第一章色谱法的基本原理
仪器分析化学 第一章 色谱基本理论
n理5.54 (Yt1R /2)216 (tYR)2
n有效
5.54( tR' Y1/ 2
)2
16(tR' Y
)2
H有效
L n有效
（二） 塔板数和塔板高度
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； 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。 同一条件下，若两组分的K值相等，则色谱峰重合， 差别越大，色谱峰的距离越大
三. 速率理论-影响柱效的因素
（一）. 范.弟姆特（Van Deemter）方程式－ 气相色谱速率理论
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？
A─涡流扩散项（eddy diffusion）
（四） 分配比与保留时间的关系
tR = tM(1+k) tR’=ktM
（五） 分配比、分配系数与选择性因子的关系
a = t´R（2）/ t´R（1）= k2 /k1= K2 /K1
讨论：如何使A、B组分完全分离
浓
度
A
B
A
B
组分A、B在沿柱移动时不同位置的浓度轮廓
1.两组分的分配系数必须有差异 2.区域宽度的扩展速度应小于区域分离的速度 3.在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱
离子色谱分析法
恒流泵：驱使液体（如淋洗液）在 管道中流动，它可以提高流动相的 速度，使离子色谱法能进行快速分 析，同时能控制流动相单位时间内 流出的体积。
分离系统：由前置柱、分离柱、抑 制柱组成。前置柱是用来保护分离 柱的。
检测系统：由电导池，读数表 头和有关的线路板组成。
碱金属、碱土金属及胺类的分析
（二）重金属和过渡金属的分析
三、离子色谱的优点
1.快速、方便、灵敏度高、选 择性好、可同时分析多种离子化 合物。
四、离子色谱的应用
离子色谱在环境分析中的应用（饮用水、 生活污水和工业废水的分析）、大气飘 尘与降水的分析、微电子、电子工业中 痕量分析、在食品和饮料分析中的应用、 在生化分析中的应用、在石油化工中应 用
标准的色谱图
分离度的确定
2. 峰高和峰面积的测量
在使用积分仪和色谱工作站测量峰 高和峰面积时，仪器根据设定的积 分参数（半峰宽，峰高和最小峰面 积等）和基线的设定来计算每个色 谱峰的峰高和峰面积，然后直接打 印出峰高和峰面积的结果。
第三章 七种阴离子的离 子色谱法测定
设备
离子色谱仪的主机由下列主要部件组成： 储液槽：用来储存实验过程中需要的各
准备淋洗液；在使用前，用0.24mol/l碳 酸钠；0.3mol/l碳酸氢钠配制成 0.9mMmol碳酸钠+0.85 mMmol碳酸氢 钠工作溶液。
3.标准溶液的制备：
储备溶液 ：
储备液的浓度是1000g/L(F--﹑CL-﹑NO2-﹑ Br--﹑NO3- ﹑ PO3﹑SO43-)。依据表格，预处理一定量 的物质，分别置于1000ml容量瓶中， 用少量水溶解后稀至刻度。表1-1
第一章 离子色谱分析法
色谱分离
第一章色谱分离1.1基本概念1906年，俄国植物学家Tsweet提出色谱，他用碳酸钙填充竖立的玻璃管，以石油醚洗脱植物色素的提取液，经过一段时间洗脱之后，植物色素在碳酸钙柱中实现分离，由一条色带分散为数条平行的色带。
色谱现象：1)一种是CaCO3吸附，使色素在柱中停滞下来2)一种是被石油醚溶解，使色素向下移动3)各种色素结构不同，受两种作用力大小不同，经过一段时间洗脱后，色素在柱子上分开，形成了各种颜色的谱带，这种分离方法称为色谱法。
定义：色谱法是利用不同物质在互不相溶的两相中具有不同的分配系数，并通过两相不断的相对运动而实现分离的方法。
原理：利用混合物中各组分的物理、化学性质（溶解度、分子极性、分子大小和形状、吸附能力等）的差别，使各组分以不同程度分布在两相(固定相、流动相)中达到分离固定相(Stationaryphase)：是色谱的基质，可以是固体物质（如吸附剂、凝胶、离子交换剂等），也可以是液体物质（如固定在硅胶或纤维素上的溶液），这些物质能与待分离的化合物进行可逆的吸附、溶解、交换等作用。
流动相(Mobilephase)：在色谱分离过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体等。
1.2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性：适于痕量分析分析速度快：十几分钟完成一次；可以测多种样品应用范围广：气液固物质，化学衍生缺点：对未知物分析的定性专属性查需要与其他分析方法连用1.3分类1.3.1按照固定相1)柱色谱法2)纸色谱法3)薄层色谱法1.3.2按照流动相1)气相色谱法2)液相色谱法1.3.3按照分离机理分类1)凝胶色谱法2)离子交换色谱法3)吸附色谱法4)亲和色谱法1.3.4按照分离的对象1)凝胶过滤色谱（GFC）2)凝胶渗透色谱（GPC）1.4固定相1)一种不带电荷的具有三维空间的多孔网状结构的物质2)凝胶的每个颗粒的细微结构就如一个筛子。
