02色谱法原理
色谱法的分离原理
色谱法的分离原理色谱法是一种用于分离混合物中成分的分析技术。
它基于不同成分在固定相和流动相之间的不同相互作用力而实现分离。
色谱法可以分为两大类：一类是液相色谱法（Liquid Chromatography, LC），另一类是气相色谱法（Gas Chromatography, GC）。
下面将分别从液相色谱法和气相色谱法的分离原理进行介绍。
液相色谱法分离原理：液相色谱法是基于样品与液相载体在固定相表面上的相互作用力而进行分离的。
液相色谱法涉及两种基本类型的分离机制：吸附色谱和分配色谱。
1.吸附色谱：吸附色谱利用物质在固定相表面吸附的差异实现分离。
固定相通常是多孔吸附剂，具有大量活性表面。
当样品溶液通过固定相时，各组分与固定相之间的相互作用力不同，导致各组分在固定相上的吸附速率不同。
吸附速率较快的组分会滞留更少的时间在固定相上，因此会更早地被洗出。
吸附色谱广泛应用于分离极性化合物。
2.分配色谱：分配色谱基于样品组分在两种不相溶的液体流动相之间的分配差异实现分离。
固定相是一种多孔材料，比如固定相经过表面改性的多孔硅胶柱。
当样品溶液通过柱子时，样品中的各组分会被分配到液相和固定相之间，各组分在两相中的分配系数不同，导致各组分的迁移速率差异。
分配色谱广泛应用于分离中性有机化合物。
气相色谱法分离原理：气相色谱法是一种基于样品在气相载体中迁移速率的不同实现分离的方法。
它是通过将样品蒸发成气体并通过固定相柱进行分离的。
气相色谱法涉及两种基本类型的分离机制：分布系数和不饱和反应。
1.分布系数：在气相色谱法中，物质在流动相（气态）和固定相（涂覆在柱子上的材料）之间的分布行为是分离的基础。
各组分的分布系数不同，导致了在固定相中的不同保留时间和分离。
2.不饱和反应：气相色谱法中还存在不饱和反应的分离机制。
不饱和反应是指样品组分与固定相表面之间发生的特定化学反应。
这种化学反应会影响组分的迁移速率，从而实现分离。
需要注意的是，色谱法的具体分离原理和分离机制会受到多种因素的影响，包括载体的特性、流动相和固定相的选择、操作条件等。
色谱法的基本原理
设样品分子开始全部位于第0号塔板上， 当色谱柱中通过N体积载气后，计算在第 n块塔板上出现某组分分子的概率。这个 概率应该是考虑在塔板上某组分的一个 分子出现在流动相中的概率(Mp) 等于 在该塔板上流动相中组分分子的个数与 整个塔板上组分分子个数之比。
假设色谱柱由5块塔板组成： (0号板,1号,2号,…4号板) 令N=5(N表示进入柱中载气的脉冲次数 令组分进样量为：W=1 组分在柱内的分配过程是以气液色谱分
改变固定相， 改变流动相， 改变样品本身的性质（如衍生化法）
二 区域宽度
（1）标准偏差σ （2） 半峰宽 W1/2 （3） 峰底宽度W
从色谱图中，可得许多信息： 1 色谱峰的个数，可判断所含组分的最少个数； 2 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析； 3 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析； 4 色谱峰的保留值及其区域宽度，评价柱效依据；
t’R(z+n)---碳原子数为z+n的正构烷烃的调整保留时间
t’R(z) ≤t’R(x)≤ t’R(z+n) （通常 n=1）
规定正构烷烃的I 值是其他原子数的100倍， 如：正庚烷I=700
色谱柱效能的参数
柱效：也叫柱效能 。
tR 2 tR 2 n 5.54( ) 16( ) W1/ 2 W
选择性系数
KS
[ RSO3 X ] S [ X ] [ RSO3 H ] S [ H ] m
注：Ks与离子的电荷数、水合离子半径、流动相性质、 离子交换树脂性质以及温度有关 next
图示
分离机制： 依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力） 不同而实现分离 back
结论：
四种色谱的分离机制各不相同，分别形成吸附平衡、 分配平衡、离子交换平衡和渗透平衡 K分别为吸附系数，狭义分配系数，选择性系数和 渗透系数
色谱法的基本原理
' ，k ，K 。 tR = 5 min，tM = 1 min。求VM，VR， VR
解： V V
M
m
V 50 1 50mL
M
V 50 5 250mL
R
