色谱的基础知识
色谱基础知识
紫外检测器使用前需要预热，待基线稳定后再进样，流通池与管路漏液或堵塞时应及时处理。 使用时应关闭检测器前面板，紫外检测器流通池耐压指标为12MPa（12μL），是所有液相检测 器中最高。，两台检测器串联使用时应先经过紫外检测器再串联其他检测器。氘灯的保证使用 时间是2000小时，使用时不要频繁开关，如果2000小时内氘灯故障可以联系厂家更换。如果使 用时间超过2000小时，氘灯能量正常还可以继剂效应：溶剂效应（solvent effect）亦 称“溶剂化作用”。指液相反应中，溶剂 的物理和化学性质影响反应平衡和反应速 度的效应。溶剂化本质主要是静电作用。 对中性溶质分子而言，共价键的异裂将引 起电荷的分离，故增加溶剂的极性，对溶 质影响较大，能降低过渡态的能量，结果 使反应的活化能减低，反应速度大幅度加 快。
荧光检测器具有极高的灵敏度和良好的选择性，比紫外检测器的灵敏度高两个数量级，特别适 用于痕量分析，在环境检测、药物分析、生化分析中有着广泛的用途。多环芳烃、霉菌毒素、 卟啉、儿茶酚氨等都可用荧光检测器检测。对于某些本身不发荧光的物质，如氨基酸、脂肪酸 可利用化学衍生技术使其生成荧光衍生物再进行检测。荧光检测器对温度、流量变化不敏感， 可以使用于梯度洗脱。
高效液相色谱柱相关知识
色谱柱通常安装再柱温箱内起到恒温恒压提高柱效延长柱寿命的目的，安装柱子时需要注意流 动相的方向，下进上出以排除气泡，根据分析的目的选择合适的色谱柱。
高效液相色谱柱相关知识
反相模式是第一选择，其中又以C18柱最为常见，反相离子对色谱和正向色谱是第二选择。 色谱柱连接时应避免产生死体积，常用的色谱连接头是peek接头，连接peek接头时如果peek接 头管线伸出的长度不够将产生缝隙，这就是柱外死体积；如果死体积产生再进样器出口处，上样体 积将增加，样品将展宽。如果死体积产生再色谱柱出口，本来分离的样品又混合了，一同进入检测 器，样品分离度将下降。死体积严重时甚至可能会导致漏液、色谱峰形劣化、重复性差。
色谱基础知识
色谱基础知识•第一部分色谱基础知识1、色谱起源2、色谱定义色谱法：利用组分在两相间分配系数不同而进行分离的技术流动相：携带样品流过整个系统的流体固定相：静止不动的一相，色谱柱3、色谱分类1、高效液相色谱High Performance Liquid Chromatography (HPLC)2、气相色谱 Gas Chromatography (GC)3、薄层色谱 Thin-Layer Chromatography (TLC)4、毛细管电泳 Capillary Electrophoresis(CE)4、色谱优点1、同时分析2、分离性能好3、灵敏度高 (ppm-ppb)4、进样量小 (1-100uL)HPLC vs GC液相色谱：以液体作为流动相的色谱分离方法1、适用于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物的分析2、流动相具有运载样品分子和选择性分离的双重作用气相色谱：以气体作为流动相的色谱分离方法1、适用于沸点较低、热稳定性好的中小分子化合物的分析2、流动相只起运载样品分子的能力5、HPLC分类1、正相模式 (NP-LC)2、反相模式 (RP-LC)3、反相离子对色谱 (IPC)4、离子交换色谱 (IEC)5、尺寸排阻色谱 (GPC / GFC)反相模式 (RP)填料：C18 (ODS)、C8 (octyl)、C4 (butyl)、苯基、TMS和氰基相互作用力：反相模式下流动相的选择：优化水相（缓冲液）和有机相的比例非常重要（甲醇，乙腈和THF 是常用的有机溶剂）在有缓冲液的情况下, 缓冲液的浓度和pH值非常重要增加流动相极性：固定相极性变化对分离的影响：固定相极性变化对分离的影响：离子对色谱离子对试剂·阴离子化合物：氢氧化四丁基铵、溴化四丁基铵·阳离子化合物：丁烷基磺酸钠(C4)、戊烷基磺酸钠(C5)、己烷基磺酸钠(C6）、庚烷基磺酸钠(C7)、辛烷基磺酸钠(C8)、癸烷基磺酸钠(C10)、十二烷基磺酸钠(SDS)离子对色谱影响因素·离子对试剂的类型·离子对试剂的浓度·流动相的pH正相色谱色谱柱：·硅胶柱:常用·氰基柱: 常用·氨基柱: 分析糖·二醇基柱: 分析蛋白质相互作用力氢键力·如果样品有–-COOH: 羧基–-NH2: 氨基–-OH: 羟基则氢键力强.