高效液相色谱法教学【全】精选全文
例: 流动相极性变化对组分k’的影响
②更换色谱柱（改变N）
措施： a.选择长柱子(N=L/H) b.填料颗粒尽量小 c.低流速(溶质传质阻力小，峰扩展小) d.低的溶剂粘度(提高柱效)
高效液相色谱法
High Performance Liquid
Chromatography （HPLC）
前言:
HPLC是70年代以后发展最 快的一个分析化学分支，现 已成为生化、医学、药物、 化学化工、食品卫生、环保 检测等领域最常用的分离分 析手段。
我国：
开始仅为少数研究实验室拥有， 现很多的生产、研究、质检部门都拥有。 广泛应用于： 质量控制、分析化验、制备分离。 讲课目的：入门 教材：《实用色谱法》（詹益兴 编著） 学习要求：记好笔记，
ⅰ大分子，扩散系数小 ⅱ小分子，扩散系数大
5. 影响分离的因素与提高柱效的途径
• 液体的扩散系数仅为气体的万分之一，在高效液
相色谱中,速率方程中的分子扩散项B/u较小，可忽略 不计，即 H = A + C u
• 降低传质阻力是提高 柱效主要途径。 •气相和液相Ｈ－ｕ区别
§１－４ 分离度 (Rs)
于世林编著)
第一章 高效液相色谱法基本原理 §1－1 概述 一、色谱法
混合物最有效的分离、分析方法。 是一种分离技术。 混合物分离过程：试样中各组分在 固液两相间不断进行着的分配。 一相固定不动，称为固定相。 另一相是携带试样混合物流过固定 相的液体，称为流动相。
液相色谱仪
高效液相色谱仪流程图
(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) B/u与流速有关：流速↓→ 滞留时间↑→ 扩散↑
色谱分析工作原理
色谱分析工作原理
色谱分析是一种分离和鉴定混合物中成分的技术。
它基于混合物成分在气相或液相载体中的分配行为来实现分离，并通过检测器来检测样品的组成。
色谱分析的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 供样：将待分析的混合物注入到色谱柱中。
色谱柱是一个封闭的管状容器，内部充满了固定相或液态载体。
2. 分离：样品在色谱柱中与载体发生相互作用，并在分离过程中分解成单个化合物。
这个过程可以是气相色谱中的气体传递或液相色谱中的液体传递。
3. 检测：分离后的化合物进入检测器，通过检测器来识别和检测其存在。
常用的检测器包括紫外-可见吸收光谱仪、质谱仪和荧光检测器等。
4. 数据分析：通过收集检测器输出的数据，并与已知的标准品进行比较，从而确定待分析样品中各组分的含量。
总的来说，色谱分析利用混合物中各组分在载体中的不同分配行为，通过分离和检测技术来确定样品的组成。
不同的色谱技术有不同的工作原理，但基本思想都是在样品中引入载体，通过与载体相互作用来实现分离。
色谱图概述——精选推荐
第一章色谱图概述第一节色谱图的获得色谱法（!"#$%&’$(#&)"*）是一种目前使用最广泛的和有效的分离、分析方法。
色谱（!"#$%&’$(#&%）这一概念最早是由俄国植物学家+,-.’’提出，/012年他在一根细长的玻璃管中装入碳酸钙粉末，然后把植物绿叶的石油醚的萃取液倒入管中的碳酸钙上，萃取液的色素就被吸附在管上部的碳酸钙上，再用纯净的石油醚洗脱这些被吸附的色素，于是在碳酸钙上形成了一圈一圈的色带（图34/4/），这些色带被称为色谱，这就是世界上得到的最早的色谱图。
柱中的碳酸钙被称为固定相（,’&’5$6&#*)"&,.），而用作洗脱液的石油醚则被称为流动相（%$758.)"&,.），流动相可以是气体、液体和超临界流体。
将欲被分离的混合物放在固定相上，然后用流动相去洗脱放在固定相上的混合物，这一过程称为洗脱（.89’5$6）。
在洗脱过程中混合物中的不同组分得到分离，陆续从固定相中洗脱下来。
记录这一分离和洗脱过程的图谱就是色谱图34/4/+,-.’’色谱分离示意图（&）刚刚加入萃取液；（7）已加入部分溶剂淋洗图（!"#$%&’$(#&%）。
色谱方法种类很多，分类的方法也很多。
根据流动相是气体还是液体，色谱可分为气相色谱（(&,!"#$%&’$(#&)"*）和液相色谱（85:95;!"#$%&’$(#&)"*）。
当流动相是在接近它的临界温度和压力下工作的液体，而这种液体在常温和常压下是气体时，这种流动相就不能简单地说是气体或液体了，这种色谱就称为超临界流体色谱（,9).#!#5’5!&8<895;!"#$%&’$(#&)"*）。
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。
色谱概论1-3章
气相色谱图
