第16章 色谱分离原理
色谱分离原理
7.5.1 检测器的性能指标（三） 检测器的性能指标（
质量型检测器的定义为：1s内有1g样 品进入检测器时产生的毫伏数，即：
Aiu1×60 Sm = u2mi
（mV﹒s / g） 式中，mi 为组分的进样量（g）； 其它 各符号意义和浓度型检测器相同。
7.5.2 热导检测器
热导池检测器（TCD）Thermal Conducttivety Detector，是一种非选择性 检测器，对所有物质均有响应，其结构简 单，性能稳定，且不破坏试样，目前应用 最为广泛。
质量型检测器
• 质量型检测器测量的是载气中某组分 的质量变化速度，检测器的响应值与 单位时间内某组分进入检测器的质量 成正比，峰面积与载气流无关，如氢 火焰检测器和火焰光度检测器。
7.5.1 检测器的性能指标（一） 检测器的性能指标（
对检测器总的要求是灵敏 度高、稳定性好、响应速度 快、线性范围宽，并以这些 作为衡量检测器质量范围的 指标。 （1）灵敏度S 一定量的组 分进入检测器后，就产生相 应的响应信号R并以组分量 m对R作图，称为检测器的 响应曲线（如右图）曲线斜 率∆R/ ∆m 定义为检测器的 灵敏度S。
7.5.5 火焰光度检测器（一） 火焰光度检测器（
火焰光度检测器，简称FPD。 火焰光度检测器，简称FPD。 FPD 它是对含硫化合物、 它是对含硫化合物、含磷化合物有 高选择性和高灵敏度的一种检测器。 高选择性和高灵敏度的一种检测器。 这种检测器主要由火焰喷嘴、 这种检测器主要由火焰喷嘴、滤光 片和光电倍增管三部分组成， 片和光电倍增管三部分组成，如图 所示。 所示。
氢火焰检测器
7.5.4 电子捕获检测器
电子捕获检测器 （ ECD） ） Electron Cature Detector是一 种选择性强、高灵敏度的浓度 型检测器。它仅对具有电负性 的物质（如含有卤素、硫、磷、 氮、氧的物质）有响应，电负 电子捕获检测器 性越强，灵敏度越高。能检测 出10-4g/mL的电负性物质。
色谱法分离原理
3. 按固定相的外型分类
固定相装于柱内的色谱法，称为柱色 谱。
固定相呈平板状的色谱，称为平板色 谱，它又可分为薄层色谱和纸色谱。
4. 按照展开程序分类
按照展开程序的不同，可将色谱法分 为洗脱法、顶替法、和迎头法。 洗脱法也称冲洗法。工作时，首先将样 品加到色谱柱头上，然后用吸附或溶解能 力比试样组分弱得多的气体或液体作冲洗 剂。由于各组分在固定相上的吸附或溶解 能力不同，被冲洗剂带出的先后次序也不 同，从而使组分彼此分离。流出曲线下图
例如：在分配色谱中，Vs表示固定液 的体积；在尺寸排阻色谱中，则表示 固定相的孔体积。
分配比 k 值可直接从色谱图中测得。 k = (t R – t M ) / t M = tR / t M = VR / V 0
3. 分配系数K与分配比 k 的关系
K = kVM/VS =k .
其中β称为相比，它是反映各种色谱柱 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值为60-600。
2.分配比 k
分配比又称容量因子，它是指在一定 温度和压力下，组分在两相间分配达平 衡时，分配在固定相和流动相中的物质 的量比。即
k = 组分在固定相中的物质的量 / 组分在流动相中的物质的量
= ns / nm
k值越大，说明组分在固定相中的量越
多，相当于柱的容量大，因此又称分配容 量或容量因子。它是衡量色谱柱对被分离
保留值之比，称为相对保留值。
r2,1= tR2 / tR1´= VR2 / VR1
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。
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，此时可用符号表 示，即
简述色谱分离的原理
简述色谱分离的原理
色谱分离是一种基于混合物中不同成分在固定相和流动相之间分配系数差异的分离方法。
其原理如下：
1. 固定相：色谱分离通常使用一个固定相，它可以是一个固体吸附剂（如硅胶、氧化铝）、一个液体固定相（如化学键合相）或一个凝胶。
2. 流动相：待分离的混合物通过流动相（通常是气体或液体）携带进入色谱柱。
3. 分配系数：混合物中的不同成分在固定相和流动相之间的分配系数不同。
分配系数是指成分在固定相和流动相之间达到平衡时的浓度比值。
4. 分离：当混合物通过色谱柱时，不同成分在固定相和流动相之间反复分配，由于分配系数的差异，不同成分在色谱柱中的移动速度不同，从而实现分离。
5. 检测：分离后的成分通过检测器进行检测，通常使用紫外线吸收、荧光、电化学或质谱等方法。
通过色谱分离，可以将混合物中的不同成分分离出来，并根据它们在色谱柱中的保留时间或洗脱顺序进行定性分析，还可以通过检测器的响应进行定量分析。
总的来说，色谱分离的原理是基于不同成分在固定相和流动相之间的分配系数差异，通过反复分配实现分离。
色谱分离原理.
