第十七章色谱分析法概述

吸附色谱的色谱方程：
Sa t R t 0 (1 K a ) Vm
17.3.2 分配色谱
a. 固定相和流动相 固定相→液体（经典） 流动相→与固定相不互溶的液体或气体 （GLC 、LLC） 载体→惰性，性质稳定， 不与固定相和流动相发生化学反应
b. 分离原理
利用被分离组分在固 定相或流动相中的溶解 度差别而实现分离。
色谱法定义 利用物质的物理化学性质建立的分离、 分析方法。 实质：分离。
目的：定性分析或定量分析。
色谱法的发展
1906年， Tsweet
1931年，库恩分离了60多种类胡萝卜素。
1940年，英国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作 流动相的可能性，11年后，又发表了从理论 到实践比较完整的气－液色谱法，因此而获 得1952年的诺贝尔化学奖。
K1、K2是两个组分的分配系数，组分1 先流出色谱柱。
总之， 2 K1 k 2 k 2 1是两组分 K 分离的前提条件。
分离度
保留值之差（峰顶间距） t R 2 t R1 R W1 W2 峰宽和之半 2 2( t R 2 t R1 ) 1.177( t R 2 t R1 ) R W1 W2 W1 2 (1) W1 2 ( 2)
保留指数主要与固定相和柱温等条件有 关，所以只要条件与文献相同，就可与文
献值对照进行定性。该参数的重现性好。
例如：某化合物 x与正十八烷及正十九烷 相混合， 注入某气相色谱柱进行 分析，从色谱图上测得 以 下数据：正十八烷、正 十九烷、化合物的调整 保 留时间分别为 10.12、 .38、 .50 min 。求化合物的 13 11 保留指数，说明为什么 选择这两个正构烷烃作 参 比物质。
nR SO 3 H M
交换 n 再生
(R SO 3 ) n M nH
阴离子交换色谱
R N(CH ) OH Cl
3 3


交换
再生
R N(CH ) Cl OH
3 3


b. 分离原理 依据被测组分与 离子交换剂交换能 力（亲和力）不同 而实现分离。
以阳离子交换色谱为例 ，当交换反应平衡时， 选择系数 K s [RX ] /[ X ]
R 1.0 t R 4 基本分离 R 1.5 t R 6 完全分离 R 1.0 未完全分开
保留指数（Kovats指数）：
在GC中，以正构烷烃系列作为组分相对保 留值的标准，用两个保留时间紧邻待测组分 的基准物质来标定组分，这个相对值称为保 留指数。
lg tR ( x ) lg tR ( z ) I x 100z n R ( z n ) lg tR ( z ) lg t
17.1 概述
17.1.1 色谱法的起源和发展
1906年由俄国植物学家Tsweet创立。 播放动画。
色谱柱——玻璃管 固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚
色带
时至今日： 固定相——除了固体，还可以是液体。 流动相——液体或气体，超临界流体。 色谱柱——各种材质和尺寸。 被分离组分——不再仅局限于有色物质。