二、色谱流出曲线的意义： 从色谱图上可获得的信息有： 色谱峰的个数，可判断样品中所含组份的最少个数； 色谱峰的保留值，可进行定性分析； 色谱峰的峰高或峰面积，可进行定量分析；
色谱的保留值或区域宽度，是评价色谱柱分离性能的
色谱峰间距是固定相或流动相选择是否合适的依据。
依据；
a.死时间(tM) ：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。如用热导池检测器时，从注射空气样品到空气峰 顶出现时的时间。 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通过柱子的时间tM和组份在固定相
第三节 色谱法的定义与分类
一、色谱法的定义
色谱法或色谱分析也称之为层析法，是一种物理化学的分 析方法，它利用混合物中各组分在两相间分配系数的差别，当 溶质在两相间做相对移动时，各物质在两相间进行多次分配， 从而使各组分得到分离。分离的仪器即色谱仪。
二、色谱法的分类
色谱法可按两相的状态及应用领域的不同分为两大类。 （一）按流动相与固定相的状态分类 1 ．气相色谱 气相色谱又可分为气固色谱和气液色谱，前者是以气体为 流动相，以固体为固定相的色谱，后者是以气体为流动相，以 液体为固定相的色谱。 2 ．液相色谱 液相色谱又可分为液固色谱和液液色谱，前者是以液体为 流动相，以固体为固定相的色谱；后者是以一种液体为流动相， 以另一种液体为固定向的色谱。
色谱分析
概论
第一章 绪论
第二章 色谱法的原理
第三章 色谱仪
第一章 绪论
1
色谱法的发展简史 色谱法与其他方法的比较和配合
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tR tM (k 1)
k tR tM tR'
tM
tM
16
15
t'
R2
t' R1
t' R2
tM t'
R1
tM
k2
K2
Vs Vm
k1
K1
Vs Vm
K2 K1
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从色谱流出曲线可以得到以下一些信息： a．样品所含最少组分(峰个数) b．根据色谱峰的保留值可以进行定性分析 c．根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析 d．根据色谱峰的位置和区域宽度可对色谱柱效能进行评价
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7．调整保留体积VR′ 指扣除死体积后的保留体积。
VR′=VR－VM
8．相对保留值r2,1 指组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比，
是一个无因次量，只和柱温与固定相性质有关，故其可
以作为一个定性指标。
r2,1
=
t'R2 t'R1
= V'R2 V'R1
tR2 tR1
VR2 VR1
扣除死时间后的保留时间。 tR′=tR－tM
4. 流动相的流速 Vc=qct
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5．死体积VM 不被保留的组分，即分配色谱中K=0的组分，可由死时
间来确定。 VM=tM qV,c
6．保留体积VR 从进样开始到柱后出现待测组分响应信号极大值时
所通过的载气体积。 VR=tRqV,c
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80年代Jorgenson J W等的研究工作推动了高效毛细管电泳(Highperformance capillary electrophoresis, HPCE)高速发展
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1.1.2 色谱法分类
1、按两相所处的状态分类 气相色谱 -------- 用气体作流动相 液相色谱 -------- 用液体作流动相
离为峰底宽，如图中AB。σ、Y1/2、Y统称为区域宽度
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1.3.2 保留值
保留值是用来描述待测试样中各组分在色谱柱中滞留情
况的物理量，通常用距离或将各组分带出色谱柱所需的载气 体积（或时间）表示。在一定的固定相和操作条件下，任何 一种物质都有一个固定的保留值，故组分的保留值可用于该 组分的定性鉴定。 1．死时间tM
色谱峰：流出曲线上突起部分
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1.峰高
色谱峰顶点与基线之间的距离，以h表示，如图中AB
2．标准偏差σ
0.607h处，拐点处，峰宽正好为2σ
3．峰面积A A＝1.065hY1/2
4．半峰宽Y1/2 Y1/2=2.354σ
