色谱分析法教材

色谱流出曲线的意义：
色谱峰数 = 样品中单组份的最少
个数；
色谱保留值——定性依据；
色谱峰高或面积——定量依据；
色谱保留值或区域宽度——色谱
柱分离效能评价指标；
色谱峰间距——固定相或流动相
选择是否合适的依据。
§9.3 色谱法基本原理
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，
其其中VmV0，Vs为固定相体积
k


分配比 k 的求算：
k也等于组分的校正保留时间与死时间的比值
tR k t0
因此， k 可通过实验测得。由此也可知道， k 可表
示出组分在柱中停留时间的长短。k越大，停留时
'
间也就越长。
3. K 与 k 的关系：
cs ms / Vs Vm K k k cm mm / Vm Vs
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。但当两峰 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
程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力 学两方面来研究色谱行为。
一、描述分配过程的参数
t V r2,1 t V
' r2 ' r1
' r2 ' r1
注意：r2,1只与柱温和固定相性质有关 ，而与柱内径、柱长 L 、填充情况及流 动相流速无关，因此，在色谱分析中， 尤其是GC中广泛用于定性的依据！ 具体做法：固定一个色谱峰为标准s，然 后再求其它峰 i 对标准峰的相对保留值 ，此时以 表示：
e. 保留体积Vr：指从进样到待测
物在柱后出现浓度极大点时所通过
的流动相的体积。
V0 tr Fco
：某组 份的保留体积扣除死体积后的体积。
f. 调整保留体积
V
' r
V Vr V0 t Fco
' r ' r
g. 相对保留值r2,1：组份2的调整 保留值与组份1的调整保留值之比。
0
1 0 0. 5 0.
2 0 0 0.
3 0 0 0
4
出
r
0 1
n
1 0. 5 2 0. 0 0 0
口
0 0 0 0 0
25
3 4
d. 死体积 V0 ：色谱柱管内固
定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连
接头间空隙和检测器间隙的总和。
忽略后两项可得到：
V0 t0 Fco
其中，Fco为柱出口的载气流 速（mL/min)，其值为：
Tc p0 pw Fco F0 Tr p0
F0-检测器出口流速；Tr-室温 ；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温 时水蒸汽压。
谱峰与峰底基线所围成区域的面
积叫峰面积。
3）保留值 a. 死时间 (t0) ：不与固定相作用 的物质从进样到出现峰极大值时的时间 ，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于 该物质不与固定相作用，因此，其流速 与流动相的流速相近。据 t0 可求出流 动相平均流速 u
柱长 L u 死时间 t 0
b. 保留时间 tr ：试样从进样到
1）塔板之间不连续； 2）塔板之间无分子扩散； 3 ）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平 衡，达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H；
4）某组分在所有塔板上的分配系数相同；
5 ）流动相以不连续方式加入，即以一个一个
的塔板体积加入。
(一）、色谱分离过程： 塔板理论是把色谱柱假想为一 个精馏塔，塔内存在许多塔板，组分在 每个塔板的气相和液相间进行分配，达 成一次分配平衡。然后随着流动相按一 个塔板、一个塔板的方式向前移动。经 过多次分配平衡后，分配系数小的组分， 先离开蒸馏塔（色谱柱），分配系数大 的组分后离开蒸馏塔（色谱柱），从而 使分配系数不同的组分彼此得到分离。
使用外力使含有样品的流动相（气 体、液体）通过一固定于柱中或平板上 、与流动相互不相溶的固定相表面。当 流动相中携带的混合物流经固定相时， 混合物中的各组分与固定相发生相互作 用。
由于混合物中各组分在性质和 结构上的差异，与固定相之间产生的 作用力的大小、强弱不同，随着流动 相的移动，混合物在两相间经过反复 多次的分配平衡，使得各组分被固定 相保留的时间不同，从而按一定次序 由固定相中先后流出。与适当的柱后 检测方法结合，实现混合物中各组分 的分离与检测。
参数！
二、 塔板理论 塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分 配状况及评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的 理论。塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板
