第2章-色谱基本理论a-塔板理论

选择因子
在定性分析中， 在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标 ），然后再求其它峰 然后再求其它峰（ 准（s），然后再求其它峰（i）对这个峰的相对 保留值．在多元混合物分析中， 保留值．在多元混合物分析中，通常选择一对最 难分离的物质对， 难分离的物质对，将它们的相对保留值作为重要 参数．在这种特殊情况下，可用符号α表示： 参数．在这种特殊情况下，可用符号α表示：
4．死体积 VM
指色谱柱在填充后， 指色谱柱在填充后 ， 柱管内固定相颗 粒间所剩留的空间、 粒间所剩留的空间 、 色谱仪中管路和连接 头间的空间以及检测器的空间的总和． 头间的空间以及检测器的空间的总和 ． 当 后两项很小而可忽略不计时， 后两项很小而可忽略不计时 ， 死体积可由 死时间与流动相体积流速F min） 死时间与流动相体积流速 F0 （ L ／ min ） 计 算：
一、分配系数K和分配比k 一、分配系数K和分配比k
1．分配系数K ．分配系数K
色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间 反复多次地分配或吸附--脱附过程。 --脱附过程 反复多次地分配或吸附--脱附过程。 分配系数是描述分离过程中样品分子在两相间分配 的参数，它是指在一定温度和压力下， 的参数，它是指在一定温度和压力下，组分在固 定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值
L u = tm
保留时间t 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， 点时所经历的时间，称为保留时间，如 O′B． 图2-1 O′B．它相应于样品到达柱末端 的检测器所需的时间． 的检测器所需的时间．
图2-1 色谱流出曲线
3．调整保留时间tR′ 调整保留时间t
2—3 色谱法分析的基本原理 3
目的：将样品中各组分彼此分离， 目的：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. 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 即与色谱过程的热力学性质有关。 热力学性质有关 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， 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。 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， 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， 动力学性质有关 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。 学两方面来研究色谱行为。
α =
t R2 t R1
′ ′
式中t 后出峰的调整保留时间 的调整保留时间， 式中tR2′为后出峰的调整保留时间，所以 这时α总是大于1 这时α总是大于1的 。
五、区域宽度
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱 带扩张的函数， 带扩张的函数，它反映了色谱操作条件的动 力学因素． 力学因素．度量色谱峰区域宽度通常有三种 方法： 方法： 1. 标准偏差σ 即0．607倍峰高处色谱峰宽的一半， 如图2-1中EF距离的一半。 2. 半峰宽Y1/2 即峰高一半处对应的峰宽，如图2-1 中GH间的距离．它与标准偏差σ的关系是： Y1/2 = 2.354σ
某组份的保留时间扣除死时间后称为 该组份的调整保留时间 调整保留时间， 该组份的调整保留时间，即 t R′ = t R- t M
由于组份在色谱柱中的保留时间t 由于组份在色谱柱中的保留时间tR包含了组份 随流动相通过柱子所需的时间和组份在固定相中 滞留所需的时间，所以t 滞留所需的时间，所以tR′实际上是组份在固定相 中停留的总时间．保留时间可用时间单位（ 中停留的总时间．保留时间可用时间单位（如s） 或距离单位（ cm）表示。 或距离单位（如cm）表示。 保留时间是色谱法定性的基本依据， 保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一 组份的保留时间常受到流动相流速的影响， 组份的保留时间常受到流动相流速的影响，因此 色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性检 定．
第二章 色谱法原理
（Principles of Chromatography） Chromatography）
2-1 概述
色谱法早在1903 年由俄国植物学家M.Tswett（ 茨维特） 提 色谱法早在 1903年由俄国植物学家 M Tswett （ 茨维特 ） 1903 年由俄国植物学家 成为十分重要的分离分析手段。 出，成为十分重要的分离分析手段。 实验：叶绿素分离： 石油醚浸提叶片——碳酸钙填充拄 碳酸钙填充拄——纯 实验 ： 叶绿素分离 ： 石油醚浸提叶片 碳酸钙填充拄 纯 净石油醚淋洗———叶绿素分离（a，b，叶黄素，胡萝卜素） 叶绿素分离（ 叶黄素，胡萝卜素） 净石油醚淋洗 叶绿素分离 色谱法共同的基本特点是具备两个相：不动的一相，称为固 色谱法共同的基本特点是具备两个相：不动的一相， 定相；另一相是携带样品流过固定相的流动体，称为流动相。 定相；另一相是携带样品流过固定相的流动体，称为流动相。 当流动相中样品混合物经过固定相时， 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 由于各组分在性质和结构上的差异， 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， 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， 滞留时间长短不同 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（洗脱） 固定相中流出（洗脱）。
7．相对保留值γ2.1
某组份2的调整保留值与组份1 某组份2的调整保留值与组份1的调整保 留值之比，称为相对保留值： 留值之比，称为相对保留值：
γ
2 .1
=
tR2 t R1
′ ′
=
V R2 V R1
′ ′
由于相对保留值只与柱温及固定相的性质有关，而与 柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它是色 谱法中，特别是气相色谱法中，广泛使用的定性数据． 必须注意，相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保 留体积之比 .
