色谱分析法色谱分析法包括哪些主要方法(色谱分析的方法有哪些)

色谱分析法色谱分析法包括哪些主要方法， 老铁们，很多人还不了解色谱分析，色谱分析包括哪些主要方法。本网将为您解答以上问题。现在让我们来看看！

色谱分析的方法有哪些？定性分析的方法有三种：纯物质比较法、利用保留值经验法则定性分析、其他方法定性分析。

色谱分析的分类很复杂。根据流动相和固定相的不同，色谱可分为气相色谱和液相色谱。终止色谱操作的方法可分为展开色谱和洗脱色谱。按采样方法可分为区带色谱、迎面色谱和置换色谱。

色谱法分离效率高，分离速度快，灵敏度高，可用于纯物质的大规模制备。

色谱的定性基础是在相同的特定色谱条件下，不同的物质在固定相上的保留容量不同，因此它们的保留时间也不同，也就是说它们的出峰时间不同，可以用来进行定性分析。目前，各种色谱定性方法都是基于保留值。

然而，在相同的色谱条件下，不同的物质可能具有相似或相同的保留值。在高精度色谱中，保留时间可以精确到十分之几秒。定性信息可以从色谱图中获得：测试样品中有几种物质，它们的大致比例，

从峰的平滑度可以大致判断化合物的极性。

什么是色谱分析？

色谱分析

chromatography

一种基于系统中混合物两相之间物理化学性质差异(如吸附和分配差异)的分离和分析方法。国际公认俄罗斯的茨维特是色谱法的创始人。

当色谱系统中的两相相对运动时，通常其中一相是静止的，称为固定相。另一个相是流动的，称为流动相。在色谱分析过程中，物质的迁移速度取决于它们与固定相和流动相的相对作用力。

溶质和两相的吸引力是分子间力，包括弥散力、诱导效应、场效应、氢键力和路易斯酸碱相互作用。对于离子来说，离子之间也存在静电引力。被固定相强烈吸引的溶质滞后于被流动相强烈吸引的溶质，

随着反复运动和多次分配，混合物中的成分被分离。

色谱分析的分类很复杂。根据流动相和固定相的不同，色谱可分为气相色谱和液相色谱。气相色谱的流动相是气体，可分为：气固色谱，其中流动相是气体，固定相是固体；气液色谱法，

它的流动相是气体，固定相是涂在惰性固体上的液体。液相色谱的流动相是液体，又可分为液固色谱，其中流动相是液体，固定相是固体；液-液色谱，流动相和固定相都是液体。

根据吸附剂及其使用形式，可分为柱色谱法、纸色谱法和薄层色谱法。根据吸附力的大小，可分为吸附色谱法、离子交换色谱法、分配色谱法和凝胶渗透色谱法。终止色谱操作的方法可分为展开色谱和洗脱色谱。

按采样方法可分为区带色谱、迎面色谱和置换色谱。

将色谱分离的组分与已知的标准样品进行比较，进行定性分析。现代GC-MS或GC-MS仪器，配有丰富的谱库和微处理器。从色谱柱流出的组分直接送入质谱和光谱仪进行定性鉴定和定量数据处理。

发展智能色谱分析是主要发展方向。

色谱法的特点是分离效率高。它可以分离性质非常相似的物质，可以分离含有数百种成分的复杂混合物。分离速度快。复杂物质的分离操作可以在几分钟到几十分钟内完成。灵敏度高。

能检测含量在10-12克以下的物质。可进行大规模的纯物质制备。

色谱法在化工、石油、生物化学、医药卫生、环境保护、食品检验、法医检验、农业等各个领域都有广泛的应用。在各种色谱法中，以气液色谱法和液固色谱法应用最广。气相色谱法分离中、小分子化合物比较理想。

中等大小的分子可用液液色谱和液固色谱分离。离子交换色谱一般用于有离子基团的物质。分子尺寸再大时，用凝胶渗透色谱分离。薄层色谱和纸色谱法的分析速度快、方便、成本低，

柱色谱比薄层色谱和纸色谱具有更高的分辨能力。

什么是色谱法色谱法（chromatography）又称“色谱分析”、“色谱分析法”、“层析法”，是一种分离和分析方法，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。

色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。

一、色谱

色谱又称色层法或层析法，是一种物理化学分析方法，它利用不同溶质（样品）与固定相和流动相之间的作用力（分配、吸附、离子交换等）的差别，当两相做相对移动时，各溶质在两相间进行多次平衡，

使各溶质达到相互分离。

1906年Tswett 研究植物色素分离时提出色谱法概念；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。按光谱的命名方式，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。

在色谱法中，静止不动的一相（固体或液体）称为固定相（stationary phase） ；运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相（mobile phase）。

