第一章色谱分析法概论
色谱分析法概论
差速迁移 色谱分离。
1. 气相色谱分离过程
当试样由载气携带进入色 谱柱与固定相接触时，被固定 相溶解或吸附; 随着载气的不断通入，被 溶解或吸附的组分又从固定相 中挥发或脱附; 挥发或脱附下的组分随着 载气向前移动时又再次被固定 相溶解或吸附; 随着载气的流动，溶解、 挥发，或吸附、脱附的过程反 复地进行。
第二节 色谱过程
一、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。
色谱过程
• 组分的结构和性质微小差异
与固定
相作用差异 随流动相移动的速度不
等
• 设正常峰，W1≈W2= 4σ ， • 则R=1.5时，99.7%面积(tR ±3σ)被分开，
∆ tR =6 σ ，称 6 σ分离 。
R＜1, 峰重叠，未分开
R = 1, 认为基本分开，4σ分 离
R = 1.5, 两峰完全分离，6σ分 离
三、分配系数与色谱分离
(一) 分配系数和容量因子
• 分配系数 (distribution coefficient；K) 是在 一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分 在固定相 (s) 与流动相 (m) 中的浓度 (C) 之比。
(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。
(4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱 效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效 的途径。
气相色谱
第一章气相色谱法一色谱法概论色谱法是一种重要的分离分析方法，它是根据组分在两相中作用能力不同而达到分离目的的。
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。
●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。
色谱法的分类根据流动相的状态可分为：气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、超临界流体色谱(SFC) 按固定相在支持体中的形状分：柱色谱、平板色谱——纸色谱、薄层色谱按分离机理分类●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。
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，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。
按机理分：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱二色谱流出曲线及有关术语色谱流出曲线和色谱峰：由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。
曲线上突起部分就是色谱峰。
(一)基线：在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。
色谱分析法概论
§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。
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。
色谱分析法概论经典PPT课件
t t t'
tR=t0(1+ k)
V
tR=t0(1+K
s
V
k
)
R
t 0
0
R
t
0
m
色谱过程方程
分配系数与色谱分离
（三）色谱分离的前提
KA≠KB 或kA≠kB或r2 ,1 ≠1是色谱分离的前提
推导过程：
tV
RA
=
t0(1+KA
s
Vm
)
tRB
=
t0(1+KB
Vs Vm
)
tR=
t0
(KA－KB)
Vs Vm
分配系数(容量因子)不等是分离的前提。
(三) 理论塔板高度和理论塔板数 (height equivalent to a theoretical plate或plate height, H) (plate number, n)
是色谱柱效参数。
理论塔板高度
H =L/n
注意： 1、计算n时使标准差（峰宽或半峰宽） 和保留时间单位一致 2、n的单位
tR≠0
KA≠KB kA≠kB
第二节 色谱法的分类和发展
一、色谱法的分类
按流动相的分子聚集状态分类: GC、LC、SFC 等
按固定相的分子聚集状态分类: GSC、GLC、LSC、LLC等
按操作形式分类: 柱色谱法、平面色谱法、毛细管电泳法等
按色谱过程的分离机制分类: 分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法、
