仪器分析张寒琦 第十四章 色谱法原理
色谱法的原理
色谱法的原理色谱法是一种分离和分析化合物的方法，它基于化合物在固定相和流动相之间的分配行为。
色谱法广泛应用于化学、生物化学、环境科学和药学等领域，是一种非常重要的分析技术。
本文将介绍色谱法的原理及其在分析化学中的应用。
色谱法的原理可以简单概括为“分配-吸附”原理。
在色谱柱中，填充有固定相，样品在流动相的作用下，将根据其在固定相和流动相之间的分配系数而发生分离。
固定相可以是固体或液体，而流动相则可以是气体或液体。
根据固定相和流动相的不同组合，色谱法可以分为气相色谱（Gas Chromatography, GC）和液相色谱（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）等不同类型。
在色谱法中，样品首先通过进样装置被引入到色谱柱中，然后在流动相的作用下，样品成分将根据其在固定相和流动相之间的分配系数而逐渐分离。
最终，通过检测器对分离后的化合物进行检测和定量分析。
检测器可以是吸收光谱仪、荧光检测器、质谱仪等不同类型的仪器。
色谱法的原理非常简单，但在实际应用中却需要考虑很多因素。
首先是色谱柱的选择，不同的固定相和柱型对于不同类型的化合物具有不同的分离效果。
其次是流动相的选择，流动相的性质对于分离效果也有很大的影响。
另外，温度、流速、进样量等操作条件也会影响色谱法的分离效果。
色谱法在分析化学中有着广泛的应用。
例如，在药物分析中，色谱法可以用于药物的纯度检测和含量测定；在环境科学中，色谱法可以用于检测水体和大气中的污染物；在生物化学中，色谱法可以用于分离和鉴定生物样品中的化合物等。
总之，色谱法是一种非常重要的分析技术，它基于化合物在固定相和流动相之间的分配行为，通过分离和检测化合物，实现对样品的分析和定量。
在实际应用中，我们需要根据具体的分析目的和样品特性，选择合适的色谱柱、流动相和操作条件，以获得准确可靠的分析结果。
希望本文对色谱法的原理和应用有所帮助。
色谱法的原理及应用范围
色谱法的原理及应用范围1. 背景介绍色谱法是一种在化学分析中常用的分离技术，可以用来分离和鉴定混合物中的化合物。
它基于样品中不同化合物在移动相（液相或气相）和固定相之间的分配系数差异来实现分离。
色谱法具有高分辨率、高选择性和广泛的应用范围等优点，被广泛应用于各个领域。
2. 色谱法的原理色谱法的原理是基于分配平衡的原理。
移动相将混合物溶解，涂布在流动相一定的固定相上，其中固定相是通过涂覆或填充在柱子中的。
混合物在移动相和固定相之间通过吸附和解吸来实现分离。
不同物质在两相之间的平衡系数不同，因此在移动相流动过程中，它们会以不同的速率从固定相中移出。
3. 色谱法的分类色谱法可以分为气相色谱法（Gas Chromatography，GC）和液相色谱法（Liquid Chromatography，LC）两大类。
3.1 气相色谱法气相色谱法是使用气体作为流动相的色谱分析方法。
它通常用于分离蒸气压高、热稳定且易挥发的化合物。
气相色谱法常被应用于环境分析、食品安全检测、毒理学研究等领域。
3.2 液相色谱法液相色谱法是使用液体作为流动相的色谱分析方法。
它分为高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、离子色谱（Ion Chromatography，IC）、凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，GPC）等。
液相色谱法广泛应用于药物分析、食品检测、生化分析等领域。
4. 色谱法的应用范围色谱法在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：•环境分析：色谱法可以用来分析水、空气、土壤等环境中的污染物，帮助监控环境质量和评估环境风险。
•食品安全检测：色谱法可以检测食品中的农药残留、添加剂、重金属等有害物质，保障食品安全。
•生物医药分析：色谱法可用于药物的纯度分析、新药开发中药物代谢产物的检测、血液和尿液中激素和蛋白质的测定等。
《色谱分析法》PPT课件
调整保留时间tR’：组分的保留时间与死时间之差值， 即组分在固定相中滞留的时间
tR' tR tm
或t
' R
tR
t0
保留体积VR：从进样开始到组分出现浓度极大点时 所消耗的流动相的体积
16(
t
' R
)2
W
5.54( tR' )2 W1 2
H eff L / neff
讨论：neff 和H eff 扣除了死时间，更能真实的反映柱效 k ，neff n理
小结
塔板理论的贡献：从热力学角度Hale Waihona Puke 提出了评价柱效高低的n和H的计算式
塔板数 n是色谱柱的特征参数。当色谱柱长度一定时，
2. 纵向扩散项（分子扩散项）：B/u
产生原因： 峰在固定相中被流动相推动向前、展开 →两边浓度差
