5色谱分析概论
色谱分析的基本理论和方法
色谱分析的基本理论和方法色谱分析是一种通过物质在不同条件下在固定相和流动相之间的物理或化学作用而实现分离、富集和检测目标物质的分析方法，它是现代化学分析中最常用的方法之一。
色谱分析主要应用于化学合成、生物化学、医药研究、环境监测、食品安全等领域。
本文将从色谱分析的基本理论、方法和实现过程三个方面阐述色谱分析的原理和应用。
基本理论色谱分析基于物质在固定相和流动相中的物理或化学作用，实现物质之间的分离和富集。
在色谱分析中，固定相是一种具有在温度和压力下稳定的化学性质的物质，称为固定相。
流动相是一种可以移动并与固定相相互作用的溶液或气体。
色谱分析常用的固定相有硅胶、氢氧化铝、聚乙烯醇、聚四氟乙烯等，流动相则可以根据不同的具体情况选择有机溶剂、缓冲液或气体。
色谱分析的基本原理是物质在固定相和流动相中的行为存在差异，这种差异可以通过物质与固定相的相互作用特性来实现分离。
常见的固定相有分子筛、离子交换树脂和填料柱等，它们都拥有独特的分离机制。
当样品进入色谱柱，被保留在柱中，而流动相则将未被保留的样品带出柱外，实现物质之间的分离。
不同的物质在流动相和固定相之间的相互作用力量不同，它们在色谱柱中停留时间的长短也不同，这就是基于物质在固定相和流动相中化学或物理性质不同而实现的分离。
实现过程色谱分析实现过程包括前处理、分离、富集和检测四个阶段。
前处理是为了加速色谱分离和提高检测灵敏度，它一般包括样品的提取、洗脱、浓缩和纯化等步骤。
在提取中，可以利用溶剂把样品中的目标化合物转移到有机相中，去除其他杂质。
浓缩和纯化则是为了提高样品中目标化合物的浓度和纯度，这样可以增加检测灵敏度和准确度。
分离是色谱分析的核心，它是通过不同组分在色谱柱中的相互作用特性来实现物质之间的分离。
富集则是为了提高检测灵敏度和准确度，采用加强色谱性能、提高目标化合物在柱中保留时间的方法，比如固定相和流动相的配比调整、温度控制等。
最后，检测是为了确定分离的组分及其含量，这可以使用不同的检测器进行检测，如荧光检测器、紫外线检测器和电导检测器等。
分析化学精品课-色谱分析概论
第一节 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 植物色素分离见图示 2．现在：一种重要的分离、分析技术 分离混合物各组分并加以分析 固定相——除了固体，还可以是液体 流动相——液体或气体 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
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
续前
（二）色谱分离原理
色谱分离基于各组分在两相之间平衡分配的差异， 平衡分配可以用分配系数和分配比来衡量
（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．死时间t0或tm：分配系数为零的组分的保留时间， 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）。
tR
t0 (1
K
Vs ) Vm
续前
3．分配系数K（平衡常数）：指在一定温度和压力 下，组分在色谱柱中达分配平衡后，在固定相与 流动相中的浓度比（色谱过程的相平衡参数）
✓ 分离机制见图示
渗透系数
KP
[XS ] [X m ]
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： 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：
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
固体 液体
气-固色谱 气相色谱 气-液色谱
第五章 色谱理论
第五章色谱原理5.1色谱的原理和分类5.1.1色谱色基本原理色谱技术是一种重要的分离和分析技术，其用于物质的分离始于二十世纪初。
1903年，俄国植物学家Tswett向填充碳酸钙的柱中注入植物色素的石油醚冲洗，发现柱中出现数条相互分离的色带，色谱法的命名就是由此发现开始的。
随后色谱技术得到不断发展。
Martin于1952年因创立气－液色谱分离方法而荣获诺贝尔奖。