·如果样品没有任何官能团，象碳水化合物·如果样品有大的基团, 由于空间障碍则氢键力弱.正相模式下流动相的选择：·主要试剂：烷烃(戊烷, 己烷, 庚烷, 辛烷)、芳香烃(苯, 甲苯, 二甲苯)、二氯甲烷–氯仿、四氯化碳·辅助试剂：甲基-t-丁基醚(MTBE)、乙醚、四氢呋喃(THF)、二氧杂环乙烷、嘧啶、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、异丙醇、乙醇、甲醇为了调整保留时间，可以选择主要试剂然后再加入辅助试剂。
色谱的基础知识
有关色谱图得概念图5-11给出了色谱图示意图,有关术语列于表5-1-1()。
2、有关保留值得术语色谱最常用得保留值就是保留时间。
在填充柱GC中,特别就是测定物化参数时,常用保留体积得概念。
表5-1-2列出了各种保留值得定义(参见图5-1-1)。
表5-1-2 有关保留值得术语()表5-1-2涉及到一个压力校正因子j。
因为色谱柱中各处得压力不同,故载气体积流量也不同,j就就是用来校正色谱柱中压力梯度得,其定义为式中,pi为柱入口处压力,即柱前压;po为柱出口压力,一般情况下(除使用MS外)为大气压力。
还有一个载气流速得问题。
通常用皂膜流量计测得得就是检测器或柱出口处得温度与压力条件下得载气体积流量F0,扣除水得蒸气压,并经温度校正后,就得到柱出口处得实际载气流量F∞:Fe为色谱柱中载气得平均流速。
由于气体就是可压缩得,虽然单位时间通过色谱柱中任一横截面得载气质量就是不变得,但由于柱中各处载气压力不同,密度不同,故体积流速也不同。
为求得色谱柱中载气得平均流速,还需对F∞进行压力校正:毛细管气相色谱中更多采用得就是载气平均线性流速u。
当Fe不变时,载气通过色谱柱得线速度随柱内径不同而不同。
为此采用载气线性流速(简称线流速)’ 来描述载气在色谱柱中得前进速度。
3、有关分离得参数(1)相对保留值αα又叫选择性或选择性因子。
即在一定得分离条件下,保留时间大得组分B与保留时间小得组分A 得调整保留值之比:这就是一个很常用得色谱参数。
当固定相与流动相一定时,一对物质得α可以认为只就是温度得函数,故α常用于色谱峰得定性,在动力学分离理论中,α用来描述一对物质得分离程度优劣。
(2)分配系数K 其定义为在平衡状态时,某一组分在固定液(CL)与流动相(CC)中得浓度之比:(3)容量因子k 也叫分配比或分配容量。
它定义为平衡状态时,组分在固定相与流动相中得质量之比:(4)分离度R 表示相邻两个色谱峰分离程度得优劣,其定义为(参见图5-1-1):当两峰得峰高相差不大,且峰形接近时,可认为WA=WB,这时R=△tR/W。
色谱基础知识
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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
色谱基础知识
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
色谱基础知识
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
色谱基础知识
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保留时间是色谱法定性的依据。
色谱基础知识
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。
