第12章 色谱分析法导论
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(完整word版)色谱分析法导论
第14章色谱分析法导论【14-1】 在仪器分析中，色谱的独特特点是什么？ 答：具有能同时进行分离和分析的特点. 【14-2】 导致谱带展宽的因素有哪些？【14-3】 哪些参数可以改进色谱分离的分离度以及怎样在色谱图上测定这些参数？ 【14-4】 影响选择性因子α的参数有哪些？ 【14-5】 如何控制和调节容量因子k '?【14—6】 色谱柱效n 由哪些因素决定?如何提高柱效？答：根据速率理论，影响n 的因素有： （1）固定相,包括固定相的粒径、填充均匀程度、固定液种类、液膜厚度等。
（2）流动相，包括流动相的种类、组成、流速 (3）柱温。
提高柱效的方法有： （1）优化流动相组成、流速及柱温来优化柱效。
（2)增大柱长可以增加理论塔板数，但会使分析时间增长. （3）降低塔板高度H 。
【14-7】 色谱定量分析中,为什么要定量校正因子？校正因子有几种表示方法？实验中如何测定定量校正因子？【14—8】 已知某色谱峰的半峰宽为4.708mm,求此色谱峰的峰底宽。
答：8.000mm【14-9】 组分A ，B 在某气液色谱柱上的分配系数分别为495和467。
试问在分离时哪个组分先流出色谱柱？答：根据分配系数的定义:agc K c =，K 值表示组分与固定相作用力的差异，K 值大，说明组分与固定相的亲和力越大，其在柱中滞留的时间长。
由于A 组分的分配系数大于B 组分，因此B 组分先流出色谱柱。
【14-10】 组分A 从色谱柱流出需15。
0min ，组分B 流出需25。
0min,而不被色谱柱保留的组分P 流出色谱柱需2.0min 。
问：(1）B 组分相对于A 组分的相对保留时间是多少？ （2）A 组分相对于B 的相对保留时间是多少？ （3）组分A 在柱中的容量因子是多少?（4）组分A 通过流动相的时间占通过色谱柱的总时间的百分之几？ （5）组分B 通过固定相上平均停留时间是多少? 解：(1）/B A t t =(25.0-2.0）/（15.0—2。
12.色谱法导论
选择因子
在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（ 在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（s）， 然后再求其它峰（i）对这个峰的相对保留值．此时，ri.s可 然后再求其它峰（ 对这个峰的相对保留值．此时， 能大于1 也可能小于1 在多元混合物分析中， 能大于1，也可能小于1．在多元混合物分析中，通常选择一 对最难分离的物质对， 对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作为重要参 数．在这种特殊情况下，可用符号α表示： 在这种特殊情况下，可用符号α表示：
2．按分离机理分类
利用组分在吸附剂（固定相） 利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得 以分离的方法，称为吸附色谱法 吸附色谱法。 以分离的方法，称为吸附色谱法。 利用组分在固定液（固定相） 利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而达到分离的 分配色谱法。 方法称为分配色谱法 方法称为分配色谱法。 利用组分在离子交换剂（固定相） 利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而 达到分离的方法，称为离子交换色谱法 离子交换色谱法。 达到分离的方法，称为离子交换色谱法。 利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分 离的方法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法 最近， 凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。 离的方法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。最近，又有一 种新分离技术，利用不同组分与固定相（固定化分子） 种新分离技术，利用不同组分与固定相（固定化分子）的高专 属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法 亲和色谱法， 属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法，常用于蛋白质的 分离
第十二章 色谱法导论 （Principles of Chromatography） Chromatography）
第一节 第二节 第三节 概 述 色谱法基本原理 色谱定性和定量分析
色谱分析法概述分析化学课件
自动化与智能化
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。
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。
色谱分析方法导论
第14页，共105页。
第15页，共105页。
（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；
第16页，共105页。
分配色谱法：利用不同组分在 两相间的分配系数的差别进行分 离的方法。
第17页，共105页。
离子交换色谱：利用溶液中不 同离子与离子交换剂间的交换能力 的不同而进行分离的方法。
第6页，共105页。
一、色谱分离基本原理：
由以上方法可知，在色谱法中存 在两相，一相是固定不动的，我们把 它叫做固定相；另一相则不断流过固 定相，我们把它叫做流动相。
第7页，共105页。
色谱法的分离原理就是利用待 分离的各种物质在两相中的分配系 数、吸附能力等亲和能力的不同来 进行分离的。
第8页，共105页。
谱柱柱型特点的参数。对填充柱，
=6~35；对毛细管柱， =60~600
。
第46页，共105页。
