第二章 色谱导论
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色谱法导论 hgh
W1 2 2 2 ln 2 2.355
3. 峰底宽度(基线宽度)
W b = 4σ
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的 函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．
(四) 保留值 1. 时间表示的保留值
①死时间 t M
②保留时间 t R
③调整保留时间 t
′ R
1）、 死时间t0或tM：不被固定相吸附或溶解的组分 流经色谱柱所需的时间。从进样开始到柱后出现 峰最大值所需的时间。 气相色谱—惰性气体（空气、甲烷等）流出 色谱柱所需的时间。 tM
吸附能力不同进行分离。
（3）离子交换色谱： 利用不同组分对离子交换剂
亲和力不同进行分离。
（4）凝胶色谱：利用凝胶对分子的大小和形状不同
的组分所产生的阻碍作用不同而进行分离的色谱法。
3．按操作形式分类：
柱色谱
填充柱色谱 毛细管柱色谱
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
（1）柱色谱：
填充柱色谱—固定相填充到柱管内。
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，
组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，
两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰 间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此 重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分
在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过
t V
R R 2 2 2.1 t V R R 1 1
选择因子α
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，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： tR 2 tR 1
3. 峰底宽度(基线宽度)
W b = 4σ
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的 函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．
(四) 保留值 1. 时间表示的保留值
①死时间 t M
②保留时间 t R
③调整保留时间 t
′ R
1）、 死时间t0或tM：不被固定相吸附或溶解的组分 流经色谱柱所需的时间。从进样开始到柱后出现 峰最大值所需的时间。 气相色谱—惰性气体（空气、甲烷等）流出 色谱柱所需的时间。 tM
吸附能力不同进行分离。
（3）离子交换色谱： 利用不同组分对离子交换剂
亲和力不同进行分离。
（4）凝胶色谱：利用凝胶对分子的大小和形状不同
的组分所产生的阻碍作用不同而进行分离的色谱法。
3．按操作形式分类：
柱色谱
填充柱色谱 毛细管柱色谱
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
（1）柱色谱：
填充柱色谱—固定相填充到柱管内。
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，
组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，
两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰 间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此 重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分
在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过
t V
R R 2 2 2.1 t V R R 1 1
选择因子α
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，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： tR 2 tR 1
关于色谱法导论 (2)课件
❖ 玻璃管为色谱柱， 管内的碳酸钙填料 为固定相，石油醚 淋洗液为流动相。
❖ 现在的色谱法早已不局限于色素的分离，其 方法也早已得到了极大的发展，但其分离的 原理仍然是一样的。
❖ 色谱法也叫层析法，它是一种高效能的物理 分离技术，能够分离性质相近的成为色谱分析法。
❖ 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；
❖ 3.色谱流动相流速 ❖ 稳定的流动相流速是色谱系统正常运行的基本条件。 ❖ 流动相的流速通常有两种表达方式 ❖ 体积流量Fc mL/min，单位时间流过色谱柱的平均
体积。 ❖ Fc采用容器收集柱后一定时间内流出流动相的体积
❖ 半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。W1/2=2.354 ❖ 峰底宽W：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间
