色谱法的分类及其原理
《仪器分析》第六章++色谱分析导论
r n
r! n!(r n)!
m(r , n) m P(r , n) m P (1 Pm )
n m
r n
r! n!(r n)!
塔板理论的保留值
组分在柱后出现浓度极大值时，意味着该组分分子 在色谱柱最后一块塔板上的量达到极大（每块塔板 体积相等）。设此时流动相在色谱柱内相应的跳动 次数为rmax，则应该满足以下条件：
上面的式子不够直观，因此需要进行适当的数学 变换。当二项式分布的n，r很大时，可以用正态分 布函数来表示：
1 P ( r , n) ( ) e 2n
r rmax
1 2
n r 2 (1 ) 2 rmax
rHqp V rmax Hqp VR
1 2 n V (1 ) 2 2 VR
'
相比
色谱柱内流动相体积 Vm 色谱柱内固定相体积 Vs
（1-8）
相比与填料的颗粒度、表面积、固定相的用量、填 充的情况等因素有关！
k
'
K
（2）保留值
保留值是组分在色谱柱内滞留行为的一个指标， 与分配过程有关，受热力学和动力学因素的控制。 保留时间、保留体积等。 基本保留方程为：
（6）全部样品开始都集中在第一块塔板上。 （7）分配系数不随组分浓度变化，即分配等温线是线性的。 （8）塔板之间没有分子扩散。
基本关系式
在塔板上，某一个分子出现在流动相中的概率 （Pm）应等于在该塔板上流动相中该物质分子的 个数（摩尔数）与整个塔板上（包括流动相、固 定相）该物质分子的个数之比，因此有：
m(rmax 1, n) m(rmax , n)
m(rmax , n) m(rmax 1, n)
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。
色谱法知识简介
色谱法知识简介一、色谱法的定义色谱法（色谱分析、为色层法、层析法），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。
二、色谱法的特点及优缺点（1）特点：具高超的分离能力，其分离效率远远高于其他分离技术，如蒸馏、萃取、离心等方法。
（2）优点：①分离效率高；②应用范围广；③分板速度快；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，可在工业流程中使用。
（3）缺点：对所分析对象的鉴别功能较差，一般来说色谱的定性分析是靠保留值定性，但在一定的色谱条件下，一个保留值可能对应许多个化合物。
（为分离和鉴定一个有机混合物，常常把色谱方法的高效分离能力和光谱方法的鉴别能力结合在一起，发展了各种各样的联用技术。
）三、色谱法的分类1、按分离原理分——吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、分子排阻色谱法、亲和色谱法等。
2、按分离方法分——纸色谱法、薄层色谱法（TLC）、柱色谱法、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）等。
3、按两相状态分类——气相色谱（气－固、气－液）、液相色谱（液－固、液－液）、超临界流体色谱、化学键合相色谱等。
4、按实际应用方面分——分析型色谱、制备型色谱。
定义：在一定温度下，处于平衡状态时，溶质在互不相溶的两相间浓度之比。
mC C K s S C ：每1ml 固定相中含有溶质的质量；（国标中以C L 表示） m C ：每1ml 流动相中溶解溶质的质量。
分配系数反映了溶质在两相中的迁移能力及分离效能，与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。
分配系数对系统中组分的影响：在同一色谱条件下，样品中K 值大的组分在固定相中滞留时间长，后流出色谱柱；K 值小的组分则滞留时间短，先流出色谱柱。
由此可见，组分在两相中的分配系数越大，越易分离。
K 对色谱峰的影响：正常峰——条件（流动相、固定相、温度和压力等）一定样品浓度很低时（S C 、m C 很小）时K 只取决于组分的性质，与浓度无关。
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。
色谱的分类及原理
色谱的分类及原理
分类：
1. 按分离机制分类：色谱可以根据分离机制分为液相色谱和气相色谱两大类。
2. 按固定相性质分类：液相色谱可以分为吸附色谱和分配色谱两类。
气相色谱根据固定相的性质可以分为吸附色谱、气相分配色谱和离子交换色谱等。
液相色谱原理：
