色谱分析法-理论部分

色谱法是利用不同的物质具有不同的K值而
进行分离的。
第四节
基本术语
1，色谱图和色谱峰
流动相
被分离组分
固定相
第四节
色谱图：
基本术语
试样中各组分经色谱柱分离后，随流动相 依次进入检测器，将各组分浓度变化转为 电信号，在记录仪上记录为检测器响应信 号随时间变化的曲线，即色谱流出曲线。
第四节
基本术语
色谱峰：色谱柱流出组分流经检测器时，检 测器对其响应信号随时间变化所形成的峰形 曲线。
第二节
色谱分离过程及定义 气体
气 相 色 谱 气 相 色 谱 仪 液 相 色 谱 仪
4, 色谱法分类
流 动 相
超临界 液体
液 相 色 谱
第二节
色谱分离过程及定义
高效液相、气相色谱仪
课后思考
影响混合物各组分在两相间分配的 作用力有哪些?
本节课内容
第三节：色谱分离的基本原理
第四节：基本术语
本节课重点
每个组份在各种固定相上的分配系数 K 是不同的，当两种组分在某一固定相中无法 分离时，改用其它适宜的固定相可改善分离 效果。
第三节
色谱分离的基本原理
当两相作相对运动时，试样中的各组分就在两相
中进行反复多次的分配，使得原来分配系数只有
微小差异的各组分产生很大的分离效果，即实现
差速迁移，达到分离的目的。所以，可以认为：
组分在固定相中物质的 量 ns 组分在流动相中物质的 量 nm
第四节
基本术语
分配系数K与分配比k的关系 ns C sV s k nm C mVm
Cs n s / Vs Vm K k k C m nm / Vm Vs
Cs，Cm分别为组分在固定相和流动相的浓度； Vm为柱中流动相的体积，近似等于死体积； Vs为柱中固定相的体积；
概述
1903年，俄国植物学家茨维特Tsweet 植物色素分离实验
色：颜色
谱：图谱
第一节
概述
茨维特植物色素分离实验
植物提取液 CaCO3玻璃柱 石油醚淋洗
第一节
概述
实 验 过 程
第一节
2, 发展
概述
1906年，茨维特发表论文——首次提出应用吸附 原理分离植物色素的新方法——命名“色谱法”； 1931年，德国的库恩——60余种胡萝卜素的分离 ——1938年诺贝尔化学奖； 1948/1952年诺贝尔化学奖——英国的马丁和辛 格； 1949年，Macllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂 ——薄层板——薄层色谱法（TLC）推广和应用； 1965年，Giddings将色谱理论继续完善，为日 后的色谱发展奠定了理论基础； …… ……
tR’ = tR - tM
第四节
基本术语
tR
tM
tR’
第四节

基本术语
2>，用体积表示的保留值
死体积 (VM )： Mobile Phase Volume 流动相通过柱子至检测器所消耗的体积
色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和
连接头间空隙和检测器间隙的总和。
第四节

基本术语
保留体积 (VR): Retention Volume
比，称为分配系数，用 K 表示。
第三节
色谱分离的基本原理
溶质在固定相中的浓度 Cs K 溶质在流动相中的浓度 Cm

某组分的 K = 0时 组分的分配系数 K 越大，代表组分与固定相 作用力越强，越倾向于保留在固定相中。

混合物中不同组分具有不同的分配系数K， 是实现混合物中各组分分离的基础。
组分通过柱子到检测器所消耗的流动相体积。
组分从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时 所通过的流动相的体积。

调整保留体积 (VR’ ): Adjusted Retention Volume 组分在固定相中滞留所消耗的流动相体积
VR’ = VR - VM
第四节
基本术语
时间保留值与体积保留值间关系
VM ：指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗
第三节
色谱分离的基本原理
思考： 在相同固定相条件下，具有不同分配 系数 K 值的组分是按照什么顺序先后出峰 的？ 按分配系数 K 的大小先后出峰：分配 系数 K 小的组分在色谱柱中保留时间短，
先出峰；分配系数 K 大的组分在色谱柱中
保留时间长，后出峰！
第三节
思考：
色谱分离的基本原理
试样中的各组分具有不同的 K 值是分离的基 础，如果两种组分 K 值完全相同，能否分离？怎 么办？
间产生的作用力的大小、强弱不同，使得各组分 被固定相保留的时间不同，随着流动相的移动， 各种组分按一定次序由固定相中先后流出。
与适当的柱后检测方法结合，即可实现混合物中
各组分的分离与检测。
第三节
分配系数K
色谱分离的基本原理
如何衡量组分与固定相相互作用力的大小？
组分在固定相和流动相两相
间发生的吸附和解吸附、溶解和 挥发的过程，叫做分配过程。 在一定温度和压力下，组分 在两相间分配达到平衡时的浓度
第四节

