色谱概论1

第一章气相色谱法一色谱法概论色谱法是一种重要的分离分析方法，它是根据组分在两相中作用能力不同而达到分离目的的。

色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。

他在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。

这种方法因此得名为色谱法。

以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。

●色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相；●自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相；●装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱。

当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。

色谱法的分类根据流动相的状态可分为：气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、超临界流体色谱(SFC) 按固定相在支持体中的形状分：柱色谱、平板色谱——纸色谱、薄层色谱按分离机理分类●利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法，称为吸附色谱法。

●利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而达到分离的方法称为分配色谱法。

●利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而达到分离的方法，称为离子交换色谱法。

利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。

按机理分：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱二色谱流出曲线及有关术语色谱流出曲线和色谱峰：由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。

曲线上突起部分就是色谱峰。

(一)基线：在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。

现代⾊谱分析试题第⼀章⾊谱法概论1. 综述各种⾊谱法的特点及其应⽤。

2. 简要说明⽓相⾊谱法（GLC、GSC）、⾼效液相⾊谱法（HPLC的各类⽅法）特点及其应⽤范围？3. 试⽐较⾊谱法（GC、HPLC）之间的异同？第⼆章⾊谱基本理论例1 采⽤3M⾊谱柱对A、B⼆组分进⾏分离，此时测得⾮滞留组分的t M值为0.9min ，A组分的保留时间（t R(A)）为15.1min，B组分的t R为18.0min，要使⼆组分达到基线分离（R=1.5），问最短柱长应选择多少⽶（设B组分的峰宽为1.1 min）？解⽅法（1）：由已知条件，得n B=16(18.0/1.1)2=4284r i,B=18.0-0.9/15.1-0.9=1.20K/B=18.0-0.9/0.9=19则因为所以故⽅法（2）：同⽅法（1）得n B=4284；r i,B=1.20；K/B=19所以则n B (R=1.5)=16 (1.5)2(1.2/0.2)2[(1+19)/19]2=1425故L=n (R=1.5)H=14250.07=99.8cm1m1.A、B ⼆组分的分配系数之⽐为0.912，要保证⼆者的分离度达到1.20，柱长因应选择多少⽶？设有效塔板⾼度为0.95mm.。

2.有⼀液相⾊谱柱长25cm,流动相速度为0.5ml/min，流动相体积为0.45ml，固定相体积为0.25ml,现测得萘、蒽、菲、芘四组分（以A、B、C、D）的保留值及峰宽如表3-1。

根据已知条件试计算出：（1）各组分容量及分配系数；（2）各组分的n及n eff；（3）各组分的H 值及H eff值；（4）画出四组分的K/值之间的关系曲线表3-1 在HPLC柱上测得的A、B、C、D 的组分t R(min) W h/2(min)⾮滞留组分ABCD 4.06.513.514.620.10.420.971.101.38答：（1）K/（A=0.60；B=2.38；C=2.65；D=4.03）；（2）（A=4021；B=3099；C=2818；D=3394）n eff（A=595；B=1535；C=1486；D=2178）;（3）H（A=0.06；B=0.08；C=0.09；D=0.07）H eff（A=0.42；B=0.16；C=0.17；D=0.11）;(5)根据已有数据，绘出K/--n--n eff曲线，⾃⾏判断正确与否，并分析原因。

第十六章色谱分析法概论思考题和习题1．在一液液色谱柱上,组分A和B的K分别为10和15,柱的固定相体积为,流动相体积为,流速为min;求A、B的保留时间和保留体积;2．在一根3m长的色谱柱上分离一个试样的结果如下：死时间为1min,组分1的保留时间为14min,组分2的保留时间为17min,峰宽为1min;1 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n及塔板高度H；2 求调整保留时间'R1t及'R2t；3 用组分2 求n ef及H ef；4 求容量因子k1及k2；5 求相对保留值1,2r和分离度R;3．一根分配色谱柱,校正到柱温、柱压下的载气流速为min；由固定液的涂量及固定液在柱温下的密度计算得V s=;分离一个含四组分的试样,测得这些组分的保留时间：苯、甲苯、乙苯,异丙苯,死时间为;求：1 死体积；2 这些组分的调整保留时间；3 它们在此柱温下的分配系数假定检测器及柱头等体积可以忽略；4 相邻两组分的分配系数比;1 V0=t0×u=×min=10.5cm32'Rt苯 =－= , 'Rt甲苯 =－= ,'Rt乙苯 =－= , 'Rt异丙苯 =－=4．在一根甲基硅橡胶 OV-1 色谱柱上,柱温120℃;测得一些纯物质的保留时间：甲烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、苯、3-正己酮、正丁酸乙酯、正己醇及某正构饱和烷烃;1 求出后5个化合物的保留指数;未知正构饱和烷烃是何物质 2 解释上述五个六碳化合物的保留指数为何不同;3 说明应如何正确选择正构烷烃物质对,以减小计算误差;①根据保留指数的公式和意义,5个化合物的保留指数为：设某正构烷烃的碳数为x,则解此方程得x=5, 所以该正构烷烃为正戊烷;2上述五个化合物极性由大到小分别为：正己醇＞正丁酸乙酯＞3-正己酮＞苯＞正戊烷,根据气液色谱固定液的作用原理,在弱极性的OV-1柱上保留能力由强到弱,即保留指数由大至小;3选择正构饱和烷烃物质对的t R值最好与被测物质的t R值相近,以减小测定误差;5．某色谱柱长100cm,流动相流速为0.1cm/s,已知组分A的洗脱时间为40 min,求组分A在流动相中的时间和保留比R=t0/t R为多少; ,流动相流过色谱柱所需的时间即死时间t0,即为组分A在流动相中的停留时间：t0=L/u=100/×60=组分A的洗脱时间即其保留时间t R保留比R=t0/t R=40=6．某YWG-C18H37 4.6mm×25cm柱,以甲醇－水80:20为流动相,测得苯和萘的t R和W1/2分别为和 min, 和min;求柱效和分离度;7．在某一液相色谱柱上组分A流出需,组分B流出需,而不溶于固定相的物质C流出需;问：1B组分相对于A的相对保留值是多少2A组分相对于B的相对保留值是多少3组分A在柱中的容量因子是多少4组分B在固定相的时间是多少。