液相色谱是利用液相作为流动相进行分离的色谱技术。
样品在固定相上以分配或吸附作用的形式进行分离。
液相色谱的固定相一般是细小颗粒的填充物，例如固定相可以是液体，也可以是固体。
样品溶于流动相，在流动相的作用下，根据样品成分与固定相的亲疏性差异，不同成分会以不同的速率被固定相吸附或分配，从而完成分离。
气相色谱原理：
气相色谱是利用气相作为流动相进行分离的色谱技术。
样品在固定相上以吸附或分配作用的形式进行分离。
气相色谱的固定相一般是覆盖在填充柱或涂布在毛细管壁上的涂层。
样品被注入到气相载气中，然后通过气相载气将样品与固定相接触，不同成分会根据其与固定相的相互作用力不同，以不同的速率在固定相中进行传播和分离。
吸附色谱原理：
吸附色谱是以固定相上吸附作用为基础的分离方法。
样品成分与固定相之间的吸附作用力不同，导致各成分在固定相上停留
的时间不同从而实现分离。
分配色谱原理：
分配色谱是以固定相上分配作用为基础的分离方法。
样品溶解在移动相中，根据样品成分与固定相的亲疏性差异，不同成分会在流动相和固定相之间进行分配，使得不同成分以不同速率移动从而实现分离。
高效液相色谱法的分类及原理
高效液相色谱法的分类及其分离原理高效液相色谱法分为：液-固色谱法、液-液色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法。
1.液-固色谱法（液-固吸附色谱法）固定相是固体吸附剂，它是根据物质在固定相上的吸附作用不同来进行分配的。
①液-固色谱法的作用机制吸附剂：一些多孔的固体颗粒物质，其表面常存在分散的吸附中心点。
流动相中的溶质分子X（液相）被流动相S带入色谱柱后，在随载液流动的过程中，发生如下交换反应：X（液相）+nS（吸附）<==>X（吸附）+nS（液相）其作用机制是溶质分子X（液相）和溶剂分子S（液相）对吸附剂活性表面的竞争吸附。
吸附反应的平衡常数K为：K值较小：溶剂分子吸附力很强，被吸附的溶质分子很少，先流出色谱柱。
K值较大：表示该组分分子的吸附能力较强，后流出色谱柱。
发生在吸附剂表面上的吸附-解吸平衡，就是液-固色谱分离的基础。
②液-固色谱法的吸附剂和流动相常用的液-固色谱吸附剂：薄膜型硅胶、全多孔型硅胶、薄膜型氧化铝、全多孔型氧化铝、分子筛、聚酰胺等。
一般规律：对于固定相而言，非极性分子与极性吸附剂（如硅胶、氧化铜）之间的作用力很弱，分配比k较小，保留时间较短；但极性分子与极性吸附剂之间的作用力很强，分配比k大，保留时间长。
对流动相的基本要求：试样要能够溶于流动相中流动相粘度较小流动相不能影响试样的检测常用的流动相：甲醇、乙醚、苯、乙腈、乙酸乙酯、吡啶等。
③液-固色谱法的应用常用于分离极性不同的化合物、含有不同类型或不；数量官能团的有机化合物，以及有机化合物的不同的异构体；但液-固色谱法不宜用于分离同系物，因为液-固色谱对不同相对分子质量的同系物选择性不高。
2.液-液色谱法（液-液分配色谱法）将液体固定液涂渍在担体上作为固定相。
①液-液色谱法的作用机制溶质在两相间进行分配时，在固定液中溶解度较小的组分较难进入固定液，在色谱柱中向前迁移速度较快；在固定液中溶解度较大的组分容易进入固定液，在色谱柱中向前迁移速度较慢，从而达到分离的目的。
基本类型色谱方法及其分离机制 - 基本类型色谱方法及其分离机制
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第二节 基本类型色谱方法 及其分离机制
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
一、色谱法的分类
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
留强，后被洗脱，Ka小的组分在吸附剂上保 留弱，先被洗脱。 • Ka与组分的性质（极性、取代基的类型和数 目、构型有关）。
三、吸附色谱法
以硅胶为吸附剂：极性强的组分吸附力强 ①非极性化合物，不被吸附; ②基本母核相同，引入的取代基极性越强，则
分子的极性越强，吸附能力越强；极性基 团越多，分子极性越强; ③不饱和化合物的吸附力强，双键数越多，吸 附力越强。 ④分子中取代基的空间排列
二、分配色谱法
洗脱顺序 由组分在固定相或流动相中溶解度 的相对大小而决定 正相液液分配色谱：极性强的组分后被洗脱。
（库仑力和氢键力）
反相液液分配色谱：极性强的组分先出柱。
三、吸附色谱法
分离原理 利用被分离组分对固定相表面吸 附中心吸附能力的差别（吸附系数）而实现 分离。