4. 选择因子 ：色谱柱对A、B两组分的选择因子
定义如下：
tr' (B) tr' ( A)
kB kA
KB KA
A为先流出的组分，B 为后流出的组分。
第47页，共105页。
注意：K 或 k 反映的是某一组分在两相间的
分配；而 是反映两组分间的分离情况！当两组分
K 或 k 相同时， =1 时，两组分不能分开；当两组 分 K 或 k 相差越大时， 越大，分离得越好。也就
是说，两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的 先决条件。
和 k 是计算色谱柱分离效能的重要参
数！
第48页，共105页。
二、 塔板理论
塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分配状况及 评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的理论。塔板理论将 一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，用塔板概念 来描述组分在柱中的分配行为。塔板是从精馏中借用的，是 一种半经验理论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分 布。
第15页，共105页。
（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；
第16页，共105页。
分配色谱法：利用不同组分在 两相间的分配系数的差别进行分 离的方法。
第17页，共105页。
离子交换色谱：利用溶液中不 同离子与离子交换剂间的交换能力 的不同而进行分离的方法。
第6页，共105页。
一、色谱分离基本原理：
由以上方法可知，在色谱法中存 在两相，一相是固定不动的，我们把 它叫做固定相；另一相则不断流过固 定相，我们把它叫做流动相。
第7页，共105页。
色谱法的分离原理就是利用待 分离的各种物质在两相中的分配系 数、吸附能力等亲和能力的不同来 进行分离的。
第8页，共105页。
谱柱柱型特点的参数。对填充柱，
=6~35；对毛细管柱， =60~600
。
第46页，共105页。
4. 选择因子 ：色谱柱对A、B两组分的选择因子
定义如下：
tr' (B) tr' ( A)
kB kA
KB KA
A为先流出的组分，B 为后流出的组分。
第47页，共105页。
注意：K 或 k 反映的是某一组分在两相间的
分配；而 是反映两组分间的分离情况！当两组分
K 或 k 相同时， =1 时，两组分不能分开；当两组 分 K 或 k 相差越大时， 越大，分离得越好。也就
是说，两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的 先决条件。
和 k 是计算色谱柱分离效能的重要参
数！
第48页，共105页。
二、 塔板理论
塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分配状况及 评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的理论。塔板理论将 一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，用塔板概念 来描述组分在柱中的分配行为。塔板是从精馏中借用的，是 一种半经验理论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分 布。
色谱法导论PPT课件
色谱法的应用领域
01
02
03
04
化学分析
色谱法广泛应用于化学分析领 域，用于分离和测定复杂有机 化合物、无机离子和金属配合 物等。
生物医药
在生物医药领域，色谱法用于 分离和纯化生物分子、药物成 分以及检测药物残留等。
环境监测
在环境监测领域，色谱法用于 检测空气、水和土壤中的有害 物质，如有机污染物、重金属 等。
新型硅胶基质固定相
硅胶基质固定相具有良好的热稳定性和化学稳定性， 可用于分离各种极性化合物。
新型聚合物固定相
聚合物固定相具有高选择性、高柱效和良好的耐受性， 可用于分离复杂样品。
新型手性固定相
手性固定相可用于拆分光学异构体，为手性化合物的 分离提供了新的解决方案。
色谱仪器的发展
高效液相色谱仪
高效液相色谱仪具有高分离效能、高灵敏度和广 泛应用的特点，已成为色谱分析的重要手段。
食品成分分析
色谱法用于分析食品中的营养成分，如脂肪、蛋白 质、糖类等，以评估食品的质量和营养价值。
食品添加剂检测
色谱法用于检测食品中添加剂的含量，确保食品的 安全性和合规性。
食品污染物检测
色谱法用于检测食品中的污染物，如农药残留、重 金属等，保障食品安全和消费者健康。
在环境监测中的应用
01
空气污染物的分离 与测定
食品工业
在食品工业中，色谱法用于检 测食品中的添加剂、农药残留 和营养成分等。
02
色谱法的基本原理
分离原理
分离原理
色谱法通过流动相和固定相之 间的相互作用，使不同组分在 固定相和流动相之间的分配系 数不同，从而实现各组分的分 离。
分配系数
各组分在固定相和流动相之间 的分配系数决定了它们在色谱 分离中的行为。分配系数越大 ，组分在固定相上的保留越强 ，越难以被洗脱。
色谱分析法PPT课件
柱或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两相中进行不 同程度的作用。与固定相作用强的组份随流动相流出的速度慢，反之，与固定 相作用弱的组份随流动相流出的速度快。由于流出的速度的差异，使得混合组 份最终形成各个单组份的“带(band)”或“区(zone)”，对依次流出的各个单组份 物质可分别进行定性、定量分析。
a. 死时间(Dead time, t0) ：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时 的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，
其流速与流动相的流速相近。据 t0 可求出流动相平均流速 u
u
柱长 死时间
L t0
.
