第十七章色谱分析法概论2教学讲义
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色谱分析法概论PPT课件
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44
C ·u —传质阻力项
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）
Cg
0.01k2 (1 k)2
dp2 Dg
CL
2 3
k (1k)2
d2f DL
k为容量因子； Dg 、DL为扩散系数。
减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质 阻力。
-
45
2.载气流速与柱效——最佳流速
n=L/H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
n5.5(4tR )21(6tR)2
Y1/2
Wb
保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配!
-
39
2.有效塔板数和有效塔板高度
• 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。
• 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。
• 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效 塔板数和有效塔板高度：
峰高一半处的宽 度GH
w1 2.354 2
-
23
3.标准偏差 σ
两个拐点E和F之间的距离 的 一半
4.峰面积 A 色谱峰与基 线延长线所包围的面积， 精确计算时
w A1.06h5 1 2
-
24
• 保留值的定义
1.保留时间 t R
从进样开始到色 谱峰最大值出现 时所需的时间
-
25
• 保留值的定义
n理5.5(4Yt1R /2)21(6W tRb)2
n有效
5.54(
t
' R
Y1/ 2
)2
16(
t
' R
Wb
)2
L H有效 n有效
-
40
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》PPT课件
死时间tm：不被固定相溶解或吸附的组分的保留时 间（即组分在流动相中的所消耗的时间），或流动 相充满柱内空隙体积占据的空间所需要的时间，又 称流动相保留时间
调整保留时间tR’：组分的保留时间与死时间之差值， 即组分在固定相中滞留的时间
tR' tR tm
或t
' R
tR
t0
保留体积VR：从进样开始到组分出现浓度极大点时 所消耗的流动相的体积
16(
t
' R
)2
W
5.54( tR' )2 W1 2
H eff L / neff
讨论：neff 和H eff 扣除了死时间，更能真实的反映柱效 k ，neff n理
小结
塔板理论的贡献：从热力学角度Hale Waihona Puke 提出了评价柱效高低的n和H的计算式
塔板数 n是色谱柱的特征参数。当色谱柱长度一定时，
2. 纵向扩散项（分子扩散项）：B/u
产生原因： 峰在固定相中被流动相推动向前、展开 →两边浓度差
纵向扩散系数 B 2 Dg
— 弯曲因子（ 1） 填充柱 1 空心毛细管柱 1
Dg — 组分在载气中的扩散系数（常数）
影响因素： B u tR ，B Dg
Dg
T
一般分类 液相色谱LC
分离方法
L-L分离
固定相
吸附在固定相表面的液体
液相-固定相 固定相表面键合的有机相
液固或吸附
离子交换
尺寸排阻
气 相 色 谱 GC （流动相为气 体）
气、液 气-键相 气-固定体
超临界流体色 谱 SFC （ 流 动 相超临界流体）
固体 离子交换树脂 聚合物中间隙 吸附在固定相表面的液体 固体表面键合的有机物 固体 固体表面键合的有机物
调整保留时间tR’：组分的保留时间与死时间之差值， 即组分在固定相中滞留的时间
tR' tR tm
或t
' R
tR
t0
保留体积VR：从进样开始到组分出现浓度极大点时 所消耗的流动相的体积
16(
t
' R
)2
W
5.54( tR' )2 W1 2
H eff L / neff
讨论：neff 和H eff 扣除了死时间，更能真实的反映柱效 k ，neff n理
小结
塔板理论的贡献：从热力学角度Hale Waihona Puke 提出了评价柱效高低的n和H的计算式
塔板数 n是色谱柱的特征参数。当色谱柱长度一定时，
2. 纵向扩散项（分子扩散项）：B/u
产生原因： 峰在固定相中被流动相推动向前、展开 →两边浓度差
纵向扩散系数 B 2 Dg
— 弯曲因子（ 1） 填充柱 1 空心毛细管柱 1
Dg — 组分在载气中的扩散系数（常数）
影响因素： B u tR ，B Dg
Dg
T
一般分类 液相色谱LC
分离方法
L-L分离
固定相
吸附在固定相表面的液体
液相-固定相 固定相表面键合的有机相
液固或吸附
离子交换
尺寸排阻
气 相 色 谱 GC （流动相为气 体）