的距离。W= 4。
❖ 5.保留值
❖ 保留值是试样各组分在色谱柱或色谱体系中保留行 为的度量，反映溶质与色谱固定相作用力类型和大 小，是色谱热力学参数和定性依据。
❖ 比移值Rf：溶质通过色谱柱的平均线速度u与流动 相平均线速度ux之比。
动相作用力的差异 ❖ 2.分子分布离散：同种组分分子在迁移过程中分布
空间扩展 ❖ 分子分布离散取决于同种分子运动速率的差异 ❖ 色谱分离要求：差异速率(保留值大)，分子分布离
散(色谱区带)窄。
❖ 2.分布平衡
❖ 色谱涉及溶质在两相中的分布平衡，平衡常数K称 为分布系数或分配系数
❖ K=cs/cm ❖ cs是溶质在固定相的浓度，cm是溶质在流动相中的
❖ 色谱法分类
❖ 1.按固定相形态分类
❖ 柱色谱：固定相装在色谱柱内。包括填充柱、 整体柱、毛细管柱或开管柱。
❖ 平面色谱：固定相呈平面状。包括薄层色谱 和纸色谱。
2第二章+色谱法导论2011.3
Chromatography
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But, untill 1930s the method of Tswett finally received recognition, and became an important tool in both organic chemistry and biochemistry laboratories. 1906年 Tsweet 分离叶绿素，建立色谱法 1941年 Martin、Synge 分配色谱法
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3. 保留值 a 死时间t0 不在固定相中分配的物质进入色谱柱时，从进样到出 现峰极大值所需的时间为死时间。
柱长 L 流动相平均线速度 u 死时间 t 0
返回
b 保留时间tR 试样（某一组分）从进样开始到柱后出现峰极大点时 所经历的时间为试样中某一组分的保留时间。 c 调整保留时间 '
组分移动的特点
差速移动-------- 平衡分布，热力学的 问题 同种分子分布离散----动力学问题
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4.Schematic Diagram of Chromatography
流动相
进样系统
色谱分 离系统
检测系统
记录及数据 处理系统
返回
气相色谱流程图
Flow or pressure controller
返回目录
0.有关术语
从流动相带着组分进入色谱柱起就用检测器检测流出柱 后的流动相，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。
返回
1.基线 当色谱柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记 录值 稳定的基线应该是一条水平直线 2.峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离 h
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。
色谱法导论
其它色谱方法
• 毛细管电泳
是一种将毛细管色谱柱 与电泳结合在一起形成的 新型的分离技术，九十年 代得到快速发展，尤其适 用于生物大分子的分离分 析。 • 制备色谱 • 色谱联用技术
色谱流出曲线及术语
• 色谱图及色谱流出曲线即色谱色谱图, 也称色谱峰。 如下图所示 • 理想的色谱流出曲线应呈正态分布。
色谱法的分类
• • • • 按色谱动力学过程分 按两相的状态分 按分离原理分 按固定相形态分
按色谱动力学过程分
• 淋洗色谱法 • 置换色谱法 • 迎头色谱法
按两相状态分
气固色谱 气相色谱法 按流动相状态分 按固定相状态分 按固定相状态分 气液色谱 液固色谱
液相色谱法
超临界流体色谱
液液色谱
其中，气固和液固色谱中的固定相是一种多孔的、具有较大表面积的吸附剂颗粒 这种固定相与组分间存在物理吸附作用； 气液和液液色谱中的固定相是在具有化学惰性的固体颗粒（称担体）表面涂敷一 层高沸点有机化合物的液膜，称之为固定液，它能够溶解组分。
相对保留值只与固定相性质与柱温有关，可用作组分的 定性分析； 数值大小体现了柱选择性的好坏, α值越大, 则柱选择性越 好, 两组分分离得越开；当α等于1时，两组份重叠, 不能分开.
色谱流动相流速
• 色谱流动相的流速通常有两种度量方式。 • 体积流量（Fc）：是单位时间流过色谱柱 的平均体积，单位mL· -1。不同的色谱 min 法Fc的测量方法不同。 • 线速度（u）：定义为单位时间内流动相 流经色谱柱的长度，单位cm· -1，实际 min 应用中，可用柱长L和死时间tM求出。
（2）用体积表示的保留值
死体积（VM）：VM = tM ×Fc ; Fc为柱出口处的流动相 流量(单位：mL/ min)。 保留体积（VR）：VR = tR×F0 调整保留体积(VR＇)：V R＇ = VR －VM
2-1色谱分析导论
纸色谱：用滤纸上的水分子作固定相 平面色谱 薄层色谱：将吸附剂粉末制成薄层作固定相 高分子薄膜色谱 3、按分离过程的机制分类：
吸附色谱：吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能的差异 分配色谱：不同组分在两相中有不同分配系数 离子交换色谱：离子交换原理 排阻色谱：多孔性物质对不同大小分子的排阻作用
色谱法分类总表
(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.