吸附过程是试样中组分的分子(X)与流动相 分子(Y)争夺吸附剂表面活性中心的过程， 即为竞争吸附过程 。
法、分子排阻色谱法等
二、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（分配系数）而实现分离
K＝ Cs X s Vs Cm X m Vm
组分在s中溶解度↑或在m中溶解度↓，K ↑ 在LLC中K主要与流动相的种类与极性有关； 在GLC中K与固定相极性和柱温有关。
色谱法的原理与应用
色谱法的原理与应用色谱法是一种分离和分析化合物的重要方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
本文将介绍色谱法的原理、分类以及在不同领域的应用。
### 一、色谱法的原理色谱法是利用不同物质在固定相和流动相中的分配系数不同，通过在固定相中的分配和流动相的移动，使混合物中的各种成分在固定相中以不同速度移动，从而实现分离和分析的方法。
其基本原理是根据化合物在固定相和流动相中的分配系数不同，通过在固定相中的分配和流动相的移动，使混合物中的各种成分在固定相中以不同速度移动，从而实现分离和分析的方法。
### 二、色谱法的分类色谱法根据不同的分离机理和操作方式可以分为多种类型，主要包括气相色谱（Gas Chromatography, GC）、液相色谱（Liquid Chromatography, LC）、超高效液相色谱（Ultra-high Performance Liquid Chromatography, UHPLC）、薄层色谱（Thin Layer Chromatography, TLC）等。
其中，气相色谱和液相色谱是应用最为广泛的两种色谱方法。
1. 气相色谱（GC）：气相色谱是利用气体作为流动相，固体或液体作为固定相的色谱方法。
它具有分离效率高、分析速度快、灵敏度高等优点，广泛应用于石油化工、食品安全、环境监测等领域。
2. 液相色谱（LC）：液相色谱是利用液体作为流动相，固体或液体作为固定相的色谱方法。
它适用于分析极性化合物和大分子化合物，具有分离效果好、适用范围广等优点，被广泛应用于生物医药、食品检测、环境监测等领域。
### 三、色谱法的应用色谱法作为一种高效、准确的分析方法，在各个领域都有着重要的应用价值。
以下将介绍色谱法在不同领域的应用情况：1. 化学领域：色谱法在化学领域被广泛应用于有机物的分离和鉴定。
通过气相色谱和液相色谱可以对各种有机物进行分离和定量分析，为化学研究提供了重要的技术支持。
2. 生物领域：色谱法在生物领域的应用主要集中在生物样品的分离和分析上。
简述常见液相色谱种类及其基本原理
简述常见液相色谱种类及其基本原理
液相色谱是一种通过固定相与移动相间的相互作用，实现物质分离的分析方法。
常见的液相色谱种类及其基本原理如下：
1. 反相色谱：反相色谱是液相色谱中最常用的一种色谱方法。
其基本原理是利用极性不同的液相固定相和流动相之间的相互排斥作用，分离出样品中的化合物。
其中，固定相是疏水性的，通常是含有烷基或芳香环的硅胶、氧化铝等材料；流动相则是极性的，通常是水-有机溶剂混合物。
2. 核壳色谱：核壳色谱是一种高效液相色谱技术，其原理是将核壳固定相涂覆在微粒表面上，提高了分离效率。
固定相通常是二氧化硅或其它材料，制备过程中需采用特殊的表面处理技术。
3. 离子交换色谱：离子交换色谱则是利用固定相上的离子官能团与含有相反电荷的离子间吸附作用，将离子物质分离出来。
离子交换固定相通常是一种特殊的树脂材料，可选择阴离子或阳离子交换。
4. 蛋白质色谱：蛋白质色谱是一种针对生物大分子分离的液相色谱技术。
其特点是固定相上的官能团对蛋白质具有特异性结合作用，从而实现蛋白质的分离。
固定相通常是含有硫醇、酸、碱官能团的材料。
5. 超高效液相色谱：超高效液相色谱是一种新兴的色谱技术，其基本原理是采用高压泵将极细微的分散固相颗粒推入色谱柱
中。
由于固相颗粒极小，因此大大提高了分离效率，缩短了分离时间。
第七章 色谱分析基础
3.分配比k
分配比又称容量因子、容量比，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质量比。即 ：
组分在固定相中的质量 ms k 组分在流动相中的质量 mM
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 色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。
