第九章色谱概论
色谱法概论PPT课件
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课程内容
一、色谱法概论 二、经典液相色谱法（ LC ） 三、气相色谱法（GC） 四、高效液相色谱法（HPLC） 五、毛细管电泳（CE） 邮箱：jhq@ 密码：405405
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色谱法概论
定义：色谱法是一种物理或物理化学分离分析方
法。是一种分离技术。
特点：适宜分离多组分的试样，效率高、应用广。
原理：利用各物质（组分）在两相（固定相、流
动相）中具有不同的分配系数，当两相作相对运 动时，这些物质在两相中进行多次反复的分配来 达到分离的目的。
完成这种分离分析的仪器为色谱仪。
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K=Cs/Cm
第一节 色谱法的起源、历程及分类
一、色谱法的起源和发展
1906年，俄国植物学家茨维特首次提出色 谱法。
① 规定对于α2,1须有tR 2’>tR1’ VR 2’>VR 1’ 即α2,1>1。 ② 对于γ2,1, “1”表示基准物质, “2”表示待测物质,用于定性分析。 ③ 相对保留值只与固定相、组分及流动相的性质有关,与柱长、
流速等无关。 ④ 若两组分能分离,则α2,1>1 ⑤ α2,1又称为选择性因子
tR’是与组分和固定相性质有关的，更能从本质上反映出不同组分的
差异，反映色谱过程的实质。
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（10）保留体积（VR）
从进样开始到组分洗脱出柱所用的洗脱剂的体积（与流速无 关）。
（11）死体积（V0、Vm）
不被固定相滞留的组分的保留体积 (或不被固定相滞留的组分 流出色谱柱所需要的洗脱剂的体积)。
流出曲线是柱内组分分离结 果的反映，是研究色谱分离 过程机理的依据，也是定性、
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定量的依据。
色谱流出曲线的意义：
色谱概论及薄层色谱法
气相色谱
固定相 为固体
液液色谱
液固色谱
气液色谱
气固色谱
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色谱法的分类吸附 色谱Βιβλιοθήκη 分配 色谱离子 交换
分子 排阻
分离机制分类
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柱色谱
操作形式
平面色谱
毛细管柱色谱
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色谱分离原理——色谱过程
流动相 流动相 流动相 流动相
慢 中等 快
Temporal course
检测器
记录仪
7
色谱分离原理——分配系数
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薄层操作技术
1.薄层色谱操作程序？
2.硬板采用什么方法铺制？
3.点样前样品怎样处理？
4.点样采用什么工具？采用点样量越多越好吗？
5.展开在什么容器中进行？
6.展开操作应注意哪些问题？
7.显色方法有几种？
8.显色剂都有哪些？
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三 操作技术
铺板
点样
显色
展开
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点样 针 样品
薄层板
薄层-全自动点样仪
A．物质的极性 C．吸附剂的种类
D
B.展开剂的种类 D.薄层板的厚度
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A．三氯化铁
B.硫酸
C.茚三酮
D.碘化铋钾
11.属于通用型显示剂的是（
B
）
12.用于检测含有酚羟基化合物的显色剂（ 13.用于检测氨基酸类化合物的显示剂（ 有关薄层操作方法以下说法正确的是（ A．展开之前将斑点晾干 C．展开后记录溶剂前沿
42
小
1
各种柱 色谱法 的基本 原理
结
3
薄层色 谱法的 操作方 法
2
薄层色谱 法的 基本原理 比移值的 计算
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色谱法概论PPT课件
能。
色谱法与其他技术的联用
色谱-质谱联用（GC-MS, LC-MS）
通过将色谱的分离能力与质谱的高灵敏度检测相结合，可实现对复杂样品中目标化合物 的定性和定量分析，广泛应用于药物代谢、环境监测等领域。
色谱-光谱联用（GC-IR, LC-UV/Vis）
色谱与光谱技术的联用可以提供更丰富的化合物结构和组成信息，有助于深入了解化合 物的性质和行为。