纵向扩散系数 B 2 Dg
— 弯曲因子（ 1） 填充柱 1 空心毛细管柱 1
Dg — 组分在载气中的扩散系数（常数）
影响因素： B u tR ，B Dg
Dg
T
一般分类 液相色谱LC
分离方法
L-L分离
固定相
吸附在固定相表面的液体
液相-固定相 固定相表面键合的有机相
液固或吸附
离子交换
尺寸排阻
气 相 色 谱 GC （流动相为气 体）
气、液 气-键相 气-固定体
超临界流体色 谱 SFC （ 流 动 相超临界流体）
固体 离子交换树脂 聚合物中间隙 吸附在固定相表面的液体 固体表面键合的有机物 固体 固体表面键合的有机物
色谱是什么原理
色谱是什么原理
色谱是一种将混合样品中各种组分分离出来的分析技术。
它基于不同物质在固体或液体静态相与流动相之间互相作用力的差异，使得混合物中的各种组分经过不同的时间或体积分离出来。
常见的色谱技术包括气相色谱（GC）和液相色谱（LC）。
在
气相色谱中，样品通常以气体的形式进入系统，通过样品中各种组分与固定在填充柱上的静态相相互作用，从而实现分离。
而在液相色谱中，样品以液体的形式通过系统，通过样品中各种组分与固定在柱上的静态相相互作用，从而实现分离。
在色谱过程中，流动相的选择非常重要。
流动相可以是气体，也可以是液体。
它通过与样品中各种组分发生作用，推动分子在色谱柱中移动，并在移动过程中实现分离。
流动相的组成可以根据具体的分析要求进行调整，以实现最佳的分离效果。
色谱的分离原理是基于不同物质之间的分配行为或亲和性。
当样品中的各种组分在静态相和流动相之间发生相互作用时，它们会以不同的速率从静态相中释放出来，并向前移动。
根据各组分在静态相和流动相之间的相互作用力的差异，不同物质的分离程度也会不同。
色谱技术在众多领域中得到广泛应用，如环境分析、食品检测、药物研发等。
它具有高分离效果、灵敏度高、能同时分析多种组分等优点，因此成为了现代分析化学研究中不可或缺的工具。
色谱分析法基本原理
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。
色谱分析的原理
色谱分析的原理色谱分析是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析方法，它通过分离和检测混合物中的成分，为我们提供了重要的信息。
色谱分析的原理主要基于样品在固定相和流动相之间的分配和迁移过程，下面我们将详细介绍色谱分析的原理。
首先，色谱分析的原理基于分离过程。
在色谱柱中，固定相和流动相共同作用下，样品中的成分会根据其在固定相和流动相之间的相互作用力不同而发生分离。
固定相通常是一种固体或涂覆在固体支持物上的液体，而流动相则是气体或液体。
样品在固定相和流动相之间不断分配和迁移，最终实现分离。
其次，色谱分析的原理基于检测过程。
当样品中的成分依次从色谱柱中流出时，我们需要对其进行检测和定量分析。
检测器通常会根据样品成分的特性产生相应的信号，比如吸收、荧光、电导率等信号。
通过检测器的信号，我们可以得知样品中各成分的浓度和相对含量。
此外，色谱分析的原理还涉及色谱柱的选择和操作条件的优化。
色谱柱的选择对于分离效果至关重要，不同的色谱柱具有不同的分离能力和适用范围。
操作条件的优化包括流动相的选择、流速的控制、温度的调节等，这些因素会影响样品的分离和检测效果。
最后，色谱分析的原理还包括数据处理和结果解释。
在色谱分析过程中，我们需要对检测到的信号进行数据处理，比如峰面积的计算、峰高的测量等。
通过对数据的处理，我们可以得到样品中各成分的含量信息，进而对结果进行解释和评价。
总的来说，色谱分析的原理是基于分离、检测、色谱柱选择和操作条件优化、数据处理和结果解释等多个方面的综合作用。
通过对这些原理的深入理解和实践应用，我们可以更好地开展色谱分析工作，为科学研究和生产实践提供有力支持。
《色谱法分析法 》课件
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汇报人：
色谱法分析法的优 缺点
优点
分离效果好：能够 将复杂混合物中的 组分分离出来
灵敏度高：能够检 测到微量的组分
应用广泛：适用于 各种样品的分析， 包括气体、液体和 固体
自动化程度高：可 以实现自动化操作 ，提高工作效率
缺点
样品处理复杂，需要专业的技术人员进行操作 分析时间长，需要等待较长时间才能得到结果 仪器设备昂贵，需要投入较大的资金进行购买和维护 操作环境要求高，需要保持实验室的洁净和温度稳定
评估指标：分离度、分辨率、 峰形、保留时间等
分离度：衡量两个相邻峰的 分离程度，越高越好
分辨率：衡量色谱图中两个 相邻谱峰的形状， 越尖锐越好
保留时间：衡量物质在色谱 柱中的保留时间，越短越好
色谱法分析法的应 用
在食品分析中的应用
检测食品中的添加 剂和污染物
鉴别食品中的营养 成分和功能成分
