精细化学品分析实验

精细化学品分析实验

实验

薄层色谱-染料的分离和鉴别

一、实验目的学习薄层板的制备方法和操作技术。

二、实验原理

1．吸附薄层色谱的原理及作用

吸附薄层色谱的作用原理与吸附柱色谱相同，其区别在于吸附薄层色谱所用吸附的粒度较细小，且不是装在柱中，而是被均匀地涂布于玻璃板、塑料板或金属箔。形成一定厚度的薄层。被分离的样品制成溶液用毛细管点在薄层上靠近一端处，作为流动相的溶剂（称为展开剂）则靠毛细作用从点有样品的一端向另一端运动并带动样点前进。经过反复多次才吸附和溶解竞争后，受吸附力较弱而溶解度较大的组分将行进较长的路程。反之，吸附较强或溶解度较小的组分则行程较短、从而使各组分间拉开距离。用刮刀分别刮下各组分的色点（或色带），各自以溶剂萃取。再蒸去溶剂后即得各组分的纯品。

吸附薄层色谱可用于少量（一般为0.5g以下）物质的分离，但更多应用于化合物的鉴定和其他分离手段的效果检测。

作为检测手段的理论依据是同种分子在极性、溶解度、分子大小和形状等方面完全相同，因而在薄层色谱中随展开剂爬升的高度亦应相同；不同种分子在这诸方面中总会有一些细微的差别，因而其爬升高度不会完全相同。如果将用其他分离手段所得的某一个组分在薄层板上点样展开后仍为一个点，则说明该组分为同种分子。

即原来的分离方法达到了预期效果：如果展开后变成了几个斑点，则说明该组分中仍有数种分子，即原分离手段未达到顶期效果。

吸附薄层色谱作为化合物鉴定的手段，其理论依据是每种化合物都有自己特定比移值。比移值也叫Rf值，是在薄层色谱中化合物样点移动的距离与展开剂前沿移动距离的比值，即

例如，在下图所示的薄层板上，（b）中由A、B两种化合物组成的混合溶液被点在起始线上，用展开剂展开后，展开剂前沿爬升的高度为10，化合物A爬

升高度为7，则化合物A的Rf值是0.7。同理，化合物B的Rf值是0.4。

影响Rf值的因素很多，包括吸附剂的种类、活性等级、粒度、展开剂、温度等。因此即使同一化合物要在不同薄层板上重现统一Rf值很困难，因此仅凭Rf值来鉴定未知化合物是不可取的、还是应该用已知化合物在同一块薄层板上点样作对照比较可靠。如上图（C）所示，可以认为D和E为同一化合物，C则与D和E不同。

薄层色谱吸附剂常见的有硅胶和氧化铝两类。薄层色谱用的硅胶分为：“硅胶H—不含胶劲剂；‘硅胶G’一含煅石膏胶黏剂；“硅胶HF254”一含荧光物质（可用于波长为

254nm紫外光下观察荧光）；“硅胶

GF254”一既含煅石膏又含荧光剂等类型。

与硅胶相似，氧化铝也因含黏合剂或含荧光剂而分为氧化铝G、氧化铝HF254、氧化铝GF254

2．薄层色谱的用途

在实验室中，薄层色谱主要用于以下几种目的。

①作为柱色谱的先导。一般说来，使用某种固定相和流动相可以在柱中分

开的混合物，使用同种固定相和流动相也可以在薄层板上分离开。所以常利用薄层色谱为柱色谱选择吸附剂和淋洗剂。

②监控反应进程。在反应过程中定时取样，将原料和反应混合物分别点在同一块薄层板上，展开后观察样点的相对浓度变化。若只有原料点，则说明反应没有进行；若原料点很快变淡，产物点很快变浓，则说明反应在迅速进行。若原料点基本消失，产物点变得很浓，则说明反应基本完成。

③检测其他分离纯化过程。在柱色谱、结晶、萃取等分离纯化过程中，将

分离出来的组分或纯化所得的产物溶样点板，展开后如果只有一个点，则说明已经完全分离开了或已经纯化好了；若展开后仍有两个或多个斑点，则说明分离纯化尚未达到预期的效果。