一、流出曲线和色谱峰
试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检
测器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为
相应的电信号，由记录仪所记录下的信号随时间的变
化称为色谱流出曲线，
流出曲线（色谱图）：组分浓度转化为电信号强度从而随时间 变化的曲线。 色谱峰：流出曲线上突起部分
1、 基线、噪音和漂移
基线：当色谱柱后没有组分进入检测器时，在实验操作条 件下，反映检测系统噪声随时间变化的线称为基线，稳 定的基线是一条直线。 噪音：由各种因素所引起的基线起伏。 漂移：基线随时间定向的缓慢变化。
目的：定性分析或定量分析
二、分类：
色谱法有许多类型，从不同的角度可以有不同的分类方法。 1、按流动相和固定相所处状态分类： 流动相 气相色谱 气体 气体 固定相 固体 液体 固体 液体 类型 气-固色谱 气-液色谱 液-固色谱 液-液色谱
液体 液相色谱 液体 超临界流体色谱
色谱分析导论
色谱分析导论
色谱法是一种重要的分离分析方法， 它是根据组分在两相中作用能力不 同而达到分离目的的。 Nhomakorabea谱法概述
• 色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特(Tswett. M.) 研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入 填有碳酸钙的直立玻璃管(色谱柱)上端，然后加入石油 醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各 种不同颜色的谱带。 • 在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的 一相(固体或液体)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；装有固定相的管子 (玻璃管或不锈钢管)称为色谱柱。 • 色谱的实质是分离，根据混合物各组分在互不相溶的 两相——固定相和流动相中，吸附能力、分配系数以 及其它亲和作用性能的差异行为作为分离依据，当两 相作相对运动时，这些组分在两相中反复分配，达到 分离目的。
1 1 k'
--(2)
因此 ，由(1)、(2)知：tR = tM(1 + k)， – – – – – – – – (3)
故： ' tR tM tR k' -----分配比k值可直接从色谱图中测得。 tM tM
色谱流出曲线及有关术语
• 式(3)又可以写成
Vs L L t R (1 k ' ) (1 K ) u u Vm
色谱法分类
气相色谱（GC） 1. 按流动相分 液相色谱（LC） 超临界流体色谱（SFC） 2.按机理分 柱色谱 3. 按固定相在支持 体中的形状分 纸色谱 薄层色谱 吸附色谱
分配色谱
离子交换色谱 排阻色谱 亲和色谱 平板色谱
色谱分离原理
• 一、分离过程： • (1) 不同组分通过色谱柱时，移动速度不 同——实现分离成为可能； • (2) 不同组分沿柱子扩散分布——不利于不 同组分间的分离。 • 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离， 组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足 够远，两 • 峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决 定的，即与色谱过程的热力学性质有关。
色谱法是一种重要的分离分析方法， 它是根据组分在两相中作用能力不 同而达到分离目的的。 Nhomakorabea谱法概述
• 色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特(Tswett. M.) 研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入 填有碳酸钙的直立玻璃管(色谱柱)上端，然后加入石油 醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各 种不同颜色的谱带。 • 在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的 一相(固体或液体)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；装有固定相的管子 (玻璃管或不锈钢管)称为色谱柱。 • 色谱的实质是分离，根据混合物各组分在互不相溶的 两相——固定相和流动相中，吸附能力、分配系数以 及其它亲和作用性能的差异行为作为分离依据，当两 相作相对运动时，这些组分在两相中反复分配，达到 分离目的。
1 1 k'
--(2)
因此 ，由(1)、(2)知：tR = tM(1 + k)， – – – – – – – – (3)
故： ' tR tM tR k' -----分配比k值可直接从色谱图中测得。 tM tM
色谱流出曲线及有关术语
• 式(3)又可以写成
Vs L L t R (1 k ' ) (1 K ) u u Vm
色谱法分类
气相色谱（GC） 1. 按流动相分 液相色谱（LC） 超临界流体色谱（SFC） 2.按机理分 柱色谱 3. 按固定相在支持 体中的形状分 纸色谱 薄层色谱 吸附色谱
分配色谱
离子交换色谱 排阻色谱 亲和色谱 平板色谱
色谱分离原理
• 一、分离过程： • (1) 不同组分通过色谱柱时，移动速度不 同——实现分离成为可能； • (2) 不同组分沿柱子扩散分布——不利于不 同组分间的分离。 • 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离， 组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足 够远，两 • 峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决 定的，即与色谱过程的热力学性质有关。
