色谱基础知识及原理
色谱的原理及其应用
色谱的原理及其应用一、色谱的原理色谱是一种将混合物中的成分分离、检测和定量的分析方法。
色谱法根据样品分离的原理和方法可以分为多个不同的类型，包括气相色谱、液相色谱、离子色谱等。
不同类型的色谱方法在样品处理、固定相选择、检测方法等方面存在差异，但其基本原理相似，都是基于物质在移动相和静相之间存在分配行为的原理进行分离。
色谱分离的基本原理是通过静相（固定相）和移动相（液相或气相）之间的相互作用来实现各组分的分离。
静相是一种固态或液态材料，被填充在色谱柱中的细管或涂布在固定相上的一层薄膜。
移动相是溶剂，可以是气体或液体。
样品通常通过进样装置进入色谱柱，并随着移动相的流动在色谱柱中进行分离。
在色谱柱中，样品会与静相发生相互作用，不同成分之间的相互作用力不同，导致各组分在色谱柱中移动速率的差异。
如果样品的某个成分与静相的相互作用较强，则其在色谱柱中移动速度较慢；相反，如果某个成分与静相的相互作用较弱，则其在色谱柱中移动速度较快。
通过控制移动相的成分和条件，可以实现对样品中各组分的分离。
二、色谱的应用色谱作为一种广泛应用于分析化学领域的技术，在各个领域都有着重要的应用价值。
以下是色谱在不同领域的应用示例：1. 环境监测色谱技术可以应用于环境监测领域，用于分析研究空气、水、土壤等环境中的有机和无机污染物，如挥发性有机化合物(VOCs)、多环芳烃和重金属等。
通过色谱技术，可以快速准确地检测和定量各种环境污染物，为环境保护提供科学依据。
2. 食品安全色谱技术在食品安全检测中起着重要作用。
通过色谱法可以检测食品中的农药残留、食品添加剂、重金属等有害物质，对食品质量进行评估和监控。
此外，色谱技术还可以用于食品中微量营养成分和香味成分的分析和测定，为食品研发和生产提供支持。
3. 医药研发在医药研发领域，色谱技术被广泛应用于药物分析、药代动力学研究和药物质量控制等方面。
通过色谱法可以对药物的成分和含量进行分析和鉴定，判断药物制剂的质量和纯度，为药物研发和生产提供关键参数。
化学分析中色谱分析的基本原理与技术
化学分析中色谱分析的基本原理与技术化学分析是化学学科中重要的研究对象，其目的是确定物质的组成和性质。
其中，色谱分析是化学分析中广泛使用的技术手段之一。
本文将简述色谱分析的基本原理与技术。
一、色谱分析的基本原理色谱分析根据样品在一定条件下在固定相和流动相中各自的亲和性质的差异进行分离。
分离后，采用检测器对不同的组分进行定量或定性分析。
其基本原理可用GSC、GLC、HPLC等三种最基本的色谱分析方法来说明。
1. 气相色谱（Gas Chromatography，GSC）在气相色谱中，分离过程发生在色谱柱的固定相上，流动相为惰性气体（如氦气或氮气），被分析物进入柱子后在柱中发生逐渐分离，然后显现在柱端的检测器上。
若被分离物为极性小的化合物，应选用非极性的固定相；若被分离物为极性大分子，则选用极性固定相。
2. 液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）液相色谱中的分离过程发生在柱子的液相（固定相），流动相为时常为有机溶液（称为流动相溶剂；其中添加的一些荧光剂或其他增敏剂是不同的某些化合物）。
被分离物根据溶液中分布系数的差异，分别在固定相上产生不同的保留时间，形成色谱峰。
固定相的选用应依据被分离物的性质和颜色来选定。
3. 气液色谱（Gas-Liquid Chromatography，GLC）气液色谱属于液相色谱的一种变种。
通过用惰性气体作为流动相在液态固定相上进行分离，如通过丝状的固定相来实现固定相的定向性。
由于固定相具有更高的位置为气相性能，气液色谱可用来分离低则疏水化合物。
二、色谱分析的技术色谱分析技术的发展与计算机、微电子技术、建筑材料和制造工艺化的快速发展密切关联。
目前主要应用的色谱分析技术有气相色谱、液相色谱、固相微萃取、固相微回收、固相扩散法以及静电场色谱、离子色谱等。
1. 气相色谱（GC）气相色谱具有高分离度、快速、准确、灵敏度高、无污染等优点，是同类分析技术中应用最广的分析方法之一。
色谱分析基本原理
一、色谱分析法基本原理色谱法，又称层析法。
根据其分离原理，有吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱与排阻色谱等方法。
吸附色谱是利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，用溶剂或气体洗脱，以使组分分离。
常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活性的物质。
分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。
其中一相为液体，涂布或使之键合在固体载体上，称固定相；另一相为液体或气体，称流动相。