④确定混合物中的组分数目。一般说来，混合物溶液点样展开后出现几个样点，就说明混合物中有几个组分。

⑤确定两个或多个样品是否为同一物质。将各样品点在同一块薄层板上展开后若各样点上升的高度相同，则大体上可以认定为同一物质，若上升高度不同则肯定不是同一物质。

⑥根据薄层板上各组分斑点的相对浓度可粗略地判断各组分的相对含量。

⑦迅速分离出少量纯净样品。为了尽快从反应混合物中分离出少量纯净样品做分析测试，可扩大薄层板的面积，加大薄层的厚度，并将混合物样液点成一条直线，一次可分离出几十毫克到约五百毫克的样品。

本实验以硅胶作为固定相，以乙酸乙酯一甲醇一水为流动相。未知染料混合样和染料标准样分别点在薄层板上，用流动相加以展开。染料色点可直接观察到无需进行显色处理。

染料组分可通过比较薄层板上各色点的位置或通过Rf值的测定进行鉴别。

三、仪器和试剂

250mL广口瓶；载玻片。烧杯；玻璃棒；烘箱；毛细管；铅笔；直尺：滤纸。

罗丹明B、孔雀绿、品红等染料的乙醇溶液（1％左右）；乙酸乙酯；甲醇；去离子水：青岛硅胶H60；数甲基纤维素钠CMC-Na

四、实验步骤

1．薄层极的制备

（1）取一

400mL烧杯，加入250mL去离子水，再加入

1.5gCMC-Na，放在煤气灯上小火加热，并用玻璃棒搅拌直至羧甲基纤维素钠溶解，放在一旁静置，冷却待用。

（2）取载玻片

10块，用洗涤剂洗涤干净，标准是水能够在上面形成均匀薄膜。然后用纸擦净表面待用。

（3）称取硅胶

H60

10g置于100mL烧杯中，加入CMC澄清液，边加边磨，加入CMC溶液至提起玻璃棒时，残留液刚好是一滴一滴的而不是线状流下。

（4）将所得稠状物用药勺倒在载玻片上，然后振动使其均匀铺平，注意硅胶量不必太多，否则铺出来的硅胶板太厚，在层折时速度慢，而且效果变差、平放使其自然琼干。

（5）将晾干的硅胶板小心放在一搪瓷托盘内，置于烘箱中经

105℃活化30min。

（6）用纱手套将托盘从烘箱内取出，降温至50℃后转移到干燥器内待用。

2、点样

用毛细管在薄层板离底边1cm处点加各染料标准液和未知试样液。色点之间与色点到板边距离1cm。注意：点样量宜少。

3、展开

（1）在一100mL锥形瓶内加入39mL乙酸乙酯、10mL甲醇和

lmL水，摇晃

混合均匀得到展开剂。

（2）取一个250mL的广口瓶，在广口瓶底部放上一个比内腔直径略小的圆滤纸。

（3）把配好的展开剂倒入广口瓶中，注意广口瓶底部液层厚度应在0.5～0.8cm左右。盖上瓶盖，放置5～10min以保证瓶内均匀地被展开剂蒸气所饱和。

（4）把点过样的薄层板斜放入广口瓶中，略微倾斜靠在瓶壁上，尽快盖上顶

底

展开剂自下而上均匀上升。

（5）待展开剂前沿到达离板顶端约1cm处，取出薄层板，用铅笔在溶剂前沿处做一标记。

16）用电吹风机将薄层板上的溶剂吹干。

17）测量各染料样点移动的距离与展开剂前沿移动距离。

I（8）根据各染料样点移动的距离与展开剂前沿移动距离的比值测量并比较各染料色斑和未知样的Rf值，定出未知样的组成。

五、实验装置

六、实验注意事项

1．CMC-Na浓度在5‰～6‰为宜，太稀了硅胶层强度较差，容易掉粉。

2．硅胶与CMC-Na混合要均匀，注意混合物内不要有包裹干硅胶的颗粒存在。3．硅胶与CMC-Na混合以稠状物能沿玻璃棒细直线往下流为宜，如果以滴状

往下流则大稀，应加硅胶。如果太稠不往下流则应加水稀释。

4．硅胶铺在载玻片硅胶层厚度要适中，太厚容易使硅胶板中间高两边低；太

薄则容易引起边沿高，中间低，两种情况都会影响使用效果。