实验材料
确保色谱柱、试剂、溶 剂等材料的质量和纯度，
以满足实验要求。
实验设备
检查色谱仪、检测器、 注射器等设备的运行状 况，确保实验过程中设
备正常工作。
实验设计
根据实验目的和要求， 设计合理的色谱条件和
实验方案。
实验安全
注意实验过程中的安全 问题，如使用有毒有害
试剂时的防护措施。
实验操作步骤
色谱柱安装与条件设置
数据整理
整理实验过程中记录的数据，包括 色谱图、峰面积等。
结果分析
对实验结果进行深入分析，探究可 能的原因和影响因素。
03
02
结果判断
根据实验目的和要求，判断实验结 果是否符合预期。
结论总结
总结实验结果，得出结论，并提出 进一步改进和完善的建议。
04
04 色谱法在分析化学中的应 用
在食品分析中的应用
食品成分分析
色谱法用于分离和检测食品中的营养 成分，如脂肪、蛋白质、碳水化合物、 维生素和矿物质等，以确保食品质量 和安全。
食品添加剂分析
食品污染物分析
色谱法用于检测食品中的有害物质， 如农药残留、重金属、霉菌毒素等， 以防止食品污染和保障食品安全。
色谱法用于检测食品中添加的防腐剂、 色素、香料等成分，以控制食品添加 剂的使用量，保障消费者健康。
分析化学 第9章 色谱法概论
二、色谱法的分类
1.按两相所处状态分类
2.按分离过程机理分类 3.按操作形式分类
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1.按两相所处状态分类
气－固色谱(GSC)
气相色谱 流动相 (GC) 气－液色谱(GLC) 液－固色谱(LSC) 液相色谱 (LC) 液－液色谱(LLC) 超临界流体色谱法(SFC)
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2.按分离过程机理分类 • 吸附色谱：吸附性能差异 • 分配色谱：流动相和固定相间的分
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6)调整保留体积VR′
某组份的保留体积扣除死体积， 称该组份的调整保留体积。
VR′ = VR- VM
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7)相对保留值γi.s
某组份的调整保留值与另一 基准物的调整保留值之比
i 's t V Ki ki Ks ks t V
' i ' s ' i ' s
注意:相对保留值不是两个组份保留时 间或保留体积之比 ；而是调整保留时 间或调整保留体积之比。
2
2
2
2
L L W H n 16 t R
• tR一定， 峰宽↘，则n↗，柱效↗
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3.有效塔板数neff
用tR’代替tR 计算则得有效塔板数neff →更能反映色谱柱的实际效能
2
neff H eff
tR ' tR ' 5.54 16 W W 1/ 2 L L W neff 16 t R '
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1. 定 义
色谱法（ chromatography)
——分离分析混合物的一种有 效的物理和物理化学方法。
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2.起源与发展
1906年——Tswett→创立 四十年代——Martin→发展方法 五十年代——Martin 、synge、 Van deemter→建立理论 六十年代——Horvathc→ HPLC
第九章 色谱法概论-2
8）选择性因子 α：调整保留值 ） 之比
某组分2的调整保留值与组分1的调整保留 值之比，称为选择性因子 。 由于相对保留值只与柱温及固定相性质有 关，而与柱径、柱长、填充情况及流动 相流速无关，因此，它在色谱法中，特 别是在气相色谱法中，广泛用作定性的 依据。 K2 k2 α = r2， = = 1 K1 k1
1．流出曲线和色谱峰
色谱图） 流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线 色谱峰：流出曲线上突起部分 色谱峰
从色谱图上可以得到许多重要 信息：
①根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组 分的最少个数。 ②根据色谱峰间的距离，可评价色谱条件的选 择是否合理。 ③利用色谱峰的保留值及区域宽度，可评价柱 效。 ④根据色谱峰的保留值，可以对组分进行定性 分析。 ⑤根据色谱峰的面积或峰高，可以对组分进行 定量分析。
♠某组分的 = 0时，即不被固定相保留，最先流出。 某组分的K 某组分的 时 即不被固定相保留，最先流出。
11．容量因子 11．
分配系数K 分配系数 ： K = CS