气相色谱的出现极大地鼓舞了世界各地的科学工作者，激发了人们对分析色谱技术进行放大，使之用于制备目的和工业生产的研究兴趣。
资料表明，在50和60年代，分析和生产规模的气相色谱分离技术的研究十分活跃。
到了70年代，尤其是在美国制糖工业采用酶法转化技术生产高果葡糖浆以后，液相色谱技术就变成了一个热门的研究领域。
色谱在英文中只有一个名词Chromatography），但在中文中却有色谱和层析的名称。
色谱的主要装置如图所示;图色谱的主要装置图色谱实际是色谱分离精度高，设备简单，操作方便，根据各种原理进行分离的色谱法不仅普遍应用于物质成分的定量分析与检测，而且应用于生物物质的制备分离和纯化，成为生物下游加工过程最重要的纯化技术之一。
5.1．2色谱的分类1)流动相与固定相色谱法根据流动相的相状态分气相色谱法、液相色谱法和超临界流体色谱法，而固定相有固体、液体和以固体为载体的液体薄层。
2)固定相的形状根据固定相或色谱装置形状的不同，液相色谱法又分为纸色谱法（Paper chromatography）、薄层色谱法（Thin－layer chromatography）和柱色谱法（Column chromatography）。
纸色谱法和薄层色谱法多用于分析目的，而柱色谱易于放大，适用于分离大量制备分离，是主要的色谱分离手段。
3)分离操作方式色谱法根据分离操作方式的不同可分为间隙色谱和连续色谱两大类。
间隙色谱技术通过合理选择固定相介质和冲洗剂可以得到广泛应用。
但是，在工业应用中更希望采用连续分离操作，尤其是分离过程必须与其他连续单元操作（如连续生化反应器）同时进行时更是如此。
色谱分析法概论
第一章色谱分析法概论第一节概述色谱分析法简称色谱法或层析法(chromatography)，是一种物理或物理化学分离分析方法。
从本世纪初起，特别是在近50年中，由于气相色谱法、高效液相色谱法及薄层扫描法的飞速发展，而形成一门专门的科学——色谱学。
色谱法已广泛应用于各个领域，成为多组分混合物的最重要的分析方法，在各学科中起着重要作用。
历史上曾有两次诺贝尔化学奖是授予色谱研究工作者的：1948年瑞典科学家Tiselins因电泳和吸附分析的研究而获奖，1952年英国的Martin和Synge因发展了分配色谱而获奖；此外在1937～l972年期间有12次诺贝尔奖的研究中，色谱法都起了关键的作用。
色谱法创始于20世纪初，1906年俄国植物学家Tsweet将碳酸钙放在竖立的玻璃管中，从顶端倒入植物色素的石油醚浸取液，并用石油醚冲洗。
在管的不同部位形成色带，因而命名为色谱。
管内填充物称为固定相(stationary phase)，冲洗剂称为流动相(mobile phase)。
随着其不断发展，色谱法不仅用于有色物质的分离，而且大量用于无色物质的分离。
虽然“色”已失去原有意义，但色谱法名称仍沿用至今。
30与40年代相继出现了薄层色谱法与纸色谱法。
50年代气相色谱法兴起，把色谱法提高到分离与“在线”分析的新水平，奠定了现代色谱法的基础，l957年诞生了毛细管色谱分析法。
60年代推出了气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)，有效地弥补了色谱法定性特征差的弱点。
70年代高效液相色谱法(HPLC)的崛起，为难挥发、热不稳定及高分子样品的分析提供了有力手段。
扩大了色谱法的应用范围，把色谱法又推进到一个新的里程碑。
80年代初出现了超临界流体色谱法(SFC)，兼有GC与HPLC的某些优点。
80年代末飞速发展起来的高效毛细管电泳法(high performance capillary electrophoresis，HPCE)更令人瞩目，其柱效高，理论塔板数可达l07m-1。
色谱分析法概论
流动相选择
02
03
分离条件优化
选择合适的流动相，控制待测组 分的吸附和解吸行为，提高分离 效果。
通过调整温度、压力、流速等参 数，优化分离过程，提高分离效 率和准确性。
检测过程
检测器选择
根据待测组分的性质和检测需求， 选择合适的检测器，如紫外可见 光检测器、荧光检测器、电化学 检测器等。
检测条件优化
原理
基于不同物质在两相之间的吸附 或溶解能力差异，实现各组分的 分离。固定相和流动相的选择性 差异是色谱分离的基础。
发展历程与现状
发展历程
自1906年俄国植物学家茨维特发明了色谱法以来，该技术不 断发展并广泛应用于各个领域。随着技术的进步，出现了许 多新型色谱技术，如高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳 等。
