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1、第9章 色谱法概论1本讲稿第一页，共三十八页n色谱法起源n色谱法历程n色谱法分类 n色谱过程 n常用术语 2本讲稿第二页，共三十八页第1节 起源、历程与分类一、起源 1903年：一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用，提出了应用吸附原理分离植物色素的新方法。1906年，俄国植物学家 迈克尔茨维特(Michael Tswett)提出色谱法(Chromatography)概念 色谱学之父色谱学之父 3本讲稿第三页，共三十八页碳酸钙粉末碳酸钙粉末（固定相）（固定相）色素混合液色素混合液石油醚石油醚 (流动相）流动相）色谱柱色谱柱色带色带色谱色：颜色谱：图谱1906年，年，Tsweet发明的色谱法发明
2、的色谱法4本讲稿第四页，共三十八页色素分离示意图色素分离示意图5本讲稿第五页，共三十八页1906年年 迈克尔迈克尔茨维特提出色谱法茨维特提出色谱法1931年年 库恩库恩 奥地利化学家奥地利化学家 胡萝卜素分离胡萝卜素分离1930s 离子交换色谱建立离子交换色谱建立1940s 分配色谱创立，平板色谱法分配色谱创立，平板色谱法1952年年 气相色谱法建立（气相色谱法建立（GC）1968年年 高效液相色谱法建立（高效液相色谱法建立（HPLC）1980s 超临界流体色谱法（超临界流体色谱法（SFC）1990s 毛细管电泳法（毛细管电泳法（CE）1990s末末 毛细管电色谱法毛细管电色谱法二、历程本讲稿
3、第六页，共三十八页 液-固色谱（吸附色谱）的进一步发展有赖于瑞典科学家Tiselius和Claesson的努力，他们创立了液相色谱的迎头法和顶替法。Tiselius,A.W.K.1948年年 Nobel 化学奖化学奖7本讲稿第七页，共三十八页Martin,A.J.P.Synge,R.L.M.1952年年 Nobel 化学奖化学奖 英国科学家Martin和Synge创立了分配色谱1941年，Martin和Synge采用水分饱和的硅胶为固定相，以含有乙醇的氯仿为流动相分离乙酰基氨基酸，并在这一工作论文中预言了用气体代替液体作为流动相来分离化合物的可能性。8本讲稿第八页，共三十八页色谱学的重要作用时
4、间：色谱法是过去、现今、将来分析化学领域最为活跃、应用最为广泛的分离技术。空间：深入到了生命科学、材料科学、环境科学等领域。9本讲稿第九页，共三十八页定义：一种利用固定相和流动相对组分进行物理或物理化学分离的分析方法实质：分离目的：定性分析或定量分析10本讲稿第十页，共三十八页 固定相除了固体，还可以是液体 流动相液体或气体 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11本讲稿第十一页，共三十八页考古学考古学人类学和法医学人类学和法医学色谱法色谱法化学学科的化学学科的所有分支所有分支天体物理、天体物理、天文和生物物理天文和生物物理医学、临床化学医学、临床化学药物化学、药学药物化学、药
5、学毒物学毒物学生物学、植物学、生物学、植物学、遗传学、微生物学、遗传学、微生物学、分子生物学和动物学分子生物学和动物学地质学、地球物理学、地质学、地球物理学、地球化学和古生物学地球化学和古生物学环境科学、环境科学、生态学和海洋科学生态学和海洋科学农业、动物科学农业、动物科学农作物科学、食品科学、农作物科学、食品科学、园艺学和土壤科学园艺学和土壤科学材料科学、材料科学、冶金学冶金学和高分子科学等学科和高分子科学等学科本讲稿第十二页，共三十八页 1按流动相与固定相的状态分：流动相 固定相 类型液相液相色谱色谱液体液体 固体固体 液液-固色谱固色谱液体液体 液体液体 液液-液色谱液色谱气体气体 固体
6、固体 气气-固色谱固色谱气体气体 液体液体 气气-液色谱液色谱气相气相色谱色谱三、分类13本讲稿第十三页，共三十八页2按分离机制分类：吸附色谱：利用物理吸附性能的差异分配色谱：利用分配系数的不同离子交换色谱：利用离子交换原理空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同键合相色谱法：毛细管电泳法和毛细管电色谱法:利用电细管和电的性质相结合而建立毛细管电泳的分离14本讲稿第十四页，共三十八页3 3按操作形式：按操作形式：平面色谱平面色谱 纸色谱纸色谱 薄层色谱薄层色谱 薄膜色谱薄膜色谱柱色谱柱色谱 填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱 柱色谱法柱色谱法 Column chromatography平
7、面色谱法平面色谱法 plane chromatographypaper chromatographythin layer chromatographythin film chromatography15本讲稿第十五页，共三十八页4.4.按使用目的分类按使用目的分类分析用色谱仪分析用色谱仪制备用色谱仪制备用色谱仪流程色谱仪流程色谱仪16本讲稿第十六页，共三十八页色色谱谱法法气相色谱法气相色谱法（GC）液相色谱法液相色谱法（LC）广义的毛细管电泳法广义的毛细管电泳法柱色谱法柱色谱法经典液相柱色谱法经典液相柱色谱法高效液相色谱法（高效液相色谱法（HPLCHPLC）平板色谱法（平板色谱法（TLC、PC
