色谱法基本概念和气相色谱

2. 色谱定量分析方法 （2）校正因子 仪器对各个组分的灵敏度不一样，计算试样中某组分含 量时，应将色谱图上测得的峰值校正后进行定量。 试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：
m i = fi ·Ai 绝对校正因子f i ：单位峰面积对应的组分量； f i =m i / Ai 得到组分绝对校正因子掌握精确的进样量，严格控制色谱操作条件， 使用不方便； 相对校正因子f ’i ：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子 之比。
a. 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑ b. 扩散系数：Dg ∝（M载气）-1/2 ； M载气↑，B值↓
气相色谱，减小纵向扩散，应采用较高流速，较低柱温， 相对分子质量较大的气体作为载气
3.传质阻力项— C·u 组分在两相间进行反复分配时，遇到两相的阻力。 C= Cm+Cs
气相色谱：C= Cm+Cs=
4. 色谱图及色谱常用术语 （1）色谱图（Chromatogram)：流经色谱柱的被 分离组分流入检测器后，得到的响应信号对时间t的曲线图。
4. 色谱图及色谱常用术语 （2）色谱峰、基线、噪音、峰高h、标准偏差σ、 峰底宽Y、半峰宽Y1/2、峰面积（定量依据）
4. 色谱图及色谱常用术语 （3）色谱保留值（定性依据；保留时间、保留体积）
（2）速率理论方程 2. 分子扩散项—B/u（由于浓差梯度形成的纵向扩散
色谱峰展宽 ）
B = 2γDg
γ ：弯曲因子，填充色谱柱， γ <1；毛细管柱，γ = 1；毛细管柱的B
值比填充柱大得多。 Dg ：组分分子在流动相中的扩散系数（ cm2·s-1），气相中的பைடு நூலகம்散系数大 约是在液相中的105 倍（分子扩散项主要针对气相色谱）。
4.柱效能与流速的关系
液相色谱：流速越大，H越大；因H主要由传质阻力项C·u决定 气相色谱：载气流速高时流速↑ ， 柱效↓,右图曲线的右边。因传质 阻力项此时是影响柱效的主要因素 ， 载气流速低时流速↑ ，柱效↑ ， 右图曲线的左边。因分子扩散项此 时成为影响柱效的主要因素， H - u曲线与最佳流速： 气相色谱，由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响就 存在着一个最佳流速值，以塔板高度H对应载气流速u作图，曲线最低点的 流速即为最佳流速。
3. 色谱分析法的分类 （1）按两相状态分类 a.气相色谱（GC):流动相为气体（称为载气）。 按固定相的不同又分为:气固色谱和气液色谱。 b.液相色谱（LC):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。 （2）按操作形式分类 a.柱色谱(CC)。固定相装在柱管内，分为填充柱色谱 和毛细管柱色谱。 b.纸色谱(PC)。固定相为滤纸。 c.薄层色谱(TLC)。 固定相压成或涂成薄膜。
+
dp:固定相的平均颗粒直径；df:固定相的液膜厚度 Dg:组分在气相中的扩散系数；Ds:组分在固定相中的扩散系数 固定相颗粒小dp↓，固定相液膜厚度小df↓，组分在固定 相和气相中的扩散系数Ds ↑ Dg ↑， C↓，H↓，柱效n↑
范第姆特方程是指导选择分离操作条件的依据
3.传质阻力项— C·u 组分在两相间进行反复分配时，遇到两相的阻力。 C= Cm+Cs
利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱 峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中位置。不适用于不同仪 器上获得的数据之间的对比。 利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对 变化。 双柱法：将试样分别利用极性不同的两根柱子或多根柱子进行分离。
B.利用相对保留值定性 相对保留值γ2,1：相对保留值γ2,1仅与柱温和固定液性质 有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留 数据，可以用来进行定性鉴定。
6.色谱分析基本理论的小结 色谱分析的两个基本理论及其影响H的因素． 从色谱流出曲线上，可以得到哪些重要信息： (1)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． (2)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．
第三部分：色谱定性和定量的方法
1. 色谱定性方法 A.与标样对照的方法
5.色谱分离效能的衡量
分离度R（衡量色谱分离条件优劣的参数）
R 保留值之差（峰顶间距） t R 2 t R1 2(t R 2 t R1 ) Y1 Y2 峰宽平均值 Y1 Y2 2
R =0.8：两峰的分离程度可达89%； R =1.0：分离程度98%； R =1.5：分离程度达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。
分析测试中心 高波 bogao@
气相色谱 分离分析法 液相色谱 质谱法 核磁共振波谱法 原子发射光谱 光谱分析法 原子吸收光谱
