色谱法概述
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仪器分析学习 第6章 色谱法导论-气相色谱
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* 用时间表示 单位: s或cm
（1）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(O´B)
（2）死时间
t 0
不被固定相吸附或溶解的气体（如：空
* 用体积表示 单位：mL
（1）保留体积 VR
从进样开始到出现峰极大所通过的
载气体积。 VR=tRF0 F0:柱出口处载气流速 mL/min
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2）评价柱效的参数
理论塔板数(n)
n5.5(4tR )21(6tR)2
W 1/2
W
理论塔板高度（H） 有效理论塔板数
H L n
n有效 5.54 (W tR '1
)2
16 (tR ' )2 W
2
有效理论塔板高度
注意事项：
L H 有效 n有效
（1）n大，柱效高，分离好，前提是两组分分配系数K应有差
H A B /u C gu C luA B /u Cu
由此可知:流动相线速u一定时，仅在A、B、C较小时，塔板高 度H才能较小，柱效才较高；反之柱效较低，色谱 峰将展宽。
这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出 了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种 类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。
3) 塔板之间无分子扩散（忽略试样 的纵相扩散）
4) 组分在所有塔板上的分配精选系ppt 数保 持常数
精馏塔示意图
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2、塔板理论之推导结论
1) 当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配， 塔板数越多，组分在柱内两相间达到分配平衡的次数也越 多，柱效越高，分离就越好。
n L H
n50 流出曲线呈基本对称的峰形； 当 n 达 103－106 流出曲线趋近于正态分布；
* 用时间表示 单位: s或cm
（1）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(O´B)
（2）死时间
t 0
不被固定相吸附或溶解的气体（如：空
* 用体积表示 单位：mL
（1）保留体积 VR
从进样开始到出现峰极大所通过的
载气体积。 VR=tRF0 F0:柱出口处载气流速 mL/min
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2）评价柱效的参数
理论塔板数(n)
n5.5(4tR )21(6tR)2
W 1/2
W
理论塔板高度（H） 有效理论塔板数
H L n
n有效 5.54 (W tR '1
)2
16 (tR ' )2 W
2
有效理论塔板高度
注意事项：
L H 有效 n有效
（1）n大，柱效高，分离好，前提是两组分分配系数K应有差
H A B /u C gu C luA B /u Cu
由此可知:流动相线速u一定时，仅在A、B、C较小时，塔板高 度H才能较小，柱效才较高；反之柱效较低，色谱 峰将展宽。
这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出 了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种 类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。
3) 塔板之间无分子扩散（忽略试样 的纵相扩散）
4) 组分在所有塔板上的分配精选系ppt 数保 持常数
精馏塔示意图
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2、塔板理论之推导结论
1) 当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配， 塔板数越多，组分在柱内两相间达到分配平衡的次数也越 多，柱效越高，分离就越好。
n L H
n50 流出曲线呈基本对称的峰形； 当 n 达 103－106 流出曲线趋近于正态分布；
第十七章 色谱分析法概论
在流动相和固定中具有不同的分配系数，分配系数的大小
反映了组分在固定相上的溶解-挥发 或 吸附-解吸的能力。
分配系数大的组分在固定相上溶解或吸附能
力强，因此在柱内的移动速度慢；分配系数小的
组分在固定相上溶解或吸附能力弱，因此在柱内 的移动速度快。
经过一定时间后，由于分配系数的差别，使
各组分在柱内形成差速移行，达到分离的目的。
空间总和）
当色谱柱载气流速为F0(ml／min)时，它与死时间的 关系为：
V0(M) = tM· 0 F
(VM 大，色谱峰展宽，柱效低)
4. 保留值：定性参数，是在色谱分离过程中，试样中各组分