以吸附色谱为例见图示 吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸 →反复多次洗 脱→被测组分分配系数不同→ 差速迁移 → 分 离
图示
分配系数的微小差异→吸附能力的微小差异 微小差异积累→较大差异→吸附能力弱的组分先流出； 吸附能力强的组分后流出 back
色谱过程示意图
二、色谱流出曲线和基本概念
1．流出曲线和色谱峰 2．保留值：色谱定性参数 3．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数
第2节 色谱过程与术语 一、 色谱过程：
色谱过程是当流动相中携带的混合物流
经固定相时，其与固定相发生相互作用。 经固定相时，其与固定相发生相互作用。 由于混合物中各组分在性质和结构上的差 与固定相之间产生的作用力的大小、 异，与固定相之间产生的作用力的大小、 强弱不同，随着流动相的移动， 强弱不同，随着流动相的移动，混合物在 两相间经过反复多次的分配平衡， 两相间经过反复多次的分配平衡，使得各 组分被固定相保留的时间不同， 组分被固定相保留的时间不同，从而按一 定次序由固定相中流出。 定次序由固定相中流出。
第九章气相色谱概论
试样配制：准确称取一定量的试样W，加入一定量内标物mS
计算式：
mi ms
f
' i
Ai
f
' s
AS
;
mi ms
f
' i
Ai
f
' s
AS
i
mi m
ms
fi' Ai
f
' s
AS
m
ms m
fi' Ai
f
' s
AS
（3）外标法
外标法也称为标准曲线法。
特点及要求：
a.外标法不使用校正因子，准确性
较高;
式中
mi fi Ai
mi —组分 i 的质量； fi —组分 i 的绝对校正因子； Ai —组分 i 的峰面积。
1. 峰面积的测量
（1）峰高（h）乘半峰宽（Y 1/2）法：近似将色谱
峰当作等腰三角形。此法算出的面积是实际峰面积的
0.94倍：
A = 1.064 h·W1/2
（2）峰高乘平均峰宽法：当峰形不对称时，可在峰
一、定性分析 1.利用纯物质定性的方法 利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯
物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否 含有该物质及在色谱图中位置。不适用于不同 仪器上获得的数据之间的对比。
利用加入法定性：将纯物质加入到试样中， 观察各组分色谱峰的相对变化。
2.利用文献保留值定性 相对保留值γ21：相对保留值γ21仅与柱温
则： R参·R2≠R测·R1 这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差， 有电压信号输出。信号与组分浓度相关。
（2）氢火焰离子化检测器
在发射极 和收集极之 间加有一定 的直流电压 （100~300V） 构成一个外 加电场。
色谱概论及薄层色谱法
色谱概论及薄层色谱法色谱是一种重要的化学分离技术，在化学分析、生物医药、环境监测等领域有广泛应用。
色谱可以将混合物的组分根据各自的性质，在固定相（静相）和移动相（流动相）之间进行分离，其中薄层色谱法是常用的色谱技术之一色谱的原理是基于不同组分在静相和流动相中的相互作用不同而产生分离的原理。
静相一般是固体或液体，而流动相是液体或气体。
在色谱过程中，样品溶液被施加于静相，流动相通过其中一种方式运动过静相，进而分离样品中的组分。
流动相运动速度快，组分溶质相互之间的作用力弱，溶质相对向前运移；而静相上的吸附力或分配力决定了各组分的保留时间，从而实现分离。
薄层色谱法是一种常用的色谱技术，其基本原理与其他色谱技术类似，只是在操作上有所不同。
薄层色谱是将静相涂布在一张玻璃、铝箔或塑料片上形成薄层，称为薄层板。
将待测样品与流动相共同作用于薄层板上，通过静相的吸附或分配作用实现组分之间的分离。
薄层色谱法的特点是操作简单、分析速度快、分离效果良好，成本低廉。
它广泛应用于药学、化学、生物学等领域，特别是在有机合成反应的监控和质量控制、天然产物的分离和鉴定、毒理学研究和食品安全领域中得到广泛应用。
薄层色谱法的操作步骤如下：首先，准备好薄层色谱板，并涂布需要的静相。
然后，在薄层板上绘制样品点，并选择合适的流动相。
接下来，将薄层板放入预先准备好的色谱槽中，让流动相上升或下降至一定高度，静止一段时间使样品分离。
最后，将薄层板取出，干燥后可通过显色、紫外光照射等方法进行检测和分析。
除了薄层色谱外，还有气相色谱（GC）和液相色谱（HPLC、GC-MS等）等其他类型的色谱技术。
每一种色谱技术在不同领域都有其特殊的应用和优势，选择合适的色谱技术取决于待测物性质和分离要求。
总结起来，色谱是一种重要的化学分离技术，而薄层色谱法是其中的一种常用技术。
薄层色谱法具有操作简单、分析速度快、分离效果良好等特点，广泛应用于药学、化学和生物学等领域。
色谱概论及薄层色谱法
