7色谱分离原理
第7章 色谱分离技术
2. 按树脂骨架的物理结构
(1) 凝胶型树脂 (2) 大网格树脂 (3) 均孔树脂
3. 按活性基团分类
1) 阳离子交换树脂 活性基团为酸性， 对阳离子具有交换能力。
(1) 强酸性阳离子交换树脂
超临界流体色谱—流动相是在接近它 的临界温度和压力下工作的液体
三、色谱法的分类
根据固定相的附着方式分类 —固定相装在圆柱管中—柱色谱 —液体固定相涂在纸上—纸色谱(平板色谱)
—固定相涂敷在玻璃或金属板上—薄层色谱
三、色谱法的分类
按分离机理不同，可分为： 吸附色谱法 分配色谱法 离子交换色谱法 凝胶色谱法 亲和色谱法
第7章 色谱分离技术
一、色谱分离技术的概念 色谱（chromatography）分离技术是 一类分离方法的总称，又称色谱法、层析法、 层离法等。它是利用不同组分在固定相和流 动相中的物理化学性质的差别，使各组分在 两相中以不同的速率移动而进一步分离的技 术。
二、色谱分离系统的组成
在色谱法中，表面积较大的固体或附着 在固体上且不运动的液体，静止不动的 一相（称为固定相 ；自上而下运动的一 相（一般是气体或液体）称为流动相 。
展开剂
常用溶剂极性次序为：己烷<环己烷<四 氯化碳<甲苯<苯<氯仿<乙醚<乙酸乙酯< 丙酮<正丙醇<乙醇<甲醇<水<冰醋酸
（2）柱色谱的吸附剂与洗脱剂
吸附剂的选择
一般地说，所选的吸附剂应有最大的比 表面积和足够的吸附能力，它对欲分离 的不同物质应该有不同的解吸能力；与 洗脱剂、溶剂及样品组分不会发生化学 反应；还要求所选的吸附剂颗粒均匀， 在操作过程中不会破裂。
07第七章色谱法分离原理
合组分的能力
色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加， 随板高H的增大而减小。
3．塔板理论对色谱的解释：
第一，当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数 n
第二大，即于当在5样0t时R品一，进定可入时得色，到谱若基柱色本后谱对，称只的要峰各形组曲分线在；两相 间峰的越分窄配，系则数n有值微越小大差，异，经过反复多次 的H分越配小平，衡柱后效，能仍越可高获。得良好的分离；
减小固定液的液膜厚度df，增大组分在液 相中的扩散系数Dl，可以减小 Cl值。
a.降低固定液含量，df减小，但容量因子k也 随之变小，对分离不利；
b.固定液含量一定时，df值随载体的比表面积 增加而降低。因此，一般用比表面积较大的
载体来降低df值； c.提高柱温，Dl增大，但k值减小，故应控制
适当的柱温。
宽受涡流扩散、分子扩散和传 质阻力三个动力学因素的控制。
板高方程为：
u L —— 流动相的平均线速度； A、tBM 、C —— 常数。A为涡流扩散项系 数
B为分子扩散项系数 C为传质阻力项系数
u一定时，只有当A、B、C较小
时，板高H才能小，柱效才会高； 反之，则柱效低，色谱峰扩张。
1.涡流扩散项（A）
变宽的程度由下式决定：
A=2λdp
① A与填充物的平均直径dp 和填充不规则因子λ有关， 与流动相的性质、线速度和 组分性质无关；
② 使用颗粒细和均匀的填 料，采用均匀填充，是减小 涡流扩散和提高柱效的有效 途径。
2.分子扩散项（ ）
气体分子的分子扩散项系数B为：
B=2γDg
γ—— 弯曲因子。它表示柱填充物 对分子扩散的阻碍程度。
③ 在溶质浓度低时，Cs 基本上正比于Cm，曲 线近似直线。
色谱分离基本原理
色谱分离基本原理色谱分离是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
色谱分离的基本原理是通过不同物质在固定相和流动相之间相互作用的差异，实现物质的分离和检测。
色谱分离技术具有高分辨率、高灵敏度、高选择性和高效率的特点，因此在科学研究和工业生产中得到了广泛的应用。
色谱分离的基本原理可以归纳为两种类型，一种是在固定相上进行分离，称为固相色谱；另一种是在流动相中进行分离，称为液相色谱。
不同类型的色谱分离在原理上有一些差异，但都遵循着相互作用差异的基本规律。
固相色谱是利用固定相对样品中的化合物进行吸附、离子交换、分子筛分或亲和作用等，使得各种成分在固定相上的停留时间不同，从而实现分离的一种技术。
固相色谱的固定相可以是硅胶、石英、氧化铝等，其特点是化学惰性好，机械强度高，对各种化合物有较好的吸附能力。
液相色谱是将待分离的混合物溶解在流动相中，通过流动相在固定相上的分配和传递，使得各种成分在固定相上的停留时间不同，从而实现分离的一种技术。
液相色谱的固定相可以是多孔玻璃、聚合物凝胶、硅胶等，其特点是孔隙度大，表面积大，对各种化合物有较好的吸附和分配能力。
色谱分离的基本原理还包括了各种色谱柱的选择、流动相的选择、检测器的选择等方面的内容。
不同的色谱分离技术需要根据样品的性质、分析的目的和仪器设备的条件来选择合适的色谱柱、流动相和检测器，以达到最佳的分离效果。
总的来说，色谱分离的基本原理是通过不同物质在固定相和流动相之间相互作用的差异，实现物质的分离和检测。