色谱分离原理按色谱法分离所依据的物理或物理化学性质的不同，又可将其分为：吸附色谱法：利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差别而使之分离的色谱法称为吸附色谱法。
适于分离不同种类的化合物（例如，分离醇类与芳香烃）。
分配色谱法：利用固定液对不同组分分配性能的差别而使之分离的色谱法称为分配色谱法。
离子交换色谱法：利用离子交换原理和液相色谱技术的结合来测定溶液中阳离子和阴离子的一种分离分析方法，利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。
离子交换色谱主要是用来分离离子或可离解的化合物。
它不仅广泛地应用于无机离子的分离，而且广泛地应用于有机和生物物质，如氨基酸、核酸、蛋白质等的分离。
尺寸排阻色谱法：是按分子大小顺序进行分离的一种色谱方法，体积大的分子不能渗透到凝胶孔穴中去而被排阻，较早的淋洗出来；中等体积的分子部分渗透；小分子可完全渗透入内，最后洗出色谱柱。
这样，样品分子基本按其分子大小先后排阻，从柱中流出。
被广泛应用于大分子分级，即用来分析大分子物质相对分子质量的分布。
亲和色谱法：相互间具有高度特异亲和性的二种物质之一作为固定相，利用与固定相不同程度的亲和性，使成分与杂质分离的色谱法。
例如利用酶与基质（或抑制剂）、抗原与抗体，激素与受体、外源凝集素与多糖类及核酸的碱基对等之间的专一的相互作用，使相互作用物质之一方与不溶性担体形成共价结合化合物，用来作为层析用固定相，将另一方从复杂的混合物中选择可逆地截获，达到纯化的目的。
可用于分离活体高分子物质、过滤性病毒及细胞。
或用于对特异的相互作用进行研究。
吸附色谱利用固定相吸附中心对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离，吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程吸附色谱的分配系数表达式如下：K_a =\frac其中[Xa]表示被吸附于固定相活性中心的组分分子含量，[Xm]表示游离于流动相中的组分分子含量。
分配系数对于计算待分离物质组分的保留时间有很重要的意义。
《色谱分离法》课件
按分离机制分类
吸附色谱法
利用固体吸附剂对不同组分的 吸附能力差异进行分离。
分配色谱法
利用固定相和流动相之间的分 配平衡实现分离。
离子交换色谱法
利用离子交换剂对不同离子的 亲和力差异进行分离。
空间排阻色谱法
利用凝胶的分子筛效应，根据 分子大小进行分离。
03 色谱分离法的操作流程
CHAPTER
样品前处理
度法、荧光光谱法等。
检测灵敏度设置
根据待分离物质的浓度设置合适 的检测灵敏度，以提高检测准确
性。
收集结果
根据检测结果将各组分分别收集 起来，并进行后续处理和利用。
04 色谱分离法的优缺点
CHAPTER
优点
分离效果好
色谱分离法可以将混合物中的各组分 进行高效分离，得到较为纯净的单一 组分。
适用范围广
在药物分离纯化中的应用
药物分离纯化是色谱分离法应用的重 要领域之一。通过色谱分离法，可以 将混合药物中的有效成分与杂质进行 分离，提高药物的纯度和药效。
在药物分离纯化中，色谱分离法可以 用于中药、西药、生物药物等的分离 纯化，如大黄素、紫杉醇、蛋白质等 物质的分离纯化。
在食品检测中的应用
01
色谱分离法在食品检测中也有广 泛应用，主要用于食品中农药残 留、添加剂、有害物质的检测。
1950年代
出现了气相色谱法，利用气体 作为流动相，广泛应用于气体
和挥发性化合物的分析。
1960年代
出现了高效液相色谱法，利用 高分离效能的色谱柱和高压泵 ，提高了分离速度和灵敏度。
色谱分离法的应用领域
医药工业
用于药物生产和质量控制，以 及生物样品的分离和纯化。
食品工业
第16章 色谱分离原理
tM nm 1 1 Rf ns 1 k t R ns nm 1 nm
由以上各式，可得： tR = tM(1+k)
ns tR tM t k tM t M nm
' R
k
溶质保留方程
t
5. 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参
数，有三种表示方法：
（1）标准偏差( )：即0.607倍
18-2 色谱分离原理
一、色谱分离过程
多环芳烃HPLC色谱图
色谱分离 与 逛街
1. 分配系数念：固定相（s）；流动相（m）
stationary phase mobile phase
组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、 挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间 分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数， 用K 表示，即：
cs 分配系数：浓度比 K cm