在色谱柱内滞留行为的一个指标。 （它可用保留时间、保留体积和相对保留值等表示） （1）保留时间 tR （retention time）： 从进样到柱后出现待测组分浓度最大值时（色谱峰顶点） 所需要的时间，称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、 tR(2) 所示，
把这些色 带称为 “ 色谱图 ” （chromatography）, 相
应的方法叫作“色谱法”
色谱法是一种分离技术：
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
各组分被分离后，可进一步进行定性和定量
分析： 经典：分离过程和其含量测定过程是离线的，即 不能连续进行 现代：分离过程和其含量测定过程是在线的，即 能连续进行
p tR tM t 'R k q tM tM
任一组分的 k 值可由实验测得，即为调整保留时间 tR’与 不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间tM 的比值。可将k 看
作色谱柱对组分保留能力的参数，k 值越大，保留时间越长。
第十一章 色谱法
内标法
计算公式 ： mi
Ai f i ' ms As f s '
Ai f i ' mi ms As f s '
mi Ai f i 'ms Ai Ci % 100% 100% 常数 m总 As f s 'm总 As
Ai/As
Wi
内标法标准曲线
内标物的选择:
r21 =
t t
' R2 ' R1
=
V
V
' R2 ' R1
r21 同种固定液对难分离物质对的选择性度量 r21 越大，两组分分离越容易 在气相色谱中， r21的大小仅与固定相种类和 柱温有关。在液相色谱中， r21与固定相、流 动相及柱温有关。 r21是色谱定性的重要参数， 实验室之间可通用。
§2、色谱法基本理论
评价 ：简单，准确。
不适用于试样中组分不能全部出峰的情况。
§2、色谱法基本理论 适用条件： 用于测定试样中个别组分 具体方法：选用一定量的纯物质作内标, 固定内标物和样
品的取样量, 配制一系列具有相同浓度内标物和不同浓度待测 组份纯物质的一系列溶液进行测定, 以Wi(已知的待测组份含量) 对Ai/As (待测物质与内标物的峰面积之比)作图:
(2) 基线 只有流动相经过检测器时，所产生的信号， 反映实验条件的稳定情况。稳定时为直线。
tR 进 样 tM 空 气 峰 tR’
2. 关于保留值的术语 （1） 用时间表示的保留值 tR保留时间：进样柱后出现Cmax值时所需时间 tM死时间: 不与固定相作用的组分的保留时间
t R 调整保留时间:
改变柱温也可改变r21。
§2、色谱法基本理论 三、色谱定性定量方法 1. 定性分析
色谱分析法概论
色谱分析法引论
§1.1 概述
色谱法也叫层析法，它是一种
高效能的物理分离技术，将它用于
分析化学并配合适当的检测手段，
就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是用于分 离植物色素，其方法是这样的： 在一玻璃管中放入碳酸钙，将含 有植物色素（植物叶的提取液） 的石油醚倒入管中。
此时，玻璃管的上端立即出现几 种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚 冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断 地向下移动，并逐渐分开成几个不同 颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得 各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。 色谱法也由此而得名。
色谱流出曲线的意义： 色谱峰数（样品中单组份的最少个数）
色谱保留值（定性依据）
色谱峰高或面积（定量依据）
色谱保留值或区域宽度（色谱柱分离效
能评价指标）
色谱峰间距（固定相或流动相选择是否
合适的依据）
§1.3 色谱法基本原理
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
h. 区域宽度：色谱峰的区域宽
度是色谱流出曲线的重要参数之一
，可用于衡量色谱柱的柱效及反映 色谱操作条件下的动力学因素。宽
度越窄，其效率越高，分离的效果
也越好。
区域宽度通常有三种表示法： 标准偏差：峰高0.607 倍处峰 宽处的一半。 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
有关，与两相体积、
柱管特性和所用仪
器无关。
分配系数 K的讨论
试样一定时，K主要取决于固定相性质一定温
度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；每个组 分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。
§1.1 概述
色谱法也叫层析法，它是一种
高效能的物理分离技术，将它用于
分析化学并配合适当的检测手段，
就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是用于分 离植物色素，其方法是这样的： 在一玻璃管中放入碳酸钙，将含 有植物色素（植物叶的提取液） 的石油醚倒入管中。