固相色谱和液相色谱是两种常见的色谱分离技术，它们在固定相的选择、流动相的选择、检测器的选择等方面有所不同，但都遵循着相互作用差异的基本规律。
通过对色谱分离的基本原理的深入理解，可以更好地应用色谱分离技术进行科学研究和工业生产。
色谱分离的依据
色谱分离的依据
色谱法是一种分离方法
其分离原理是根据不同物质在不同相态中的选择性分配。
色谱法的一般分离流程用流动相对固定相中的混合物进行冲洗
因混合物在固定相-流动相中的分配系数不同，因此在固定相中的移动速度不同
最终达到分离的目的。
色谱法（chromatography）又称“色谱分析”、“色谱分析法”、“层析法”，是一种分离和分析方法，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。
色谱法起源于20世纪初，1950年代之后飞速发展，并发展出一个独立的三级学科-色谱学。
1952年英国科学家阿切尔·马丁（Archer JohnPorter Martin 1910~）、理查德·辛格（Richard LaurenceMillington Synge ,1914-）因发明分配色谱分离法而共同获得诺贝尔化学奖[1] ，此外，色谱分析方法还在12项获得诺贝尔化学奖的研究工作中起到关键作用。
色谱分离的基本原理
色谱分离的基本原理色谱分离（Chromatographicseparation）是一种通过色谱系统来分离物质，分析各原料成分含量，以及提取所需成分的技术。
它在化学、农业、药物生产、环境监测、制药、生物技术等领域都有应用。
它的基本原理是以被检测物的立体分子结构、分子量以及相互作用力作为主要因素，在色谱系统中不同的分散相流经不同的固定相，从而发生复杂的溶解、分配、和移动过程，以色谱图形的方式呈现出来。
色谱分离技术的基本原理是依据物质的分子行为来完成分离与测定，其具体包括：一是被分离物质穿过不同的分散相的动力学过程；二是分散相的横向运动；三是不同的分子穿过固定相的表面的分子动力学过程，这一过程主要是指不同的分子根据立体结构与固定相表面的相互作用力的强弱而沿着不同的路径穿过固定相；四是被拆离物质从固定相表面的脱附过程。
色谱分离系统的其他基本要素包括分散相和固定相，分散相是指具有电荷的铵离子和钠离子等，而固定相是指由有机活性硅、交联硅树脂或者植物油脂组成的介质物质。
分散相的作用是在溶剂中把被测物质稳定地分散起来，而固定相的作用是在柱内具有电荷的分子面对着具有极性的表面，使得分子结构与表面形成强烈的相互作用，从而发挥出分离、浓缩、回收等作用。
色谱分离还包括色谱柱和测定技术，色谱柱是指在柱内层层堆叠分散相和固定相，构成一个稀溶液容器，以把物质分离出来，而测定技术是指把色谱流出的物质用分光光度计或紫外检测器来测定。
色谱分离的基本原理是以物质的立体结构、分子量以及相互作用力为主要因素，在色谱系统中不同的分散相流经不同的固定相，从而发生复杂的溶解、分配、和移动过程，以色谱图形的方式呈现出来。
它是以物质的分子行为为基础完成分离与测定，通过检测物质穿过不同的分散相，分散相的横向运动，以及不同的分子穿过固定相的表面的分子动力学过程和被拆离物质从固定相表面的脱附过程完成，最终运用色谱柱和测定技术确定被分离物质的组成成份和含量。
气相色谱
在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时 的浓度（g· mL-1）比称为分配系数，以K表示。 待测组分在固定相和流动相之间发生的吸附，脱附 或溶解，挥发的过程叫做分配过程。
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中浓度 Cs K Cm K
（分配系数是色谱分析的依据）
分配系数K是由组分及固定液的热力学性质决定的， 随柱温，柱压变化，与柱中气相、液相的体积无关。 当K=1时，组分在固定相和流动相中浓度相等； 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于在流动相中的浓 度； 当K<1时，组分在固定相中的浓度小于在流动相中的浓 度。
（2-11）
1 1 m 1 k 1 S mM
组分和流动相通过长度为L的色谱柱所需时间分别
L tR us
(2 13)
tM
L u
(2 14 )
推导：t R t M (1 k )
' tR tM tR k tM tM
(2 15) (2 16 )
k可由实验测得。
死时间（dead time） tm 指不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷）从 进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。 保留时间（retention time）tR 指被测样品从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时 间O’B。 调整保留时间（adjusted retention time）tR’ tR’=tR-tm 某组分由于溶解或吸附与固定相，比不溶解或不被吸 附的组分在色谱柱中多滞留的时间。