三、 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）
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； A、B、C三项各与哪些因素有关？
t R ( B) k ( B) K ( B) t R ( A) k ( A) K ( A)
上式表明：通过选择因子α把实验测量值k与热力学性质的分 配系数K直接联系起来，α对固定相的选择具有实际意义。 如果两组分的K或k值相等，则α=1，两个组分的色谱峰必将重 合，说明分不开。两组分的K或k值相差越大，则分离得越好。因 此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。
7.2 色谱流出曲线及有关术语
一、流出曲线和色谱峰
二、基线
柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，即 图18－3中O—t线．稳定的基线应该是一条水平直线。
三、峰高
色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h表示，如图B′A
四、保留值
1．死时间tM 不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱 柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间 称为死时间，如图O′A′。
体），称为流动相。
二、色谱法分类
1．按两相状态分类
(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。
《色谱法的基本原理》课件
该理论模型对气相、液相色谱都适用。Van Deemter 方程的数学简化式为:
B H = A + + Cu
u
式中： u为流动相的线速度； A，B，C为常数 A——涡流扩散项系数 B——纵向分子扩散项系数 C——传质阻力项系数（ C ＝ C s＋ C m)。其中C s： 固定相传质阻力项系数； C m：流动相传质阻力项系数。
⒉ 速率理论的要点
⑴ 被分离组分分子在色谱柱内运行的多路径、浓度梯度所 造成的分子扩散及传质阻力使气-液两相间分配平衡不能瞬 间达到等因素是造成色谱峰扩展、柱效下降的主要原因。
④ 空间排阻色谱（凝胶色谱法，L-S）：用多孔物质对不同大小 分子的阻碍作用进行分离。固定相是一种分子筛或凝胶，利用各 组分的分子体积大小不同而进行分离的方法。
⑤ 亲和色谱：利用不同组分与固定相的高专属性亲合力(生物分 子之间特异的结合能力例如抗原和抗体、酶和底物及辅酶、激素 和受体等)进行分离的技术，常用于蛋白质的分离。
u L tm
L tm u
保留时间 tR
试样从进样开始到柱后出现色谱峰极大值所需要时间。如图中OB。它相应于样品到达检测器所需的时间。
tR = tR′+ tm
调整保留时间tR′
扣除死时间后的组份保留时间，
即
tR′ = tR tm
组分在色谱柱中的保留时间tR包含了组分随流动相通过柱子所需的 时间和组分在固定相中滞留的时间；tR′实际上是组分在固定相中滞 留的时间。单位(s)或(cm)。
色谱法的分类大致如下：
根据以上所述，将色谱法的分类总结于下表中：
2.2 色谱分离原理
2.2.1 分配系数和分配比
分配系数：
K Cs Cm
四大色谱法的原理与应用
分配色谱法
• 分离机制：分配色谱法利用被分离组分在固定相 和流动相之间的分配系数的不同而达到分离。包 括气液分配色谱法和液液分配色谱法。 • 气液分配色谱法的流动相是气体，常为氢气或氮 气。 • 液液分配色谱法的流动相是与固定液不相容的液 体，根据固定相和流动相的极性相对强度，分为 正相分配色谱和反相分配色谱
• 正相分配色谱流动相极性弱于固定相的极性。常 用的固定相有氰基与氨基键合相，主要用于分离 极性及中等极性的分子型物质。 • 反相分配色谱流动相的极性强于固定相的极性。 常用的固定相有十八烷基硅烷（ODS）或C8键合 相，主要用于分离非极性及中等极性的各类分子 型化合物。
• 分配色谱的洗脱顺序是由组分在固定相或流动相 中溶解的相对大小而决定的 • 正相分配色谱的洗脱顺序为极性弱的组分先被洗 脱，极性强的组分后被洗脱。 • 反相分配色谱与此相反，极性强的组分现出来， 极性弱的组分后出柱。