nS 分配比（容量因子）：质量比 k n m
相比：体积比
VS Vm
同一种物质在 两相中的质量比
二、色谱流出曲线与术语 1.基线
无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。
2.保留值
（1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组 分从进样到柱后出现浓度 极大值时所需的时间； 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的 保留时间；
两种物质的分离能力
很重要，它描述
组分2的保留值或K一般大于组分1，因此相对保留值 总是大于1，只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作 条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。
4. 分配比与保留时间的关系 分配比越大，保留时间越长
滞留因子/比移值（retardation factor）：R f u x
色谱法分离原理
第十四章色谱法分离原理一．教学内容1.色谱分离的基本原理和基本概念2.色谱分离的理论基础3.色谱定性和定量分析的方法二．重点与难点1.塔板理论，包括流出曲线方程、理论塔板数(n)及有效理论塔板数(n e f f)和塔板高度(H)及有效塔板高度(H e f f)的计算2.速率理论方程3.分离度和基本分离方程三．教学要求1.熟练掌握色谱分离方法的原理2.掌握色谱流出曲线（色谱峰）所代表的各种技术参数的准确含义3.能够利用塔板理论和速率理论方程判断影响色谱分离各种实验因素4.学会各种定性和定量的分析方法四．学时安排4学时第一节概述色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。
他在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内，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。
这种方法因此得名为色谱法。
以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义.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。
从不同角度，可将色谱法分类如下：1.按两相状态分类气体为流动相的色谱称为气相色谱（G C）根据固定相是固体吸附剂还是固定液（附着在惰性载体上的一薄层有机化合物液体），又可分为气固色谱（G S C）和气液色谱（GL C）。
液体为流动相的色谱称液相色谱（LC）同理液相色谱亦可分为液固色谱（L SC）和液液色谱（L LC）。
超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SF C）。
色谱分离法知识点总结高中
色谱分离法知识点总结高中一、色谱分离法的基本原理色谱分离法的基本原理是利用不同物质在移动相和定位相中的分配系数、亲和性、扩散速度等差异来实现物质的分离。
具体来说，色谱分离法依靠物质在分离柱（固定相）中的不同分配行为来进行分离，分离柱中的分离效果主要是通过以下过程来实现的：1. 吸附：当物质进入分离柱内，它们会和固定相上的表面发生物理或化学吸附作用，从而停留在固定相上。
2. 分配：物质在移动相和定位相间的分配系数不同，导致它们在分离柱中的停留时间不同，从而实现分离。
3. 扩散：在移动相的作用下，物质会通过扩散作用在分离柱中进行运动，从而实现分离。
综上所述，色谱分离法的基本原理就是通过利用不同物质在移动相和定位相中的差异性质来实现物质的分离。
二、色谱分离法的技术分类根据用于分离的不同相（移动相和定位相）以及分离柱的不同，色谱分离法可以分为气相色谱（GC）、液相色谱（LC）和超临界流体色谱（SFC）等多种技术。
每种技术都有其特点和适用范围，下面将分别介绍这些技术的特点和应用。
1. 气相色谱（GC）气相色谱是一种利用气体作为载气和样品在固定相上的吸附和分配特性来进行分离的技术。
它主要应用于对易挥发物质的分析，如石油化工、环境监测、食品安全等领域。
气相色谱的定位相一般是多孔玻璃柱或硅胶柱，而移动相则是惰性气体，如氮气或氦气。
由于气相色谱具有分离效率高、分析速度快和分析结果可靠等特点，因此在实际应用中得到广泛应用。
2. 液相色谱（LC）液相色谱是一种利用液体作为载气和样品与固定相之间的相互作用来进行分离的技术。
它主要适用于对高沸点、极性、热敏等物质的分析，如生物医药、食品安全、环境监测等领域。
液相色谱的定位相一般是多孔吸附树脂或者化学修饰的硅胶柱，而移动相则是有机溶剂或水溶液。
液相色谱具有分离效果好、适用范围广和操作简便等优点，因此在实际应用中非常受欢迎。
3. 超临界流体色谱（SFC）超临界流体色谱是一种利用超临界流体（通常是二氧化碳）作为载气来进行分离的技术。