2-1
2-2 色谱流出曲线及有关术语
一．流出曲线和色谱峰
2-1
基线(Baseline) 、基线噪声 基线噪声(Baseline noise) 基线 基线噪声 基线漂移(Baseline drift) 基线漂移 死时间(Dead time)、死体积 死时间 、死体积(Dead volume) 保留值(Retention value): Retention time & 保留值 Retention volume 调整保留值(Adjusted retention value)：Adjusted 调整保留值 ： retention time & Adjusted retention volume 相对保留值(Relative retention value) 相对保留值 区域宽度(Peak width) 区域宽度 标准偏差(Standard deviation) 标准偏差 半峰宽度(Peak width at half-height) 半峰宽度 峰底宽度(Peak width at peak base) 峰底宽度 峰高（ 峰高（Peak height） ）
二．按分离机理分类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
利用组分在吸附剂（固定相） 利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得以分 离的方法，称为吸附色谱法。 离的方法，称为吸附色谱法。 吸附色谱法 利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而达到分离的方法 利用组分在固定液（ 固定相） 分配色谱法。 称为分配色谱法 称为分配色谱法。 利用组分在离子交换剂（固定相） 利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而达到 分离的方法，称为离子交换色谱法。 分离的方法，称为离子交换色谱法。 离子交换色谱法 利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的 方法，称为凝胶色谱法或排阻色谱法。 方法，称为凝胶色谱法或排阻色谱法。 凝胶色谱法 利用不同组分与固定相（固定化分子） 利用不同组分与固定相（固定化分子）的高专属性亲和力进行 分离的技术称为亲和色谱法 常用于蛋白质的分离。 亲和色谱法， 分离的技术称为亲和色谱法，常用于蛋白质的分离。
溶质在固定相中的浓度 Cs K= = 溶质在流动相中的浓度 Cm
2.分配比 2.分配比k 分配比k
分配比又称容量因子， 分配比又称容量因子，它是指在一定温 度和压力下， 度和压力下，组分在两相间分配达平衡 分配在固定相和流动相中的质量比。 时，分配在固定相和流动相中的质量比。 即
组分在固定相中物质的 量 Ms = κ= 组分在流动相中物质的 量 Mm
三．按固定相的外形分类
固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱。 固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱 柱色谱。 固定相呈平板状的色谱法，称为平板色谱 平板色谱， 固定相呈平板状的色谱法，称为平板色谱，它又可 薄层色谱和 分为薄层色谱 纸色谱。 分为薄层色谱和纸色谱。
根据以上所述，将色谱法的分类总结于表2 根据以上所述，将色谱法的分类总结于表2-l中。
色谱法分类
一．按两相状态分类
气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC），根据固定相是固 气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC），根据固定相是固 ）， 体吸附剂还是固定液（ 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（GSC）和气液色谱（GLC）． 液体），又可分为气固色谱（GSC）和气液色谱（GLC）． ），又可分为气固色谱 液体为流动相的色谱称液相色谱（LC）。同理，液相色谱亦可 液体为流动相的色谱称液相色谱（LC）。同理， ）。同理 分为液固色谱（LSC）和液液色谱LLC）． 分为液固色谱（LSC）和液液色谱LLC）． LLC 超临界流体为流动相的色谱称为超临界流体色谱（SFC）。 超临界流体为流动相的色谱称为超临界流体色谱（SFC）。 通过化学反应将固定液键合到载体表面， 通过化学反应将固定液键合到载体表面，这种化学键合固定相 的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。 的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。