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第十八章第十八章 色谱法导论色谱法导论导导 学学 本章是色谱学的核心内容。了解色谱发展历史，理解本章是色谱学的核心内容。了解色谱发展历史，理解本章是色谱学的核心内容。了解色谱发展历史，理解本章是色谱学的核心内容。了解色谱发展历史，理解色谱法色谱法色谱法色谱法的概念的概念的概念的概念、分类及特点分类及特点分类及特点分类及特点；掌握色谱法的；掌握色谱法的；掌握色谱法的；掌握色谱法的分离原理分离原理分离原理分离原理；了解；了解；了解；了解色谱图常用色谱图常用色谱图常用色谱图常用术语术语术语术语，重点掌握，重点掌握，重点掌握，重点掌握保留值保留值保留值保留值及其相关内容；色谱理论既是对色谱现象及其相关内容；色谱理论既是对色谱现象及其相关内容；色谱理论既是对色谱现象及其相关内容；色谱理论既是对色谱现象的概括，也是对色谱发展的指导，的概括，也是对色谱发展的指导，的概括，也是对色谱发展的指导，的概括，也是对色谱发展的指导，塔板理论塔板理论塔板理论塔板理论和和和和速率理论速率理论速率理论速率理论应充分理应充分理应充分理应充分理解清楚；实际工作中的分离问题与分离度密不可分，所归纳出的解清楚；实际工作中的分离问题与分离度密不可分，所归纳出的解清楚；实际工作中的分离问题与分离度密不可分，所归纳出的解清楚；实际工作中的分离问题与分离度密不可分，所归纳出的分离度公式分离度公式分离度公式分离度公式是色谱法中最重要的公式，并根据它可以通过改变一是色谱法中最重要的公式，并根据它可以通过改变一是色谱法中最重要的公式，并根据它可以通过改变一是色谱法中最重要的公式，并根据它可以通过改变一些参数来控制分离度；掌握定量分析的相关方法。些参数来控制分离度；掌握定量分析的相关方法。些参数来控制分离度；掌握定量分析的相关方法。些参数来控制分离度；掌握定量分析的相关方法。概述概述美美美美国国国国气气气气相相相相色色色色谱谱谱谱仪仪仪仪HPHP高压液相色谱仪高压液相色谱仪高压液相色谱仪高压液相色谱仪国产气相色谱仪国产气相色谱仪国产气相色谱仪国产气相色谱仪一、色谱法（一、色谱法（chromatography chromatography）俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装置：年使用的装置：色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术。试样混合物的分离过程是试样中各组分在色谱分离试样混合物的分离过程是试样中各组分在色谱分离柱中的柱中的两相两相间不断进行着的分配过程。间不断进行着的分配过程。其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相固定相固定相固定相；另一相是携带试样混合物流过此固定相的流另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为体（气体或液体），称为流动相流动相流动相流动相。当流动相中样品混合物经过固定相时，就会当流动相中样品混合物经过固定相时，就会当流动相中样品混合物经过固定相时，就会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与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上与固定相发生作用，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、强弱也有差的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差的差异，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，不同组分在固异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相定相定相定相滞留滞留滞留滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序时间长短不同，从而按先后不同的次序时间长短不同，从而按先后不同的次序时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。从固定相中流出。从固定相中流出。从固定相中流出。