基本术语
1>，用时间表示的保留值
死时间 (tM )： Mobile Phase Time 流动相通过色谱柱及管路所需要的时间。
试样在色谱柱和管路死体积中的滞留时间。
不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时， 从进样到色谱图上出现峰极大值所需的时间。
第四节

基本术语
保留时间 (tR): Retention Time
β称为相比率，反映各种色谱柱型及其结构的重要特性。
第四节

基本术语
分配系数K与分配比k的关系
K和k都与组分及固定相的热力学性质有关，并 随柱温、柱压的变化而变化；
2, 分离过程
王府井 (色谱柱)
第二节
色谱分离过程及定义
组分间结构,性质差异
与固定相作用差异
随流动相移动速度不等 差速迁移 色谱分离
第二节
色谱分离过程及定义
A组分: 走过一个颗粒1s;则十个10s, 一百个100s,一万个10000s …… B组分: 走过一个颗粒1.1s;则十个11s,
一百个110s,一万个11000s ……
则R值越大，两组分分离得越好。 规定：R ≥ 1.5，以保证相邻两峰完全分离！
R可作为色谱柱总的分离效能指标。 注意：R越大，分离效果越好， 但会延长分析时间。
第四节
7，分配比k
基本术语
又叫容量因子、容量比。指在一定的柱温和柱 压下，组分在两相之间分配达到平衡时，组分分配 在在固定相和流动相中物质的量比（或质量比）， 即：
试样通过色谱柱及管路所需要的时间。
试样到达柱末端的检测器所需要的时间。 试样从进样开始到柱后出现峰极大值时所经历 的时间。
色谱定性的依据！
第四节

基本术语
调整保留时间 (tR’ ): Adjusted Retention Time
组分在固定相中滞留所需的时间。
组分通过色谱 柱及管路的保 留时间tR 组分随流动相通过柱子及 管路死体积所需的时间tM 组分在固定相中滞 留所需的时间tR’
理解分配系数与分配比的意义与区别 掌握色谱曲线及相关术语
学会通过色谱曲线得出相关结论
第三节
色谱分离的基本原理
组分间结构,性质差异
与固定相作用差异
随流动相移动速度不等 差速迁移
色谱分离
第三节
色谱分离的基本原理
当流动相携带混合物流经固定相时，混合物中各
组分与固定相发生相互作用。
由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相之

基本术语
标准偏差()：即0.607 倍峰高处色谱峰宽度的 一半。 半峰宽(Y1/2)：色谱峰高 一半处的宽度 Y1/2 = 2.354。 峰底宽(Y)：4。色谱 峰两侧的转折点所作切 线在基线上的截距。


第四节

基本术语
标准偏差()：又称为
色谱峰的展宽，表示数
据离散程度。

越大峰越胖，数据越
（仪器本身所固有的，以噪音带表 示，仪器越好，噪音越小）
第四节
3，色谱峰高
基本术语
色谱峰顶点与基 线之间垂直距离 以 h 表示。
第四节
基本术语
4，色谱峰区域宽度
区域宽度是组分在色谱柱中谱带扩张的函 数，用以衡量色谱柱的分离效能，通常区域宽
度越窄越好。度量色谱峰区域宽度通常有三种
方法。
第四节
第四节

基本术语
只与柱温和固定相性质有关，与流 动相流速等色谱条件无关，色谱定
V t R 2 R2 2.1 t R1 VR1
性分析的重要参数之一。

可用于表示色谱柱的选择性：r2,1
越大，表明两组分 t’R 相差越大，
越容易实现分离。
第四节
6，分离度R

基本术语
柱效：色谱柱分离效能。色谱峰高且窄则柱效高 ，色谱峰矮且胖则柱效低。
差异增大——分离！
第二节
色谱分离过程及定义
两要素!
色谱法分离要素:
两相(流动相和固定相)
样品各组分在两相中分配的差异
第二节
色谱分离过程及定义
3, 色谱法定义 色谱法（chromatography）/色层法/层析法
①是一种物理化学分析方法；
②它利用混合物中各物质在两相间分配系数 的差别； ③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。
离散； 越小峰越瘦，数据越 集中。