色谱法的基本原理PPT课件
（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
ห้องสมุดไป่ตู้✓ 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
选择性系数
K S [ [R R3 3 S S H X O O ] ]S S[ [H X ] ]m m [R [R3 S 3 H S X O ]O ] S S[[ H X ]] m
色谱图相关术语
.峰面积(Peak Area): .标准偏差(σ)(Standard Error): .拖尾峰(Tailing Peak): .前伸峰(Leading Peak):
.鬼峰,假峰(Ghost Peak):
色谱图相关术语
. 基线(Baseline): . 基线飘移(Baseline Drift): . 基线噪声(N) (Baseline Noise): . 谱带扩展(Band Broadening):
✓ 分离机制见图示
狭义分配系数
K Cs Xs Vs Cm Xm Vm
Cs为溶质分子在固定的 相浓 中度 Vs为固定相的体积 Cm为溶质分子在流动的 相浓 中度 Vm为流动相的体积
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
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
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
第二章 色谱分析导论
此法适于制备纯物质或浓缩分离某一组分；其缺点是经一 次使用后，柱子就被样品或顶替剂饱和，必须更换柱子或除去 被柱子吸附的物质后，才能再使用。
（3）迎头法是将试样混合物连续通过色谱柱，吸附或溶解
能力最弱的组分首先一纯物质的状态流出，其次则以第一组分 和吸附或溶解能力较弱的第二组分混合物，以此类推。流出曲 线如下图。
t r t0 ( 1 k )或
t r t0 t 'r Vr' 3）因此， k t0 t0 V0
3. K 与 k 的关系：
K cs m / Vs V s k m k c m mm / Vm Vs
称 为 相 比 率 ， 它也是 反 映 色 谱柱柱 型 特 点 的参数 。 对 填 充柱 ， =6~35；对毛细管柱， =60~600。
下图是 A、B两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。
浓 度
A
BKA > KBFra bibliotekA 沿柱移动距离 L B
溶质A和B在沿柱移动时不同位置处的浓度轮廓
图中KA>KB ，因此，A组分在移动过程中滞后。随着两组分在色谱柱中移 动距离的增加，两峰间的距离逐渐变大，同时，每一组分的浓度轮廓（即区域 宽度）也慢慢变宽。显然，区域扩宽对分离是不利的，但又是不可避免的。若 要使A、B组分完全分离，必须满足以下三点： 第一，两组分的分配系数必须有差异；(热力学特性) 第二，区域扩宽的速率应小于区域分离的速度；(动力学特性) 第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。 第一、二点是完全分离的必要条件。作为一个色谱理论，它不仅应说明组 分在色谱柱中移动的速率，而且应说明组分在移动过程中引起区域扩宽的各种 因素。塔板理论和速率理论均以色谱过程中分配系数恒定为前提，故称为
《仪器分析》色谱分析导论1-2
吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱
凝胶色谱、生物亲和色谱 （c）按照分离系统的结构形状分：
柱色谱、毛细管色谱、平板色谱
（d）按照展开程序分： 洗脱法、顶替法、迎头法
①洗脱法 吸附或溶解能力比样品弱的物质作为流动相， 利用组分在固定相上溶解能力不同实现分离。
A
1
2
3
洗脱法样品流出曲线
t
大部分色谱过程采取这种方法。样品区带呈高斯分布。
'
相比
色谱柱内流动相体积 Vm 色谱柱内固定相体积 Vs
（1-8）
相比与填料的颗粒度、表面积、固定相的用量、填 充的情况等因素有关！
k
'
K
（2）保留值
保留值是组分在色谱柱内滞留行为的一个指标， 与分配过程有关，受热力学和动力学因素的控制。 保留时间、保留体积等。 基本保留方程为：
t R t0 t k t0 t0
'
' R
相对保留值：
K (2) k (2) t (2) 2,1 ' K (1) k (1) t (1)
代表固定相对两组分的分离能力即分离选择性的 大小。
取决于： ① 固定相性质与流动相性质 ② 柱温
'
' R ' R
（3）色谱过程基本理论
同时考虑传质速率和纵向扩散互相影响的关系式并不断得到发展， 统称为速率理论，可以更好地阐明各种操作参数对柱效能与峰形的 影响。
1）平衡色谱理论
基本假设：组分以脉冲的形式进入色谱柱，组 分在两相之间的分配平衡瞬间达成。即不考虑传质 速率的有限性和物质的扩散对平衡过程的影响。
c
q cpuqdt dx c+dc
第二章 色谱法导论
3、峰高
色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h表示，如 图中B′A。是色谱定量分析的依据之一。
4、保留值(retention value)
（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，它正比于色谱柱的 空隙体积，如图中 O′A′。因为这种物质不被固定相吸附 或溶解，故其流动速度将与流动相的流动速度相近．测 定流动相平均线速ū时，可用往长L与tm的比值计算。