色谱概论及薄层色谱法
一、引言
色谱是一种分离技术，可以分离、鉴别及测定任何化合物，是一种常
用的理论和技术工具，用于研究具有多种绣属性的有机化合物和离子的组成、结构、组成、结合力和动力学特性。
色谱在现代科学研究领域发挥着
重要作用，在分析化学，有机化学和定量生物学等领域得到广泛应用。
色谱分类方法比较多，如层析色谱、衍生色谱、色谱分析色谱、色计
数色谱、色谱结构色谱等，薄层色谱法是其中不可或缺的一部分。
二、薄层色谱
薄层色谱是指将样品溶解于适当的溶剂或添加特定的添加剂，滴落在
薄层片上，经过移动相分离，而沿着薄膜表面形成不同的印记的方法。
它
是一种迅速、简便的分离方法，广泛地用于有机化合物及其衍生物的快速
分离、鉴别和定量。
薄层色谱法常用的溶剂有甲苯，乙腈，甲醇，乙醇，氯仿和硝酸酐等，其中最常用的是甲苯、乙腈和氯仿。
薄层色谱片的纸张是指不同的膜纸，
如滤纸，热解纸，磷酸纸和各种色谱纸等。
第九章色谱分析法导论优秀课件
混合组 分的分 离过程 及检测 器对各 组份在 不同阶 段的响 应
10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12
10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12
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（二）色谱流出曲线： 从载气带着组分进入色谱柱起就 用检测器检测流出柱后的气体，并 用记录器记录信号随时间变化的曲 线，此曲线就叫色谱流出曲线，当 待测组分流出色谱柱时，检测器就 可检测到其组分的浓度，在流出曲 线上表现为峰状，叫色谱峰。
使用外力使含有样品的流动相（气体、 液体）通过一固定于柱中或平板上、与 流动相互不相溶的固定相表面。当流动 相中携带的混合物流经固定相时，混合 物中的各组分与固定相发生相互作用。
由于混合物中各组分在性质和 结构上的差异，与固定相之间产生的 作用力的大小、强弱不同，随着流动 相的移动，混合物在两相间经过反复 多次的分配平衡，使得各组分被固定 相保留的时间不同，从而按一定次序 由固定相中先后流出。与适当的柱后 检测方法结合，实现混合物中各组分 的分离与检测。
气-液色谱法
气相色谱法
气-固色谱法
色
谱
法
液-固色谱法
液相色谱法
液-液色谱法
（二）按固定相的形式分类： 按固定相的状态可分为： 柱色谱：固定相装在色谱柱中； 纸色谱：利用滤纸作载体，吸附 在纸上的水作固定相； 薄层色谱：将固体吸附剂在玻璃 板或塑料板上制成薄层作固定相。
（三）按分离原理分类：可分为： 吸附色谱法：利用吸附剂（固定 相一般是固体）表面对不同组分吸 附能力的差别进行分离的方法；
和组份在固定相中滞留的时间。
c. 调整保留时间tr’ ：某组份的保留 时间扣除死时间后的保留时间，它 是组份在固定相中的滞留时间。即
色谱概论及薄层色谱法PPT课件
操作技巧要求高
薄层色谱法的实验操作技巧要求较高， 需要经验丰富的实验员进行操作。
对环境条件敏感
薄层色谱法的分离效果易受环境温度、 湿度等因素的影响。
薄层色谱法的展望
优化实验条件
发展新型薄层板
未来可以通过优化实验条件，提高薄层色 谱法的分离效果和定量分析精度。
研究开发新型的薄层板材料和制备方法， 提高薄层色谱法的分离速度和分辨率。
色谱概论及薄层色谱 法ppt课件
contents
目录
• 色谱概论 • 薄层色谱法 • 薄层色谱法的实验技术 • 薄层色谱法的实验结果分析 • 薄层色谱法的优缺点及展望
01
色谱概论
色谱法的定义与分类
定义
色谱法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，基于不同 组分在固定相和流动相之间的分 配平衡原理。
分类
按分离原理可分为吸附色谱、分 配色谱、离子交换色谱和凝胶色 谱等；按操作方式可分为柱色谱 、纸色谱和薄层色谱等。
色谱法的原理
固定相
选择合适的固体或液体作为固定 相，与流动相相对静止，使混合 物中各组分在固定相中产生吸附、
溶解或分配作用。
流动相
选择合适的液体或气体作为流动 相，使混合物中的组分随流动相 通过固定相，实现各组分的分离。
合于实验室和现场分析。
分离速度快
薄层色谱法的分离时间相对较 短，可以快速得到分离结果。
适用范围广
薄层色谱法适用于各种不同性 质的混合物，如有机物、无机
物、高分子化合物等。
薄层色谱法的缺点
定量分析精度不高
由于薄层色谱法的分离原理和操作方 法的限制，其定量分析的精度相对较 低。
对样品要求较高
薄层色谱法要求样品具有一定的挥发 性、稳定性和溶解性，对于某些特殊 样品可能不太适用。
色谱分析概论思维导图-高清脑图模板
色谱分析概论分类色谱过程混合组分随流动相经过固定相时，会与固定相发生相互作用。
由于结构和性质的不同，各组分与固定相作用的类型，强度也不同，在固定相上滞留的程度叶不同，即被流动相携带向前移动的速度不等，产生差速迁移，从而实现混合组分的分离。
