色谱法概论.
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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。
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。
色谱分析法概论
第一章色谱分析法概论第一节概述色谱分析法简称色谱法或层析法(chromatography)，是一种物理或物理化学分离分析方法。
从本世纪初起，特别是在近50年中，由于气相色谱法、高效液相色谱法及薄层扫描法的飞速发展，而形成一门专门的科学——色谱学。
色谱法已广泛应用于各个领域，成为多组分混合物的最重要的分析方法，在各学科中起着重要作用。
历史上曾有两次诺贝尔化学奖是授予色谱研究工作者的：1948年瑞典科学家Tiselins因电泳和吸附分析的研究而获奖，1952年英国的Martin和Synge因发展了分配色谱而获奖；此外在1937～l972年期间有12次诺贝尔奖的研究中，色谱法都起了关键的作用。
色谱法创始于20世纪初，1906年俄国植物学家Tsweet将碳酸钙放在竖立的玻璃管中，从顶端倒入植物色素的石油醚浸取液，并用石油醚冲洗。
在管的不同部位形成色带，因而命名为色谱。
管内填充物称为固定相(stationary phase)，冲洗剂称为流动相(mobile phase)。
随着其不断发展，色谱法不仅用于有色物质的分离，而且大量用于无色物质的分离。
虽然“色”已失去原有意义，但色谱法名称仍沿用至今。
30与40年代相继出现了薄层色谱法与纸色谱法。
50年代气相色谱法兴起，把色谱法提高到分离与“在线”分析的新水平，奠定了现代色谱法的基础，l957年诞生了毛细管色谱分析法。
60年代推出了气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)，有效地弥补了色谱法定性特征差的弱点。
70年代高效液相色谱法(HPLC)的崛起，为难挥发、热不稳定及高分子样品的分析提供了有力手段。
扩大了色谱法的应用范围，把色谱法又推进到一个新的里程碑。
80年代初出现了超临界流体色谱法(SFC)，兼有GC与HPLC的某些优点。
80年代末飞速发展起来的高效毛细管电泳法(high performance capillary electrophoresis，HPCE)更令人瞩目，其柱效高，理论塔板数可达l07m-1。
色谱法概论PPT课件
能。
色谱法与其他技术的联用
色谱-质谱联用（GC-MS, LC-MS）
通过将色谱的分离能力与质谱的高灵敏度检测相结合，可实现对复杂样品中目标化合物 的定性和定量分析，广泛应用于药物代谢、环境监测等领域。
色谱-光谱联用（GC-IR, LC-UV/Vis）
色谱与光谱技术的联用可以提供更丰富的化合物结构和组成信息，有助于深入了解化合 物的性质和行为。
实验材料
确保色谱柱、试剂、溶 剂等材料的质量和纯度，
以满足实验要求。
实验设备
检查色谱仪、检测器、 注射器等设备的运行状 况，确保实验过程中设
备正常工作。
实验设计
根据实验目的和要求， 设计合理的色谱条件和
实验方案。
实验安全
注意实验过程中的安全 问题，如使用有毒有害
试剂时的防护措施。
实验操作步骤
色谱柱安装与条件设置
数据整理
整理实验过程中记录的数据，包括 色谱图、峰面积等。
结果分析
对实验结果进行深入分析，探究可 能的原因和影响因素。
03
02
结果判断
根据实验目的和要求，判断实验结 果是否符合预期。
结论总结
总结实验结果，得出结论，并提出 进一步改进和完善的建议。
04
04 色谱法在分析化学中的应 用
在食品分析中的应用
食品成分分析
色谱法用于分离和检测食品中的营养 成分，如脂肪、蛋白质、碳水化合物、 维生素和矿物质等，以确保食品质量 和安全。
食品添加剂分析
食品污染物分析
色谱法用于检测食品中的有害物质， 如农药残留、重金属、霉菌毒素等， 以防止食品污染和保障食品安全。
色谱法用于检测食品中添加的防腐剂、 色素、香料等成分，以控制食品添加 剂的使用量，保障消费者健康。
色谱分析法概论
流动相选择
02
03
分离条件优化
选择合适的流动相，控制待测组 分的吸附和解吸行为，提高分离 效果。
通过调整温度、压力、流速等参 数，优化分离过程，提高分离效 率和准确性。
检测过程
检测器选择