V 250 50 200mL
R
t 5 1 k 4 t 1
R M
由
V kK V
s
m
V 50mL K k 4 100 V 2.0mL
定义：扣除死时间后的保留时间。
' R
t = tR tM
' R
说明：组分在固定相中停留的时间。
注意：
tR tR tM
'
4. 流动相的流速
定义：
单位时间流动相所通过的距离----线流速，u
单位时间通过流动相的体积-----体积流速，F 单位时间通过流动相的量-----质量流速，Fm和摩尔 流速，Fn) F、Fm和Fn常称作流量。
为流量计内r处气体的摩尔流速
F
Fr
n
Tc P r Fc Fr Tr P c
柱内平均压力 Pc
P i 2 Po Pc 3 P i Po 1 1 2 Po j Po 1
3
r点处载气的压力Pr Pr = Po－Pw
Vm β Vs
β：相比
ms ns c s Vs Vs K k K mm nm cm Vm 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
仪器分析第十一章色谱法分离原理
• ⑨保留值与分配系数K之间的关系 • 当某一组分的色谱峰最高点出现时，说明 该组分恰好有一半的量洗脱在保留体积的 流动相中，刚好流出色谱柱，其余一半则 仍留在柱内。 • 根据物料等衡原理得： • VRcm=Vmcm+Vscs • VR=Vm+(cs/cm)Vs VR=Vm+KVs • 又VM≈Vm ∴ VR=VM+KVs
• • • •
A—涡流扩散项 B—分子扩散项系数 C—传质阻力项系数 ū—流动相的平均线流速．即单位时间内流 动相在色谱柱中流动的距离．cm/s • 由上式，要降低H的数值，提高柱效，需降 低式中各项系数值。
• 1.涡流扩散项A • 在填充色谱柱中，流动相（载有组分分子） 通过填充物的不规则空隙及填充物颗粒时， 不断改变流动方向，形成紊乱的类似“涡 流”的流动。由于填充物颗粒大小的不同， 以及填充的不均匀性，使组分分子通过填 充柱时，有许多长短不等的路径。因此， 同一组分的不同分子，到达柱尾出口处的 时间有先有后，形成了一个统计分布，色 谱峰变宽。如图所示
K=cs/cm
当K与浓度无关 时，分配等温 线是线性的。 K为常数时所进 行的色谱过程 为线性色谱。
分布等温线方程参见 教材479-481页
典型的分配等温线
• 二、色谱图及相关术语 • 1.色谱图
色谱流出曲线
• 2.相关术语 • (1)基线：色谱柱中仅有流动相通过时，检 测器响应信号的记录值。稳定的基线应是 一条水平直线。 • (2)峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距 离，以h表示。 • (3)保留值 • ①死时间tM：不被固定相吸附或溶解的物 质进入色谱柱时，从进样到色谱图上出现 峰极大值所需的时间。
• A=2dp • —填充不规则因子（包括固定相颗粒大小、 几何形状及装填紧密程度）。 • dp—填充物颗粒的平均直径。 • 注：A与流动相的性质、线速度和组分性质 无关。
第九章 色谱法概论-2
8）选择性因子 α：调整保留值 ） 之比
某组分2的调整保留值与组分1的调整保留 值之比，称为选择性因子 。 由于相对保留值只与柱温及固定相性质有 关，而与柱径、柱长、填充情况及流动 相流速无关，因此，它在色谱法中，特 别是在气相色谱法中，广泛用作定性的 依据。 K2 k2 α = r2， = = 1 K1 k1
1．流出曲线和色谱峰
色谱图） 流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线 色谱峰：流出曲线上突起部分 色谱峰
从色谱图上可以得到许多重要 信息：
①根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组 分的最少个数。 ②根据色谱峰间的距离，可评价色谱条件的选 择是否合理。 ③利用色谱峰的保留值及区域宽度，可评价柱 效。 ④根据色谱峰的保留值，可以对组分进行定性 分析。 ⑤根据色谱峰的面积或峰高，可以对组分进行 定量分析。
♠某组分的 = 0时，即不被固定相保留，最先流出。 某组分的K 某组分的 时 即不被固定相保留，最先流出。
11．容量因子 11．
分配系数K 分配系数 ： K = CS