1.色谱过程是组分分子在流动相和固定相间多次“分配”的过程2.吸附柱色谱法的色谱过程:把含有A , B两组分的混合物加到色谱柱的顶端,A , B均被吸附到吸附剂（固定相）上3.然后用适当的流动相洗脱，当流动相流过时，已被吸附在固定相上的两种组分又溶解于流动相中而被解吸，并随着流动相向前移行，已解吸的组分遇到新的吸附剂，又再次被吸附。
如此，在色谱柱上发生反复多次的吸附-解吸（或称分配）的过程4.若两种组分的结构或理化性质存在着微小的差异，则它们在吸附剂表面的吸附能力和在流动相中的溶解度也存在微小的差异，吸附力较弱的组分，随流动相移动较快5.经过反复多次的重复，使微小的1差异积累起来，其结果就使吸附能力较弱的A先从色谱柱中流出，吸附能力较强的B后流出色谱柱，从而使两组得到分离。
基本原理差速迁移保留比：组分的迁移速度与流动相迁移速度之比子主题2色谱条件一定时，K大的组分保留时间长，流出晚常见色谱法的分离机制1.分配色谱法利用样品中不同组分在固定相或流动相中的溶解差别，即分配系数的差别而实现分离气-液 ， 液-液洗脱顺序：正相液-液中，极性弱的先被洗脱，极性强的后；反相相反2.吸附色谱法利用样品中不同组分对固定相吧面活性吸附中心的吸附能力差别，即吸附系数的差别而实现分离气-固 液-固溶剂强度越大，吸附能力越强，洗脱能力越强3.离子交换的色谱法利用样品组分离子对离子交换剂的亲和能力的差别，即选择性系数的差别而实现分离价态低的离子选择性系数小，先被洗脱酸性阳离子交换剂中，同价阳离子的水合离子半径越大，选择性系数越小，越先洗脱流动相离子强度增加，洗脱能力增加4.分子排阻色谱法根据被分离组分分子的线团尺寸不同，即渗透系数不同而进行分离又称空间排阻色谱法，凝胶色谱法只取决于凝胶的孔径大小与被分离组分分子的线团尺寸之间的关系相对分子质量越大，渗透系数越小，越先被洗脱色谱图/色谱流出曲线1.基线：仅流动相通过检测器时得到的流出曲线。
色谱分析法概论课件 PPT
tR -to W1 2
)2 =5.54 (
2.35min-0.20min 0.20cm
2.0cm/min
)2 =2561
H 有效
=
L n有效
=
2000mm 2561
=0.78(mm)
2.速率理论
Martin最先指出，气相色谱过程中溶质分子的纵向扩散是引 起色谱区带扩张的主要因素。1956年，荷兰学者Van Deemter 等在塔板理论基础上，研究了影响塔板高度H的因素，通过色 谱实验证实，在低流速时增加流速，峰变锐，即柱效增加； 当超过一定流速时峰变钝，柱效降低。用塔板高度H对载气流 速u作图为二次曲线，曲线最低点对应的塔板高度最小，柱效 最高，此时的流速称为最佳流速（u最佳），由此导出了速率 方程式（或称范第姆特方程）：
K Cs Cm
2.容量因子( capacity factor，常写作k`)又称为分配比，即在平衡状态下， 组分在固定相与流动相中的物质的量之比。若用Vs和Vm分别表示色谱柱 中固定相和流动相的体积，则有
k ns cs Vs K Vs K ( Vm )
nm cm Vm
固定相附着或键合在管的内壁上，中心是空的，叫毛细管柱(capillary column)色谱
平面色谱（planar chromatography） 固定相为滤纸的色谱法称为纸色谱(paper chromatography, PC)
固定相压成或涂成薄层的色谱法，称为薄层色谱(thin layer chromatography, TLC)
7.54
KC
tR C to
Vm Vs
3.94 10.5 0.24 14.1
12.2
仪器分析色谱概论
2、 色谱得基本概念
(1)死时间
惰性组分从进样至出现浓度极大点时得时 间。反映了流动相流过色谱系统所需得时间, 因此也称为流动相保留时间。
(2)保留时间
被分离样品组分从进样开始到柱后出现该 组分浓度极大值时得时间,也即从进样开始到 出现某组分色谱峰得顶点时为止所经历得时 间,称为此组分得保留时间,常以分(min)为时 间单位。
平面色谱法: (1)纸色谱法
固 定 相 为 滤 纸 的 色 谱 法 称 为 纸 色 谱 ( p a p e r c h r o m a t o g r a p h y , P C )
(2)薄层色谱法(thin layer chromatography)
固 定 相 压 成 或 涂 成 薄 层 的 色 谱 法 ， 称 为 薄 层 色 谱 ( t h i n l a y e r c h r o m a t o g r a p h y , T L C )
2、 色谱得基本概念
(1)分配系数
在分配色谱中,固定相与流动相中得溶质分
子处于动态平衡时,组分在两相间达到分配平
衡,该组分在固定相(s)中得浓度与在流动相(m)
中得浓度之比为一个常数,称为分配系数,常表
示为K,即
K cs cm
由物质得热力学性质决 定,给定条件下,就是组分得 特征值。