分离原理
色谱法分析法是 一种分离混合物 的方法
原理：利用不同物 质在固定相和流动 相中的分配系数不 同，实现分离
色谱法分析法可 以分为气相色谱 法和液相色谱法
气相色谱法适用 于挥发性物质， 液相色谱法适用 于非挥发性物质
检测原理
色谱法分析法是一种分离和检测混合物的方法 原理：利用不同组分在固定相和流动相中的分配系数不同，实现分离 检测方法：通过检测器检测出各组分的信号，进行定性和定量分析 应用：广泛应用于化学、生物、医药等领域
和杂质
生物技术：检 测生物样品中 的蛋白质、核 酸等生物大分
子
法医学：检测 生物样品中的 毒品、毒物等
色谱法分析法的实 验操作
实验前的准备
样品准备：样品处理、样品 稀释等
什么是色谱分析法色谱分离的原理是什么
什么是色谱分析法色谱分离的原理是什么色谱分析法chromatography基于混合物各组分在体系中两相的物理化学性能差异（如吸附、分配差异等）而进行分离和分析的方法。
国际公认俄国M.C.茨维特为色谱法的创始人。
色谱法体系中的两相作相对运动时，通常其中一个相是固定不动的，称为固定相；另一相是移动的，称为流动相。
在色谱分析过程中，物质的迁移速度取决于它们与固定相和流动相的相对作用力。
溶质和两相的吸引力是分子间的作用力，包括色散力、诱导效应、场间效应、氢键力和路易斯酸碱相互作用。
对于离子，还有离子间的静电吸引力。
被较强吸引在固定相上的溶质相对滞后于较强地吸引在流动相中的溶质，随着移动的反复进行与多次分配，使混合物中的各组分得到分离。
色谱分析法的分类比较复杂。
根据流动相和固定相的不同，色谱法分为气相色谱法和液相色谱法。
①气相色谱法的流动相是气体，又可分为：气固色谱法，其流动相是气体，固定相为固体；气液色谱法，其流动相是气体，固定相是涂在惰性固体上的液体。
②液相色谱法的流动相是液体，又可分为?液固色谱法，其流动相是液体，固定相是固体；②液液色谱法，其流动相和固定相均是液体。
按吸附剂及其使用形式可分为柱色谱、纸色谱和薄层色谱。
按吸附力可分为吸附色谱、离子交换色谱、分配色谱和凝胶渗透色谱。
按色谱操作终止的方法可分为展开色谱和洗脱色谱。
按进样方法可分为区带色谱、迎头色谱和顶替色谱。
经色谱分离出的各组分，与已知标准样品对照进行定性分析。
现代化的色谱-质谱联用或色谱-光谱联用仪器，配备有丰富的谱图库和微处理机。
色谱柱流出的组分直接送入质谱和光谱仪进行定性鉴定和数据的定量处理。
开发智能化色谱分析是发展的主要方向。
色谱法的特点是?①分离效率高。
可分离性质十分相近的物质，可将含有上百种组分的复杂混合物进行分离。
②分离速度快。
几分钟到几十分钟就能完成一次复杂物质的分离操作。
③灵敏度高。
能检测含量在10-12克以下的物质。
④可进行大规模的纯物质制备。
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固定相
BA B
检测和记录
色谱分离过程的特点：不同组分在通过色谱柱时移动速度不等。
1
0
0
2
0
0
3
0
0
4
0
0
5 0.031 0.001
6 0.078 0.004
7 0.118 0.008
8 0.138 0.014
9 0.138 0.021
10 0.125 0.03
11 0.105 0.04
12 0.083 0.045
定义：利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之 间的作用力（分配、吸附、离子交换等）的差别， 当两相做相对移动时，各溶质在两相间进行多次 平衡，使各溶质达到相互分离。
特点： 高超的分离能力，是一种物理化学分析方法
具体优点：
（1）分离效率高。 （2）应用范围广。 （3）分析速度快。 （4）样品用量少。 （5）灵敏度高。 （6）分离和测定一次完成。 （7）易于自动化，可在工业流程中使用。
用氧化铝和碳酸钙分离a-、b-和g-胡萝卜素。使色谱法开 始为人们所重视。
Izmailov, Shraiber Taylor, Uray
Martin, Synge Consden等 Macllean
Martin, James Van Deemter等
Golay Porath, Flodin
Moore Giddings
β：相比
k ms ns csVs K Vs K
mm nm cmVm
Vm β
分配比的意义：
①k随K和β的变化而变化； ②k值越大→ms越多→柱的容量大
k又称作容量因子。 ③ k是表征色谱柱对被测组分保留能力的主要参 数。
2.2.2 色谱法分离原理
流动相 进样 A+B+空气
流动相
B A+B A 空气
13 0.063 0.05
检测量
0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 流动相体积
2.3 色谱流出曲线
五种磺胺的色谱图