常用的载体有硅胶、硅藻土、硅镁型吸附剂与纤维素粉等。
离子交换色谱是利用被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同而使组分分离。
常用的有不同强度的阳、阴离子交换树脂，流动相一般为水或含有有机溶剂的缓冲液。
排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。
常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。
色谱法的分离方法，有柱色谱法、纸色谱法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法等。
色谱所用溶剂应与试样不起化学反应，并应用纯度较高的溶剂。
色谱时的温度，除气相色谱法或另有规定外，系指在室温下操作。
分离后各成分的检出，应采用各单体中规定的方法。
通常用柱色谱、纸色谱或薄层色谱分离有色物质时，可根据其色带进行区分，对有些无色物质，可在245-365nm的紫外灯下检视。
纸色谱或薄层色谱也可喷显色剂使之显色。
薄层色谱还可用加有荧光物质的薄层硅胶，采用荧光熄灭法检视。
用纸色谱进行定量测定时，可将色谱斑点部分剪下或挖取，用溶剂溶出该成分，再用分光光度法或比色法测定，也可用色谱扫描仪直接在纸或薄层板上测出，也可用色谱扫描仪直接以纸或薄层板上测出。
柱色谱、气相色谱和高效液相色谱可用接于色谱柱出口处的各种检测器检测。
柱色谱还可分部收集流出液后用适宜方法测定。
柱色谱法所用色谱管为内径均匀、下端缩口的硬质玻璃管，下端用棉花或玻璃纤维塞住，管内装有吸附剂。
色谱法的原理与应用
色谱法的原理与应用色谱法是一种常用的分离和分析技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
它基于样品中不同组分在固定相和流动相之间的分配行为，通过分离和检测来确定样品中各组分的含量和结构。
本文将介绍色谱法的原理和常见的应用。
一、色谱法的原理色谱法的原理基于样品中不同组分在固定相和流动相之间的分配行为。
固定相是一种固定在柱子上的物质，可以是固体或涂覆在固体上的液体。
流动相是一种移动的液体或气体。
当样品溶解在流动相中通过固定相时，不同组分会以不同的速度在固定相和流动相之间分配，从而实现分离。
色谱法根据固定相的不同可以分为气相色谱和液相色谱。
气相色谱是指固定相为固体，流动相为气体。
液相色谱是指固定相为液体，流动相为液体或气体。
在色谱法中，样品首先通过进样器进入色谱柱，然后在固定相和流动相的作用下分离。
不同组分在固定相和流动相之间的分配行为受到多种因素的影响，包括样品的性质、固定相的性质、流动相的性质等。
通过调节这些因素，可以实现对样品中各组分的选择性分离。
分离完成后，通过检测器检测样品中各组分的信号强度或浓度。
常见的检测器包括紫外可见光检测器、荧光检测器、质谱检测器等。
检测器的选择取决于样品的性质和分析的目的。
二、色谱法的应用色谱法在化学、生物、环境等领域有着广泛的应用。
下面将介绍几个常见的应用领域。
1. 药物分析色谱法在药物分析中起着重要的作用。
通过色谱法可以对药物中的各种成分进行分离和定量分析。
例如，高效液相色谱法可以用于药物中杂质的检测和含量测定，气相色谱法可以用于药物中挥发性成分的分析。
2. 环境监测色谱法在环境监测中被广泛应用。
通过色谱法可以对水、空气、土壤等环境样品中的有机污染物进行分离和定量分析。
例如，气相色谱质谱联用技术可以用于大气中挥发性有机物的检测，液相色谱法可以用于水中有机污染物的分析。
3. 食品安全色谱法在食品安全领域也有着重要的应用。
通过色谱法可以对食品中的农药残留、食品添加剂、重金属等进行分离和定量分析。
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。
色谱基本知识入门
现在的色谱法是指含义更为广泛的分 离方法：它是利用混合物中各组分在互不 相溶的两相中分配系数的差异，当两相作 相对运动时，混合物各组分在两相中反复 分配达到分离，然后分别测定，是一种分 离与检测相结合的方法。
气体 固定相 固体 液体
流动相
液体 超临界流体
色谱分离基本原理
利用外力使含有样品的流动相通过一固定于柱或平板 上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两
10-9-10-3
—— 可以 可以
10-6-10-3
—— 可以 可以
10-7-10-13
-9-10-3 10-9-10-1 10 进样量
1.3.3色谱法与其他方法的比较
(1)与经典的化学法比较
化学法：根据某种物质具有某种独特的 化学性质来进行分析. 色谱法：不受限制，可使化学性质相同 的复杂组分互相分离.