主要内容：
仪器分析方法的主要评价指标 精密度S = Sqrt[(∑(xi-x)2) /（n-1）] 准确度 选择性 标准曲线：线性范围越宽，浓度适应性越强 灵敏度：标准曲线斜率 检出限:灵敏度和精密度的综合指标
3. 色谱分析法的分类 （3）按分离原理分类 a.吸附色谱：利用固体吸附剂（固定相）表面对各组 分吸附能力不同进行分离。（气固色谱、液固色谱） b.分配色谱：利用固定液对各组分溶解能力（分配系 数）不同进行分离。（气液色谱、液液色谱） c.离子交换色谱：利用离子交换剂（固定相）对各组 分亲和力不同进行分离。 d.凝胶色谱：也叫尺寸排阻色谱，利用凝胶（固定相 ）对分子大小不同组分产生阻滞作用不同进行分离。
第一部分：色谱分析法及基本概念
1.什么是色谱法？ 俄国植物学家茨维特 在1906年发现色谱分 离现象： 石油醚 (流动相）：
携带试样混合物流 过此固定相的流体 （气体或液体）
碳酸钙 （固定相）： 固定不动的相
色带
色谱法是一种分离方法。
2. 色谱分析法的历史 30年代 利用茨维特创立的色谱法，产生液固吸附色谱 40年代 液—液分配色谱法 、TLC、纸色谱 50年代 GC出现使色谱具备分离和在线分析功能 60年代 推出了色谱－质谱联用技术（GC-MS） 70年代 HPLC出现使色谱分析范围进一步扩大 80年代 出现了超临界流体色谱法(SFC)、毛细管电泳法(CE) 90年代 崛起的电色谱法(EC)，兼有毛细管电泳法与 微填充 柱色谱法的优点 21世纪 色谱科学已在生命科学等的前沿学科发挥不可替代 的重要作用
分离分析法导论
分离分析法概述 定义：通常将先分离后分析的仪器分析方法称为 分离分析法 原理：利用试样中共存组分间的吸附、分配、交 换、迁移速率及性能上的差异，先将它们分离， 再通过检测器按一定顺序进行分离测定。 主要有色谱分析法（气相色谱、液相色谱、薄层 色谱、超临界流体色谱等）、高效毛细管电泳及 色谱-质谱联用法和色谱-光谱、波谱联用法等。
液相色谱： C= Cm+Cs= dp:固定相的平均颗粒直径； df:固定相的液膜厚度 Dm：组分在洗脱液中的扩散系数； Ds:组分在固定相中的 扩散系数;δ，σ为常数 。 固定相颗粒小dp↓，固定相液膜厚度小df↓，组分在固定 相和流动相中的扩散系数Ds ↑ Dm ↑， C↓，H↓，柱效n↑
范第姆特方程是指导选择分离操作条件的依据
表示被测组分从进样到色谱柱后出现峰最大值所需要的时间(或所需载 气的体积)。体现了各待测组分在色谱柱上的滞留情况。 死时间（tM）：不被固定相滞留的组分从进样到出现峰最大值所需的时间。 死体积（VM ）：不被固定相滞留的组分从进样到出现峰最大值所需的流动 相体积。VM=F0·tM（F0为柱后出口处流动相的体积流速，单位mL/min）
第二部分：色谱分析的基本理论
色谱分析理论研究的中心问题是分离问题。 色谱分析的基本理论，主要有塔板理论和速率理论。 1.塔板理论----热力学理论----平衡理论 （1）什么是塔板理论？（色谱分离过程比拟为分馏过程） 理论塔板高度H（色谱柱中某一段长度） 理论塔板数n=L/H（L为色谱柱总长） 理论塔板高度H越小，理论塔板数n越大，组分在柱中分配次 数越多，分离越好；理论塔板高度H与柱长无关。 n与色谱峰宽度Y，Y1/2的关系为： 理论塔板数n越大，谱峰越窄，柱效越高。
4. 色谱图及色谱常用术语 （3）分配平衡（分配系数、分配比k’） 描述一定温度下，组分在两相中的分配情况。 B.分配比 k’=ns/nm=CS·VS/Cm·Vm=K·VS/Vm C. 分配比与保留值关系
k’= tR’/tM tR’=tR-tM tR=tM(1+k’)
k’越大，tR越大，组分在柱内 滞留时间越长。
t ’ R= t R – t M V’ R= t’ R F0
4. 色谱图及色谱常用术语
相对保留值(γi,s ，仅与柱温、固定相性质有关)
表示相同操作条件下，组分与参比组分的调整保留值之比。
γi,s=t’R,i/t’R,s=V’R,i/V’R,s
4. 色谱图及色谱常用术语 （3）分配平衡（分配系数K、分配比k’） 描述一定温度下，组分在两相中的分配情况。 A. 分配系数 K=CS/Cm K小，先流出色谱柱，K大， 后流出色谱柱
保留指数计算方法
' ' ' tR t t ( Z 1) R( X ) R( Z )
I X 100(
' ' lg t R lg t (X ) R( Z ) ' lg t R ( Z 1) ' lg t R (Z )
Z)
1. 色谱定性方法 D.利用与其它分析仪联用定性
小型化的台式色质谱联用仪（GC-MS；LC-MS） 色谱-红外光谱仪联用仪；
5. 色谱法原理 （1）色谱分离过程
指被分离组分在两相中的“分配”平衡过程
分配系数的微小差异→作用力的微小差异 微小差异积累→较大差异→作用力小的组分先流出；作 用力大的组分后流出。 （2）色谱分离原理
色谱分离是基于各组分在两相之间分配平衡的差异
6.色谱分析法及基本概念小结 (1)色谱是一种分离技术，利用不同物质性质 和结构上的差异，与固定相作用不同，使不 同物质得以分离的技术。 (2)色谱分离原理是基于各组分在两相之间分 配平衡的差异 从色谱流出曲线上，可以得到哪些重要信息： (1)根据色谱峰的个数，可以判断样 品中所含组份的最少个数． (2)根据色谱峰的保留值(或位置)， 可以进行定性分析． (3)根据色谱峰的面积或峰高，可以 进行定量分析．