根据待测组分的性质和检测需求， 选择合适的检测器，如紫外可见 光检测器、荧光检测器、电化学 检测器等。
检测条件优化
原理
基于不同物质在两相之间的吸附 或溶解能力差异，实现各组分的 分离。固定相和流动相的选择性 差异是色谱分离的基础。
发展历程与现状
发展历程
自1906年俄国植物学家茨维特发明了色谱法以来，该技术不 断发展并广泛应用于各个领域。随着技术的进步，出现了许 多新型色谱技术，如高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳 等。
现状
色谱分析法已成为实验室常规分析手段，尤其在生命科学、 药物研发、环境监测等领域具有不可替代的作用。随着仪器 自动化和智能化的发展，色谱分析法的应用前景更加广阔。
色谱分析法的分类
根据流动相的不同
液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱等。
根据分离原理的不同
体积排阻色谱、亲和色谱、环糊精色谱等。
根据固定相的不同
优化检测器的参数，如波长、电 压、响应时间等，提高检测灵敏 度和准确性。
数据处理与分析
对检测数据进行处理、分析和解 释，得出待测组分的含量、分布 和变化规律等信息。
05
色谱分析法的实验
技术
薄层色谱法
原理
薄层色谱法是一种基于吸附原理的色 谱技术，利用固定相吸附剂对不同组 分的吸附能力差异实现分离。
操作流程
样品制备
样品收集
根据分析目的，选择合适 的样品收集方法，确保样 品的代表性和可靠性。
色谱分析法概论
色
按流动相分
气相 （GC） ） 超临界 按固定相分 液相 （LC） ）
谱 法
液-液 液
液-固 固
21
2. 按操作形式分类: 柱色谱法、平面色谱法、 柱色谱法、平面色谱法、毛细管电泳 法等 3. 按色谱过程的分离机制分类: 分配色谱法、吸附色谱法、 分配色谱法、吸附色谱法、离子交换 色谱法、 空间排阻色谱法、 色谱法、 空间排阻色谱法、毛细管电泳 法等
32
塔板理论实际上是用色谱过程的分解动作 慢镜头）解释分离机制，如果塔板数少， （慢镜头）解释分离机制，如果塔板数少， 用二项式解释； 用正态分布解释。 用二项式解释；多，用正态分布解释。
二、二项式分布 B组分： KB=1=Cs/Cm 组分： 组分 若：Vm=Vs KB=ms/mm=1/1
33
质量分配和转移过程
I x = 100[ z + n
lg t ' R ( X ) − lg t ' R ( 2 ) lg t ' R ( 2 + n ) − lg t ' R ( 2 )
]
12
3. 定量参数
峰高（ ： 峰高（h)：组分在柱后出现浓度极大时的检 测信号，即色谱峰顶至基线的距离。 测信号，即色谱峰顶至基线的距离。 峰面积(A)：色谱曲线与基线间包围的面积。 峰面积 ：色谱曲线与基线间包围的面积。
22
二、分配色谱法
23
分离原理 利用被分离组分在固定相和流 动相中的溶解度差别而实现分离。 动相中的溶解度差别而实现分离。
Cs Xs Vs K＝ = Cm Xm Vm
•在HPLC中K与流动相的性质 (种类与极性 有关 在 种类与极性) 中 与流动相的性质 种类与极性 •在GC中K与固定相极性和柱温有关 与固定相极性和柱温有关 在 中 与固定
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。
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
第十一章色谱分析法概论
4．显色
(1) 紫外灯照射法
(2) 碘蒸气法：
(3) 碳化法：
(4) 专属显色剂显色法：
5．Rf值的计算
仪器和试剂
载玻片，烘箱，烧杯，点样毛细管，层析缸，铅笔 硅胶G，1%偶氮苯对照品溶液，0.01%对-二甲氨基偶 氮苯对照品溶液，偶氮苯和对-二甲氨基偶氮苯样品溶 液 展开剂（四氯化碳：氯仿=7：3）
（二）分配色谱法
利用被分离的各个组分在互不相溶 的固定相与流动相中的溶解度不同 而使试样组分在两相间不断产生分 配平衡。
分配系数
Cs X s Vs K Cm X m Vm
Vs为固定相的体积 Vm为流动相的体积
C s为溶质分子在固定相中 的浓度 Cm为溶质分子在流动相中 的浓度
注：K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质 以及柱温有关
