1. 色谱理论基础1
色谱分析法基本原理
色谱分析法基本原理 色谱法，又称层析法。根据其分离原理，有吸附色谱、分配色谱、离子 交换色谱与排阻色谱等方法。 吸附色谱是利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，用溶剂或气体洗脱，以使组分分离。常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活性的物质。 分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。其中一相为液体，涂布或使之键合在固体载体上，称固定相；另一相为液体或气体，称流动相。常用的载体有硅胶、硅藻土、硅镁型吸附剂与纤维素粉等。 离子交换色谱是利用被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同而 使组分分离。常用的有不同强度的阳、阴离子交换树脂，流动相一般为水或含有有机溶剂的缓冲液。 排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小 的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。 色谱法的分离方法，有柱色谱法、纸色谱法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。色谱所用溶剂应与试样不起化学反应，并应用纯度较高的溶剂。色谱时的温度，除气相色谱法或另有规定外，系指在室温下操作。 分离后各成分的检出，应采用各单体中规定的方法。通常用柱色谱、纸 色谱或薄层色谱分离有色物质时，可根据其色带进行区分，对有些无色物质，可在245-365nm的紫外灯下检视。纸色谱或薄层色谱也可喷显色剂使之显色。薄层色谱还可用加有荧光物质的薄层硅胶，采用荧光熄灭法检视。用纸色谱进行定量测定时，可将色谱斑点部分剪下或挖取，用溶剂溶出该成分，再用分光光度法或比色法测定，也可用色谱扫描仪直接在纸或薄层板上测出，也可用色谱扫描仪直接以纸或薄层板上测出。柱色谱、气相色谱和高效液相色谱可用接于色谱柱出口处的各种检测器检测。柱色谱还可分部收集流出液后用适宜方法测定。柱色谱法 所用色谱管为内径均匀、下端缩口的硬质玻璃管，下端用棉花或玻璃纤 维塞住，管内装有吸附剂。色谱柱的大小，吸附剂的品种和用量，以及洗脱时的流速，均按各单体中的规定。吸附剂的颗粒应尽可能保持大小均匀，以保证良好的分离效果，除另有规定外通常多采用直径为0.07-0.15mm的颗粒。吸附剂的活性或吸附力对分离效果有影响，应予注意。 吸附剂的填装干法：将吸附剂一次加入色谱管，振动管壁使其均匀下沉，然后沿管壁缓缓加入开始层析时使用的流动相，或将色谱管下端出口加活塞，
色谱分析理论基础
练习题 一、判断题 1、色谱峰的形状可用塔板理论说明，色谱峰的展宽可用速率理论解释。（） 2、色谱柱理论塔板数n与保留时间t R的平方成正比，组分的保留时间越长，色谱柱理 论塔板数n值越大，分离效果越高。（） 3、色谱分离过程中，单位柱长内，组分在两相间的分配次数越多分离效果越好。 （） 4、氢气具有较大的热导系数，作为气相色谱的载气，具有较高的检测灵敏度，但其分 子量较小也使速率理论中的分子扩散项增大，使柱效降低。（） 5、色谱内标法对进样量和进样重复性没有要求，但要求选择合适的内标物和准确配制 试样。（） 二、选择题 1，对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱峰中的（）A,保留值B,分配系数C，运动情况D，理论塔板数 2，下列有关分离度的描述中，正确的是（）A，由分离度计算式来看，分离度与载气流速无关 B，分离度取决于相对保留值，与峰宽无关 C，色谱峰宽与保留值差决定了分离度大小 D，高柱效一定具有高分离度 3，只要柱温，固定相性质不变，即使柱径，柱长，填充情况及流动相速度有所变化，衡量色谱柱对被分离组分保留能力的参数可保持不变的是（）A,保留值B，校正保留值C，相对校正保留值 D，分配比（或分配容量）E，分配系数 4，在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的（）A, 分配比B，分配系数C，扩散速度 D，理论塔板数E，理论塔高度 5，在范氏方程中，载气的粒度主要影响（）A，载气流速B,涡流扩散C，分子扩散 D，气相传质阻力E，液相传质阻力 6，如果样品比较复杂，相邻两峰间距离太近或操作条件不易控制稳定，要准确测量保留值有一定的困难时，可以（）A，利用相对保留值进行定性 B，用加入已知物以增加峰高的办法进行定性 C，利用文献保留值数据进行定性 D，与化学方法配合进行定性 E，利用选择性检测器进行定性 三、简答题
色谱法的分类及其原理
色谱法的分类及其原理 （一）按两相状态 气相色谱法:1、气固色谱法 2、气液色谱法 液相色谱法:1、液固色谱法 2、液液色谱法 （二）按固定相的几何形式 1、柱色谱法(column chromatography) ：柱色谱法是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 2、纸色谱法（paper chromatography）：纸色谱法是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。 3、薄层色谱法(thin-layer chromatography, TLC) ：薄层色谱法是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。 （三）按分离原理 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：
1、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）。 2、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。 3、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。 4、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。 5、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，
色谱分析基本原理..