现状
色谱分析法已成为实验室常规分析手段，尤其在生命科学、 药物研发、环境监测等领域具有不可替代的作用。随着仪器 自动化和智能化的发展，色谱分析法的应用前景更加广阔。
色谱分析法的分类
根据流动相的不同
液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱等。
根据分离原理的不同
体积排阻色谱、亲和色谱、环糊精色谱等。
根据固定相的不同
优化检测器的参数，如波长、电 压、响应时间等，提高检测灵敏 度和准确性。
数据处理与分析
对检测数据进行处理、分析和解 释，得出待测组分的含量、分布 和变化规律等信息。
05
色谱分析法的实验
技术
薄层色谱法
原理
薄层色谱法是一种基于吸附原理的色 谱技术，利用固定相吸附剂对不同组 分的吸附能力差异实现分离。
操作流程
样品制备
样品收集
根据分析目的，选择合适 的样品收集方法，确保样 品的代表性和可靠性。
色谱分析概论
分离因子和分离度 色谱中描述相邻组分分离状态的指标一般用分离因子 或分离度表示。
分离因子被定义为两种物质调整保留值之比，又称为 分配系数比或选择性系数，以α表示。
分离因子（选择性系数α）：
α
两个物质分离的前提： α≠1，即α＞1。
分离度（RS）
两个相邻色谱峰的分离度Rs（resolution）定义为两峰保 留时间差与两峰峰底宽平均值之商。
注：颗粒太小，柱压过高且不易填充均匀
填充柱——60~100目 空心毛细管柱（0.1~0.5mm），A=0，n理较高
速率理论
back
柱子规格： 30m× 0.32mm× 0.25μm
速率理论
(2). 纵向扩散项（分子扩散项）：B/u
扩散，即浓度趋向均一的现象。
扩散速度的快慢，用扩散系数衡量。
由于样品组份被载气带入色谱柱后，以“塞子”的形式存在色谱柱的很 小一段空间中，在“塞子”前后（纵向），存在浓度差，形成浓度梯度 ，导致运动着的分子产生纵向扩散。
涡流扩散项
传质阻抗项
纵向扩散项
(1). 涡流扩散项（多径扩散项）：A
产生原因： 载气携样品进柱，由于固定相填充不均匀，使 一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱， 引起峰扩张。
— 填充不规则因子
dp — 填充颗粒直径
影响因素：固体颗粒越小，填充越实，A项越小
讨论：λ↓，dp ↓ →A↓ →H↓ → n↑ → 柱效↑ λ↑ ，dp ↑ →A ↑ →H ↑ → n ↓ → 柱效↓
速率理论
C· u —传质阻力项
气液色谱 传质阻力包括气相传质阻力 Cg和液相传质阻力 CL，即： C = Cg + CL
色谱峰面积
色谱峰与基线间所包围的面积。
色谱分析概论
Ws CsVs Vs k K Wm CmVm Vm
VS ★ t R t0 (1 K ) t R t0 (1 k ) Vm
t R t0 t ★ k t0 t0
注：k t R 长
' R
注：K不等或k不等是分离的前提
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
续前
3．按分离机制分：
分配色谱：利用分配系数的不同（固定相液体）
（ partition chromatography）
吸附色谱：利用物理吸附性能的差异（固定相固体）
（ absorption chromatography）
离子交换色谱：利用离子交换原理 （固定相离子交换树脂）
(2)非线性等温线
① 凸形→拖尾峰（常见） 固定相表面吸附中心活性不均，溶质分子先占据强吸附中心再 占据弱吸附中心，K随着溶质浓度的增加而减小
① 凹形→前沿峰
溶质与固定相作用，改变其表面性质，K随着溶质浓度的增加 而增加
凹形：前沿峰
线性：对称峰
斜率=K 凸形：拖尾峰
• 对称因子(symmetry factor)
图示
4．峰高和峰面积：色谱定量参数
• 峰高(peak height；h)：组分在柱后出现浓度
极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的
距离。
• 峰面积(peak area；A)：色谱曲线与基线间 包围的面积。
5．保留值：色谱定性参数
表示组分在色谱固定相内滞留状态的参数
（1）时间表示的保留值