此时，玻璃管的上端立即出现几 种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚 冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断 地向下移动，并逐渐分开成几个不同 颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得 各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。 色谱法也由此而得名。
色谱流出曲线的意义： 色谱峰数（样品中单组份的最少个数）
色谱保留值（定性依据）
色谱峰高或面积（定量依据）
色谱保留值或区域宽度（色谱柱分离效
能评价指标）
色谱峰间距（固定相或流动相选择是否
合适的依据）
§1.3 色谱法基本原理
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
h. 区域宽度：色谱峰的区域宽
度是色谱流出曲线的重要参数之一
，可用于衡量色谱柱的柱效及反映 色谱操作条件下的动力学因素。宽
度越窄，其效率越高，分离的效果
也越好。
区域宽度通常有三种表示法： 标准偏差：峰高0.607 倍处峰 宽处的一半。 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
有关，与两相体积、
柱管特性和所用仪
器无关。
分配系数 K的讨论
试样一定时，K主要取决于固定相性质一定温
度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；每个组 分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。
色谱分析法
29
9.分配系数K与分配比k的关系
ms cs Vs Vm K k k cm m m Vs Vm
其中β称为相比率。 相比率是反映色谱柱柱型特点的又一个参数。例如，对 填充柱，其β值一般为6~35，对毛细管柱，其β值一般 为60~600。
11:19
30
10. 分配比与保留时间的关系
11:19
37
• 但由于死时间tM包含在tR中，而tM并不参加柱 内的分配，所以理论塔板数、理论塔板高并不 能真实地反映色谱柱的好坏。为此： • 常用有效塔板数或有效塔板高度作衡量柱效能 的指标。计算式如下：
' ' tR t 2 R 2 n有 效 5.54( ) 16( ) Y1 Y 2
H有效
第六章
色谱分析法
11:19
1
第一节 概述
一、色谱法简介 u 色谱法是由1906年俄国植物学家茨维特最早创立的。
11:19
2
石油醚
植物叶石 油醚溶液
CaCO3
11:19
3
色谱法中: 起分离作用的分离柱称为色谱柱。 固定在柱内的填充物称固定相。 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。
L n H
n称为理论塔板数。
11:19
35
(2)
以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续
进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积。
(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是常数，与组分在某
一塔板上的量无关。
11:19
36
塔板理论指出：
i．保留时间tR：指被测组分从进样开始到出现色 谱峰最高点时所需的时间，如图15－6中的O΄B 所示。
15-色谱分析法简介
8
色谱图及常用术语
色谱流出曲线: 由检测器输出的电信号强 度对时间作图，所得曲线 色谱峰: 曲线上突起部分
t
1、基线: 没有样品组分流出时的流出曲线； 2、峰高: 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离； 3、区域宽度: 即色谱峰的宽度； 峰底宽度wb：Wb = 4 σ 半峰宽w1/2： W1/2 = 2.354 σ 标准偏差σ： 0.607倍峰高处峰宽的一半 。
15
分离度定义：相邻两峰保留值之差与两蜂宽之和的一半的比值
在—般情况下，由于色谱柱中溶质的浓度较低，分配系数K 为常数。——称线性色谱。 色谱峰是对称的呈高斯分布，高斯峰，其蜂底宽度等于4σ。 相邻两个蜂，其峰宽大致相等：
Rs＝1，峰间距离4 σ ，4 σ分离。峰有2％的重叠 Rs＝1.5，峰间距离6 σ ，称为6 σ分离，峰重叠小于1％， 两峰已完全分开。
9
峰面积A： 4、保留值 常用时间、距离或用将组分带出色谱柱所需要的流动相体
积表示，保留值由色谱分离过程中的热力学因素所决定; 在一 定色谱条件下保留值是特征的，可作为色谱定性的参数是色谱 法的重要概念之一；
a．保留时间 tR 从进样开始到色谱蜂最大值出现时所需要的时间；某组分
的保留时间就是它通过色谱柱所需要的时间； 死时间tM：多用t0表示 不被固定相保留的组分,从进样到出现峰极大值的时间；死 时间实际上就是流动相流经色谱柱所需要的时间；
3