2.氧化铝吸附色谱主要用于碱性或中性亲脂性成分 的分离，如生物碱、甾、萜类等成分； 3.活性炭主要用于水溶性物质像氨基酸、糖类及某 些苷类； 4.聚酰胺色谱以氢键作用为主，主要用于酚类、醌 类如黄酮类、蒽醌类及鞣质类成分的分离。
• 气固吸附色谱的流动相为气体。 • 液固吸附色谱的流动相为有机溶剂，其洗脱能力 主要有其极性决定，强极性流动相占据吸附中心 的能力强，其洗脱能力强，使组分的吸附系数值 小，保留时间短。 • 常见化合物的吸附能力有下列顺序 烷烃<烯烃<卤代烃<醚<硝基化合物<叔胺<酯< 酮<醛<酰胺<醇<酚<伯胺<羧酸
色谱法基本理论PPT课件
02 色谱法的基本原理
分离原理
分离原理
色谱法的基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡来实现分离。当流动 相经过固定相时，与固定相发生相互作用，使得不同物质在固定相和流动相之间的分配平 衡不同，从而实现分离。
开发新型色谱技术
研究和发展新型色谱技术，如微流控芯片色谱、超临界流体色谱等， 以适应不同类型和规模的样品分析。
联用技术结合
将色谱法与其他分析技术（如质谱、光谱等）联用，可以实现更复杂 样品的高效分离和鉴定。
自动化和智能化发展
通过自动化和智能化技术的引入，实现色谱分析的远程控制、实时监 测和数据分析，提高分析效率和准确性。
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分配平衡
色谱法中的分配平衡是指物质在固定相和流动相之间的分布情况。物质在两相之间的分配 平衡受到多种因素的影响，如物质的性质、温度、压力等。
相互作用
物质在固定相和流动相之间的相互作用是影响分配平衡的重要因素。不同的物质与固定相 和流动相之间的相互作用力不同，因此表现出不同的分配平衡，从而实现分离。
固定相和流动相
保留机制
01
保留机制
保留机制是指物质在色谱法中通过固定相的保留作用而滞留在固定相中
的过程。物质的保留机制主要取决于物质与固定相之间的相互作用力和
性质差异。
02
竞争吸附
在色谱法中，多种物质会竞争吸附到固定相上，形成竞争吸附现象。竞
争吸附会影响物质的保留时间和分离效果，因此在选择固定相和流动相
时需要考虑竞争吸附的影响。
色谱法可用于研究化学反应动力学，通过分析反应中间产物和产物， 揭示反应机理和速率常数。
色谱法又称色层法、层析法,是分离、提纯和鉴定化合物的重要方法之一。其基本原理
色谱法又称色层法、层析法,是分离、提纯和鉴定化合物的重要方法之一。
其基本原理色谱法，又称为色层法、层析法，是一种重要的分离、提纯和鉴定化合物的方法。
它起源于20世纪50年代初期，随着技术的发展，现已演变出多种类型，成为现代化学分析的重要手段之一。
一、基本原理色谱法的基本原理是通过不同物质在固定介质上的相互作用差异，实现物质分离并且分析。
常用的分离基质有液相、气相、固相等，其中气相层析法（Gas Chromatography, GC）和液相层析法（Liquid Chromatography, LC）是最常用的两种方法。
在色谱法中，首先需要将混合物分离为各种单独成分。
为了实现这一目的，需要先设定一个分离场景，选择合适的固定相和流动相（或气相），然后通过受样品浓度和性质限制的物质流动速率实现分离。
而不同成分在固定相和流动相（或气相）中的作用力不同，使得它们依据自己的特性，以不同的速率通过固定相，从而分离成分。
分离后的成分在分析感兴趣的成分时，可以通过各种检测方式进行鉴定和定量。
这是因为，高度纯净的单一成分的比色、荧光、质谱等物理化学属性都是独特的。
二、常用色谱法的分类（一）气相层析法气相色谱法主要利用气相固定相之间相互作用力的不同来实现样品分离和鉴定。
气相色谱法的基本组成部件包括载气、进样系统、固定相柱（也称柱子）和检测器。
该方法的优点是实现分离效率高、可准确鉴定复杂混合溶解物、对样品量不敏感等，广泛应用于环保、医学、食品安全等多个领域，被誉为同位素技术以来的第二次化学分析革命。
（二）液相层析法液相层析法主要利用液态混合物中成分与固定相之间的化学反应性质、吸附性、离子交换等机理实现分离。
液相色谱法的主要组成部件包括载流相、进样器、固定相柱和检测器等。
该方法的优点是分离效果好，可分离基态异构体和光化学异构体，适用范围广，以肽、蛋白质、核酸等大分子为对象的高效液相层析技术（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）得到了广泛应用。
色谱法的分类及其原理
色谱法的分类及其原理色谱法是一种在化学分析中广泛应用的分离和测定技术，可以用于分离和测定混合物中的各种化合物。