一、色谱分析法基本原理 色谱法，又称层析法。根据其分离原理，有吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱与排阻色谱等方法。吸附色谱是利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，用溶剂或气体洗脱，以使组分分离。常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活性的物质。分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。其中一相为液体，涂布或使之键合在固体载体上，称固定相；另一相为液体或气体，称流动相。常用的载体有硅胶、硅藻土、硅镁型吸附剂与纤维素粉等。离子交换色谱是利用被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同而使组分分离。常用的有不同强度的阳、阴离子交换树脂，流动相一般为水或含有有机溶剂的缓冲液。排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。色谱法的分离方法，有柱色谱法、纸色谱法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。色谱所用溶剂应与试样不起化学反应，并应用纯度较高的溶剂。色谱时的温度，除气相色谱法或另有规定外，系指在室温下操作。分离后各成分的检出，应采用各单体中规定的方法。通常用柱色谱、纸色谱或薄层色谱分离有色物质时，可根据其色带进行区分，对有些无色物质，可在245-365nm的紫外灯下检视。纸色谱或薄层色谱也可喷显色剂使之显色。薄层色谱还可用加有荧光物质的薄层硅胶，采用荧光熄灭法检视。用纸色谱进行定量测定时，可将色谱斑点部分剪下或挖取，用溶剂溶出该成分，再用分光光度法或比色法测定，也可用色谱扫描仪直接在纸或薄层板上测出，也可用色谱扫描仪直接以纸或薄层板上测出。柱色谱、气相色谱和高效液相色谱可用接于色谱柱出口处
气相色谱理论基础
气相色谱理论基础 原理分类 【情节1】食品添加剂的检测，一个学生进入自选超市，拿起一袋零食，包装袋上有各种成分的含量，这些含量是怎么检测出来的呢？通常由两种方法：一种是先将各组分分离开，然后对已分离的组分进行测定；另一种是不需将组分分离开，直接对感兴趣的组分进行测定。其中第一种分离、分析方法也就是常用的色谱法。近代首先认识到这种分离现象和分离方法大有可为的是俄国的植物学家茨维特。 【知识点1】茨维特的经典实验 1906年，俄国植物学家茨维特（M.S.Tswett）在研究植物色素的过程中，做了一个经典的实验；在一根玻璃管的狭小一端塞上一小团棉花，在管中填充沉淀碳酸钙，这就形成了一个吸附柱，然后将其与吸滤瓶连接，使绿色植物叶子的石油醚抽取液自柱通过。结果植物叶子中的几种色素便在玻璃柱上展开：留在最上面的是两种叶绿素；绿色层下面接着叶黄质；随着溶剂跑到吸附层最下层的是黄色的胡萝卜