（一）基本原理
将固定相（吸附剂）均匀地涂抹在光洁表面上， 将待测试样点在一端的起始线上，再把点样后 的薄层板放进密闭容器中，使薄层板的底端浸 入适当的溶剂进行展开。 借助薄层板上吸附剂的毛细管作用，溶剂会载 带分离组分向前移动展开，因各组分吸附能力 不同，所以组分移动速率不同，一定时间后各 组分彼此分离，在板上形成不同距离的斑点
• 与固定相作用差异 • 随流动相移动的速度不等 • • 差速迁移 色谱分离
色谱过程
实现色谱操作的基本条件是必须具备相
对运动的两相，固定相(stationary phase)
和流动相(mobile phase)。
色谱过程是组分的分子在流动相和固定
相间多次“分配”的过程。
第一节
色谱法发展与分类
一、什么是色谱法 色谱分析法简称色谱法 (chromatography) ，是一种物理 或物理化学分离分析方法。 1906年，植物色素分离，色带
8色谱法概述
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、分配比与分配系数的关系
k ms
ms Vs
Vs
cs Vs
K Vs
K
1
K
mM
mM VM
VM
cM VM
VM
VM Vs
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；
例：在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间为 6.6min，峰底宽为0.5min，死时间为1.2min，柱出口 用皂膜流量计测得载气流速为40mL/min，固定相体 积为2.1mL,求：1）分配比;2）死体积;3）调整保留 体积;4）分配系数
解：1）分配比 k=tR’/tm=(6.6-1.2)/1.2=4.5 2)死体积 Vm＝tm×Fc=1.2×40=48 mL 3)调整保留体积 VR’=(tR-tm) ×Fc=(6.6-1.2)×40=216 mL 4）分配系数 K=k ×β=k ×(Vm/ Vs)=4.5×(48/2.1)=103
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) 组分在各塔板上的分配系数相同。
根据塔板理论，溶质进入柱入口后，即在两相 间进行分配。对于正常的色谱柱，溶质在两相间 达到分配平衡的次数在数千次以上，最后，"挥 发度"最大（保留最弱）的溶质最先从"塔顶"（ 色谱柱出口）逸出（流出），从而使不同"挥发
第四节 色谱理论
组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？
第9章色谱法概论
●
● ● ●
不吸附组分（K=0）的保留时间，
组分在流动相中的停留时间 流动相流经色谱柱所需要的时间 空气出峰时间(GC)
调整保留时间tR’
● ●
组分在固定相中停留的时间 比不保留组分在柱中多停留的时间.
tR’= tR － tM
死体积Vm：同一柱Vm为常数
● ●
未被固定相占有的柱内空间体积 死时间内流经的流动相体积
又叫对称因子
T W0.05h A B 2A 2A
正常峰（对称峰） T=0.95~1.05
色谱峰 非正常峰 前沿峰 拖尾峰
——T<0.95
——T>1.05
25
死时间tM
保留时间tR
调整保留时间tR/
26
保留时间tR（定性） ● 从进样到色谱峰顶的时间， ● 组分在色谱柱中的停留时间 ● 组分流经色谱柱所需要的时间。 死时间tM
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
13
2．按分离机制分类： 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
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毛细管电 泳的分离
第 9章
色谱法概论
An Introduction to Chromatography
（chromatography）
图谱
1
色谱法起源 色谱法历程 色谱法分类 色谱过程 常用术语
● ● ●
不吸附组分（K=0）的保留时间，
组分在流动相中的停留时间 流动相流经色谱柱所需要的时间 空气出峰时间(GC)
调整保留时间tR’
● ●
组分在固定相中停留的时间 比不保留组分在柱中多停留的时间.
