《材料色谱分析》课程教学资源（PPT课件）色谱的定性和定量分析

复习 ●在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在 电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷 相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳 (electrophoresis.)。 ·高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了0.05mm内径的毛细管柱； 二是采用了高达数千伏的电压

•复习 ⚫在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在 电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷 相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳 （electrophoresis）。 ⚫高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了0.05mm内径的毛细管柱； 二是采用了高达数千伏的电压

毛细管电泳的理论基础 Light Capillary Electrophoresis source Computer Data In Photocathode Data Out Chart Recorder Buffer Cathode Anode Time(min】 ●不同带电粒子具有不同的迁移速度. ●迁移速度和哪些因素有关系？

毛细管电泳的理论基础 ⚫不同带电粒子具有不同的迁移速度. ⚫迁移速度和哪些因素有关系?

为摩擦系数，其大小与带电粒子的大小、形状以及介质粘 度有关。对于球形离子，f=6πmY;对于棒状离子，f= 4πY。式中，y是溶质离子的动力学半径，1是电泳介质的 粘度。 平衡时，电场力和摩擦力相等，即 qE fvep 电泳速度为 qE qE (棒状粒子) f 4元nY 不同物质在同一电场中，由于它们的有效电荷、形状大小的 差异，它们的电泳速度不同，所以可能实现分离

f为摩擦系数，其大小与带电粒子的大小、形状以及介质粘 度有关。对于球形离子，f = 6πηγ；对于棒状离子，f = 4πηγ。式中，γ是溶质离子的动力学半径，η是电泳介质的 粘度。 平衡时，电场力和摩擦力相等，即 qE = fvep 电泳速度为 (棒状粒子） 4 q E f q E vep   = = (球形粒子） 6 q E f q E vep   不同物质在同一电场中，由于它们的有效电荷、形状大小的 = = 差异，它们的电泳速度不同，所以可能实现分离

电泳淌度 ●把溶质在给定溶液中带电粒子在单位电场强 度下的电泳速度称为电泳淌度，用ep表示。 ep E 4πnY ●在一定条件下，不同粒子的形状、大小以及所带电量都可能有 差别，则电泳淌度也可能不同。 ●溶质粒子的电泳速度决定于粒子淌度和电场强度的乘积， Vep =HepE 所以淌度不同是电泳分离的内因和前提

⚫把溶质在给定溶液中带电粒子在单位电场强 度下的电泳速度称为电泳淌度，用μep表示。   = = 4 q E vep ep 电泳淌度 所以淌度不同是电泳分离的内因和前提。 ⚫溶质粒子的电泳速度决定于粒子淌度和电场强度的乘积， vep ＝μepE ⚫在一定条件下，不同粒子的形状、大小以及所带电量都可能有 差别，则电泳淌度也可能不同

分离过程 ”电场作用下，毛细管柱中出现：电泳现象和电渗流现象。 V电泳 V电渗流 oo6日o6oA9o⊙aaaaaa ⊕⊕④⊕④④⊕④田④⊕⊕④④⊕⊕田 ⊕ 田④田田①田①田⊕田⊕①④①①田④ ●eeeeeeeeeeeeeeee

分离过程  电场作用下，毛细管柱中出现：电泳现象和电渗流现象

电渗现象和电渗流 电渗现象：当固体与液体相接触时，如果固体表面因某种原因带一 种电荷，则因静电引力使其周围液体带相反电荷，当液体两端施加 一定电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，这种现象叫做 电渗

电渗现象和电渗流 电渗现象：当固体与液体相接触时，如果固体表面因某种原因带一 种电荷，则因静电引力使其周围液体带相反电荷，当液体两端施加 一定电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，这种现象叫做 电渗

●高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充缓冲液pH>2时， 管壁的硅醇基（一SOH)离解成硅醇基阴离子（一SO一），使管 壁带负电荷，溶液带正电荷，在管壁和溶液之间形成双电层。 zeta 由于溶液中的阳离子实际上是溶剂化的，在外电场的作用下，溶剂 > 化的阳离子向负极移动，将引起柱中的溶液整体向负极移动，这就是 毛细管电泳中的电渗现象

⚫高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充缓冲液pH>2时， 管壁的硅醇基（－SiOH）离解成硅醇基阴离子（－SiO－），使管 壁带负电荷，溶液带正电荷，在管壁和溶液之间形成双电层。 Zeta 电位 ➢由于溶液中的阳离子实际上是溶剂化的，在外电场的作用下，溶剂 化的阳离子向负极移动，将引起柱中的溶液整体向负极移动，这就是 毛细管电泳中的电渗现象

电渗流的流形 在外电场驱动下产生的电渗流为平流，即塞式流形。液体 流动速度除在管壁附近因摩擦力迅速减小到零以外，其余部 分几乎处处相等。这一点和HPLC中靠泵驱动的流动相的流 形完全不同。 塞流 层流 ●HPLC流动相的流形为抛物线形的层流，在管壁处的速度为零， 管中心的速度是平均速度的2倍，引起的谱峰展宽较大。电渗流 呈平流，引起的谱峰展宽很小，是毛细管电泳能获得较HPLC更 高分离效率的重要原因。 HPCE HPLC

在外电场驱动下产生的电渗流为平流，即塞式流形。液体 流动速度除在管壁附近因摩擦力迅速减小到零以外，其余部 分几乎处处相等。这一点和HPLC中靠泵驱动的流动相的流 形完全不同。 电渗流的流形 ⚫HPLC流动相的流形为抛物线形的层流，在管壁处的速度为零， 管中心的速度是平均速度的2倍，引起的谱峰展宽较大。电渗流 呈平流，引起的谱峰展宽很小，是毛细管电泳能获得较HPLC更 高分离效率的重要原因

电渗流的作用 ●电渗流通常流向负极，电渗流速度约等于一般离子电泳速度的 5~7倍。所以，各种电性物质在毛细管中的迁移速度为两种速度 的矢量和，称为表观电泳速度，用vap表示。 V电泳 电渗流 Ga66ooaaeaeaee⊙po ⊕⊕⊕⊕⊕甲④⊕⊕④⊕⊕④④⊕⊕甲 ←8 。◆ + ①①①①①④①田田④田田④田田①⊕ ●●●●●●●●●●●●●●●●●

电渗流的作用 ⚫电渗流通常流向负极，电渗流速度约等于一般离子电泳速度的 5～7倍。所以，各种电性物质在毛细管中的迁移速度为两种速度 的矢量和，称为表观电泳速度，用vap表示

VapμapE=(Wos±μef)E 阳离子：Vap=Vos+Vep 阴离子：Vp=Vs一Vep 中性分子：Vap=Vs ●当把试样从阳极端注入到毛细管内时，不同电性的 粒子将按不同的速度向负极迁移，从负极端先后流出 毛细管。出峰次序是： 阳离子>中性分子>阴离子 中性分子与电渗流速度相同，不能互相分离

阳离子： vap ＝vos+vep 阴离子： vap ＝vos－vep 中性分子：vap ＝vos ⚫当把试样从阳极端注入到毛细管内时，不同电性的 粒子将按不同的速度向负极迁移，从负极端先后流出 毛细管。出峰次序是： 阳离子>中性分子>阴离子 中性分子与电渗流速度相同，不能互相分离。 vap=μapE=(μos±μef)E