图12.2 色谱流出曲线
（1）基线（base line）
当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实验操 作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称 为基线。 （2）保留值（retention value）
简述色谱分离的原理
简述色谱分离的原理
色谱分离是一种基于混合物中不同成分在固定相和流动相之间分配系数差异的分离方法。
其原理如下：
1. 固定相：色谱分离通常使用一个固定相，它可以是一个固体吸附剂（如硅胶、氧化铝）、一个液体固定相（如化学键合相）或一个凝胶。
2. 流动相：待分离的混合物通过流动相（通常是气体或液体）携带进入色谱柱。
3. 分配系数：混合物中的不同成分在固定相和流动相之间的分配系数不同。
分配系数是指成分在固定相和流动相之间达到平衡时的浓度比值。
4. 分离：当混合物通过色谱柱时，不同成分在固定相和流动相之间反复分配，由于分配系数的差异，不同成分在色谱柱中的移动速度不同，从而实现分离。
5. 检测：分离后的成分通过检测器进行检测，通常使用紫外线吸收、荧光、电化学或质谱等方法。
通过色谱分离，可以将混合物中的不同成分分离出来，并根据它们在色谱柱中的保留时间或洗脱顺序进行定性分析，还可以通过检测器的响应进行定量分析。
总的来说，色谱分离的原理是基于不同成分在固定相和流动相之间的分配系数差异，通过反复分配实现分离。
实验7 液相色谱法测雪碧、可乐中的咖啡因含量
液相色谱分离测定雪碧、可乐中的咖啡因【摘要】色谱法是一种分离和分析方法，本实验采用的是液相色谱中的反相分配色谱，反相色谱的固定相极性小于流动相，样品根据在固定相和流动相中的分配系数不同而进行分离。
通过标准样品的保留时间进行定性，以峰面积对浓度绘制的工作曲线定量测定可乐和雪碧中的咖啡因。
【关键字】液相色谱反相色谱咖啡因外标法【Summary】Chromatography is a separation and analysis method.This experiment uses reversed-phase distribution chromatography in liquid chromatography.The reversed-phase chromatography has a smaller stationary phase than the mobile phase.Samples have different distribution coefficients in the stationary phase and the mobile phase. And separation.Quantitative determination of caffeine in Cola and Sprite was performed by quantifying the retention time of the standard sample and by plotting the peak area versus the concentration plotted.【Keywords】liquid chromatography reversed phase chromatography caffeine external standard method【实验目的】1、学习液相色谱仪的基本原理，尤其是反相色谱的基本规律，构成和使用方法2、了解高效液相色谱仪（以安捷伦1260为例）的结构及基本操作；3、掌握色谱的基本定性、标准曲线定量方法。
第七章 色谱分析基础
3.分配比k
分配比又称容量因子、容量比，它是指在一 定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时， 分配在固定相和流动相中的质量比。即 ：
组分在固定相中的质量 ms k 组分在流动相中的质量 mM
k值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于 柱的容量大，因此又称分配容量或容量因子。它是衡量 色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。
三、 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？
t R ( B) k ( B) K ( B) t R ( A) k ( A) K ( A)
上式表明：通过选择因子α把实验测量值k与热力学性质的分 配系数K直接联系起来，α对固定相的选择具有实际意义。 如果两组分的K或k值相等，则α=1，两个组分的色谱峰必将重 合，说明分不开。两组分的K或k值相差越大，则分离得越好。因 此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。
7.2 色谱流出曲线及有关术语
一、流出曲线和色谱峰
二、基线
柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，即 图18－3中O—t线．稳定的基线应该是一条水平直线。
三、峰高
色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h表示，如图B′A
四、保留值
1．死时间tM 不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱 柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间 称为死时间，如图O′A′。
体），称为流动相。
二、色谱法分类
1．按两相状态分类
(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。
色谱法的基本原理
色谱法的基本原理
色谱法是一种分离和分析化合物的方法，它基于不同化合物在固定相和流动相
之间的分配系数不同而实现分离。
色谱法广泛应用于化学、生物、环境等领域，是一种重要的分析技术。
本文将从色谱法的基本原理入手，介绍色谱法的工作原理、分类和应用。
色谱法的基本原理是利用不同化合物在固定相和流动相之间的分配系数不同而
实现分离。
固定相是一种固体或涂覆在固体支持物上的液体，而流动相则是气体或液体。
在色谱柱中，样品通过流动相的推动在固定相中进行分离。
当样品中的化合物与固定相和流动相相互作用时，它们将以不同的速率通过色谱柱，从而实现分离。
色谱法根据固定相的不同可以分为气相色谱和液相色谱。
气相色谱主要应用于
气体和挥发性化合物的分离，而液相色谱则主要应用于非挥发性化合物的分离。
在色谱法中，固定相的选择对分离效果起着至关重要的作用，不同的固定相适用于不同类型的化合物。
色谱法的应用非常广泛，它可以用于分离和分析各种化合物，包括有机物、无
机物、生物分子等。
在化学领域，色谱法常用于分析有机合成产物的纯度和结构鉴定；在生物领域，色谱法可以用于分离和分析蛋白质、核酸等生物大分子；在环境领域，色谱法可以用于检测水体和大气中的污染物。
总之，色谱法是一种重要的分离和分析技术，它基于化合物在固定相和流动相
之间的分配系数不同而实现分离。
通过选择合适的固定相和流动相，色谱法可以实现对各种化合物的高效分离和分析。
在实际应用中，色谱法已经成为化学、生物、环境等领域不可或缺的分析工具，为科学研究和工程实践提供了重要的支持。
郑州大学仪器分析考研辅导7(色谱)
6.试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?
答: 速率方程中 H ＝A＋B/U+CU A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。
H-u曲线即范弟姆特方程式对于分离条件的选择具有指导意义。它可以 说明 ，填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、固定相 液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。
该法的主要优点是：简便、准确；操作条件(如进样量，流速等)变化 时，对分析结果影响较小．这种方法常用于常量分析，尤其适合于进样 量很少而其体积不易准确测量的液体样品．
3.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动 相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为 什么? 答:（1）柱长缩短不会引起分配系数改变
（2）固定相改变会引起分配系数改变
（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变 （4）相比减少不会引起分配系数改变 因为分配系数是热力学函数，只与组分的性质、固定相与流 动相的性质以及温度等有关.
对固定液的要求: (1)挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避免流失 (2)热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体.
(3)对试样各组分有适当的溶解能力,否则,样品容易被载气带走而起不到分 配作用.
(4)具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离 能力. (5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反应. 担体的表面积越大,固定液的含量可以越高.
t'R（n-C11）=11.8 (min) 即n-C11烷烃的调整保留时间为11.8 min。
5 有一根气-液色谱柱, 长2m, 当载气流速为15mL/min时, 理论塔 板数n=2450, 而在载气流速为40mL/min时, 理论塔板数n=2200, 若 忽略涡流扩散, 试计算: (1) 最佳流速为多少? (2) 在最佳流速时色谱柱的理论塔板数为多少?
