1、色谱法分离原理概述及分类有关的术语色谱法的基本理论分离度定性和定量分析作业色谱法色谱法chromatography与蒸馏，重结晶，溶剂萃取，化学沉积及电解沉积法一样，也是一种分离技术。特别适宜分离多组分的试样，是各种分离技术中效率最高和应用最广的一种方法。最早创立色谱法的是俄国植物学家茨维特茨维特 Tsweet 将填入玻璃柱内静止不动的一相固相或液相称为固固定相定相自上而下运动的一相一般是气体，液体或超临界流体称为流动相流动相装有固定相的柱子玻璃或不锈钢称为色谱柱色谱柱Simulation of Tswett s experiment色谱的分类色谱的分类按按照照分分离离过过程程中中相相系系统统
2、的的形形式式和和特特征征 柱色谱法柱色谱法 平板色谱法平板色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法毛细管色谱法毛细管色谱法 纸色谱法纸色谱法 薄层色谱法薄层色谱法依依据据色色谱谱过过程程中中流流动动相相和和固固定定相相的的物物理理状状态态气相色谱法气相色谱法液相色谱法液相色谱法超临界流体色谱法超临界流体色谱法气固色谱法气固色谱法气液色谱法气液色谱法液固色谱法液固色谱法液液色谱法液液色谱法按按色色谱谱动动力力学学过过程程迎头色谱迎头色谱顶替色谱顶替色谱洗脱色谱洗脱色谱 线性洗脱色谱线性洗脱色谱 非线性洗脱色谱非线性洗脱色谱按所利用的物理化学原理将色谱法分为吸附色谱吸附色谱，分配色谱分配色谱，离子交换色谱离
3、子交换色谱，凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱以及形成络合物色谱形成络合物色谱等。色谱法中的有关术语色谱法中的有关术语基线基线是柱中仅有流动相通过时，检测器响应信号的记录值。峰高峰高:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以 h 表示。保留值保留值:1 死时间tM，不被固定相吸附或溶解的物质 2 保留时间tR，试样从进入开始到柱后出现峰极大值 3 调整保留时间 tR=tR -tM 4 分配比k，也称容量因子。为组分在固定相和流动相中分配量之比，是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。区域宽度区域宽度:是组分在色谱柱中谱带扩张的函数，反映了色谱操作条件的动力学因素。度量法有:标准偏差 半峰宽Y1/2 基线宽
4、度Y。色谱流出曲线可以得到的重要信息色谱流出曲线可以得到的重要信息根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组根据色谱峰的个数，可以判断试样中所含组分的最少个数。分的最少个数。根据色谱峰的保留值根据色谱峰的保留值 或位置或位置，可以进行定，可以进行定性分析。性分析。根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。分析。色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据。柱分离效能的依据。色谱峰两峰间的距离，是评价固定相色谱峰两峰间的距离，是评价固定相 和流和流动动 选择是否合适的依据。选择是否合适的依据。组分完全分离的必须条
5、件组分完全分离的必须条件:组分的分配系数K必须有差异;K=cs/cm cs和cm 分别为组分在固定相和流动相中的浓度区域扩宽的速率应小于区域分离的速度;在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。色谱法基本理论色谱法基本理论塔板理论n=L/Hn 称为理论塔板数，柱效随塔板数增加而增加。1 n 50,可得到基本对称的峰形曲线。如气相色谱柱的n约为103 106，这时的流出曲线可趋近于正态分布曲线。2 当试样进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良好的分离。3 n与半峰宽度及峰底宽的关系式为:n=5.54 tR/Y1/22=16 tR/Y2 n有效
6、=5.54 tR/Y1/22=16 tR/Y2L为色谱柱的长度，H称为塔板高度，简称板高。速率理论吸收了塔板理论中板高的概念，并同时考虑影响板高的吸收了塔板理论中板高的概念，并同时考虑影响板高的动力学因素，指出动力学因素，指出:填充柱的柱效受涡流扩散，分子扩填充柱的柱效受涡流扩散，分子扩散，传质阻力，流动相的流速等因素的控制，从而较好散，传质阻力，流动相的流速等因素的控制，从而较好地解释了影响板高的各种因素。地解释了影响板高的各种因素。谱峰展宽的因素谱峰展宽的因素速率理论用随机行走模型解释了色谱流出曲线的形状是高斯曲速率理论用随机行走模型解释了色谱流出曲线的形状是高斯曲线，认为可以用方差线，认
7、为可以用方差 2作为色谱峰展宽的指标，进而可以用作为色谱峰展宽的指标，进而可以用 12，22，32 和和 42 分别表示涡流扩散，分子扩散，气相传质阻力分别表示涡流扩散，分子扩散，气相传质阻力和液相传质阻力对谱峰展宽的贡献，即和液相传质阻力对谱峰展宽的贡献，即 2=12 22 32 42 速率理论方程速率理论方程板高方程:指出了色谱柱填充的均匀程度，填料粒度的大小，流动相的种类及流速，固定相的液膜厚度对柱效的影响。分分 离离 度度柱效和选择性柱效和选择性理论塔板数n(n有效)是衡量柱效的指标，反映了色谱分离过程动力学性质。常用色谱图上两峰间的距离衡量色谱柱的选择性，其距离越大说明柱子的选择性越
8、好。柱子的选择性主要取决于组分在固定相上的热力学性质。()分离度分离度 也称分辨率(resolution,Rs)。它是指相邻两色谱峰保留值之差与两峰底宽平均值之比，即当Rs 1时，两峰总有部分重叠；当Rs=1时，两峰能明显分离；当Rs=1.5时，两峰已完全分离。当然，更大的值分离效果会更好，但会延长分析时间。分离度受柱效分离度受柱效 n,选择因子选择因子 和容量因子和容量因子 k 的控制的控制1.的大小与两组分的性质有关。的大小与两组分的性质有关。一般可以用如下的方法来调节一般可以用如下的方法来调节:改变流动相的组成，包括改变改变流动相的组成，包括改变pHpH 改变固定相的组成改变固定相的组成
9、 改变柱温改变柱温 采用特殊的化学效应采用特殊的化学效应2.增加塔板数，可以增加分离度。增加塔板数，可以增加分离度。3.容量因子容量因子k k取决于组分和色谱柱两者的性质。取决于组分和色谱柱两者的性质。加大容量因子可以增加大容量因子可以增加分离度，但是会延长分析时间，甚至造成谱带检测困难。常常通过加分离度，但是会延长分析时间，甚至造成谱带检测困难。常常通过改变柱温或流动相的组成，将改变柱温或流动相的组成，将k控制在控制在1 5之间。之间。第一项称热力学因素，第二项称动力学因素，第三项称容量因素。定性和定量分析定性和定量分析定性分析定性分析:是确定色谱图上每一个峰所代表的物质。保留时间保留时间定量分析定量分析:(1)响应信号的测量响应信号的测量 测量峰高和峰面积(2)定量校正因子定量校正因子:绝对校正因子 相对效正因子(3)定量方法定量方法外标法外标法:操作简单，适于工厂控制分析和自动分析。内标法内标法:当只需测定试样中某几个组分，或试样中所有组分不可能全部出峰时，可采用内标法。归一法归一法:将试样中所有组分的含量之和按100%计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数。优点是简便，准确；操作条件变化时，对分析结果影响较小。尤其适合于进量少而其体积不易准确测量的液体试样。作业作业P362,3.柱效能指标和柱的分离度有什么区别和联系P363,18.