CE
固定相
固体吸 固体吸 固体吸 附剂 附剂 附剂 键合分 键合分 键合分 子层 子层 子层 粘稠液 体
0.1~10 有 0.5~5 有 0.1~5 有
胶束、 添加剂 等
膜厚 （um）
1mm 有
—— 有
分子间作 用力
色谱 方法 气体 液体 固体 （g ）
GC
HPLC
SFC
TLC
CE
样品适应性 可以 可以 可以 —— 可以 可以 —— 可以 可以
第一章 色谱分离法概述
1.1色谱法的产生和发展
1.1.1 色谱分析法的历史 色谱法是1906年俄国植物学家M.Tswett创立 叶绿素分离动画 实验现象：混合物被分成不同颜色的区域 色谱带， 所以命名为色谱法（色层法、层析法）. 不同色素的运动距离s=v×t
M.Tswett 实验的实质： CaCO3——固定相 } 两相作相对运动 石油醚——流动相 混合物随流动相在柱中流动，吸附 脱附 再吸附 再脱附 分离
色谱技术的原理和应用是什么
色谱技术的原理和应用是什么一、色谱技术的原理色谱技术是一种分离和分析混合物中各个组分的方法，通过物质在固体或液体载体上的运移速率差异，实现混合物的分离。
色谱技术的原理主要包括以下几个方面：1.1 样品的进样在色谱分析中，样品通常以液体或气体的形式进样。
进样的方式包括注射、蒸发、吸附等。
通过进样将待分析的混合物引入色谱柱。
1.2 色谱柱的选择色谱柱是色谱分析的核心部分，根据待分离的混合物性质的不同，选择合适的色谱柱是非常重要的。
常用的色谱柱包括气相色谱柱（GC柱）和液相色谱柱（LC 柱）。
1.3 色谱柱的填充物色谱柱的填充物对色谱分离起到关键作用。
填充物通常是固体或液体，根据分离需求的不同，可以选择不同类型的填充物。
常用的填充物有气相色谱柱上的二氧化硅和聚甲基硅氧烷，液相色谱柱上的聚苯乙烯和矽胶等。
1.4 色谱柱的分离机制色谱分离的机制有很多种，常见的有亲和色谱、离子交换色谱、分子筛色谱等。
分离机制的选择需要考虑待分离物质的性质和分离效果的要求。
1.5 色谱柱的检测器色谱柱后方的检测器对分离的物质进行检测并转化为可观察的信号。
常用的检测器包括紫外-可见吸收检测器（UV-Vis Detector）、荧光检测器（Fluorescence Detector）和质谱检测器（Mass Spectrometer）等。
二、色谱技术的应用色谱技术在许多领域中都得到了广泛的应用，下面列举几个主要的领域：2.1 药物分析色谱技术在药物分析中具有重要的地位。
它可以用于分离和鉴定药物中的各个成分，确定药物的纯度、含量以及分解产物等。
色谱技术的应用可以保证药物的质量和疗效。
2.2 环境监测色谱技术在环境监测中发挥着重要的作用。
例如，通过气相色谱技术可以对大气中的有机污染物进行分离和定量分析，了解大气污染的程度。
而液相色谱技术可以用于监测水体中的有机污染物和重金属等，保证水体的安全和生态环境的改善。
2.3 食品安全色谱技术在食品安全领域发挥着重要的作用。
色谱法基本理论PPT课件
02 色谱法的基本原理
分离原理
分离原理
色谱法的基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡来实现分离。当流动 相经过固定相时，与固定相发生相互作用，使得不同物质在固定相和流动相之间的分配平 衡不同，从而实现分离。
开发新型色谱技术
研究和发展新型色谱技术，如微流控芯片色谱、超临界流体色谱等， 以适应不同类型和规模的样品分析。
联用技术结合
将色谱法与其他分析技术（如质谱、光谱等）联用，可以实现更复杂 样品的高效分离和鉴定。
自动化和智能化发展
通过自动化和智能化技术的引入，实现色谱分析的远程控制、实时监 测和数据分析，提高分析效率和准确性。