二、分类

1、柱色谱

为向玻璃管中填入固定相，以流动相溶剂浸润后在上方倒入待分离的溶液，再滴加流动相，因为待分离物质对固定相的吸附力不同，吸附力大的固着不动或移动缓慢，吸附力小的被流动相溶剂洗下来随流动相向下流动，

从而实现分离。

2、纸色谱

以滤纸条为固定相，在纸条上点上待分离的混合溶液的样点，将纸条下端浸入流动相溶剂中悬挂，溶剂因为毛细作用沿滤纸条上升，样点中的溶质从而被分离。

3、薄层色谱

是在玻璃板上涂以固定相涂层，然后点样，下端浸入溶剂，同样自下而上分离。常用于探索柱色谱实验条件，溶剂和固定相的选择等。

常用固定相有石膏、氧化铝、蔗糖、淀粉等，常用流动相为水、苯等各种有机溶剂。

第十七章：色谱分析法概论色谱分析法（chromatography）：利用物质在作相对运动的两相之间进行反复多次的分配过程而产生差速迁移，从而实现混合组分的分离分析的方法

固定相：

流动相：

色谱柱：

根据流动相与固定相物态：

按操作形式：

按色谱过程分离机制：

按流动相驱动力：

色谱过程是组分分子在流动相和固定相间多次分配的过程

色谱流出曲线：经色谱柱分离后的各组分随流动相一次进入检测器，检测器将流动相中各组分浓度或质量的变化转变为可测量的电信号，记录此线好强度随时间变化的曲线称为色谱流出曲线，又称为色谱图

，一般

保留比

内容：把色谱柱看作一个有若干踏板的分馏塔。被分离的混合物在每个踏板的间隔内，在相对移动的流动相与固定相间达到动态平衡，然后倍流动相携带从一块塔板转移至另一块踏板，再达到动态分配平衡。

经过多次的平衡、转移，各组分按分配系数大小顺序，一次流出色谱柱。

理论假设：

经过N次分配平衡之后，各塔板内组分总含量符合二项式的展开式：

c max 为极大值，也就是t R 处c的值

塔板数：

在这里t R 即为L

由于色谱系统存在死体积，组分因此消耗的死时间与分配平衡无关扣除死体积或死时间的影响，用 替换t R 。

缺点：与实际不符，没有瞬间达到分配平衡，没有考虑纵向扩散，无法解释柱效流动相速度的关系，不能说明影响柱效的主要因素。

速率理论的塔板高度是柱内单位长度中组分分子离散的程度。

总的塔板高度等于各独立因素对塔板高度的贡献之和。H为单位柱长上组分分子总的离散度，是单个分子离散度的统计概念。

，H为塔板高度、A表示涡流扩散系数、B表示纵向扩散系数、C表示传质阻抗系数、u为流动相线速度

色谱法的基本原理是什么色谱法（chromatography）又称色谱分析、色谱分析法、层析法，是一种分离和分析方法，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。

色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。

色谱法基本原理是指在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。

1.涡流扩散项A

在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。

由于填充物颗粒大小的不同及填充物的不均匀性，使组分在色谱

柱中路径长短不一，因而同时进色谱柱的相同组分到达柱口时间并

不一致，引起了色谱峰的变宽。色谱峰变宽的程度由下式决定：

A=2dp

上式表明，A与填充物的平均直径dp的大小和填充不规则因子有关，与流动相的性质、线速度和组分性质无关。为了减少涡流扩散，提高柱效，使用细而均匀的颗粒，并且填充均匀是十分必要的。对于空心毛细管，

不存在涡流扩散。因此A=0。

2. 分子扩散项B/u （纵向扩散项）

纵向分子扩散是由浓度梯度造成的。组分从柱入口加入，其浓度分布的构型呈“塞子”状。它随着流动相向前推进，由于存在浓度梯度，“塞子”必然自发的向前和向后扩散，造成谱带展宽。

分子扩散项系数为B=2 Dg

是填充柱内流动相扩散路径弯曲的因素，也称弯曲因子，它反映了固定相颗粒的几何形状对自由分子扩散的阻碍情况。

Dg为组分在流动相中扩散系数（cm3s-1）,分子扩散项与组分在流动相中扩散系数Dg成正比.