色谱基础知识简介
质分析。对于任何方法都必须进行验证
1.专一性 专一性（specificity）又称为特效性，是指在可能存在诸 多干扰组分时方法明确确定被分析组分的能力，分析含 有和不含有干扰组分的样品，比较分析结果，其差异即 是方法偏差（bias）。如果结果没有差异，则说明方法 具有专一性。 HPLC方法的专一性可以通过检查色谱峰 纯度来验证。采用多波长紫外检测器时，同时在两个波 长下检测色谱峰，如果测得该峰在两波长之处的吸收之
1.产生机理 质谱法是将样品置于高真空中（＜10-3 Pa），
并受到高速电子流或强电场等作用，失去外层
电子而生成分子离子，或化学键断裂生成各种
碎片离子，然后将分子离子和碎片离子引入到
一个强的正电场中，使之加速，加速电位通常
用到6~8kV，此时可认为各种带正电荷的离子都
（intra-day）、不同实验批（intra-assay）、不同分析
者、不同仪器间的一致程度。再现性是不同实验室间的
一致程度。 在HPLC分析中，如果只用对照品（或样品）溶液重复 进样测定精密度，这只表示色谱系统的精密度。而方法 的精密度的验证应该对均一的真实（QC）样品进行包 括样品处理在内的全过程操作,用接近最低、中间和最 高浓度的三个样品浓度进行随机分析。日间精密度还应 该连续测定8天，每个样品每天至少测定2次。
色谱分析法理论基础
（1）用时间表示的保留值（二）_
调整保留时间 t ‘的R：保指留扣时除间了，死如时图间中 的A'B。
即：t'R = tR－ tM
注意：当固定相一 定，在确定的实验条 件下，任何物质都有 一定的保留时间，它 是色谱分析法的基本 参数。
（2）用体积表示的保留值
保留体积VR：指从进样 到柱后出现待测组分浓 度极大值时所通过的载 气体积。
区域宽度（三）
（3）峰基宽度Wb：即通 过流出曲线的拐点所作的 切线在基线的截距，如图 I J所示。 Wb与σ的关系：
Wb ＝4σ
7.2.2 色谱法中的主要参数和关系式
分配系数Kp和容量因子K '
（1）分配系数Kp：定温定压下物质在固定相和流动相中的 浓度比。 KP＝[A]s / [A]m （s－固定相； m－流动相）
• R＝ 0.59R'
7.2.5 分离效率的表示方法－分离度（四）
关于R、n有效、r2.1、H有效、L柱长间关系如下：
R= r 2.1 1
r 2.1
n有效 16
n有效＝16R2
r
r 2.1 2.1
1
2
L＝16R2
r 2.1 2 r 2.1 1
H有效
H有效=L / n有效
对于一定的色谱柱和一定的难分离物质对，在一定
❖扩散的严重与否，关键是取决于流动相的线速 度。
7.2.4 影响色谱柱效能的因素 ——速率理论（五）
C － 固定相传质阻力项 D － 流动相传质阻力项 (非平衡状态作用)
此两项对色谱峰的影响均与流速成正比。在流速很 高的情况下，由于没有足够的时间建立平衡，偏离更为 严重。
对于一定的色谱体系，速率方程中A、B、C、D其 值为一定。速率方程描述了流动相的平均线速度对柱 效能的影响。
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：
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有关色谱图的概念
图5-11给出了色谱图示意图，
有关术语列于表5-1-1(/books/C/773/0.html)。
2.有关保留值的术语
色谱最常用的保留值是保留时间。
在填充柱GC中，特别是测定物化参数时，常用保留体
积的概念。
表5-1-2列出了各种保留值的定义（参见图5-1-1）。
表5-1-2 有关保留值的术语(/books/C/774/0.html)
表5-1-2涉及到一个压力校正因子j。
因为色谱柱中各处的压力不同，故载气体积流量
也不同，j就是用来校正色谱柱中压力梯度的，其定义为