以吸附色谱为例见图示 吸附→ 解吸→再吸附 →再解吸 →反复多次洗 脱→被测组分分配系数不同→ 差速迁移 → 分 离
图示
分配系数的微小差异→吸附能力的微小差异 微小差异积累→较大差异→吸附能力弱的组分先流出； 吸附能力强的组分后流出 back
色谱过程示意图
二、色谱流出曲线和基本概念
1．流出曲线和色谱峰 2．保留值：色谱定性参数 3．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数
第2节 色谱过程与术语 一、 色谱过程：
色谱过程是当流动相中携带的混合物流
经固定相时，其与固定相发生相互作用。 经固定相时，其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 与固定相之间产生的作用力的大小、 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， 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， 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， 组分被固定相保留的时间不同，从而按一 定次序由固定相中流出。 定次序由固定相中流出。
色谱分析法
薄层色谱分析法摘要：色谱法（chromatography）也称色层法或层析法，是利用分子间相互作用力的差异进行分离、提纯、进而鉴定化合物的重要方法之一。
色谱法在化学、生物学、医学及生命科学等领域中有其越来越多的应用，因此，掌握色谱分析的各个步骤尤其重要的意义。
按作用原理，色谱可分为吸附色谱（利用吸附能力的大小进行分离）、分配色谱（利用溶解度不同进行分离）、离子交换色谱（利用离子交换能力不同进行分离）等；按分离介质可分为柱色谱、薄层色谱和纸色谱等。
其中柱色谱按流动相不同可分为气相色谱、液相色谱和超临界流体色谱，而液相色谱又可分为常规液相色谱、高效液相色谱和离子色谱等。
因此，薄层色谱的使用操作都因被熟练掌握，在以后的各个领域中能正确运用。
关键字：色谱法、点样、制版、展开、展开剂、定位与定性、薄层色谱。
薄层色谱1、原理：薄层色谱(Thin Layer Chromatography)常用TLC表示，又称薄层层析，属于固－液吸附色谱。
样品在薄层板上的吸附剂（固定相）和溶剂（移动相）之间进行分离。
由于各种化合物的吸附能力各不相同，在展开剂上移时，它们进行不同程度的解吸，从而达到分离的目的。
2、薄层色谱的用途：1）化合物的定性检验。
（通过与已知标准物对比的方法进行未知物的鉴定）在条件完全一致的情况，纯碎的化合物在薄层色谱中呈现一定的移动距离，称比移值（Rf值），所以利用薄层色谱法可以鉴定化合物的纯度或确定两种性质相似的化合物是否为同一物质。
但影响比移值的因素很多，如薄层的厚度，吸附剂颗粒的大小，酸碱性，活性等级，外界温度和展开剂纯度、组成、挥发性等。
所以，要获得重现的比移值就比较困难。
为此，在测定某一试样时，最好用已知样品进行对照。
样品中某组分移动离开原点的距离R f =展开剂前沿距原点中心的距离origin2）、快速分离少量物质。
（几到几十微克，甚至0.01µg）3）、跟踪反应进程。
在进行化学反应时，常利用薄层色谱观察原料斑点的逐步消失，来判断反应是否完成。
色谱法原理及公式笔记
理论塔板数:
N=16
tR W
2
=5. 54
tR W1
2
2
有效塔板数:
Neff =16
tR ' W
2
=5 .54
tR ' W1
2
2
两者关系：
N Neff
=
tR tR '
2
=
tR 'tM tR '
2
=
1κ κ
2
峰底分离度：等于相邻组分色谱峰保留值之差与色谱峰平均峰=fi’.Ai
fi’:相对校正因子fi’=fi /fs =mi As /ms Ai 需要: (1)准确测量峰面积 (2)准确求出比例常数 (3)正确选用定量分析方法 峰面积测量法: (1)Ai=1.065.hi.Y1/2 (2)作图求峰面积 (3)自动积分仪
neff16t1死体积v流动相体积流速保留体积v流动相体积流速调整保留体积vr21只与柱温固定相性质有关是色谱定性分析的重要参数可用来表示固定相的选择性分配系数m浓度之比分配比k根据塔板理论待分离组分流出色谱柱时的浓度沿时间呈现二项式分布当色谱柱的塔板数很高的时候二项式分布趋于正态分布
一：基本公式
