色谱法导论
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第十三章色谱分析法导论
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4.温控系统
作用对象：气化室、柱箱、检测器 控温方式：恒温和程序升温
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5.检测系统
作用：将经色谱柱分离后顺序流出的化学组分 的信息转变为便于纪录的电信号，然后对被分 离物质的组成和含量进行鉴定和测量。
常用的检测器： 氢火焰离子化检测器 热导池检测器 电子捕获检测器(ECD 质谱检测器
20
3.分离系统
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色谱柱：U型或螺旋型金属管（内径2～6mm，长1～ 3m）、 固定液、 载体（担体）组成。
包括：填充柱和毛细管柱
填充柱：多为U形或螺旋形；内填固定相。 毛细管柱：分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱，内径 0.1 ～ 0.5mm，长达几十至100m，通常弯成直径 10 ～ 30cm的螺旋状；其特点为渗透性好、传质快， 分离效率高（n可达106）、分析速度快、样品量小。
记录了各个组分流出色谱柱的情况，又叫色谱 流出曲线。
24
1. 基线 ➢ 在实验操作条件下，色谱柱后没有组分流出的
曲线叫基线。 ➢ 稳定情况下是一条直线 ➢ 基线上下波动称为噪音
25
2. 色谱峰的高度（峰高，h ）
➢ 色谱峰最高点与基线之间的距离 ➢ 峰高低与组分浓度有关，峰越高越窄越
好
h
3. 色谱峰的宽度(区域宽度)
根据色谱图可得到的重要信息：
32
（1）色谱峰个数
—判断样品中所含组分的最少个数
（2）色谱峰的位置即保留值
—进行定性分析
（3）色谱峰的h 、A
—进行定量分析
（4）色谱峰的位置及峰的宽度 —可评价色谱柱效（分离效能）
（5）色谱峰两峰间的距离 —可评价固定相或流动相选择是否合适
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四、气相色谱的应用
色谱法导论
k = 组分在固定相中的质量 / 组分在流动相
中的质量= ms / mm
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k值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱
的容量大，因此又称分配容量或容量因子。
它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。 k值也决定于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱 温、柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的 体积有关。
tM R tR
R若用质量分数表示，即
mm R mm m s 1 1 ms 1 k 1 mm
38
整理公式，可得
t R t M (1 k )
t R t M t R VR k tM t M VM
39
1.3 分配系数K与容量因子 k 的关系
K=k.
其中β称为相比率，它是反映各种色谱柱柱型特
亲和色谱法，常用于蛋白质的分离。
2.3 按操作形式分类
固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱法。 固定相呈平板状的色谱，称为平面色谱法， 它又可分为薄层色谱法和纸色谱法。
13
§2 色谱流出曲线及有关概念
1. 色谱分离过程
该过程主要利用试样中各组分在固定相和流动 相间具有不同的溶解和解析能力；或不同的吸 附和脱附能力；或其它亲和性能的差异。
分离植物色素时采用。
4
将植物绿叶的石油醚 提取液倒入装有碳酸 钙粉末的玻璃管中， 并用石油醚自上而下 淋洗，由于不同的色 素在碳酸钙颗粒表面 的吸附力不同，随着 淋洗的进行，不同色 素向下移动的速度不 同，形成一圈圈不同 颜色的色带，使各色 素成分得到了分离。
这种分离方法被命名为色谱法（chromatography）。
中移动的速率，而且应说明组分在移动过程中引
起区域扩宽的各种因素。
仪器分析课件第十八章 色谱法导论
死体积本意是指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，也即色谱柱内流 动相的体积。但在实际测量时，它包括了柱外死体积（色谱仪中的管路 和连接头间的空间以及进样系统和检测器的空间）。当柱外体积很小时， 可以忽略不计。
6、调整保留体积 VR 保留体积减去死体积，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积。
VR VM t VR R F c
一、基线 二、峰高
当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下， 反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线 它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。 是一条直线。 噪音：使基线发生细小的波动的现象。 从色谱峰顶点到基线的距离叫峰高。
三、区域宽度 (峰底宽度 半峰宽 标准偏差)
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。
VR Fc t R
式中Fc为流动相平均体积流速，因为液体可以认为是不可压缩的， Fc 所以在液相色谱中， 即为实测值；而在气相色谱中，由于气体可以 压缩，必须根据色谱柱的工作状态，对实验值进行校正。 5、死体积 VM 不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：
