7.1 色谱法概述
色谱法是一种重要的分离分析方法，它是 根据组分与固定相和流动相的作用力不同而 达到分离目的的。
7.1 色谱法概述
7.1.1 历史
1906 Michael Tswett 研究植物色素分离，提出色谱法的概念
A+B B A+B A B A
chromatography chroma color
S
t
希腊语
graphein
to write
7.1 色谱法概述
7.1.1 历史
1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论； 1952 James和Martin发展了气相色谱；
AJP Martin and RLM Synge: Nobel prize winners in 1952
1956 Van Deemter提出速率理论； 1967 Kirkland等研制高效液相色谱法；
6 分配系数和分配比（容量因子） 分配系数 K： 一定温度与压力下两相达平衡后， 组分在固定相和流动相浓度的比值
CS K CM
分配比（容量因子）k：一定温度与压力下两相达平衡后， p C SVS 组分在固定相和流动相量的比值
k
q

C MVM
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
CS p / VS VM k K与k的关系：K C M q / VM VS
7.2.1 塔板理论
假设 （1）色谱柱存在多级塔板; （2）组分通过时在每级塔板两相间 达到一次平衡;
7.2.1 塔板理论
7.2.1 塔板理论
C M ( p 1)
C S ( p 1)
M ( p 1)dV
C M ( p)
C M ( p 1)
C S ( p)
C M ( p)dV
C S ( p 1)
液相色谱（LC）
超临界流体色谱（SFC） 吸附色谱（adsorption） 正相色谱 分配色谱（partition） 反相色谱 离子交换色谱（ion exchange）
按机理分
排阻色谱（size exclusion）
7.1 色谱法概述
7.1.2 色谱法分类
柱色谱
按固定相在支持体中 的形状分 平板色谱 微柱色谱 毛细管电动色谱
e v v p 微分方程的解： C M ( p) C M (0) p!
v V VM KVS
7.2.1 塔板理论
C M ( p) C M (0)
v 峰宽 4 n 流动相气体通过体积v后格塔板上的浓度分布
7.2.1 塔板理论
V e v v p v C M ( p) C M (0) VM KVS p!
7.1 色谱法概述
7.1.4 分离效能指标
1 选择性（相对保留值）selectivity factor
2 ,1
t 'R 2 k 2 K 2 ' t R1 k 1 K 1
2 ,1
' VR '2 VR1
相对保留值由两组分的热力学性质（k）决定，与 色谱柱的长短粗细（峰宽）无关。
' R
' 校正保留体积 VR
' tR t tM k R tM tM
' tR tR tM
VR tR F F 流动相流动线速度
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
5 相对保留值，选择性系数 2 ,1
' t 'R 2 V R ' '2 t R1 VR1
流速一定！
除n=0外，每条曲线都有一个极大点，2个拐点：
dC M ( p ) 0 ,v p dv d 2C M ( p ) 拐点 0 ,v p p 2 dv 切线与横轴的两个交点 v p 1 2 p
极大点
峰底宽 4 p e v v n , v n+1块塔板时 C M ( p ) C M ( 0 )
1937-1972: 12 Nobel prize winners from chromatography
吸附柱色谱
1906
GC
1950年代
GC-MS
1950年代末
HPLC
1960年代
1980年代中期
毛细管电泳和毛细管电动色谱等一系列新的色谱法
7.1 色谱法概述
7.1.2 色谱法分类
气相色谱（GC） 按流动相分
n+1块塔板
p块塔板上质量守恒：
C M ( p 1)dV C M ( p)dV VM dCM ( p) VS dCS ( p)
而
C S ( p) K C M ( p)
dCM ( p) C M ( p 1) C M ( p) dV VM KVS
上式变为
C M ( 0) 0块塔板上溶质只在移动相中存在，
Gaussian分布曲线的特征： Wb 4
W1 2 2 ln2
2
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
4 保留值 保留时间tR —— 进样到出现色谱峰的时间 保留体积VR —— 进样到出现色谱峰时消耗 的流动相体积 死时间tM —— 流动相流过色谱柱的时间 死体积VM —— 色谱柱的空隙体积 校正保留时间 t
纸色谱
薄层色谱
新型色谱
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
1 色谱流出曲线或色谱图（chromatogram） 指样品注入色谱柱后，信号随时间变化的曲线。
W1/2
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
2 基线 无组分通过色谱柱时，检测器的噪音随时间变化的 曲线 3 峰宽 峰底宽Wi 峰半宽W1/2 标准偏差
7 容量因子k与保留值的关系
t tR tM k tM tM
' R
VR VM k VM
色谱基本保留方程
t R t M (1 k )
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
证明色谱保留方程： 当组分一半流出色谱柱时
VRC M VM C M VS C S
CS VR VM VS CM VM kVM VM (1 k ) t R t M (1 k )
2 峰宽度 3 分离度 resolution
t R 2 t R1 R W2 W1 2
R < 1.0 两峰明显重叠 R = 1.0 两峰达97.7%分离 R 1.5 基线分离
小结
色谱法研究的核心： 选择最适合的色谱体系和条件， 在最短的时间达到最佳的分离效果。
7.2 色谱法理论
目的——从理论上得到描述色谱流出曲线 的方程，并通过这一方程各参数来研究影 响分离的因素。