气、液 气-键相 气-固定体
超临界流体色 谱 SFC （ 流 动 相超临界流体）
固体 离子交换树脂 聚合物中间隙 吸附在固定相表面的液体 固体表面键合的有机物 固体 固体表面键合的有机物
色谱分析法概述PPT学习教案
注: 柱温、固定第40页相/共47性页 质不变，r21 不变；
第41页/共47页
分配系数与保留时间的关系
分配系数： 即组分在固定相与流动相中的
浓度之比。
设：一个分子在流动相中出现的几
率R′
第42页/共47页
一个分子在固定相中出现的
第43页/共47页
分子在流动相中出现
移 相 代 入 R′ :
的几率
•
当 T 、 t 0、V S、VM一 定时， tR′∝ K。
•
说 明 ： K 大的 组分t R′就大 ，出峰 就晚。
第44页/共47页
令： k ： 容 量 因子 ，也称 质量分 配系数 。
k越大，组分在柱内时间越长，柱容 量就越大。 第45页/共47页
K不等是物质分离的先决条件。
如是A、B二组分分离，必须 △tR≠0。 即：
半（ ）。
即峰高0.607倍峰 高处峰宽的
一半。
三者之间的关系：
Y=4 ；
Y=1.第6369页/9共4Y7页1/2；
Y1/2=2.355 。
(4)峰位（用于定性）
峰位用保留值说明：
保留值：是表示组分在色谱柱中 停留时间
的数值，是定性的参数。
①保留时间（tR）：
从进样开始到样品的某组分
的色谱峰最高点出现时所需要的
分配色谱：
利用不同组第8页/分共47页在两相间的分
配系数的差别进行分离的方法。
离子交换色谱： 利用溶液中不同离子与离子交换剂间的
交换能力的不同而进行分离的方法。
空间排斥（阻）色谱： 利用多孔性物质对不同大小的分子的排
阻作用进行分离的方法。
第9页/共47页
3)按操作形式分类： （1）柱色谱：
第41页/共47页
分配系数与保留时间的关系
分配系数： 即组分在固定相与流动相中的
浓度之比。
设：一个分子在流动相中出现的几
率R′
第42页/共47页
一个分子在固定相中出现的
第43页/共47页
分子在流动相中出现
移 相 代 入 R′ :
的几率
•
当 T 、 t 0、V S、VM一 定时， tR′∝ K。
•
说 明 ： K 大的 组分t R′就大 ，出峰 就晚。
第44页/共47页
令： k ： 容 量 因子 ，也称 质量分 配系数 。
k越大，组分在柱内时间越长，柱容 量就越大。 第45页/共47页
K不等是物质分离的先决条件。
如是A、B二组分分离，必须 △tR≠0。 即：
半（ ）。
即峰高0.607倍峰 高处峰宽的
一半。
三者之间的关系：
Y=4 ；
Y=1.第6369页/9共4Y7页1/2；
Y1/2=2.355 。
(4)峰位（用于定性）
峰位用保留值说明：
保留值：是表示组分在色谱柱中 停留时间
的数值，是定性的参数。
①保留时间（tR）：
从进样开始到样品的某组分
的色谱峰最高点出现时所需要的
分配色谱：
利用不同组第8页/分共47页在两相间的分
配系数的差别进行分离的方法。
离子交换色谱： 利用溶液中不同离子与离子交换剂间的
交换能力的不同而进行分离的方法。
空间排斥（阻）色谱： 利用多孔性物质对不同大小的分子的排
阻作用进行分离的方法。
第9页/共47页
3)按操作形式分类： （1）柱色谱：
色谱分析法色谱法概述PPT(完整版)
气液色谱的固定相: 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。
第五节 色谱定性、定量方法
由 担体和固定液所组成。
第四节 气相色谱操作条件选择
不不适适用用于于高高沸沸点点、、难难固挥挥发发定、、热热液不不稳稳对定定物物试质质的的样分分析析中。。 各组分的溶解能力的不同。
适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。
分配系数 K的讨论
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度
ª一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； ª试样一定时，K主要取决于固定相性质； ª每个组份在各种固定相上的分配系数K不同； ª选择适宜的固定相可改善分离效果； ª试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； ª某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。
气相色谱：流动相为气体（称为载气）。
用K 表示，即： 一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；
不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 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。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。