5
b. 保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随流动相
是最为有效的分离手段！其应用涉及每个科学领域。 历史：1903年，俄国植物学家Mikhail Tswett 最先发明。他采用填充有固
体CaCO3细粒子的玻璃柱，将植物色素的混合物(叶绿素和叶黄素 chlorophylls & xanthophylls)加于柱顶端，然后以溶剂淋洗，被分 离的组份在柱中显示了不同的色带，他称之为色谱 (希腊语中
V0 t0Fco
其中，Fco为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为：
FcoF0 TTcr
•
p0 pw p0
F0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。
.
6
e. 保留体积Vr：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相
的体积。
V0 tr •Fco
f. 调整保留体积：V 某r' 组份的保留体积扣除死体积后的体积。
.
3
色谱分离过程（色谱图）
a. 死时间(Dead time, t0) ：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时 的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，
其流速与流动相的流速相近。据 t0 可求出流动相平均流速 u
u
柱长 死时间
L t0
.
5
b. 保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随流动相
是最为有效的分离手段！其应用涉及每个科学领域。 历史：1903年，俄国植物学家Mikhail Tswett 最先发明。他采用填充有固
体CaCO3细粒子的玻璃柱，将植物色素的混合物(叶绿素和叶黄素 chlorophylls & xanthophylls)加于柱顶端，然后以溶剂淋洗，被分 离的组份在柱中显示了不同的色带，他称之为色谱 (希腊语中
V0 t0Fco
其中，Fco为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为：
FcoF0 TTcr
•
p0 pw p0
F0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。
.
6
e. 保留体积Vr：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相
的体积。
V0 tr •Fco
f. 调整保留体积：V 某r' 组份的保留体积扣除死体积后的体积。
.
3
色谱分离过程（色谱图）
色谱分析法导论课件
检测原理基于物质与 检测器之间的相互作 用，如热导、光吸收、 荧光等。
定量原理
通过比较标准品和样品的色谱峰面积或峰高进行定量。
01
02
标准品和样品需在同一条件下进行分析，以获得准确的定量结果。
定量方法包括外标法和内标法，选择合适的定量方法可以提高
03
分析准确度。
03
色谱分析法的分类
按固定相的状态分类
实验操作步骤
色谱柱的安装与条件设置
流动相的准备与泵的操作
样品的处理与进样
检测器的操作与数据采集
按照操作规程正确安装色谱柱， 并根据实验需求设置色谱柱的 温度、压力等条件。确保色谱 柱的稳定性和分离效果。
根据实验方案准备适量的流动 相，并按照操作规程启动泵， 调整流动相的流速和组成。确 保流动相的稳定性和均匀性。
实验环境设置
根据实验需求，设置实验室温度、湿度等环境条件，确保 实验过程中环境因素的一致性和稳定性。
仪器设备检查
检查色谱仪、检测器、泵等设备是否正常工作，确保仪器 处于良好状态。同时，对仪器进行必要的校准和调整，以 保证实验结果的准确性。
安全措施准备
根据实验中可能存在的安全隐患，准备必要的安全防护措 施，如佩戴防护眼镜、手套等，确保实验人员的安全。
环境监测
在环境监测中，色谱分析法用于空气、 水体、土壤等环境样品中污染物的检 测和分析，如有机氯农药、多环芳烃 等持久性有机污染物。
生物医药
在生物医药领域，色谱分析法用于蛋 白质、核酸等生物大分子的分离和纯 化，以及药物成分的分析和质量控制。
食品检测
在食品检测中，色谱分析法用于食品 中添加剂、农药残留、重金属等有害 物质的检测和分析，以确保食品安全。
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。
色谱分析法导论演示文稿
超前，引起色谱峰扩展。
Cg
0.01k 2 (1 k )2
d
2 p
Dg
容量因子
第34页，共89页。
液相传质阻力项CL u
试样组分从固定相表面移动到固定相内部再回 到表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间 （即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，
部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色 谱峰扩展。
.....（.. 柱温）
分配比k又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定温
度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相中的
量之比值。是衡量柱子对组分保留能力的重要参数。