气相色谱分离多环芳烃色谱图
一、色谱流出曲线或色谱图 以检测器对组分的响应信号为纵坐标，流出时间(或流出体 积)为横坐标作图所得的曲线。 R——f (t, V)
色谱法的缺点
定性能力较差。
二、色谱法的重要概念
固定相 流动相 色谱柱
三、色谱法的分类
1、按流动相所处的状态分类
气—固色谱
气相色谱 --- 用气体作流动相
气—液色谱
液—固色谱
液相色谱 --- 用液体作流动相 液—液色谱
超临界流体色谱
2、按固定相使用的形状分类
①柱色谱：固定相装在柱管内。 ②纸色谱 ③薄层色谱 (纸色谱和薄层色谱又统称作平板色谱)
基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。 发明毛细管柱气相色谱。
发表凝胶过滤色谱的报告。 发明凝胶渗透色谱。
发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。 发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采 用抑制型电导检测的新型离子色谱法。
创立了毛细管电泳法。
2.1.2 色谱法定义和分类
一、色谱法的定义
分配色谱 (L－L，G－L)
OH Silica base
SO3+N
NH3+
CO2-
OCON(CH3)2
Electrostatic attraction
离子交换色谱 (L－S)
CO2H
空间排阻色谱 (L－S)
2.2 色谱分离原理
2.2.1 分配系数和分配比
1. 分配系数（K）
K Cs Cm
Cs： 被测组分在固定相中的浓度 Cm： 被测组分在流动相中的浓度
各种氨基酸
硅胶为载体 水为固定相
年代 1906
1931 1938 1938 1941 1944 1949 1952 1956 1957 1958 1959 1964 1965 1975 1981
发明者
发明的色谱方法或重要应用
Tswett
用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。
Kuhn, Lederer
二、色谱流出曲线构成： 由基线和色谱峰组成。
基线：指仅有流动相通过而没有待测物，检测器响应信号随 流出时间的变化。
色谱峰：在基线上突起的部分，它是由引入流动相中被测物 引起的。
色谱图或色谱流出曲线
2.3.1 色谱峰
描述色谱峰三种参数
峰高(或峰面积)—— 峰的大小 区域宽度—— 峰的形状
高斯分布曲线
第二章 色谱法的基本原理
一．教学内容
1. 色谱分离的基本概念和基本原理 2. 色谱分离的理论基础 3. 简单的色谱定性和定量分析的方法
2.1 色谱法概述
2.1.1 色谱法的起源和发展
石油醚 石油醚+植物色素
CaCO3固定相 叶绿素(绿色) 叶黄素(黄色) 胡萝卜素(黄色)
液液分配色谱
水 硅胶
乙醇－氯仿(流动 相)
定义：
通常用将各组分带出色谱柱所需的载气体积 或时间表示。
特点： 在一定的固定相和操作条件下，任何一种物质都 有一个固定的保留值，故组分的保留值可用于该 组分的定性鉴定。
保留值(时间t、体积v)—— 峰的位置
1．峰高h 2．标准偏差σ，0.607h处，拐点处，峰宽正好为2σ 3．峰面积A A＝1.065hY1/2 4．半峰宽Y1/2 Y1/2=2.354σ 5．峰底宽Y=4σ，拐点作切线与基线相交，相交两点间
距离为峰底宽Y。Y1/2、Y统称为区域宽度
2.3.2 保留值
Small Jorgenson等
最先使用薄层色谱法。 用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。 提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可 作为流动相（即气相色谱）。
发明了纸色谱。 在氧化铝中加入淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入 实用阶段。
从理论和实践方面完善了气-液分配色谱法。 提出色谱速率理论，并应用于气相色谱。
3、按分离过程的物理化学原理分类
① 吸附色谱 (L－S，G－S) ② 分配色谱 (L－L，G－L) ③ 离子交换色谱 (L－S) ④ 空间排阻色谱 (L－S)
吸附色谱 (L－S，G－S)
水
ห้องสมุดไป่ตู้硅胶
Good transport between sample and sorbent Conditioned sorbent
分配系数意义：
K Cs Cm
①K是热力学常数，K值除了与温度、压力有关 外，还与被测物、固定相和流动相的性质有关。 ②K值大→Cs大→tR长→移动速度慢。 ③若两组分的K值相等→两个组分分离开。
2. 分配比（k）
k ms ns csVs K Vs K
mm nm cmVm
Vm β
β Vm Vs