组分在固定相中的浓度 九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。
固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；
K 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱 组分在流动相中的浓度 复杂混合物，有机同系物、异构体。
按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；
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
《色谱法分析法 》课件
THANK YOU
汇报人：
色谱法分析法的优 缺点
优点
分离效果好：能够 将复杂混合物中的 组分分离出来
灵敏度高：能够检 测到微量的组分
应用广泛：适用于 各种样品的分析， 包括气体、液体和 固体
自动化程度高：可 以实现自动化操作 ，提高工作效率
缺点
样品处理复杂，需要专业的技术人员进行操作 分析时间长，需要等待较长时间才能得到结果 仪器设备昂贵，需要投入较大的资金进行购买和维护 操作环境要求高，需要保持实验室的洁净和温度稳定
评估指标：分离度、分辨率、 峰形、保留时间等
分离度：衡量两个相邻峰的 分离程度，越高越好
分辨率：衡量色谱图中两个 相邻谱峰的形状， 越尖锐越好
保留时间：衡量物质在色谱 柱中的保留时间，越短越好
色谱法分析法的应 用
在食品分析中的应用
检测食品中的添加 剂和污染物
鉴别食品中的营养 成分和功能成分
分离原理
色谱法分析法是 一种分离混合物 的方法
原理：利用不同物 质在固定相和流动 相中的分配系数不 同，实现分离
色谱法分析法可 以分为气相色谱 法和液相色谱法
气相色谱法适用 于挥发性物质， 液相色谱法适用 于非挥发性物质
检测原理
色谱法分析法是一种分离和检测混合物的方法 原理：利用不同组分在固定相和流动相中的分配系数不同，实现分离 检测方法：通过检测器检测出各组分的信号，进行定性和定量分析 应用：广泛应用于化学、生物、医药等领域
和杂质
生物技术：检 测生物样品中 的蛋白质、核 酸等生物大分
子
法医学：检测 生物样品中的 毒品、毒物等
色谱法分析法的实 验操作
实验前的准备
样品准备：样品处理、样品 稀释等
《色谱分析法概述》课件
高效分离
开发新型固定相和色谱柱，提高分离效率和分辨率。
灵敏度提升
采用新型检测器和技术，提高检测灵敏度和响应速度 。
联用技术
与质谱等检测技术联用，实现复杂样品的高效分离和 定性分析。
毛细管电泳法的发展趋势
01
02
03
微型化
采用微型化进样技术和毛 细管电泳芯片，实现快速 、便携的样品分析。
多维分离
结合多种分离模式和检测 技术，实现复杂样品的多 维分离和定性分析。
在色谱过程中，固定相和流动相的选择性是关键因素，它们决定了各组分在两 相之间的分配行为，进而影响分离效果。
色谱分析法的分类
分类
色谱分析法有多种分类方式，根据固定相的形态可分为柱色谱、纸色谱和薄层色 谱；根据操作方式可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱等 。
描述
不同类型的色谱分析法适用于不同的分离需求，如柱色谱适用于大量样品的分离 ，而薄层色谱则适用于快速分离和定性分析。
《色谱分析法概述》ppt 课件
CATALOGUE
目 录
• 色谱分析法简介 • 色谱分析法的应用 • 色谱分析法的优缺点 • 色谱分析法的发展趋势 • 色谱分析法的前景展望
01
CATALOGUE
色谱分析法简介
色谱分析法的定义
定义
色谱分析法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，通过利用不同 物质在固定相和流动相之间的吸附、 溶解等分配行为的差异实现分离。
在环境领域的应用
污染物检测与控制
色谱分析法用于检测环境中的污 染物，如重金属、有机污染物等 ，为环境污染控制和治理提供依 据。
生态毒理学研究
在生态毒理学研究中，色谱分析 法用于检测环境中的有毒物质对 生物体的影响，评估环境安全性 和生态风险。
开发新型固定相和色谱柱，提高分离效率和分辨率。
灵敏度提升
采用新型检测器和技术，提高检测灵敏度和响应速度 。
联用技术
与质谱等检测技术联用，实现复杂样品的高效分离和 定性分析。
毛细管电泳法的发展趋势
01
02
03
微型化
采用微型化进样技术和毛 细管电泳芯片，实现快速 、便携的样品分析。
多维分离
结合多种分离模式和检测 技术，实现复杂样品的多 维分离和定性分析。
在色谱过程中，固定相和流动相的选择性是关键因素，它们决定了各组分在两 相之间的分配行为，进而影响分离效果。
色谱分析法的分类
分类
色谱分析法有多种分类方式，根据固定相的形态可分为柱色谱、纸色谱和薄层色 谱；根据操作方式可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱等 。