简述色谱分离的原理
简述色谱分离的原理
色谱分离的原理是基于不同物质在固定相或液相中的吸附、分配、凝聚等作用力的差异，从而使得混合物中的组分被逐步分离。
色谱分离主要有两种类型：气相色谱和液相色谱。
气相色谱（Gas Chromatography）的原理是利用气体流动相和固定相之间的相互作用力，即吸附力和分配力，来实现混合物的分离。
混合物被蒸发成气体进入色谱柱，与固定相或涂覆在固定相上的移动相相互作用，不同组分根据吸附能力和亲和力的不同，在柱内被逐渐分离。
液相色谱（Liquid Chromatography）的原理是利用溶液流动相和固定或涂覆在固定相上的液相静相之间的相互作用力，在色谱柱内实现混合物的分离。
溶液流动相被输送到固定相上，由于不同组分与固定相或移动相的相互作用力不同，从而导致组分在柱内以不同的速率移动，最终实现分离。
色谱分离还可以根据不同的分离机制来进一步细分，比如亲和色谱、离子交换色谱、大小排阻色谱等。
每种色谱分离方法都有其特定的原理和应用领域，可以根据样品的性质选择合适的色谱方法。
7色谱分离原理
分配系数
容量因子或分配比 capacity factor
relative retention
ris
?
t'R(i) t'R(s)
?
V'R(i) V'R( s)
distribution coefficient
K ? cs cm
k ? csVs k ? KVs
cmVm
Vm
k ? t'R ? V'R tM VM
色谱法起着关键作用的诺贝尔奖研究工作年代获奖学科获奖研究工作1937化学类胡萝卜素化学维生素a和b1938化学类胡萝卜素化学1939化学1950生理学医学性激素化学及其分离肾皮素化学及其分离1951化学超铀元素的发现1955化学脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素1958化学胰岛素的结构1961化学光合作用时发生的化学反应的确认1970生理学医学关于神经元触处迁移物质的研究1970化学糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中的作用1972化学核糖核酸化学酶结构的研究1972生理学医学抗体结构的研究72色谱法chromatography以试样组分在固定相和流动相间的溶解吸附分配离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法
留值定性的基础
液相色谱保留规律
液相色谱保留值方程 ：
1. 二元溶剂反相色谱：
ln k ? A? CcB
cB为流动相中有机相 浓度，C＜0, 即容量 因子随cB增加而减少
但蛋白质和多肽空间结构随溶剂疏水性而改变，其保留值呈 非线性变化
? 2. 多元溶剂反相色谱： ln k ? A?
CicBi 近似式
相（即气相色谱）。 发明了 纸色谱 。 氧化铝中加淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段。 从理论和实践方面完善了 气-液分配色谱 法。 提出色谱 速率理论，并应用于气相色谱。 基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。 发明毛细管柱气相色谱 。 发表凝胶过滤色谱的报告。 发明凝胶渗透色谱 。 发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。 发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型
7色谱法基本概念
tM
L u
k
tR
tM
t
' R
tM
tM
10-1-3 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
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。
(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。
10-2-2 速率理论-影响柱效的因素
1. 速率方程
H = A + B/u + C·u
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
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
(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 换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。
色谱分离原理
色谱分离原理色谱分离是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分离技术，它通过不同物质在固定相和流动相作用下的差异，实现对混合物中组分的分离和检测。
色谱分离原理主要包括了几种基本的分离机制，其中包括了吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱等。
首先，吸附色谱是利用固定相对混合物中的组分进行吸附分离的一种色谱技术。
当混合物通过固定相时，不同成分与固定相的亲和力不同，因而在固定相上停留的时间也不同，从而实现了混合物中组分的分离。
吸附色谱主要适用于对极性物质的分离，例如氨基硅胶色谱、硅胶色谱等。
其次，分配色谱是利用固定相和流动相之间的分配平衡来实现混合物分离的一种色谱技术。
在分配色谱中，流动相会与固定相上的组分发生平衡，不同成分在固定相和流动相之间的分配系数不同，因而在流动相中移动的速度也不同，从而实现了混合物中组分的分离。