色谱分离的原理
色谱分离的原理
色谱分离是一种分离和分析化学混合物组成的技术。
它基于混合物中分子的不同亲和力和分配系数，将混合物分离成单独的组分。
色谱分离的基本原理是将样品通过一个固定相和一个流动相的相互作用进行分离。
固定相通常是一种固定在某种材料上的化学物质，而流动相通常是一种气体或液体。
在色谱分离中，样品通常首先被注入到色谱柱中。
在柱中，样品与固定相发生相互作用，随着流动相的流动，样品成分会被逐渐分离出来。
不同的成分会因其不同的物理化学特性，与固定相的相互作用程度不同，从而分离出来。
分离出来的不同组分可以通过检测器进行检测和分析。
色谱分离的原理基于不同化合物在相同的条件下，其分配系数是不同的。
这是因为不同化合物的化学结构和性质不同，导致其与固定相的相互作用程度也不同。
因此，通过调整固定相和流动相的性质，可以实现对不同化合物的分离和检测。
色谱分离技术在化学、制药、生物学等领域中得到广泛应用。
在药物研发中，色谱分离可以用来分离药物中的杂质和控制药物的纯度。
在环境监测中，色谱分离可以用来检测水和空气中的有害物质。
在食品安全领域中，色谱分离可以用来检测食品中的农药残留和其他有害物质。
色谱分离原理
多维气相色谱
第三十三页，共143页。
全二维气相色谱
第三十四页，共143页。
全二维气相色谱
第三十五页，共143页。
液相色谱－气相色谱联用
第三十六页，共143页。
液相色谱－气相色谱联用
橄榄油有机酸
第三十七页，共143页。
液相色谱－液相色谱联用
第三十八页，共143页。
液相色谱－液相色谱联用模式
• 保留因子k (retention factor) • 容量因子 (capacity factor) （分配比）
– 在平衡状态下组分在固定相与流动相中 的质量之比
k = ns / nm
第六十三页，共143页。
四、溶质保留方程
• 溶质通过色谱柱的速度或保留值的大小是由每一 瞬间该溶质在流动相中的分子分数决定的。
第二十六页，共143页。
多肽分离图
第二十七页，共143页。
自动化
第二十八页，共143页。
分离分析新技术简介
• 毛细管电泳 • 全二维气相色谱 • 液相色谱－气相色谱联用 • 液相色谱－液相色谱联用 • 色谱－质谱联用* • 样品处理技术
第二十九页，共143页。
毛细管电泳
毛细管电泳是指溶质以电场为推动力，在 毛细管中按淌度差别而实现的高效、快速 分离的新型电泳技术。
题
第十九页，共143页。
色谱法在工业生产和科学研究中的作用
• 1930-1940年代为分离复杂的生物组成发挥了独 特作用
• 1950年代为石油工业的发展作出了贡献
• 1960-1970年代成为石油化工、化学工业等部门的 分析检测手段
• 目前，色谱法已成为生命科学、医药科学、环 境科学、材料科学、食品科学、法庭科学以及 航天科学等研究领域的重要手段
色谱的分离原理
色谱的分离原理
色谱的分离原理是基于样品分子在固定相（静态相）和流动相（移动相）之间的不同吸附和分配行为进行的。
流动相可以是液体色谱中的流动溶剂或气体色谱中的气体载体。
静态相可以是液相色谱中的固定液相或气相色谱中的固定固相。
在液体色谱中，根据分离机理的不同，分为亲水性色谱、离子交换色谱、逆相色谱、手性色谱等。
亲水性色谱是根据样品分子与固定液相之间的亲水性相互作用进行分离的。
离子交换色谱是利用样品分子与固定液相中离子交换介质之间的离子交换作用进行分离的。
逆相色谱是根据样品分子与固定液相之间的疏水性相互作用进行分离的。
手性色谱是利用手性固定相和手性样品分子之间的选择性相互作用进行分离的。
在气体色谱中，根据分离机理的不同，分为气相色谱和气液色谱。
气相色谱是利用样品分子与固定固相之间的疏气性相互作用进行分离的。
气液色谱是在气相色谱的基础上，引入液体静态相来增强样品分子与固定相之间的相互作用，以实现更高的分离效果。
总之，色谱的分离原理是通过样品分子在固定相和流动相之间的吸附和分配行为，利用不同的相互作用机制，实现样品分子的分离。
简述色谱分离的原理
简述色谱分离的原理
色谱分离的原理是基于不同物质在固定相或液相中的吸附、分配、凝聚等作用力的差异，从而使得混合物中的组分被逐步分离。
色谱分离主要有两种类型：气相色谱和液相色谱。
气相色谱（Gas Chromatography）的原理是利用气体流动相和固定相之间的相互作用力，即吸附力和分配力，来实现混合物的分离。
混合物被蒸发成气体进入色谱柱，与固定相或涂覆在固定相上的移动相相互作用，不同组分根据吸附能力和亲和力的不同，在柱内被逐渐分离。
液相色谱（Liquid Chromatography）的原理是利用溶液流动相和固定或涂覆在固定相上的液相静相之间的相互作用力，在色谱柱内实现混合物的分离。
溶液流动相被输送到固定相上，由于不同组分与固定相或移动相的相互作用力不同，从而导致组分在柱内以不同的速率移动，最终实现分离。
色谱分离还可以根据不同的分离机制来进一步细分，比如亲和色谱、离子交换色谱、大小排阻色谱等。
