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1、17.1 概述,17.1.1 色谱法的起源和发展,1906年由俄国植物学家Tsweet创立。 播放动画。,色谱柱玻璃管 固定相CaCO3颗粒 流动相石油醚,时至今日： 固定相除了固体，还可以是液体。 流动相液体或气体，超临界流体。 色谱柱各种材质和尺寸。 被分离组分不再仅局限于有色物质。,利用物质的物理化学性质建立的分离、分析方法。 实质：分离。 目的：定性分析或定量分析。,色谱法定义,色谱法的发展,1906年， Tsweet 1931年，库恩分离了60多种类胡萝卜素。 1940年，英国Martin和Synge提出液液分配色 谱法。 1941年， Martin和Synge提出用气体代替液体作流
2、动相的可能性，11年后，又发表了从理论到实践比较完整的气液色谱法，因此而获得1952年的诺贝尔化学奖。,1944年，Consden发展了纸色谱。 1949年，Macllean发展了薄层色谱。 1957年，Golay开创了毛细管柱气相色谱法。 1956年，Van Deemter发展了速率理论。 20世纪60年代末，出现了高效液相色谱。 20世纪80年代初，发展了毛细管电泳，90年代后，得到广泛的发展和应用。之后，发展了毛细管电色谱法。,17.1.2 色谱法的分类,按流动相与固定相的状态分类：,按操作形式分类,分配色谱：利用分配系数的不同 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异。 离子交换色谱（IEC)
3、： 利用离子交换原理。 空间排阻色谱(SEC)： 利用排阻作用力的不同。 亲和色谱,按分离机制来分类：,17.1.3 色谱法的特点,分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。 灵敏度高 可以检测出g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。,应用范围广 气相色谱：沸点低于500的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处： 被分离组分的定性较为困难。但是现在发展了各种联用技术，弥补了它的不足。,17.2 色谱过程和基本原理,17.2.1 色谱过程,以用液固
4、吸附柱色谱法分离含A、B两组分的混合物为例。 固定相：固体吸附剂，如多孔的硅胶、氧化铝，具表面活性吸附中心。 流动相：液体或气体 分离过程：见图。,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,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。,17.2.2 色谱流出曲线和有关概念,色谱法中的几个术语 色谱流出曲线 样品经色谱柱分离后的流出物通过检测器时所产生的电信号随时间变化的曲线称。,基线： 在操作条件下，没有组分进入检测器时的流出曲线称为。 色谱峰： 色谱流出曲线上的突起部分称为。 正常色谱峰、 拖
5、尾峰、 前延峰。,色谱峰的对称与否，可用对称因子fs（拖尾因子）来衡量。,一个组分的色谱峰可用三项参数说明： 峰位（保留值） 、峰宽、峰高或峰面积。,保留时间 死时间 调整保留时间,保留体积,死体积：由进样器至检测器的流路中未被固定 相占有的空间。,调整保留体积,区域宽度 用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法： 标准偏差()：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。,半峰宽(W1/2 或Y1/2)： 色谱峰高一半处的宽度 。 W1/2 =2.355 峰底宽(W)：通过色谱峰两侧拐点作切线在基线上所截得的距离。 W=4 或：W =1.699W1/2,峰高： h 峰面积: 正常峰的峰面积,作用：
6、峰位（保留值）： 用于定性。 峰宽： 用于衡量柱效。 峰高或峰面积： 用于定量。,基本概念 分配系数 分配系数K是指在一定温度和压力下，溶质在两相间的分配达到平衡时的浓度比值。,若固定相、流动相确定，K仅与温度有关。K越大，表明_。K越小，表明_。,容量因子 容量因子k是在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量之比。,分配系数和容量因子,色谱过程方程：,（可测定）,色谱分离的前提 设组分A与B的混合物通过色谱柱，若两者能分离，则它们的迁移速度必须不同，即保留时间不等。,分配系数比,K1、K2是两个组分的分配系数，组分1先流出色谱柱。,分离度,保留指数（Kovats指数）
7、： 在GC中，以正构烷烃系列作为组分相对保留值的标准，用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标定组分，这个相对值称为保留指数。,保留指数主要与固定相和柱温等条件有关，所以只要条件与文献相同，就可与文献值对照进行定性。该参数的重现性好。,色谱等温线,Cm,Cs,K=Cs/Cm,拖尾,前延,对称,17.3 基本类型色谱方法及其分离机制,17.3.1 吸附色谱,a. 固定相和流动相 固定相吸附剂（硅胶或Al2O3） 具表面活性吸附中心 流动相气体 GSC 液体溶剂 LSC,b. 分离原理 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心。 利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离,常用吸附剂：硅胶 其活
8、性中心,SiOH,吸附平衡 Xm + nYaXa + nYm 吸附系数,吸附色谱的色谱方程：,17.3.2 分配色谱,a. 固定相和流动相 固定相液体（经典） 流动相与固定相不互溶的液体或气体 （GLC 、LLC） 载体惰性，性质稳定， 不与固定相和流动相发生化学反应,b. 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而实现分离。,狭义分配系数：,注：K与组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温有关。,a. 固定相和流动相 固定相离子交换树脂 流动相水为溶剂的缓冲溶液 被分离组分离子型的有机物或无机物,17.3.3 离子交换色谱,按可交换离子的电荷符号可分为： 阳离子交换色谱
9、阴离子交换色谱,b. 分离原理 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。,17.3.4 分子排阻色谱法,a. 固定相和流动相 固定相多孔性凝胶 流动相水凝胶过滤色谱（GFC） 流动相有机溶剂凝胶渗透色谱 （GPC) 适用对象蛋白质及其它大分子的分离,b. 分离原理 利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性渗透实现分离。 达到平衡：,渗透系数：,Kp仅由溶质分子的线团尺寸和凝胶孔隙的大小决定,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。 除了凝胶色谱法中的K仅与待测分子大小尺寸、凝胶孔径大小有关外，其他三种K值都受组分的性质、流动相的性质、固定相的性质以及柱温的影响。,