tR’= tR － tM
死体积Vm：同一柱Vm为常数
● ●
未被固定相占有的柱内空间体积 死时间内流经的流动相体积
又叫对称因子
T W0.05h A B 2A 2A
正常峰（对称峰） T=0.95~1.05
色谱峰 非正常峰 前沿峰 拖尾峰
——T<0.95
——T>1.05
25
死时间tM
保留时间tR
调整保留时间tR/
26
保留时间tR（定性） ● 从进样到色谱峰顶的时间， ● 组分在色谱柱中的停留时间 ● 组分流经色谱柱所需要的时间。 死时间tM
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
13
2．按分离机制分类： 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
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毛细管电 泳的分离
第 9章
色谱法概论
An Introduction to Chromatography
（chromatography）
图谱
1
色谱法起源 色谱法历程 色谱法分类 色谱过程 常用术语
色谱法概论PPT课件
（9）调整保留时间(tR’)：扣除死时间后的组分实际被固定相所
保留的时间,即tR’= tR-t0 = tR-tm
意义：
组分随流动相移动的时间都是相同的，都是死时间。它与固定相、组 分的性质均无关，只与流动相的流动速度有关，对分离不起作用。
tR’即为组分在固定相中出现的（保留的）时间，即组分被固定相所 滞留的时间，与组分和固定相之间的作用力有关。
11
高效液相系统
液体样品
液体传输
高效液相色谱柱 高效液相系统
检测器
数据处理 12
高效液相系统和色谱柱
Agilent 1100 高效液相系统
高效液相色谱柱
可更换卡套
液体医药样品 溶剂
色谱柱
硅胶填料
以不同速率 流出的组分
结果 检测器
色谱图
13
气相-质谱系 统
色谱柱
14
气相色谱系统
气源
进样器
检测器
流出曲线是柱内组分分离结 果的反映，是研究色谱分离 过程机理的依据，也是定性、
32
定量的依据。
色谱流出曲线的意义：
色谱峰数=样品中单组分的最少个数； 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
5
在分析化学领域，色谱法是一个相对年轻的分支学科。早期的色谱技 术只是一种分离技术而已，与萃取、蒸馏等分离技术不同的是其分离效率 高得多。当这种高效的分离技术与各种灵敏的检测技术结合在一起后，才 使得色谱技术成为最重要的一种分析方法，几乎可以分析所有已知物质， 在所有学科领域都得到了广泛的应用。
色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
色谱概论
R 1.0 完全未分开
5．相平衡参数
分配系数K ： K CS Cm
容量因子k（容量比，分配比）：指在一定温度和压 力下，组分在色谱柱中达分配平衡时，在固定相 与流动相中的质量比——更易测定。
k Ws CsVs K Vs t'R V 'R
Wm CmVm
Vm t0 V0
6. tR与K和k的关系
设R'为单位时间内一个分子 在流动相中出现的几率 设1 R'为单位时间内一个分子 在固定相中出现的几率
1 R' CSVS K VS
R' CmVm
Vm
(R' 1)
1 1 K VS
R'
Vm
R'
组分在色谱柱中迁移速度 流动相的迁移速度
v u
二、等温线：指一定温度下，某组分在两相中分
配达平衡时，在两相中1．的线浓度性关等系温曲线线（理。想）
对称峰 斜率=K
固定相表面活性吸附中心未达饱 和，K一定，与溶质浓度无关。
Sa Vm
[ X a ]为溶质分子在吸附剂表面的浓度 Sa为吸附剂表面面积 [ X m ]为溶质分子在流动相中的浓度 Vm为流动相的体积
注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关 next
吸附色谱分离示意图
分离机制： 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心； 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离。 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开。 back
高灵敏度：10-11~10-13g，适于痕量分析； 分析速度快：几~几十分钟完成分离一次可以测多种样品； 应用范围广：气体、液体、固体物质以及化学衍生化再色
5．相平衡参数
分配系数K ： K CS Cm
容量因子k（容量比，分配比）：指在一定温度和压 力下，组分在色谱柱中达分配平衡时，在固定相 与流动相中的质量比——更易测定。
k Ws CsVs K Vs t'R V 'R
Wm CmVm
Vm t0 V0
6. tR与K和k的关系
设R'为单位时间内一个分子 在流动相中出现的几率 设1 R'为单位时间内一个分子 在固定相中出现的几率
1 R' CSVS K VS
R' CmVm
Vm
(R' 1)
1 1 K VS
R'
Vm
R'
组分在色谱柱中迁移速度 流动相的迁移速度
v u
二、等温线：指一定温度下，某组分在两相中分
配达平衡时，在两相中1．的线浓度性关等系温曲线线（理。想）
对称峰 斜率=K
固定相表面活性吸附中心未达饱 和，K一定，与溶质浓度无关。
Sa Vm
[ X a ]为溶质分子在吸附剂表面的浓度 Sa为吸附剂表面面积 [ X m ]为溶质分子在流动相中的浓度 Vm为流动相的体积