1、色谱柱作为分析方法的最大特点是什么？色谱法以高超的分离能力为特点，具有高灵敏度、高选择性、高效能、分析速度快及应用范围广等优点。

2、一个组分的色谱峰可用哪些参数描述？这些参数各有何意义？一个组分的色谱峰可用三项参数即峰高或峰面积（用于定量）、峰位（用保留值表示，用于定性）、峰宽（用于衡量柱效）来说明。

峰高：组分在柱后出现浓度极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的距离。

峰面积：某色谱峰曲线与基线间包围的面积。

保留时间：是从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔，即从进样开始到某个组分的色谱峰顶点的时间间隔。

死时间：是分配系数为零的组分，即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。

调整保留时间：是某组分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的组分在柱中多停留的时间。

峰宽：是通过色谱峰两侧拐点做切线在基线上所截得的距离。

标准差：是正态色谱流出曲线上两拐点间距离之半，或0.607倍峰高处的峰宽之半。

半峰宽：是峰高一半处的峰宽。

W 1/2=2.355σ W=4σ W=1.699 W1/23、说明保留因子的物理含义及与分配系数的关系。

为什么保留因子（或分配系数）不等是分离的前提？保留因子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，故又称为质量分配系数。

而分配系数K是组分在固定相和流动相中的浓度之比。

二者的关系是k=KVs/Vm，可见保留因子除与固定相、流动相、组分三者的性质有关外，还与固定相和流动相的体积比有关。

保留因子越大的组分在色谱柱中的保留越强，tR =t(1+k)，由于在一定色谱条件下t为定值，如果两组分的k相等，则它们的tR 也相等，即不能分离。

要使两组分分离，即tR不等，则他们的k(K)必须不等，即保留因子（或分配系数）不等是分离的前提。

4、各类基本类型色谱的分离原理有何不同？分配色谱法：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别，即在两相间的分配系数的差别而实现分离的。

一、主要内容1．基本概念保留时间t R：从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔。

死时间t0：分配系数为零的组分即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。

调整保留时间t R'：某组分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的组分在柱中多停留的时间。

相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比。

分配系数K：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相与流动相中的浓度之比。

保留因子k：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。

分离度R：相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。

分配色谱法：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别或分配系数的差别而实现分离的色谱法。

吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别或吸附系数的差别而实现分离的色谱法。

离子交换色谱法：利用被分离组分离子交换能力的差别或选择性系数的差别而实现分离的色谱法。

分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸或渗透系数的差别而进行分离的色谱法。

涡流扩散：在填充色谱柱中，由于填料粒径大小不等，填充不均匀，使同一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱，使色谱峰展宽的现象。

纵向扩散：由于浓度梯度的存在，组分将向区带前、后扩散，造成区带展宽的现象。

传质阻抗：组分在溶解、扩散、转移的传质过程中所受到的阻力称为传质阻抗。

保留指数I：在气相色谱法中，常把组分的保留行为换算成相当于正构烷烃的保留行为，也就是以正构烷烃系列为组分相对保留值的标准，即用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标定组分的保留，这个相对值称为保留指数，又称Kovats指数。

保留体积V R：是从进样开始到某组分在柱后出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相体积。

调整保留体积V R'：是由保留体积扣除死体积后的体积。

保留比R'：设流动相的线速度为u，组分的移行速度为v，将二者之比称为保留比。

色谱法基本理论一、分类总分类：二、色谱流出曲线图中Y用W代替1.色谱基础线（1）基线在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线，反映了随时间变化的检测器系统噪声。

（2）峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。

2.区域宽度用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。

（1）标准偏差б即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。

（2）半峰宽W1/2即峰高一半处对应的峰宽。

它与标准偏差的关系为W1/2=2.355б3.基线宽度W即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。

它与标准偏差б的关系是 W= 4б=1.699 W 1/2 3.保留时间 （1）死时间t M不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现（第一个峰）峰极大值所需的时间称为死时间，它正比于色谱柱的空隙体积。

其流动速度将与流动相流动速度相近。

测定流动相平均线速ū时，可用柱长L 与t M 的比值计算，即ū = L/t M （2）保留时间t R试样从进样到柱后出现（第二个峰）峰极大点时所经过的时间，称为保留时间。

（3）调整保留时间t R ´某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间， 即 t R ´= t R t M由于组分在色谱柱中的保留时间t R 包含了组分随流动相通过柱子所需的时间和组分在固定相中滞留所须的时间，所以t R 实际上是组分在固定相中保留的总时间。

✐保留时间是色谱法定性的基本依据。

4.保留体积（1）死体积V M指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。

当后两项很小可忽略不计时，死体积可由死时间与色谱柱出口的载气流速Fc （cm3·min-1）计算。

即 V M = t M ·F c式中 Fc 为扣除饱和水蒸气压并经温度校正的流速。

仅适用于气相色谱，不适用于液相色谱。