K在不同得分离机制中分别称为吸附系数、分 配系数、交换常数、渗透系数
概述
最早得色谱就是在1903年,由俄国植物 学家茨维特(Tswett)所创造。她在研究叶 子得组成时,用碳酸钙作固定相 ,把叶子得乙 醚提取物加入到固定相中,用石油醚不断洗 脱,由此而把提取物中复杂得化学成分分离 开来,并命名其“色谱”。
其中: 玻璃管-----色谱柱 碳酸钙-----固定相 石油醚-----流动相
色谱法概论笔记重点提纲
色谱法基本理论一、分类总分类：二、色谱流出曲线图中Y用W代替1.色谱基础线（1）基线在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线，反映了随时间变化的检测器系统噪声。
（2）峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。
2.区域宽度用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。
（1）标准偏差б即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。
（2）半峰宽W1/2即峰高一半处对应的峰宽。
它与标准偏差的关系为W1/2=2.355б3.基线宽度W即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。
它与标准偏差б的关系是 W= 4б=1.699 W 1/2 3.保留时间 （1）死时间t M不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现（第一个峰）峰极大值所需的时间称为死时间，它正比于色谱柱的空隙体积。
其流动速度将与流动相流动速度相近。
测定流动相平均线速ū时，可用柱长L 与t M 的比值计算，即ū = L/t M （2）保留时间t R试样从进样到柱后出现（第二个峰）峰极大点时所经过的时间，称为保留时间。
（3）调整保留时间t R ´某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间， 即 t R ´= t R t M由于组分在色谱柱中的保留时间t R 包含了组分随流动相通过柱子所需的时间和组分在固定相中滞留所须的时间，所以t R 实际上是组分在固定相中保留的总时间。
✐保留时间是色谱法定性的基本依据。
4.保留体积（1）死体积V M指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。
当后两项很小可忽略不计时，死体积可由死时间与色谱柱出口的载气流速Fc （cm3·min-1）计算。
即 V M = t M ·F c式中 Fc 为扣除饱和水蒸气压并经温度校正的流速。
仅适用于气相色谱，不适用于液相色谱。
色谱概论
二）．速率理论——范弟姆特方程式：
van Deemter方程：
H=A+B/u+Cu
式中： u：为流动相的线速度； A：涡流扩散系数 B：分子扩散项系数 C：传质阻力项系数。
涡流扩散项(A)
溶质分子受到固定相颗粒的阻碍，在流动过程中不断 改变运动方向（“涡流” ），使同一溶质的不同分子在通 过填料的时间不一致，引起色谱峰的展宽
速率方程特点： 1、解释色谱峰展宽因素 2、影响板高因素 3、从动力学角度解释色谱分离过程
对实际工作具有指导意义 选择色谱分离条件（色谱柱填充的均匀程度、填料
粒度、流动相的种类及流速、固定相的液膜厚度等）
分离度及色谱分离方程
一、分离度(Resolution, R) 定义：两峰保留时间差与两峰峰底宽平均值之商
在相同条件下保留值作为一种定性指标。但保留值并非专 属的。
（一）利用纯物质对照定性 （二）相对保留值法 （三）加入已知物增加峰高法 （四）双柱保留定性法
二、定量分析
色谱定量的原理：
当操作条件一致时，被测组分的质量（或浓度）与检 测器给出的响应信号成正比。
mi = fi Ai
mi：组分质量； Ai：组分峰面积； fi：组分校正因子。
色谱柱中载气流动速度为U0，组分在流动相中的分数为 R，则组分X在色谱柱中的平均运动速度UX为：
Ux
U0
R
U0
nm nm ns
组分在色谱柱上的流出时间：
t L UX
色谱分离的原因
内因：不同组分在固定相和流动相之间的分配系数K 不相同。
外因：流动相与固定相之间的相对运动。
定义：色谱又称色层法或层析法，是一种物理化学 分析方法，它利用不同溶质（样品）与固定相和流动相 之间的作用力（分配系数）的差别，当两相做相对移动 时，各溶质在两相间进行多次平衡，使各溶质达到相互 分离。
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(二)分配色谱法
要求: 要求: 固定相→ 固定相→机械吸附在惰性载体上的液体 流动相→ 流动相→必须与固定相不为互溶 载体→惰性,性质稳定, 载体→惰性,性质稳定, 不与固定相和流动相发生化学反应 分离机制见图示 分离机制见图示 狭义分配系数