分配色谱法
分离原理 利用被分离组分在固定相或流 动相中的溶解度差别而实现分离。
K＝ Cs X s Vs Cm X m Vm
•溶质分子在固定相中溶解度越大，或在流动相 中溶解度越小，则K越大。在LLC中K主要与流 动相的性质 (种类与极性) 有关；在GLC中K与 固定相极性和柱温有关。
色谱分析
第一章概论色谱分析——现代分离分析方法，是仪器分析的重要组成部分。
由于它具有分离效能高、分析速度快、定量准确、样品用量少及易自动化、并且可以与质谱、红外联用等特点，因而广泛地用于石油化学、化工、有机合成、医药卫生、环境保护、科研、生产等各领域，近代所创立的各种仪器分析方法中，尚无一种象色谱法这样得到如此迅速、广泛的应用，已成为一门单独的学科——色谱学。
第一节色谱分析法的历史及发展一、最早的色谱工作1903年，俄国植物学家Tswatt，在研究植物叶绿素时，采用了如下的装臵加入植物叶绿素提取液的石油醚溶液；不断加入纯的石油醚。
现象：在碳酸钙上出现具有不同颜色的色带，将此色带组成的谱图，命名为‚色谱图‛，1906年在生物学报上发表了第一篇色谱论文，并命名为‚色谱法‛,chromatography.文中指出，该法不仅可以用于有色物分析，而且很可能用于无色物分析，这在以后的工作中得到了证明，现在的分析工作多用于无色物分析，但是，色谱一词延用至今。
二、色谱的历史1931年，英国有机化学家Kuhn用的Al2O3柱子，用石油醚冲洗，分出了胡萝卜的a 和B 异构体1941年，英国的生物化学家Martin和Synge从事人工合成蛋白质的研究工作，将蛋白质水解产物的乙酰化氨基酸，由水溶液中提取到有机相而进行色谱分离。
1944年，Conden和Martin等，将滤纸代替硅胶，用仿冲洗，纸色谱法。
1952年，Martin用气体冲洗，惰性载体表面涂一层有机物液膜，分离脂肪酸，无色色谱。
1956年，Martin提出小口径毛细柱，1957年Golay应用小口径毛细柱色谱分离。
1956年，色谱Van Deeter理论（荷兰化学家）六十——九十年代，从事色谱研究的队伍不断扩大。
3色谱在我国的发展我国的色谱工作自1954年开始，从事色谱工作最早的单位是中科院大连化物所，目前仍是国家色谱研究开发中心。
国家色谱学会理事长，第一任是大化所的卢佩章院士，第二任是大化所的张玉奎教授、博士导师。
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
现代色谱分析试题
现代⾊谱分析试题第⼀章⾊谱法概论1. 综述各种⾊谱法的特点及其应⽤。
2. 简要说明⽓相⾊谱法（GLC、GSC）、⾼效液相⾊谱法（HPLC的各类⽅法）特点及其应⽤范围？3. 试⽐较⾊谱法（GC、HPLC）之间的异同？第⼆章⾊谱基本理论例1 采⽤3M⾊谱柱对A、B⼆组分进⾏分离，此时测得⾮滞留组分的t M值为0.9min ，A组分的保留时间（t R(A)）为15.1min，B组分的t R为18.0min，要使⼆组分达到基线分离（R=1.5），问最短柱长应选择多少⽶（设B组分的峰宽为1.1 min）？解⽅法（1）：由已知条件，得n B=16(18.0/1.1)2=4284r i,B=18.0-0.9/15.1-0.9=1.20K/B=18.0-0.9/0.9=19则因为所以故⽅法（2）：同⽅法（1）得n B=4284；r i,B=1.20；K/B=19所以则n B (R=1.5)=16 (1.5)2(1.2/0.2)2[(1+19)/19]2=1425故L=n (R=1.5)H=14250.07=99.8cm1m1.A、B ⼆组分的分配系数之⽐为0.912，要保证⼆者的分离度达到1.20，柱长因应选择多少⽶？设有效塔板⾼度为0.95mm.。
2.有⼀液相⾊谱柱长25cm,流动相速度为0.5ml/min，流动相体积为0.45ml，固定相体积为0.25ml,现测得萘、蒽、菲、芘四组分（以A、B、C、D）的保留值及峰宽如表3-1。
根据已知条件试计算出：（1）各组分容量及分配系数；（2）各组分的n及n eff；（3）各组分的H 值及H eff值；（4）画出四组分的K/值之间的关系曲线表3-1 在HPLC柱上测得的A、B、C、D 的组分t R(min) W h/2(min)⾮滞留组分ABCD 4.06.513.514.620.10.420.971.101.38答：（1）K/（A=0.60；B=2.38；C=2.65；D=4.03）；（2）（A=4021；B=3099；C=2818；D=3394）n eff（A=595；B=1535；C=1486；D=2178）;（3）H（A=0.06；B=0.08；C=0.09；D=0.07）H eff（A=0.42；B=0.16；C=0.17；D=0.11）;(5)根据已有数据，绘出K/--n--n eff曲线，⾃⾏判断正确与否，并分析原因。
色谱法的特点