色谱法的实质：分离； 色谱法的依据：各组分在互不相溶的两相——固定相与流动 相中吸附能力、分配系数或其它亲和作用性能的差异. 2. 色谱法的分类 (1)按流动相和固定相所处状态分类 气固色谱 气相色谱：气体作流动相 气液色谱 液相色谱：液体作流动相 液固色谱 液液色谱 超临界流体色谱: (2)按固定相的固定方式分类 柱色谱法：固定相装在色谱柱中 纸色谱法：用滤纸上的水分子作固定相 薄层色谱法：将吸附剂粉末制成薄层作固定相
色谱图及常用术语
色谱流出曲线: 由检测器输出的电信号强 度对时间作图，所得曲线 色谱峰: 曲线上突起部分
t
1、基线: 没有样品组分流出时的流出曲线； 2、峰高: 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离； 3、区域宽度: 即色谱峰的宽度； 峰底宽度wb：Wb = 4 σ 半峰宽w1/2： W1/2 = 2.354 σ 标准偏差σ： 0.607倍峰高处峰宽的一半 。
15
分离度定义：相邻两峰保留值之差与两蜂宽之和的一半的比值
在—般情况下，由于色谱柱中溶质的浓度较低，分配系数K 为常数。——称线性色谱。 色谱峰是对称的呈高斯分布，高斯峰，其蜂底宽度等于4σ。 相邻两个蜂，其峰宽大致相等：
Rs＝1，峰间距离4 σ ，4 σ分离。峰有2％的重叠 Rs＝1.5，峰间距离6 σ ，称为6 σ分离，峰重叠小于1％， 两峰已完全分开。
9
峰面积A： 4、保留值 常用时间、距离或用将组分带出色谱柱所需要的流动相体
积表示，保留值由色谱分离过程中的热力学因素所决定; 在一 定色谱条件下保留值是特征的，可作为色谱定性的参数是色谱 法的重要概念之一；
a．保留时间 tR 从进样开始到色谱蜂最大值出现时所需要的时间；某组分
的保留时间就是它通过色谱柱所需要的时间； 死时间tM：多用t0表示 不被固定相保留的组分,从进样到出现峰极大值的时间；死 时间实际上就是流动相流经色谱柱所需要的时间；
3
色谱法的实质：分离； 色谱法的依据：各组分在互不相溶的两相——固定相与流动 相中吸附能力、分配系数或其它亲和作用性能的差异. 2. 色谱法的分类 (1)按流动相和固定相所处状态分类 气固色谱 气相色谱：气体作流动相 气液色谱 液相色谱：液体作流动相 液固色谱 液液色谱 超临界流体色谱: (2)按固定相的固定方式分类 柱色谱法：固定相装在色谱柱中 纸色谱法：用滤纸上的水分子作固定相 薄层色谱法：将吸附剂粉末制成薄层作固定相
第九章 色谱法概论-2
8）选择性因子 α：调整保留值 ） 之比
某组分2的调整保留值与组分1的调整保留 值之比，称为选择性因子 。 由于相对保留值只与柱温及固定相性质有 关，而与柱径、柱长、填充情况及流动 相流速无关，因此，它在色谱法中，特 别是在气相色谱法中，广泛用作定性的 依据。 K2 k2 α = r2， = = 1 K1 k1
1．流出曲线和色谱峰
色谱图） 流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线 色谱峰：流出曲线上突起部分 色谱峰
从色谱图上可以得到许多重要 信息：
①根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组 分的最少个数。 ②根据色谱峰间的距离，可评价色谱条件的选 择是否合理。 ③利用色谱峰的保留值及区域宽度，可评价柱 效。 ④根据色谱峰的保留值，可以对组分进行定性 分析。 ⑤根据色谱峰的面积或峰高，可以对组分进行 定量分析。
♠某组分的 = 0时，即不被固定相保留，最先流出。 某组分的K 某组分的 时 即不被固定相保留，最先流出。
11．容量因子 11．
分配系数K 分配系数 ： K = CS
以吸附色谱为例见图示 吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸 →反复多次洗 脱→被测组分分配系数不同→ 差速迁移 → 分 离
图示
分配系数的微小差异→吸附能力的微小差异 微小差异积累→较大差异→吸附能力弱的组分先流出； 吸附能力强的组分后流出 back
色谱过程示意图
二、色谱流出曲线和基本概念
1．流出曲线和色谱峰 2．保留值：色谱定性参数 3．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数
第2节 色谱过程与术语 一、 色谱过程：
色谱过程是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。 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 与固定相之间产生的作用力的大小、 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， 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， 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， 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。 定次序由固定相中流出。
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。
各种色谱方法简单介绍
