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色谱法能否获得满意的分离效果,关键在于色谱条件的选择及其操作的规范性,下面介绍柱色谱条件的选择及其操作规程。
1. 吸附剂的选择
常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、氧化镁、碳酸钙和活性炭等。
选择吸附剂的首要条件是与被吸附物及展开剂均无化学作用。
吸附能力与颗粒大小有关,颗粒太粗,流速快分离效果不好,太细则流速慢,通常使用的吸附剂的颗粒大小以100~150目为宜。
色谱用的氧化铝可分酸性、中性和碱性三种。
酸性氧化铝是用1%盐酸浸泡后,用蒸馏水洗至悬浮液pH为4~4.5,用于分离酸性物质;中性氧化铝pH为7.5,用于分离中性物质,应用最广;碱性氧化铝pH为9~10,用于分离生物碱、胺、碳氢化合物等。
市售的硅胶略带酸性。
吸附剂的活性与其含水量有关,含水量越高,活性越低,吸附剂的吸附能力越弱;反之则吸附能力越强。
吸附剂的含水量和活性等级关系如表210所示。
表210吸附剂的含水量和活性等级关系
活性等级ⅠⅡⅢⅣⅤ氧化铝含水量(%)0361015硅胶含水量(%)05152538一般常用的是Ⅱ级吸附剂。
Ⅰ级吸附性太强,且易吸水;Ⅴ级吸附性太弱。
吸附剂按其相对的吸附能力可粗略分类如下。
① 强吸附剂:低含水量的氧化铝、硅胶、活性炭。
② 中等吸附剂:碳酸钙、磷酸钙、氧化镁。
吸附剂的吸附能力不仅取决于吸附剂本身,还取决于被吸附物质的结构。
化合物的吸附性与它们的极性成正比,化合物分子中含有极性较大的基团时,吸附性也较强,以氧化铝为例,对各种化合物的吸附性按以下次序递减:
酸和碱>醇、胺、硫醇>酯、醛、酮>芳香族化合物>卤代物>醚>烯>饱和烃
2. 洗脱剂的选择
在柱色谱分离中,洗脱剂的选择是至关重要的。
通常根据被分离物中各组分的极性、溶解度和吸附剂活性来考虑。
首先,洗脱剂的极性不能大于样品中各组分的极性。
否则会由于洗脱剂在固定相上被吸附,迫使样品一直保留在流动相中。
在这种情况下,组分在柱中移动的速度非常快,难以建立起分离所要达到的平衡,影响分离效果。
另外,所选择的洗脱剂必须能够将样品中各组分溶解,如果被分离的样品不溶于洗脱剂,则各组分可能会牢固地吸附在固定相上,而不随流动相移动或移动很慢。
一般洗脱剂的选择是通过薄层色谱实验来确定的(具体方法见实验12薄层色谱),哪种展开剂能将样品中各组分完全分开,即可作为柱色谱的洗脱剂。
当单纯一种展开剂达不到所要求的分离效果时,可考虑选用混合展开剂。
色谱柱的洗脱首先使用极性最小的溶剂,使最容易脱附的组分分离,然后逐渐增加洗脱剂的极性,使极性不同的化合物按极性由小到大的顺序自色谱柱中洗脱下来。
常用洗脱剂的极性及洗脱能力按如下顺序递增:
己烷和石油醚<环己烷<四氯化碳<三氯乙烯<二硫化碳<甲苯<苯<二氯甲烷<氯仿<环己烷乙酸乙酯(80∶20)<二氯甲烷乙醚(80∶20)<二氯甲烷乙醚(60∶40)<环己烷乙酸乙酯(20∶80)<乙醚<乙醚甲醇(99∶1)<乙酸乙酯<丙酮<正丙醇<乙醇<甲醇<水<吡啶<乙酸
极性溶剂对于洗脱极性化合物是有效的,非极性溶剂对于洗脱非极性化合物是有效的,若分离复杂组分的混合物,通常选用混合溶剂。
所用洗脱剂必须纯粹和干燥,否则会影响吸附剂的活性和分离效果。
3. 色谱柱的大小和吸附剂的用量
柱色谱的分离效果不仅依赖于吸附剂和洗脱剂的选择,而且还与色谱柱的大小和吸附剂的用量有关。
一般要求柱中吸附剂用量为待分离样品量的30~40倍,若需要时可增至100倍,柱高和直径之比一般为10∶1。
4. 装柱
装柱是柱色谱中最关键的操作,装柱的好坏直接影响分离效率。
装柱之前,先将空柱洗净干燥,然后将柱垂直固定在铁架台上。
如果色谱柱下端没有砂芯横隔,就取一小团脱脂棉或玻璃棉,用玻璃棒将其推至柱底,再在上面铺上一层厚0.5~1cm的石英砂,然后进行装柱。
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