5．峰底宽 Y=4σ， 拐点作切线与基线相交，相交两点，两点间距
mm nm cmVm
Vm β
k: 随K和流动相、固定相体积的变化而变化，而K是由组 分及固定液的热力学性质决定的。
β Vm Vs
β：相比 Vm：色谱柱中流动相体积，Vs：色谱柱中固定相体积
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1.2.2 分离原理
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1.3 色谱流出曲线
1.3.1、色谱峰
流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线
r2,1也可用α表示，即，α也叫做选择因子。
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9．保留值与保留因子 间的关系
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ux L , u L
tR
tM
u x u nm ns nm
因为色谱柱长是一定的，所以
u xtR utM
u nm ns nm
utM
nm
tM nm nm 1 tR ns nm ns ns k 1
空心毛细管: 长10－100 m， 0.1－0.5 mm
LC : 长0.1－0.5 m， 4－6 mm
②纸色谱
用滤纸作固定相，试样溶液在纸上进薄膜或涂成薄膜。样品的
分离形式类似纸色谱。(纸色谱和薄层色谱又统称作平板色
谱) 2020/6/18
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3、按分离过程的物理化学原理分类 ① 吸附色谱 (L－S，G－S) 利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差异进行分离。 ② 分配色谱 (L－L，G－L) 利用不同组分在两相中分配系数的不同进行分离。 ③ 离子交换色谱 (L－S) 利用组分离子与离子交换剂的交换能力不同进行分离。 ④ 空间排阻色谱 (L－S) 用多孔物质对不同大小分子的阻碍作用进行分离。
第一章 色谱法的基本原理
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1.1 色谱法概述
1.1.1 色谱法发展史
流动相 固定相
色谱分析法是用来进行混合物中各组分的分离
和分析的一种物理化学分析方法。
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1903年，俄国植物学家Tswett 利用吸附原理分离植物色素而 发明色谱法(chromatography) 。
由于固定相可分为固体吸附剂和涂在固体担体上或毛细 管内壁上的液体固定相，故可将色谱法分为下述四类：
气-固色谱
气体
固体
流动相
气-液
固定相
液-固 液体
液体
液-液色谱
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2、按固定相形状分类
①柱色谱
固定相装在柱管内。它又可分为填充柱色谱和空心毛细
管色谱。
GC 填充柱: 长1－10 m， 2－4 mm
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1.2 色谱分离原理
1.2.1 分配系数和分配比
1. 分配系数
K cs cm
2. 分配比(保留因子)
s：固定相 m：流动相
定义：在一定的温度、压力下，组分在气液两相间达平衡 时，分配在液相中的质量与分配在气相中的质量之比。即
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k ms ns csVs K Vs K
不被固定相吸附或溶解的组分从进样开始到柱后出现响应 信号极大值时所需时间。对于气相色谱，常把空气（热导检 测器）和甲烷（氢火焰离子化检测器）从进样到出峰的时间 称为死时间。
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2．保留时间tR 试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所经历的时间，
称为保留时间，如图 O‘B′。它相应于样品到达柱末端的 检测器所需的时间。 3. 调整保留时间
1941年Martin A J P和Synge R L M发明液液分配色谱、获1952年 诺贝尔化学奖。
1952年Martin A J P和James A T发明气相色谱(gas chromatography, GC)
70年代发展了高效液相色谱(High-performance liquid chromaotgraphy, HPLC)成为重要分离分析技术