素。 如此则吸附柱成了一个有规则的、与光谱相似的色层。接着他用纯溶剂淋洗。使柱中各层进一步展开，达到清晰的分析。然后把该潮湿的吸附柱从玻璃管中推出，依色层的位置用小刀切开，于是各种色素就得以分离。再用醇为溶剂将它们分别溶下，即得到了各成分的纯溶液。 【思考题1】俄国植物学家茨维特用于分离植物色素的色谱法属（）色谱法。 【情节2】气相色谱法可比喻为一群运动员在一条泥泞的道路顺风赛跑，他们同时起跑后，因本身体力差异及道路、风力的影响，相互间的距离逐渐增大，最后于不同的时间到达终点。若把欲分离的组分视为运动员，固定相与流动相各为道路上的泥泞与顺风，色谱柱为道路，那么可以将色谱法分离、分析的原理写成：利用组分在体系中固定相与流动相的分配有差异，当组分在两相中反复多次进行分配并随流动相向前移动，各组分沿色谱柱运动的速度就不同，分配系数小的组分较快地从色谱柱流出。 【知识点2】分类和基本原理一 气相色谱法是以惰性气体（又称载气）作为流动相，以固定液或固体吸附剂作为固定相的色谱法。 气相色谱法按不同的分类方式可分为不同的类别： （1）气相色谱法按使用固定相的类型分为气液色谱法和气固色谱法。
《色谱分析法》思考题
色谱法思考题 色谱法概论 1．试述色谱法分类的依据及其分类方法。 2．简要叙述色谱法的分离原理及其特点。 3．简述色谱法的主要流程及其各组成部分的作用。 4．综述各种色谱法的特点及其应用。 5．简要说明气相色谱法(GLC、GSC、CGC)、高效液相色谱法(HPLC的各类方法)和超临界流体色谱法的特点及其应用范围。 6．试比较色谱法(GC、HPLC)与化学分析法、质谱分析法、红外光谱法、荧光光谱法、核磁共振波谱法、原子光谱法、电分析化学方法等之间的异同；怎样更加完善和发 展色谱分析法? 色谱基本理论 思考题与习题 1. 简述色谱流出曲线及其重要意义。 2. 画出色谱流出曲线，按色谱术语规定标准标出色谱基本参数的名词、定义及其代表 符号。 3. 试写出t M、t R、t′R 、K′、r i,s、V R′、W、W h／2、H、n、R的定义及相互之间 的关系式。 4. 塔板理论方程式根据哪些因素导出的?其意义是什么? （P15-19） 5. 试述塔板理论在解释色谱分离过程中的作用及其存在的不足． 6. 试述Van Deemter方程的理论根据及其各项式的含意。(P28-32) 7. Van Deemter方程图解曲线有何实际意义? 8. 何为柱外效应?阅读有关参考文献说明柱外效应对谱带展宽的影响及其理论分析。 9. A柱的固定液膜厚度高于B柱，其他条件完全相同，试问二柱的最佳线速度(u opt)值 相同吗?为什么? 10.指出下列哪些条件变化可以使理论塔板高度减小:(1)增加柱长，(2)减少D l值，(3) 降低流动相线速度；(4)缩小固定相颗粒直径，(5)提高柱温。解释其原因。 11. 分离度意义是什么?R、R1／2、R h的意义和表示形式有何区别?它们之间的关系怎样? 为什么用R1／2值表示柱子总的分离效能指标(K1)? 。 12. 试预测在下列诸实验条件中，改变其中一个条件，色谱峰形将要发生怎样的变化?为什么?(1)柱长增加一倍，(2)固定相颗粒变粗，(3)载气流速增加，(4)柱温降低，(5)相比率减少，(6)分子量较小的载气在低流速区工作，(7)采用粘度较小的固定液。 13. 在实际色谱分析工作中，假设其他选择条件不变，若将分离度提高一倍，问柱长要增加多少倍，理论塔板数增加一倍，分离度能增加多少倍? 14. A、B二组分在某柱上的保留时间分别为13．5min和13．8min，理论塔板数对二组 分均为4100，试问： (1) A、B二组分能分离到何种程度? (2) 假设A、B组分保留时间不变，分离度要达到1.0以上时(按峰宽度计算)， 理论塔板数为多少?什么样的色谱柱才适合?