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分配平衡
色谱法中的分配平衡是指物质在固定相和流动相之间的分布情况。物质在两相之间的分配 平衡受到多种因素的影响，如物质的性质、温度、压力等。
相互作用
物质在固定相和流动相之间的相互作用是影响分配平衡的重要因素。不同的物质与固定相 和流动相之间的相互作用力不同，因此表现出不同的分配平衡，从而实现分离。
固定相和流动相
保留机制
01
保留机制
保留机制是指物质在色谱法中通过固定相的保留作用而滞留在固定相中
的过程。物质的保留机制主要取决于物质与固定相之间的相互作用力和
性质差异。
02
竞争吸附
在色谱法中，多种物质会竞争吸附到固定相上，形成竞争吸附现象。竞
争吸附会影响物质的保留时间和分离效果，因此在选择固定相和流动相
时需要考虑竞争吸附的影响。
色谱法可用于研究化学反应动力学，通过分析反应中间产物和产物， 揭示反应机理和速率常数。
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评价液相色谱方法的标准
问题：什么样的分离结果是好的？分离度？
什么是色谱的分离度
分离度的公式：
R V2 V1
1 2
(W2
W1 )
R：分离程度的量度
影响分离度的因素：K’、α及N
分离度方程：
R
k' k'
1
1
N 4
K‘ 是容量因子，表达了被分离组分与柱填料
峰底 － Peak Base 峰的起点与终点之间连接的直线
峰高 － Peak Height 峰最大值到峰底的距离
峰宽 － Peak Width 在峰两侧拐点处所作切线与峰底相交两点之间的距离
半（高）峰宽 － Peak Width at Half Height 通过峰高的中点作平行于峰底的直线，其与峰两侧相 交两点之间的距离
液相色谱图相关术语
峰面积 － Peak Area 峰与峰底之间的面积,又称响应值
标准偏差；σ － Standard Error 0.607倍峰高处所对应峰宽的一半
拖尾峰 － Tailing Peak 后沿较前沿平缓的不对称峰
前伸峰 － Leading Peak 前沿较后沿平缓的不对称峰
鬼峰 － Ghost Peak 并非由试样所产生的峰；亦称假峰
1000 31.6 2000 44.7 3000 54.7
液相色谱图相关术语
死时间，t0 － Dead time 不被固定相滞留的组分，从进样到出现峰最大值所需 的时间
保留时间，tR － Retention time 组分从进样到出现峰最大值所需的时间
死体积，V0 － Dead volume 不被固定相滞留的组分，从进样到出现峰最大值所需 的流动相体积
保留体积，VR － Retention volume 组分从进样到出现峰最大值所需的流动相体积
30年代开始广泛研究和应用 主要是气相色谱及薄层色谱
高效液相色谱法的广泛应用始于70年代
色谱的发明人
俄国科学家：M. S. Tswett 正式命名“色谱”的文献
色谱分离的机理
分离是一个物理的过程
流动相（Mobile Phase） 固定相（Stationary Phase） 样品（溶解于流动相中的溶质）
高性能的色谱柱，高精度、耐高压的输液泵以 及高灵敏度的检测器…… 广泛应用于各个领域： 医药 / 环保 / 石化 / 生命科学 / 食品及农业…… 在技术，理论及应用上仍处于发展阶段
HPLC的仪器配置及流程
溶剂
HPLC色谱柱
数据处理系统
自动进样器 色谱泵
检测器
废液
HPLC的仪器配置及流程来自数据处理系统之间作用的强弱
α是分离因子，描述两个被分离组份分离的好 坏程度，是化学因素
N 是理论塔板数，描述色谱峰谱带展宽的程度
分离度方程解析：柱效项
N R
1 4
1
1
若 N 增加 2倍 或 3倍 , R会如何变化?