1975年，Small, Stevens 和Baumen发表“Novel Ion Exchange Chromatographic Method Using Conductimetric Detection” 一文，采用离子抑 制柱-电导检测器检测，标志着离子色谱法的诞生。
第一章 色谱法概述
一、 色谱法的特点、分类和作用 1.概述
我国在色谱分析领域的研究起于1954年，由中国科学院大 连化学物理研究所首先开发。经过几十年的努力，我国色谱基 础理论研究和应用技术研究方面具有特色，居世界领先行列。
第一章 色谱法概述
色谱法
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。由于混合物中各组 分在性质和结构上的差异，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，混合物在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，从而 按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检 测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检 测。 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础
第一章 色谱法概述
一、 色谱法的特点、分类和作用
1.概述
Horvvath(1967)、Huber(1967)、Kirkland(1969)分别研制高效液相色谱仪， 他们的主要贡献主要是技术上的突破：
▲ 高效填料：细颗粒、耐压；特别是键合固定相 ▲ 高压泵:克服细填料带来的流速慢的缺点，加快了传质过程 ▲ 仪器检测：高灵敏度连续检测
第一章 色谱法概述
第二章 色谱法原理
第三章 色谱分离条件的优化选择
授
第四章 色谱定性和定量分析方法
课
第五章 气相色谱
色谱分析法概述范文
色谱分析法概述范文色谱分析法是一种广泛应用于科学研究和工业生产中的化学分析方法。
它通过利用物质在固定相和流动相之间的分配行为来分离和测定化合物。
色谱分析方法可以用于分离和确定固、液、气相中的各种有机和无机物质，具有高灵敏度、选择性、重现性和快速分析速度等优点。
气相色谱（GC）是利用气体载气和物质在固定相上的分配行为进行分离和测定的方法。
GC常用于分析挥发性有机物，如石油化工中的燃料、溶剂和有机污染物等。
GC具有高分离效率和分辨率，可以快速分析多种组分。
液相色谱（LC）是利用液体移动相和固定相之间的分配行为进行分离和测定的方法。
LC可分为正相色谱和反相色谱两种类型。
正相色谱是指流动相为非极性溶剂，固定相为极性的固体材料，用于分离非极性有机物和极性无机物。
反相色谱是指流动相为极性溶剂，固定相为非极性的固体材料，用于分离极性有机物。
LC广泛应用于食品、环境、药物等领域的分析。
超高效液相色谱（UHPLC）是一种液相色谱的高效率改进方法，其主要特点是使用高压强制液相通过色谱柱，提高分离速度和分辨率。
UHPLC主要用于分析复杂样品和需要高分辨率的分析。
离子色谱（IC）是利用离子交换柱对离子物质进行分离和测定的方法。
IC主要用于分析离子荧光染料、水中无机离子、药物中的阳离子和阴离子等。
在样品前处理方面，色谱分析法通常需要对样品进行前处理，如提取、分离、浓缩、蒸馏等。
这些步骤有助于减少样品的复杂性和提高分析的灵敏度。
在仪器方面，色谱分析法需要使用高性能液相色谱仪（HPLC）、气相色谱仪（GC）和离子色谱仪（IC）等分析仪器。
这些仪器通过控制流动相和固定相的流动速度和温度等参数来实现样品的分离和测定。
总之，色谱分析法是一种高效、可靠和灵敏的化学分析方法。
它在科学研究、环境保护、食品安全和药物分析等领域起着重要作用，为人们提供了丰富的化学信息。
色谱分析法概论
调整保留体积 V'R =VR-V0= t'R·Fc ： V'R与流动相流速无关，是常用的色谱定性
参数之一。
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2013年8月13日
调整保留时间
t ；扣除死时间后的保留时间，即 R t R t R tO
' ' VR VR V0 t R F c
Moore Giddings Small Jorgenson等
发表凝胶过滤色谱的报告。
发明凝胶渗透色谱。 发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。 发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型电导 检测的新型离子色谱法 创立了毛细管电泳法。
色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作
年代 1937