k K VS
t
' R
VM tM
第13页，共89页。
相比β
色谱柱内固定相和流动相体积之比
VM K
VS k
是柱型及结构的重要特征。
什么是气相色谱法？
❖ 以气体为流动相的色谱法
❖ Gas Chromatogaphy，简称GC
❖ 按固定相状态的不同可分为：
气固色谱(GSC)
气液色谱(GLC) ❖ 适合分离分析易汽化（在- 190℃-500℃范围内有0.2-
10mmHg的蒸气压的）稳定、不易分解、不易反应的样品， 特别适合用于同系物、同分异构体的分离。
研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变 化的影响因素
❖ 塔板理论
❖ 速率理论
第21页，共89页。
（1）塔板理论
❖ 推导
塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得到流出
曲线方程：
C
C0
e
(
ttR )2 2 2
2
为标准偏差
tR
n
第22页，共89页。
Cg
0.01k 2 (1 k )2
d
2 p
Dg
容量因子
第34页，共89页。
液相传质阻力项CL u
试样组分从固定相表面移动到固定相内部再回 到表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间 （即传质阻力）而使分子有滞留倾向。在此过程中，
部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前，引起色 谱峰扩展。
.....（.. 柱温）
分配比k又称为容量因子、容量比、分配容量，是指在一定温
度和压力下，平衡状态时组分在固定相中的量与在流动相中的
量之比值。是衡量柱子对组分保留能力的重要参数。
k K VS
t
' R
VM tM
第13页，共89页。
相比β
色谱柱内固定相和流动相体积之比
VM K
VS k
是柱型及结构的重要特征。
什么是气相色谱法？
❖ 以气体为流动相的色谱法
❖ Gas Chromatogaphy，简称GC
❖ 按固定相状态的不同可分为：
气固色谱(GSC)
气液色谱(GLC) ❖ 适合分离分析易汽化（在- 190℃-500℃范围内有0.2-
10mmHg的蒸气压的）稳定、不易分解、不易反应的样品， 特别适合用于同系物、同分异构体的分离。
研究流出曲线展宽的本质及曲线形状变 化的影响因素
❖ 塔板理论
❖ 速率理论
第21页，共89页。
（1）塔板理论
❖ 推导
塔板理论将色谱柱比作精馏塔，通过概率理论得到流出
曲线方程：
C
C0
e
(
ttR )2 2 2
2
为标准偏差
tR
n
第22页，共89页。
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2013-10-24
2.色谱法分类
(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱； 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱
2013-10-24
液相色谱
(2)液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。 按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。
离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂
2013-10-24
4. 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参
数，有三种表示方法：
（1）标准偏差( )：即0.607倍
峰高处色谱峰宽度的一半。
（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一 半处的宽度 Y1/2 =2.354 （3）峰底宽(Wb)：Wb=4
2013-10-24
5. 色谱流出曲线的数学描述
为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。
2013-10-24
(3)其他色谱方法
薄层色谱和纸色谱： 比较简单的色谱方法 凝胶色谱法：测聚合物分子 量分布。 超临界色谱: CO2流动相。 高效毛细管电泳:
九十年代快速发展、特
别适合生物试样分析分离的 高效分析仪器。
2013-10-24
3.色谱法的特点
（1）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。 （2） 灵敏度高 可以检测出μ g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。 （3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。 （4） 应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处： 被分离组分的定性较为困难。
09:45:24
色谱柱长：L， 虚拟的塔板间距离：H，
色谱柱的理论塔板数：n，
则三者的关系为： n=L/H
理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
tR 2 tR 2 n 5.54( ) 16( ) Y1/ 2 Wb
保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配!
