第一章 色谱分析法 仪器分析教案

第二章色谱分析法

第一节色谱分析法及其分类

1.1 什么是色谱法

借助于在两相间分配原理而使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。又称色层法、层析法。

固定相：在色谱分离中固定不动，对样品产生保留的一相。

流动相：带动样品向前移动的另一相，与固定相处于平衡状态。

实质：分离

目的：定性分析或定量分析

1.2、色谱法是如何起源的？

1906年由俄国植物学家米哈伊尔·茨维特创立。

植物色素分离，见图示。

1.3、色谱法的发展

现在：一种重要的分离、分析技术

分离混合物中的各组分并加以分析

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

1.4、色谱法分类

1.4.1根据流动相的状态将色谱法分成四大类。：

➢

基本类型色谱法的分离机制----结论

➢四种色谱的分离机制各不相同，分别形成：吸附平衡、分配平衡、离子交换平衡和渗透平衡。

➢K分别为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和渗透系数。

➢除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸、凝胶孔径大小有关外，其他三种K值都受组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温的影响。

第二节色谱图及相关术语

2.1.1定义：

检测色谱分离后组分的响应信号对时间作

图得到的曲线称为色谱图。

2.1.2 色谱图的作用（或色谱图信息的内容）：

1、根据色谱峰的位置（保留值）可以进行定性检测；

2、根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量检测；

3、根据色谱峰的位置及其宽度，可以对色谱柱分离

情况进行评价。

2.2 相关术语

1、基线：

⑴基线：当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实

验操作条件下，反映检测器系统噪声随时间变化的

线称为基线。

稳定的基线是一条直线。

⑵基线漂移:指基线随时间定向的缓慢变化。

⑶基线噪声：指由各种因素所引起的基线起伏。

基线噪音是指空白时检测数据上下波动的大小，噪音太大会影响检测精度。

基线噪音又分为空池和带流动相时的噪音。一些进口仪器用空池噪音数值，这是只能代表仪器的电子噪音，不能代表检测噪音，因为做分析时是离不开流动相的。

并不是基线噪声小就说明仪器好,而是要看仪器的信噪比,信噪比大的仪器才是好的仪器.

在做定量时是可以通过数据处理里面的功能来算信噪比的。这时的噪声选择一般选在目标峰的前面，这只是一般原则。

2、保留值

保留值表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值。

通常用时间或将组分带出色谱柱所需载气体积来表示。

被分离组分在色谱柱中的滞留时间，主要取决于它在两相间的分配过程，故保留值是由色谱过程中的热力学因素所控制的，在一定的固定相和操作条件下，任一物质都有一确定的保留值，这样就可用作定性参数。

(1) 保留时间（tR）：指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需要的时间。如色谱图中O’B所示。

(2)死时间（tM）：指不被固定相吸附或溶解的气体（如：空气、甲烷）从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需要的时间。如色谱图中O’A’所示。死时间正比于色谱柱的空隙体积。

(3)调整保留时间（tR′）：指扣除死时间后的保留时间，即： tR′= tR—tM如色谱图中A’B所示。此参数可理解为，某组分由于溶解或吸附于固定相，比不溶解或不被吸附的组分在色谱柱中多滞留的时间。

(4)相对保留值（α或r21）：指某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比。

这是一个在实际应用中非常重要的参数，因有如下优点：

只要柱温、固定相性质不变，即使柱径、柱长、填充情况及流动相流速有所变化， r21值仍保持不变，因此它是色谱定性分析的重要参数。

r21亦可用来表示固定相（色谱柱）的选择性。r21数值越大，相邻两组分的tR′相差越大，分离的越好，此数值等于1时，两组分不能被分离。

关于体积参数自学

3、区域宽度：

色谱峰区域宽度是色谱流出曲线中一个重要参数。

从色谱分离角度着眼，希望区域宽度越窄越好。

通常度量色谱峰区域宽度有两种方法：

⑴半峰宽度（Yh/2或Wh/2）：又称半宽度或区域宽度，即峰高一半处的宽度，如图中GH所示，由于它

易于测量，使用方便，所以常用它表示区域宽度。 ⑵峰底宽度（Y 或W ）：自色谱峰两侧的转折点所作的切线在基线上的截距，如图中IJ 所示。

第三节 色谱法的基本理论

3.1色谱分离基本过程

（ 填充柱

） 3.1.1分离基本过程

吸附剂（固定液） 吸附剂（固定液） 吸附剂（固定液） 吸附、脱附··· 试样+载气——————→吸附（溶解）——————→洗脱（脱附）、挥发—— ————→ 溶解、挥发··· 柱子 载气 载气不断流动

各组分性质不同

———————————→分离———→各组分先后流出色谱柱 吸附能力不同、溶解挥发能力不同

3.1.2色谱分离过程的实质

(1)色谱过程是吸附与解析的过程；

(2)不同组分极性的差异导致吸附与解析的差异；

(3)不同组分向前移动的过程是差异不断累积过程，是在动态中由量变到质变的过程。 3.1.3与色谱分离过程相关的概念 分配过程：

物质在固定相和流动相之间发生的吸附、脱附和溶解、挥发的过程。 分配系数(K) ：

在一定温度下，色谱过程中，在流动相和固定相中的溶质分子处于动态平衡。平衡时组分在固定相(s)与流动相(m)中的浓度(c)之比，称为分配系数。

分配系数的物理意义：表示平衡态下，组分在固定相和流动相的浓度之比，也叫做分配平衡常数。其中，在吸附色谱中称为吸附系数(Ka)；在离子交换色谱中称为选择性系数(Ks)；在凝胶色谱中称为渗透系数(Kp)。分配系数的差异是所有色谱分离的实质性的原因。 分配比（k ） ：

亦称容量因子或容量比，是指在一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在固定相(s)与流动相(m)中的质量之比。

)

()1(-B A m s m m s s k k t t k t t t t t t t k V V K V c V c k M R M R M R M M R -='∆+='====，，

， 分离因子(α)：即相邻两个组分调整保留值之比，又称为分配系数比或选择性系数比。

;1212121

2

K K k k V V t t R R R R ==''=''=α

3.2基本理论：样品在色谱柱中分离过程的基本理论包括两方面。

1、样品中各组分在两相间的分配情况。

与分配系数，各物质分子结构和性质有关。

各个色谱峰在柱后出现的时间反映了各组分在两相间的分配情况，它由色谱过程中的热力学因素所控制。

➢ 分配系数与保留行为的关系

气固色谱 气液色谱