仪器分析色谱法的基本原理

  ① 仅考虑了热力学因素，没考虑动力学因素； ② 不能说明影响柱效的原因及谱带扩张的原理；

  α2,1的大小与两组分的选择性有关。α2,1越大，选择性越好， 越容易分离。α2,1只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、 柱长、填充情况及流动相流速无关。因此是色谱法中，特 别是气相色谱法中普遍的使用的定性数据。

  不能被固定相滞留的（惰性）组分从进样到出现峰 最大值时所消耗的流动相的体积。死体积可由死时间 与流动相体积流速F0（L／min）计算：

  保留体积 VR 从进样开始到柱后被测组份出现浓度最大值时所通 过的流动相体积。如下： V R = tR 〃F0

  在气相色谱柱内，理论塔板数一般达103～106。塔板数越多，其 流出曲线越接近于正态分布。根据塔板理论可以导出N 与色 谱峰半宽度或峰底宽度的关系：

  色谱峰W 越小，N 越大，H 越小，柱效能越高。因此，N 和H 是描述柱效能的指标。

  Cgu --气相传质阻力项；Cg--气相传质阻力系数; Clu --液相传质阻力项； Cl--液相传质阻力系数 气相传质过程：气相传质阻力项与填充物粒度的平方成正 比，与组分在载气流中的扩散系数成反比，因此采用粒度 小的填充物和分子量小的气体作载气可提高柱效。 液相传质过程：减小液膜厚度，增大组分在液相中的扩散 系数，均可提高柱效。

  C——传质阻力项系数（ C ＝ C s＋ C m)。其中C s： 固定相传质阻力项系数； C m：流动相传质阻力项系数。

  试样从进样开始到柱后出现色谱峰极大值所需要一些时间。如图中O-B 。它相应于样品到达检测器所需的时间。

  组分在色谱柱中的保留时间tR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的时间；tR′其实就是组分在固定相中 滞留的时间。单位(s)或(cm)。

  例：气相色谱法——载气（即流 动相，是一种不与待测物作用、 用来载送试样的惰性气体，如氮 气等）载着待分离的试样通过色 谱柱中的固定相，使试样在两相 中发生反复多次的分配，最后使 各组分分离，然后分别检测，记 录各自的响应信号。

  ①在每块塔板上气液平衡是瞬间建立的。 ②载气以脉冲式(塞子式)进入色谱柱进行冲洗，每次恰好为一个塔 板体积。 ③所有组分开始都加在第零号塔板上，且不考虑沿色谱柱方向的 纵向扩散。 ④在所有塔板上同一组分的分配系数是常数，和组分的量无关。 ⑤柱分成几段，n为理论塔板数，每段高为H，柱长为L，n=L/H。

  取决于填充物颗粒的大小分布和装柱情况）有关, 与 载气性质、线速和组分无关。 的粒度且颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀。

  ⑴ 色谱法：借助在两相间分配系数的差异，而使混合物中各 组分获得分离的技术称为色谱分离技术。

  ⑶ 流动相：携带样品流过固定相 (气体、液体和超临界流体)。 ⑷ 色谱柱：装有固定相的柱。

  色谱分离过程：当流动相中携带混合物经过固定相时，与固定 相发生作用，由于各组分的结构性质（溶解度、极性、蒸汽压 和吸附能力等）不同，这种相互作用产生强弱的差异。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，按先 后不同的次序从固定相中流出。

  在实际工作中，计算出来的N 和H 值时,有时并不能充分 地反映色谱柱的分离效能，因为用 t R 计算时，没有扣除死 时间tm，应予扣除。所以用tR′代替tR 计算出来的N 值称为 有效理论塔板数Neff。

  为了准确评价色谱柱效能，宜采用有效塔板数Neff和有效塔板高度 Heff。有效塔板数Neff和有效塔板高度Heff消除了死体积影响，较 真实的反映了色谱柱的好坏。

  Dg 组分在气相中的扩散系数（cm2/s）。  填充柱γ= 0.5-0.7 毛细管柱 γ= 1.0  分子量大的组分Dg小，Dg反比于载气密度（分子量） 的平方根, 故采用分子量较大的载气可使B项降低。  保留时间长, 分子扩散项对色谱峰变宽的影响显著.