描述
不同类型的色谱分析法适用于不同的分离需求，如柱色谱适用于大量样品的分离 ，而薄层色谱则适用于快速分离和定性分析。
《色谱分析法概述》ppt 课件
CATALOGUE
目 录
• 色谱分析法简介 • 色谱分析法的应用 • 色谱分析法的优缺点 • 色谱分析法的发展趋势 • 色谱分析法的前景展望
01
CATALOGUE
色谱分析法简介
色谱分析法的定义
定义
色谱分析法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，通过利用不同 物质在固定相和流动相之间的吸附、 溶解等分配行为的差异实现分离。
在环境领域的应用
污染物检测与控制
色谱分析法用于检测环境中的污 染物，如重金属、有机污染物等 ，为环境污染控制和治理提供依 据。
生态毒理学研究
在生态毒理学研究中，色谱分析 法用于检测环境中的有毒物质对 生物体的影响，评估环境安全性 和生态风险。
第十七章色谱分析法概论课件
色谱分析法是一种物理化学分离方法，具有高分离效能、高 灵敏度、高选择性等优点，广泛应用于化学、生物、医药、 环保等领域。
色谱分析法的原理
01
固定相和流动相
色谱分析法中，混合物样品在固定相和流动相之间进行分配，由于不同
组分在两相之间的分配系数不同，从而实现各组分的分离。
02 03
吸附与解吸
在吸附色谱中，组分在固定相上的吸附和解吸能力不同，从而实现了组 分的分离。在分配色谱中，组分在固定相和流动相之间的分配系数不同 ，也实现了组分的分离。
将固定相涂布在玻璃板或 塑料板上进行分离，具有 快速、简便的特点。
按分离原理分类
吸附色谱法
离子交换色谱法
利用吸附剂对不同物质的吸附能力差 异进行分离。
利用离子交换剂对不同离子的交换能 力差异进行分离。
分配色谱法
利用不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异进行分离。
03
色谱分析法的历史与发 展
色谱分析法的起源
1903年，俄国植物 学家茨维特（Tswett ）首次提出分离植物 色素的色谱法。
1930年代，随着化 学工业的发展，色谱 法开始应用于工业生 产。
1906年，茨维特使 用吸附剂分离植物色 素，并命名为“色谱 法”。
色谱分析法的技术发展
1940年代，气相色谱法（GC）的发明，使得气体混合物的分离和分析成为可能。
化学反应监测
色谱分析法可用于监测化学反应进 程，确定反应条件和产物，提高化 学反应的效率和选择性。
在医学领域的应用
药物分析
色谱分析法用于药物的分离、纯 化和结构鉴定，确保药物质量和
安全有效性。
生物样品分析
通过色谱分析法可以对生物体内 的药物代谢物、毒素、营养素等 进行定性和定量分析，为医学诊
色谱分析法的原理
01
固定相和流动相
色谱分析法中，混合物样品在固定相和流动相之间进行分配，由于不同
组分在两相之间的分配系数不同，从而实现各组分的分离。
02 03
吸附与解吸
在吸附色谱中，组分在固定相上的吸附和解吸能力不同，从而实现了组 分的分离。在分配色谱中，组分在固定相和流动相之间的分配系数不同 ，也实现了组分的分离。
将固定相涂布在玻璃板或 塑料板上进行分离，具有 快速、简便的特点。
按分离原理分类
吸附色谱法
离子交换色谱法
利用吸附剂对不同物质的吸附能力差 异进行分离。
利用离子交换剂对不同离子的交换能 力差异进行分离。
分配色谱法
利用不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异进行分离。
03
色谱分析法的历史与发 展
色谱分析法的起源
1903年，俄国植物 学家茨维特（Tswett ）首次提出分离植物 色素的色谱法。
1930年代，随着化 学工业的发展，色谱 法开始应用于工业生 产。
1906年，茨维特使 用吸附剂分离植物色 素，并命名为“色谱 法”。
色谱分析法的技术发展
1940年代，气相色谱法（GC）的发明，使得气体混合物的分离和分析成为可能。
化学反应监测
色谱分析法可用于监测化学反应进 程，确定反应条件和产物，提高化 学反应的效率和选择性。
在医学领域的应用
药物分析
色谱分析法用于药物的分离、纯 化和结构鉴定，确保药物质量和
安全有效性。
生物样品分析
通过色谱分析法可以对生物体内 的药物代谢物、毒素、营养素等 进行定性和定量分析，为医学诊
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。
第十七章 色谱分析法概论-分析化学
I X 100 [Z n
' ' lg t R lg t ( x) R( z )
lg t
' R( z n)
lg t
' R( z )
]
Ix为待测组分的保留指数，z 与 z+n 为
正构烷烃对的碳原子数。
P
16
乙酸正丁酯的保留指数测定
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
第十七章 色谱分析法概论
P
1
第一节 色谱法的分类和发展
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