保留时间 retention time, tR：从进样开始到组分出现浓度
注：应选择合适分离条件使得难分离的组分K不等
色谱分析法概述分析化学课件
未来高效液相色谱法将更加自动化和智能化，减 少人工操作，提高分析效率，降低误差。
3
联用技术
与其他分析技术的联用，如质谱、核磁共振等， 将进一步提高高效液相色谱法的检测灵敏度和定 性能力。
气相色谱法的发展趋势
微型化与便携化
01
随着微电子技术和制造工艺的发展，气相色谱法的仪器体积将
进一步缩小，便于携带和移动。
食品成分分析
色谱分析法用于分析食品中的营养成分，如脂肪、 蛋白质、糖类等。
食品添加剂检测
通过色谱分析法检测食品中添加剂的种类和含量， 确保食品的安全性。
食品农药残留检测
色谱分析法用于检测食品中农药残留，保障消费 者的健康权益。
在医药工业中的应用
药物分离纯化
色谱分析法在药物研发和பைடு நூலகம்产过程中用于分离和纯化活性成分。
快速分析
02
提高气相色谱法的分离速度和分析时间，减少样品处理时间，
提高分析效率。
多维分析与多模式联用
03
通过与其他色谱技术（如液相色谱、质谱等）的联用，实现多
维分析与多模式联用，提高复杂样品的分析能力。
毛细管电泳等其他色谱技术
广泛应用
毛细管电泳等其他色谱技术将在生命科学、环境监测、食品安全等 领域得到更广泛的应用。
固定相和流动相
固定相
固定相是色谱柱中的填料，是实现物 质分离的关键部分。根据不同分离原 理，固定相可分为吸附剂、涂层固定 相、化学键合固定相等。
流动相
流动相是携带待测组分通过色谱柱的 流体，一般为液体或气体。流动相的 选择对分离效果和分离时间有很大影 响。
色谱图和色谱峰
色谱图
色谱图是记录色谱柱出口流出物浓度的信号随时间变化的曲线图。通过色谱图 可以观察各组分的流出时间和浓度。
色谱分析法概述范文
色谱分析法概述范文色谱分析法是一种广泛应用于科学研究和工业生产中的化学分析方法。
它通过利用物质在固定相和流动相之间的分配行为来分离和测定化合物。
色谱分析方法可以用于分离和确定固、液、气相中的各种有机和无机物质，具有高灵敏度、选择性、重现性和快速分析速度等优点。
气相色谱（GC）是利用气体载气和物质在固定相上的分配行为进行分离和测定的方法。
GC常用于分析挥发性有机物，如石油化工中的燃料、溶剂和有机污染物等。
GC具有高分离效率和分辨率，可以快速分析多种组分。
液相色谱（LC）是利用液体移动相和固定相之间的分配行为进行分离和测定的方法。
LC可分为正相色谱和反相色谱两种类型。
正相色谱是指流动相为非极性溶剂，固定相为极性的固体材料，用于分离非极性有机物和极性无机物。
反相色谱是指流动相为极性溶剂，固定相为非极性的固体材料，用于分离极性有机物。
LC广泛应用于食品、环境、药物等领域的分析。
超高效液相色谱（UHPLC）是一种液相色谱的高效率改进方法，其主要特点是使用高压强制液相通过色谱柱，提高分离速度和分辨率。
UHPLC主要用于分析复杂样品和需要高分辨率的分析。
离子色谱（IC）是利用离子交换柱对离子物质进行分离和测定的方法。
IC主要用于分析离子荧光染料、水中无机离子、药物中的阳离子和阴离子等。
在样品前处理方面，色谱分析法通常需要对样品进行前处理，如提取、分离、浓缩、蒸馏等。
这些步骤有助于减少样品的复杂性和提高分析的灵敏度。
在仪器方面，色谱分析法需要使用高性能液相色谱仪（HPLC）、气相色谱仪（GC）和离子色谱仪（IC）等分析仪器。
这些仪器通过控制流动相和固定相的流动速度和温度等参数来实现样品的分离和测定。
总之，色谱分析法是一种高效、可靠和灵敏的化学分析方法。
它在科学研究、环境保护、食品安全和药物分析等领域起着重要作用，为人们提供了丰富的化学信息。
第五章 色谱分析法概论
i/s
。
在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，
将它们的相对保留值作业重要参数，称选择因子，用符号表示，
即
t t
' R2 ' R1
式中tR (2)为后出峰的调整保留时间，所以总是大于1的。 可作为衡量固定相选择性的指标。 越大，越容易分离。=1，分离不能实现。
Vs K p csVs k' K q cmVm Vm
前转移。对一根长为 L 的色谱柱，溶质平衡的次数应为：
L n H
n 称为理论塔板数 n 越大或 H 越小,柱效率越高,分离能力越强.
