色谱理论基础

色谱理论基础

色谱发展历史
30年代 茨维特分离绿叶色素 40年代 TLC，纸色谱 50年代 GC出现使色谱具备分离和在线 分析功能 60年代末 HPLC出现，使色谱分析范围进 一步拓展. 70年代末 联用仪器：GC-MS，HPLCMS

原理
定义：色谱是一种把混合物中 色谱 多组份分离的实验技术。将气 化的混合物或气体通过柱中某 种物质，基于柱中物质与不同 化合物的相互作用不同而得到 分离，然后经过检测器记录物 质的响应值随时间的变化，就 是色谱图，每一个峰可代表最 初混合样品中某一个组分。 简而言之,色谱是利用物质的物 理化学性质建立的分离、分析 方法 实质：分离 目的：定性分析或定量分析

色谱的分离机制
• 分配色谱：利用在流动相和固定相中 分配系数的不同分离 • 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 分离 • 离子交换色谱：利用离子交换能力的 差别分离 • 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不 同 • 要注意，在常用的色谱中，通常都是 几种分离机制共同作用的结果。

分配色谱
色谱系统 固定相→机械吸附在惰性载体上的液体 流动相→必须与固定相不为互溶 载体→惰性，性质稳定。不与固定相 和流动相发生化学反应 分配系数
Cs X s Vs K= = C m X m Vm
色谱过程 分配系数的微小差异→吸附能力的微小差异 微小差异积累→较大差异→吸附能力弱的组 分先流出；吸附能力强的组分后流出
K与组分的性质、流动相的性质、 固定相的性质以及柱温有关

吸附色谱
色谱过程： 各组分与流动相分分配色谱争夺吸附剂表面 活性中心， 利用吸附剂对不同组分的吸附能力 差异而实现分离 吸附→解吸→再吸附→再解吸→无数次洗脱→分开
色谱系统： 固定相→吸附剂（硅胶或AL2O3）具表面活性吸附中心
吸附平衡
Xm + nYa→Xa + nYm
S a为吸附剂表面面积 [ X a ]为溶质分子在吸附剂表面的浓度 Vm为流动相的体积
[ X m ]为溶质分子在流动相中的浓度
[ X a ][Ym ]n X a S a Ka = = n X m Vm [ X m ][Ya ]

离子交换色谱
固定相→离子交换树脂 流动相→水为溶剂的缓冲溶液 被分离组分→离子型的有机物或无机物 阳离子交换树脂 RSO3-H+ + X+ → RSO3-X+ + H+ 分离机制： [ RSO3− X + ]S [ H + ]m [ RSO3− X + ]S [ X + ] 依据被测组分与离子交换剂交 K = = S − + + 换能力（亲和力）不同而实现分 [ RSO3 H ]S [ X ]m [ RSO3− H + ]S [ H + ]m 离 Ks与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质、 离子交换树脂性质以及温度有关

空间排阻色谱
色谱过程： 利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性 渗透实现分离
渗透系数
[XS ] KP = [Xm]
Kp仅取决于待测分子尺寸和凝胶孔径大小， 与流动相的性质无关
色谱系统： 固定相→多孔性凝胶 流动相→水（凝胶过滤色谱） 流动相→有机溶剂（凝胶渗透色 谱）

色谱的分类
• 按照流动相的种类不 同，分为气相色谱和 液相色谱两种。 • 按照固定相的固定方 式，分为柱色谱和平 面色谱，柱色谱又分 为填充柱和开管涂壁 （wall coated open tube,即毛细柱)

请注意
• 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。对应的 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