色谱分析法是一种物理或物理化学分离分 析方法。 始于20世纪初； 30与40年代相继出现了薄层色谱与纸色谱； 50年代气相色谱兴起、色谱理论、毛细管色 谱； 60年代气相色谱-质谱联用； 70年代高效液相色谱； 80年代末超临界流体色谱、高效毛细管电泳 色谱。
• R=1 4σ分离 • R=1.5 6σ分离 95.4% 99.7%
w1
w1
tR2－tR1
P
21
三、分配系数与色谱分离
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
1、分配系数 在一定温度和压力下，达到分配平衡 时，组分在固定相和流动相中的浓度之比 CS K Cm 2、容量因子
m
X+
H+
SO3－R
S
X+ SO －R 3 H+
P
30
阳离子交换树脂
xie 仪 器 分 析
色谱分析讲义(2020.11.27)
2020/11/28
色谱分析-1 22
分离因子 塔板数 塔板高度
2020/11/28
基本关系式
Байду номын сангаас
'
t V R(2)
2/1
'
t V R(1)
' R(2)
' R (1)
N
16
tR W
2
5.54
tR Wh
2
H L N
N和H都有理论值和有效 值两类,其差别在于用保 留时间和校正保留时间
色谱分析-1 23
基本关系式（死时间测定）
死时间的测定很难：
无合适样品（完全不保留并有足够强的紫外信号）
一般测定方法为（紫外检测器）：
1. 正向——四氟乙烯 反向——苯甲酸、硝酸等
2. 比流动相少一个C的同系物
3. 不具备条件时可用下式计算
空管柱体积 柱总空隙度
tM
流动相体积流量
tM tR2
(tR2 tR1) tR3 tR1 tR3 tR2 tR2 tR1
生素）
2020/11/28
色谱分析-1 7
化学研究
➢ 样品提纯—如合成产品的检验等
➢ 物质性质与其配比的相关性——色 谱法和化学计量学方法结合
2020/11/28
色谱分析-1 8
生命科学研究
➢ DNA测序—用CE、HPLC技术、 ➢ 生物工程下游技术—细胞的培养、分离、纯
化和分析检测
参见 刘国诠主编 《生物工程下游技术》 化学工业出 版社，1993年
GC-MS LC-MS GC-MS-MS GC-FTIR
2020/11/28
色谱分析-1 17
色谱基本理论
色谱分析法概论(5版)
4
3. 色谱法的分类：
• 按流动相和固定相的物态分类： 气相色谱法 gas chromatography, GC 液相色谱法 liquid chromatography, LC 超临界流体色谱法 supercritical fluid , SFC
• 按固定相的物态分类： 气-固色谱法(GSC)，气-液色谱法(GLC) 液-液色谱法(LLC)，液-固色谱法(LSC)
37
二、 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？
38
A─涡流扩散项 eddy diffusion
A = 2λdp
40
B ·u —传质阻力项
（动画）
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）
k为容量因子； Dg 、DL为扩散系数。Df为固定液的液膜厚度 降低液膜厚度，可降低传质阻力。
41
2.载气流速与柱效——最佳流速
载气流速高时： 传质阻力项是影响柱效的
主要因素，流速，柱效。 载气流速低时：
32
第四节 色谱法基本理论
一.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续
的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；
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) 每次分配的分配系数相同。
3. 色谱法的分类：
• 按流动相和固定相的物态分类： 气相色谱法 gas chromatography, GC 液相色谱法 liquid chromatography, LC 超临界流体色谱法 supercritical fluid , SFC
• 按固定相的物态分类： 气-固色谱法(GSC)，气-液色谱法(GLC) 液-液色谱法(LLC)，液-固色谱法(LSC)
37
二、 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？
38
A─涡流扩散项 eddy diffusion
A = 2λdp
40
B ·u —传质阻力项
（动画）
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）
k为容量因子； Dg 、DL为扩散系数。Df为固定液的液膜厚度 降低液膜厚度，可降低传质阻力。
41
2.载气流速与柱效——最佳流速
载气流速高时： 传质阻力项是影响柱效的
主要因素，流速，柱效。 载气流速低时：
32
第四节 色谱法基本理论