色谱法分离原理教案
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）。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，这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CB PC）. 2.按分离机理分类 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。 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称为分配色谱法。 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。
色谱分析(中国药科大学) 第2章 色谱法的基本参数及理论
色谱分析（中国药科大学）第2章色谱法的基本参数及理论
第二章 色谱法的基本参数及理论 一、色谱分离与保留作用 色谱的保留作用：在色谱系统中，当样品混合物被流动相带入柱内后，便在固定相与流动相之间不断地进行分配平衡。不同的化合物由于他们之间理化性质的差异，在两相中存在量的比值也各不相同。固定相中存在量多的化合物，冲出柱子所需消耗流动相的量就多，较慢地被从色谱柱中被洗脱出来。流动相中存在的比例大的化合物，冲洗出柱子所需消耗流动相的量就少，较快地被从色谱柱中被洗脱出来。这种现象就称为色谱的保留作用。 图 2-1 色谱分离示意图 样品组分在两相间分配平衡时，其在两相中存在量的比值称为容量因子(capacity factor) k ’，又称分配比（partion ratio ）或分配容量。 k ’ = M S M M 式中，Ms ：组分在固定相中的量，M M ：组分在流动相中的量。在固定相中的量为
零的化合物，其k ’=0，这些组分被称为在该色谱条件下的非保留物质。容量因子（分配比）可通过实验计算：k ’ = M R t t ' 。即k ’为组分在固定相中消耗的时间与其在流动相中消耗的时间之比。 样品组分在两相中分配平衡时，其在固定相和流动相中的浓度比称为分配系数（partion factor ），分配系数以K 表示。其公式如下： M s c c K ==组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度 K = m m S S V M V M // = k ’· S m V V 式中，Ms/Vs 为样品组分在固定相中的浓度，M m /V m 为样品组分在流动相中的浓度。 分配系数大的组分保留时间长（色谱的保留作用强），分配系数小的组分保留时间短（色谱的保留作用弱）。 K = k ’· S m V V = k ’· β 式中β = S m V V 称为相比率，即色谱柱中流动相体积与固定相体积之比。例在毛细管GC 中壁涂空心柱的相比为： β = 固定相体积（柱中）流动相体积（柱中） = df rl l r ?ππ22 = df r 2
色谱理论基础
色谱理论基础
色谱发展历史
30年代 茨维特分离绿叶色素 40年代 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年代末 HPLC出现，使色谱分析范围进 一步拓展. 70年代末 联用仪器：GC-MS，HPLCMS
原理
定义：色谱是一种把混合物中 色谱 多组份分离的实验技术。将气 化的混合物或气体通过柱中某 种物质，基于柱中物质与不同 化合物的相互作用不同而得到 分离，然后经过检测器记录物 质的响应值随时间的变化，就 是色谱图，每一个峰可代表最 初混合样品中某一个组分。 简而言之,色谱是利用物质的物 理化学性质建立的分离、分析 方法 实质：分离 目的：定性分析或定量分析
色谱的分离机制
? 分配色谱：利用在流动相和固定相中 分配系数的不同分离 ? 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 分离 ? 离子交换色谱：利用离子交换能力的 差别分离 ? 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不 同 ? 要注意，在常用的色谱中，通常都是 几种分离机制共同作用的结果。
分配色谱
色谱系统 固定相→机械吸附在惰性载体上的液体 流动相→必须与固定相不为互溶 载体→惰性，性质稳定。不与固定相 和流动相发生化学反应 分配系数
Cs X s Vs K= = C m X m Vm
色谱过程 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
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