VM Fc t M
概述
美 国 气 相 色 谱 仪 HP高压液相色谱仪
国产气相色谱仪
一、色谱法（chromatography ）
俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置： 色谱法是一种分离技术。 试样混合物的分离过程是试样中各组分在色谱分离 柱中的两相间不断进行着的分配过程。 其中的一相固定不动，称为固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 体（气体或液体），称为流动相。 当流动相中样品混合物经过固定相时，就会 与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上 的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差 异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固 定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序 从固定相中流出。
6、调整保留体积 VR 保留体积减去死体积，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积。
VR VM t VR R F c
一、基线 二、峰高
当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下， 反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线 它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。 是一条直线。 噪音：使基线发生细小的波动的现象。 从色谱峰顶点到基线的距离叫峰高。
三、区域宽度 (峰底宽度 半峰宽 标准偏差)
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。
VR Fc t R
式中Fc为流动相平均体积流速，因为液体可以认为是不可压缩的， Fc 所以在液相色谱中， 即为实测值；而在气相色谱中，由于气体可以 压缩，必须根据色谱柱的工作状态，对实验值进行校正。 5、死体积 VM 不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：
VM Fc t M
概述
美 国 气 相 色 谱 仪 HP高压液相色谱仪
国产气相色谱仪
一、色谱法（chromatography ）
俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置： 色谱法是一种分离技术。 试样混合物的分离过程是试样中各组分在色谱分离 柱中的两相间不断进行着的分配过程。 其中的一相固定不动，称为固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 体（气体或液体），称为流动相。 当流动相中样品混合物经过固定相时，就会 与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上 的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差 异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固 定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序 从固定相中流出。
色谱法导论
质通过不同的色谱柱,分别计算出n有效进行比较.
t R t M (1 k ' )
n有效
k' 2 n( ) ' 1 k
tR 2 tR 2 n 16 ( ) 5.54 ( ) Wb ' W1/ 2 ' tR 2 tR 2 n有效 16 ( ) 5.54 ( ) Wb W1/ 2
i/s
。
在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，
将它们的相对保留值作业重要参数，称选择因子，用符号表示，
即
t t
' R2 ' R1
式中tR (2)为后出峰的调整保留时间，所以总是大于1的。 可作为衡量固定相选择性的指标。 越大，越容易分离。=1，分离不能实现。
Vs K p csVs k' K q cmVm Vm
（一） 基线
当没有待测组分进入检测器时,在实验操作条件下， 反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线，稳定的基 线应该是一条水平直线。
（二）峰高
色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。
（三）区域宽度
用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。
表示色谱峰区域宽度通常有三种方法:
1)标准偏差---即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。
' t R2 ' t R1
k K2 k K1
' 2 ' 1
(k
'
t
' R2
tM
)
α是两个组分平衡常数或容量因子之比，是两组分在色 谱体系中平衡分配差异的量度，是热力学参数。它是柱温、 组分的性质、固定相和流动相的性质的函数。而与其它实验 条件，如柱径、柱长、填充情况及流动相流速等无关。是广 泛使用的定性数据。
色谱法导论 hgh
W1 2 2 2 ln 2 2.355
3. 峰底宽度(基线宽度)
W b = 4σ
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的 函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．
(四) 保留值 1. 时间表示的保留值
①死时间 t M
②保留时间 t R
③调整保留时间 t
′ R
