第六章色譜學概論第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五1、色譜分析的歷史、定義與分類Historyanddefinitionandclassificationofchromatography2、一些重要的參數(shù)Chromatographicseparationparameters3、色譜與色譜分析Chromatographyandchromatographicanalysis第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五1、Tswett的方法是借助于各組分在固定相中吸附能力的強弱不同而進行分離的，稱為吸咐色譜。

一、色譜分析的歷史、定義與分類(一)、色譜分離發(fā)展史分離－分析技術(shù)分離技術(shù)第一節(jié)色譜法概述第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五吸附色譜法(AdsorptingChromatography)石油醚

(Movingphase)葉片的石油醚萃取液樣品（Sample）碳酸鈣顆粒（Stationeryphase）色譜柱（Column）色譜圖（Chromatogram）洗脫

(Elution)第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五2、1941年Martin和Synge把氨基酸的混合液注入到以硅膠作固定相的柱中,用氯仿作流動相,借助于氨基酸在硅膠中的水和有機溶劑氯仿兩相中的溶解度不同而達到分離，故稱為分配色譜(PartitionChromatography)。3、1944年Martin和Synge用濾紙代替硅膠,不用色譜柱，固定相是濾紙中含有水份的纖維素，流動相用有機溶劑，也成功地分離了氨基酸，從而創(chuàng)立了紙色譜法（PaperChromatography）

。第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五4、1952年Martin等又提出以氣體作流動相的氣相色譜法。5、50年代又出現(xiàn)了將固定相涂布在玻璃板上的薄層色譜法。第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五(二)、色譜分析的定義與分類

色譜法是一種物理化學的分離分析方法。它是利用樣品中各種組分在固定相與流動相中受到的作用力不同，而將待分析樣品中的各種組分進行分離，然后順序檢測各組分含量的一種分離分析方法。Keulemans’definitionservesaswellasany:chromatographyisaphysicalmethodofseparation,inwhichthecomponentstobeseparatedaredistributedbetweentwophases,oneofthesephaseconstitutingastationarybedoflargesurfacearea,theotherbeingafluidthatpercolatesthroughoralongthestationarybed.第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五1、按流動相及固定相的狀態(tài)分類氣相色譜：氣液色譜、氣固色譜液相色譜：液液色譜、液固色譜

色譜法分類柱色譜紙色譜薄層色譜平板色譜2、按固定相形狀分類第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五(1)吸附色譜：用固體吸附劑作固定相的色譜。它是利用組分在吸附劑上吸附力的不同，因而吸附平衡常數(shù)不同而將組分分離的色譜。3、按色譜過程的物理化學機理分類(3)離子交換色譜：利用離子交換原理進行分離的色譜。(2)分配色譜：用液體作固定相，利用組分在液相中的溶解度不同，因而分配系數(shù)不同而進行分離的色譜。(4)排阻色譜:利用分子大小不同而進行分離的色譜。第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五氣相色譜(Gaschromatography)填充柱氣相色譜（Packedcolumngaschromatography)

毛細管氣相色譜(Capillarycolumngaschromatography)裂解氣相色譜(Pyrolysisgaschromatography)頂空氣相色譜(Headspacegaschromatography)

液相色譜(Liquidchromatography)

高效液相色譜(Highperformanceliquidchromatography)

超臨界流體色譜(Supercriticalfluidchromatography)

高效毛細管電泳(Highperformancecapillaryelectrophoresis)

毛細管電色譜(Capillaryelectrochromatography)

第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二、一些重要的參數(shù)(一)、色譜圖中一些重要參數(shù)第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五4、色譜峰的對稱性(Chromatographicpeaksymmetry)高斯（Gaussian）曲線：在理想情況下，色譜峰的形狀可以近似地用高斯曲線描述。第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五不對稱因子(Asymmetryfactor)：實際色譜很少符合高斯分布，而是具有一定的不對稱性。定義不對稱因子As來定量地表示色譜峰的不對稱程度。拖尾峰(Tailedpeak)：

As大于1主要原因是溶質(zhì)在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也稱為吸附峰。伸舌峰(leadingpeak)：

As小于1因為伸舌峰主要是固定相不能給溶質(zhì)提供足夠數(shù)量合適的作用位置，使一部分溶質(zhì)超過了峰的中心，即產(chǎn)生了超載，所以也稱超載峰。As=b/a第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五（二）、色譜分離中的一些重要參數(shù)1、相對保留值relativeretention(α)亦稱選擇性因子

α＝t'

R2/t'

R12、容量因子capacityfactor

(k')容量因子亦稱容量比，分配比或質(zhì)量分配比。是指平衡時，組分在固定相和流動相中的質(zhì)量比。k'值一般控制在3-7之間。k'＝t'

R/t0第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五3、塔板數(shù)numberofplates（N）組分在柱中固定相和流動相中反復分配平行的次數(shù)。N越大，平衡次數(shù)越多，組分與固定相的相互作用力越顯著，柱效越高。

