色谱知识
色谱法知识简介
色谱法知识简介一、色谱法的定义色谱法（色谱分析、为色层法、层析法），是一种物理化学分析方法，它利用混合物中各物质在两相间分配系数的差别，当溶质在两相间做相对移动时，各物质在两相间进行多次分配，从而使各组分得到分离。
二、色谱法的特点及优缺点（1）特点：具高超的分离能力，其分离效率远远高于其他分离技术，如蒸馏、萃取、离心等方法。
（2）优点：①分离效率高；②应用范围广；③分板速度快；④样品用量少；⑤灵敏度高；⑥分离和测定一次完成；⑦易于自动化，可在工业流程中使用。
（3）缺点：对所分析对象的鉴别功能较差，一般来说色谱的定性分析是靠保留值定性，但在一定的色谱条件下，一个保留值可能对应许多个化合物。
（为分离和鉴定一个有机混合物，常常把色谱方法的高效分离能力和光谱方法的鉴别能力结合在一起，发展了各种各样的联用技术。
）三、色谱法的分类1、按分离原理分——吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、分子排阻色谱法、亲和色谱法等。
2、按分离方法分——纸色谱法、薄层色谱法（TLC）、柱色谱法、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）等。
3、按两相状态分类——气相色谱（气－固、气－液）、液相色谱（液－固、液－液）、超临界流体色谱、化学键合相色谱等。
4、按实际应用方面分——分析型色谱、制备型色谱。
定义：在一定温度下，处于平衡状态时，溶质在互不相溶的两相间浓度之比。
mC C K s S C ：每1ml 固定相中含有溶质的质量；（国标中以C L 表示） m C ：每1ml 流动相中溶解溶质的质量。
分配系数反映了溶质在两相中的迁移能力及分离效能，与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。
分配系数对系统中组分的影响：在同一色谱条件下，样品中K 值大的组分在固定相中滞留时间长，后流出色谱柱；K 值小的组分则滞留时间短，先流出色谱柱。
由此可见，组分在两相中的分配系数越大，越易分离。
K 对色谱峰的影响：正常峰——条件（流动相、固定相、温度和压力等）一定样品浓度很低时（S C 、m C 很小）时K 只取决于组分的性质，与浓度无关。
色谱知识
答：塔板高度为1.45cm。
有效塔板数：使用调整保留时间tR′计算塔板数：
t 2 n 16( ) 5.54( ) Y Y1
/ 2 2
t
/ R
/ R
有效塔板数扣除了死时间的影响，较为真实地反映了柱
效能的好坏。
塔板理论的优点：理论直观，能解释流出曲线的形状和 浓度极大点(色谱峰)的位置，应用广泛。 缺点：理论建立在几点假设之上，不能解释塔板高度量
般用cm为单位。
★★峰宽(Y)与半峰宽[Y1/2) 从色谱峰两侧的转折点(拐点)作切线，在基线上的
截距叫峰底宽(y)；简称峰宽；峰高一半处色谱峰
的宽度叫半峰宽(y1/2)。由于色谱峰顶呈圆孤形，
色谱峰的半峰宽并不等于峰底宽的一半。
例4.2.1 解：
已知记录纸的速度是2.5cm· -1，测得某色谱 min
K s / m
组分在流动
相中的质量
浓度(g· -1) mL
K↑溶解度或吸附能力↑，组分在固定相中的量↑，在气
相中的量↓。K↑进入固定相的组分↑，组分在固定相中 滞留的时间越长，流出色谱柱所需的时间也就越长。
★ ★分配比(k)
定义：分配比是在一定温度、压力下，组分在两相 间达到分配平衡时，两相间组分的质量比：
2,1 值越大，两组分的色谱峰相距越远，分离得越好
2.分配系数与分配比
定义：组分在固定相和流动相之间发生的吸附与脱附或
者溶解与挥发的过程叫分配过程。
★★分配系数(K):当组分在流动相和固定相两相中达
到分配平衡时，组分在两相中的浓度之比，称为分配
系数(K)： 组分在固定相 中的质量浓度 (g· -1) mL
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分离系统：色谱柱
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分子筛柱： 主要用于分离分离永久气体，如He、H2、O2+Ar、N2、CH4、CO等
400000 300000
CH4 O2
MS 6/4 4m MS 1/8" 3m
200000
N2
H2
100000
CO
0
Minutes
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
-100000
色谱基础知识
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几个基本概念： Chromatography：色谱法，一种分离和分析的方法 Chromatograph： 色谱仪，以色谱法为原理的分析仪器 Chromatogram： 色谱图，色谱仪生成的分析结果
