2014色谱分析法概论

●
( R' 1)
对于大量的溶质分子，1/3的分子在流动相 （Cm），有2/3的分子在固定相(Cs) 。
●
30
tR与k的关系：
k = =
C S VS C m Vm
= K VS Vm
tR － t0 t’ R = t0 t0
t R = t 0 (1 + k )
( R' 1)
k t R
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二、色谱法的历程
1906年 迈克尔· 茨维特提出色谱法 1931年 库恩 奥地利化学家 胡萝卜素植物色素 分离 30年代 离子交换色谱建立 40年代 分配色谱创立，平板色谱法 1952年 气相色谱法建立（GC） 1968年 高效液相色谱法建立（HPLC） 80年代：超临界流体色谱法（SFC） 90年代：毛细管电泳法（CE） 90年代末：毛细管电色谱法
在平衡状态下，组分在固定相与流动相中的质量比
k = C S VS C m Vm = K VS Vm
使A、B两组分完全分离的先决条件： 两组分的容量因子必须有差异 若kA>kB，哪个组分先出峰？
tR与k的关系：
保留因子 R/：组分在流动相中出现的概率
如：R/=1/3：
对某个分子，则1/3的时间在流动相（tm），而 有2/3的时间在固定相 (tR/)。
色 谱 法
LSC
液相色谱法 （LC）
柱色谱法
LSC SEC IEC
毛细管电泳法 （CE） 超临界流体色谱法 （SFC）
BP C
毛细管电色谱法 （CEC）
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第2节
色谱过程与术语
一、色谱过程
●
分离组分在两相中的“分配”平衡过程
●
组分的分配系数不等，移动的速率不等
形成差速迁移而被分离
吸附色谱：吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸
3、调整保留时间tR
某组分由和固定相作用(如溶解或被吸附),比不作用 组分在柱中多停留的时间.
tR’ = tR － t0 4、死体积Vm
从进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空间体积
V = t0 F 0 c
5、保留体积VR
V =t c R RF
6、调整保留体积V’R
VR’= VR － V0= tR， F
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色谱法起源 色谱法历程 色谱法分类 色谱过程 常用术语
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第1节
起源、历程与分类
一、起源
1906年，俄国植物学家
迈克尔· 茨维特(Michael Tswett)
5
1906年，Tsweet发明的色谱法
色素混合液 石油醚 (流动相）
色谱柱
碳酸钙粉末 （固定相）
色带
色 色：颜色
谱 谱 ：图谱
色谱学的重要作用



诺贝尔化学奖：1948 年，瑞典Tiselins ，电 泳和吸附分析；1952年，英国马丁 (Martin)和辛格(Synge)，分配色谱。 应用的科学领域：生命科学、材料科学、环 境科学等。 药学（药物分析）：各国药典收载了许多色 谱分析方法。中国药典二部， 700 多，纯 度检查、定性鉴别或含量测定，一部， 600多鉴别或含量测定。
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色谱峰
1、峰面积（定量）
2、峰高（定量） 3、色谱峰宽度（反映柱效）
♫ 峰宽W ♫ 半峰宽W1/2 ♫ 标准差σ
W = 4σ=1.699W1/2
W1/2 = 2.355σ
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拖尾因子(tailing factor, fs)
又叫对称因子
W0.05h A + B = fs = 2A 2A
正常峰（对称峰） fs =0.95~1.05 色谱峰 非正常峰 前沿峰 拖尾峰
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注意： r i,s 只与柱温和固定相性质有关， 而与柱内径、柱长L、填充情况及流动相 流速无关，因此，在色谱分析中，尤其 是GC中广泛用于定性的依据！
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选择性因子α 混合物中组分2与组分1的调整保留时间 之比称为选择性因子
2 K 2 k 2 t VR R2 = = = = 1 K1 k1 t VR R1
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讨论： k与组分、固定相和流动相的性质及温度、压力有关， 反映组分和固定相、流动相分子间作用力的大小
t R = t0 (kB k A )
k↑，tR↑ ，组分后出柱 k=0，组分不保留 k→∞ ，组分完全保留
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相对保留值 ri , s ： 待测成分i与基准物质S的调整保留值之比
t VRi t m ki ki K i Ri ri , s = = = = = t VRs Rs tm ks ks K s
离的先决条件。
和 k 是计算色谱柱分离效能的重要参数！
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1.请标出色谱图（见下图）各个参数的名称， 并指出色谱定性、定量的参数各是什么？
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2．说明容量因子的物理含义及与分配系数 的关系。为什么容量因子 (或分配系数) 不 等是分离的前提？ 3．组分在固定相和流动相中的质量为mA、 mB(g)，浓度为CA、 CB(g/ml)，，固定 相和流动相的体积为VA、VB(ml)，此组 分的容量因子是 ( ) 。 A. mA/mB；B. (CAVA)/(CBVB) ；C. mB/mA ；D. CA/CB。
6
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
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色谱法定义、实质和目的