式中，pi为柱入口处压力，即柱前压；po为柱出口压力，一般情况下（除使用MS外）为大气压力。
还有一个载气流速的问题。
通常用皂膜流量计测得的是检测器或柱出口处的温度和压力条件下的载气体积流量F0，扣除水的蒸气压，并经温度校正后，就得到柱出口处的实际载气流量F∞:
Fe为色谱柱中载气的平均流速。
由于气体是可压缩的，虽然单位时间通过色谱柱中任一横截面的载气质量是不变的，但由于柱中各处载气压力不同，密度不同，故体积流速也不同。
为求得色谱柱中载气的平均流速，还需对F∞进行压力校正：
毛细管气相色谱中更多采用的是载气平均线性流速u。
当Fe不变时，载气通过色谱柱的线速度随柱内径不同而不同。
为此采用载气线性流速（简称线流速）’ 来描述载气在色谱柱中的前进速度。
3.有关分离的参数
（1）相对保留值αα又叫选择性或选择性因子。
即在一定的分离条件下，保留时间大的组分B与保留时间小的组分A的调整保留值之比：
这是一个很常用的色谱参数。
当固定相和流动相一定时，一对物质的α可以认为只是温度的函数，故α常用于色谱峰的定性，在动力学分离理论中，α用来描述一对物质的分离程度优劣。
（2）分配系数K 其定义为在平衡状态时，某一组分在固定液（CL）与流动相（CC）中的浓度之比：
（3）容量因子k 也叫分配比或分配容量。
它定义为平衡状态时，组分在固定相与流动相中的质量之比：
（4）分离度R 表示相邻两个色谱峰分离程度的优劣，其定义为（参见图5-1-1）：
当两峰的峰高相差不大，且峰形接近时，可认为WA=WB，这时R=△tR/W。
对于高斯峰（正态分布）来说，R=1.5时，两峰的重叠部分为0.3%，被认为是达到了基线分离。
有时两峰远未分离，无法测定峰底宽，就可采用峰高分离度Rh来描述其分离情况（见图5-1-2）：
可见，Rh等于1时，相邻两峰就达到了基线分离。
（5）分离数TZ或SN 它是指某一同系物相邻两峰间可容纳的峰数。
其定义为
4.有关色谱柱性能的参数
色谱柱的基本参数有柱长（L）、柱内径（r）、柱材料、固定相等，此外还有几个描述柱性能的参数。
（1）相比β色谱柱中气相与液相体积之比，β=Vc/VL
（2）柱效也叫柱效能。
是指色谱柱在分离过程中主要由动力学因素（操作参数）所决定的分离效能，通常用理论塔板数n或理论塔板高度H来表示：
这是色谱塔板理论导出的公式。
现在塔板理论虽已过时，但此公式一直沿用至今，用以衡量色谱柱的柱效。
在相同的操作条件下，用同一样品测定色谱柱的n或H值，n值越大（H越小），柱效越高。
在色谱速率理论中，H的定义是被分析物分子在无轨行走时单位步长的离散度，已经失去了塔板理论中塔板高度的意义，它是一个统计学概念。
注意，计算n和H时，tR和W1/2或W的单位要一致。
实际工作中常用单位柱长的理论塔板数,2来比较柱性能，即n'=n/L。
有时还用有效板数（neff）来表示柱效，其定义为用调整保留时间测得的柱效：
理想的色谱峰应为正态分布的高斯峰，即流出曲线呈高斯分布。
然而，实际上色谱过程很复杂，色谱峰形取决于多种因素。
如色谱柱对某些组分的吸附性太强，或者进样量太大造成柱超载，均会导致色谱峰的不对称。
即使色谱柱的, 很高，也可能出现某些组分的拖尾峰或前伸峰。
λ即是对峰对称性的描述。
当λ>1时为拖尾峰，λ<1时为前伸峰。
λ越接近于1，说明色谱柱的性能越好。
5.保留指数I
保留指数I是GC定性分析的重要参数，最早有Kovats提出，故又称Kovats保留指数。
其定义为：
一般来讲，GC中对未知峰的定性仅用保留值———包括保留指数———是不够的，这是因为不同的化合物在相同的色谱条件下可能有相同的保留指数，故还须有其他辅助定性方法，如GC/MS。
反过来，仅有GC/MS的质谱图对一个未知物的定性也是不充分的。
只有当保留值和GC/MS的定性结果相吻合时，未知物的定性才被认为是可靠的。
另外，用不同固定相上的保留指数对未知物定性（即所谓多柱定性）也是GC常用的定性方法。