色谱法简史色谱法简史俄国植物学家Tswett于19011901年年发现：利用吸附原理分离植物色素19031903年年 发表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to biochemical analysis19061906年年 Tswett 创立“chromatography”“色谱法”新名词19071907年年 在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现彩色环带的柱管19301930年年 R.Kuhn用色谱柱分离出胡萝卜素19351935年年 Adams and Holmes 发明了离子交换树脂，进一步发明了离子色谱19381938年年 Izmailov 发明薄层色谱19411941年年 Martin&Synge Martin&Synge 发明了液发明了液-液分配色谱液分配色谱19441944年年 Consden,Gordon&Martin 发明纸色谱19521952年年 Martin&Synge Martin&Synge 发明气发明气-液色谱液色谱19531953年年 Janak发明气-固色谱19541954年年 Ray发明热导检测器19571957年年 Martin&Golay 发明毛细管色谱1959年 Porath&Flodin 发明凝胶色谱1960年 液相色谱技术完善二、色谱法的分类二、色谱法的分类1 1、按流动相和固定相所处的状态分类、按流动相和固定相所处的状态分类超临界流体色谱法超临界流体色谱法 (SFC)用超临界状态的流体作流动用超临界状态的流体作流动用超临界状态的流体作流动用超临界状态的流体作流动相相相相的色谱法的色谱法的色谱法的色谱法。超临界状态的流体不是一般的气超临界状态的流体不是一般的气超临界状态的流体不是一般的气超临界状态的流体不是一般的气体或体或体或体或流流流流体体体体 ,而而而而是是是是临临临临界压力和界压力和界压力和界压力和临临临临界温度以上高度压缩的气体界温度以上高度压缩的气体界温度以上高度压缩的气体界温度以上高度压缩的气体 ,其密度比一般气体其密度比一般气体其密度比一般气体其密度比一般气体大得多大得多大得多大得多而而而而与液体相与液体相与液体相与液体相似似似似 ,故又称为故又称为故又称为故又称为 “高密度气相色谱法高密度气相色谱法高密度气相色谱法高密度气相色谱法 ”2 2、按固定相的固定方式分类、按固定相的固定方式分类3 3、按分离过程的机制分类、按分离过程的机制分类三、色谱法的特点和应用三、色谱法的特点和应用 1 1 1 1、分离效能高、分离效能高、分离效能高、分离效能高 2 2 2 2、灵敏度高、灵敏度高、灵敏度高、灵敏度高 3 3 3 3、分析速度快、分析速度快、分析速度快、分析速度快 4 4 4 4、应用范围广、应用范围广、应用范围广、应用范围广 5 5 5 5、色谱法的缺点是对未知物的定性分析比较困难、色谱法的缺点是对未知物的定性分析比较困难、色谱法的缺点是对未知物的定性分析比较困难、色谱法的缺点是对未知物的定性分析比较困难(1)(1)(1)(1)色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析；色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析；色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析；色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析；(2)(2)(2)(2)液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物等方面得到了广泛的应用。等方面得到了广泛的应用。等方面得到了广泛的应用。等方面得到了广泛的应用。(3)(3)(3)(3)色谱分离是一种有效的提纯物质技术，用于制备分离，得到高纯样品。色谱分离是一种有效的提纯物质技术，用于制备分离，得到高纯样品。色谱分离是一种有效的提纯物质技术，用于制备分离，得到高纯样品。色谱分离是一种有效的提纯物质技术，用于制备分离，得到高纯样品。(4)(4)(4)(4)色谱色谱色谱色谱质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。应用范围广应用范围广应用范围广应用范围广色谱分离原理色谱分离原理色谱分离原理色谱分离原理 色谱分离是基于样品中各组分在两相间平衡分配的差异。色谱分离是基于样品中各组分在两相间平衡分配的差异。色谱分离是基于样品中各组分在两相间平衡分配的差异。色谱分离是基于样品中各组分在两相间平衡分配的差异。