离子色谱方法及应用

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1、“离子色谱方法及应用”详稿张筑元2007年11月1方法原理1.1离子色谱的创立离子色谱（以下简称IC）是高效液相色谱的一种，是分析离子的一种液相色谱方法。液相色谱法（1906年，俄国植物学家Tswett）：1906年色谱的发明者，俄国植物学家M.S.Tswett，是在研究植物色素的过程中，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离并形成各种不同颜色的谱带(如Tswett色谱实验图)。这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。Tswe

2、tt的研究奠定了色谱法的基础，从此之后，化学家、生物化学家和生理学家们在制备高纯化合物、分离和鉴定复杂混合物时便有了一条崭新的有效途径。自从有了这种手段，使许多过去被认为是单一的物质，判明却是多种化合物的混合物；许多化学反应的过程依靠这种方法而得以探讨；终于使许多复杂混合物，例如维生素、药物、色素、氨基酸等得到离析；这种方法甚至帮助科学家们了解了一些长期模糊不清的自然现象，诸如植物与动物的营养、激素对人和动物的生理特性、维生素在动植物体中的分布等等问题。Tswett的实验意义很大，尽管他于1907年在德国柏林植物学会议上反复强调色谱技术，但并没有受到当时科学

3、界的重视。经过二十五年后，德籍奥地利化学家R.Kuhn等利用他的方法在纤维状氧化铝和碳酸钙的吸附柱上将过去一个世纪以来公认为单一的结晶状胡萝卜素分离成a和b两个同分异构体，并由所取得的纯胡萝卜素确定出了其分子式。另外他还发现了八种新的类胡萝卜素，并把它们制成纯品，进行了结构分析。同年，他又把注意力集中在维生素的研究上。在确定了维生素A的结构以后，于1933年从35000升脱脂牛奶中分离出一克核黄素（即维生素B2），制得结晶，并测定了它的结构。此外，他还用色谱法从蛋黄中分离出了叶黄素；还曾把腌鱼腐败细菌中所含的红色类胡萝卜素确定离析出来并制成结晶。Kuhn正是

4、由于在维生素和胡萝卜素的离析与结构分析中取得了重大研究成果而获得了1938年诺贝尔化学奖，也正因为他的出色工作使色谱法名声大振，迅速为各国科学家们所注目，广泛被采用起来。纸色谱法：20世纪40年代至50年代初，先后出现了纸色谱（paperchromatography,PC）和薄膜色谱法(thin-layerchromatography,TLC)。特点：较经典色谱法简单、分离时间短，样品量要求小。气相色谱法（1952年）：1952年，James和Martin提出了气相色谱法（gaschromatography,GC)。特点：以气体作为流动相。应用范围广泛受到人

5、们重视。但对不易气化和热不稳定性差的化合物难以分离。高效液相色谱法：20世纪60年代后期由于新型色谱柱填料、高压输液泵和高灵敏度的检测器的出现，发展出了高效液相色谱（Highperformanceliquidchromatograghy,HPLC）。高效液相色谱法的广泛应用始于70年代，经过三十几年的发展，在基础理论、仪器装置和色谱柱等方面的研究已趋于成熟。其应用范围十分广泛，几乎能够分析所有的有机、高分子、生物样品。据估计，目前已知的化合物中，有80%的化合物需要用高效液相色谱进行分离分析。离子色谱法（1975年，SmallH）：现代离子色谱开始于Smal

6、lH及其合作者的工作，他们于1975年发表了第一篇IC论文，同年商品仪器问世。初期，IC主要用于阴离子的分析，而今，IC已在非常广的范围得到应用，已经成为在无机和有机阴、阳离子分析中起重要作用的分析技术。虽然离子交换仍是IC的主要分离方式，离子排斥和离子对色谱在离子型和高极化分子的分析中也起着重要的补充作用。（本讲义重点介绍离子交换色谱）1.2色谱法实质与目的实质：分离。目的：定性分析或定量分析。1.3色谱法分类1.3.1按两相分子的聚集状态分：类别流动相固定相类型备注液相色谱液体固体液-固色谱液体液体液-液色谱气相色谱气体固体气-固色谱气体液体气-液色谱1

7、.3.2按固定相的固定方式分：柱色谱：包括填充柱色谱、毛细管柱色谱；平面色谱：包括纸色谱、薄层色谱、高分子薄膜色谱；1.3.3按分离机制分：分配色谱，利用分配系数的不同；吸附色谱，利用物理吸附性能的差异；离子交换色谱，利用离子交换原理；空间排阻色谱，利用排阻作用力的不同。1.3.4色谱法简单分类（按流动相）色谱法气相色谱法填充柱色谱法毛细管色谱法液相色谱法柱色谱法经典液相柱色谱法高效液相色谱法（包括离子色谱）平板色谱法纸色谱法薄层色谱法超临界流体色谱法电色谱法1.4液相色谱分类按分离机理分为：类型分离机理分析对象或应用领域吸附色谱吸附能，氢键异构体分离、族分

8、离，制备分配色谱疏水作用各种有机物分析与制备凝胶色谱