色谱过程
• 组分的结构和理化性质微小差异 固定相作用差异 不等 差速迁移 与
随流动相移动的速度 色谱分离。
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2013年8月13日
二、色谱流线曲线和有关概念
（一）色谱流出曲线和色谱峰
1．色谱图
由检测器输出的信号强度对时间作图所绘制的曲线，以检 测器的信号强度（R）为纵坐标；流出时间为（t）横坐标。
生理学、医学 关于神经元触处迁移物质的研究
1972
生理学、医学 抗体结构的研究
色谱分析法简介
色谱分析法是一种物理或物理化学分 离、分析方法。 它是根据混合物中各组分在两相分配 系数的不同进行分离，而后逐个分析。
它是分析复杂混合物最有利的手段。
色谱法的特点
(1)分离效率高 复杂混合物，同系物、异 构体、手性异构体。 (2) 灵敏度高
空气峰 C
色谱分析法导论-(3)
要参数。
k K VS tR' VM tM
相比β
色谱柱内固定相和流动相体积之比
VM K
VS k
是柱型及结构的重要特征。
4. 色谱相关术语
❖ 关于色谱峰 ❖ 关于保留值 ❖ 关于分配平衡
关于色谱峰的术语
标准偏差σ
峰 峰高
峰面 积
半峰宽
峰宽
基线
色谱峰宽（区域宽度） 峰底宽 Wb 在色谱峰两边的转折点所画的切线 与基线 相交的截距。 标准偏差σ 拐点间距离的一半 0.607h
对柱型研究和发展的影响（2）
➢ B=0? ➢ 溶质在液体中的扩散系数DL≈10-5cm2/s ➢ 溶质在气体中的扩散系数Dg≈10-1cm2/s ➢ DL 《 Dg ➢ 当采用液体作流动相时 B→0 ➢ 液体作流动相时可用更细的固定相，A ↓ ➢ HPLC柱效比GC要高2~3个数量级
操作条件对柱效的影响（1）
茨维特的实验
因此
❖ 色谱法是一种分离方法。
它的特点是：有两相，一是固定相，一是流动相， 两相作相向运动。
❖ Chromatography
❖ 将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。
色谱分析是一种分离、分析法。
2、色谱法分离原理
❖ 当流动相中所携带的混合物流过固定相 时，就会和固定相发生作用(力的作用)。 由于混合物中各组分在性质和结构上有 差异，与固定相发生作用的大小也有差 异。因此在同一推动力作用下，不同组 分在固定相中的滞留时间有长有短，从
时间将大大延长。因此，k的最佳范围是1<k<10。
❖ 改变容量因子的方法有：
改变柱温 改变相比，即改变固定相的量和改变柱死体积，
其中死体积对k/(k+1)的影响很大，使用死体积 大的柱子，分离度将受到很大损失。 在高效液相色谱中改变流动相的配比是最简便、 最有效的方法
色谱分析课件
通用显色剂
定性分析
1. 与标准对照品在三种不同的展开剂中展开 (加熔点)；
2. 制备TLC，将待定性化合物分离后，刮下、 洗脱，再波谱分析；
3. TLC与其它技术联用
定量分析
1. 间接定量（洗脱测定法）； 2. 直接定量（薄层扫描法）
薄层扫描法：以一定波长的光照射展开后 的薄层色谱板上被分离组分的斑点，测定 斑点对光的吸收强度或所发出的荧光强度， 进行定量分析的方法。 薄层吸收扫描法 薄层荧光扫描法
色谱法的特点
（1）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。
（2） 灵敏度高 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。
（3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。
（4） 应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。
GC的特点
1. 分离效率高（填充柱上千块塔板；开管柱 106块塔板）
2. 分析速度快 3. 样品用量少（检测限低，高灵敏检测器） 4. 缺点：（约20%样品适用） A. 样品须能气化（350度下有一定的挥发性） B. 热稳定性要好 C. 定性困难
第二节 气相色谱术语、理论
1. 气相色谱流出曲线 2. 分配系数与容量因子 3. 塔板理论 4. 速率理论 5. 分离度 6. 基本分离方程
• 添加剂
荧光指示剂
硝酸银溶液
制板、活化
点样
1.溶剂对样品的溶解度适中； 2.溶剂沸点适中； 3.样品浓度适中； 4.原点位置应在展开剂液面上； 5.定性分析:内径0.5mm管口平整的毛细管
03-色谱概论-研究生
2.基本分离方程式 （1）柱色谱
k2 n 1 R ( )( ) 4 1k2
a
b
c
b 柱 选 择 项
a 柱 效 项
c 柱 容 量 项
a项取决于柱效，n↑，a项↑ b、c项相关
说明乙酸正丁酯的保留行为，相当于 7.756个碳的正构烷烃的保留行为。
三、柱效参数
（一）
色谱峰区域宽度
