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實驗室儀器分析之色譜分析法

色譜分析也叫層析法,它是一種高效能的物理分離技術,將它用于分析化學并配合適當的檢測手段,就成為色譜分析法。色譜法最早是用于分離植物色素,在一玻璃管中放入碳酸鈣,將含有植物色素(植物葉中提取液)的石油醚倒入管中。此時玻璃管的上端立即出現幾種顏色的混合譜帶。然后用純石油醚沖洗,隨著石油醚的加入,譜帶不斷的向下移動,并逐漸分開成幾個不同顏色的譜帶,繼續沖洗就可分別接到各種顏色的色素,并可分別進行鑒定。
       現在的色譜法早已不局限于色素的分離,其方法也早已得到了極大的發展,但其分離的原理仍然是一樣的,仍然稱為色譜分析。

       色譜分離的基本原理解讀:
       在色譜法中存在兩相,一相是固定不動的,稱為固定相,另一相則是不斷流過固定相,我們稱為流動相。
       色譜法的原理就是利用待分離的各種物質在兩相中分配系數、吸附能力等親和能力的不同來進行分離。使用外力使含有樣品的流動相(氣體、液體)通過一固定于柱中或平板上、與流動相互不相溶的固定相表面。當流動相中攜帶的混合物流經固定相時,混合物中各組分與固定相發生相互作用。由于混合物中各組分在性質和結構上的差異,與固定相之間產生的作*大小、強弱不同,隨著流動相的移動,混合物在兩相間經過反復多次的分配平衡,使得各組分被固定相保留的時間不同,從而按一定次序由固定相中先后流出。與適當的檢測方法結合,實現混合物中各組分的分離和檢測。

       色譜分析具有很多優點:分離效果好,設備簡單,操作方便,條件較溫和,方法多樣,能適應不同的需要。其缺點主要是:處理量小,周期長,不能連續操作;有的層析介質價格昂貴,有時找不到合適的介質。

       色譜分析(層析)有各種類型:

       按兩相狀態分為:

        

         

       按固定相狀態分為:
       柱色譜:固定相裝在色譜柱中;
       紙色譜:利用濾紙作載體,吸附在紙上的水作固定相;
       薄層色譜:將固體吸附劑在玻璃板或塑料板上制成薄層作固定相。
       按分離原理分為:
       分配色譜法:利用不同組分在兩組間的分配系數的差別進行分離的方法;
       吸附色譜法:利用吸附劑(固定相一般是固體)表面對不同組分吸附能力的差別進行分離的方法;
       離子交換色譜:利用溶液中不同離子與離子交換劑間的交換能力的不同而進行分離的方法;
       空間排斥(阻)色譜法:利用多孔性物質對不同大小的分子的排阻作用進行分離的方法。

       色譜分析的實際應用

       色譜分析是儀器分析領域中發展迅速,研究和應用十分活躍的領域之一。由于色譜分析可以連續對樣品進行濃縮、分離、提純及測定,使其成為每一個分析工作者普遍采用的分析、檢測手段,并已廣泛應用于石油、化工、食品、醫藥、衛生、冶金、地質、農業、環境保護等各個行業中,可以說只要有分析任務的地方都在使用色譜分析法。近二三十年來發展的氣相色譜一質譜(GC-MS)聯用技術、離子色譜(IC)、超臨界流體色譜(SFC)、毛細管區帶電泳(CZE)等技術使色譜分析領域更是充滿了活力。尤其是毛細管電泳技術,具有分離效率高(柱效達100萬以上理論塔板數/m),樣品用量小(10-6~10-9 mL)、靈敏度高(檢出限低至10-15~10-20 mol·L-1),分離速度快(小于10 min)等特點,適用于離子型大分子,如氨基酸、核酸、肽及蛋白質的分析,甚至細胞和病毒等的快速、高效測定,在生物分析及生命科學領域中有極為廣闊的應用前景。
       在農業上,氣相色譜法可以對農藥殘留量、氨基酸、維生素、激素、糖類、脂質、核酸等進行測定,也可對某些金屬離子以及大氣中的CO2,SO2,H2S,甲烷等進行分析。高效液相色譜法可對維生素、生物堿、激素、氨基酸、農藥、核酸、香豆素、脂質等有機物質進行分析,也可測定一些無機離子及金屬元素。離子色譜法是一種分析無機和有機離子的液相色譜技術,能測定數百種陰、陽離子和化合物,最適合多組分與多元素的同時分析。該方法選擇性好,樣品用量少,靈敏度高,易實現自動化,是分析水中陰離子的最好方法,多應用于環境水樣的測定。


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