每种色谱分离方法都有其特定的原理和应用领域，可以根据样品的性质选择合适的色谱方法。
色谱的分离基本原理是什么
相色谱的分离基本原理是什么？1.利用混合物中各组分在流动相和固定相中具有不同的溶解和解吸能力，或不同的吸附和脱附能力或其他亲和性能作用的差异。
2.当两相作相对运动时样品各组分在两相中反复多次受到各种作用力的作用，从而使混合物中各组分获得分离。
简述气相色谱仪的基本组成。
基本部件包括5个组成部分。
1.气路系统；2.进样系统;3.分离系统;4.检测系统;5.记录系统。
简述气相色谱法的特点？1、高分离效能；2、高选择性；3、高灵敏度；4、快速；5、应用广泛。
什么叫保留时间？从进样开始至每个组分流出曲线达极大值所需的时间，可作为色谱峰位置的标志，此时间称为保留时间，用t表示。
什么是色谱图？进样后色谱柱流出物通过检测器系统时，所产生的响应信号时间或载气流出气体积的叫曲线图称为色谱图。
什么是色谱峰？峰面积？1、色谱柱流出组分通过检测器系统时所产生的响应信号的微分曲线称为色谱峰。
2、出峰到峰回到基线所包围的面积，称为峰面积。
怎样测定载气流速？高档色谱仪上均安装有自动测试装置，无自动测试装每捎迷砟ち髁考撇猓砟ち髁考屏釉诓饧觳獬隹冢ㄒ部山字爰觳馄鞫峡砟ち髁考撇饨釉谏字欢耍馐悦糠种拥牧魉佟２馔旰笊咨卵沽Ρ碇甘净嵘撸蚴俏露壬呱字云宓淖枇υ黾樱灰蜒沽Φ飨吕矗鄙孜露壬呶攘髦甘静换岣谋洹２馐栽仄魉僭谑椅孪虏馐浴?BR>怎样控制载气流速？载气流速的控制主要靠气路上高压钢瓶上的减压阀减压，然后经仪器的稳压阀稳压，再经稳流阀以达到控制载气流量稳定，减压阀给出的压力要高出稳压后的压力。
非程序升温色谱一般没有稳流阀，只靠稳压阀控制流速。
气相色谱分析怎样测其线速度？1、一般测定线速度实际上是测定色谱柱的死时间；2、甲烷作为不滞留物，测定甲烷的保留时间（TCD检测器以空气峰），3、用色谱柱的长度除以甲烷的保留时间得到色谱柱的平均线速度。
气相色谱分析中如何选择载气流速的最佳操作条件？在色谱分析中，选择好最佳的载气流速可获得塔板高度的最小值。
色谱分离科普
色谱分离科普
色谱分离指的是基于不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，在采用流动相洗脱过程中呈现不同保留时间，从而实现分离。
原理：
利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。
应用：
传统色谱分离技术采用固定的色谱塔进行，先进入一定量物料，然后采用洗脱剂不断洗脱，在同一出口在不同时间段就可接到不同的产品组分，此过程费时费力。
经过分析并加以改进，我们把固定相的树脂做成可以连续流动的系统，利用物质与固定相的相对运动速度不同实现分离。
类似龟兔赛跑的原理，我们把固定相比成一个传送带，把兔子乌龟分别比成快慢不同的两组份，只要使固定相加上一个与洗脱方向相反的驱动力，使传送带运动速度处于兔子和乌龟速度中间，跑的快的兔子比固定相快从前头得到，跑得慢的乌龟被传送带带到后面得到。
我们可以采用SepTor IX转盘系统来实现以上过程，转盘上的树脂即是施加了反向作用力的固定相。
我们模拟了12柱系统进行分离中各柱中的情形：
目前连续色谱分离技术已经实现成熟的工业化，除了实际的移动床可以实现以外，还有另一种模拟移动床可以运用，我司工业化的为SepTot CR 模拟系统，其主要原理就是采用一个电磁阀组模拟移动床的实际切换树脂柱的效果，即树脂柱不动，而进出料口通过程序控制阀门，使进料和出料到相应的树脂柱时打开或关闭。
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两种物质的分离能力
ห้องสมุดไป่ตู้
很重要，它描述
组分2的保留值或K一般大于组分1，因此相对保留值 总是大于1，只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作 条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。
4. 分配比与保留时间的关系 分配比越大，保留时间越长
滞留因子/比移值（retardation factor）：R f u x
cs 分配系数：浓度比 K cm
nS 分配比（容量因子）：质量比 k n m
相比：体积比
VS Vm
同一种物质在 两相中的质量比
二、色谱流出曲线与术语 1.基线
无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。
2.保留值
（1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组 分从进样到柱后出现浓度 极大值时所需的时间； 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的 保留时间；
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cM
