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分析化学5.1.1 色谱法的发展历史

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第一章 色谱发展史

第一章 色谱发展史

《色谱分离技术》教案教学重点：色谱分类及基本术语。

注意事项：第一章绪论第一节色谱发展史1.1.1色谱方法的问世俄国植物学家茨维特(Tswett)于1903年前后在波兰的华沙大学研究植物叶片的组成时，用白垩土(碳酸钙)作吸附剂，分离植物绿叶的石油醚萃取物得到黄色、绿色和灰黄色彼此分离的六个色带。

其方法是：把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中，然后把植物绿叶的石油醚萃取液倒到管中的碳酸钙上，萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙上，再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素，于是在管内的碳酸钙上形成三种颜色的六个色带。

茨维特把这样形成的色带叫做“色谱”(Chromatographie)，茨维特用此名于l906年在德国植物学杂志上发表。

英译名为(Chromatography)，在这一方法中把玻璃管叫做“色谱柱”，碳酸钙叫做“固定相”，纯净的石油醚叫做“流动相”。

现在把茨维特开创的方法叫液—固色谱法(Liquid-Solid Chromatography)。

1.1.2色谱的发展简史在茨维特提出色谱概念后的二十多年无人关注这—“伟大的发明”。

直到l931年德国的Kuhn和Lederer才重复了茨维特的某些实验，用氧化铝和碳酸钙分离了α、β、γ－胡萝卜素，此后用这种方法分离了六十多种这类色素。

Martin和Synge在1940年提出液－液分配色谱法(Liquid-Solid Partion Chromatography)，即固定相是吸附在硅胶上的水，流动相为某种液体。

1941年他们发表了用气体作流动相的可能性，十一年之后James和Matin发表了从理论到实践比较完整的气－液色谱方法(Gas-Liquid Chromatography)，因此而获得了1952年诺贝尔化学奖。

在此基础上l957年Golay叫开创了开管柱气相色谱法(Open—Tubular Column Chromatography)，习惯上称为毛细管柱气相色谱法(Capillary Column Chromatography)。

色谱法概述

色谱法概述

法，是一种分离分析技术，是分离分析多组分混合物
质的极有效的物理及物理化学分析方法；是以试样中 各组分与固定相和流动相之间的相互作用力（如吸附、 分配、离子交换、排阻、亲和等作用力）的差异为依 据而建立起来的各种分离分析方法。
几个概念
• 固定不动的一相，称为固定相，可以是固体或液体。 • 携带试样混合物流过固定相的流体称为流动相， 可以 是气体、液体或超临界流体。 • 内有固定相，用以分离混合物的柱管称为色谱柱。
分分子在多孔性凝胶中的选择性渗透进行分离。
（5）亲和色谱法：以在不同基体上键合多种不同特征
的配体作固定相（称固定化分子），根据不同组分与固
定相的高专属性亲和力进行分离。 （6）生物色谱法：采用各种具有生物活性的材料（例 如：酶、载体蛋白、细胞膜、活细胞等）作固定相，利
用固定相与各种生物活性物质的选择性结合进行分离。
色谱法概述
主要内容
1 色谱法的起源
2 3 4
5 6
色谱法的发展
色谱法的定义、特点 色谱法的分类
色谱法的基本原理
色谱术语
一、色谱法的起源
1906年由俄国植物学家Tswett创立
研究植物叶子的组成时，他将植物色 素的石油醚浸取液通过填充有碳酸钙的直 石油醚
立玻璃管，再用纯净的石油醚自上而下淋
洗，随着淋洗的进行，发现不同色素向下 移动的速度不同，最后色素中各组分互相
按色谱过程的分离机制分类
1、按流动相和固定相的状态分类
流动相
液体 液体 气体 气体 超临界流体
固定相
固体 液体固体 液体
类型
液-固色谱 液相色谱 (1) LC 液-液色谱 气-固色谱 气-液色谱 气相色谱 GC SFC

