色谱法的分类及原理
仪器分析学习 第6章 色谱法导论-气相色谱
* 用时间表示 单位: s或cm
（1）保留时间 tR
试样从进样开始到柱后出现峰极大点
时所经历的时间(O´B)
（2）死时间
t 0
不被固定相吸附或溶解的气体（如：空
* 用体积表示 单位：mL
（1）保留体积 VR
从进样开始到出现峰极大所通过的
载气体积。 VR=tRF0 F0:柱出口处载气流速 mL/min
精选ppt
2）评价柱效的参数
理论塔板数(n)
n5.5(4tR )21(6tR)2
W 1/2
W
理论塔板高度（H） 有效理论塔板数
H L n
n有效 5.54 (W tR '1
)2
16 (tR ' )2 W
2
有效理论塔板高度
注意事项：
L H 有效 n有效
（1）n大，柱效高，分离好，前提是两组分分配系数K应有差
H A B /u C gu C luA B /u Cu
由此可知:流动相线速u一定时，仅在A、B、C较小时，塔板高 度H才能较小，柱效才较高；反之柱效较低，色谱 峰将展宽。
这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出 了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种 类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。
3) 塔板之间无分子扩散（忽略试样 的纵相扩散）
4) 组分在所有塔板上的分配精选系ppt 数保 持常数
精馏塔示意图
精选ppt
2、塔板理论之推导结论
1) 当组分进入色谱柱后，在每块塔板上进行两相间的分配， 塔板数越多，组分在柱内两相间达到分配平衡的次数也越 多，柱效越高，分离就越好。
n L H
n50 流出曲线呈基本对称的峰形； 当 n 达 103－106 流出曲线趋近于正态分布；
《仪器分析》第六章++色谱分析导论
r n
r! n!(r n)!
m(r , n) m P(r , n) m P (1 Pm )
n m
r n
r! n!(r n)!
塔板理论的保留值
组分在柱后出现浓度极大值时，意味着该组分分子 在色谱柱最后一块塔板上的量达到极大（每块塔板 体积相等）。设此时流动相在色谱柱内相应的跳动 次数为rmax，则应该满足以下条件：
上面的式子不够直观，因此需要进行适当的数学 变换。当二项式分布的n，r很大时，可以用正态分 布函数来表示：
1 P ( r , n) ( ) e 2n
r rmax
1 2
n r 2 (1 ) 2 rmax
rHqp V rmax Hqp VR
1 2 n V (1 ) 2 2 VR
'
相比
色谱柱内流动相体积 Vm 色谱柱内固定相体积 Vs
（1-8）
相比与填料的颗粒度、表面积、固定相的用量、填 充的情况等因素有关！
k
'
K
（2）保留值
保留值是组分在色谱柱内滞留行为的一个指标， 与分配过程有关，受热力学和动力学因素的控制。 保留时间、保留体积等。 基本保留方程为：
（6）全部样品开始都集中在第一块塔板上。 （7）分配系数不随组分浓度变化，即分配等温线是线性的。 （8）塔板之间没有分子扩散。
基本关系式
在塔板上，某一个分子出现在流动相中的概率 （Pm）应等于在该塔板上流动相中该物质分子的 个数（摩尔数）与整个塔板上（包括流动相、固 定相）该物质分子的个数之比，因此有：
m(rmax 1, n) m(rmax , n)
m(rmax , n) m(rmax 1, n)
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。
色谱法知识简介
色谱法知识简介一、色谱法的定义色谱法（色谱分析、为色层法、层析法），是一种物理化学分析方法，它利用混合物中各物质在两相间分配系数的差别，当溶质在两相间做相对移动时，各物质在两相间进行多次分配，从而使各组分得到分离。
二、色谱法的特点及优缺点（1）特点：具高超的分离能力，其分离效率远远高于其他分离技术，如蒸馏、萃取、离心等方法。
（2）优点：①分离效率高；②应用范围广；③分板速度快；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。
（3）缺点：对所分析对象的鉴别功能较差，一般来说色谱的定性分析是靠保留值定性，但在一定的色谱条件下，一个保留值可能对应许多个化合物。
（为分离和鉴定一个有机混合物，常常把色谱方法的高效分离能力和光谱方法的鉴别能力结合在一起，发展了各种各样的联用技术。
）三、色谱法的分类1、按分离原理分——吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、分子排阻色谱法、亲和色谱法等。
2、按分离方法分——纸色谱法、薄层色谱法（TLC）、柱色谱法、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）等。
3、按两相状态分类——气相色谱（气－固、气－液）、液相色谱（液－固、液－液）、超临界流体色谱、化学键合相色谱等。
4、按实际应用方面分——分析型色谱、制备型色谱。