1）、 死时间t0或tM：不被固定相吸附或溶解的组分 流经色谱柱所需的时间。从进样开始到柱后出现 峰最大值所需的时间。 气相色谱—惰性气体（空气、甲烷等）流出 色谱柱所需的时间。 tM
吸附能力不同进行分离。
（3）离子交换色谱： 利用不同组分对离子交换剂
亲和力不同进行分离。
（4）凝胶色谱：利用凝胶对分子的大小和形状不同
的组分所产生的阻碍作用不同而进行分离的色谱法。
3．按操作形式分类：
柱色谱
填充柱色谱 毛细管柱色谱
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
（1）柱色谱：
填充柱色谱—固定相填充到柱管内。
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，
组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，
两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰 间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此 重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分
在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过
t V
R R 2 2 2.1 t V R R 1 1
选择因子α
在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准 （s），然后再求其它峰（i）对这个峰的相对保留 值．此时，ri,s可能大于1，也可能小于1．在多元混 合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它 们的相对保留值作为重要参数．在这种特殊情况下， 可用符号α表示： tR 2 tR 1
3. 峰底宽度(基线宽度)
W b = 4σ
色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的 函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．
(四) 保留值 1. 时间表示的保留值
①死时间 t M
②保留时间 t R
③调整保留时间 t
′ R
1）、 死时间t0或tM：不被固定相吸附或溶解的组分 流经色谱柱所需的时间。从进样开始到柱后出现 峰最大值所需的时间。 气相色谱—惰性气体（空气、甲烷等）流出 色谱柱所需的时间。 tM
吸附能力不同进行分离。
（3）离子交换色谱： 利用不同组分对离子交换剂
亲和力不同进行分离。
（4）凝胶色谱：利用凝胶对分子的大小和形状不同
的组分所产生的阻碍作用不同而进行分离的色谱法。
3．按操作形式分类：
柱色谱
填充柱色谱 毛细管柱色谱
平面色谱
纸色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱
（1）柱色谱：
填充柱色谱—固定相填充到柱管内。
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，
组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，
两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定 的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰 间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此 重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分
在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过
t V
R R 2 2 2.1 t V R R 1 1
选择因子α
在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准 （s），然后再求其它峰（i）对这个峰的相对保留 值．此时，ri,s可能大于1，也可能小于1．在多元混 合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它 们的相对保留值作为重要参数．在这种特殊情况下， 可用符号α表示： tR 2 tR 1
第十三章 色谱法导论
可以通过改变固定相、流动相、柱温或改 变相比使k发生变化。
§15-6 气相色谱定量分析
一、 峰面积的测量
1. 峰高乘半峰宽法 A = h Y1/2
峰形对称，且不太窄 2. 峰高乘平均峰宽法： A = h (Y0.15 + Y0.85 ) / 2
A = 1.065 hY1/2 不对称峰
3. 峰高表示峰面积法：
§13-3 色谱法基本理论
一、分配系数和分配比
1. 分配系数K 在一定温度和压力下，组分在两相间分配达
到平衡时的浓度比，称为分配系数。
K cS cM
一定温度和压力下，K越大，出峰越慢 试样中的各组分K值不同是分离的基础
2. 分配比 k
在一定温度和压力下，组分在两相间分 配达到平衡时，分配在固定相和流动相中的 总量之比。
峰形狭窄时，峰高定量法比面积 定量法更准确
4. 自动积分和微机处理法： 自动处理数据，报出分析结果
二、 定量校正因子
1.绝对校正因子
mi fi Ai
fi
mi Ai
物理意义：单位面积对应的物质量
fi与仪器灵敏度及操作条件有关，不易准确 测定，也无法直接应用
2.相对校正因子
气固色谱分离原理:
固定相是多孔性的固体吸附剂颗粒， 其分离是基于固体吸附剂对试样中各组 分的吸附能力的不同；
气液色谱分离原理
固定相由担体和固定液所组成，固定液 涂敷在担体表面，其分离混合物是基于固定 液对试样中各组分的溶解能力的不同。
二、塔板理论
1941年 James和Martin 数学模型 分馏塔 理论塔板数n 理论塔板高度H