七、思考题

1．制备薄层板是加入羧甲基纤维素钠的作用是什么？如果不加会出现什么

情况？

2．点样的浓度太浓时在展开的过程中会出现什么情况？

3．薄层色谱板为何要进行“活化”？

4．展开前层析缸内空间为什么要用溶剂蒸气预先进行饱和？

实验

醋酸甲酯、环己烷、甲醇等混合样品的色谱测定

一、[目的要求]

1、进一步掌握色谱定量分析的原理

2、了解校正因子的含义，用途和测定方法

3、学会面积归一化定量方法

二、[基本原理]

色谱定量分析的依据是，在一定条件下，被测物质的重量w

与检测器的响应值成正比，即：

Ai:被测组分的峰面积；hi:被测组分的峰高；Fi:比例常数（以峰面积表示时）

Fih:比例常数（以峰高表示时）

所以定量时需要：

（1）准确测量响应信号A

或h。

A

或h

是最基本的定量数据，h可以直接测得，A和其他参数计算求得。

如：A=1.065hW1/2

（2）准确求得校正因子F

响应值除正比于组分含量外，与样品的性质也有关，即在相同的条件下，数量相等的不同物质产生的信号的大小可能不同。因此，在进行定量分析时需加以校正。

由前述可知：

即单位峰面积所代表的样品重量，由于受操作条件影响较大，F的测定较困难。所以在实际操作中都采用相对校正因子f′。f′为组分i

和标准物质s的绝对校正因子之比：

Wi、Ws分别为待测物和标准物之重量；As、Ai分别为待测物和标准物之峰面积。f

′与检测器类型有关，而与检测器结构特性及操作条件无关。

因物质的量可以用重量或摩尔表示，故：

其中Mi，Ms

——分别为待测物和标准物的分子量

f′、f

可以从文献查得，亦可直接测量。准确称量一定重量的待测物质和标准物质，混匀后进样，分别测得峰面积，即可求其校正因子。

（3）选择合适的定量方法

常用的定量方法有好多种，本实验采用归一法。

归一法就是分别求出样品中所有组分的峰面积和校正因子，然后依次求各组分的百分含量。

归一法优点：简洁；进样量无需准确；条件变化时对结果影响不大。

缺点：混合物中所有组分必须全出峰；必须测出所有峰面积。

[仪器试剂]

气相色谱仪（附TCD、FID）；微量注射器：1

μL、5

μL；

三组分混合样：甲醇，醋酸甲酯，环己烷

[色谱条件]

色谱柱：GDX-102(60—80

目)。

温度：T

c——100-120℃；T

D

——150℃；T

i

——150℃

载气：H2

mL/min

三、[实验步骤]

按上述条件开机调试，待仪器稳定后依次进行。

1、定性分析

（1）调记录纸速为5

cm/min，用

μL

注射器进分别进甲醇，醋酸甲酯，环己烷

0.1

μL，记录色谱图，准确测量各峰的保留时间（tR）。

（2）在相同条件下进0.1

μL—0.2

μL

三组分混合样记录色谱图，准确测量各峰的保留时间（tR）。

2、测量校正因子

于分析天平上准确称取三标准试样与同一小瓶中混匀，在设定的条件下进样0.1

μL—0.2μL，记录峰面积。

3、定量分析

进

0.1

μL—0.2

μL

未知混合样。记录色谱图，测量峰面积。

4、关机。

四、[数据处理]

1、根据保留时间确定各峰归属。

2、根据所称标样重量和各峰面积，计算相对校正因子（以甲醇为标准物）。

3、根据未知样品中峰面积，用归一化法计算待测样品中各组分的百分含量

五、[思考题]

1、归一化法使用的条件是什么？

2、如何求校正因子？在什么条件下可以不考虑校正因子？

仅供参考