一.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续
的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；
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) 每次分配的分配系数相同。
《色谱分析法下》课件
详细描述
色谱分析法与质谱法联用（LC-MS/MS），可以实现样品的快速分离、高灵敏度检测和结构鉴定，广 泛应用于药物代谢、食品安全、环境监测等领域。色谱分析法与光谱法（如红外光谱、拉曼光谱）联 用，可以提供化合物分子结构和官能团的信息，有助于深入了解化合物的性质和行为。
色谱分析法在微流控芯片上的应用
营养成分分析
通过色谱分析法，可以测定食品中的脂肪、蛋白 质、碳水化合物等营养成分的含量，为食品营养 标签提供依据。
食品真伪鉴别
利用色谱分析法可以鉴别食品的真伪，如检测牛 奶是否掺假、蜂蜜是否经过掺杂等。
在环境监测中的应用
大气污染监测
色谱分析法可用于检测 大气中的有害气体和颗 粒物，如二氧化硫、氮 氧化物、PM2.5等，评 估空气质量。
色谱分析法在便携式设备上的应用
总结词
色谱分析法在便携式设备上的应用，可实现现场快速检测和实时分析，满足应急响应、 野外调查等实际需求。
详细描述
便携式色谱分析仪具有轻便、易携带的特点，可随时随地进行样品分析。通过采用高性 能的色谱柱和检测器，以及优化的操作软件，便携式色谱分析仪可实现高灵敏度、高分 辨率的分离和检测，为环境监测、食品安全、药品检测等领域提供便捷的现场分析手段
薄层色谱法
总结词
一种快速、简便的分离分析方法
详细描述
薄层色谱法是一种快速、简便的分离分析方法，适用于小量样品的分离和定性分析。它利用吸附剂表面的吸附作 用将不同物质吸附在固定相上，然后通过溶剂的洗脱进行分离，最后通过观察斑点的颜色或使用检测器进行定量 分析。
高效液相色谱法
要点一
总结词
一种高分离效能、高灵敏度、高选择性的分离分析方法
总结词
色谱分析法在微流控芯片上的应用，可 以实现微型化、集成化、自动化的分离 和检测，提高分析速度和通量，降低分 析成本。
色谱分析法与质谱法联用（LC-MS/MS），可以实现样品的快速分离、高灵敏度检测和结构鉴定，广 泛应用于药物代谢、食品安全、环境监测等领域。色谱分析法与光谱法（如红外光谱、拉曼光谱）联 用，可以提供化合物分子结构和官能团的信息，有助于深入了解化合物的性质和行为。
色谱分析法在微流控芯片上的应用
营养成分分析
通过色谱分析法，可以测定食品中的脂肪、蛋白 质、碳水化合物等营养成分的含量，为食品营养 标签提供依据。
食品真伪鉴别
利用色谱分析法可以鉴别食品的真伪，如检测牛 奶是否掺假、蜂蜜是否经过掺杂等。
在环境监测中的应用
大气污染监测
色谱分析法可用于检测 大气中的有害气体和颗 粒物，如二氧化硫、氮 氧化物、PM2.5等，评 估空气质量。
色谱分析法在便携式设备上的应用
总结词
色谱分析法在便携式设备上的应用，可实现现场快速检测和实时分析，满足应急响应、 野外调查等实际需求。
详细描述
便携式色谱分析仪具有轻便、易携带的特点，可随时随地进行样品分析。通过采用高性 能的色谱柱和检测器，以及优化的操作软件，便携式色谱分析仪可实现高灵敏度、高分 辨率的分离和检测，为环境监测、食品安全、药品检测等领域提供便捷的现场分析手段
薄层色谱法
总结词
一种快速、简便的分离分析方法
详细描述
薄层色谱法是一种快速、简便的分离分析方法，适用于小量样品的分离和定性分析。它利用吸附剂表面的吸附作 用将不同物质吸附在固定相上，然后通过溶剂的洗脱进行分离，最后通过观察斑点的颜色或使用检测器进行定量 分析。
高效液相色谱法
要点一
总结词
一种高分离效能、高灵敏度、高选择性的分离分析方法
总结词
色谱分析法在微流控芯片上的应用，可 以实现微型化、集成化、自动化的分离 和检测，提高分析速度和通量，降低分 析成本。
关于色谱分析法概论 (2)课件
常用分离方法
分离前的体系：均相；两组分A、B的分离 分离体系总是两相：液-液；液-固；气-液
蒸馏分离法 重结晶分离法 沉淀分离法 溶剂萃取分离法
超临界萃取 离子交换分离法 膜分离技术 色谱分离方法
色谱分析法概论
(chromatography)
色谱法——层析法
高效能的物理分离技术
+
适当的检测手段
色谱分析法
二、色谱图有关概念
（一）色谱图和色谱峰
1.色谱图（色谱流出曲线）
根据混合组分的分离过程及检测器输出的信号 强度对时间所绘曲线
（一）色谱图和色谱峰
2. 基线
色谱柱仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称 为基线，稳定的基线为水平直线。
（一）色谱图和色谱峰
噪音：仪器本身所固有的，以噪音带宽表示 漂移：基线向某个方向稳定移动（仪器未稳定造成）
三、色谱法的特点 ✓ 缺点：
对未知物分析的定性专属性差 需要与其他分析方法联用(GC-MS,LC-MS)
第二节 色谱法的基本原理
实现色谱分析的基本条件
