第16章色谱分离原理

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1、第18章 色谱法导论18-1 概述概述18-2 色谱基本术语色谱基本术语18-3 色谱法基本理论色谱法基本理论18-4 分离度分离度18-5 定性和定量分析定性和定量分析一、色谱分析法概论色谱法的由来：色谱法的由来：1906年年由俄国植物学家由俄国植物学家Tsweet创立，创立，植物色素分离植物色素分离固定相固定相CaCO3颗粒颗粒流动相流动相石油醚石油醚 18-1 概述1901年俄国植物学家Tswett发现，利用吸附原理分离植物色素1903年发表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to bioc

2、hemical analysis1906年Tswett 创立“chromatography”“色谱法”新名词1907年在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现彩色环带的柱管1930年R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素1935年Adams and Holmes 发明了苯酚-甲醛型离子交换树脂，进一步发明了离子色谱1938年Izmailov 发明薄层色谱1941年Martin & Synge 发明了液-液分配色谱1944年Consden,Gordon & Martin 发明纸色谱1952年Martin & Synge 发明气-液色谱1953年Janak发明气-固色谱1954

3、年Ray发明热导检测器1957年Martin & Golay 发明毛细管色谱1959年Porath & Flodin 发明凝胶色谱1960年代末出现高效液相色谱法1980年代超临界流体色谱得到发展1980年代Jorgeson发展了高效毛细管电泳1990年代后期毛细管电色谱得到重视和发展样品制备检测GC, HPLC, CE, CEC, micro-TASSP(M)E 等分离气相色谱和高效液相色谱发展最好超临界流体色谱处于失利地位毛细管电泳与毛细管电色谱处于研究阶段，进入部分应用领域v 色谱法的现状和未来色谱法的现状和未来v 色谱法的重要作用色谱法的重要作用二、色谱法的定义与分类v

4、色谱法是一种物理化学分析方法，它利用混合物中各物质在两相（固定相和流动相）间的分配系数分配系数的差别的差别，当两相作相对运动时，各物质随流动相运动，并在两相间进行多次分配，从而使各组分得到分离。三、色谱法的分类1按固定相的固定方式分：按固定相的固定方式分：2按分离机制分：按分离机制分：平面色谱平面色谱 纸色谱纸色谱 薄层色谱薄层色谱 高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱 填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱 分配色谱：利用分配系数的不同分配色谱：利用分配系数的不同 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 离子交换色谱：利用离子交换原理离子交换色谱：利用离

5、子交换原理 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同5. 色谱操作方式迎头色谱顶替色谱洗脱色谱4. 流动相和固定相的极性正相色谱 （流动相极性小于固定相）反相色谱 （流动相极性大于固定相）6. 用途分析型色谱制备型色谱流程色谱3. 流动相物理状态 气相色谱 气固色谱 气液色谱 液相色谱 液液色谱 液固色谱 超临界流体色谱洗脱色谱（冲洗）v这是色谱过程最常用的方法。这是色谱过程最常用的方法。将试样加入色谱柱的入口端，然后用流动相冲洗柱子，由于各组分在固定相上的吸附（或溶解）能力不同，于是被流动相带出的时间不同。18-2 色谱分离原理多环芳烃HPLC色谱图一、色谱分离过

6、程色谱分离 与 逛街1. 1. 分配系数分配系数（ partion factor） K 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数，）比，称为分配系数，用用K 表示，即：表示，即：Ms ccK 组分在流动相中的浓度组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度组分在固定相中的浓度分配系数是色谱分离的依据。分配系数是色谱分离的依据。mobile phasestati

7、onary phasev基本概念：固定相（基本概念：固定相（s）；流动相（）；流动相（m）分配系数分配系数 K 的讨论的讨论 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础值是分离的基础；某组分的某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。msc

8、cK 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度2.2.分配比分配比 （partion ratio）k 在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配平衡过程。分配比是指，在一定温度下，组分在两平衡过程。分配比是指，在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比：相间分配达到平衡时的质量比：ms nnk组分在流动相中的质量组分在固定相中的质量 1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。 2.分配系数与分配比都是衡量色谱

9、柱对组分保留能力的分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长。参数，数值越大，该组分的保留时间越长。 3. 分配比可以由实验测得。分配比可以由实验测得。分配比分配比也称：也称： 保留因子，容量因子(capacity factor)；容量比；容量比(capacity factor)；3. 分配比分配比(k)与分配系数与分配系数(K)的关系的关系 式中式中=Vs/Vm为相比。为相比。 填充柱相比：填充柱相比：635；毛细管柱的相比：；毛细管柱的相比：501500。 容量因子越大，保留时间越长。容量因子越大，保留时间越长。 VM为流动相体积，即柱内固定相颗粒间

10、的空隙体积；为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙体积； VS为固定相体积，对不同类型色谱柱，为固定相体积，对不同类型色谱柱， VS的含义不同；的含义不同； 气气-液色谱柱：液色谱柱： VS为固定液体积；为固定液体积； 气气-固色谱柱：固色谱柱： VS为吸附剂表面容量；为吸附剂表面容量；KVVccVVnVVnnnkmSmsmmSSSSmS分配系数、分配比与相比分配系数、分配比与相比v 分配系数、分配比和相比：固定相/流动相v 分配系数：浓度比v 分配比（容量因子）：质量比v 相比：体积比mSnnk msccK mSVV同一种物质在两相中的质量比二、色谱流出曲线与术语1.1.基线基线 无试样通过

11、检测器时，无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。检测到的信号即为基线。 （1）时间表示的保留值）时间表示的保留值 保留时间（保留时间（tR）：）：组组分从进样到柱后出现浓度分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；极大值时所需的时间； 死时间（死时间（tM）：）：不与固定相作用的气体（如空气）的不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；保留时间； 调整保留时间（调整保留时间（tR ）：tR= tRtM 2.2.保留值保留值溶质在固定相中停留的总时间三个时间及其含义很重要 （2）用体积表示的保留值）用体积表示的保留值 保留体积（保留体积（VR）：）： VR = tRF0F0为柱出口处的载气流