范围色谱法与现代新检测技术和计算机技术相结合已广泛食品质量与安全等的有关工作如样品中农药残留量的测定农副产品分析食品质量检验生物制品的分离制备2色谱法的起源1906年俄国植物学家茨维特首创了这种分离技术他把植物叶绿体色素的石油醚浸渍液倒入一根装有碳酸钙吸附剂的细直玻璃柱中再加入纯石油醚任其自由流下原混合物开始被分离成不同颜色的谱带色素的分离且以不同速度通过子然后按谱带颜色对混合物进行鉴定分析
3、色谱法的本质
色谱法共同的基本特点是具备两个相： 不动的一相，称 为固定相；另一相是携带样品流过固定相的流动体，称 为流动相。 当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定 相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固 定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动 力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从 而按先后不同的次序从固定相中流出。 色谱法是基于混合物各组分在两相(固定相和流动相)之 间的不均匀分配进行分离的一种方法。 目前色谱法已广泛应用于许多领域，成为十分重要 的分离分析手段。许多气体、液体和固体样品都能找到 合适的色谱法进行分离和分析。
式中， tr′(i)为后出峰的调整保留时间，所以这时α总是大 于1的 。相对保留值往往可作为衡量固定相选择性的指 标，又称选择因子。
色谱学导论
K cs ms / Vs k • Vm k •
(2-17)
cm mm / Vm
Vs
称为相比率，它也是反应色谱柱柱型特点旳参数。
选择因子 ：色谱柱对A、B 两组分旳选择因子 定义如下：
t
' r
(
B
)
t
' r
(
A
)
kB kA
KB KA
A为先流出旳组分，B为后流出旳组分。 与化合物在固定相和流动
16( t'r W
)2
H eff
L neff
塔板理论旳不足
(1) 蒸馏塔不完全符合色谱柱内情况（假设理想）； (2) 不是跳跃式脉冲而是连续旳； (3) 在一种塔板高度内，也达不到瞬时平衡，需要一
定时间传递； (4) 不能找出影响塔板高度旳内在原因； (5）峰形为何会扩张？
2. 速率理论（Rate theory,也称范.弟姆特方程式）
B=2D
—称为弯曲因子，它表达固定相几何形状对自由分子扩散旳阻碍情况； D—组分在流动相中旳扩散系数。组份为气体或液体时，分别以Dg或Dm表达 ；
讨论：
：固定相颗粒使分子扩散受阻，所以降低扩散程度
分子量大旳组分，
Dg小，即B小
Dg 随柱温升高？？？，随柱压降低而？？？；
流动相分子量大， Dg 小，即 B 小
相中旳分配性质、柱温有关，而与柱尺寸、流速、填充情况无关
注意：K 或 k 反应旳是某一组分在两相间旳分配； 是反应两组分间旳分离情况！
2.3.2 峰间距、峰形状和峰宽旳理论描述
1. 塔板理论（Plate theory) Martin
H
塔板理论假定： 1）塔板之间不连续； 2）塔板之间无分子扩散； 3）组分在各塔板内两相间旳分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱
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3. 所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴（纵）向
扩散可忽略。
4. 分配系数在所有塔板上均是常数，与组分在某一塔板上的量 无关。
• 可以理解为：每一块塔板上，被分离组分在
两相间快速形成分配平衡，而随着流动相按
一个一个塔板的方式向前移动。对于一根长
为L的色谱柱，溶质平衡的次数应为： n =
（1）β称为相比率，它是反映色谱柱柱型特点的参数。 对填充柱，β=6～35；对毛细管柱，β=60～1500。 （2）分配系数K只决定于组分和两相性质，与两相体积无关；分 配比k不仅取决于组分和两相的性质，且与相比率有关，即组分的 分配比随固定相的量而改变。 （3）二者在表征组分的分离行为时是完全等效的。
W 1.7W1 / 2
色谱流出曲线得到的重要信息
(l)色谱峰的个数，判断样品中所含组份的最少个数。 (2)根据色谱峰的保留值(或位臵），进行定性分析。 (3)根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。
(4)色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的
依据。 (5)色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是否 合适的依据。
K或k反映的是某一组分在两相间的分配情况；而α 是反映两组分间的分离情况！当两组分K或k相同时， α=1时，两组分不能分开；当两组分K或k相差越大时， α越大，分离得越好。 两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决
条件。
二 塔板理论
最早由Martin等人提出塔板理论，把色谱柱比作一 个精馏塔，用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的
1906
1931 1938
Tswett
Kuhn, Lederer Izmailov, Shraiber
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。使色谱法开始 为人们所重视。 最先使用薄层色谱法。
1938
1941 1944
Taylor, Uray
死体积反映了色谱柱和仪体积后将更加合理的反映被测
组分的保留特性。 保留值:试样的各组分在色谱柱中的滞留时间，通常用时间或用 将组分带出色谱柱所需载气的体积表示。 被分离组分在色谱柱中的滞留时间主要取决于它在两相间的
分配过程，保留值是由色谱分离过程中的热力学因素所控制的， 在一定的固定相和操作条件下，任何一种物质都有确定的保留 值。