色谱分析发展简史及其给我们的启示

色谱分析发展简史及其给我们的启示

离子交换色谱
凝胶过滤色谱
亲和色谱
应用——柱层析分离蛋白质
a
b
Hale Waihona Puke c图：a柱层析全套仪器装置；b 凝胶层析过滤原理图 ；
c 亲和层析原理示意图
应用——层析法分离纯化DNA
层析法分离纯化DNA流程图
应用——层析法分离有机化合物
薄层层析法分离 有机化合物的
装置和操作程序
四、色谱发展史给我们的启示
假设：该现象可能是由于植物 组织的分子力的干扰，即由于 “吸附”。石油醚对色素溶解 力低于植物组织的吸附力。而 该吸附力可以被某些溶剂如乙 醇所克服。
初步实验验证：选用与植物叶 片组织类似的基质：滤纸（滤 纸与植物的叶子一样由纤维素 组成）来模拟该过程。
Tswett 的“色谱”研究历程
同时，在该次演讲中Tswett介绍了他利用吸附性能分离色素的研究工 作，主要分为四个部分：
6、色谱近百年的发展史告诉我们，一项技术的发明到广泛应 用，是无数科研工作者不懈坚持和勇于探索的结果。
第八组全体成员
感谢老师和大家的聆听
2019/11/25
二、色谱法的“重生” 与飞速发展
“重生”
25年 “停滞”（1906-1931）之后，R.Kuhn和 E.Lederer使用Tswett的液⁃固色谱法分离来自蛋黄的叶 黄素样品，得到了３ 种胡萝卜素异构体，即α/β/γ⁃胡 萝卜素。
从而证明蛋黄叶黄素是氧化胡萝卜素的混合物， 同时也证明了Tswett的方法可以实现快速有效的分离。
1908 年，成为华沙工学院化学与采矿系的资深讲师，期间他完成了 俄罗斯博士论文“动物和植物界的叶绿素”，并于1910年在华沙出版 （此书对Kuhn的研究工作起了重要作用），

色谱概论(1)

色谱概论(1)
9
气 相 色 谱 GC （流动相为气 体） 超临界流体色 谱 SFC （ 流 动 相超临界流体 ）
气、液 气-键相 键相 气-固定体 固定体
色谱法分类
气相色谱( Gas chromatography )
填充柱气相色谱（Packed column gas chromatography) 毛细管气相色谱 (Capillary column gas chromatography) 裂解气相色谱(Pyrolysis gas chromatography ) 顶空气相色谱 ( Headspace gas chromatography) 气相质谱联用技术（Gas chromatography-Mass spectrometry)
色谱分析法
概述 色谱有关术语 色谱法基本原理 基本色谱分离方程式
1
色谱法起源
历史
俄国植物学家茨维特在 1906年使用的色谱原型装置 1906年使用的色谱原型装置 分离对象 --- 植物色素 色谱柱 --- 玻璃管 固定相 --- 碳酸钙 流动相 --- 石油醚
2
色谱法发展历史
1931年 年 1936年 年 1940年 年 1941年 年 1952年 年 1967年 年 80年代 年代 胡萝卜素植物色素分离 离子交换色谱建立 吸附色谱与电泳相结合 分配色谱创立 气相色谱法建立 高效液相色谱法建立 离子色谱、超临界流色谱、高效毛细管电泳
W = 4σ b
W1 = 2σ 2ln 2
2
色谱法基本概念
相对保留值，选择性因子( 相对保留值，选择性因子( α)
α
=
t t
′
R R
2
′
1
---- 固定相对两种组分的选择性 固定相对两种组分的选择性

