色谱法概论新

色谱法概论新色谱法是什么样的方法呢？

经典的分离方法如

1.

沉淀法：利用物质溶解度的不同而进行分离。

2.蒸馏法：利用有机物沸点的差异进行分离。

3.萃取法：利用组分在水相和有机相（互不相溶）中的分配系数不同进行而分离。

定义：

利用各组分物理化学性质的不同，在流动相流经固定相时，由于各组分在两相间的吸附、分配或其它亲和力的差异而产生不同速度的迁移，最终达到相互分离的目的。色谱法色谱法是一种物理或物理化学分离分析方法。分离基础：差速迁移第2页,共43页，2024年2月25日，星期天

色谱法已广泛用于各个领域，是多组分混合物首选的分离分析方法。以《中国药典》2005版为例，一部收载中药1146个品种，用薄层色谱进行鉴别或含量测定的有1523项，用高效液相色谱进行定量分析的有479种518项，用气相色谱进行检测的有47种。二部收载的有1967个品种，采用高效液相色谱法的品种有848种。现在色谱法已形成一门专门的科学。

第3页,共43页，2024年2月25日，星期天9-1色谱法的起源、历程及分类一、色谱法的起源

1903年3月21日俄国植物学家茨维特MichaelTswett（1872-1919）在华沙自然科学学会生物学会议上发表了“一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用”研究论文，介绍了一种应用吸附原理分离植物色素的新方法，并首先认识到这种吸附现象在分离分析方面有重大价值。

第4页,共43页，2024年2月25日，星期天碳酸钙粉末（固定相）色素混合液石油醚

(流动相）色谱柱色带色谱色：颜色谱：图谱1903年，Tsweet发明的色谱法第5页,共43页，2024年2月25日，星期天植物色素分离

图示第6页,共43页，2024年2月25日，星期天

固定相：不动的一相流动相：携带样品流过固定相的流动体色谱法共同的基本特点（1）具备两个相

当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。第7页,共43页，2024年2月25日，星期天二、色谱法的历程1938年：Izmailov等人将糊状Al2O3浆液在玻璃板上铺成均匀薄层，用于分离植物中的药用成分，即今日用的薄层色谱。（用于薄层的材料已发展至多种：如硅酸、聚酰胺等）。1931年Kuhn等用氧化铝和碳酸钙分离了α-,β-,γ-胡萝卜素等60多种植物色素第8页,共43页，2024年2月25日，星期天1944年：Consden，Gordon和Martin将纤维（滤纸）作固定载体，以水吸附在滤纸上作溶剂，根据组分在两相中溶解度不同，即渗透率（速率）不同而使各组分彼此分离，称之为纸色谱法。1952年：Martin和Synge又研究成功了在惰性载体表面涂渍一层均匀的有机化合物膜作为固定相，并以气体为流动相，用来分离脂肪酸混合物——即今日的气－液色谱。1941年Martin和Synge建立了液液分配色谱法并提出气相色谱的设想

1952年Martin和Synge获得诺贝尔化学奖第9页,共43页，2024年2月25日，星期天1937-1972年，15年中有12个Nobel奖是有关色谱研究的！1955年第一台商品GC问世；标志现代色谱分析的建立。1957年：Golay首先应用小口径毛细管柱进行色谱分离实验，结果证明了它具有高分辨率和高效能——即为今日的高效毛细管气相色谱法。1959年：Porath和Flodin提出了使用具有化学惰性的多孔凝胶作固定相的空间排阻色谱法，根据固定相孔隙尺寸不同而具有不同的选择性渗透能力，从而对分子量分布不同的样品实现了分离。可用于测定聚合物的相对分子质量的的分布。第10页,共43页，2024年2月25日，星期天60年代末，出现了HPLC；80年代，超临界流体色谱；Jorgeson发展了毛细管电泳90年代后期毛细管电色谱21世纪，出现了UPLC；使得色谱柱的分离效率、检测灵敏度大大提高，分析时间大大缩短，分离分析的成本大幅下降。

我国在色谱分析领域的研究起于1954年，由中国科学院大连化学物理研究所首先开发。经过几十年的努力，我国色谱基础理论研究和应用技术研究方面具有特色，居世界领先行列。第11页,共43页，2024年2月25日，星期天色谱法的特点优点：“三高”、“一快”、“一广”缺点：高选择性、高效能、高灵敏度、分析速度快、应用范围广有效分离的量少对未知物分析的定性专属性差第12页,共43页，2024年2月25日，星期天1．按两相分子的聚集状态分：流动相固定相类型液相色谱液体固体液-固色谱液体液体液-液色谱气体固体气-固色谱气体液体气-液色谱气相色谱三、色谱法的分类第13页,共43页，2024年2月25日，星期天2．按分离机制分：键合相色谱法（bondedphasechromatography，BPC）毛细管电泳法（capillaryelectrophoresis，CE）毛细管电色谱法（capillaryelectro-chromatography，CEC）吸附色谱法（adsorptionchromatography）分配色谱法（partitionchromatography）空间排阻色谱法（stericexclusionchromatography，SEC）离子交换色谱法（ionexchangechromatography，IEC）第14页,共43页，2024年2月25日，星期天3.按操作形式分类

