硅胶的原理及使用

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1、硅胶的原理及使用2005.03.13七一八行动报告内容一.硅胶的组成及分类二.硅胶的性质及原理三.硅胶柱的使用过程四.使用过程中的一些小经验一.硅胶的组成及分类1.硅胶的组成硅胶(Silica Gel)的化学成分是二氧化硅。在传统的硅胶合成方面，主要是以水玻璃作为原料经过反应→胶凝→老化→洗涤→浸泡→干燥→焙烧等步骤合成出成品。用作分离介质的硅胶是人工合成的多孔二氧化硅，它的特点是其表面含有硅醇基(Silanolgroups orsurface hydroxyl groups)，这是硅胶可以进行表面化学键合或改性的基础。2.硅胶的分类2.1颗粒大小2.2正反相硅胶2.3重质轻质微粉硅胶2.4

2、五级硅胶2.5制备方法2.1颗粒大小作为分离材料的硅胶，其颗粒的形状大小、孔的结构、孔径及其分布、总孔容、比表面及机械强度等，均是重要的参数。目前，通用的分析型硅胶基质的直径为5-10μm，且其化学键合相硅胶已有商品出售，而高效制备型所用的硅胶，其直径多在20-40μm之间。按目数分2.2正反相硅胶柱正相柱大多以硅胶为柱填料或是在硅胶表面键合-CN,-NH3等官能团的键合相硅胶柱。反相柱填料主要以硅胶为基质，在其表面键合非极性的十八烷基官能（ODS）称为C18柱。其它常用的反相柱还有C8,C4,C2和苯基柱等。一般的C18柱pH值范围都在2-8，流动相的pH值小于2时，会导致键合相的水解；当

3、pH值大于7时硅胶易溶解；经常使用缓冲液固定相要降解。如果流动相pH较高或经常使用缓冲液时，建议选择pH范围大的柱子。2.3重质轻质微粉硅胶微粉硅胶是白色或乳白色的均匀粉末，比表面积大，具有极强的吸附作用用途：主要用作润滑剂、抗粘剂、助流剂。特别适宜油类、浸膏类药物的制粒，制成的颗粒具有很好的流动性和可压性。在直接压片中用作助流剂。还可作为助滤剂、澄清剂和滴泡剂，以及液体制剂的助悬剂、增稠剂。重质微粉硅胶是沉淀法的二氧化硅，通过水玻璃中和生产，平均粒径为微米级，在助流动性能方面远远落后于气相法二氧化硅。轻质微粉硅胶其实是一种气相法二氧化硅，通过四氯化硅在氢氧焰中水解而制造出来的。2.4五级硅

4、胶硅胶分为五级是根据其吸水量而定的，对应如下：0%为一级，5%为二级，15%为三级，25%为四级，38%为五级。五级的含水量最高，此时相当于分配层析。适用于极性比较大的生物碱、酚类化合物、有机酸、糖类和氨基酸等成分。2.5硅胶的制备方法根据硅胶制备的不同技术原理，可将它们分为3类：(1)堆积硅珠法；(2)溶胶→凝胶法(S0L-GEL)；(3)喷雾干燥法。具体的制备过程以及各自的优越性二.硅胶的性质及使用原理1.硅胶的化学性质硅胶的化学性质比较稳定，可以耐受酸性介质的侵蚀。无定型硅胶常温下在纯水中的平衡溶解度约为10~(-4)，但是，当pH值升至9以上时，溶解度增大，至pH 10.7以上时硅胶

5、即会溶解。为安全计，硅胶一般只用于pH 1～8范围内。2.物理性质硅胶无毒、无味，对液相和气相介质有很强的吸附性能，硬度比玻璃稍软，除氢氟酸和强碱外，不溶于水及各种化学溶剂，物性非常稳定。高机械强度是硅胶的特点之一。常用的5μm粒径、6-10nm孔径的硅胶，可以耐受60-70MPa的操作压力；随孔径和孔度的增大，可耐受的压力会降低。当使用30-100nm孔径的硅胶时，仍可耐受30MPa的操作压力而不破损。但是，对于高孔度的凝胶色谱填料，操作压力只能在10MPa甚至更低。3.硅胶的作用原理硅胶吸附剂是粉末状多孔固体，其起到吸附作用的基团是硅醇基上的羟基（吸附中心），这些羟基所处的形态不同，其吸

6、附能力也不同。硅羟基的吸附性能排列为：活泼型（a）>自由型（b）>束缚型（c）>游离型（d），各型结构见下图。为了增强硅胶的吸附力，应该增加吸附剂的活泼型结构单元。因此，如果将硅胶煅烧使其完全脱水，则硅胶的硅羟基完全被破坏而减少甚至没有吸附能力；如果硅胶中加入大量的水分，其吸附力也将减小，这是因为硅羟基与水形成了太多的氢键从而降低了其活泼型比例。当硅胶含水量超过70%时，硅胶就完全失去吸附能力，而产生了另外一种分离模式-分配色谱，其原理是组分在流动相溶剂和固定相的溶剂中溶解度不同（即分配系数的差异）得到分离的。三.硅胶柱的使用过程1.称量：称取硅胶，称30-70倍于上样量；如果极难分，也可以

7、用100倍量的硅胶H。干硅胶的视密度在0.4左右，所以要称40g硅胶，用烧杯量100ml也可以。2.搅成匀浆。加入干硅胶体积一倍的溶剂用玻璃棒充分搅拌。如果洗脱剂是石油醚/乙酸乙酯/丙酮体系，就用石油醚拌；如果洗脱剂是氯仿/醇体系，就用氯仿拌。最初的洗脱剂选用样品的Rf值在0.2左右。如果不能搅成匀浆，说明溶剂中含水量太大，尤其是乙酸乙酯/丙酮，如果不与水配伍走分配色谱的话，必须预先用无水硫酸钠久置干燥。氯仿