分配色谱主要适用于对非极性物质的分离，例如气相色谱、液相色谱等。
另外，离子交换色谱是利用固定相上的离子交换基团与混合物中离子间的相互作用来实现分离的一种色谱技术。
在离子交换色谱中，固定相上的离子交换基团会与混合物中的离子发生离子交换反应，不同离子与固定相的亲和力不同，因而在固定相上停留的时间也不同，从而实现了混合物中离子的分离。
离子交换色谱主要适用于对离子物质的分离，例如阴离子交换色谱、阳离子交换色谱等。
最后，凝胶色谱是利用固定相上的凝胶材料对混合物中分子大小的分布进行分离的一种色谱技术。
在凝胶色谱中，混合物中的分子会在凝胶孔隙中进行扩散，不同分子大小的扩散速率不同，因而在凝胶中停留的时间也不同，从而实现了混合物中分子的分离。
凝胶色谱主要适用于对大分子物质的分离，例如凝胶过滤色谱、凝胶层析色谱等。
综上所述，色谱分离原理是通过不同的分离机制实现对混合物中组分的分离和检测，吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱等是色谱分离中常用的技术手段。
在实际应用中，我们可以根据样品的性质和要求选择合适的色谱分离技术，从而实现对混合物中组分的有效分离和分析。
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3. 二元溶剂正相色谱：
ln k A B lg cB CcB
正相色谱固定相是多孔硅胶和极性键合相，流动相是己烷和 有机相（乙醚、异丙醇等）混合液。
4. 多元溶剂正相色谱：
ln k A Bi lg cBi CcBi
i i
近似式
液相色谱保留规律
柱温：影响分离选择性、流动相黏度、分离速度和柱前压。
置换剂为流动相
C
分析型色谱 方便
固相萃取
制备色谱 工业流程色谱
BC
7.4 色谱保留值（retention）
——保留时间、保留体积
保留值：反映溶质与固定相作用力的大小，是色谱定性分
析和色谱过程热力学特征的重要参数。对保留值的研究能揭示 色谱过程的作用机理和分子（溶质、固定相、流动相）的结构 特征。
基本关系：
液相色谱保留规律
液相色谱保留值方程：
1. 二元溶剂反相色谱：
ln k A CcB
cB为流动相中有机相 浓度，C＜0, 即容量 因子随cB增加而减少
但蛋白质和多肽空间结构随溶剂疏水性而改变，其保留值呈 非线性变化
2. 多元溶剂反相色谱：
ln k A Ci cBi 近似式
i
液相色谱保留规律
t 'R V 'R k t M VM
K, k均热力学参数，k还和柱性质有关。
气相色谱保留规律
气相色谱保留值方程：
（是气相色谱保留值变化最基本的规律）
B ln k A T
同系物碳数规律方程：
通过改变T实现分 离、改变选择性 和调节保留值
ln k A1n C1
说明同系物的保留随 分子量、沸点、蒸汽 压增加而增加，是保 留值定性的基础
用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。
提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动 相（即气相色谱）。 发明了纸色谱。 氧化铝中加淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段。 从理论和实践方面完善了气-液分配色谱法。 提出色谱速率理论，并应用于气相色谱。 基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。 发明毛细管柱气相色谱。 发表凝胶过滤色谱的报告。 发明凝胶渗透色谱。 发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。 发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型 电导检测的新型离子色谱法。 创立了毛细管电泳法。
聚甲烯和高萜烯化学
性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离 超铀元素的发现 脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素 胰岛素的结构 光合作用时发生的化学反应的确认 关于神经元触处迁移物质的研究 糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物 中的作用 核糖核酸化学酶结构的研究 抗体结构的研究
7.2 色谱过程及其分类
不同组分的差速迁移(differential migration):
混合物各组分在两相分配系数不同，分配系数大的迁
移速度慢，使同时进入色谱柱的各组分得以分离。
同种组分的分子分布离散(sepreading)：
入口处组分分布在一狭窄区带内，随着分子在柱内迁 移，分布区带不断展宽，同组分分子迁移速度出现差异， 主要是因为流体分子运动的速率差异造成，不是平衡分布 不同引起。
Chromatography
Michael Tswett(1872-1919), a Russian botanist , discovered the basic principles of column chromatography. He separated plant pigments by eluting a mixture of the pigments on a column of calcium carbonate. The various pigments separated into colored bands; hence the name chromatography.