即使柱径，柱长，填充情况级流动相流速有所变化， 相对保留值仍保持不变，因此它是色谱定性分析的重 要参数
相对保留值绝对不是 两个组份保留时间或保 留体积之比
※
6
选择因子
在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准
（s），再求其它峰（i）对这个峰的相对保留值，
以α表示：
式中tr(i)′为后出峰的调整保留时 间，所以这时α总是大于1的
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．按分离原理分：
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
六
色谱法的特点
优点： • 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的 分 离效果。 • 高灵敏度—10-11－10-13g，适于痕量分析。 • 分析速度快—几十分钟完成一次分离，可测多种样 品 • 应用范围广—气体，液体、固体物质，经化学衍生 化 后再色谱分离分析。
A.J. P. MARTIN. (1910-2002) of the British National Institute for Medical Research shared with fellow countryman R. L. M Synge the Nobel Prize in Chemistry (1952) for the invention of partition chromatography. R.L.M. Synge born Oct. 28, 1914, Liverpool, Eng.died Aug. 18, 1994, Norwich, Norfolk. Synge studied at Winchester College, Cambridge, and received his Ph.D. at Trinity College there in 1941.
7
色谱峰区域宽度
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的函 数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．度量色谱峰 区域宽度通常有三种方法： 1. 标准偏差σ 即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半 EF距离的一半 2. 半峰宽W1/2 即峰高一半处对应的峰宽， GH间的距离．W1/2 = 2.354σ
3. 基线宽度W 色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截 距，如图 IJ 的距离．它与标准偏差σ的关系 是： W = 4σ
衡时，分配在固定相和流动相中的质量比，反映了
组分在柱中的迁移速率。
k值决定于组分，两相热力学性质，随柱温、
柱压变化而变化，还与流动相及固定相的体
积有关，Vm为柱中流动相的体积，色谱柱固
定相颗粒间的空隙体积，Vs为柱中固定相的 体积。
3 分配系数K与分配比k的关系
Cs p / Vs Vm K k k Cm q / Vm Vs
四 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
五 分类：
1．按两相分子的聚集状态分： 流动相
液体 液体 气体 气体
固定相
固体 液体 固体 液体
类型
液-固色谱 液-液色谱 气-固色谱 气-液色谱
液相色谱
气相色谱
2．按固定相的外形分
（4）死体积VM：不被保留的组分通过色谱柱所消
耗的流动相体积。它是指未被固定相占据的空隙
体积，还包括色谱仪管路、连接头间空隙以及检
测器间隙。
死体积VM可由死时间与流动相流速( Fo与温度
和气压有关)来计算：
VM =tM Fo
（5）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。 VR =tR Fo （6）调整保留体积：某组份的保留体积扣除 死体积后的体积。 VR'= VR-VM=tR' Fo
1939
1950 1951
化学
生理学、医学 化学
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
1955
1958 1961 1970 1970 1972 1972
化学
化学 化学 生理学、医学 化学 化学 生理学、医学
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
第二节 色谱分离过程和色谱图
一 色谱过程：被分离组分在两相中的“分配”平衡过程
以分配色谱为例：
进入固定相→返回流动相→再进入固定相→
再返回流动相→反复多次分配→被测组分分配
系数不同→ 差速迁移 → 分离
微小差异积累 → → 较大差异 → → 分配
能力弱的组分先流出；分配能力强的组分后流
出
二、色谱流出曲线和色谱峰
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。
三 色谱法起过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
L/H。
• n称为理论塔板数,与精馏塔一样，色谱柱的 柱效随理论塔板数n的增加而增加，随塔板 高度H的增大而减小。
L u tm
(2) 保留时间tR：试样组分从进样到柱后出现 浓度最大值时的时间。 保留时间就是组分通 过色谱柱的时间，或者说组分在柱内运行的 时间。
(3) 调整保留时间：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
tR'=tR-tM
保留时间是色谱定性依据。但同一组份的保 留时间与流速有关，流动相流速大，保留时间 相应降低，两者的乘积仍为常数；而保留体积 与流速无关，因此有时需用保留体积来表示保 留值。