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Chromatography 色谱法：
色谱法是一种分离和分析方法，又叫层析法，它利 用不同物质在不同相态间的选择性分配，以流动相对 固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会 以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。
7
S2
10
6
R2
9
IN2
ANALYSIS
D
OUT2
B
OUT1
TCD DETECTOR
S2
S1
R2
R1
E
A – 参比气入口 B – 参比气出口 C – 测量气入口 D – 测量气出口 E – 测量室
C
IN2
A
IN1
热导检测器 Thermal Conductive Detector
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保留时间是色谱法定性的依据。
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色谱的优点
★ 分离效率高 ★ 分析速度快 ★ 应用范围广 ★ 样品用量少 ★ 灵敏度高 ★ 分离和测定同步完成 ★ 易于自动化，可在工业流程中使用
高分子多孔微球：新型的有机合成固定相（苯乙烯/二乙烯苯共聚）。 适用于水、气体及低级醇的分析。
②气液色谱：溶质在固定相和流动相中进行分配，通过分子间作用力
（色散力、静电力、诱导力、氢键）的差异实现分离。
固定相=载体+固定液
对载体的要求：√具有化学惰性
√具有热稳定性
√具有一定的机械强度 √具有适当的比表面
ECD1A, ECD1A, 前部信号(HP5-ECD\STD-50PPB.D)
归一化 325
相交的两点之间的距离，W=1.698644× W ECD1A,ECD1A,前部信号(HP5-ECD\STD-50PPB.D)
300
1/2
归一化
275
800 700
250
600
225
500
200
W1/2
h
400 300
色谱的发展历程
1931年，Kuhn和Lederer重复了Tswett的实验，用氧化铝和碳 酸钙做固定相分离出了3中胡萝卜素（α、β、γ），此后用这种方法 分离了60多种这类色素。
1940年，Martin和Synge提出液液分配色谱法。 1941年， Martin和Synge提出用气体代替液体做流动相的可能。 此后的11年内，James和Martin发表了从理论到实践比较完整的气 液色谱方法，因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。 1956年，Van Deemter提出速率理论。1965年Giddings对其进 行了总结和发展。 1957年，Golay开创了毛细管柱气相色谱法。
色谱实验知识点整理
第一章气相色谱一、气相色谱得基本原理利用试样中各组份在气相与固定液液相间得分配系数不同，当汽化后得样品被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中得两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份得吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中得运行速度就不同，经过一定得柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生得离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份得色谱峰。
二、气相色谱仪得组成结构及作用（简答）1、载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制，提供稳定流量/压力得高纯载气。
2、进样系统：包括注射器与进样口（隔垫、衬管），样品被注射器注入衬管后（液体样品将瞬间汽化），被载气带入色谱柱，分流功能也在进样口实现。
3、色谱柱与柱温箱：在恒温或程序升温控制下，样品中各组分在色谱柱上实现分离4、检测系统：获得与各组分含量呈比例得信号。
5、记录系统：包括放大器及记录仪，或数据处理装置及工作站，记录检测器获得得信号，得到色谱图，并可以对色谱峰进行积分等处理。
➢色谱三温（填空）1、汽化室温度：高于沸点。
2、色谱柱温度：低于沸点。
提高柱温可减小气相、液相传质阻力，改善色谱柱分离效果；但又可使分子扩散加剧，影响柱效；并且温度较低，则会使分析时间延长。