定义：在一定温度下，处于平衡状态时，溶质在互不相溶的两相间浓度之比。
mC C K s S C ：每1ml 固定相中含有溶质的质量；（国标中以C L 表示） m C ：每1ml 流动相中溶解溶质的质量。
分配系数反映了溶质在两相中的迁移能力及分离效能，与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。
分配系数对系统中组分的影响：在同一色谱条件下，样品中K 值大的组分在固定相中滞留时间长，后流出色谱柱；K 值小的组分则滞留时间短，先流出色谱柱。
由此可见，组分在两相中的分配系数越大，越易分离。
K 对色谱峰的影响：正常峰——条件（流动相、固定相、温度和压力等）一定样品浓度很低时（S C 、m C 很小）时K 只取决于组分的性质，与浓度无关。
色谱法的分类及其原理
色谱法的分类及其原理（一）按两相状态气相色谱法:1、气固色谱法 2、气液色谱法液相色谱法:1、液固色谱法 2、液液色谱法（二）按固定相的几何形式1、柱色谱法(column chromatography) ：柱色谱法是将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法2、纸色谱法（paper chromatography）：纸色谱法是利用滤纸作固定液的载体，把试样点在滤纸上，然后用溶剂展开，各组分在滤纸的不同位置以斑点形式显现，根据滤纸上斑点位置及大小进行定性和定量分析。
3、薄层色谱法(thin-layer chromatography, TLC) ：薄层色谱法是将适当粒度的吸附剂作为固定相涂布在平板上形成薄层，然后用与纸色谱法类似的方法操作以达到分离目的。
（三）按分离原理按色谱法分离所依据的物理或物理化学性质的不同，又可将其分为：1、吸附色谱法：利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差别而使之分离的色谱法称为吸附色谱法。
适于分离不同种类的化合物（例如，分离醇类与芳香烃）。
2、分配色谱法：利用固定液对不同组分分配性能的差别而使之分离的色谱法称为分配色谱法。
3、离子交换色谱法：利用离子交换原理和液相色谱技术的结合来测定溶液中阳离子和阴离子的一种分离分析方法，利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。
离子交换色谱主要是用来分离离子或可离解的化合物。
它不仅广泛地应用于无机离子的分离，而且广泛地应用于有机和生物物质，如氨基酸、核酸、蛋白质等的分离。
4、尺寸排阻色谱法：是按分子大小顺序进行分离的一种色谱方法，体积大的分子不能渗透到凝胶孔穴中去而被排阻，较早的淋洗出来；中等体积的分子部分渗透；小分子可完全渗透入内，最后洗出色谱柱。
这样，样品分子基本按其分子大小先后排阻，从柱中流出。
被广泛应用于大分子分级，即用来分析大分子物质相对分子质量的分布。
第十七章 色谱分析法概论
在流动相和固定中具有不同的分配系数，分配系数的大小
反映了组分在固定相上的溶解-挥发 或 吸附-解吸的能力。
分配系数大的组分在固定相上溶解或吸附能
力强，因此在柱内的移动速度慢；分配系数小的
组分在固定相上溶解或吸附能力弱，因此在柱内 的移动速度快。
经过一定时间后，由于分配系数的差别，使
各组分在柱内形成差速移行，达到分离的目的。
空间总和）
当色谱柱载气流速为F0(ml／min)时，它与死时间的 关系为：
V0(M) = tM· 0 F
(VM 大，色谱峰展宽，柱效低)
4. 保留值：定性参数，是在色谱分离过程中，试样中各组分
在色谱柱内滞留行为的一个指标。 （它可用保留时间、保留体积和相对保留值等表示） （1）保留时间 tR （retention time）： 从进样到柱后出现待测组分浓度最大值时（色谱峰顶点） 所需要的时间，称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、 tR(2) 所示，
把这些色 带称为 “ 色谱图 ” （chromatography）, 相
应的方法叫作“色谱法”
色谱法是一种分离技术：
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
各组分被分离后，可进一步进行定性和定量
分析： 经典：分离过程和其含量测定过程是离线的，即 不能连续进行 现代：分离过程和其含量测定过程是在线的，即 能连续进行
p tR tM t 'R k q tM tM
任一组分的 k 值可由实验测得，即为调整保留时间 tR’与 不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间tM 的比值。可将k 看
作色谱柱对组分保留能力的参数，k 值越大，保留时间越长。
色谱的分类及原理
色谱的分类及原理
分类：
1. 按分离机制分类：色谱可以根据分离机制分为液相色谱和气相色谱两大类。
2. 按固定相性质分类：液相色谱可以分为吸附色谱和分配色谱两类。
气相色谱根据固定相的性质可以分为吸附色谱、气相分配色谱和离子交换色谱等。
液相色谱原理：
液相色谱是利用液相作为流动相进行分离的色谱技术。