4、 保留值与分配比k的关系
k = VR' /VM= tR ' /tM
分配比是调整保留时间（体积）与死时间（体积） 之比，表示组分在固定相中的时间比在流动相中长多少 倍；也说明调整保留值与分配比成正比。
5、分配系数K及分配比k与选择因子α的关系
t r ( B) k ( B) K ( B) K ( A) t r ( A) k ( A)
色谱导论
• 色谱概述及分类 • 色谱分离过程和色谱图 • 柱色谱法的定性定量分析方法
第一节 概述及分类
一、色谱法的由来 1906 年由俄国植 物学家 Tsweet 创立 植物色素分离 固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚 色谱柱：玻璃管
二
色谱法的发展历史
A.J. P. MARTIN 和R.L.M. Synge
Martin, Synge Consden等
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。 在氧化铝中加入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。
分配行为，同时引入理论塔板数(n)作为衡量柱效率的指
扩散可忽略。
4. 分配系数在所有塔板上均是常数，与组分在某一塔板上的量 无关。
• 可以理解为：每一块塔板上，被分离组分在
两相间快速形成分配平衡，而随着流动相按
一个一个塔板的方式向前移动。对于一根长
为L的色谱柱，溶质平衡的次数应为： n =
（1）β称为相比率，它是反映色谱柱柱型特点的参数。 对填充柱，β=6～35；对毛细管柱，β=60～1500。 （2）分配系数K只决定于组分和两相性质，与两相体积无关；分 配比k不仅取决于组分和两相的性质，且与相比率有关，即组分的 分配比随固定相的量而改变。 （3）二者在表征组分的分离行为时是完全等效的。
W 1.7W1 / 2
色谱流出曲线得到的重要信息
(l)色谱峰的个数，判断样品中所含组份的最少个数。 (2)根据色谱峰的保留值(或位臵），进行定性分析。 (3)根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。
(4)色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的
依据。 (5)色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是否 合适的依据。
K或k反映的是某一组分在两相间的分配情况；而α 是反映两组分间的分离情况！当两组分K或k相同时， α=1时，两组分不能分开；当两组分K或k相差越大时， α越大，分离得越好。 两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决
条件。
二 塔板理论
最早由Martin等人提出塔板理论，把色谱柱比作一 个精馏塔，用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的
1906
1931 1938
Tswett
Kuhn, Lederer Izmailov, Shraiber
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。使色谱法开始 为人们所重视。 最先使用薄层色谱法。
1938
1941 1944
Taylor, Uray
死体积反映了色谱柱和仪体积后将更加合理的反映被测
组分的保留特性。 保留值:试样的各组分在色谱柱中的滞留时间，通常用时间或用 将组分带出色谱柱所需载气的体积表示。 被分离组分在色谱柱中的滞留时间主要取决于它在两相间的
分配过程，保留值是由色谱分离过程中的热力学因素所控制的， 在一定的固定相和操作条件下，任何一种物质都有确定的保留 值。
即使柱径，柱长，填充情况级流动相流速有所变化， 相对保留值仍保持不变，因此它是色谱定性分析的重 要参数
相对保留值绝对不是 两个组份保留时间或保 留体积之比
※
6
选择因子
在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准
（s），再求其它峰（i）对这个峰的相对保留值，
以α表示：
式中tr(i)′为后出峰的调整保留时 间，所以这时α总是大于1的
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．按分离原理分：
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
六
色谱法的特点
优点： • 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的 分 离效果。 • 高灵敏度—10-11－10-13g，适于痕量分析。 • 分析速度快—几十分钟完成一次分离，可测多种样 品 • 应用范围广—气体，液体、固体物质，经化学衍生 化 后再色谱分离分析。
A.J. P. MARTIN. (1910-2002) of the British National Institute for Medical Research shared with fellow countryman R. L. M Synge the Nobel Prize in Chemistry (1952) for the invention of partition chromatography. R.L.M. Synge born Oct. 28, 1914, Liverpool, Eng.died Aug. 18, 1994, Norwich, Norfolk. Synge studied at Winchester College, Cambridge, and received his Ph.D. at Trinity College there in 1941.