色谱法的分类主要有气相色谱法（Gas Chromatography, GC）、液相色谱法（Liquid Chromatography, LC）、超高效液相色谱法（Ultra-performance Liquid Chromatography, UPLC）以及薄层色谱法（Thin Layer Chromatography, TLC）等。
下面将对这几种色谱法进行详细介绍。
1.气相色谱法(GC)气相色谱法是基于气体载气流动相和涂在固定相上的样品分离原理的一种色谱技术。
气相色谱法的主要原理是通过气体在固定相上流动，并根据样品分子与固定相的相互作用来实现分离。
其具体步骤包括样品的蒸发、气相的进样、载气的流动和化合物的检测等。
气相色谱法具有分离效果好、灵敏度高、分析速度快等优点，广泛应用于有机化学分析、环境监测以及食品安全等领域。
2.液相色谱法(LC)液相色谱法是基于液体流动相和固定相的分离原理的一种色谱技术。
液相色谱法的主要原理是通过液体在固定相上流动，并根据样品分子与固定相的相互作用实现分离。
液相色谱法可以进一步分为高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱（UPLC）两种。
液相色谱法具有分离能力强、适用性广等特点，可以应用于有机分析、生物化学、医药分析等领域。
3.超高效液相色谱法(UPLC)超高效液相色谱法是一种高压液相色谱法的改进版本，主要在流速和粒径上进行了改进。
超高效液相色谱法使用较高的压力和较小的颗粒大小，可以实现更高的分离效率和分离速度。
相对于传统的液相色谱法，超高效液相色谱法具有分离能力更强、分析速度更快、消耗更小的溶剂等优势。
4.薄层色谱法(TLC)薄层色谱法是一种基于液固两相分离原理的色谱技术。
薄层色谱法将样品直接涂在薄层剂上，然后在发生剂的作用下，在薄层剂上进行分离。
根据分离原理和分离效果的不同，薄层色谱法又分为吸附层析法、离子键合层析法和反相层析法等。
第五章-色谱分析法概论
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
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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，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。
（四）按原理
色谱过程的本质是待分离物质分子在固定相和流动相之间分配平衡的过程，不同的物质在两相之间的分配会不同，这使其随流动相运动速度各不相同，随着流动相的运动，混合物中的不同组分在固定相上相互分离。
根据物质的分离机制，又可以分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱等类别。
1、吸附色谱：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{[X_a]}{[X_m]}
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。
2、分配色谱：分配色谱利用固定相与流动相之间对待分离组分溶解度的差异来实现分离。
分配色谱的固定相一般为液相的溶剂，依靠图布、键合、吸附等手段分布于色谱柱或者担体表面。
分配色谱过程本质上是组分分子在固定想和流动相之间不断达到溶解平衡的过程。
分配色谱的狭义分配系数表达式如下：
K=\frac=\frac{X_s/V_s}{X_m/V_m}
式中Cs代表组分分子在固定相液体中的溶解度，Cm代表组分分子在
流动相中的溶解度。
3、离子交换色谱：离子交换色谱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。
离子交换色谱的固定相一般为离子交换树
脂，树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心，待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换，形成离子交换平衡，从而在流动相与固定相之间形成分配。
固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心，并随
着流动相的运动而运动，最终实现分离。
离子交换色谱的分配系数又叫做选择系数，其表达式为：