色谱法概论

色谱法概论

*在色谱柱上发生反复多 次的吸附-解吸(分配)的 过程。 *两种组分的极性不同， 吸附剂表面对组分的吸 附能力存在差异， 吸附能力较弱的A先 吸附能力较弱的 先从色 谱柱中流出 吸附能力 流出，吸附能力 流出 较强的B后流出 后流出色谱柱， 较强的 后流出 从而使两组分得到分离。
二、分配系数与色谱分离 (一)分配系数和容量因子 1.分配系数(distribution coefficient, K) 在一定温度和压力下，达到分配平衡时， 组分在固定相(s)和流动相(m)中的浓度 浓度 (C)之比。 之比。 之比
v R= u
'
对于定距展开，υ=L/tR, u=L/t0, 则
v L / tR R' = = u L / t0
t0 tm Nm CmVm R= = = = tR tm + ts Nm + NS CmVm + CsVs
'
1 1 1 R' = = = CSVS ms 1+ k 1+ 1+ CmVm mm
在管的不同部位形成不同颜色的色带， 1906年Tswett在论文中称它为色谱。 玻璃管叫做色谱柱(chromatography column), 管内填充物碳酸钙称为固定相 (stationary phase), 冲洗剂石油醚称为流动相 (mobile phase)。
(二)色谱法的历史
二十世纪初：色谱法诞生。 20世纪30～40年代：薄层色谱和纸色谱。 40～50年代：分配色谱法和塔板理论(马丁 (Martin)和辛格(Synge)因此获诺贝尔化学 奖)。 50年代：气相色谱法，速率理论(奠定了现 代色谱法的基础)。 60年代：色质联用(GC-MS)。 70年代：高效液相色谱。

色谱课讲义(1)-色谱法简介及流程

色谱课讲义(1)-色谱法简介及流程

色谱有关术语
2．保留时间tR 试样从进样开始到柱后出现峰极大点
时所经历的时间，称为保留时间，如上 图O′B．它相应于样品到达柱末端的检测 器所需的时间．
色谱有关术语
色谱有关术语
3．调整保留时间tR′ 某组份的保留时间扣除死时间后称为
该组份的调整保留时间，即 tR′ = tR-tM
色谱有关术语
峰作为标准（s），然后再求其它峰（i） 对这个峰的相对保留值．此时，ri/s可能 大于1，也可能小于1．在多元混合物分 析中，通常选择一对最难分离的物质对， 将它们的相对保留值作为重要参数．在 这种特殊情况下，可用符号α 表示：
色谱有关术语


t R2 t R1
式中tR2′为后出峰的调整保留时间，所以这 时α总是大于1的 。
色谱简介及气相色谱流程
杨永坛
第一研究室 2002年5月
色谱法历史 色谱法分类 色谱有关术语 气相色谱流程
色谱法的历史
色谱法的历史
1903年，Tswett 发表了吸附色谱分离植 物色素的论文，并1906年正式提出色谱法。
1931年，由于Lederer的工作，色谱技术 受到重视。
1938年,Izomailov 和Shraiber 薄层色谱 同年，Taylor和 Uray用离子交换分离
了锂和钾同位素
色谱法的历史
1944年，美国橡树岭实验室和衣阿华州大学 分离和鉴定了稀土元素。 1941年，Martin和Synge发展了分配色谱。 1944年，Martin发展了纸色谱 1952年，Martin和 James发展了气-液分配 色谱。 1956年，Van Deemter等发表了速度理论， 并应用到气相色谱中。
色谱法的历史
1957年，制作了离子色谱交换氨基酸分析 仪。 1959年，凝胶过滤色谱。 1963年，Giddings 奠定色谱理论。 60年代中期，凝胶渗透色谱。 1969年，现代液相色谱问世。 1975年，离子色谱法。