8、）色谱法简单分类毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法17本讲稿第十七页，共三十八页一、色谱过程 第2节 色谱过程与术语 分离组分在两相中的“分配”平衡过程 组分的分配系数不等，移动的速率不等 形成差速迁移而被分离n吸附色谱：吸附 解吸再吸附 再解吸 多次洗脱 差速迁移 分离18本讲稿第十八页，共三十八页19本讲稿第十九页，共三十八页 20本讲稿第二十页，共三十八页二、色谱图色谱图：由检测器输出的电信号强度对时间或流动相流出体积作图得到的曲线t 信号重要信息：峰数：组分个数峰位：保留时间，定性峰强：峰面积，峰高，定量峰间距：分离度21本讲稿第二十一页，共三十八页三、常用术语基线：
9、仅有流动相通过检测器时的响应信号噪音：各种未知的偶然因素引起的基线起伏漂移（drift）：基线随时间向一个方向的缓慢变化22本讲稿第二十二页，共三十八页色谱峰：监测器信号随时间变化而形成的流出曲线 峰面积峰面积A标准差标准差峰峰高高hW峰宽峰宽W半峰宽半峰宽W1/2W1/223本讲稿第二十三页，共三十八页 峰面积A：指色谱曲线与基线间包围的面积 峰高h：色谱峰顶至基线的距离 峰宽W：色谱峰两拐点切线在基线上的截距 半峰宽W1/2：峰高一半处对应的峰宽 标准偏差：0.607倍峰高处峰宽的一半W=4=1.699W1/2W1/2=2.35524本讲稿第二十四页，共三十八页拖尾因子拖尾因子(taili
10、ng factor,T)又叫对称因子又叫对称因子T=0.951.05正常峰（对称峰）正常峰（对称峰）非正常峰非正常峰 前沿峰前沿峰 拖尾峰拖尾峰色谱峰色谱峰T1.0525本讲稿第二十五页，共三十八页保留时间保留时间tR死时间死时间tM调整保留时间调整保留时间tR/26本讲稿第二十六页，共三十八页保留时间tR（定性）从进样到色谱峰顶的时间，组分在色谱柱中的停留时间 组分流经色谱柱所需要的时间。死时间tM 不吸附组分（K=0）的保留时间，组分在流动相中的停留时间 流动相流经色谱柱所需要的时间 空气出峰时间(GC)本讲稿第二十七页，共三十八页死体积Vm：同一柱Vm为常数 未被固定相占有的柱内空间体积
11、 死时间内流经的流动相体积调整保留时间tR 组分在固定相中停留的时间 比不保留组分在柱中多停留的时间.tR=tR tMcFVmtM=（F Fc c为流速为流速ml/minml/min）28本讲稿第二十八页，共三十八页cFVRtR=调整保留体积VR 保留体积扣除死体积 洗脱组分实际所需体积VR=VR VM=tR Fc保留体积VR 将组分洗脱出色谱柱所需流动相总体积 保留时间内流经的流动相体积29本讲稿第二十九页，共三十八页分配系数K（平衡常数）：指在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡后，在固定相与流动相中的浓度比msCCK=分配系数和分配比（K=0，组分不被保留）（K，组分不被洗脱）本讲
12、稿第三十页，共三十八页分配比(容量因子)k(capacity factor)：在平衡状态下，组分在固定相与流动相中的质量比使A、B两组分完全分离的先决条件：两组分的容量因子必须有差异若若kAkB，哪个组分先出峰？，哪个组分先出峰？若若kAkB，哪个组分先出峰？，哪个组分先出峰？若若kA=kB，哪个组分先出峰？，哪个组分先出峰？VSmV=KmSCCk=VSmV=msmmK=kk=VmVs相比率本讲稿第三十一页，共三十八页tR与k的关系：保留因子 R/：组分在柱内的时间分数或浓度分数 溶质分子在柱中移行的速度相当于流动相流经整个柱的移行速度的1/3 如：R/=1/3：对某个分子，则1/3的时间在流
13、动相（tM），而有2/3的时间在固定相(tR)。对于大量的溶质分子，1/3的分子在流动相有2/3的分子在固定相(1-R)。32本讲稿第三十二页，共三十八页同一柱A、B二组分：tR0为分离的基础故：故：又得：又得：)(mABRkktt-=D Dor33本讲稿第三十三页，共三十八页相对保留值 ：待测成分i与基准物质S的调整保留值之比 34本讲稿第三十四页，共三十八页选择性因子混合物中组分2与组分1的调整保留时间之比称为选择性因子，用于衡量色谱柱的选择性，越大，色谱柱的选择性越好35本讲稿第三十五页，共三十八页n讨论：k与组分、固定相和流动相的性质及温度、压力有关，反映组分和固定相、流动相分子间作用力的大小 36本讲稿第三十六页，共三十八页在一个在一个25cm25cm的色的色谱谱柱上，分离一个柱上，分离一个样样品的品的结结果如下果如下图图：计计算：算：(1)两两组组分的分的调调整保留整保留时间时间(2)两两组组分的容量因子分的容量因子(3)两两组组分的分配系数之比分的分配系数之比(4)两两组组分的保留因子分的保留因子37本讲稿第三十七页，共三十八页38本讲稿第三十八页，共三十八页