定义：一种利用固定相和流动相对组分 进行物理或物理化学分离的分析方法

实质：分离
目的：定性分析或定量分析
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(三)分配系数和分配比 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
分配比(容量因子)k (capacity factor)
第9章 色谱法概论
An Introduction to Chromatography
（chromatography）
图谱
1
M种化合物
分离
。。。。。。
化合物1 化合物2 化合物3 化合物4
化合物M
2
色谱分离在中药研究中的应用 中药的提取、精制、制备单体成分、定性 及定量分析等方面均运用到色谱法 中药的鉴别与含量定多采用色谱法
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三、色谱法的分类：
1．按流动相与固定相的状态分： 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 液相色谱
气-固色谱 气相色谱 气-液色谱
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液-固色谱
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13
气相色谱
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2．按分离机制分：
吸附色谱：利用物理吸附性能的差异
分配色谱：利用分配系数的不同
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4．在一液液色谱柱上，组分A和B的K分别为10 和15，柱的固定相体积为0.5ml，流动相体积 为1.5ml，流速为0.5ml/min。求A、B的保留 时间和保留体积。 5．在某一液相色谱柱上组分A流出需15.0min， 组分B流出需25.0min，而不溶于固定相的物 质C流出需2.0min。问：（1）B组分相对于A 的相对保留值是多少？（2）A组分相对于B的 相对保留值是多少？（3）组分A在柱中的容 量因子是多少？（4）组分B在固定相的时间 是多少？
●

多次洗脱→ 差速迁移 → 分离
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样品室 色 谱 柱
检测器
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二、 色谱图及常用术语
（一）色谱图：
由检测器输出的电信号强度对时间或流动相
流出体积作图得到的曲线
t
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色谱峰的个数：组分的最小个数 色谱峰的距离：评价色谱条件 色谱峰的保留值：定性分析 色谱峰的面积或峰高：定量分析
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基线：仅有流动相通过检测器时的响应信号 噪音：各种未知的偶然因素引起的基线起伏 色谱峰：检测器对组分的响应信号
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
键合相色谱法： 毛细管电泳法和毛细管电色谱法:利用电 细管和电的性质相结合而建立的
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3．按固定相的固定方式分：
Column chromatography
柱色谱
填充柱色谱 毛细管柱色谱
plane chromatography
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 薄膜色谱
，
α用于衡量色谱柱的选择性， α越大，色谱柱的选择性越好
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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
——fs <0.95 ——fs >1.05
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（二）保留值 1、保留时间tR（定性）
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
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.（空气出峰时 间）
paper chromatography thin layer chromatography thin film chromatography
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4.按使用目的分类 分析用色谱仪
制备用色谱仪
流程色谱仪
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GSC 气相色谱法 （GC） 柱色谱法
GLC
纸色谱法 平面色谱法 薄层色谱法 （TLC） LLC LLC LLC