  ① 根据色谱峰个数，能判断样品中所含组份的最少个数。 ② 根据色谱峰的保留值（或位置），能够直接进行定性分析。

  色谱流出曲线（色谱图）即色谱柱流出物通过检测 器时所产生的响应信号对时间的曲线图，其纵坐标 为信号强度，横坐标为保留时间。

  ① 基线：柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录 值，即图中O-t 线。稳定的基线应该是一条水平直线。 ② 峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，h ③ 标准偏差 ④ 峰面积 A

  柱时，从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间。 对于气相色谱，常把空气(TCD)和甲烷(FID)从进样 到出峰的时间称为tm。如图中O-A’。这种物质不被 固定相吸附或溶解，其流速与流动相的流速接近。 测定流动相平均线速度ū 时可用柱长L与死时间tm 的 比值计算。

  被测物流出色谱柱时流动相中被测物浓度随体积(或时间)的变 化曲线、按分离过程的物理化学原理分类

  ① 吸附色谱 （L-S，G-S）：利用吸附剂对不同组分物理吸附性 能的差异进行分离。 ② 分配色谱（L-L，G-L）：利用不一样组分在两相中分配系数的 不同进行分离。在液-液分配色谱中，根据流动相和固定相相对极 性不同，又分为正相分配色谱和反向分配色谱。

  ③ 离子交换色谱（L-S）：利用组分离子与离子交换剂的交换能 力不同进行分离。

  这一理论得到结果： 1．分布有一最大，两边逐渐减小； 2．最大及整个分布曲线．流出曲线方程 (也称塔板理论方程)，即数学表达式：

  C：不同流出体积时的组分浓度 m：进样量 VR：保留体积 N：塔板数 V ：流出体积

  定义：在一定的温度、压力下，组分在气–液两相间达平衡 时， 分配在液相中的重量与分配在气相中的重量之比。即

  石油醚 植物色素 CaCO3固定相 叶绿素（绿色） 叶黄素（黄色） 胡萝卜素（橙色） 1941年，Martin、Syuge 发明了液－液色谱。 1952年，James、 Martin 发明了气相色谱。 20世纪60年代，出现了高 效液相色谱。

  ④ 空间排阻色谱（凝胶色谱法，L-S）：用多孔物质对不同大小 分子的阻碍作用进行分离。固定相是一种分子筛或凝胶，利用各 组分的分子体积大小不同而进行分离的方法。 ⑤ 亲和色谱：利用不一样组分与固定相的高专属性亲合力进行分离 的技术，常用于蛋白质的分离。

  1956年荷兰化学家Van Deemter等在研究气-液色谱时， 讨论扩散传质等与色谱过程物料平衡和质量平衡的关系， 考察溶质通过色谱体系总浓度的变化。他提出了色谱过 程动力学理论—速率理论。随后Giddings吸收了塔板 理论中板高的概念，并最大限度地考虑了组分在两相间的扩散 和传质过程，认为把色谱过程看作分子无规则运动的随 机过程，从而在动力学基础上较好地解释了影响板高的 各种因素。

  气相色谱 -------用气体作流动相 液相色谱 -------用液体作流动相 由于固定相可分为固体吸附剂和涂在固体担体上或毛细 管内壁上的液体固定相，故可将色谱法分为下述四类：

  ①柱色谱：固定相装在柱管内。它又可分为填充柱色 谱和毛细管柱色谱。固定相装在色谱柱（玻璃管或毛细 管）内。 ②纸色谱：用滤纸作固定相或载体，把试样液体滴在 滤纸上，用溶剂将它展开，根据其在纸上有色斑点的位 置与大小，进行检验确定与定量测定。 ③薄层色谱：将固定相研磨成粉末，再涂敷成薄膜。 样品的分离形式类似纸色谱。

  色谱法是俄国植物学家Tswett（茨维特）于1903年首先 提出的。他把植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有固体 碳酸钙颗粒（固定相）的竖直玻璃管（色谱柱）中，并再 从管的上部加入纯的石油醚（流动相），任其自由流下。 这时植物色素的抽提液沿玻璃管流动，在管内形成具有不 同颜色的色带，每个色带代表不同的组分。