Cs Xs Vs K= = Cm Xm Vm
Vs为固定相的体积 Vm为流动相的体积
(三)色谱分离特点
1.不同组分通过色谱柱时的迁移速度不等 →提供了分离的可能性 2.各组分沿柱子扩散分布→峰宽↑ 各组分沿柱子扩散分布→峰宽↑ →不利于不同组分分离
二,基本类型色谱法的分离机制
基本概念:固定相 基本概念:固定相(s);流动相(m) 固定相( 流动相( (一)吸附色谱法 (二)分配色谱法 (三)离子交换色谱法 (四)空间排阻色谱法
�
m
注:Ka与组分的性质,吸附剂的活性,流动相的性质 与组分的性质,吸附剂的活性, 及温度有关 next
图示
分离机制: 分离机制: 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→ 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开 back
Cs为溶质分子在固定相中 的浓度 Cm为溶质分子在流动相中 的浓度
注:K与组分的性质,流动相的性质, 注:K与组分的性质,流动相的性质,固定相的性质 以及柱温有关 next
图示
分离机制 利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离 连续萃取过程 back
(三)离子交换色谱法
要求: 要求: 固定相→离子交换树脂 流动相→水为溶剂的缓冲溶液 被分离组分→离子型的有机物或无机物 分离机制见图示 分离机制见图示 阳离子交换树脂 RSO3-H+ + X+ → RSO3-X+ + H+
B tR
Vs tR = t t = t0 (KA KB ) Vm KA ≠ KB tR ≠ 0
A R B R
Vs = t0 (1+ KB ) Vm
A tR
Vs = t0ห้องสมุดไป่ตู้(1+ KA ) Vm
注:应选择合适分离条件使得难分离的组分K 注:应选择合适分离条件使得难分离的组分K不等 1)组分一定,K不等的前提 组分一定, s和m改变 T改变
续前
2.按固定相的固定方式分: 按固定相的固定方式分: 柱色谱 填充柱色谱 毛细管柱色谱 纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
平面色谱
3.按分离机制分: 按分离机制分: 分配色谱:利用分配系数的不同 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 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 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 空间排阻色谱:利用排阻作用力的不同
除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸, 除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸,凝胶 孔径大小有关外,其他三种K值都受组分的性质, 孔径大小有关外,其他三种K值都受组分的性质,流 动相的性质, 动相的性质,固定相的性质以及柱温的影响
图示
三,分配系数与保留行为的关系 (一)基本术语
1.保留时间tR:从进样开始到某组分色谱峰顶(浓度 保留时间t 极大点)的时间,即组分在色谱柱中的停留时间或 组分流经色谱柱所需要的时间. 2.死时间t0或tm:分配系数为零的组分的保留时间, 死时间t 即组分在流动相中的停留时间或流动相流经色谱 柱所需要的时间(又称流动相保留时间). Vs tR = t0 (1+ K ) Vm
图示 色谱法简单分类
四,色谱法的特点
优点:"三高","一快", "高选择性——可将性质相似的组分分开 一广" 一广" 高选择性——可将性质相似的组分分开 高效能——反复多次利用组分性质的差异 高效能——反复多次利用组分性质的差异 产生很好分离效果 高灵敏度——10 高灵敏度——10-11~10-13g,适于痕量分析 分析速度快——几 分析速度快——几~几十分钟完成分离 一次 可以测多种样品 应用范围广——气体,液体,固体物质 应用范围广——气体,液体,固体物质 化学衍生化再色谱分离,分析 缺点: 缺点: 对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)
固定离子 可交换离子 待测离子
[RSO3 X + ]S [H + ]m [RSO3 H + ]S [ X + ]m
选择性系数
KS =
=
[RSO3 X + ]S [ X + ] [RSO3 H + ]S [H + ]m
注:K 注:Ks与离子的电荷数,水合离子半径,流动相性质, 离子交换树脂性质以及温度有关 next
图示
分离机制: 分离机制: 依据被测组分与离子交换剂交换能力(亲和力) 依据被测组分与离子交换剂交换能力(亲和力) 不同而实现分离 back