Dg与流动相及组分性质有关：

(a) 相对分子质量大的组分Dg小，Dg反比于流动相相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的流动相，可使B项降低；

(b) Dg随柱温增高而增加，但反比于柱压。

另外纵向扩散与组分在色谱柱内停留时间有关，流动相流速小，组分停留时间长，纵向扩散就大。因此为降低纵向扩散影响，要加大流动相速度。对于液相色谱，组分在流动相中纵向扩散可以忽略。

3. 传质阻力项Cu

由于气相色谱以气体为流动相，液相色谱以液体为流动相，它们的传质过程不完全相同。

（1）气液色谱

传质阻力系数C包括气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数C1两项，即

C=Cg+ C1

气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。有的分子还来不及进入两相界面，

就被气相带走；有的则进入两相界面又来不及返回气相。这样使得试样在两相界面上不能瞬间达到分配平衡，引起滞后现象，从而使色谱峰变宽。对于填充柱，气相传质阻力系数Cg为：

Cg=0.01k2/(1 + k)2 dp/Dg

式中k为容量因子。由上式看出，气相传质阻力与填充物粒度dp的平方成正比，与组分在载气流中的扩散系数Dg成反比。因此，采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体（如氢气）做载气，可使Cg减小，提高柱效。

液相传质过程是指试样组分从固定相的气/液界面移动到液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡，然后又返回气/液界面的传质过程。这个过程也需要一定的时间，此时，气相中组分的其它分子仍随载气不断向柱口运动，

于是造成峰形扩张。液相传质阻力系数C1为：

C1=2/3 k/(1 + k)2 df2/Dl

由上式看出，固定相的液膜厚度df薄，组分在液相的扩散系数D1大，则液相传质阻力就小。降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但k值随之变小，又会使C1增大。当固定液含量一定时，

液膜厚度随载体的比表面积增加而降低，因此，一般采用比表面积较大的载体来降低液膜厚度。但比表面太大，由于吸附造成拖尾峰，也不利于分离。虽然提高柱温可增大D1，但会使k值减小，为了保持适当的C1值，

应控制适宜的柱温。

(2) 液液分配色谱

传质阻力系数（C）包含流动相传质阻力系数（Cm）和固定相传质阻力系数（Cs），即

C=Cm + Cs

其中Cm又包含流动的流动相中的传质阻力和滞留的流动相中的传质阻力，即：

Cm=wmdp2/Dm + wsmdp2/Dm

式中右边第一项为流动的流动相中的传质阻力。当流动相流过色谱柱内的填充物时，靠近填充物颗粒的流动相流速比在流路中间的稍慢一些，故柱内流动相的流速是不均匀的。

这种传质阻力对板高的影响与固定相粒度dp 的平方成正比，与试样分子在流动相中的扩散系数Dm成反比，m是由柱和填充的性质决定的因子。 右边第二项为滞留的流动相中的传质阻力。这是由于固定相的多孔性，

会造成某部分流动相滞留在一个局部，滞留在固定相微孔内的流动相一般是停滞不动的流动相中的试样分子要与固定相进行质量交换，必须首先扩散到滞留区。如果固定相的微孔既小又深，传质速率就慢，

对峰的扩展影响就大（如教材P.302图15.6所示）。式中m是一常数，它与颗粒微孔中被流动相所占据部分的分数及容量因子有关。显然，固定相的粒度愈小，微孔孔径愈大，传质速率就愈快，柱效就高。

对高效液相色谱固定相的设计就是基于这一考虑。

液液色谱中固定相传质阻力系数（Cs）可用下式表示：

Cs=wsdf2/Ds

公式说明试样分子从流动相进入固定液内进行质量交换的传质过程与液膜厚度df平方成正比，与试样分子在固定液的扩散系数Ds成反比。式中s是与容量因子k有关的系数。

气相色谱速率方程和液相色谱速率方程的形式基本一致，主要区别在液液色谱中纵向扩散项可忽略不计，影响柱效的主要因素是传质阻力项。

4. 流动相线速度对板高的影响

（1）LC和GC的H-u图

根据van Deemter公式作LC和GC的H-u图，LC和GC的H-u图十分相似，对应某一流速都有一个板高的极小值，这个极小值就是柱效最高点；LC板高极小值比GC的极小值小一个数量级以上，

说明液相色谱的柱效比气相色谱高得多；LC的板高最低点相应流速比起GC的流速亦小一个数量级，说明对于LC，为了取得良好的柱效，流速不一定要很高。

(2) 分子扩散项和传质阻力项对板高的贡献

较低线速时，分子扩散项起主要作用；较高线速时，传质阻力项起主要作用；其中流动相传质阻力项对板高的贡献几乎是一个定值。在高线速度时，固定相传质阻力项成为影响板高的主要因素，随着速度增高，

板高值越来越大，柱效急剧下降。

5. 固定相粒度大小对板高的影响

粒度越细，板高越小，并且受线速度影响亦小。

这就是为什么在HPLC中采用细颗粒作固定相的根据。当然，固定相颗粒愈细，柱流速愈慢。只有采取高压技术，流动相流速才能符合实验要求。

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