色谱分离过程的两大特点：色谱分离过程的两大特点：色谱分离过程的两大特点：色谱分离过程的两大特点：第一、不同组分在通过色谱柱时移动的速度不等（差速迁移）第一、不同组分在通过色谱柱时移动的速度不等（差速迁移）第一、不同组分在通过色谱柱时移动的速度不等（差速迁移）第一、不同组分在通过色谱柱时移动的速度不等（差速迁移），它提供了实现分离的可能性。，它提供了实现分离的可能性。，它提供了实现分离的可能性。，它提供了实现分离的可能性。第二、各组分分子沿柱子进行扩散分布，即分子分布离散。第二、各组分分子沿柱子进行扩散分布，即分子分布离散。第二、各组分分子沿柱子进行扩散分布，即分子分布离散。第二、各组分分子沿柱子进行扩散分布，即分子分布离散。色谱基本理论是从微观分子运动和宏观分布平衡探讨提高分离色谱基本理论是从微观分子运动和宏观分布平衡探讨提高分离色谱基本理论是从微观分子运动和宏观分布平衡探讨提高分离色谱基本理论是从微观分子运动和宏观分布平衡探讨提高分离迁移和降低离散迁移。迁移和降低离散迁移。迁移和降低离散迁移。迁移和降低离散迁移。色谱基本理论是从热力学和动力学两方面讨论色谱分离问题。色谱基本理论是从热力学和动力学两方面讨论色谱分离问题。色谱基本理论是从热力学和动力学两方面讨论色谱分离问题。色谱基本理论是从热力学和动力学两方面讨论色谱分离问题。分配系数和分配比分配系数和分配比分配系数和分配比分配系数和分配比1 1 1 1、分配系数、分配系数、分配系数、分配系数KK又又又又称称称称为为为为平平平平衡衡衡衡常常常常数数数数，是是是是指指指指在在在在一一一一定定定定的的的的温温温温度度度度和和和和压压压压力力力力下下下下组组组组分分分分在在在在两两两两相相相相间间间间达达达达到到到到分分分分配配配配平平平平衡时，组分在固定相中的浓度衡时，组分在固定相中的浓度衡时，组分在固定相中的浓度衡时，组分在固定相中的浓度CsCs与在流动相中的浓度与在流动相中的浓度与在流动相中的浓度与在流动相中的浓度CmCm之比，即之比，即之比，即之比，即 KK溶溶溶溶解解解解度度度度或或或或吸吸吸吸附附附附能能能能力力力力，组组组组分分分分在在在在固固固固定定定定相相相相中中中中的的的的量量量量，在在在在流流流流动动动动相相相相中中中中的量的量的量的量。组分在固定相中滞留的时间越长。组分在固定相中滞留的时间越长。组分在固定相中滞留的时间越长。组分在固定相中滞留的时间越长。K K 由组分及固定液的热力学性质决定的，只随柱温和柱压而变化，与色谱柱由组分及固定液的热力学性质决定的，只随柱温和柱压而变化，与色谱柱由组分及固定液的热力学性质决定的，只随柱温和柱压而变化，与色谱柱由组分及固定液的热力学性质决定的，只随柱温和柱压而变化，与色谱柱中气相和液相的体积无关。中气相和液相的体积无关。中气相和液相的体积无关。中气相和液相的体积无关。如果两个组分的分配系数相同，则它们的色谱峰完全重合；分配系数相差越大，如果两个组分的分配系数相同，则它们的色谱峰完全重合；分配系数相差越大，如果两个组分的分配系数相同，则它们的色谱峰完全重合；分配系数相差越大，如果两个组分的分配系数相同，则它们的色谱峰完全重合；分配系数相差越大，相应的色谱峰相距越远，分离越好。相应的色谱峰相距越远，分离越好。相应的色谱峰相距越远，分离越好。相应的色谱峰相距越远，分离越好。一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值是值是分离的基础分离的基础；某组分的某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。2 2 2 2、分配比、分配比、分配比、分配比 kkkk 又称又称又称又称容量因子容量因子容量因子容量因子或或或或容量比容量比容量比容量比，是在一定温度和压力下，组分在两相间达到分，是在一定温度和压力下，组分在两相间达到分，是在一定温度和压力下，组分在两相间达到分，是在一定温度和压力下，组分在两相间达到分配平衡时，组分在固定相中的质量配平衡时，组分在固定相中的质量配平衡时，组分在固定相中的质量配平衡时，组分在固定相中的质量p p和在流动相中的质量和在流动相中的质量和在流动相中的质量和在流动相中的质量q q之比。之比。之比。之比。（1）分配系数与分配比都是与组分及）分配系数与分配比都是与组分及固定相固定相的热力学性的热力学性 质有关的常数，质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。随分离柱温度、柱压的改变而变化。（2）分配系数与分配比）分配系数与分配比都是都是衡量色谱柱对组分衡量色谱柱对组分保留能力保留能力的的参数参数，数值越，数值越大，该组分的保留时间越长。大，该组分的保留时间越长。（3）分配比可以由实验测得。）分配比可以由实验测得。