2025/11/13第五章

色譜分析基礎(chǔ)第一節(jié)色譜法概述5.1.1色譜法的特點(diǎn)、分類和作用5.1.2

色譜基本參數(shù)與流出曲線的表征5.1.3色譜一般分離過程與基本關(guān)系式Fundamentalof

chromatographanalysis

Generalizationofchromatographanalysis

2025/11/135.1.1色譜法的特點(diǎn)、分類和作用

1.概述

混合物最有效的分離、分析方法。俄國植物學(xué)家茨維特在1906年分離葉綠素，色譜原型。

色譜法是一種分離技術(shù)?；旌衔锓蛛x過程：試樣中各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的分配。一相固定不動，稱為固定相。

另一相是攜帶試樣混合物流過固定相的流體(氣體或液體)，稱為流動相。（動畫）2025/11/13色譜法

當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異,與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。（動畫）與適當(dāng)?shù)闹髾z測方法結(jié)合,實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。

兩相及兩相的相對運(yùn)動構(gòu)成了色譜法的基礎(chǔ)。2025/11/132.色譜法分類

(1)氣相色譜：流動相為氣體（稱為載氣）。按分離柱不同可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜。按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜。2025/11/13(2)液相色譜

流動相為液體（也稱為淋洗液）。按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。

離子色譜：液相色譜的一種，以特制的離子交換樹脂為固定相，不同pH的水溶液為流動相。2025/11/13(3)其他色譜方法薄層色譜和紙色譜：比較簡單的色譜方法。凝膠色譜法：測聚合物相對分子質(zhì)量分布。超臨界流體色譜：CO2流動相。高效毛細(xì)管電泳：

20世紀(jì)90年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣分析分離。2025/11/13色譜一般結(jié)構(gòu)流程色譜法分類圖示2025/11/133.色譜法的特點(diǎn)（1）分離效率高

復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體，手性異構(gòu)體。（2）靈敏度高

可以檢測出μg·g-1(10-6)級甚至ng·g-1(10-9)級的物質(zhì)。（3）分析速度快

一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。（4）應(yīng)用范圍廣

氣相色譜：沸點(diǎn)<400℃的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。

不足之處：

被分離組分的定性較為困難。2025/11/135.1.2

色譜基本參數(shù)與流出曲線的表征1.基線

無試樣通過檢測器時，檢測到的信號即為基線。2.保留值

（1）時間表示的保留值

保留時間(tR)：組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時所需的時間；（動畫）

死時間(tM)：不與固定相作用的氣體(如空氣)的保留時間；

調(diào)整保留時間（tR

＇）：tR＇=tR－tM

2025/11/13（2）用體積表示的保留值

保留體積（VR）：

VR=tR×F0F0為柱出口處的載氣流量，單位：mL/min。

死體積（VM）：

VM=tM×F0

調(diào)整保留體積(VR＇)：

V

R＇=VR－VM

（動畫）2025/11/133.相對保留值r21

組分2與組分1調(diào)整保留值之比：

r21=t′R2

/t′R1=V′R2/V′R1

相對保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無關(guān)，它表示了固定相對這兩種組分的選擇性。2025/11/134.區(qū)域?qū)挾群饬可V峰寬度的參數(shù)，三種表示方法：（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差(

)：即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。（2）半峰寬(Y1/2)：色譜峰高一半處的寬度Y1/2=2.354

。（3）峰底寬(Wb)：Wb=4

。2025/11/135.色譜流出曲線的數(shù)學(xué)描述

色譜峰為正態(tài)分布時，色譜流出曲線上的濃度與時間的關(guān)系為：

當(dāng)色譜峰為非正態(tài)分布時，可按正態(tài)分布函數(shù)加指數(shù)衰減函數(shù)構(gòu)建關(guān)系式。2025/11/135.1.3色譜一般分離過程與基本關(guān)系式

填充柱色譜:氣固(液固)色譜和氣液(液液)色譜，兩者的分離機(jī)理不同。氣固色譜的固定相：多孔性的固體吸附劑顆粒。

固體吸附劑對試樣中各組分的吸附能力的不同。氣液(液液)色譜的固定相：由擔(dān)體和固定液所組成。

固定液對試樣中各組分的溶解能力的不同。氣固色譜的分離機(jī)理：

吸附與脫附的不斷重復(fù)過程。氣液色譜的分離機(jī)理：

氣液(液液)兩相間的反復(fù)多次分配過程。2025/11/131.氣相色譜分離過程

當(dāng)試樣由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱與固定相接觸時，被固定相溶解或吸附；隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附；揮發(fā)或脫附下的組分隨著載氣向前移動時又再次被固定相溶解或吸附；隨著載氣的流動，溶解、揮發(fā)，或吸附、脫附的過程反復(fù)地進(jìn)行。（動畫）2025/11/132.分配系數(shù)（partitioncoefficient）K

組分在固定相和流動相間發(fā)生的吸附、脫附，或溶解、揮發(fā)的過程叫做分配過程。在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時的濃度（單位：g/mL）比，稱為分配系數(shù)，用K表示，即：分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)。2025/11/13分配系數(shù)K的討論

一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；試樣一定時，K主要取決于固定相性質(zhì)；每個組份在各種固定相上的分配系數(shù)K不同；選擇適宜的固定相可改善分離效果；試樣中的各組分具有不同的K值是分離的基礎(chǔ)；某組分的K=0時，即不被固定相保留，最先流出。2025/11/133.分配比（partitionradio）k一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時的質(zhì)量比。

1.分配系數(shù)與分配比都是與組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，隨分離柱溫度、柱壓的改變而變化。2.分配系數(shù)與分配比都是衡量色譜柱對組分保留能力的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保留時間越長。3.分配比可以由實(shí)驗(yàn)測得。分配比也稱：容量因子(capacityfactor)；容量比(capacityradio)；2025/11/134.容量因子與分配系數(shù)的關(guān)系

式中β為相比。填充柱相比：6～35；毛細(xì)管柱的相比：50～1500。容量因子越大，保留時間越長。

VM為流動相體積，即柱內(nèi)固定相顆粒間的空隙體積；

VS為固定相體積，對不同類型色譜柱，VS的含義不同；

氣-液色譜柱：VS為固定液體積；

氣-固色譜柱：VS為吸附劑表面容量。2025/11/135.分配比與保留時間的關(guān)系

滯留因子（retardationfactor）：us：組分在分離柱內(nèi)的線速度；u：流動相在分離柱內(nèi)的線速度；滯留因子RS也可以用質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω表示：

若組分和流動相通過長度為L的分離柱，需要的時間分別為tR和tM，則：