K_s=\frac{[RX A+]}{[X A+]}
其中[RX + ]表示与离子交换树脂活性中心结合的离子浓度，[X + ]
表示游离于流动相中的离子浓度。
4、凝胶色谱：凝胶色谱的原理比较特殊，类似于分子筛。
待分离组分在进入凝胶色谱后，会依据分子量的不同，进入或者不进入固定相凝胶的孔隙中，不能进入凝胶孔隙的分子会很快随流动相洗脱，而能够进入凝胶孔隙的分子则需要更长时间的冲洗才能够流出固定相，从而实现了根据分子量差异对各组分的分离。
调整固定相使用的凝胶的交联度可以调整凝胶孔隙的大小；改变流动相的溶剂组成会改变固定相凝胶的溶涨状态，进而改变孔隙的大小，获得不同的分离效果。
5、吸附色谱：吸附色谱利用固定相吸附中西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。
（五）按操作方式
吸附薄层色谱法是指根据各成分对同一吸附剂吸附能力不同，使在移动相（溶剂）流过固定相（吸附剂）的过程中，连续的产生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附，从而达到各成分的互相分离的目的。
色谱法常见的方法有：柱色谱法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色
1、柱色谱：柱色谱法是最原始的色谱方法，这种方法将固定相注入下端塞有棉花或滤纸的玻璃管中，将被样品饱和的固定相粉末摊铺在玻璃管顶端，以流动相洗脱。
常见的洗脱方式有两种，一种是自上而下依靠溶剂本身的重力洗脱，一种是自下而上依靠
毛细作用洗脱。
收集分离后的纯净组分也有两种不同的方法，一种方法是在柱尾直接接受流出的溶液，另一种方法是烘干固定相后用机械方法分开各个色带，以合适的溶剂浸泡固定相提取组分分子。
柱色谱法被广泛应用于混合物的分离，包括对有机合成产物、天然提取物以及生物大分子的分离。
2、薄层色谱：薄层色谱法是应用非常广泛的色谱方法，这种色谱方法将固定相图布在金属或玻璃薄板上形成薄层，用毛细管、钢笔或者其他工具将样品点染于薄板一端，之后将点样端浸入流动相中，依靠毛细作用令流动相溶剂沿薄板上行展开样品。
薄层色谱法成本低廉操作简单，被用于对样品的粗测、对有机合成反应进程的检测等用途。
3、气相色谱：GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离，其过程如图气相分析流程图所示。
待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体（即载气，也叫流动相）带入色谱柱，柱内含有液体或固体流动相，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。
但由于载气是流动的，这种平衡实际上很难建立起来。
也正是由于载气的流动，使样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸附, 结果是在载气中浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。
当组分流出色谱柱后，立即进入检测器。
检测器能够将样品组分的与否转变为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度成正比。
当将这些信号放大并记录下来时，就是气相色谱图了。
气相色谱被广泛应用于小分子量复杂组分物质的定量分析。
4、高效液相色谱：高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论，在技术上，流动相改为高压输送（最高输送压力可达4.9 ' 107P）色谱柱是以特
殊的方法用小粒径的填料填充而成，从而使柱效大大高于经典液相色谱（每米塔板数可达几万或几十万）；同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。
高效液相色谱（HPLC是目前应用最多的色谱分析方法，高效液相色谱系统由流动相储液体瓶、输液泵、进样器、色谱柱、检测器和记录器组成，其整体组成类似于气相色谱，但是针对其流动相为液体的特点作出很多调整。
HPLC的输液泵要求输液量恒定平稳；进样系统要求进样便利切换严密；由于液体流动相粘度远远高于气体，为了减低柱压高效液相色谱的色谱柱一般比较粗，长度也远小于气相色谱柱。
HPLC应用非常广泛，几乎遍
及定量定性分析的各个领域。
生工学院08级4班冯惠群。