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層析技術

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-08-28  來源:實驗室資訊網
核心提示:層析技術概述引言層析法又稱色層分析法或色譜法(Chromatography),它是在1903~1906年由俄國植物學家M. Tswett首先提出來的。他
 層析技術概述
引言
層析法又稱色層分析法或色譜法(Chromatography),它是在1903~1906年由俄國植物學家M. Tswett首先提出來的。他將葉綠素的石油醚溶液通過CaCO3管柱,并繼續以石油醚淋洗,由于CaCO3對葉綠素中各種色素的吸附能力不同,色素被逐漸分離,在管柱中出現了不同顏色的譜帶或稱色譜圖(Chromatogram)。
當時這種方法并沒引起人們的足夠注意,直到1931年將該方法應用到分離復雜的有機混合物,人們才發現了它的廣泛用途。隨著科學技術的發展以及生產實踐的需要,層析技術也得到了迅速的發展。為此作出重要貢獻的是英國生物學家Martin 和Synge,他們首先提出了色譜塔板理論。這是在色譜柱操作參數基礎上模擬蒸餾理論,以理論塔板來表示分離效率,定量的描述、評價層析分離過程。其次,他們根據液-液逆流萃取的原理,發明了液-液分配色譜。特別是他們提出了遠見卓識的預言:一、流動相可用氣體代替液體,與液體相比,物質間的作用力減小了,這對分離更有好處;二、使用非常細的顆粒填料并在柱兩端施加較大的壓差,應能得到最小的理論塔板高(即增加了理論塔板數),這將會大大提高分離效率。前者預見了氣相色譜的產生,并在1952年誕生了氣相色譜儀,它給揮發性的化合物的分離測定帶來了劃時代的變革;后者預見了高效液相色譜(HPLC)的產生,在60年代末也為人們所實現,現在HPLC 已成為生物化學與分子生物學、化學等領域不可缺少的分析分離工具之一。
因此,Martin 和Synge 于1952年被授予諾貝爾化學獎。如今的色層分析法經常用于分離無色的物質,已沒有顏色這個特殊的含義,但色譜法或色層分析法這個名字仍保留下來沿用,F在我們簡稱為層析法或層析技術。層析法的最大特點是分離效率高,它能分離各種性質極相類似的物質。而且它既可以用于少量物質的分析鑒定,又可用于大量物質的分離純化制備。因此,作為一種重要的分析分離手段與方法,它廣泛地應用于科學研究與工業生產上。現在,它在石油、化工、醫藥衛生、生物科學、環境科學、農業科學等領域都發揮著十分重要的作用。
層析的基本理論
層析法是一種基于被分離物質的物理、化學及生物學特性的不同,使它們在某種基質中移動速度不同而進行分離和分析的方法。例如:我們利用物質在溶解度、吸附能力、立體化學特性及分子的大小、帶電情況及離子交換、親和力的大小及特異的生物學反應等方面的差異,使其在流動相與固定相之間的分配系數(或稱分配常數)不同,達到彼此分離的目的。
對于一個層析柱來說,可作如下基本假設:
①層析柱的內徑和柱內的填料是均勻的,而且層析柱由若干層組成。每層高度為H,稱為一個理論塔板。塔板一部分為固定相占據,一部分為流動相占據,且各塔板的流動相體積相等,稱為板體積,以Vm 表示。
②每個塔板內溶質分子在固定相與流動相之間瞬間達到平衡,且忽略分子縱向擴散。
③溶質在各塔板上的分配系數是一常數,與溶質在塔板的量無關。
④流動相通過層析柱可以看成是脈沖式的間歇過程(即不連續過程)。從一個塔板到另一個塔板流動相體積為Vm。當流過層析柱的流動相的體積為V 時,則流動相在每個塔板上跳越的次數為n:n1=v:v1。
⑤溶質開始加在層析柱的第零塔板上。根據以上假定,將連續的層析過程分解成了間歇的動作,這與多次萃取過程相似,一個理論塔板相當于一個兩相平衡的小單元。
層析的基本概念
(1)固定相
固定相是層析的一個基質。它可以是固體物質(如吸附劑,凝膠,離子交換劑等),也可以是液體物質(如固定在硅膠或纖維素上的溶液),這些基質能與待分離的化合物進行可逆的吸附,溶解,交換等作用。它對層析的效果起著關鍵的作用。
(2)流動相
在層析過程中,推動固定相上待分離的物質朝著一個方向移動的液體、氣體或超臨界體等,都稱為流動相。柱層析中一般稱為洗脫劑,薄層層析時稱為展層劑。它也是層析分離中的重要影響因素之一。
(3)分配系數及遷移率(或比移值)
分配系數是指在一定的條件下,某種組分在固定相和流動相中含量(濃度)的比值,常用K 來表示。分配系數是層析中分離純化物質的主要依據。
K = Cs / Cm
其中Cs: 固定相中的濃度,Cm: 流動相中的濃度。
編輯:songjiajie2010

 
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