色谱分析复习资料[重点整理背诵版]

色谱分析法定义:色谱(chromatography)分析法：以试样组分固定相(stationary phase )和流动相(mobile phase )间的溶解、吸附、分配、离子交换或其它亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱分析法即利用物质的物理及物理化学性质的差异，将多组分混合物进行分离测定的一种分析方法。

色谱分析法是仪器分析常用的方法之一。

应用对象：主要是混合物中有机成分的分离和分析1.色谱法的由来2.固定相和流动相的变化3.色谱柱、分离机制的变化高效液相色谱仪色谱分析法的分类❖1、按两相的聚集状态流动相固定相类型❖2、按分离的原理分类❖吸附色谱：吸附性能的差异气固液固❖分配色谱：分配系数的不同溶解度液体❖离子交换色谱：分离组分与固定相离子进行可逆交换离子交换树脂❖空间排阻色谱：分子筛葡聚糖凝胶❖3、按固定相的材料和使用方式❖柱色谱(玻璃、不锈钢、石英) 气固液固❖纸色谱液液❖薄层色谱(硅胶、聚酰胺) 液固❖4、按色谱动力学过程分类❖冲洗法、顶替法、迎头法❖5、按色谱技术分类色谱分析法的特点和局限性一、特点1、选择性好1理论塔板数高2固定相、流动相3操作温度a沸点相近的混合物b同位素c同分异构体d对映异构体2、分离效率高，分析速度快1气相色谱a气体黏度小b长色谱柱2高效液相色谱a高压泵b多色谱填料3、灵敏度高、样品用量少检测器a热导池检测器b氢火焰离子化检测器c电子俘获检测器d火焰光度检测器4、应用范围广1气相色谱a气体b易挥发的有机物c沸点高d热裂解2高效液相色谱a不易挥发、高沸点b不稳定c糖类、大分子化合物d药物分析3石油工业、环境保护、临床化学、药物与药剂、农药、食品、卫生防疫理化检验、司法检验二、局限性❖给不出定性结果，需要已知的标物质作对比，或将样品的数据与标准物质的数据进行对比，与质谱、红外等波谱鉴定仪器联用❖定量时需要标准物质❖对个别异构体和固体物质分析能力差色谱图和相关术语❖1、色谱图(chromatogram)：进样后检测仪器记录下来的检测器响应信号随时间或载气流出体积分布的曲线图。

❖ 2、基线(baseline)：当没有组分进入检测器时，色谱流出曲线是一条只反映仪器噪声随时间变化的曲线。

(正常操作条件下，检测器对流动相的响应信号)❖ 3、色谱峰(chromatographic peak)样品随流动相经过色谱柱后，分离开的各组分经过检测器时产生的吸收峰，峰状微分曲线。

❖ 4、峰面积(area )组分流出的曲线与基线所包围的面积。

(CGEAFHD)表示：符号A ❖ 5、峰底(peak base)色谱峰下面的基线延长线（峰起点到终点间的直线CD ） ❖ 6、峰高色谱峰最高点至峰底的垂直距离AB' 表示符号:h❖ 7、峰宽(W)：沿色谱峰两侧拐点所作的切线与峰底相交两点之间的距离。

IJ 。

符号： ❖ 8、半峰宽(W h /2) ：半峰宽：峰高为0.5h 处的峰宽。

GH 。

❖ 9、标准偏差(σ)：峰高0.607h 处峰宽EF 的一半。

❖ 区域宽度：色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。

宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。

❖ 保留时间(rentention time, t ) ：组分从进样到出现峰最大值所需的时间❖ 死时间(dead time, t0)：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。

由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。

据 t0 可求出流动相平均流速 ❖❖ 调整保留时间(adjusted retention time, tr ’ )：时间，它是组份在固定相中的滞留时间。

即由于保留时间为色谱定性依据。

但同一组份的保留时间与流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。

❖ 死体积V0：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。

忽略后两项可得到： ❖ Fco 为柱出口的载气流速（mL/min) ❖ ❖❖ F0-检测器出口流速；Tr -室温；Tc -柱温；p0-大气压；pw -室温时水蒸汽压。

❖ 保留体积Vr ：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积调整保留体积Vr'：某组份的保留体积扣除死体积后的体积（以上保留时间和保留体积又统0t L u ==柱长死时间00co V t F =000c w co r T p p F F T p -=•0r co V t F =•''0r r r coV V V t F =-=•称保留值。

）色谱曲线的意义：1色谱峰数=样品中单组份的最少个数；2 色谱保留值——定性依据；3 色谱峰高或面积——定量依据；4 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标；5 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。