k=tR/t03 3 3 3、分配系数与分配比的关系、分配系数与分配比的关系、分配系数与分配比的关系、分配系数与分配比的关系 V Vmm 为柱内流动相的体积，也称为柱为柱内流动相的体积，也称为柱的死体积：包括固定相颗粒之间和颗的死体积：包括固定相颗粒之间和颗粒内部空隙中的流动相体积；粒内部空隙中的流动相体积；V Vs s 为固定相的体积，它指真正参与为固定相的体积，它指真正参与分配的那部分体积：分配的那部分体积：若固定相是吸附剂、固定液、离子若固定相是吸附剂、固定液、离子交换剂或凝胶，则交换剂或凝胶，则 分别指吸附表面积、分别指吸附表面积、固定液体积、离子交换剂交换容量或固定液体积、离子交换剂交换容量或凝胶孔容。凝胶孔容。4 4、基本保留方程、基本保留方程基本保留方程可表示为：基本保留方程可表示为：tR=t0(1+k)若载气流量若载气流量F0恒定，也可用保留体积表示，则恒定，也可用保留体积表示，则 VR=Vm+KVs这就是色谱基本保留方程。这就是色谱基本保留方程。上式说明，色谱柱确定后，上式说明，色谱柱确定后，Vm和和Vs即为定值。即为定值。分配系分配系数不同的各组分具有不同的保留值数不同的各组分具有不同的保留值，因而在色谱图上有，因而在色谱图上有不不同位置同位置的色谱峰。的色谱峰。色谱图及常用术语色谱图及常用术语色谱图及常用术语色谱图及常用术语 试样各组分经色谱柱分离后，从柱后流出进入检试样各组分经色谱柱分离后，从柱后流出进入检试样各组分经色谱柱分离后，从柱后流出进入检试样各组分经色谱柱分离后，从柱后流出进入检测器，检测器将各组分浓度（或质量）的变化转换为测器，检测器将各组分浓度（或质量）的变化转换为测器，检测器将各组分浓度（或质量）的变化转换为测器，检测器将各组分浓度（或质量）的变化转换为电压（或电流）信号。电信号强度随时间变化的曲线，电压（或电流）信号。电信号强度随时间变化的曲线，电压（或电流）信号。电信号强度随时间变化的曲线，电压（或电流）信号。电信号强度随时间变化的曲线，称为称为称为称为流出曲线流出曲线流出曲线流出曲线，也叫，也叫，也叫，也叫色谱图色谱图色谱图色谱图。一、基线一、基线 当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下，当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下，当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下，当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下，反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线是一条直线。是一条直线。是一条直线。是一条直线。二、峰高二、峰高 从色谱峰顶点到基线的距离叫峰高。从色谱峰顶点到基线的距离叫峰高。从色谱峰顶点到基线的距离叫峰高。从色谱峰顶点到基线的距离叫峰高。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。噪音：使基线发生细小的波动的现象。噪音：使基线发生细小的波动的现象。噪音：使基线发生细小的波动的现象。噪音：使基线发生细小的波动的现象。拐点间距离的一半，即图中拐点间距离的一半，即图中拐点间距离的一半，即图中拐点间距离的一半，即图中1/2EF1/2EF。峰底宽峰底宽峰底宽峰底宽WWb b=4=4，半峰宽，半峰宽，半峰宽，半峰宽=2.354=2.354。三、区域宽度三、区域宽度三、区域宽度三、区域宽度 (峰底宽度峰底宽度峰底宽度峰底宽度 半峰宽半峰宽半峰宽半峰宽 标准偏差标准偏差标准偏差标准偏差)色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。窄，其效率越高，分离的效果也越好。窄，其效率越高，分离的效果也越好。窄，其效率越高，分离的效果也越好。如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线的线性如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线的线性如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线的线性如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线的线性范围内，色谱峰如果对称，可用范围内，色谱峰如果对称，可用范围内，色谱峰如果对称，可用范围内，色谱峰如果对称，可用GaussGauss正态分布函数表正态分布函数表正态分布函数表正态分布函数表示：示：示：示：式中：式中：式中：式中：CC不同时间不同时间不同时间不同时间t t时某物质的浓度，时某物质的浓度，时某物质的浓度，时某物质的浓度，C C0 0进样浓度，进样浓度，进样浓度，进样浓度，t tr r保留时间，保留时间，保留时间，保留时间，标准偏差。