色谱导论PPT课件


5、色谱分析的过程： 色谱法的共性
待分离的样品随流动相的移动，流经色谱 柱，若样品中各组分的分配系数有足够的差异， 则各组分被分离开，然后依次流经检测器，被 检测。
在柱色谱中，色谱柱和检测器是色谱系统 的关键部分。混合物能否分离，除了取决于组 分的分配系数外，还取决于色谱柱。分离后的 组分能否检测出来，受检测器性能的影响。
色谱法分类
2.按色谱系统中固定相的载体分类
将固定相装在柱中的称：柱色谱，又分为： 柱色谱、毛细管色谱。
在平面上展开的色谱分离方法称：平板色谱。 也称为：开床式色谱 其中：利用滤纸作固定相的称：纸色谱。
固定相被涂布于玻璃板上的称：薄层色谱。
8
3.按色谱分离机理分类
（1）分配色谱 （2）吸附色谱 （3）离子交换色谱 （4）凝胶色谱 （5）电色谱
50年代后期出现了将固定相涂布在玻璃板 上的薄层色谱法。60年代末，高效液相色谱法 得到迅速发展，使色谱法成为一门应用广泛的 分离分析方法。
二、色谱法的分类
色谱法分类
1.按固定相和流动相的状态分类
流动相分为：气体、液体两类， 色谱法也分：气相色谱法和液相色谱法。 固定相分：液态固定相、固体固定相。 气相色谱又分：气～液色谱和气～固色谱， 液相色谱又分：液～液色谱和液～固色谱。 注：液态固定相为作为固定相的液态物质涂布 或键合在颗粒状的由惰性材料制成的担体上。
O
0 O’
tM
C
B’ D
W
t’R
B
tR
洗脱时间
二、色谱峰和峰宽
只有流动相,而没有组分通过色谱柱和检测器 时的色谱曲线，称为基线。
加入组分后，每个被分离良好的组分对应一个 正态分布的色谱峰曲线。描述色谱峰的参数主要 有四个：色谱峰的位置、宽度、高度、峰形。

色谱分析法概述


二、色谱法的分类：
三、色谱法的发展趋势 • ①新型固定相和检测器的研制
• ②色谱新方法的研究 • ③色谱联用技术的开发
• ④色谱专家系统的开发
四、色谱分析法的特点
• • • • • 1.选择性高 2.灵敏度高 3Leabharlann 效能高 4.分析速度快 5.应用范围广
总结：
• 1.色谱：混合色素被分为不同色带的现像。（像
Chapter.16
色谱分析法概述
信建豪
第一节 色谱法的历史、分类和发展
一、色谱的历史
① .1903年，俄国植物学家Mikhail Tswett 最 先发明。他采用填充有固体CaCO3细颗粒的玻璃柱，
将植物色素的提取物加于柱顶端，然后以溶剂淋洗，被
分离的组份在柱中显示了不同的色带，他称之为色谱。
(希腊语中 “chroma”=color; “graphein”=write )。
用调整保留体积定性结果 较为准确，但用调整保留时间 定性，结果更加直观。则通常 用调整保留时间定性。
7.相对保留值：
r1, 2
t 2 R t1 R

VR2 VR1
8.保留指数：Ix
I x 100[ z n lg t ( x ) lg t ( z ) R R lg t ( z n ) lg t ( z ) R R
]
（三）色谱峰高和峰面积 （定量）：
1.峰高(h): 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。 2.峰面积(A): 色谱曲线与基线间 包围的面积。
(四)色谱峰区域宽度：
1.标准差(σ) : 正态色谱流出曲线上两拐点距离的一半。正 常峰， σ为0.607倍峰高处的峰宽. 2.半峰宽(W1/2): 峰高处一半的峰宽。W1/2＝2.355 σ 3.峰宽(W): 通过色谱峰两侧拐点作切线在基线上所截得 的距离。 W＝4σ 或W＝1.699 W1/2