09:45:24
2.有效塔板数和有效塔板高度
2013-10-24
二、色谱分离过程
色谱分离过程是在色谱柱内完成的。 填充柱色谱: 分离机理不同。 气固(液固)色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液(液液)色谱的固定相: 由 担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程； 气液色谱的分离机理： 气固(液固)色谱和气液(液液)色谱，两者的
固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效 n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱 峰较窄。
09:45:24
B/u —分子扩散项
B = 2 D
：弯曲因子，填充柱色谱， <1。 D：试样组分分子在流动相中的扩散系数（cm2·-1） s (1) 存在着浓度差，产生纵向扩散; (2) 扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差; (3) 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑; (4) 扩散系数：Dg ∝(M载气)-1/2 ； M载气↑，B值↓。
H 有效
09:45:24
L n有效
3.塔板理论的特点和不足
(1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越 小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所 得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔 板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定 物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组 分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法 分离。 (4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱 效的途径。
填充柱相比：6～35；毛细管柱的相比：50～1500。
容量因子越大，保留时间越长。
VM为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙体积； VS为固定相体积，对不同类型色谱柱， VS的含义不同； 气-液色谱柱： VS为固定液体积； 气-固色谱柱： VS为吸附剂表面容量；
2013-10-24
5. 分配比与保留时间的关系
09:45:24
二、 速率理论-影响柱效的因素
1. 速率方程（也称范.弟姆特方程式）
H = A + B/u + C· u
H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s) 减小A、B、C三项可提高柱效；
存在着最佳流速；
A、B、C三项各与哪些因素有关？
09:45:24
A─涡流扩散项
A = 2λdp
dp：固定相的平均颗粒直径 λ：固定相的填充不均匀因子
fundamental of chromatograph theory
qualitative and quantitative analysis in chromatograph 结束
2013-10-24
第十二章 色谱分析基础
fundamental of chromatograph analysis
2013-10-24
2. 分配系数（ partion factor） K
组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、 挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间 分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数， 用K 表示，即：
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cM
1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质 有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。 2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的 参数，数值越大，该组分的保留时间越长。
3. 分配比可以由实验测得。
2013-10-24
4. 容量因子与分配系数ห้องสมุดไป่ตู้关系
MS VS M V c V K k S S s S Mm M S cm Vm Vm Vm 式中β为相比。
第九章 色谱分析基础
fundamental of chromatograph analysis
一、 色谱法的特点、 分类和作用
characteristic ,classification actuation of chromatograph
二、气相色谱分离过程
separation process of gas
chromatograph
第一节 色谱法概述
generalization of chromatograph analysis
2013-10-24
一、 色谱法的特点、分类和作用
1.概述
混合物最有效的分离、分析方法。 俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置： 色谱原型装置，如图。 色谱法是一种分离技术， 试样混合物的分离过程也就是试样中各组 分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的 分配过程。 其中的一相固定不动，称为固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 体（气体或液体），称为流动相。
滞留因子（retardation factor）： RS uS
u
us：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线 速度；滞留因子RS也可以用质量分数ω表示：
RS ms ms m M 1 1 m 1 k 1 s mM
若组分和流动相通过长度为L的分离柱，需要的时间分 别为tR和tM，则：
L tR ; uS L tM u
由以上各式，可得： tR = tM(1+k)
2013-10-24
' tR tM tR k tM tM
三、色谱流出曲线与术语
1.基线
无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。
2.保留值
（1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组 分从进样到柱后出现浓度 极大值时所需的时间； 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的保 留时间； 调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM
• 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 • 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 • 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效 塔板数和有效塔板高度：
tR 2 tR 2 n理 5.54( ) 16( ) Y1 / 2 Wb
n有效
' ' tR 2 tR 2 5.54( ) 16( ) Y1 / 2 Wb
09:45:24
一、塔板理论-柱分离效能指标
1.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续 的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）； 塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅 速达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同。
2013-10-24
色谱法
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。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 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。 两相及两相的相对运 动构成了色谱法的基础
分配系数是色谱分离的依据。
2013-10-24
分配系数 K 的讨论
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；
试样一定时，K主要取决于固定相性质；
每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。
2.色谱法分类
(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱； 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱
2013-10-24
液相色谱
(2)液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。 按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。
离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂
2013-10-24
4. 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参
数，有三种表示方法：
（1）标准偏差( )：即0.607倍
峰高处色谱峰宽度的一半。
（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一 半处的宽度 Y1/2 =2.354 （3）峰底宽(Wb)：Wb=4
2013-10-24
5. 色谱流出曲线的数学描述
为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。
2013-10-24
(3)其他色谱方法
薄层色谱和纸色谱： 比较简单的色谱方法 凝胶色谱法：测聚合物分子 量分布。 超临界色谱: CO2流动相。 高效毛细管电泳:
九十年代快速发展、特
别适合生物试样分析分离的 高效分析仪器。
2013-10-24
3.色谱法的特点
（1）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。 （2） 灵敏度高 可以检测出μ g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。 （3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。 （4） 应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处： 被分离组分的定性较为困难。
09:45:24
色谱柱长：L， 虚拟的塔板间距离：H，
色谱柱的理论塔板数：n，
则三者的关系为： n=L/H
理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
tR 2 tR 2 n 5.54( ) 16( ) Y1/ 2 Wb
保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配!