标准偏差。标准偏差。标准偏差。不对称因子不对称因子不对称因子不对称因子：在实际的色谱过在实际的色谱过在实际的色谱过在实际的色谱过程中，很少符合高斯分布，而程中，很少符合高斯分布，而程中，很少符合高斯分布，而程中，很少符合高斯分布，而是具有一定的不对称性。可以是具有一定的不对称性。可以是具有一定的不对称性。可以是具有一定的不对称性。可以定义一个不对称因子定义一个不对称因子定义一个不对称因子定义一个不对称因子A As s来定量来定量来定量来定量地表示色谱峰的不对称程度。地表示色谱峰的不对称程度。地表示色谱峰的不对称程度。地表示色谱峰的不对称程度。拖尾峰：拖尾峰：当当当当A As s大于大于大于大于1 1时，色谱峰的形状是前半部分信号时，色谱峰的形状是前半部分信号时，色谱峰的形状是前半部分信号时，色谱峰的形状是前半部分信号增加快，后半部分信号减少慢。引起峰拖尾的主要原因增加快，后半部分信号减少慢。引起峰拖尾的主要原因增加快，后半部分信号减少慢。引起峰拖尾的主要原因增加快，后半部分信号减少慢。引起峰拖尾的主要原因是溶质在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也称为是溶质在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也称为是溶质在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也称为是溶质在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也称为吸附峰。吸附峰。吸附峰。吸附峰。伸舌峰：伸舌峰：当当当当A As s小于小于小于小于1 1时，色谱峰是前半部分信号增加慢，时，色谱峰是前半部分信号增加慢，时，色谱峰是前半部分信号增加慢，时，色谱峰是前半部分信号增加慢，后半部分信号减小快。因为伸舌峰主要是固定相不能给后半部分信号减小快。因为伸舌峰主要是固定相不能给后半部分信号减小快。因为伸舌峰主要是固定相不能给后半部分信号减小快。因为伸舌峰主要是固定相不能给溶质提供足够数量合适的作用位置，使一部分溶质超过溶质提供足够数量合适的作用位置，使一部分溶质超过溶质提供足够数量合适的作用位置，使一部分溶质超过溶质提供足够数量合适的作用位置，使一部分溶质超过了峰的中心，即产生了超载，所以也称超载峰。了峰的中心，即产生了超载，所以也称超载峰。了峰的中心，即产生了超载，所以也称超载峰。了峰的中心，即产生了超载，所以也称超载峰。色谱流出曲线的意义色谱流出曲线的意义 色谱峰数色谱峰数=样品中单组份的最少个数；样品中单组份的最少个数；色谱保留值色谱保留值定性依据；定性依据；色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据；定量依据；色谱保留值或区域宽度色谱保留值或区域宽度色谱柱分离效能评价指标；色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距色谱峰间距固定相或流动相选择是否合适的依据。固定相或流动相选择是否合适的依据。四、保留值四、保留值四、保留值四、保留值保留值是试样中各组分在色谱柱中保留值是试样中各组分在色谱柱中保留值是试样中各组分在色谱柱中保留值是试样中各组分在色谱柱中滞留时间（滞留时间（滞留时间（滞留时间（retention retention timetime）的数值，反映了组分分子与固定相分子间作用力的的数值，反映了组分分子与固定相分子间作用力的的数值，反映了组分分子与固定相分子间作用力的的数值，反映了组分分子与固定相分子间作用力的大小。保留值通常用时间、距离或用将组分带出色谱柱所大小。保留值通常用时间、距离或用将组分带出色谱柱所大小。保留值通常用时间、距离或用将组分带出色谱柱所大小。保留值通常用时间、距离或用将组分带出色谱柱所需要的流动相体积来表示。保留值是由色谱分离过程中的需要的流动相体积来表示。保留值是由色谱分离过程中的需要的流动相体积来表示。保留值是由色谱分离过程中的需要的流动相体积来表示。保留值是由色谱分离过程中的热力学因素所决定的。因此，在一定色谱条件下保留值是热力学因素所决定的。因此，在一定色谱条件下保留值是热力学因素所决定的。因此，在一定色谱条件下保留值是热力学因素所决定的。