组成的精馏塔，用塔板概念来描述组分在柱中的分
配行为。塔板是从精馏中借用的，是一种半经验理
论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。
塔板理论假定：
现在的色谱法早已不局限于
色素的分离，其方法也早已得到
了极大的发展，但其分离的原理
仍然是一样的。我们仍然叫它色
谱分析。
一、色谱分离基本原理：
由以上方法可知，在色谱法中存 在两相，一相是固定不动的，我们
把它叫做固定相；另一相则不断流
过固定相，我们把它叫做流动相。
色谱法的分离原理就是利用待 分离的各种物质在两相中的分配 系数、吸附能力等亲和能力的不 同来进行分离的。
相一般是固体）表面对不同组分吸
附能力的差别进行分离的方法；
分配色谱法：利用不同组分在
两相间的分配系数的差别进行分
离的方法。
离子交换色谱：利用溶液中 不同离子与离子交换剂间的交换 能力的不同而进行分离的方法。 空间排斥（阻）色谱法：利 用多孔性物质对不同大小的分子 的排阻作用进行分离的方法。
§9.2 色谱流出曲线（色谱图）及 有关术语 （一）气相色谱法分离的过程： 分离过程（以分离 A 、 B 两组 分为例）为：
气-液色谱法 气相色谱法
色 谱 法 液相色谱法 气-固色谱法
液-固色谱法 液-液色谱法
（二）按固定相的形式分类： 按固定相的状态可分为： 柱色谱：固定相装在色谱柱中； 纸色谱：利用滤纸作载体，吸附 在纸上的水作固定相； 薄层色谱：将固体吸附剂在玻璃 板或塑料板上制成薄层作固定相。
（三）按分离原理分类：可分为： 吸附色谱法：利用吸附剂（固定
出现峰极大值时的时间。它包括 组份随流动相通过柱子的时间 t0
和组份在固定相中滞留的时间。
c. 调整保留时间tr’ ：某组份的保留 时间扣除死时间后的保留时间，它 是组份在固定相中的滞留时间。即 由于保留时间为色谱定性依据。但
t tr t0
' r
同一组份的保留时间与流速有关，
因此有时需用保留体积来表示保留 值。
溶质在固定相中的浓度 cs K 溶质在流动相中的浓度 cm
K 只与固定相和温度
有关，与两相体积、
柱管特性和所用仪
器无关。
分配系数 K的讨论
试 样品一定时，K 主要取决于固定相性质一
定温度下，组分的分配系数 K 越大，出峰越慢； 每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；选择 适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分 具有不同的K值是分离的基础；某组分的K = 0时
二、色谱分类方法： 色谱分析法有很多种类，从 不同的角度出发可以有不同的分类方
法。
（一）从两相的状态分类： 色谱法中，流动相可以是气体， 也可以是液体，由此可分为气相色谱 法（ GC ）和液相色谱法（ LC ）。固定 相既可以是固体，也可以是涂在固体 上的液体，由此又可将气相色谱法和 液相色谱法分为气 - 液色谱、气 - 固色 谱、液 - 固色谱、液 - 液色谱。分类情 况如下：
>1, 又称选择因子。
t (i) t ( s)
' r ' s
h. 区域宽度：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。
区域宽度通常有三种表示方法： 标准偏差：峰高0.607 倍处峰 宽处的一半。 半峰宽W1/2：峰高一半处的峰 宽。W1/2=2.354 峰底宽W：色谱峰两侧拐点上切 线与基线的交点间的距离。W= 4
称为相比率，它也是反映色
谱柱柱型特点的参数。对填充柱
， =6~35 ； 对 毛 细 管 柱 ，
=60~600。
4. 选择因子 ：色谱柱对 A 、 B 两组分的选择因 子 定义如下：
t ( B) k B K B t ( A) k A K A
A为先流出的组分，B 为后流出的组分。
§9.1 概述 色谱法也叫层析法，它是一种
高效能的物理分离技术，将它用于
分析化学并配合适当的检测手段，
就成为色谱分析法。
色谱法的最早应用是 用于分离植物色素，其方 法是这样的：在一玻璃管 中放入碳酸钙，将含有植 物色素（植物叶的提取液） 的石油醚倒入管中。
此时，玻璃管的上端立即出现 几种颜色的混合谱带。然后用纯石油 醚冲洗，随着石油醚的加入，谱带不 断地向下移动，并逐渐分开成几个不 同颜色的谱带，继续冲洗就可分别接 得各种颜色的色素，并可分别进行鉴 定。色谱法也由此而得名。
混合组 分的分 离过程 及检测 器对各 组份在 不同阶 段的响 应
10
8
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ห้องสมุดไป่ตู้
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