色譜是一種分離技術(shù),當這種分離技術(shù)應用于分析化學領域中,就是色譜分析.它的分離原理是使混合物中各組分在兩相間進行分配,其中一相是不動的,組成固定床,叫做固定相;另一相則是推動混合物流過此固定床的流體,叫做流動相.當流動相中所含有的混合物經(jīng)過固定相時,就會與固定相發(fā)生相互作用.由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的不同,相互作用的大小、強弱也有差異;因此在同一推動力作用下不同組分在固定相中的滯留時間有長有短,從而按先后不同的次序從固定床中流出.這種借在兩相間分配原理而使混合物中各組分獲得分離的技術(shù),稱為色譜分離技術(shù)或色譜法.
作為流動相的有氣體或液體.當用液體為流動相時,稱為液相色譜;當用氣體為流動相時,稱為氣相色譜.液相色譜和氣相色譜是色譜分離技術(shù)的兩大分支,各有其特點,也各有其局限性.氣相色譜對于揮發(fā)性物質(zhì)的分離有很好的效果,但對熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)以及揮發(fā)性極小的物質(zhì)如離子化合物、大分子量化合物等則無能為力;液相色譜在分離大分子量的化合物、離子型化合物方面有其獨到之處,但不能分離低沸點化合物物,永久性氣體等物質(zhì).流動相的主要作用,不但是為混合物的分配提供一個相空間,同時還有驅(qū)動試樣通過色譜柱而使之分離的作用.習用的驅(qū)動方法有三:1.沖洗法,2.前沿法,3.置換法.
作為色譜固定相的有兩類,一類為活性固體,即吸附劑,用這類固定相的色譜法通常稱為氣固色譜或液固色譜.另一類為附著在惰性固體上的活性液體(又稱為固定液),而用這種固定相者通常稱為氣液色譜或液液色譜.吸附劑的作用機制主要是固體表面層的吸附作用,而固定液的作用則是溶解或吸收作用.固定相在氣相色譜分離中所起的作用是決定性的,沒有固定相,色譜分離就不可能實現(xiàn),物質(zhì)在兩相間的分配平衡可用分配系數(shù)來表示,分配系數(shù)隨物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的不同而異,因而色譜分離技術(shù)的基礎在于適當選擇固定相,使被分析樣品中不同組分的分配系數(shù)差異大些.各物質(zhì)的分配系數(shù)都都是溫度的函數(shù),它們隨溫度變化的規(guī)律而不同,往往在一定溫度下不能分開的物質(zhì),改變溫度就有可能分離
關(guān)于色譜各分支及其發(fā)展概況見表1-1
分離在化工生產(chǎn)中具有極其重要的意義.一種有用的物質(zhì)若與其他物質(zhì)相混,往在失去其應用價值,如果經(jīng)過分離提純,即可成為極珍貴的原材料和制品,這是人們所熟知的.色譜的分離技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應用,已有很長的歷史,但今天這種技術(shù)更多的是用于分析化學領域中(主要原因在于其柱容量很有限),并成了分析化學中的一個重要分支色譜分離的效率高,適應分離的面廣,操作簡便,設備也不復雜,加上氣相色譜儀器、鑒定器方面的進展,非常容易實現(xiàn)整個操作過程的自動化或半自動化;因此目前它不但已經(jīng)作為日常檢測手段進入了石油化工、生化、醫(yī)藥等廠礦和科研部門中,而且也被用作環(huán)境保護中的有害物質(zhì)的檢測,人造衛(wèi)星中的自動檢測器等等方面.
表1-1色譜主要分支及其發(fā)展概況 | ||||
氣相色譜 | 液相色譜 | |||
流動相 | 氣體 | 液體 | ||
固定相 | 固體 | 液體 | 固體 | 液體 |
色譜名稱 | 氣固色譜 | 液固色譜 | 液固色譜 | 液液色譜 |
及別名 | 氣固吸附色譜 | 氣液分配色譜 | 液固吸附色譜 | 液液分配色譜 |
沖洗法 | 建立于1943年 | 建立于1952年 | 建立于1903年 | 建立于1941年 |
前沿法 | 建立于1953年 | 建立于1954年 | 建立于1940年 | 建立于1952年 |
置換法 | 建立于1953年 | (尚未建立) | 建立于1943年 | 建立于1949年 |
本書主要介紹氣相色譜在分析化學中應用的一些重要資料.
最近,在臨界溫度和臨界壓力之上使用臨界溫度低的化合物作為流動相,發(fā)展了一個新分支,稱為超臨界流態(tài)色譜( supercritical fluid chromatography)日,這是介于氣相色譜和液相色譜之間的一個新分支,它顯示出一系列特點,見表1
表1-2。
表1-2 氣相色譜、液相色譜和超臨界流態(tài)色譜的流動相主要性質(zhì)比較
流動相 | 氣相色譜 | 液相色譜 | 超臨界流態(tài)色譜 |
密度(克/毫升) | 10-3 | 1 | 0.3 |
擴散系數(shù) | 10-1 | 5·10-6 | 10-3 |
運動粘度(克/厘米秒) | 10-4 | 10-2 | 10-4 |
由于非揮發(fā)性固體和液體在臨界流體中具有大的溶解度,因此超臨界流態(tài)色譜能使高沸點固體或液體試樣如 Apiezon L等在較低溫度下,迅速獲得分離,這方面的成果正引起色譜工作者的重視。