因此，在一定色谱条件下保留值是特征的，可作为色谱特征的，可作为色谱特征的，可作为色谱特征的，可作为色谱定性定性定性定性的参数。的参数。的参数。的参数。（一）保留值的定义（一）保留值的定义（一）保留值的定义（一）保留值的定义1 1、保留时间、保留时间、保留时间、保留时间（retention timeretention time）2 2、死时间、死时间、死时间、死时间（dead timedead time）3 3、调整保留时间、调整保留时间、调整保留时间、调整保留时间（adjusted retention timeadjusted retention time）4 4、保留体积、保留体积、保留体积、保留体积 5 5、死体积、死体积、死体积、死体积 6 6、调整保留体积、调整保留体积、调整保留体积、调整保留体积 从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间，称为保留时间。从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间，称为保留时间。从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间，称为保留时间。从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间，称为保留时间。1 1 1 1、保留时间、保留时间、保留时间、保留时间2 2 2 2、死时间、死时间、死时间、死时间 不不不不被被被被固固固固定定定定相相相相保保保保留留留留的的的的组组组组分分分分，从从从从进进进进样样样样到到到到出出出出现现现现峰峰峰峰极极极极大大大大值值值值所所所所需需需需要要要要的的的的时时时时间间间间称为死时间。称为死时间。称为死时间。称为死时间。死时间死时间死时间死时间实际上就是流动相流经色谱柱所需要的时间。对于同一试样所有组分实际上就是流动相流经色谱柱所需要的时间。对于同一试样所有组分实际上就是流动相流经色谱柱所需要的时间。对于同一试样所有组分实际上就是流动相流经色谱柱所需要的时间。对于同一试样所有组分死时间都是相同的。死时间都是相同的。死时间都是相同的。死时间都是相同的。3 3、调整保留时间、调整保留时间、调整保留时间、调整保留时间组分的保留时间与死时间之差值，即组分的保留时间与死时间之差值，即组分的保留时间与死时间之差值，即组分的保留时间与死时间之差值，即 实际上就是组分被固定相滞留的总时间。实际上就是组分被固定相滞留的总时间。实际上就是组分被固定相滞留的总时间。实际上就是组分被固定相滞留的总时间。4 4、保留体积、保留体积、保留体积、保留体积 从进样开始到色谱峰最大值出现时所通过的流动从进样开始到色谱峰最大值出现时所通过的流动从进样开始到色谱峰最大值出现时所通过的流动从进样开始到色谱峰最大值出现时所通过的流动相的体积，其单位为相的体积，其单位为相的体积，其单位为相的体积，其单位为mLmL。式中式中式中式中 为为为为流动相平均体积流速流动相平均体积流速流动相平均体积流速流动相平均体积流速，因为液体可以认为是不可压缩的，因为液体可以认为是不可压缩的，因为液体可以认为是不可压缩的，因为液体可以认为是不可压缩的，所以在液相色谱中，所以在液相色谱中，所以在液相色谱中，所以在液相色谱中，即为实测值；而在气相色谱中，由于气体可以压即为实测值；而在气相色谱中，由于气体可以压即为实测值；而在气相色谱中，由于气体可以压即为实测值；而在气相色谱中，由于气体可以压缩，必须根据色谱柱的工作状态，对实验值进行校正。缩，必须根据色谱柱的工作状态，对实验值进行校正。缩，必须根据色谱柱的工作状态，对实验值进行校正。缩，必须根据色谱柱的工作状态，对实验值进行校正。5 5、死体积、死体积、死体积、死体积不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：死体积死体积死体积死体积本意是指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，也即色谱柱内流本意是指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，也即色谱柱内流本意是指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，也即色谱柱内流本意是指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，也即色谱柱内流动相的体积。但在实际测量时，它包括了柱外死体积（色谱仪中的管路动相的体积。但在实际测量时，它包括了柱外死体积（色谱仪中的管路动相的体积。