注：Ka与组分的性质、吸附剂的活性、流动相的性质 及温度有关 next
吸附色谱分离示意图
分离机制： 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心； 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离。 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开。 back
高灵敏度：10-11~10-13g，适于痕量分析； 分析速度快：几~几十分钟完成分离一次可以测多种样品； 应用范围广：气体、液体、固体物质以及化学衍生化再色
色谱分析法概论.课件
7.3色谱分离的基本理论>>
分配系数与保留行为的关系
➢ 推导色谱过程方程：
容量因子：k csVs K Vs ，
cmVm
Vm
保留时间：tR t0 1 k ，
色谱过程方程：t R＝t 0
1
K
Vs Vm
Vs固定相的体积 Vm流动相的体积
K↑,tR↑,组分后出柱 K＝0， 组分不保留 K→∞,组分完全保留
年代 1937 1938 1939 1950 1951 1955 1958 1961
1970
1972
表7-2 色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
获奖学科
获奖研究工作
化学
胡萝卜素化学，维生素A和B
化学
胡萝卜素化学
化学
聚甲烯和高萜烯化学
生理学医学 性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离
化学
超铀元素的发现
3. 按 分 离 机 制 分类
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
7.2色谱过程与术语
色谱过程 基本术语
7.2色谱过程与术语>>
色谱过程
➢ 色谱过程是物质分子在相对运动的两相间分配平衡 的过程。在混合物中，若两个组分的分配系数不等， 则被流动相携带移动的速率不等，即形成差速迁移 而被分离。如图所示。
1.色谱 2.保留值 3.分配系数(K)和容量因子(k) 4.分离参数
7.2色谱过程与术语>>
基本术语>>1.色谱
➢ 检测色谱分离后组分的响应信号对时间作图得到的 曲线称为色谱图。
信号 A
2
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
色谱法概论一.ppt
1、用已知物对照定性 一定操作条件下，各组分保留时间是一定 具体做法： 1）分别以试样和标准物进样 2）对照：试样中某峰的保留时间和标样中某峰重 合，则可初步确定试样 中含有该物质。 3）样品中加入标准物，峰增加来确定。
2. 据经验式定性
1）碳数规律：lgtr’=An+C (n3) 2）沸点规律：lgtr’=ATb+C 3. 据相对保留值 ri,s 定性：温度一定
fm
f' i( m )
f' s( m )
As mi Ai ms
2.摩尔校正因子（Molar calibration factor fM ）
fM
f' i( M )
f' s( M )
Asmi M s Ai ms M i
fm
Ms Mi
注：检测器不同而标准物不同
校正因子只与试样、标准物和检测器类型有关，
三. 定量分析方法
5. 双柱或多柱定性
6. 与其它方法结合定性
如GC-MS，GC-IR，GC-MS-MS
正构烷烃碳数
2.7 色谱定量方法
• 色谱定量的依据：对于同一组分，峰值与进入检测器的量
成正比。
峰面积 A A=1.065 h W1/2
• 峰值 峰高 h
A=1/2 h (W0.15+W0.85)
•由于检测器对各个组分的灵敏度是不一样的，因此计算某组 分的质量分数时，应将测得的峰值校正后方可进行。
调整保留时间 tr’, min
4. 保留指数(Kovats指数)定性(重现性较好的定性指标)
I
100Z
logtR,i logtR,Z logtR,z1 logtR,Z
求出未知物 Ix，
第9章 色谱法概论 89页PPT文档
26
• 不论是离子交换过程、溶解过程、 吸附过程，K值都决定于二相中组 分的相对粒子数。
• 如果K值大，则固定相中的粒子数 比流动相中的粒子数多。从总体平 均来看，这一组分的分子在固定相 中停留的时间更长。
27
3. 容量因子k
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 定相和流动相中物质的量的比。 又称分配比，即
53
一.两组分完全分离的条件：
• 两组分的分配系数必须有差异 • 区域变宽的速度要小于区域分
离的速度 • 在保证快速分离的前提下，提
供足够长的色谱柱
54
二.塔板理论
塔板理论是为了研究谱带在柱内 的展宽机理，人为设计的一种物 理模型。 把色谱柱比作一个精馏塔，沿用 精馏塔中塔板的概念来描述组分 在两相间的分配行为。
50
拖尾因子
• 又叫对称因子，用于衡量色谱峰的对称性 • 在0.95～1.05之间，为对称峰
T W 0 . 05 h 2A AB 2A
51
第三节 色谱法基本原理
一.两组分完全分离的条件 二.塔板理论 三.速率理论 四.分离度 五.色谱分离方程
52
组分A和B在沿柱移动时不同位置处的浓度轮廓
i's
tt's'i
V Vsi'' K Ksi
ki ks
注意:相对保留值不是两个组份保留时 间或保留体积之比 ；而是调整保留时 间或调整保留体积之比。
47
6. 选择因子α
α2
.