色谱法概论


高效液相色谱 - 组分分离
水 甜味剂
人工色素 (柠檬黄)
人工香精
(香橙)
芬达样品
色谱图
高效液相系统
液体样品
液体传输
高效液相色谱柱 高效液相系统
检测器
数据处理
高效液相系统和色谱柱
Agilent 1100 高效液相系统
高效液相色谱柱
可更换卡套
液体医药样品 溶剂
色谱柱
硅胶填料
以不同速率 流出的组分
色谱图
（2）溶解于流动相中，随流动相同速前进，这时u组分=um。 所以组分分子在柱内的移动速度总是≤流动相在柱内的速度，
即um 是极限速度。 组分移动速度的大小，决定于固定相对组分的保留能力，即固
定相与组分间作用力的大小。
不同的组分，固定相对它的保留能力不同，其移动速度不同。
设组分的移动速度为u组分（u组分=L/tR）， 即绝对速度，此速 度受到流动相流速的影响，人们将两个组分的速度都与流动相 相比较，就得保留速度
4. 被分离组分（样品） 如色素
5. 洗脱
将流动相连续不断地加入色谱柱,使之通过固定相,把被 分离的物质冲洗出柱的过程,叫洗脱。
洗脱是色谱过程中必要而又重要的步骤—选择适宜的流 动相、固定相实现分离。
6. 洗脱剂
在洗脱过程中加入色谱柱的流动相即洗脱剂。
7. 洗脱液(流出液)
流出色谱柱的溶液,即洗脱液。
结果 检测器
气相色谱系统
气源
进样器
检测器
数据处理
GAS
色谱柱
柱温箱
气相-质谱系统
色谱柱
色谱分析领域(1)
生命科学
色谱分析实例 体液和组织中的药品 血醇水平 药品纯度

色谱基本知识入门


现在的色谱法是指含义更为广泛的分 离方法：它是利用混合物中各组分在互不 相溶的两相中分配系数的差异，当两相作 相对运动时，混合物各组分在两相中反复 分配达到分离，然后分别测定，是一种分 离与检测相结合的方法。
气体 固定相 固体 液体
流动相
液体 超临界流体
色谱分离基本原理
利用外力使含有样品的流动相通过一固定于柱或平板 上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两
10-9-10-3
—— 可以 可以
10-6-10-3
—— 可以 可以
10-7-10-13
-9-10-3 10-9-10-1 10 进样量
1.3.3色谱法与其他方法的比较
(1)与经典的化学法比较
化学法：根据某种物质具有某种独特的 化学性质来进行分析. 色谱法：不受限制，可使化学性质相同 的复杂组分互相分离.
CE
固定相
固体吸 固体吸 固体吸 附剂 附剂 附剂 键合分 键合分 键合分 子层 子层 子层 粘稠液 体
0.1~10 有 0.5~5 有 0.1~5 有
胶束、 添加剂 等
膜厚 （um）
1mm 有
—— 有
分子间作 用力
色谱 方法 气体 液体 固体 （g ）
GC
HPLC
SFC
TLC
CE
样品适应性 可以 可以 可以 —— 可以 可以 —— 可以 可以
第一章 色谱分离法概述
1.1色谱法的产生和发展
1.1.1 色谱分析法的历史 色谱法是1906年俄国植物学家M.Tswett创立 叶绿素分离动画 实验现象：混合物被分成不同颜色的区域 色谱带， 所以命名为色谱法（色层法、层析法）. 不同色素的运动距离s=v×t
M.Tswett 实验的实质： CaCO3——固定相 } 两相作相对运动 石油醚——流动相 混合物随流动相在柱中流动，吸附 脱附 再吸附 再脱附 分离
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色谱法的发展历史：
1906年，俄国植物学家Tswett发表了他的实验结果，他为了分离植物色素，将植物绿叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉末的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒表面的吸附力不同，随着淋洗的进行，不同色素向下移动的速度不同，形成一圈圈不同颜色的色带，使各色素成分得到了分离。

他将这种分离方法命名为色谱法（chromatography）。

在此后的20多年里，几乎无人问津这一技术。

到了1931年，Kuhn等用同样的方法成功地分离了胡萝卜素和叶黄素，从此，色谱法开始为人们所重视，此后，相继出现了各种色谱方法。