deviation；σ)
1．标准差(standard
是正态色谱流出曲线上两拐 点间距离之半。 σ 越大，组分越分散；反之越集 中。
2．半峰宽
(peak width at half height；W1/2) 是峰高一半处的峰宽。 W1/2=2.355σ 3．峰宽 (peak width；W) 是通过色谱峰两侧拐点作切线在 基线上所截得的距离。 W=4σ 或 W=1.699W1/2
2.在薄层色谱法中的定义和含义
L SN 1 b0 b1
L R 1 及 R 0 两 组 分 斑 点 重 心 间 距 离 f f （ 薄 层 扫 描 峰 顶 间 距 离 ） ， 近 似 为 原 点 至 溶 剂 前 沿 的 距 离 。
b R 的 斑 点 的 半 峰 宽 0 f 0
例1
若RZ+1/Z=6，R*＝1.5，则 SV=3. 说明在含有Z与Z+1个碳的同系 物的色谱峰间能容纳3个色谱峰。 例2 若RZ+1/Z=6，R*＝1.0，则 SV=5. 说明在含有Z与Z+1个碳的同系 物的色谱峰间能容纳5个色谱峰。
2.在薄层色谱法中的定义和含义
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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。
该法对于生物大分子的分离具有独特优点。
色谱法的分离原理主要是利用物质在流动相与固定相之间的分配系数差异而实现分离。
色谱法与光谱法的主要区别在于色谱法具有分离及分析两种功能，而光谱法不具备分离功能。
色谱法是先将混合物中各组分分离，而后逐个分析，因此是分析混合物最有力的手段。
这种方法还具有高灵敏度、高选择性、高效能、分析速度快及应用范围广等优点。
色谱法可从不同的角度进行分类：1.按流动相与固定相的分子聚集状态分类在色谱法中流动相可以是气体、液体和超临界流体，这些方法相应称为气相色谱法(gas chromatography，GC)、液相色谱法(liquid chromatography，LC)和超临界流体色谱法(supercritical fluid chromatography，SFC)等。
按固定相为固体(如吸附剂)或液体，气相色谱法又可分为气-固色谱法(GSC)与气-液色谱法(GLC)；液相色谱法又可分为液-固色谱法(LSC)及液-液色谱法(LLC)。
2.按操作形式分类可分为柱色谱法、平板色谱法、电泳法等类别。
柱色谱法(column chromatography)是将固定相装于柱管内构成色谱柱，色谱过程在色谱柱内进行。
按色谱柱的粗细等，又可分为填充柱(packed column)色谱法、毛细管柱(capillary column)色谱法及微填充柱(microbore packed column)色谱法等类别。
气相色谱法、高效液相色谱法(high performance liquid chromatography，HPLC)及超临界流体色谱法等属于柱色谱法范围。
平板色谱法(planar或plane chromatography)是色谱过程在固定相构成的平面状层内进行的色谱法。
又分为纸色谱法(paper chromatography；用滤纸作固定液的载体)、薄层色谱法(thin layer chromatography，TLC，将固定相涂在玻璃板或铝箔板等板上)及薄膜色谱法(thin film chromatography；将高分子固定相制成薄膜)等，这些都属于液相色谱法范围。
毛细管电泳法(capillary electrophoresis，CE)的分离过程在毛细管内进行，利用组分在电场作用下的迁移速度不同进行分离。
3.按色谱过程的分离机制分类可分为分配色谱法(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)及亲合色谱法(affinity chromatography)等类型。
色谱法简单分类如下表:色谱法气相色谱法填充柱色谱法毛细管色谱法（GC）GLCGSC液相色谱法（LC）平板色谱柱色谱法经典液相柱色谱法高效液相色谱法（HPLC）薄层色谱法（TLC）纸色谱法SECLSCLLCLLCSECLSCIECLLC高效毛细管电泳法（HPCE）超临界流体色谱法（SFC）第二节色谱法的基本原理一、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。
混合物中，若两个组分的分配系数(distribution coefficient)不等，则被流动相携带移动的速度不等—差速迁移，而被分离。
吸附柱色谱法的操作及色谱过程如图18-l 所示。
把含有A、B两组分的样品加到色谱柱的顶端，A、B均被吸附到固定相上。
然后用适当的流动相冲洗，当流动相流过时，已被吸附在固定相上的两种组分又溶解于流动相中而被解吸，并随着流动相向前移行，已解吸的组分遇到新的吸附剂颗粒，又再次被吸附，如此在色谱柱上不断地发生吸附、解吸、再吸附、再解吸……的过程。