第四节
5，保留值

基本术语
表示试样中各组分在色谱柱内停（滞）留的时 间或将组分带出色谱柱所需流动相的体积。
是各组分在色谱柱中保留行为的量度，反映组 分与固定相作用力的大小。 通常用保留时间、保留体积来表示。


保留值能揭示色谱过程作用机理及分子结构特 征，是色谱定性分析和色谱过程热力学特性的 重要参数。
第四节
基本术语
分离度（resolution, R）：
同时反映色谱柱效能和选择性的一个综
合指标。也称总分离效能指标或分辨率。
定义：
R
tr2 tr1 1 (W1 W2 ) 2

2(tr2 tr1 ) W1 W2

(tr2 tr1 ) W
第四节

基本术语
相邻两组分保留值(tR2-tR1)差别越大, 平均峰底宽度1/2(Y2+Y1)越小，
检查或测定采用色谱法。
第二节
1, 基本概念
三概念!
色谱分离过程及定义
流动相
色谱柱 固定相
第二节
色谱分离过程及定义
固定相：填入柱内静止不动的一相 （分离介质） 色谱柱：装有固定相的柱子 （分离容器） 流动相：自上而下运动的一相 （运载体——携待分离组分进入 色谱柱实现分离）
第二节
色谱分离过程及定义
粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接
头间的空间以及检测器的空间的总和。
Fc：流动相体积流速（mL/min）
VM = tM Fc VR = tR Fc VR’ = tR’ Fc
第四节

基本术语
3>，相对保留值（对多个组分而言） 某组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比
V t R2 R2 2.1 t R1 VR1

选择性：色谱法中，常用色谱图上两峰间的距离 衡量色谱柱的选择性，其距离越大说明柱子的选 择性越好。相对保留值 r2,1可用于表示色谱柱的选 择性。
第四节
基本术语
色谱分离中的四种典型情况
a
a 分离效果差，柱效低，选择
性低
b
c d
b 基本上完全分离，柱效高，
峰窄，选择性低 ； c 完全分离，选择性增加，柱 效低，峰宽 d 完全分离，柱效高，选择性 好
LOGO
色谱分析法
教学内容及要求
教学内容：
一，色谱法及其分离原理：约6课时 二，气相色谱法（第五章）：约4课时 三，高效液相色谱法（第六章）：约4课时 四，高效液相色谱实验操作练习：约4课时 五，复习：约2课时
教学内容及要求
教学要求：
1，掌握色谱法分离原理，基本术语，定性和 定量分析方法； 2，熟悉气相、液相色谱仪的基本组成，常用
第一节
概述
3, 色谱法在分析化学中的地位和作用
分析对象多为混合物——分析鉴定组分和含
量——必须进行分离——色谱法高超的分离能
力（显著特点）——色谱法成为多种分析方法 的先决条件和必需步骤
第一节
概述
表：不同年代各种分析方法应用比例
第一节
概述
表：中国药典中色谱法的应用
第一节
概述
中国药典一、二部所收录药物中，80%以上的鉴别、
检测器的检测原理
3，了解色谱理论
一 色谱法及其分离原理
第一节：概述 第二节：色谱分离过程和定义 第三节：色谱分离的基本原理 第四节：基本术语
第五节：色谱分离基本理论
第六节：色谱法定性定量分析
本节课重点
了解色谱法的发展及应用 理解并掌握色谱分离过程及原理
准确记忆色谱法的定义和三个基本概念
源自文库
第一节
1, 起源
高 斯 分 布！
第四节
基本术语
2，基线 柱中仅有流动相（无试样）通过时， 检测器响应讯号的记录值即为基线。 基线反映了在实验操作条件下，检测 系统噪声随时间变化的情况。稳定的基线 应该是一条水平直线。
第四节
基本术语
基线漂移：指基线随时间定向地缓慢变化。
（仪器不稳定造成的）
第四节
基本术语
基线噪声：指由各种因素所引起的基线起伏。