样品在固定相上以分配或吸附作用的形式进行分离。
液相色谱的固定相一般是细小颗粒的填充物，例如固定相可以是液体，也可以是固体。
样品溶于流动相，在流动相的作用下，根据样品成分与固定相的亲疏性差异，不同成分会以不同的速率被固定相吸附或分配，从而完成分离。
气相色谱原理：
气相色谱是利用气相作为流动相进行分离的色谱技术。
样品在固定相上以吸附或分配作用的形式进行分离。
气相色谱的固定相一般是覆盖在填充柱或涂布在毛细管壁上的涂层。
样品被注入到气相载气中，然后通过气相载气将样品与固定相接触，不同成分会根据其与固定相的相互作用力不同，以不同的速率在固定相中进行传播和分离。
吸附色谱原理：
吸附色谱是以固定相上吸附作用为基础的分离方法。
样品成分与固定相之间的吸附作用力不同，导致各成分在固定相上停留
的时间不同从而实现分离。
分配色谱原理：
分配色谱是以固定相上分配作用为基础的分离方法。
样品溶解在移动相中，根据样品成分与固定相的亲疏性差异，不同成分会在流动相和固定相之间进行分配，使得不同成分以不同速率移动从而实现分离。
基本类型色谱方法及其分离机制 - 基本类型色谱方法及其分离机制
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第二节 基本类型色谱方法 及其分离机制
一、色谱法的分类
按流动相的分子聚集状态分类: GC、LC、SFC 等
按固定相的分子聚集状态分类: GSC、GLC、LSC、LLC等
一、色谱法的分类
按操作形式分类: 柱色谱法、平面色谱法、毛细管电泳法等
按色谱过程的分离机制分类: 分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱
留强，后被洗脱，Ka小的组分在吸附剂上保 留弱，先被洗脱。 • Ka与组分的性质（极性、取代基的类型和数 目、构型有关）。
三、吸附色谱法
以硅胶为吸附剂：极性强的组分吸附力强 ①非极性化合物，不被吸附; ②基本母核相同，引入的取代基极性越强，则
分子的极性越强，吸附能力越强；极性基 团越多，分子极性越强; ③不饱和化合物的吸附力强，双键数越多，吸 附力越强。 ④分子中取代基的空间排列
二、分配色谱法
洗脱顺序 由组分在固定相或流动相中溶解度 的相对大小而决定 正相液液分配色谱：极性强的组分后被洗脱。
（库仑力和氢键力）
反相液液分配色谱：极性强的组分先出柱。
三、吸附色谱法
分离原理 利用被分离组分对固定相表面吸 附中心吸附能力的差别（吸附系数）而实现 分离。
吸附过程是试样中组分的分子(X)与流动相 分子(Y)争夺吸附剂表面活性中心的过程， 即为竞争吸附过程 。
法、分子排阻色谱法等
二、分配色谱法
• 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（分配系数）而实现分离
K＝ Cs X s Vs Cm X m Vm
组分在s中溶解度↑或在m中溶解度↓，K ↑ 在LLC中K主要与流动相的种类与极性有关； 在GLC中K与固定相极性和柱温有关。
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色谱法的分类及原理、特点
作者：佚名文章来源：21世纪精细化工网点击数：675 更新时间：2006-5-22
一、色谱法的分类
1、按两相所处的状态分类
如实验：固定不动——固定相
石油醚不断流动——流动相
流动相——固定相
气体液态气——液
气——固
液体固态液——液
液——固
2、按固定相性质及形式分类
柱色谱固定相装在一根称为色谱柱的玻璃或金属管内，填充柱色谱。
固定相附着管内壁，空心柱色谱。
纸色谱利用滤纸作固定相。
薄层色谱将吸附剂压成薄膜，涂在玻璃板上。
3、按分离原理分类
吸附色谱利用吸附剂对不同组分吸附能力的不同分离。
分配色谱利用不同组分在两相间分配能力的不同分离。
离子交换色谱利用离子交换剂对不同组分交换容量不同而分离。
凝胶色谱根据分子量大小不同而分离。
4、按色谱技术分类
程序升温柱温在一个分析周期内不断升高。
裂解将高分子——小分子——气谱。
顶空色谱测定与液相平衡的气体的组成，推断液体组成。
毛细管色谱内径0、1mm——0、5mm
多维色谱两个或两个以上色谱柱。
制备色谱制取纯样品、试剂等，一般内径8mm——20mm。
二、色谱分离的原理及流程
1、分离原理：
基于混合物中各组分在两相间溶解（或吸附）等能力不同，经过反复多次（103——106）的分配（或吸附）平衡，使性质有微小差别的组分分离。
2、色谱仪流程方框图
气路系统→分离系统→检测系统→放大系统→记录系统
三、色谱法的一般
1、高选择性：指色谱法分开性质很相近的组分，如同位素、同分异构体等，选择性取决于选择合适的固定相。
2、高效能：指色谱法能分开沸
点接近的、含多种组分的复杂混合物。
3、高灵敏度：指色谱法可以检测出10-11—10-12克的物质，可以用于分析超纯气体、高纯试剂级杂质。
该项由检测器的灵敏度决定。
4、分析速度快：一般样品几分种到几十分种完成分析，有的甚至于不到一分种。
5、应用范围广：GC法可用于分析气体、可挥发液体；而LC法可用于分析高沸点、不易挥发、热稳定性差、分
子量大的液体。