色谱峰高一半处的宽度
3.峰底宽（Y）
Y ＝ 4
第12章 色谱法导论
Kf
2 dp
T
色谱柱的渗透率与 柱阻抗因子都是柱 填料粒径的函数
5、柱压降（p）与流动相线流速（u）的影响因素
p
uL
d
2 p
4 FcL 2 d c K f
u
2 dp p
L
§18-3 溶质分布谱带展宽 ——谱动力学基础理论
一、色谱分离的条件
1、两组分的分配系数必须有差异（能分离的前提条件） K1 K2 产生速差迁移
同的组分所产生的阻碍作用不同 而进行分离的色谱法
（5) 亲和色谱 ——利用亲和固定相与分子之间特异
性亲和反应进行分离的色谱法
二、色谱法的分类
4、按色谱动力学过程分类
（1）迎头色谱——以试样混合物为流动相的色谱
（2）顶替色谱——流动相与固定相的相互作用能力大于
其与被分析组分相互作用力的色谱
（3）洗脱色谱 ——流动相与固定相的相互作用力小于其
L u
五、色谱图中的有关术语
——保留值（保留时间）
——色谱定性参数之一 ② 保留时间（tR） 进样开始到柱后出现该组分最大值时所需的时间
L tR ux
操作条件不变 时，特定组分 的tR为定值
③调整保留时间（tR´） ——色谱定性参数之二 扣除了死时间的保留时间
tR′＝ tR - tM
是组分在固定相中停留的总时间
被测物x的保留指数为：
lg t lg ( x,n) R ( x ) lg t R ( n ) I x 100X 100 [n 100 [n ] lg t lg ( n1,n) R ( n 1) lg t R ( n )
利用上式求出未知物的保留指数与文献值对照
第15章-色谱分析法导论
k mS mM
k 值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的
容量大，因此又称分配容量。 它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。
k 值也取决于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、
柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。
23
3、分配系数和分配比之间的关系
k cSVS cMVM
17
§15-2 色谱分离原理
一、分离原理 气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的，气固色谱和
气液色谱，两者的分离机理不同。 气固色谱的固定相： 多孔性的固体吸附剂颗粒，其分离是基于固体吸附剂
对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液色谱的固定相： 由担体和固定液所组成，其分离是基于固定液对试样
中各组分的溶解能力的不同。
图15-1色谱原型
1
1906年， Tsweet 发现色谱分离现象
碳酸钙 （固定相）
色石素油混醚合液 (流动相） 色谱柱
色带
2
植物色素分离图示
3
Chromatography
Tswett将这种方法命名为色谱 法（Chromatography），很显然 色谱法 （Chromatography）这个 词是由希腊语中“色”的写法 （chroma）和“书写”(graphein) 这两个词根组成的。
2）死时间( tM )： 不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间。
因为这种物质不被固定相吸附 或溶解，故其流动速度将与流动相 的流动速度相近。
测定流动相平均线速度u0时， 可用柱长 L 与 tM 的比值计算。
uu0 L tM
29
3）调整保留时间( tR ' )：
tR' = tR － tM
30
k 值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的
容量大，因此又称分配容量。 它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。
k 值也取决于组分及固定相热力学性质。它不仅随柱温、
柱压变化而变化，而且还与流动相及固定相的体积有关。
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3、分配系数和分配比之间的关系
k cSVS cMVM
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§15-2 色谱分离原理
一、分离原理 气相色谱分离过程是在色谱柱内完成的，气固色谱和
气液色谱，两者的分离机理不同。 气固色谱的固定相： 多孔性的固体吸附剂颗粒，其分离是基于固体吸附剂
对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液色谱的固定相： 由担体和固定液所组成，其分离是基于固定液对试样
中各组分的溶解能力的不同。
图15-1色谱原型
1
1906年， Tsweet 发现色谱分离现象
碳酸钙 （固定相）
色石素油混醚合液 (流动相） 色谱柱
色带
2
植物色素分离图示
3
Chromatography
Tswett将这种方法命名为色谱 法（Chromatography），很显然 色谱法 （Chromatography）这个 词是由希腊语中“色”的写法 （chroma）和“书写”(graphein) 这两个词根组成的。
2）死时间( tM )： 不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间。
因为这种物质不被固定相吸附 或溶解，故其流动速度将与流动相 的流动速度相近。
测定流动相平均线速度u0时， 可用柱长 L 与 tM 的比值计算。
uu0 L tM
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3）调整保留时间( tR ' )：
tR' = tR － tM
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