K s与离子的电荷和水合离 子半径、流动相 性质和 pH、离子交换树脂的性质 及温度有 关。
17.3.4 分子排阻色谱法
a. 固定相和流动相 固定相→多孔性凝胶 流动相→水——凝胶过滤色谱（GFC） 流动相→有机溶剂——凝胶渗透色谱 （GPC) 适用对象→蛋白质及其它大分子的分离
b. 分离原理 利用被测组分分子大 小不同、在固定相上选 择性渗透实现分离。 达到平衡： X m Xs
应用范围广
气相色谱：沸点低于500℃的各种有机或 无机试样的分析。
液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试 样的分离分析。 不足之处： 被分离组分的定性较为困难。但是现在 发展了各种联用技术，弥补了它的不足。
17.2 色谱过程和基本原理 17.2.1 色谱过程
以用液－固吸附柱色谱法分离含A、B 两组分的混合物为例。
峰高处色谱峰宽度的一
半。
半峰宽(W1/2 或Y1/2)：
色谱峰高一半处的宽度 。
W1/2 =2.355
峰底宽(W)：通过色谱峰两侧拐点作切线在基 线上所截得的距离。 W=4 或：W =1.699W1/2
峰高： h
峰面积:
正常峰的峰面积
A 1.065 h W1 / 2
作用：峰位（保留值）： 用于定性。 峰宽： 用于衡量柱效。 峰高或峰面积： 用于定量。
A
Vm
tRB
Vs t 0 (1 K B ) Vm
两式相减得：t R t R A t R B
Vs t 0 (K A K B ) Vm
若使 t R 0，必须使K A K B (k A k B )，即分配系数不等 是分离的前提。
分配系数比
K 2 k 2 tR 2 K1 k1 tR1
与否，可用对称因 h
子fs（拖尾因子）
来衡量。 A B f s W0.05h / 2A (A B) / 2A A
0.05h
B
若f s在0.95～1.05之间，对称峰。 0.95, 1.05， 前延峰。 拖尾峰。
一个组分的色谱峰可用三项参数说明：
峰位（保留值） 、峰宽、峰高或峰面积。 保留时间 死时间 调整保留时间
17.2.2 色谱流出曲线和有关概念
• 色谱法中的几个术语 色谱流出曲线 样品经色谱柱分离后的流出物通过检测 器时所产生的电信号随时间变化的曲线 称～。
基线：
在操作条件下，没有组分进入检测器时 的流出曲线称为～。
色谱峰： 色谱流出曲线上的突起部分称为～。 正常色谱峰、 拖尾峰、 前延峰。
色谱峰的对称
• 基本概念 分配系数 分配系数K是指在一定温度和压力下，溶 质在两相间的分配达到平衡时的浓度比值。
溶质在固定相中的浓度(Cs ) K 溶质在流动相中的浓度(Cm )
若固定相、流动相确定，K仅与温度有 关。K越大，表明______。K越小，表明 __________。
容量因子 容量因子k是在一定温度和压力下，达到分 配平衡时，组分在固定相和流动相中的质 量之比。
1944年，Consden发展了纸色谱。
1949年，Macllean发展了薄层色谱。
1957年，Golay开创了毛细管柱气相色谱法。
1956年，Van Deemter发展了速率理论。
20世纪60年代末，出现了高效液相色谱。
20世纪80年代初，发展了毛细管电泳，90年代 后，得到广泛的发展和应用。之后，发展了 毛细管电色谱法。
保留体积
VR t R * Fc
Fc (ml / min) 是流动相的流速。
死体积：由进样器至检测器的流路中未被固定 相占有的空间。 调整保留体积
V0 t 0 * Fc
VR VR V0 tR * Fc
区域宽度
用来衡量色谱峰宽
度的参数，有三种表示
方法：
标准偏差()：即0.607倍
17.1.2 色谱法的分类
按流动相与固定相的状态分类：
按操作形式分类
按分离机制来分类： 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。
离子交换色谱（IEC)：
利用离子交换原理。
空间排阻色谱(SEC)：
利用排阻作用力的不同。

亲和色谱
17.1.3 色谱法的特点 分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性 异构体。 灵敏度高 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级 的物质量。 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个 试样的分析。
该方程表示保留时间和分配系数的关 系。在色谱柱一定时，即Vs和Vm一定时， 如果流速、温度也一定，则t 0一定。这样， t R 仅取决于分配系数K，K (k )大的组分保留 时间长。
色谱分离的前提
设组分A与B的混合物通过色谱柱，若两者 能分离，则它们的迁移速度必须不同，即保 留时间不等。 t R t 0 (1 K A Vs )
lg t R (未知) lg t R (正十八烷 ) 解：I苯 10018 1 lg t R (正十九烷 ) lg t R (未知) lg11.50 lg10.12 ＝10018 1 lg13.38 lg10.12 ＝1846
狭义分配系数：
Cs X s Vs K C m X m Vm
注：K与组分的性质、流动相的性质、固 定相的性质以及柱温有关。
17.3.3 离子交换色谱
a. 固定相和流动相 固定相→离子交换树脂 流动相→水为溶剂的缓冲溶液
被分离组分→离子型的有机物或无机物
按可交换离子的电荷符号可分为： 阳离子交换色谱
固定相：固体吸附剂，如多孔的硅胶、 氧化铝，具表面活性吸附中心。 流动相：液体或气体 分离过程：见图。
吸附→ 解吸→ 再吸附 →再解吸 →反复多次洗脱→ 被测组分分配系数
不同→ 差速迁移
→ 分离
分配系数的微小差异→吸附能力的微小差 异。 微小差异积累→较大差异→吸附能力弱的 组分先流出； 吸附能力强的组分后流出。
lg t R ( x ) lg t R ( z ) I x 100z n lg t R ( z n ) lg t R ( z ) I x 为待测组分的保留指数 。 z与z n为正构烷烃对的碳原子 数。n可为 1、 ，通常为。 2 1 人为规定正已烷、正庚 烷及正辛烷等的保 留指数分别为 、 及800 600 700 ，其余类推。
b. 分离原理
各组分与流动相分子争夺吸附剂表面
活性中心。