7.3 区带迁移
柱色谱中，组分的区带迁移完全发生在流动相中。 流动相 三种方式：
A+B+C 固定相
洗脱法 elution
A B C
前沿法frontal A+B+C analysis
A+B A
置换法displacement
C B+C B A+B A
样品为流动相或 流动相的一部分
ABC AB A CBA A AB B
1944年：Consden，Gordon和Martin将纤维（滤 纸）作固定载体，以水吸附在滤纸上作溶剂，根 据组分在两相中溶解度不同，即渗透率（速率） 不同而使各组分彼此分离，称之为纸色谱法。
1952年：Martin和Synge又研究成功了在惰性载 体表面涂渍一层均匀的有机化合物膜作为固定 相，并以气体为流动相，用来分离脂肪酸混合 物——即今日的气－液色谱。
色谱洗脱普遍性问题
特征： 分离时间长，
先出峰者分离效果差， 后出峰者谱带展宽。
程序化模式！
程序化模式的应用：
色谱 程序化参数
GC 温度、流速 流动相组成 流速、温度
程序化模式
程序升温 梯度洗脱
说明
流速程序化只适合 于低温热不稳定化 合物分离 温度程序化只适合 于小内径轻质微柱
LC
密度、组成 密度（单一溶剂）、 SFC 流动相组成（混合溶 温度 剂）、温度程序化
Synge RLM Rowett Research Institute Bucksburn (Scotland), United Kingdom
色谱法的发展
上世纪30年代初：R.Kuhn把M.Tswett的方法用于 类胡萝卜素的分离，使色谱法得以广泛应用。
1935年：Adams和Holmes用苯酚和甲醛合成了有 机阳离子交换剂。后来又合成了阴离子交换剂， 既用于离子交换，又用于色谱分离——即现时流 行的离子交换色谱法。至1950年此方法已成型。
7.5 谱带展宽 band broadening
色谱谱带（band）或区带（zone）: 描述试样各组分在
色谱柱内差速迁移和分子扩散形成的浓度分布。 间接反映出组分在柱内的运行情况。
谱带展宽——样品各组分谱带会变宽且变宽的幅度与其在色
谱柱上的保留时间成正比。
原因：色谱分离过程中各种动力学因素引起。 色谱峰形：色谱峰的宽度和对称性。多种动力学因素造成峰
色谱法起着关键作用的诺贝尔奖研究工作
年代 1937 1938 获奖学科 化学 化学 获奖研究工作 类胡萝卜素化学，维生素A和B 类胡萝卜素化学
1939
1950 1951 1955 1958 1961 1970 1970 1972 1972
化学
生理学、医学 化学 化学 化学 化学 生理学、医学 化学 化学 生理学、医学
色谱洗脱的普遍性问题：
GC温度 样品保留值相差很大时，恒定 LC流动相组成 SFC密度 … 因GC中，tR 与溶质沸点近于 指数关系，如组分沸点超过 100℃，用折中温度很难完全 分离； LC和SFC中，溶质与固定相 亲和力相差较大时，恒定组 成流动相或恒定密度超临界 流体，难以洗脱。
结果 不好！
第七章 Chapter 7
色谱分离原理
Principle of chromatographic separation
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主要内容
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 概述 色谱过程及其分类 区带迁移 色谱保留值 谱带展宽 分离度 分离时间
7.1 概述
经典色谱法 1905年俄国植物学家M.G. 茨维特
石油醚
色谱法又称色层法或层析法，是一种用以分离分析多组分 混合物的极有效的物理及物理化学方法。
柱色谱、纸色谱 薄层色谱
现代色谱法 1952年气相色谱分析法
Martin AJP National Institute for Medical Research London, United Kingdom
形拖尾而不对称。
数学处理：近似为高斯分布对称形状处理。 峰底宽： W = 4σ=1.70 Wh/2 半高峰宽： Wh/2=2.355σ
我国在色谱分析领域的研究起于1954年，起始于中
国科学院大连化学物理研究所。经过几十年的努力，
我国色谱基础理论研究和应用技术研究方面具有特
色，居世界领先行列。
色谱法的发展历史
年代 1906 1931 1938 发明者 Tswett Kuhn, Lederer Izmailov, Shraiber 发明的色谱方法或重要应用 用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。 用氧化铝和碳酸钙分离a-、b-和g-胡萝卜素。 最先使用薄层色谱法。
相对保留值 relative retention 分配系数 distribution coefficient
容量因子或分配比 capacity factor
ris
t 'R (i ) t 'R ( s )
V 'R (i ) V 'R ( s )
cs K cm
Vs csVs kK k Vm cmVm
1938
1941 1944 1949 1952 1956 1957 1958 1959 1964 1965 1975 1981
Taylor, Uray
Martin, Synge Consden等 Macllean Martin, James Van Deemter等 Golay Porath, Flodin Moore Giddings Small Jorgenson等
液固色谱 （LSC）
液体
液液色谱 （LLC） 胶束电动色谱 （MEKC）
气固色谱 超临界流体色谱 （GSC） (SFC) 气液色谱 （GLC）