1
K2 K1
k2 k1
t'R t'R
2 1
VR'2 VR'1
• 不论是离子交换过程、溶解过程、 吸附过程，K值都决定于二相中组 分的相对粒子数。
• 如果K值大，则固定相中的粒子数 比流动相中的粒子数多。从总体平 均来看，这一组分的分子在固定相 中停留的时间更长。
27
3. 容量因子k
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 定相和流动相中物质的量的比。 又称分配比，即
53
一.两组分完全分离的条件：
• 两组分的分配系数必须有差异 • 区域变宽的速度要小于区域分
离的速度 • 在保证快速分离的前提下，提
供足够长的色谱柱
54
二.塔板理论
塔板理论是为了研究谱带在柱内 的展宽机理，人为设计的一种物 理模型。 把色谱柱比作一个精馏塔，沿用 精馏塔中塔板的概念来描述组分 在两相间的分配行为。
50
拖尾因子
• 又叫对称因子，用于衡量色谱峰的对称性 • 在0.95～1.05之间，为对称峰
T W 0 . 05 h 2A AB 2A
51
第三节 色谱法基本原理
一.两组分完全分离的条件 二.塔板理论 三.速率理论 四.分离度 五.色谱分离方程
52
组分A和B在沿柱移动时不同位置处的浓度轮廓
i's
tt's'i
V Vsi'' K Ksi
ki ks
注意:相对保留值不是两个组份保留时 间或保留体积之比 ；而是调整保留时 间或调整保留体积之比。
47
6. 选择因子α
α2
.
1
K2 K1
k2 k1
t'R t'R
2 1
VR'2 VR'1
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平面色谱法(planar or plane chromatography)
色谱过程在固定相构成的平面状层内进 行的色谱法。 *纸色谱法(paper chromatography), *薄层色谱法 (thin layer chromatography, TLC） *薄膜色谱法 (thin film chromatography)
3.色谱联用技术 a.色谱-光谱(质谱)联用 色谱-质谱联用：GC-MS，HPLC-MS，CEMS。 色谱-紫外光谱(UV)联用：HPLC-UV， TLC-UV。 色谱-傅立叶变换红外光谱联用：GC-FITR 色谱-等离子体原子发射光谱(ICP-AES) 联 用：GC-ICP-AES，HPLC-ICP-AES。 色谱-核磁共振波谱(NMR)：HPLC-NMR
毛细管电泳法(CE): 通过在毛细管内进行的电泳，从而使 物质得以进行分离、分析的方法。
3.按色谱过程的分离机制分类
分配色谱法 (partition chromatography) 吸附色谱法 (adsorption chromatography) 离子交换色谱法 (ion exchange chromatography,IEC) 空间排阻色谱法 (steric exclusion chromatography,SEC)
三、色谱法的特点 1. 分离效率高。 2. 应用范围广。 3. 分析速度快。 4. 样品用量少。 5. 灵敏度高。 6. 分离和测定一次完成。 7. 易于自动化。 8. 定性较差。——缺点
第二节 色谱过程和基本原理
色谱过程 分配系数与色谱分离
一、色谱过程
1. 基本概念 a. 固定相：在色谱中固定不动的那一 相称为固定相(stationary phase)。
二、色谱法的分类 1.按流动相与固定相的分子聚集状态分 类： 气相色谱法(gas chromatography,GC) 流动相为气体。 —气固色谱法(GSC),气液色谱法(GLC).