第一课色谱法概述色谱法是一种重要的分离分析方法，它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数(或吸附系数、渗透性)，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。
在色谱技术中，流动相为气体的叫气相色谱，流动相为液体的叫液相色谱。
固定相可以装在柱内，也可以做成薄层。
前者叫柱色谱，后者叫薄层色谱。
根据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪，目前，主要有气相色谱仪和液相色谱仪。
色谱法的创始人是俄国的植物学家茨维特。
1905年，他将从植物色素提取的石油醚提取液倒人一根装有碳酸钙的玻璃管顶端，然后用石油醚淋洗，结果使不同色素得到分离，在管内显示出不同的色带，色谱一词也由此得名。
这就是最初的色谱法。
后来，用色谱法分析的物质已极少为有色物质，但色谱一词仍沿用至今，在50年代，色谱法有了很大的发展。
1952年，詹姆斯和马丁以气体作为流动相分析了脂肪酸同系物并提出了塔板理论。
1956年范第姆特总结了前人的经验，提出了反映载气流速和柱效关系的范笨姆特方程，建立了初步的色谱理论。
同年，高莱(Golay)发明了毛细管拄，以后又相继发明了各种检测器，使色谱技术更加完善。
50年代末期，出现了气相色谱和质谱联用的仪器，克服了气相色谱不适于定性的缺点。
则年代，由于检测技术的提高和高压泵的出现，高效液相色谱迅远发展，使得色谱法的应用范围大大扩展。
目前，由于高效能的色谱往、高灵敏的检测器及微处理机的使用，使得色谱法已成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析仪器。
在这里主要介绍气相色谱分析法。
同时也适当介绍液相色谱法。
气相色谱法的基本理论和定性定量方法也适用于液相色谱法。
其不同之处在液相色谱法中介绍。
第二课气相色谱仪典型的气相色谱仪具有稳定流量的载气，将汽化的样品由汽化室带入色谱柱，在色谱柱中不同组分得到分离，并先后从色谱柱中流出，经过检测器和记录器，这些被分开的组分成为一个一个的色谱峰。
色谱仪通常由下列五个部分组成：载气系统（包括气源和流量的调节与测量元件等）进样系统（包括进样装置和汽化室两部分）分离系统（主要是色谱柱）检测、记录系统（包括检测器和记录器）辅助系统（包括温控系统、数据处理系统等）第三课气相色谱仪－载气系统载气通常为氮、氢和氢气，由高压气瓶供给。
色谱法Tswett叶绿素分离试验
想一想 在吸附色谱
中，以硅胶为固定相， 当用三氯甲烷为流动 相时，样品中某些组 分保留时间太短，若 改用三氯甲烷–甲醇 （1:1）时，则样品中 各组分的保留时间是 变长，还是变得更短？ 为什么？
4．吸附柱色谱操作技术
（1）装柱
A.质量要求
装柱之前，先将空柱洗净干燥，再将空柱垂直固定 在铁架台上。如果色谱柱下端没有砂芯横隔，就取一小团 脱脂棉，用玻璃棒将其推至柱底，再在上面平铺上一层厚 0.5~1cm的洗过、干燥石英砂，有助于分离时色层边缘整 齐，加强分离效果。柱的长度与直径比一般为10 ~ 20:1。 色谱柱的填装要均匀，不能有气泡。
润凝胶，且具有较低的黏度，有利于大分子的扩散 (2）选用方法
水溶性样品 -------水溶液为流动相 非水溶性样品 ------有机溶剂为流动相 (3）常用的流动相 四氢呋喃、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷和 水等
4．凝胶柱色谱操作技术
（1）溶胀 （2）装柱 （3）加样 （4）洗脱 （5）再生 用恰当的方法除去凝胶中的污染物，使其恢复其原来的性质 交联葡萄糖凝胶---温热的0.5mol/L氢氧化钠和0.5mol/L的
酸性氧化铝
4～5
分离酸性和中性化合物，如氨基酸、酸 性色素。
（3）聚酰胺
A.吸附机制：通过分子内的酰胺基与酚、酸、硝基、醌类化 合物形成氢键而产生吸附作用
B.应用范围：适合于含-OH 的天然产物的有效成分分离
（4）大孔吸附树脂 A.吸附机制：大孔网状结构的高分子化合物，不溶于酸、
碱及有机溶剂，吸附性与筛分性原理相结合 B.应用范围：主要用于水溶性化合物(如皂苷）的分离纯
氧化铝含水量% 0 5 15 25 38
活度级 I II III IV V
油色谱
1 色谱法理论基础1.1 色谱法概述色谱法又称色层法或层析法。
当两相做相对运动时，利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之间的作用力（分配、吸附、离子交换等）的差别，使混合物中各组分在两相间进行分配。
由于各组分在性质与结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱也有差异，因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出，使各溶质达到相互分离。
这种借在两相分配原理而使混合物中各组分获得分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。
1 色谱法理论基础1.2 色谱法分类：固定相：在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相。