3、检测器温度：应选择高于色谱柱温，可避免组分在检测器端冷凝或产生其她问题。
1、浓度型检测器：测量得就是载气中通过检测器组分浓度瞬间得变化，检测信号值与组分得浓度成正比。
热导检测器；2、质量型检测器：测量得就是载气中某组分进入检测器得速度变化，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分得质量成正比。
FID；3、广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；4、专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器。
➢氢火焰离子化检测器（FID）原理在外加电场作用下，氢气在空气中燃烧，形成微弱得离子流。
当载气带着有机物样品进入氢火焰时，有机物与O2进行化学电离反应，所产生得正离子被外加电场得负极收集，电子被正极捕获，形成微弱得电流信号，经放大器放大，由记录仪绘出色谱峰。
色谱分析法专业知识培训
俄国植物学家 茨维特
➢ Tswett植物色素分离 试验图示：
样 品：植物色素 固定相：CaCO3颗粒 流动相：石油醚
色谱柱
固定相 碳酸钙
流动相 石油醚
混合色素 叶绿素 叶黄素 胡萝卜素
分离组分
表1 色谱法旳发展简史 年代 发明者 发明旳色谱措施或主要应用
1906 Tswett
用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先 提杰出谱概念。
蒂塞利乌斯(Tiselius)因电泳分析和分析措施旳研究，发觉 血清蛋白组分，获1948年诺贝尔化学奖
1941，马丁(Martin)和辛格(Synge)创始分配色谱尤其是纸 色谱而共获1952年诺贝尔化学奖
氨基酸自动分析仪发明人S.穆尔(Stanford Moore)和W.H. 斯坦(William Howard Stein)，定量分析措施处理了有关 氨基酸、多肽、蛋白质等复杂旳生物化学问题，获1972年 诺贝尔化学奖
12.1 概述>>
一、色谱法简介
➢ 1923年，俄国植物学家M.Tswett刊登了他旳试验 成果：为了分离植物色素，他将具有植物色素旳 石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末旳玻璃管中， 并用石油醚自上而下淋洗，因为不同旳色素在 CaCO3颗粒表面旳吸附力不同，伴随淋洗旳进行， 不同色素向下移动旳速度不同，从而形成一圈圈 不同颜色旳色带，使各色素成份得到了分离。他 将这种分离措施命名为色谱法(chromatography)。 在今后旳20数年里，几乎无人问津这一技术。到 了1931年，德国旳Kuhn等用一样旳措施成功地分 离了胡萝卜素和叶黄素，从此色谱法开始为人们 所注重，相继出现了多种色谱措施。
2. 基本术语
➢ 保存值是色谱定性分析 和色谱过程热力学特征 旳主要参数。
色谱理论基础知识
气相色谱实验技术
气相色谱仪
载气系统
分离系统
检测和 记录系统
进样系统
温控系统
（一）载气系统
载气系统
{
气源 净化干燥管 载气流速控制装臵 检测器
常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气 载气选择依据
固体吸附剂应用
吸附剂 活性碳 石墨化炭 黑 硅胶 氧化铝 分子筛 主要成 分 C C Tmax 性质 度 300 500 非极性 非极性 氢键型 弱极性 极性 分离对象 永久气体，非极性烃 永久气体，高沸点化合 物 永久气体，非极性烃， 气体硫化物 烃，有机异构体 永久气体，惰性气体
SiO2· 2 400 XH O Al2O3 硅铝酸 盐 400 400
毛细管柱
毛细管柱又叫空心柱：
涂壁空心柱：将固定液均匀地涂在内径0.10.5毫米的毛细管内壁而成。 多孔层空心柱（PLOT）：在管壁涂渍一层多 孔吸附剂颗粒，不涂固定液，实际上毛细 管气固色谱柱。
毛细管柱的优点：
毛细管内没有固体填料，气阻比填充柱小的多， 可以采用较长的柱管和较小的内径，以及较高的 载气流速，既没有涡流扩散，又减小了纵向扩散 造成的谱带展宽。较薄的液膜又在一定程度上抵 消了由于载气流速增大引起的传质阻力增大。
液相传质阻力
固定液粘度及液膜厚度越小 液相传质阻力越小
4) 流动相线速度对板高的影响
四 分离度
定义：
tr2, tr1: 组分2和组分1的保留时间 W2, W1: 组分2和组分1的峰底宽度
R=1.5 完全分离
五 基本色谱分离方程式
对于难分离相邻两组分：
色谱学堂知识点总结图
色谱学堂知识点总结图一、色谱分析的基本原理1. 色谱基本原理色谱是通过样品和固定相之间的相互作用来进行分离的一种方法。
在色谱中，样品首先与移动相（气相或液相）一起通过色谱柱，其中移动相被固定相吸附或分配，从而实现了分离。