N=L/H=16(tR/W)2

4、分離度resolution（R）分離度亦稱分辨率。是指相鄰兩個峰的分離程度。第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五

tR1tR2Y1Y2

2(tR2

–tR1)

R=───────W1+W2

當R=1.0時，有2%未分離；R=1.25時，有0.6%未分離；R=1.5時，有0.3%未分離第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五（三）、各種參數(shù)對分離的綜合影響

2(tR2–tR1)N1/2α-1k'R=───────=──×───×───W1+W24αk'+1

第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五原始增大k'A.改變流動相或固定相

對于GC,選擇固定相較為理想。對于LC，選擇流動相的配比較為合理。B.改變溫度對于GC，可采用程序升溫。對于LC，選擇不同的溫度。增大NN由L與H來控制,H與柱的填充、固定相的性質(zhì)等有關(guān)。增大α對于GC，用選擇固定液降低柱溫的辦法。對于LC，用選擇流動相配比的辦法。再加上程序升溫（GC）或梯度淋洗（LC）等技術(shù)，是提高α的有效辦法。第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)色譜學基礎理論塔板理論速率理論擴散理論塊狀液膜模型平衡色譜理論第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五塔板理論的基本假設

L012345△V

Hcolumn

1、柱內(nèi)各段塔板高度H不變，柱子塔板數(shù)N=L/H2、在塔板高度H內(nèi)，組分在兩相間達到瞬時平衡。3、流動相以脈沖方式進入一個體積。4、分配系數(shù)K在每個塔板上均不變，是常數(shù)。5、組分加在0號塔板上，軸向擴散可忽略。一、塔板理論第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五1、物理意義N說明組分在柱中反復分配平行的次數(shù)的多少，N越大，平衡次數(shù)越多，組分與固定相的相互作用力越顯，柱效越高。形象地說明了色譜柱的柱效，是反映柱效能的指標。能很好地解釋色譜圖，如曲線形狀、濃度最大值位置、色譜峰的寬度和保留值的關(guān)系等。N=L/H=16(tR/W)2第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五不能解釋同一色譜柱對不同組分N或H的不同。不能解釋不同操作條件下，同一色譜柱對相同組分N或H的不同。不能找出影響N或H的內(nèi)在因素。不能為操作與應用色譜方法提供改善柱效的途徑和方法。2、塔板理論的局限性及原因原因：只考慮組分熱力學因素，而沒有考慮動力學因素。第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二、速率理論第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五1、

速率理論公式

H=A+B/u+(Cs+Cm)u

A－渦流擴散項(Eddydiffusion)

B/u－分子擴散項(Moleculardiffusion)

(Cs+Cm)u－傳質(zhì)阻力項(Masstransfer)

第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五A、渦流擴散項(Eddydiffusion)第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五當流動相帶著被分離組分分子通過顆粒大小不同、填充松緊不同的固定相時，會形成紊亂的類似“渦流”的流動，形成流速不同的流路，造成組分譜帶的展寬。固亦稱多徑項。

HA=A=2λdp

λ-填充不規(guī)則因子dp-固定相微粒直徑第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五B、分子擴散項(Moleculardiffusion)第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五當樣品進入色譜柱后，由于存在著濃度梯度，組分分子由濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動，產(chǎn)生濃度擴散，造成組分譜帶展寬。

HB=B/u=2γDM/u

B-分子擴散項系數(shù)γ-彎曲因子（擴散阻止系數(shù)）DM-組分在流動相中擴散系數(shù)第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五C、傳質(zhì)阻力項(Masstransfer)第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五

溶質(zhì)分子要從流動相轉(zhuǎn)移到固定相中，就要從流動相主體擴散到氣-液、氣-固、液-液或液-固界面，阻礙這一擴散過程的阻力稱流動相傳質(zhì)阻力.CMu=f(dP2,k')u/DM第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五溶質(zhì)分子到達兩相界面后，將繼續(xù)擴散到固定相內(nèi)部達到分配平衡，然后又返回到兩相界面。溶質(zhì)在這一移動過程中的阻力稱固定相傳質(zhì)阻力。CSu=f(df2,K')u/Dsdf-固定相液膜平均厚度DS-組分在固定相中擴散系數(shù)第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五H=A+B/u+(Cs+Cm)u=2λdp

+2γDM/u+[f(df2,k')u/Ds+

f(df2,k')u/DM]第三十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五

方法：A、在三個相差較大的流速下，測出三個色譜圖。

B、在色譜圖上選擇某個色譜峰，由公式求出三種u下的H。

LLW

H=───=──(──)2

N16tR

C、由u和H建立三條速率方程，然后求取A，B，C。

速率理論公式中A、B、C的求取第三十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五例：氯苯甲酸甲酯在三種不同載氣流速下的數(shù)據(jù)如下：L=2米

tR0(sec)t