液相色谱法(liquid chromatography,LC) 流动相为液体。 —液固色谱法(LSC),液液色谱法(LLC)
90年代后期：毛细管电色谱。
(三)色谱法的现状和发展趋势
现状： 色谱法的理论、技术和方法(如常规气 相色谱和高效液相色谱)趋于成熟，但 仍存在发展；新出现的色谱新技术(如 毛细管电泳等)需进一步改进和完善。 发展趋势：
1.新型固定相和检测器的研制。
新型固定相： 手性固定相、内表面反相固定相、灌 注色谱固定相、生物色谱固定相。 新型检测器： 蒸发光散射检测器、新型半导体激光 荧光检测器。 2.色谱新方法的研究 超临界流体色谱、毛细管电泳、毛细 管电色谱、芯片实验室、光色谱。
40～50年代：分配色谱法和塔板理论(马丁
(Martin)和辛格(Synge)因此获诺贝尔化学 奖) 代色谱法的基础)。 60年代：色质联用(GC-MS)。 70年代：高效液相色谱。
80年代：液相色谱联用技术， 毛细管超临界流体色谱(SFC)， 毛细管电泳(CE)。
第十六章 色谱分析法概论
色谱法的分类和发展 色谱过程和基本原理 基本类型色谱方法及其分离机制
第一节
色谱法的分类和发展
一、色谱法的发展
色谱分析法(chromatography),简称色谱
法,又叫层析法,是一种物理或物理化学
分离分析方法。
(一) 色谱法的出现
1903年俄国植物学家茨维特(Tswett) 在波兰华沙大学研究植物叶子的组成 时，用碳酸钙作吸附剂，分离植物干 燥叶子的石油醚萃取物。 碳酸钙放在竖立的玻璃管中； 石油醚萃取液玻璃管顶端注入； 溶剂为石油醚；
色谱法分类如下
色谱法
气相色谱法(GC) 液相色谱法 (LC)
超临界流体色 谱法(SFC) 毛细管电泳法(CE)
柱色谱法 平面色谱法 柱色谱法
GSC
LLC LSC SEC IEC BPC GLC 纸色谱法 薄层色谱法 LLC LLC LSC
毛细管电色谱法 (CEC)
色谱法与光谱法的区别：
光谱法：分析功能。 色谱法：分离，分析两种功能。 先将混合物各组分分离，然 后逐个分析。
b.色谱-色谱联用技术(二维或多维色谱) 如：GLC-GSC，HPLC-GC，LC-SFC， HPLC-HPLC(LLC-IEC,LLC-SFC) 4.色谱专家系统(色谱计算机联用技术) 指模拟色谱专家的思维方式，解决专家 才能解决的问题的计算机程序。它包括 柱系统推荐和评价、样品预处理方法推 荐、分离条件推荐与优化、在线定性、 定量及结果的解析。
在管的不同部位形成不同颜色的色带， 1906年Tswett在论文中称它为色谱。 玻璃管叫做色谱柱(chromatography column), 管内填充物碳酸钙称为固定相 (stationary phase), 冲洗剂石油醚称为流动相 (mobile phase)。
(二)色谱法的历史
二十世纪初：色谱法诞生。 20世纪30～40年代：薄层色谱和纸色谱。
b. 流动相：在色谱中携带试样向前 移动的流动体称流动相(mobile phase)。
2.色谱过程
*把含有A、B两组分的样 品加到色谱柱的顶端，A、 B均被吸附到吸附剂(固定 相)上； *用适当的流动相洗脱 (elution),被吸附在固定相 上的两种组分溶解于流动 相中而被解吸; *已解吸的组分遇到新的 吸附剂颗粒，又再次被吸 附。
超临界流体色谱法(supercritical fluid chromatography,SFC). 用超临界流体为流动相。如临界态的 CO2，兼有GC和HPLC的优点。
2.按操作形式分类 柱色谱法(column chromatography)：固 定相装于柱管内。 —填充柱(packed column)色谱法, 毛细管柱(capillary column)色谱法, 微填充柱(microbore packed column)色谱 法. GC、CE、HPLC、SFC均属于柱色谱。