N ＝ 理论塔板数：分离效率的量度
PW = .5
N
16
V
2
W
N
16
5
2
.5
溶剂 色谱泵 自动进样器 色谱柱及柱温箱 检测器
色谱图：HPLC图形结果（Chromatogram）
色谱图即色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信号对时间的 曲线图，其纵坐标为信号强度，横坐标为保留时间。
基线 ↓
← 色谱峰 峰宽
保留时间（分）
峰高
液相色谱图相关术语
色谱峰 － Peak 色谱柱流出组分通过检测器时产生的响应信号的微分 曲线
液相色谱图相关术语
基线 － Baseline 在正常操作条件下，仅由流动相所产生的响应信号的 曲线
基线飘移 － Baseline Drift 基线随时间定向的缓慢变化
基线噪声；N － Baseline Noise 由各种因素所引起的基线波动
谱带扩展 － Band Broadening 由于纵向扩散,传质阻力等因素的影响,使组分在色谱柱 内移动过程中谱带宽度增加的现象
0
2000
4000
理论塔板数
6000
8000
塔板数 × 103
塔板数与流速的关系
15
10
5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
流速（cm/min）
分离度与 N 的关系
N 塔板数
N结果
% 变化
N 1000 N 2000 N 3000
N 5,000 N 10,000 N 15,000
N 1600
PW = 2
N
16
V
2
W
N
16
5
2
2
N 100
色谱柱的柱效 N
理论塔板数计算公式：
N
s
V1
2
W
W
s
方法
Wtan
16 切线法
Wh
5.54 半峰高
W3s
9
3s
W4s
16
4s
W5s
25
5s
峰宽（L）
峰宽与塔板数的关系
300
250
200
150 100
50
k ＝ 2，Vo ＝ 1000L
液相色谱应用：制备型液相色谱
分离及纯化样品是液相色谱原理的直接利用 对分离及纯化的要求
化合物的稳定性 样品的复杂性 制备量的要求 纯度的要求，及纯度的鉴定 方法的安全性
液相色谱应用：分析型液相色谱
定量分析主要基于与标准品的比较 是其最大应用领域
定性分析；不是色谱的强项 基于样品的保留时间比较 借助于和其联用的紫外、质谱或其他检测器
关于色谱
色谱是一种分离工具，而不是传统意义上的分析 仪器 常见的分离方式：
蒸馏、离心、电泳、过滤、超滤 等等
色谱
是其中一种分离工具
色谱法简介
色谱法（Chromatography）溯源 俄国科学加1903年发现色谱的吸附原理，开创 了应用吸附原理分离植物色素的新方法并见诸 于俄文的文献
1906年正式命名（见诸文献） 色谱法；Chromatography
对定量及定性分析的要求 灵敏度、精度及准确度的要求 样品量的要求；复杂样品的分析能力 容易使用
液相色谱原理 － 基本概念及方法开发
液相色谱实验所需的基本参数 流动相：种类及配比，等度或梯度 固定相：色谱柱类型及内径、长短 流动相输送系统参数：流速 检测器参数：紫外检测波长，灵敏度等 温度控制 进样量
什么是液相色谱
色谱
液相色谱
气相色谱
柱色谱 纸色谱 薄层色谱
气相色谱：流动相是气相 液相色谱：流动相是液相
高效液相色谱 HPLC
什么是高效液相色谱
High Performance Liquid Chromatography 高效液相色谱法，简称：HPLC
是一种区别于经典液相色谱；基于仪器方法的高 效能分离手段：