但在实际测量时，它包括了柱外死体积（色谱仪中的管路动相的体积。但在实际测量时，它包括了柱外死体积（色谱仪中的管路和连接头间的空间以及进样系统和检测器的空间）。当柱外体积很小时，和连接头间的空间以及进样系统和检测器的空间）。当柱外体积很小时，和连接头间的空间以及进样系统和检测器的空间）。当柱外体积很小时，和连接头间的空间以及进样系统和检测器的空间）。当柱外体积很小时，可以忽略不计。可以忽略不计。可以忽略不计。可以忽略不计。6 6、调整保留体积、调整保留体积、调整保留体积、调整保留体积 保留体积减去死体积，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积。保留体积减去死体积，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积。保留体积减去死体积，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积。保留体积减去死体积，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积。（二）保留值与平衡常数（二）保留值与平衡常数（二）保留值与平衡常数（二）保留值与平衡常数K K K K的关系的关系的关系的关系调整保留体积与平衡常数调整保留体积与平衡常数调整保留体积与平衡常数调整保留体积与平衡常数K K成成成成正比正比正比正比 。推导依据：推导依据：推导依据：推导依据：当某一组分的色谱峰当某一组分的色谱峰当某一组分的色谱峰当某一组分的色谱峰最高点最高点最高点最高点出现时，说明该组分恰好有出现时，说明该组分恰好有出现时，说明该组分恰好有出现时，说明该组分恰好有一半一半一半一半的的的的量洗脱在量洗脱在量洗脱在量洗脱在 体积的流动相中刚好体积的流动相中刚好体积的流动相中刚好体积的流动相中刚好流出流出流出流出柱子，其余柱子，其余柱子，其余柱子，其余一半一半一半一半则仍则仍则仍则仍留在柱内留在柱内留在柱内留在柱内，即留在，即留在，即留在，即留在柱内的流动相（体积为柱内的流动相（体积为柱内的流动相（体积为柱内的流动相（体积为V Vmm）与固定相（体积为）与固定相（体积为）与固定相（体积为）与固定相（体积为V Vs s）中。）中。）中。）中。（三）保留值与容量因子的关系（三）保留值与容量因子的关系（三）保留值与容量因子的关系（三）保留值与容量因子的关系由容量因子与平衡常数的关系可得：由容量因子与平衡常数的关系可得：由容量因子与平衡常数的关系可得：由容量因子与平衡常数的关系可得：分配系数分配系数分配系数分配系数 KK 与保留时间的关系为：与保留时间的关系为：与保留时间的关系为：与保留时间的关系为：t tRR=k t=k tMM=K K t tMM V Vs s/V/Vmm 在一定的实验条件下，组分的调整保留时间正比于分配系数在一定的实验条件下，组分的调整保留时间正比于分配系数在一定的实验条件下，组分的调整保留时间正比于分配系数在一定的实验条件下，组分的调整保留时间正比于分配系数 KK（或分配（或分配（或分配（或分配比比比比 kk），），），），KK（或（或（或（或 kk）越大，组分在色谱柱内的保留时间越长。由于分配系数）越大，组分在色谱柱内的保留时间越长。由于分配系数）越大，组分在色谱柱内的保留时间越长。由于分配系数）越大，组分在色谱柱内的保留时间越长。由于分配系数（或分配比）是由组分的性质决定的，因此（或分配比）是由组分的性质决定的，因此（或分配比）是由组分的性质决定的，因此（或分配比）是由组分的性质决定的，因此保留值保留值保留值保留值可用于可用于可用于可用于定性定性定性定性。在填充色谱。在填充色谱。在填充色谱。在填充色谱柱中，选择不同的固定液及其用量，控制组分在色谱柱上的保留值。柱中，选择不同的固定液及其用量，控制组分在色谱柱上的保留值。柱中，选择不同的固定液及其用量，控制组分在色谱柱上的保留值。柱中，选择不同的固定液及其用量，控制组分在色谱柱上的保留值。由此可推导：容量因子是色谱柱对组分保留能力的参数，值越大，保留时间越长。容量因子是色谱柱对组分保留能力的参数，值越大，保留时间越长。容量因子是色谱柱对组分保留能力的参数，值越大，保留时间越长。容量因子是色谱柱对组分保留能力的参数，值越大，保留时间越长。综上所述，在色谱分析中要使两组分分离，它们的保留时间综上所述，在色谱分析中要使两组分分离，它们的保留时间综上所述，在色谱分析中要使两组分分离，它们的保留时间综上所述，在色谱分析中要使两组分分离，它们的保留时间t t 必必必必须不同，而须不同，而须不同，而须不同，而t t 是由两组分的是由两组分的是由两组分的是由两组分的 K K 或或或或 k k 决定，所以决定，所以决定，所以决定，所以待分离组分待分离组分待分离组分待分离组分K K 或或或或 k k 不不不不同是色谱分离的先决条件同是色谱分离的先决条件同是色谱分离的先决条件同是色谱分离的先决条件。