相对运动的两相——流动相、固定相 各组分与固定相的作用存在差异
一、色谱过程
色谱过程是物质分子在相对运动的两相分 配“平衡”的过程。
两个组分被流动相携带移动的速度不同 ——差速迁移，两组分被分离
——CaCO3颗粒 ——石油醚
色带
色谱法1906年由俄国植物学家Tsweet 创立，最早应用是用于分离植物色素
几个概念
进行色谱分离用的细长管——色谱柱： 起固定分离作用的填充物——固定相 流经固定相的空隙或表面的冲洗剂——流动相
➢ 固定相——除了固体，还可以是液体 ➢ 流动相——液体或气体 ➢ 色谱柱——各种材质和尺寸 ➢ 被分离组分——不再仅局限于有色物质
大专本科分析化学第十七章色谱分析法概论
A
s
）
m
Vs ） = t （ 1+ K B tRB 0 Vm
Vs tR= t0 （KA－KB） Vm
tR≠0
KA≠KB kA≠kB
二、基本类型色谱法的分离机制
• 分配色谱法
• 吸附色谱法
• 离子交换色谱法 • 分子排阻色谱法
（一）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。
也称为空间排阻色谱法、凝胶色谱法。 • 分为凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography；
GPC）和凝胶过滤色谱法（gel filtration chrom源自tography；GFC）
分子排阻色谱法
• 根据空间排阻（理论，孔内外同等大小的溶质分子处于
扩散平衡状态。
渗透系数
• 高效液相色谱发：球型或无定型全多孔硅胶 和堆积硅珠。 • 气相色谱法：高分子多孔微球等
吸附色谱法 • 流动相 气-固吸附色谱法：气体，常为氢气或氮气。 液-固吸附色谱法：有机溶剂。
• 洗脱能力主要由流动相极性决定。强极性流动相占据吸附
中心的能力强，洗脱能力强。 • Snyder溶剂强度0：吸附自由能，表示洗脱能力。0值越
• 色谱法与光谱法的主要不同点:
色谱法具有分离和分析两种功能 光谱法不具备分离功能
• 色谱法创始于20世纪初，俄国植物学家M.S.Tswett 在研 究植物叶子中的色素组成时做了一个著名的实验: 将碳酸钙粉末放在竖立的玻璃管中，从顶端注入植物
色素的提取液，然后不断加入石油醚冲洗。
植物色素慢慢地向下移动并逐渐分散成数条不同颜色 的色带。
（0＜Kp＜1 ）
s
）
m
Vs ） = t （ 1+ K B tRB 0 Vm
Vs tR= t0 （KA－KB） Vm
tR≠0
KA≠KB kA≠kB
二、基本类型色谱法的分离机制
• 分配色谱法
• 吸附色谱法
• 离子交换色谱法 • 分子排阻色谱法
（一）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。
也称为空间排阻色谱法、凝胶色谱法。 • 分为凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography；
GPC）和凝胶过滤色谱法（gel filtration chrom源自tography；GFC）
分子排阻色谱法
• 根据空间排阻（理论，孔内外同等大小的溶质分子处于
扩散平衡状态。
渗透系数
• 高效液相色谱发：球型或无定型全多孔硅胶 和堆积硅珠。 • 气相色谱法：高分子多孔微球等
吸附色谱法 • 流动相 气-固吸附色谱法：气体，常为氢气或氮气。 液-固吸附色谱法：有机溶剂。
• 洗脱能力主要由流动相极性决定。强极性流动相占据吸附
中心的能力强，洗脱能力强。 • Snyder溶剂强度0：吸附自由能，表示洗脱能力。0值越
• 色谱法与光谱法的主要不同点:
色谱法具有分离和分析两种功能 光谱法不具备分离功能
• 色谱法创始于20世纪初，俄国植物学家M.S.Tswett 在研 究植物叶子中的色素组成时做了一个著名的实验: 将碳酸钙粉末放在竖立的玻璃管中，从顶端注入植物
色素的提取液，然后不断加入石油醚冲洗。
植物色素慢慢地向下移动并逐渐分散成数条不同颜色 的色带。
（0＜Kp＜1 ）
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tR'
tt
0
0
25
分配系数与色谱分离
（三）色谱分离的前提
KA≠KB 或kA≠kB 是色谱分离的前提。
推导过程：
tV
R
=
A
t0(1+KA
V
s m
23
分配系数与色谱分离
容量因子(capacity factor；k)：在一定温度和压力 下，达到分配平衡时，组分在固定相和流
动相中的质量(m)之比。（摩尔数？）
又称为质量分配系数或分配比。
还与固定相和流动相的体积有关。
容量因子与分配系数的关系
k
m s
CV ss
K
V s
m CV
m
mm
V m
24
分配系数与色谱分离
R＝tR2 tR 1 ＝ 2(tR2 tR 1) (W 1W 2)/2 W 1W 2
21
分离度
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 。
22
