造成他们在色谱柱中移动速度的不同而在色谱柱上分离成不同的区带,这就是吸附色谱分离的原理。
吸附剂 吸附剂要有较大的比表面积和一定的吸附能力,有均匀的粒度,与洗脱剂和被分离物质不起化学反应,常用的吸附剂有氧化镁,氧化铝、硅胶、碳酸钙、硅酸镁、活性炭。氧化铝的吸附性源于表面存在的铝基,因生产条件不同又分为碱性、中性、酸性三种,硅胶的吸附性是由于硅醇基能与极性化合物或不饱和化合物形成氢键。聚酰胺由于分析内存在着很多酰胺附作用。色谱用的聚酰胺是白色多孔性的非晶形粉末。活性炭是一种非极性吸附剂,它的吸附主要由范德华力引起,它对非极性物质,尤其是芳香族化合物的吸附性特别强,可以在水中溶液中吸附强极性化合物。硅胶和氧化铝的吸附活性与含水量关系很大,含水量越低活性越大,吸附力越强。
流动相 流动相又称洗脱剂,流动相的洗脱作用实质上是流动相分子与被分离的溶质分子竞争占据吸附剂表面活性中心的过程,在氧化铝、硅胶等极性吸附剂上,非极性流动相洗脱作用弱,强极性流动相洗脱作用强,对于洗脱剂还要求粘度低沸点低,以利于除去溶剂得到被分离组分,实际应用中可以采用单一溶剂或混合溶剂作为洗脱剂。对于极性差别较大的样品,可先用急性低的溶剂洗脱,以后逐渐增加洗脱剂的急性,此法称为溶剂梯度洗脱。为了减少羧基、氨基等强极性物质的拖尾,可在洗脱剂中添加少量乙酸或氨水、二乙胺。