7
色谱峰区域宽度
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的函 数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．度量色谱峰 区域宽度通常有三种方法： 1. 标准偏差σ 即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半 EF距离的一半 2. 半峰宽W1/2 即峰高一半处对应的峰宽， GH间的距离．W1/2 = 2.354σ
3. 基线宽度W 色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截 距，如图 IJ 的距离．它与标准偏差σ的关系 是： W = 4σ
衡时，分配在固定相和流动相中的质量比，反映了
组分在柱中的迁移速率。
k值决定于组分，两相热力学性质，随柱温、
柱压变化而变化，还与流动相及固定相的体
积有关，Vm为柱中流动相的体积，色谱柱固
定相颗粒间的空隙体积，Vs为柱中固定相的 体积。
3 分配系数K与分配比k的关系
Cs p / Vs Vm K k k Cm q / Vm Vs
四 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
五 分类：
1．按两相分子的聚集状态分： 流动相
液体 液体 气体 气体
固定相
固体 液体 固体 液体
类型
液-固色谱 液-液色谱 气-固色谱 气-液色谱
液相色谱
气相色谱
2．按固定相的外形分
（4）死体积VM：不被保留的组分通过色谱柱所消
耗的流动相体积。它是指未被固定相占据的空隙
体积，还包括色谱仪管路、连接头间空隙以及检
测器间隙。
死体积VM可由死时间与流动相流速( Fo与温度
和气压有关)来计算：
VM =tM Fo
（5）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。 VR =tR Fo （6）调整保留体积：某组份的保留体积扣除 死体积后的体积。 VR'= VR-VM=tR' Fo
1939
1950 1951
化学
生理学、医学 化学
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
1955
1958 1961 1970 1970 1972 1972
化学
化学 化学 生理学、医学 化学 化学 生理学、医学
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
第二节 色谱分离过程和色谱图
一 色谱过程：被分离组分在两相中的“分配”平衡过程
以分配色谱为例：
进入固定相→返回流动相→再进入固定相→
再返回流动相→反复多次分配→被测组分分配
系数不同→ 差速迁移 → 分离
微小差异积累 → → 较大差异 → → 分配
能力弱的组分先流出；分配能力强的组分后流
出
二、色谱流出曲线和色谱峰
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。
三 色谱法起过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
L/H。
• n称为理论塔板数,与精馏塔一样，色谱柱的 柱效随理论塔板数n的增加而增加，随塔板 高度H的增大而减小。
L u tm
(2) 保留时间tR：试样组分从进样到柱后出现 浓度最大值时的时间。 保留时间就是组分通 过色谱柱的时间，或者说组分在柱内运行的 时间。
(3) 调整保留时间：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
tR'=tR-tM
保留时间是色谱定性依据。但同一组份的保 留时间与流速有关，流动相流速大，保留时间 相应降低，两者的乘积仍为常数；而保留体积 与流速无关，因此有时需用保留体积来表示保 留值。
4、 保留值与分配比k的关系
k = VR' /VM= tR ' /tM
分配比是调整保留时间（体积）与死时间（体积） 之比，表示组分在固定相中的时间比在流动相中长多少 倍；也说明调整保留值与分配比成正比。
5、分配系数K及分配比k与选择因子α的关系
t r ( B) k ( B) K ( B) K ( A) t r ( A) k ( A)
色谱导论
• 色谱概述及分类 • 色谱分离过程和色谱图 • 柱色谱法的定性定量分析方法
第一节 概述及分类
一、色谱法的由来 1906 年由俄国植 物学家 Tsweet 创立 植物色素分离 固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚 色谱柱：玻璃管
二
色谱法的发展历史
A.J. P. MARTIN 和R.L.M. Synge
Martin, Synge Consden等
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。 在氧化铝中加入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。
分配行为，同时引入理论塔板数(n)作为衡量柱效率的指