塔板理论指出：
第一，当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数 n 大于50时，
可得到基本对称的峰形曲线。在色谱柱中，n 值一般很大， 如气相色谱柱的 n 约为103 -106 ，因而这时的流出曲线可 趋近于正态分布曲线。 第二，当样品进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系 数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良 好的分离。 第三，n 与半峰宽及峰底宽的关系式为：
根据流动相的 物态可分为
{
气相色谱(GC)
气-液色谱(GLC)
液-固色谱(LSC)
液相色谱(LC)
液-液色谱(LLC)
填充柱色谱
按固定相的固 定方式分类
柱色谱
毛细管柱色谱 纸色谱
平板色谱
薄层色谱
平板色谱
吸附色谱 根据分离机理 可分为
分配色谱
离子交换色谱 排阻色谱
色谱法的特点和应用
1.分离效能高 2.灵敏度高 可检测10-11~10-13g,适于痕量分析. 色谱分析需试样量极少(g或ng).
四、保留值
1.保留值的定义
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
色谱分析法概论
色谱分析法概论色谱分析法概论1色谱分析法是根据混合物中各组分在两相分配系数的不同进行分离，而后逐个分析。
2色谱过程：组分的分子在流动相和固定相间多次分配的过程。
若两个组分的分配系数存在微小的差异，经过反复多次的分配平衡，使微小的差异积累起来，其结果就使分配系数小的组分被先洗脱，从而使两组分得到分离。
色谱分离的前提是分配系数或保留因子不等。
3色谱流出曲线是由检测器输出的电信号对时间作图所绘制的曲线，又称为色谱图。
4按色谱过程的分离机制分类：分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法、分子排阻色谱法。
①分配色谱法机制：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别，即分配系数的差别而实现分离。
②吸附色谱法机制：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别，即吸附系数的差别而实现分离。
常见化合物的吸附能力顺序：烷烃＜烯烃＜卤代烃＜醚＜硝基化合物＜叔胺＜酯＜酮＜醛＜酰胺＜醇＜酚＜伯胺＜羧酸③离子交换色谱法机制：利用分离组分离子交换能力的差别即选择性系数的差别而实现分离。
④分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸，即渗透系数的差别而进行分离。
5流动相线速对塔板高度的影响：在较低线速度时，纵向扩散起主要作用，线速度升高，塔板高度降低，柱效升高；在较高线速度时，传质阻抗起主要作用，线速度升高，塔板高度增高，柱效降低。
6说明保留因子的物理含意及与分配系数的关系。
为什么保留因子（或分配系数）不等是分离的前提？答：保留因子k是在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量之比，故又称为质量分配系数。
而分配系数K是组分在固定相和流动相中的浓度之比。
二者的关系是k=KV s／／V m，可见保留因子除与固定相、流动相、组分三者的性质有关外，还与固定相和流动相的体积之比有关。
保留因子越大的组分在色谱柱中的保留越强，t R =t0 （1+k）或t＇R =kt0 ，由于在一定色谱条件下t0为定值，如果两组分的k相等，则他们的t＇R一定相等，t R相等，即不能分离。
色谱分析法概论(讲义)
=
Xa / Sa X m / Vm
吸附系数与吸附剂的 活性、组分的性质和 流动相的性质有关。
X a + nYm
32
2、固定相 多为吸附剂，如硅胶、氧化铝。 硅胶表面硅醇基为吸附中心。
• 经典液相柱色谱和薄层色谱：一般硅胶 • 高效液相色谱：球型或无定型全多孔硅
胶和堆积硅珠。 • 气相色谱：高分子多孔微球等
tR=t0(1+K
Vs Vm
)
k
=
t R
−t 0
=
t' R
tt
0
0
色谱过程方程
23
（三）色谱分离的前提
• KA≠KB 或kA≠kB 是色谱分离的前提。
推导过程：
tV
=
RA
t0(1+KA
s
Vm
)
t R B=
t0(1+KB
Vs ) Vm
ΔtR=
t0
(KA－KB)
Vs Vm
ΔtR≠0
KA≠KB kA≠kB
18
（四）色谱峰区域宽度（柱效参数）
1、标准差(standard deviation；σ)：是正态色谱流出 曲线上两拐点间距离之半，即0.607倍峰高处的峰
宽之半。σ的大小表示组分被洗脱出色谱柱的分散 程度。σ越大，组分越分散；反之越集中。
2、半峰宽 (W1/2)：峰高一半处的峰宽。
W1/2=2.355σ
30
三、吸附色谱法
1、分离原理 利用被分离组分对固定相表面吸附中 心吸附能力的差别而实现分离。 吸附过程是试样中组分的分子(X)与流动相分子(Y) 争夺吸附剂表面活性中心的过程，即为竞争吸附过 程。
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K t R
讨论： 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↑，tR↑ ，组分后出柱 K=0，组分不保留 K→∞ ，组分完全保留
结论：色谱分离前提→各组分分配系数不等
B tR
Vs t R t t t 0 (K A K B ) Vm K A K B t R 0
色谱法简单分类
四、色谱法的特点
优点：“三高”、“一快”、 “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 产生很好分离效果 高灵敏度——10-11~10-13g，适于痕量分析 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 化学衍生化再色谱分离、分析 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-MS)
[ X a ][Ym ]n X a S a Ka n X m Vm [ X m ][Ya ]
S a 为吸附剂表面面积 Vm 为流动相的体积
[ X a ]为溶质分子在吸附剂表 面的浓度 [ X m ]为溶质分子在流动相中 的浓度
注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关 next
A R B R
Vs t0 (1 K B ) Vm
A tR
Vs t0 (1 K A ) Vm