平衡理论、1时的浓度之比值。

K 与温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。

固定相不变的情况下，K 与温度呈反比。

一定温度下，组分的分配系数 K 越大，出峰越慢。

❖ 每个组分在各种固定相上的分配系数K 不同；选择适宜的固定相可改善分离效果。

❖ 气相色谱中，柱温是一个很重要的操作参数，对分离度影响大❖ 液相色谱中，温度对分离度的影响小2、分配比(k ) 的质量比，称为分配比。

它反映了组分在柱中的迁移速率。

又称保留因子。

也叫容量因子或容量比。

分配比 k 的求算：k 也等于组分的校正保留时间与死时间的比值。

k 可表示出组分在柱中停留时间的长短。

k越大，保留时间也就越长。

K 与 k 的关系：β 称为相比率，是反映色谱柱柱型特点的参数。

对填充柱，β = 6~35；对毛细管柱， β = 60~600。

K 只决定于组分和两相性质，与体积无关。

k 不仅与组分和两相性质有关，与相比有关，即与固定相的量有关。

1.A 为先流出的组分，B 为后流出的组分。

2.K 或 k 反映的是某一组分在两相间的分配；而选择因子 α 是反映两组分间的分离情况。

3.两组分 K 或 k 相差越大时，α 越大，分离得越好。

4.两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决条件二、塔板理论❖ 塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分配状况及评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的理论。

❖ 塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，即将连续的色谱过程看作是许多小段平衡过程的重复。

❖ 塔板的概念是从精馏中借用的，成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。

塔板理论假定：1）塔板之间不连续；2）塔板之间无分子扩散；3）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H ；4）某组分在所有塔板上的分配系数相同；5）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入(脉冲式)。

（一）塔板理论概念：塔板理论是把色谱柱假想为一个精馏塔，塔内存在许多塔板，组分在每个塔板的气相和液相间进行分配，达成一次分配平衡。

{随着流动相按一个塔板、一个塔板的方式向前移动。

经过多次分配平衡后，分配系数小的组分，先离开蒸馏塔（色谱柱），分配系数大的组分后离开蒸馏塔（色谱柱），从而使分配系数不同的组分彼此得到分离。

}（二） 柱效能指标：对于一个色谱柱来说，其分离能力（柱效能）的大小主要与塔板的数目有关，塔板数越多，柱效能越高。

❖ 1理论塔板数tR 为某组分的保留时间； W1/2为某组分色谱峰的半宽度；W 为色谱峰的峰宽。

柱子的理论塔板数与峰宽和保留时间有关。

保留时间越大，峰越窄，理论塔板数就越多。

柱效能也就越高。

❖ 理论塔板高度，即组分在柱内每达成一次分配平衡所需要的柱长叫理论塔板高度。

H 越小，表示柱效能越高。

❖ 2.有效塔板数(n eff)在以上计算理论塔板数的式子中使用的是保留时间，它包括了死时间，它与组分在柱内的分配无关，因此不能真正反映色谱柱的柱效。

❖ ❖ H eff=L /n eff 3.塔板理论的特点：❖ (1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。

❖ (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。

❖ (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数 K 相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。

❖ (4)塔板理论无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。

三、速率理论：塔板理论是一个半经验性的理论。

它定性的给出了板高的概念，但不能指出影响板高的因素。

速率理论就是在塔板理论的基础上，给出了影响塔板高度的因素：u 为流动相线速度； A ，B ，C 为常数，其中 A —分别表示涡流扩散系数；B —分子扩散系数；C —传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数）。

该式从动力学角度很好地解释了影响板高（柱效）的各种因素。

任何减少方程右边三项数值的方法，都可降低H ，从而提高柱效。

四、分离度及色谱分离方程1.分离度(Resolution, R)：同时反映色谱柱效能和选择性的一个综合指标。

也称总分离效能指标或分辨率。

R 越大，相邻组分分离越好。

当R=1.5 时，分离程度可达99.7%，因此R=1.5通常用作是否分开的判据。

2.色谱分离方程1）分离度R 与柱效的关系2）分离度R 与保留因子α 的关系3）分离度R 分配比 k 的关系例：两物质A 和B 在30cm 长的色谱柱上的保留时间分别为16.4和17.63min ，有一不与固定相作用的物质，其在此柱上的保留时间为1.30 min 。

物质A 和B 的峰底宽分别为1.11和1.21min 。

试问：1）柱分辨率R ；2）柱平均理论塔板数nav3）平均塔板高度Hav4）若要求R 达到1.5，则柱长至少应为多少？5）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？6）不增加柱长，要求在原来的分析时间内R 达到1.5，该柱的塔板高度应为多少？ 气相色谱法 气相色谱常用术语和参数1.色谱图：进样后检测仪器记录下来的检测器响应信号随时间或载气流出体积分布曲线图。

2.前伸峰(leading peak)：前沿平缓后部陡起的不对称色谱峰3.脱尾峰(tailing peak)：前沿陡起后部平缓的不对称色谱峰4.畸峰(distorted peak)：形状不对称的色谱峰。

5.反峰(negative peak)：峰形与通常相反的色谱峰，也称倒峰、负峰。

6.假峰(ghost peak)：除组分正常产生的色谱峰外，由于其它原因产生的吸收峰7.净保留体积(net retention volume)：用压力梯度校正因子修正后的组分调整保留体积，V N8.比保留体积(specific retention volume)：组分在每g 固定液校正到273.15K 时的净保留体积，V g9.相比率(phase ratio)：气相与吸附剂或固定液体积之比β=V G/V S ，V G/V L10.分配系数(partition ration)11.容量因子(capacity factor)12.相对保留值relative retention value ：相同操作条件下，组分与参比 物质的调整保留值之比ri,s13.柱外效应extra-column effect ：进样室到监测器之间的部分气路部分，由于进样方式、柱后扩散等因素对柱效能产生的影响。