(四)空间排阻色谱法
要求: 要求: 固定相→ 固定相→多孔性凝胶 流动相→ ——凝胶过滤色谱 流动相→水——凝胶过滤色谱 流动相→有机溶剂——凝胶渗透色谱 流动相→有机溶剂——凝胶渗透色谱 分离机制见图示 分离机制见图示 渗透系数
第二节
色谱法的原理
一,色谱过程,分离原理及特点 色谱过程, 二,基本类型色谱法的分离机制 三,分配系数与保留行为的关系
一,色谱过程,分离原理及特点 色谱过程, (一)色谱过程
指被分离组分在两相中的"分配" 指被分离组分在两相中的"分配"平衡过程 以吸附色谱为例见图示 以吸附色谱为例见图示 吸附→ 解吸→ 吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸 →反复多次洗脱 →被测组分分配系数不同→ 差速迁移 → 分离 被测组分分配系数不同→
第二章
第一节
色谱分析概论
色谱法概述
一,色谱法的由来 1.1906年由俄国植物学家Tsweet创立 1906年由俄国植物学家Tsweet创立 植物色素分离见图示 植物色素分离见图示 2.现在:一种重要的分离,分析技术 现在:一种重要的分离, 分离混合物各组分并加以分析 固定相——除了固体, 固定相——除了固体,还可以是液体 流动相——液体或气体 流动相——液体或气体 色谱柱——各种材质和尺寸 色谱柱——各种材质和尺寸 被分离组分——不再仅局限于有色物质 被分离组分——不再仅局限于有色物质
续前
VS 色谱过程方程 t R = t0 (1+ K ) Vm
K ↑tR ↑
讨论: 讨论: 色谱条件一定时,t 主要取决K 色谱条件一定时,tR主要取决K的大小 (色谱法基本的定性参数 ) K↑, K↑,tR↑ ,组分后出柱 K=0,组分不保留 K=0 K→∞ ,组分完全保留
结论:色谱分离前提→ 结论:色谱分离前提→各组分分配系数不等
VS 1 R' CSVS = = K R' CmVm Vm
(R' ≤1)
VS 1 =1+ K R' Vm
组 在 谱 中 移 度 uR L tR t0 分 色 柱 迁 速 QR' = = = = 组 在 动 中 移 度 u0 L t0 tR 分 流 相 迁 速
t0 组分在固定相中的停留 时间 tR = R'
KP = [X S ] [X m ]
注:K 仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小, 注:Kp仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小, 与流动相的性质无关 next
图示
分离机制: 分离机制: 利用被测组分分子大小不同, 利用被测组分分子大小不同,在固定相上选择性 渗透实现分离 back
结论: 结论:
四种色谱的分离机制各不相同,分别形成吸附平衡, 分配平衡,离子交换平衡和渗透平衡 K分别为吸附系数,狭义分配系数,选择性系数和 渗透系数
续前
3.分配系数K(平衡常数):指在一定温度和压力 分配系数K 平衡常数) 下,组分在色谱柱中达分配平衡后,在固定相与 组分在色谱柱中达分配平衡后, 流动相中的浓度比(色谱过程的相平衡参数) 流动相中的浓度比(色谱过程的相平衡参数)
CS K= Cm
注:K为热力学常数 与组分性质,固定相性质, 与组分性质,固定相性质,流动相性质及温度有关 实验条件固定, 实验条件固定,K仅与组分性质有关
4.保留比R':衡量溶质分子在色谱柱上相对移行速度 保留比R':衡量溶质分子在色谱柱上相对移行速度
组分在色谱柱中迁移速 度 uR R' = = 组分在流动相中迁移速 度 u0
L t R t0 定距洗脱保留比 R' = = L t0 t R
(R' ≤ 1)
的关系: (二)tR与K的关系:
设R'为 位 间 一 分 在 动 中 现 几 单 时 内 个 子 流 相 出 的 率 设 R'为 位 间 一 分 在 定 中 现 几 1 单 时 内 个 子 固 相 出 的 率
2)色谱条件(s,m,T)一定时,K一定 → tR一定 色谱条件( 一定时,
第三节
色谱法的历史与展望
一,历史: 30年代 茨维特分离绿叶色素 30年代 40年代 TLC,纸色谱 40年代 TLC, 50年代 GC出现使色谱具备分离和在线分析功能 50年代 GC出现使色谱具备分离和在线分析功能 60年代末 HPLC出现, 60年代末 HPLC出现,使色谱分析范围进一步扩大 二,展望: 1.新型固定相和检测器 2.联用仪器:GC-MS,HPLC-MS 联用仪器:GC-MS,HPLC3.智能化发展
图示
固定相——CaCO 固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚 流动相——石油醚 色带
二,色谱法定义,实质和目的 色谱法定义,
定义:利用物质的物理化学性质建立的分离, 定义:利用物质的物理化学性质建立的分离,分析 方法 实质:分离 目的:定性分析或定量分析