通过控制固定相和移动相的性质，可以实现对不同成分的选择性分离。
2. 色谱柱选择色谱柱是色谱分析中的重要组成部分，不同的色谱柱具有不同的分离机制和适用范围。
常见的色谱柱类型包括气相色谱柱、液相色谱柱和超高效液相色谱柱。
选择合适的色谱柱对于获得良好的分离效果非常重要。
3. 色谱分离机理色谱分离是通过样品成分与固定相之间的相互作用来实现的。
常见的色谱分离机理包括吸附色谱、分配色谱和离子交换色谱。
不同的分离机理适用于不同类型的样品和分析需求。
二、色谱技术1. 气相色谱技术气相色谱是一种常用的色谱分析技术，它适用于易挥发性和热稳定的样品。
在气相色谱中，样品首先以气体状态注入色谱柱，然后通过气相载气移动，最终被固定相吸附或分配，从而实现分离。
2. 液相色谱技术液相色谱是一种应用广泛的色谱分析技术，它适用于非挥发性和热敏感的样品。
在液相色谱中，样品首先以溶液状态注入色谱柱，然后通过液相流动，最终被固定相吸附或分配，从而实现分离。
3. 超高效液相色谱技术超高效液相色谱是一种高效的色谱分析技术，它利用超高压将样品溶液通过色谱柱，从而实现快速、高分辨率的分离。
4. 色谱联用技术色谱联用是指将色谱分离技术与其他分析技术（如质谱、光谱等）结合起来，从而进行更为全面和准确的分析。
常见的色谱联用技术包括气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用、气相色谱-光谱联用等。
三、色谱分析方法1. 样品前处理样品前处理是色谱分析中的重要步骤，它包括样品的提取、浓缩、净化等过程，旨在提高分析的灵敏度和准确性。
2. 色谱条件优化色谱条件的优化对于获得良好的分离效果非常重要。
包括固定相的选择、移动相的配比和流速、色谱柱温度等因素的优化。
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1、柱封尾和碳载量
硅胶表面密布硅醇基,所谓键合和封尾都是有机硅烷试剂与硅醇基的反应。
仅通过C18链等固定相键合,由于空间位阻效应,只有20-40%左右的硅醇基参与反应。
封尾试剂一般为C1小分子，能与未和固定相碳链反应的残余硅醇基进一步反应。
封尾的目的是为了屏蔽残余硅醇基易造成色谱峰拖尾的反应活性。
载碳量是衡量硅胶表面键合及封尾程度的一个重要指标，固定相和封尾小分子都含碳，而硅胶颗粒原先是不含碳的。
载碳量越大，说明键合封尾程度越高，硅胶表面疏水性也越强，极性越弱。
2、液相色谱使用注意事项
1、注意正确地使用和存放色谱柱，不锈钢柱色谱柱可选用以下的溶剂保存：正相柱用烃类溶剂，反相柱用甲醇，离子交换柱用水或甲醇/水。
某些专用分析色谱柱要注意制造商规定的保存条件。
另外，要注意溶液的PH值，一般控制在PH2－8范围内，其硅胶柱PH＞8时会发生硅胶溶脱的情况，键合型柱PH＜2时会发生键合相断裂。
2、注入色谱柱的溶剂、标液、样品溶液都必须严格过滤，以去除杂质，防止堵塞色谱柱。
当用反冲洗方法无效时，可将柱口过滤装置取下，用弱酸溶液处理，去除污物或定期更换。
3、建议：为了保护色谱柱，避免给分析带来不必要的麻烦，请使用保护柱！！
4、大多数反相色谱柱的pH稳定范围是2－8，尽量不超过该色谱柱的pH范围
5、避免流动相组成及极性的剧烈变化及流速短时间内有较大的变化
6、流动相使用前必须经脱气和过滤处理，有机相最好也抽滤
7、如果使用极性或离子性的缓冲溶液作流动相，应在实验完毕柱子冲洗干净，先用低浓度的有机项冲洗30分钟，最好保存在有机相中
8、压力升高是需要更换预柱的信号
9、柱子在任何情况下不能碰撞、弯曲或强烈震动；
10、当柱子和色谱仪连接时，阀件或管路一定要清洗干净；
11、避免使用高粘度的溶剂作为流动相；
12、每天分析工作结束后，要清洗进样阀中残留的样品；每天分析测定结束后，都要用适当的溶剂来清洗柱；若分析柱长期不使用，应用适当有机溶剂保存并封闭；
13、色谱柱污染后可采用合适的溶剂冲洗，使柱效再生。
⑴硅胶柱可以使用正庚烷、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、乙醇和水按顺序冲洗色谱柱，经过净化的色谱柱必须进行水活化，即按上述相反的顺序冲洗。
柱再生时所需要的有机溶剂要严格进行脱水处理。
⑵反相柱可以用甲醇、氯仿、正庚烷冲洗，键合C18柱一般用甲醇冲洗，必要时可用0.5M EDTA钠盐溶液冲洗，然后用水冲洗，以达到去除柱内盐类。
⑶键合型的离子交换柱可以用缓冲溶液、水、甲醇冲洗。
14、对污染严重的色谱柱在冲洗无效时，需将柱内填料取出进行处理或更换新的填料，还可以用更换柱头填料的方法即将柱头入口处的被污染的填料取出，重新补装和柱内同类型的填料，然后在改变柱流向进行再生。
这种逆流再生柱的方法，可以救活大部分柱子。