若两种组分的理化性质存在着微小的差异，则在吸附剂表面的吸附能力也存在微小的差异，经过反复多次的重复，使微小的差异积累起来就变成了大的差异，其结果就使吸附能力弱的B先从色谱柱中流出，吸附能力强的A后流出色谱柱，从而使各组分得到分离。
二、基本类型色谱法的分离机制1.分配色谱法 分配色谱法利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别而实现分离。
其固定相为液体，GLC 和LLC 都属于分配色谱法范围。
分配色谱法的示意图如图18-2。
图中X 代表样品中某组分(溶质)分子，下标m 与s 分别为流动相与固定相。
溶于流动相与溶于固定相的溶质分子处于动态平衡，平衡时浓度之比(严格应为活度比)为狭义分配系数(partition coefficient):mm ss m s V X V X C C K //== (1.1) 溶质分子在固定相中溶解度越大，或在流动相中溶解度越小，则K 越大。
在LLC 中K 主要与流动相的性质(种类与极性)有关，在GLC 中K 与固定相极性和柱温有关。
2.吸附色谱法 吸附色谱法利用被分离组分对固体表面活性吸附中心吸附能力的差别而实现分离。
其固定相为固体吸附剂，大部分GSC 和LSC 都属于吸附色谱法。
吸附过程是样品中各组分的分子(X)与流动相分子(Y)争夺吸附剂表面活性中心(即为竞争吸附)的过程(图18-3)。
吸附平衡可以表示为:m a a m nY X nY X +↔+流动相中组分的分子X m 与吸附在吸附剂表面的n 个流动相分子Y a 相置换，组分的分子被吸附，以X a 表示。
流动相分子回至流动相内部，以Y m 表示。
吸附平衡常数称为吸附系数(K a )，可近似用浓度商表示：[][][][]n a m n m a a Y X Y X K =因为流动相的量很大，[][]na n m Y Y /近似于常数，且吸附只发生于吸附剂表面，所以，吸附系数可写成：[][]()()m m a a m a a V X S X X X K ////== (1.2)式中S a 为吸附剂的表面积，V m 为流动相（展开剂）的体积。
吸附系数与吸附剂的活性、组分的性质和流动相的性质有关。
3.离子交换色谱法 离子交换色谱法利用被分离组分离子交换能力的差别而实现分离。
其固定相为离子交换树脂，按可交换离子的电荷符号又可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
以阳离子交换色谱为例说明分离机制。
图1-4中R 为树脂骨架，树脂表面的负离子(如SO 3-)为不可交换离子；其正离子为可交换离子(H +离子)。
当流动相中携带有正离子出现时，发生交换反应(见第2章)。
交换反应达平衡时，以浓度表示的平衡常数称为选择系数(selec- tivity coefficient ；K s )，即[][]++=X RX K s / (1.3)式中RX +为交换到树脂上的阳离子，X +为在流动相中的游离阳离子。
K s 与离子的电荷和水合离子半径、流动相性质和pH 、离子交换树脂的性质及温度有关。
4.空间排阻色谱法 空间排阻色谱法根据被分离组分分子的线团尺寸而进行分离。
其固定相是多孔性填料凝胶，故此法又称为凝胶色谱法(gel chromatography)，也称为分子排阻色谱法。
该色谱法按流动相的不同分为两类：以有机溶剂为流动相者称为凝胶渗透色谱法 (gelpermeation chromatography ，GPC)；以水溶液为流动相者为凝胶过滤色谱法(gel filtration chromatography ，GFC)。
凝胶色谱法的分离机制与前三种色谱法完全不同，它只取决于凝胶的孔径大小与被分离组分线团尺寸之间的关系，与流动相的性质无关。
其作用类似于分子筛的作用(反筛子)，示意图如图1-5。
凝胶色谱法的分离机制有多种说法，空间排斥理论是目前被多数人所接受的理论。
该理论有两条假设：(l)孔内外同等大小的溶质分子处于扩散平衡状态:Xm sX m 与X s 分别代表在流动相与凝胶孔隙中同等大小的溶质分子。
平衡时，两者浓度之比为渗透系数(permeation coefficient ；K p )[][]m s p X X K /= (1.4)(2)渗透系数的大小只由溶质分子的线团尺寸及凝胶孔隙的大小所决定。
在凝胶孔径一定时：①当分子大到不能进入凝胶的所有孔隙时，[ X m ]=0，则K p =0；②当分子小到能进入所有孔隙时，[ X s ]=[X m ]，K p =1；③分子尺寸在上述两种分子之间时，0<K p <1在高分子溶液中，相同成分的分子的线团尺寸与其分子量成比例。
因此，在一定分予线团尺寸范围内，K p 与分子量相关。
以上是四种基本类型的色谱法，这四类色谱法都可用于液相色谱法，而气相色谱法主要用前两类。