色谱图：若干物质的流出曲线，即在不同时间上 的浓度或者响应的大小。 保留时间 retention time（tR） ：样品注入到色 谱峰顶出现的时间。
r21只与柱温,固定相性质有关,是色谱定性分析的重要参数,可用来表示固定 相的选择性
分配系数：K=CS/CM（浓度之比）
分配比k: 在一定温度,压力下,在两相间达到平衡时,组分在两相之中的质量比
k=nS/nM k=KVS/VM r21=k2/k1=K2/K1 k= tR’/ tM
仪器分析色谱法的基本原理
死体积 Vm
不能被固定相滞留旳（惰性）组分从进样到出现峰 最大值时所消耗旳流动相旳体积。死体积可由死时间
与流动相体积流速F0（L／min）计算： Vm = tm·F0
保存体积 VR
从进样开始到柱后被测组份出现浓度最大值时所通
过旳流动相体积。如下：
VR = tR·F0
调整保存体积VR′
某组份旳保存体积扣除死体积后，称该组份旳调整保存体积
VR′= tR′·F0 或 VR′ = VR - Vm
相对保存值α2,1 某组份2与组份1旳调整保存值之比，是一种无因次量。
2,1
tR'2 tR1'
VR
' 2
VR1'
tR2 tR1
α2,1旳大小与两组分旳选择性有关。α2,1越大，选择性越好， 越轻易分离。α2,1只与柱温及固定相旳性质有关，而与柱径、 柱长、填充情况及流动相流速无关。所以是色谱法中，尤
N eff
N
1
k +
k
2
⒉ 塔板理论旳成功与局限
⑴ 成功 ① 导出流出曲线数学体现式(模型)； ② 解释了流出曲线形状、浓度极大点； ③ 提出了评价柱效旳参数(N)及其计算公式。
⑵ 局限 ① 仅考虑了热力学原因，没有考虑动力学原因； ② 不能阐明影响柱效旳原因及谱带扩张旳原理； ③ 不能阐明流速对柱效旳影响，试验测得流速不同步N 和H不同。
其是气相色谱法中广泛使用旳定性数据。
从色谱流出曲线上，能够得到许多主要信息：
① 根据色谱峰个数，能够判断样品中所含组份旳至少个数。 ② 根据色谱峰旳保存值（或位置），能够进行定性分析。 ③ 根据色谱峰旳面积或峰高，能够进行定量分析。 ④ 色谱峰旳保存值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能 旳根据。 ⑤ 色谱峰两峰间旳距离，是评价固定相(和流动相)选择是 否合适旳根据。
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。
药物的鉴别试验 色谱鉴别法
CONTENTS
01 药物鉴别试验概述 02 化学鉴别法 03 光谱鉴别法 04 色谱鉴别法
04 药物检测技术
色谱鉴别法
Part4 色谱鉴别法
一、色谱鉴别法概述
1、色谱鉴别法的原理 色谱法是一种物理化学分析方法。它利用混合物中组分在两相间分配系数的 差别，当溶质在两相间作相对移动时，各组分在两相间进行多次分配，从而使 各组分得到分离
Part4 色谱鉴别法
三、高效液相色谱和气相色谱鉴别法
1、高效液相色谱（HPLC）和气相效液相色谱法或气相色谱法操作条件进行 试验 要求供试品和对照品色谱峰的保留时间应一致
Part4 色谱鉴别法
补充：其他鉴别方法
1、生物学鉴别法 2、放射性药物用测定半衰期和能谱的方法 3、旋光法 4、纸色谱法、折射率法、显微镜及偏光显微镜法等
✓供试品和对照品(或标准品)用同种溶剂 配成同样浓度的溶液，在同一薄层板上点 样，展开、显色，供试品所显主斑点的颜 色、位置应与对照品的主斑点相同
Part4 色谱鉴别法
三、高效液相色谱和气相色谱鉴别法
1、高效液相色谱（HPLC）和气相色谱（GC） 一般规定按供试品含量测定项下的高效液相色谱法或气相色谱法操作条件进行 试验 要求供试品和对照品色谱峰的保留时间应一致
2、色谱鉴别法的结果判断 不同组分有各自的特征色谱行为如比移值Rf或保留时间 同一种药物色谱行为相同，可以鉴别药物及其制剂
Part4 色谱鉴别法
二、薄层色谱鉴别法（TLC）
1、薄层色谱鉴别法（thin-layer chromatography）
将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑 料或铝基片上，成一均匀薄层。待点 样、展开后，根据比移值（Rf）与适 宜的对照物按同法所得的色谱图的比 移值（Rf）作对比 2、色谱鉴别法的结果判断 采用对照品（或标准品）比较法