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2.有效塔板数和有效塔板高度
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二、色谱分离过程
色谱分离过程是在色谱柱内完成的。 填充柱色谱: 分离机理不同。 气固(液固)色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液(液液)色谱的固定相: 由 担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程； 气液色谱的分离机理： 气固(液固)色谱和气液(液液)色谱，两者的
固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效 n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱 峰较窄。
09:45:24
B/u —分子扩散项
B = 2 D
：弯曲因子，填充柱色谱， <1。 D：试样组分分子在流动相中的扩散系数（cm2·-1） s (1) 存在着浓度差，产生纵向扩散; (2) 扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差; (3) 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑; (4) 扩散系数：Dg ∝(M载气)-1/2 ； M载气↑，B值↓。
H 有效
09:45:24
L n有效
3.塔板理论的特点和不足
(1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越 小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所 得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔 板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定 物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组 分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法 分离。 (4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱 效的途径。
填充柱相比：6～35；毛细管柱的相比：50～1500。
容量因子越大，保留时间越长。
VM为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙体积； VS为固定相体积，对不同类型色谱柱， VS的含义不同； 气-液色谱柱： VS为固定液体积； 气-固色谱柱： VS为吸附剂表面容量；
2013-10-24
5. 分配比与保留时间的关系
09:45:24
二、 速率理论-影响柱效的因素
1. 速率方程（也称范.弟姆特方程式）
H = A + B/u + C· u
H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s) 减小A、B、C三项可提高柱效；
存在着最佳流速；
A、B、C三项各与哪些因素有关？
09:45:24
A─涡流扩散项
A = 2λdp
dp：固定相的平均颗粒直径 λ：固定相的填充不均匀因子
fundamental of chromatograph theory
qualitative and quantitative analysis in chromatograph 结束
2013-10-24
第十二章 色谱分析基础
fundamental of chromatograph analysis
2013-10-24
2. 分配系数（ partion factor） K
组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、 挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间 分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数， 用K 表示，即：
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cM
1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质 有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。 2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的 参数，数值越大，该组分的保留时间越长。
3. 分配比可以由实验测得。
2013-10-24
4. 容量因子与分配系数ห้องสมุดไป่ตู้关系
MS VS M V c V K k S S s S Mm M S cm Vm Vm Vm 式中β为相比。
第九章 色谱分析基础
fundamental of chromatograph analysis
一、 色谱法的特点、 分类和作用
characteristic ,classification actuation of chromatograph
二、气相色谱分离过程
separation process of gas
chromatograph
第一节 色谱法概述
generalization of chromatograph analysis
2013-10-24
一、 色谱法的特点、分类和作用
1.概述
混合物最有效的分离、分析方法。 俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置： 色谱原型装置，如图。 色谱法是一种分离技术， 试样混合物的分离过程也就是试样中各组 分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的 分配过程。 其中的一相固定不动，称为固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 体（气体或液体），称为流动相。
滞留因子（retardation factor）： RS uS
u
us：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线 速度；滞留因子RS也可以用质量分数ω表示：
RS ms ms m M 1 1 m 1 k 1 s mM
若组分和流动相通过长度为L的分离柱，需要的时间分 别为tR和tM，则：
L tR ; uS L tM u
由以上各式，可得： tR = tM(1+k)
2013-10-24
' tR tM tR k tM tM
三、色谱流出曲线与术语
1.基线
无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。
2.保留值
（1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组 分从进样到柱后出现浓度 极大值时所需的时间； 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的保 留时间； 调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM
• 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 • 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 • 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效 塔板数和有效塔板高度：
tR 2 tR 2 n理 5.54( ) 16( ) Y1 / 2 Wb
n有效
' ' tR 2 tR 2 5.54( ) 16( ) Y1 / 2 Wb
09:45:24
一、塔板理论-柱分离效能指标
1.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续 的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）； 塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅 速达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同。
2013-10-24
色谱法
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。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 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。 两相及两相的相对运 动构成了色谱法的基础
分配系数是色谱分离的依据。
2013-10-24
分配系数 K 的讨论
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；
试样一定时，K主要取决于固定相性质；
每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。