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什么是色谱法?

时间:2022-08-11 阅读:

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变压器故障分析中的气相色谱分析(图1)

什么是色谱法?

色谱法是一种将混合物分离成其组成部分的技术。色谱的核心是流动相(承载被分离的混合物)和固定相(执行分离)之间的相互作用。

色谱基础

实验室中的高效液相色谱 (HPLC)

一开始,色谱法被用来将植物色素分离成它们的贡献化学物质。一种颜料,如叶绿素,将被标记在一块二氧化硅、玻璃或塑料上,并浸泡在适当的溶剂中。当溶剂沿着纸张移动时,它会溶解叶绿素并弄脏原来的标记。当它与溶剂一起移动时,这种污迹会逐渐分成不同的色带。(在本例中,叶绿素是分析物混合物或样品,薄片是固定相,溶剂是流动相。)分离后出现的不同色带使该技术同名,“色度”表示“颜色” ”和“graphy”的意思是“写”。

今天,色谱的大多数应用通常不那么丰富多彩,但分离的基本原理保持不变。可以根据 5 或 10 年前不可能的特异性程度来分离化合物。还提供各种色谱设备,可以准确鉴定已知化合物或提供有关未知化合物的深入数据。这允许分析复杂混合物中的独特部分,例如识别给定食物中的糖。

色谱法可用于从分析微小样品到生产规模用作纯化步骤的无数应用中。例如,色谱可用于量化一批苹果汁中存在多少农药残留或确定药丸中存在多少活性药物。无论如何使用,色谱的整体有效性很大程度上取决于选择正确的技术和在该技术中使用的固定相。

色谱阶段

大多数色谱方法都有一个惰性流动相,该流动相携带分析物通过一个装在柱内的长固定相。固定相旨在根据某些定义的特性分离分析物的组分,这会导致一些分子更慢地迁移通过固定相,而其他分子则更快地通过。存在固定相,可以根据分析物的极性强度、它们与某些化学物质的结合程度、它们的离子电荷或它们的大小来划分分析物。例如,在凝胶渗透色谱中,特殊的惰性珠子用作固定相,流动相携带分析物通过这些珠子。由于珠子的设计方式,较大的分子在穿过珠子间隙时将在柱中花费更少的时间。因此,最大的分子将首先离开柱子,最小的最后离开。分离的分析物成分从色谱柱通过流通池,在流通池中采用独特的技术来检测流动相流中成分的存在。

色谱技术

在大多数实验室中,使用高效液相色谱 (HPLC)或气相色谱 (GC)进行色谱分析. 在 HPLC 中,液体作为流动相,而固定相最常见于色谱柱(填充有小球形颗粒的聚合物或不锈钢管,这些颗粒具有经过特殊修饰的表面,可以以不同方式选择性地与分子相互作用)。[注意:大多数 HPLC 系统中的压力可能非常高,这是由于流动相流经密集柱的阻力。正因为如此,HPLC 中的“P”经常被错误地称为“压力”。] 由于专用固定相种类繁多,可用试剂种类繁多,因此几乎有无数种方法科学家可以自定义 HPLC 系统的设置以实现所需的分析物分离。虽然 HPLC 分离通常不如 GC 分离高效,

在 GC 中,目标分析物被汽化并引入惰性气体(如氮气)的流动气流中,该气流携带分析物通过色谱柱(通常是一圈非常小的熔融石英管)。由于 GC 的性质,分离通常快速有效;然而,GC 优于 HPLC 的一个缺点是样品只能使用一次。无法进一步重复使用或分析样本。

其他流行的技术包括低压液相色谱 (LPLC)、快速蛋白质液相色谱 (FPLC)、凝胶渗透色谱 (GPC)、离子色谱 (IC)、亲和色谱等。离子交换色谱 (IEC)、亲和色谱 (AF) 和快速蛋白质液相色谱 (FPLC) 等方法可以提供比 HPLC 和 GC 的主力选项更具体的解决方案。

 

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