分配系数是色谱分离的依据。
分配系数 K 的讨论
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cm
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；
每个组份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。
18-3 色谱法基本理论
色谱理论需要解决的问题：色谱分离过程的热力学和动
力学问题。影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效
与分离度的评价指标及其关系。
组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？
组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制； （组分和固定液的结构和性质） 色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制； （两相中的运动阻力，扩散） 两种色谱理论：塔板理论和速率理论；
tR 2 tR 2 n 5.54( ) 16( ) Y1/ 2 Wb
neff
' ' tR 2 tR 2 5.54( ) 16( ) Y1/ 2 Wb
H eff
L neff
重要公式
3.塔板理论的特点、成功和不足
特点：
(1) 当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越 小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所 得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔 板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定 物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分 的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分 离。
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；
2.分配比 （partion ratio）k 在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配 平衡过程。分配比是指，在一定温度下，组分在两 相间分配达到平衡时的质量比：
k 组分在固定相中的质量 ns 组分在流动相中的质量 nm
分配比也称：
保留因子，容量因子(capacity factor)；容量比(capacity factor)； 1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质
在某色谱条件下，组分A的保留时间为18min，组分B的 保留时间为25.0min，其死时间为2min，试计算： （1）组分B对A的相对保留值； （2）组分A,B的分配比； （3）组分B通过色谱柱在流动相、固定相中保留的时间 是多少？各占保留时间分数为多少？ 解：（1）组分B对A的相对保留值 γB/A=tB’/tA’=(25-2)/(18-2)＝1.44 （2）组分A,B的分配比 kA=(18-2)/2=8.0 kB=(25-2)/2=11.5 （3）组分B通过色谱柱在流动相保留的时间是tM=2min； 在固定相保留的时间tB’=25-2=23min。各占保留时间分数 的8％和92％。
填充柱相比：6～35；毛细管柱的相比：50～1500。
容量因子越大，保留时间越长。
VM为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙体积； VS为固定相体积，对不同类型色谱柱， VS的含义不同； 气-液色谱柱： VS为固定液体积； 气-固色谱柱： VS为吸附剂表面容量；
分配系数、分配比与相比
分配系数、分配比和相比：固定相/流动相
(1) 溶质不是在流动相就是在固定相； (2) 溶质只有在流动相才迁移。
L
Lx
溶质分子在流动相中平均消耗 的时间分数应等于溶质分子在 流动相中分布的分子分数。 tM ∝ nm tR’∝ ns tR ∝ ns+ nm
柱层析
L ux tR tM Rf L u tR tM
因此，滞留因子Rf也可以用质量分数ω表示：
峰高处色谱峰宽度的一半。
（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一
半处的宽度 Y1/2 =2.354
（3）峰底宽(Wb)：Wb=4
习
题
假如一个溶质的分配比为0.2，则它在色谱柱的流动 相中的百分率是多少？
∵ k = ns/nm=0.2 ∴nm= 5ns