流动相：与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的另一相。
色谱法可以从以下几方面进行分类：（1）按流动相状态分类：气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱、电色谱。
（2）按固定相状态分类：气固色谱、液固色谱、气液色谱、液液色谱。
（3）按分离过程的机制分类：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱。
1.3 气固色谱分析的基本原理：气固色谱分析用的色谱柱分两种类型：内装固定相的称填充柱；将固定液均匀涂敷在毛细管内壁的，称毛细管柱。
1.3 气固色谱分析的基本原理：气固色谱分析中的固定相是一种具有多孔性及较大表面积的吸附剂颗粒。
试样由载气携带进入柱子时，立即被吸附剂吸附。
载气不断流过吸附剂时，吸附着的被测组分又被洗脱下来，这种洗脱下来的现象叫脱附。
脱附的组分随着载气继续前进时，又被前面的吸附剂吸附。
随着载气的流动被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱洗过程。
由于被测组分中各组分的性质不同，它们在吸附剂上的吸附能力就不一样，较难被吸附的组分易被脱附，较快地移向前面。
容易被吸附的组分就不易被脱附，向前移动地慢些。
经过一定时间，即通过一定量的载气后，试样中各个组分就彼此分离而先后流出色谱柱。
气象色谱仪的基本原理是利用样品中各组分在流动项和固定项中吸附力或溶解度不同即分配系数不同，当两项做相对运时样品各组分在在色谱两项中进行反复多次分开，不同分配系数的组分在色谱中运动速度不同，滞留时间不同，分配系数小的速度快，反之，速度较慢，当样品流经一定柱长后样品的各组分就得到分离。
色谱法
第一节 概述
的含义，但仍被人们沿用至今。
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 。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
定相，还可作为液液分配色谱的载体和键合相色谱填料 的基体。
三、液-固吸附色谱流动相 液相色谱的流动相必须符合下列要求： （1）能溶解样品，但不能与样品发生反应。 （2）与固定相不互溶，也不发生不可逆反应。 （3）粘度要尽可能小，这样才能有较高的渗透性和柱
第四节 液—固色谱法
（4）应与所用检测器相匹配。例如利用紫外检测器时， 溶剂要不吸收紫外光。
般处于较高的能级，存在一些分散的具有表面活性的 吸 附中心 。因此，液固色谱法是根据各组分在固定相上的
吸附能力的差异进行分离，故也称为液固吸附色谱。
吸附剂吸附试样的能力，主要取决于吸附剂的比表面 积和理化性质，试样的组成和结构以及洗脱液的性质等。 组分与吸附剂的性质相似时，易被吸附，呈现高的保留 值；当组分分子结构与吸附剂表面活性中心的刚性几何 结构相适应时，
镁、硅酸镁、分子筛及聚酰胺等。非极性吸附剂最常见 的是活性炭。
极性吸附剂可进一步分为酸性吸附剂和碱性吸附剂。 酸性吸附剂包括硅胶和硅酸镁等，碱性吸附剂有氧化铝、
第四节 液—固色谱法
镁和聚酰胺等。酸性吸附剂适于分离碱，如脂肪胺和芳 香胺。碱性吸附剂则适于分离酸性溶质，如酚、羧和吡 咯衍生物等。
各种吸附剂中，最常用的吸附剂是硅胶，其次是氧化 铝。在现代液相色谱中，硅胶不仅作为液固吸附色谱固
第五章-色谱分析法概论
VM = Fc·tM
Fc:流动相平均体积流速,（单位:cm3·min-1）.
(5) 保留体积VR
指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过 的流动相的体积。保留时间与保留体积关系：
VR = Fc·tR (6)调整保留体积VR
某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体 积。
VR = VR VM = tR Fc
3. 保留值与容量因子的关系
k' K1KVs KVs
Vm VM
将色谱过程基本方程代入：
k' VR VM Vs
Vs VM
可得： k' VRVMVR ' tR ' tRtM
VM VM tM tM
将该式改为： VRVM(1k')
tRtM(1k')
tR
L u
(1
k
')
4.相对保留值 2 ,1
某组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比，称为相对
取决于组分在固定相上的热力学性质。
2、分离度的定义
分离度又叫分辨率或分辨度，既能反映柱效率又能反映选择
性的指标，是衡量分离效能的总指标。
定义：
Rs
1 2
{ 根据流动相的
气相色谱(GC) 气-液色谱(GLC)
物态可分为
液相色谱(LC) 液-固色谱(LSC)
液-液色谱(LLC)
按固定相的固 定方式分类
填充柱色谱 柱色谱 毛细管柱色谱
平板色谱 纸色谱 薄层色谱
平板色谱
根据分离机理 可分为
吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 排阻色谱
色谱法的特点和应用
1.分离效能高 2.灵敏度高 可检测10-11~10-13g,适于痕量分析.色
Fc:流动相平均体积流速,（单位:cm3·min-1）.