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。 K = Cs Cm 分配系数仅与组分、固定相和流动相的性质 及温度（和压力）有关。是组分的特征常数。
应用的科学领域：生命科学、材料科学、环 境科学等。（科学的科学）
药学（药物分析）：各国药典收载了许多色 谱分析方法。中国药典二部，700多，纯 度检查、定性鉴别或含量测定，一部， 600多鉴别或含量测定。
5
第一节 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、
空间排阻色谱法、毛细管电泳法等
6
GSC
气相色谱法 （GC）
柱色谱法
GLC
平面色谱法
纸色谱法
LLC LLC
色
谱
液相色谱法
r2,1
t' R2
t' R1
V' R2
V' R1
18
定量参数
峰高(peak height；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。
峰面积(peak area；A)：色谱曲线与基线间 包围的面积。
返回
19
柱效参数
标准差(standard deviation；σ)：正态色谱流出曲 线上两拐点间距离之半，即0.607倍峰高处的峰 宽之半。 σ的大小表示组分被带出色谱柱的分 散程度。σ越大，组分越分散；反之越集中。
柱色谱法
法
（LC）
薄层色谱法
（TLC）
LLC
LSC
LSC
SEC
IEC
毛细管电泳法 （CE）
超临界流体色谱法 （SFC）
BPC
毛细管电色谱法 （CEC）
7
二、色谱法的发展
（一）色谱法的历史 （二）色谱法的现状和发展趋势
1．新型固定相和检测器的研制 2．色谱新方法的研究 3．色谱联用技术 4．色谱专家系统
固定相颗粒间间隙、导管的容积、检测器内腔 容积的总和。
V0＝t0 Fc
17
定性参数3
调整保留体积(adjusted retention
volume;V
' R
)：由保留体积扣除死体积
后的体积
V R ' V RV 0tR ' F c
注意：VR’是定值，tR’与FC成反比
•相对保留值(r) ：两组分的调整保留值之比
13
•对称因子fs
•(symmetry factor) ： •衡量色谱峰的对称性
fs W0.05h/ 2A (AB)/ 2A
14
到19页 到20页
15
定性参数1
保留时间(retቤተ መጻሕፍቲ ባይዱntion time;tR)：从进样到某组分 在柱后出现浓度极大时的时间间隔。
死时间 (t0)：分配系数为零的组分，即不被固 定相吸附或溶解的组分的保留时间。
（二）分配系数和容量因子与保留时间的关系
R' v u
v=L/tR
u=L/t0
R ' t0 tR
R' 1 1 k
R ' t0 tR
R' tm N m C m V m tmts N mN S C m V mC sV s
tR=t0(1+ k) V
tR=t0(1+K V s ) m
k tR
t 0
半峰宽 (W1/2)：峰高一半处的峰宽。
W1/2=2.355σ
峰宽 (peak width；W)：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
返回
20
总分离效能指标
分离度(resolution；R)：又称分辨率。是相邻两色
谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。
8
第二节 色谱过程和基本原理
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。
9
10
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 差速迁移 色谱分离。
11
12
二、色谱流出曲线和有关概念
色谱流出曲线 是由检测器输出的电信 号强度对时间作图所绘制的曲线，又称 为色谱图。
基线 是在操作条件下，没有组分流出 时的流出曲线。基线反映仪器 (主要是 检测器) 的噪音随时间的变化。
色谱峰 是流出曲线上的突起部分。 正常色谱峰、拖尾峰和前延峰
调整保留时间 ( t ')：某组分由于溶解（或被吸 R 附）于固定相，比不溶解（或不被吸附） 的组分在柱中多停留的时间。 tR' ＝tR t0 16
定性参数2
保留体积(VR)：从进样开始到某个组分在柱后 出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相
体积。
VR tRFc
死体积(V0)：由进样器至检测器的流路中未被 固定相占有的空间。
第十七章 色谱分析法概论
chromatography
分析化学教研室 李发美教授
1
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 色谱法基本理论
2
3
色谱学的重要作用
诺 贝 尔 化 学 奖 ： 1948 年 ， 瑞 典 Tiselins ， 电 泳 和 吸 附 分 析 ； 1952 年 ， 英 国 马 丁 (Martin)和辛格(Synge)，分配色谱。