（四）相对保留值（四）相对保留值（四）相对保留值（四）相对保留值也称也称也称也称选择性因子（选择性因子（选择性因子（选择性因子（selectivity factorselectivity factor）其定义为：其定义为：其定义为：其定义为：标志两个峰在色谱图上的相对位置，可以方便地从色谱图上计算。标志两个峰在色谱图上的相对位置，可以方便地从色谱图上计算。标志两个峰在色谱图上的相对位置，可以方便地从色谱图上计算。标志两个峰在色谱图上的相对位置，可以方便地从色谱图上计算。相对保留值越大，越容易分离。如果相对保留值越大，越容易分离。如果相对保留值越大，越容易分离。如果相对保留值越大，越容易分离。如果 =1 1，分离不能实现。，分离不能实现。，分离不能实现。，分离不能实现。只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长L L、填充情况及流动相流、填充情况及流动相流、填充情况及流动相流、填充情况及流动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是速无关，因此，在色谱分析中，尤其是速无关，因此，在色谱分析中，尤其是速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GCGC中广泛用于中广泛用于中广泛用于中广泛用于定性定性定性定性的依据！的依据！的依据！的依据！小结：小结：小结：小结：色谱基本术语色谱基本术语保留值保留值 定性的依据定性的依据 死时间死时间tm 保留时间保留时间tR 调整保留时间调整保留时间t R死体积死体积Vm 保留体积保留体积VR 调整保留体积调整保留体积V R相对保留值相对保留值选择因子选择因子 区域宽度区域宽度峰底宽度峰底宽度 W半峰宽半峰宽 W1/2标准偏差标准偏差 衡量柱效率和反映色谱操作条件的动力学因素衡量柱效率和反映色谱操作条件的动力学因素峰高峰高峰面积峰面积定量分析的基础定量分析的基础色谱法基本理论色谱法基本理论 色谱峰间距离色谱峰间距离由分配系数决定，即与色谱的由分配系数决定，即与色谱的热力学热力学过程有关；过程有关；色谱峰的宽窄色谱峰的宽窄由组分在色谱柱内的传质和扩由组分在色谱柱内的传质和扩散行为决定，即与色谱的散行为决定，即与色谱的动力学动力学过程有关。过程有关。色谱理论可分为热力学及动力学理论两方面：色谱理论可分为热力学及动力学理论两方面：热力学理论是由相平衡观点来研究分离过程热力学理论是由相平衡观点来研究分离过程 塔板理论；塔板理论；动力学理论是以动力学观点动力学理论是以动力学观点速度速度来研究各种来研究各种动力学因素对柱效的影响动力学因素对柱效的影响速率理论。速率理论。把色谱柱比作分馏塔，引用处理分馏过程的概念和理论来解释色谱的分离过程。把色谱柱比作分馏塔，引用处理分馏过程的概念和理论来解释色谱的分离过程。一、塔板理论一、塔板理论半经验理论：半经验理论：将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程分将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程分割成割成多次多次的平衡过程的的平衡过程的重复重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；在每一个塔板上，被分离组分达到一次分配平衡。在每一个塔板上，被分离组分达到一次分配平衡。塔板理论的假设：塔板理论的假设：（1）在在每每一一个个平平衡衡过过程程间间隔隔内内，平平衡衡可可以以迅迅速速达达到到；这这一小段间隔的柱长称为一小段间隔的柱长称为理论塔板高度理论塔板高度。（2 2）将载气看作成）将载气看作成脉动脉动（间歇）过程；（间歇）过程；（3 3）试样沿色谱柱方向的）试样沿色谱柱方向的扩散扩散可可忽略忽略；（4 4）每次每次分配的分配的分配系数相同分配系数相同。根据上述假定，在色谱分离过程中，该组分的根据上述假定，在色谱分离过程中，该组分的分布可计算如下：分布可计算如下：开始时，若有单位质量，即开始时，若有单位质量，即m=1（例（例1mg或或1g）的该组分加到第）的该组分加到第0号塔板上，分配平衡后，由号塔板上，分配平衡后，由于于k=1，即，即ns=nm故故nm=ns=0.5。当一个板体积（当一个板体积（1V）的载气以脉动形式进入）的载气以脉动形式进入0号板时，就将气