(5) 保留体积VR
指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过 的流动相的体积。保留时间与保留体积关系：
VR = Fc·tR (6)调整保留体积VR
某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体 积。
VR = VR VM = tR Fc
3. 保留值与容量因子的关系
k' K1KVs KVs
Vm VM
将色谱过程基本方程代入：
k' VR VM Vs
Vs VM
可得： k' VRVMVR ' tR ' tRtM
VM VM tM tM
将该式改为： VRVM(1k')
tRtM(1k')
tR
L u
(1
k
')
4.相对保留值 2 ,1
某组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比，称为相对
取决于组分在固定相上的热力学性质。
2、分离度的定义
分离度又叫分辨率或分辨度，既能反映柱效率又能反映选择
性的指标，是衡量分离效能的总指标。
定义：
Rs
1 2
{ 根据流动相的
气相色谱(GC) 气-液色谱(GLC)
物态可分为
液相色谱(LC) 液-固色谱(LSC)
液-液色谱(LLC)
按固定相的固 定方式分类
填充柱色谱 柱色谱 毛细管柱色谱
平板色谱 纸色谱 薄层色谱
平板色谱
根据分离机理 可分为
吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 排阻色谱
色谱法的特点和应用
1.分离效能高 2.灵敏度高 可检测10-11~10-13g,适于痕量分析.色
环境仪器分析：第2章 色谱分析法
(v) 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相） 选择是否合适的依据。
第二节 气相色谱理论基础
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，即与色谱过程的动力学性质有关。因此， 要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。
对A、B两组分的选择因子，用下式表示：
α= tR(B)/tR(A)= k(A)/k(B)=K(A)/K(B)
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
它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体 积有关。
k = ms/mm =CsVs/CmVm
式中cs,cm分别为组分在固定相和流动相的浓度；Vm为柱中流 动相的体积，近似等于死体积。Vs为柱中固定相的体积，在各种 不同类型的色谱中有不同的含义。
例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的Байду номын сангаас积；在尺寸排阻色谱中， 则表示固定相的孔体积。
➢基线漂移（baseline drift）：基线随时间定向的缓慢变化。
➢基线噪声（baseline noise）：指各种因素所引起的基线起 伏。
3. 峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。
4. 保留值 (1) 死时间 tM 不被固定相吸附或溶解的物质（如空气、甲烷）
第二节 气相色谱理论基础
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，即与色谱过程的动力学性质有关。因此， 要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。
对A、B两组分的选择因子，用下式表示：
α= tR(B)/tR(A)= k(A)/k(B)=K(A)/K(B)
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
它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体 积有关。
k = ms/mm =CsVs/CmVm
式中cs,cm分别为组分在固定相和流动相的浓度；Vm为柱中流 动相的体积，近似等于死体积。Vs为柱中固定相的体积，在各种 不同类型的色谱中有不同的含义。
例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的Байду номын сангаас积；在尺寸排阻色谱中， 则表示固定相的孔体积。
➢基线漂移（baseline drift）：基线随时间定向的缓慢变化。
➢基线噪声（baseline noise）：指各种因素所引起的基线起 伏。
3. 峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。
4. 保留值 (1) 死时间 tM 不被固定相吸附或溶解的物质（如空气、甲烷）
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法，是一种分离分析技术，是分离分析多组分混合物
质的极有效的物理及物理化学分析方法；是以试样中 各组分与固定相和流动相之间的相互作用力（如吸附、 分配、离子交换、排阻、亲和等作用力）的差异为依 据而建立起来的各种分离分析方法。
几个概念
• 固定不动的一相，称为固定相，可以是固体或液体。 • 携带试样混合物流过固定相的流体称为流动相， 可以 是气体、液体或超临界流体。 • 内有固定相，用以分离混合物的柱管称为色谱柱。
分分子在多孔性凝胶中的选择性渗透进行分离。