nm/n×100% = nm/(nm+ns)×100% = 83.3%
色谱法的重要作用
样品制备
SP(M)E 等
分离
检测
GC, HPLC, CE, CEC, micro-TAS……
二、色谱法的定义与分类
色谱法是一种物理化学分析方法，它利用混 合物中各物质在两相（固定相和流动相）间
的分配系数的差别，当两相作相对运动时，
各物质随流动相运动，并在两相间进行多次
分配，从而使各组分得到分离。
18-2 色谱分离原理
一、色谱分离过程
多环芳烃HPLC色谱图
色谱分离 与 逛街
1. 分配系数（ partion factor） K
基本概念：固定相（s）；流动相（m）
stationary phase mobile phase
组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、 挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间 分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数， 用K 表示，即：
u
ux：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线 速度；
Rf Lx u xt u x 薄板 L ut u 层析
L ux
tR
L Lx
L tM u
样品迁移的 距离或位置
L u t t R f x R M 柱层析 L u t R 样品通过层 析柱的速度 tM
或时间
色谱分离原理：
调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM 溶质在固定相中停留的总时间
三个时间及其 含义很重要
（2）用体积表示的保留值
保留体积（VR）： VR = tR×F0 F0为柱出口处的载气流量， 单位：m L / min。 死体积（VM）： VM = tM ×F0 调整保留体积(VR＇)： V R＇ = VR －VM
一、塔板理论-柱分离效能指标 1.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续 的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）； 塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅 速达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同。
成功点： 流出曲线的形状 浓度极大点的位置 计算和评价柱效能的指标（n, H)
不足： 无法回答的问题 实验参数如填料的大小、分子结构、温度等 对色谱峰形以及塔板数和塔板高度的影响 理论塔板高度与流速有关
二、 速率理论-影响柱效的因素 1. 速率方程（也称范.弟姆特方程式）
有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。
2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的
参数，数值越大，该组分的保留时间越长。 3. 分配比可以由实验测得。
3. 分配比(k)与分配系数(K)的关系
nS VS nS VS cs VS k K nm nS V cm Vm m Vm 式中β=Vs/Vm为相比。
1960年代末出现高效液相色谱法
1980年代超临界流体色谱得到发展 1980年代Jorgeson发展了高效毛细管电泳 1990年代后期毛细管电色谱得到重视和发展
色谱法的现状和未来
气相色谱和高效液相色谱发展最好 超临界流体色谱处于失利地位 毛细管电泳与毛细管电色谱处于研究阶段，进入部分 应用领域
1938年Izmailov 发明薄层色谱
1941年Martin & Synge 发明了液-液分配色谱
1944年Consden,Gordon & Martin 发明纸色谱
1952年Martin & Synge 发明气-液色谱
1953年Janak发明气-固色谱 1954年Ray发明热导检测器 1957年Martin & Golay 发明毛细管色谱 1959年Porath & Flodin 发明凝胶色谱
三、色谱法的分类 1．按固定相的固定方式分： 填充柱色谱 柱色谱 毛细管柱色谱 纸色谱 平面色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱 2．按分离机制分： 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
3. 流动相物理状态 气相色谱 • 气固色谱 • 气液色谱 液相色谱 • 液液色谱 • 液固色谱 超临界流体色谱
第18章 色谱法导论 18-1 概述 18-2 色谱基本术语 18-3 色谱法基本理论 18-4 分离度 18-5 定性和定量分析