纸色谱法（PC）平面色谱薄层色谱法（TLC）

LLCLSCSECIECGSCGLCLSCBPCSEC柱色谱法

GC经典液相色谱HPLCSFCCE，CEC色谱法第15页,共43页，2024年2月25日，星期天第16页,共43页，2024年2月25日，星期天色谱法的现状和发展趋势现状：理论、技术和方法趋于成熟发展：新型固定相和检测器的研制色谱新方法的研究色谱联用技术色谱专家系统第17页,共43页，2024年2月25日，星期天9-2色谱过程与术语

一、色谱过程以吸附色谱为例见图示

吸附→解吸→再吸附→再解吸→反复多次洗脱→被测组分分配系数不同→差速迁移→分离色谱过程：指被分离组分在两相中的“分配”平衡过程第18页,共43页，2024年2月25日，星期天

第19页,共43页，2024年2月25日，星期天色谱流出曲线和色谱峰第20页,共43页，2024年2月25日，星期天色谱峰高和峰面积（定量参数）1.峰高h：指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2.峰面积A：指色谱曲线与基线间包围的面积第21页,共43页，2024年2月25日，星期天二、色谱图

工业二甲苯中的杂质分析第22页,共43页，2024年2月25日，星期天从色谱图上，可以得到许多重要信息：

（l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所合组份的最少个数．（2）根据色谱峰的保留值(或位置），可以进行定性分析．

(3)根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析．（4）色谱峰的区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据．（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是否合适的依据．第23页,共43页，2024年2月25日，星期天

1.基线

在操作条件下，没有组分流出时的流出曲线三、常用术语与测定参数第24页,共43页，2024年2月25日，星期天噪声和漂移

在没有样品进入检测器的情况下，由于检测器本身及其它操作条件（如柱内固定液流失，橡胶隔垫流失、载气、温度、电压的波动、漏气等因素）使基线在短时间内发生起伏的信号，称为噪声。（noise，N），单位用mV或pA表示。

基线随时间向一个方向的缓慢变化称为漂移（drift，d），单位用mV∙hˉ1或pA∙hˉ1表示第25页,共43页，2024年2月25日，星期天2．峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离称为色谱峰高，用表示。如图9-3中BA段。3．色谱峰区域宽度色谱峰宽有三种表示方法：第26页,共43页，2024年2月25日，星期天（1）标准偏差σ

正态色谱流出曲线上两拐点间距离之半，即正常峰0.607倍峰高处峰宽的一半。

σ的大小表示组分被带出色谱柱的分散程度。

（2）半峰宽W1/2即峰高一半处对应的峰宽，它与标准偏差σ的关系是：

W1/2=2.355σ（3）峰宽W

即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距，它与标准偏差的关系是：

W=4σ或W=1.699W1/2

第27页,共43页，2024年2月25日，星期天正常峰（对称）

前沿峰

拖尾峰——T在0.95~1.05之间——T小于0.95——T大于1.05不对称因子

非正常峰4．拖尾因子

第28页,共43页，2024年2月25日，星期天

分配系数为零的组分，即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。（1）死时间tM

(t0)5.保留时间第29页,共43页，2024年2月25日，星期天（2）保留时间tR

试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所经历的时间。它是色谱法的基本定性参数。第30页,共43页，2024年2月25日，星期天

某组分由于溶解（或被吸附）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

（3）调整保留时间

tR′

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即某组份的保留时间扣除死时间

tR′=tR—

tM

由于组份在色谱柱中的保留时间tR包含了组份随流动相通过柱子所需的时间和组份在固定相中滞留所需的时间，所以tR′实际上是组份在固定相中停留的总时间．保留时间可用时间单位（如s）或距离单位（如cm）表示。保留时间是色谱法定性的基本依据，但同一组份的保留时间常受到流动相流速的影响，因此色谱工作者有时用保留体积等参数进行定性检定．第32页,共43页，2024年2月25日，星期天

色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及进样器和检测器的空间的总和．当后叁项很小而可忽略不计时，死体积可由死时间与流动相体积流速Fc（mL／min）计算：

VM=tM·

Fc

（1）死体积VM6．保留体积第33页,共43页，2024年2月25日，星期天（2）保留体积VR

从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积。保留体积与保留时间tR

的关系如下：

VR=tR·FC

因为流动相流速大，保留时间短，但两者的乘积不变，因此VR与流动相流速无关。

第34页,共43页，2024年2月25日，星期天

某组份的保留体积扣除死体积后，称该组份的调整保留体积，即

VR′=VR-VM（3）调整保留体积VR′第35页,共43页，2024年2月25日，星期天

7．相对保留值γi,s

由于相对保留值只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它是色谱法中，特别是GC中，广泛使用的定性参数。

必须注意，相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保留体积之比。某组份i的调整保留值与基准物质S的调整保留值之比，称为相对保留值：第36页,共43页，2024年2月25日，星期天8.选择性因子混合物中组分2与组分1的调整保留时间之比注意与相对保留值的区别!第37页,共43页，2024年2月25日，星期天

（1）分配系数K

如前所述，分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次地分配过程，而吸附色谱的分离是基于反复多次地吸附-脱附过程。这种分离过程经常用样品分子在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为分配系数。它是指在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即

9.分配系数与分配比第38页,共43页，2024年2月25日，星期天（2）分配比k

分配比又称容量因子，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

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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。K值也决定于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。

Vs为柱中固定相的体积，在各种不同的类型的色谱中有不同的含义。例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的体积；在空间排阻色谱中，则表示固定相的