（5）亲和色谱法：以在不同基体上键合多种不同特征
的配体作固定相（称固定化分子），根据不同组分与固
定相的高专属性亲和力进行分离。 （6）生物色谱法：采用各种具有生物活性的材料（例 如：酶、载体蛋白、细胞膜、活细胞等）作固定相，利
用固定相与各种生物活性物质的选择性结合进行分离。
色谱法概述
主要内容
1 色谱法的起源
2 3 4
5 6
色谱法的发展
色谱法的定义、特点 色谱法的分类
色谱法的基本原理
色谱术语
一、色谱法的起源
1906年由俄国植物学家Tswett创立
研究植物叶子的组成时，他将植物色 素的石油醚浸取液通过填充有碳酸钙的直 石油醚
立玻璃管，再用纯净的石油醚自上而下淋
洗，随着淋洗的进行，发现不同色素向下 移动的速度不同，最后色素中各组分互相
按色谱过程的分离机制分类
1、按流动相和固定相的状态分类
流动相
液体 液体 气体 气体 超临界流体
固定相
固体 液体固体 液体
类型
液-固色谱 液相色谱 (1) LC 液-液色谱 气-固色谱 气-液色谱 气相色谱 GC SFC
(2)
超临界流体色谱 (3)
随着色谱工作的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表 面，这种采用化学键合固定相的色谱法称为键合相色谱法 (4)
色谱法的简单分类
气相色谱法 填充柱色谱法 毛细管柱色谱法 经典液相柱色谱法 高效液相色谱法 薄层色谱法 平面色谱法 纸色谱法 高分子薄膜色谱法
柱色谱法 色谱法 液相色谱法
超临界流体色谱法
色谱过程
色谱图
五、色谱法的基本原理
在色谱分离过程中，当流动相携带试样对固定相做相 对运动时，由于试样中各组分在固定相和流动相之间的作
高效凝胶色谱
经过一个世纪的发展，色谱法无论是在理论上、 方法上、设备上及文献资料上都已经成熟了；已被
广泛应用于医药卫生、食品、环境、材料、化工、
农业及生命科学等各个领域，成为分离分析多组分 混合物的极为重要的研究手段。
三、色谱法的定义、特点
1、色谱法的定义
色谱法（Chromatography）又叫色层法或层析
90年代后期 毛细管电色谱法 目前 胶囊色谱、手性分离色 谱、高分辨色谱、多维色谱
2. 色谱理论的发展
在各种色谱方法建立的同时，色谱理论也 逐步发展和成熟起来。主要有: 塔板理论
速率理论
（1）塔板理论
气相色谱发展初期，Martin等人借助分馏中的塔板概念，
把色谱柱设想为由许多塔板组成的分馏塔，把色谱分离过程
薄层色谱法：将适当粒度的吸附剂作为固定相涂布在平板上 形成薄层，然后用与纸色谱法类似的方法操作以达到分离目 的。以涂敷在玻璃板上的吸附剂作固定相
3、按色谱过程的分离机制分类
吸附色谱法
分配色谱法 离子交换色谱法 尺寸排阻色谱法 亲和色谱法 生物色谱法
（1） 吸附色谱法：用固体吸附剂作固定相，根据样品
气相毛细管柱
液相柱
凝胶色谱柱
2、色谱法的特点
分离效率高 分析速度快 灵敏度高 样品用量少 选择性好 多组分同时分析
分离和测定同时完成
应用广泛 易于自动化
四、色谱法的分类
从色谱法的发展知，各种类型的色谱法很多， 可从不同的角度对其进行分类。 主要有以下三
种：
按流动相和固定相的状态分类
按固定相的操作方式分类
的概念，并同时考虑影响理论塔板高度的动力学因素
（涡流扩散、分子扩散、传质阻力、载气流速等 ）， 研究色谱分离过程中的动力学因素对峰展宽的影响，对 色谱分离条件的选择具有指导意义。 速率理论为气相色谱法的实践提供了理论指导，同 时为高效液相色谱法的创建提供了启迪和依据。
毛细管电泳
气 相 色 谱
高 效 液 相 色 谱
中不同组分在吸附剂上的物理吸附性能的差异进行分离。
如气固色谱法、液固色谱法。 （2）分配色谱法：用液体做固定相，根据不同组分在 固定相（液体）和流动相之间分配系数的不同进行分离。
如气液色谱法、液液色谱法。
（3）离子交换色谱法：固定相是离子交换剂，依据 离子型化合物中各离子组分与离子交换剂上表面带电 荷基团进行可逆性离子交换能力的差别进行分离。 （4）尺寸排阻色谱法：又叫凝胶色谱法或空间排阻 色谱法，用多孔性凝胶作固定相，根据不同大小的组
2、按固定相的操作形式分类
按照管柱的粗细和 固定相的填充方式 固定相装在管柱内 柱色谱 毛细管柱色谱 薄层色谱 填充柱色谱
平面色谱
固定相呈平面状
纸色谱 高分子薄膜色谱
按平面材料的不同
柱色谱法：将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附 着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方 向移动而进行分离的色谱法。 纸色谱法：利用滤纸作固定液的载体，把试样点在滤纸上， 然后用溶剂展开，各组分在滤纸的不同位置以斑点形式显现， 根据滤纸上斑点位置及大小进行定性和定量分析。以吸附水 分的滤纸作固定相
流动相
碳酸钙
固定相
玻璃管
色谱柱
谱带
分离，形成不同颜色的谱带。
色谱原型装置
二、色谱法的发展
色谱方法的发展
色谱理论的发展
1. 色谱方法的发展
1935年 离子交换柱色谱法 1941年 液液分配柱色谱法 1944年 纸色谱法 1952年 气相色谱法 1956年 薄层色谱法 1959年 凝胶柱色谱法 1968年前后 高效液相色谱法 1975年 离子色谱法 80年代初 超临界流体色谱法 80年代中后期 毛细管电泳法
比拟作分馏过程，提出了表达柱效能模式的塔板理论。
L ΔV 0 1 2 3 4 5
H
色谱柱
L:色谱柱柱长; H: 理论塔板高度; ΔV：样品体积
（2）速率理论
气相色谱兴起之后，科学家们在实际研究中发现得
到的色谱峰往往是展宽的图形，塔板理论无法解释这种
现象。为此，荷兰学者Van Deemter等人于1956年提 出了速率理论。该理论吸收了塔板理论中理论塔板高度