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
s和m改变 T改变
2）色谱条件（s，m，T）一定时，K一定 → tR一定
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 40年代 TLC，纸色谱 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，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 3．智能化发展
（四）空间排阻色谱法
要求： 固定相→多孔性凝胶 流动相→水——凝胶过滤色谱 流动相→有机溶剂——凝胶渗透色谱 分离机制见图示 渗透系数
[X S ] KP [X m ]
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： 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
二、基本类型色谱法的分离机制
基本概念：固定相（s）；流动相（m）
（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
（一）吸附色谱法
要求： 固定相→吸附剂（硅胶或AL2O3） 具表面活性吸附中心 分离机制：见图示 吸附平衡 吸附系数 Xm + nYa→Xa + nYm
（三）离子交换色谱法
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
阳离子交换树脂 RSO3-H+ + X+ → RSO3-X+ + H+
固定离子 可交换离子 待测离子
[ RSO3 X ] S [ H ] m [ RSO3 H ] S [ X ] m
第二节
Hale Waihona Puke 色谱法的原理一、色谱过程、分离原理及特点 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
（一）色谱过程
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 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
续前
（二）色谱分离原理
色谱分离基于各组分在两相之间平衡分配的差异， 平衡分配可以用分配系数和分配比来衡量
（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↑ →不利于不同组分分离
选择性系数
KS
[ RSO3 X ] S [ X ] [ RSO3 H ] S [ H ] m
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： 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
固体 液体
气-固色谱 气-液色谱
气相色谱
续前
2．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： 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
图示
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
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、流 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
图示
固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚 色带
二、色谱法定义、实质和目的
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
三、分类：
1．按两相分子的聚集状态分： 流动相 液体 液体 固定相 固体 液体 类型 液-固色谱 液-液色谱 液相色谱
气体 气体
（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 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， 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 t R t 0 (1 K ) Vm
( R' 1)
VS 1 1 K R' Vm
组分在色谱柱中迁移速度 u R L t R t 0 R' 组分在流动相中迁移速度 u 0 L t 0 t R
t0 组分在固定相中的停留 时间 t R R'
续前
VS 色谱过程方程 t R t 0 (1 K ) Vm
续前
3．分配系数K（平衡常数）：指在一定温度和压力 下，组分在色谱柱中达分配平衡后，在固定相与 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、流动相性质及温度有关 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
图示
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→分开 back
（二）分配色谱法
要求： 固定相→机械吸附在惰性载体上的液体 流动相→必须与固定相不为互溶 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
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)
（二）tR与K的关系：
设R'为单位时间内一个分子 在流动相中出现的几率 设1 R'为单位时间内一个分子 在固定相中出现的几率
VS 1 R ' C S VS K R' C mVm Vm
狭义分配系数
Cs X s Vs K Cm X m Vm
Vs为固定相的体积 Vm为流动相的体积
C s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、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
第十一章
第一节
色谱分析概论 和经典液相色谱
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 植物色素分离见图示 2．现在：一种重要的分离、分析技术 分离混合物各组分并加以分析 固定相——除了固体，还可以是液体 流动相——液体或气体 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