两种物质的分离能力
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很重要，它描述
组分2的保留值或K一般大于组分1，因此相对保留值 总是大于1，只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作 条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。
4. 分配比与保留时间的关系 分配比越大，保留时间越长
滞留因子/比移值（retardation factor）：R f u x
cs 分配系数：浓度比 K cm
nS 分配比（容量因子）：质量比 k n m
相比：体积比
VS Vm
同一种物质在 两相中的质量比
二、色谱流出曲线与术语 1.基线
无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。
2.保留值
（1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组 分从进样到柱后出现浓度 极大值时所需的时间； 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的 保留时间；
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cM
分配系数是色谱分离的依据。
分配系数 K 的讨论
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cm
一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；
试样一定时，K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K不同； 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K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。
18-3 色谱法基本理论
色谱理论需要解决的问题：色谱分离过程的热力学和动
力学问题。影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效
与分离度的评价指标及其关系。
组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？
组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制； （组分和固定液的结构和性质） 色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制； （两相中的运动阻力，扩散） 两种色谱理论：塔板理论和速率理论；
tR 2 tR 2 n 5.54( ) 16( ) Y1/ 2 Wb
neff
' ' tR 2 tR 2 5.54( ) 16( ) Y1/ 2 Wb
H eff
L neff
重要公式
3.塔板理论的特点、成功和不足

特点：
(1) 当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越 小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所 得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔 板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定 物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分 的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分 离。
H = A + B/u + C· u
H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s) 减小A、B、C三项可提高柱效； 存在着最佳流速；
2.分配比 （partion ratio）k 在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配 平衡过程。分配比是指，在一定温度下，组分在两 相间分配达到平衡时的质量比：
k 组分在固定相中的质量 ns 组分在流动相中的质量 nm
分配比也称：
保留因子，容量因子(capacity factor)；容量比(capacity factor)； 1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质
在某色谱条件下，组分A的保留时间为18min，组分B的 保留时间为25.0min，其死时间为2min，试计算： （1）组分B对A的相对保留值； （2）组分A,B的分配比； （3）组分B通过色谱柱在流动相、固定相中保留的时间 是多少？各占保留时间分数为多少？ 解：（1）组分B对A的相对保留值 γB/A=tB’/tA’=(25-2)/(18-2)＝1.44 （2）组分A,B的分配比 kA=(18-2)/2=8.0 kB=(25-2)/2=11.5 （3）组分B通过色谱柱在流动相保留的时间是tM=2min； 在固定相保留的时间tB’=25-2=23min。各占保留时间分数 的8％和92％。
填充柱相比：6～35；毛细管柱的相比：50～1500。
容量因子越大，保留时间越长。
VM为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙体积； VS为固定相体积，对不同类型色谱柱， VS的含义不同； 气-液色谱柱： VS为固定液体积； 气-固色谱柱： VS为吸附剂表面容量；
分配系数、分配比与相比
分配系数、分配比和相比：固定相/流动相
(1) 溶质不是在流动相就是在固定相； (2) 溶质只有在流动相才迁移。
L
Lx
溶质分子在流动相中平均消耗 的时间分数应等于溶质分子在 流动相中分布的分子分数。 tM ∝ nm tR’∝ ns tR ∝ ns+ nm
柱层析
L ux tR tM Rf L u tR tM
因此，滞留因子Rf也可以用质量分数ω表示：
峰高处色谱峰宽度的一半。
（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一
半处的宽度 Y1/2 =2.354
（3）峰底宽(Wb)：Wb=4
习
题
假如一个溶质的分配比为0.2，则它在色谱柱的流动 相中的百分率是多少？
∵ k = ns/nm=0.2 ∴nm= 5ns
nm/n×100% = nm/(nm+ns)×100% = 83.3%
色谱法的重要作用
样品制备
SP(M)E 等
分离
检测
GC, HPLC, CE, CEC, micro-TAS……
二、色谱法的定义与分类

色谱法是一种物理化学分析方法，它利用混 合物中各物质在两相（固定相和流动相）间
的分配系数的差别，当两相作相对运动时，
各物质随流动相运动，并在两相间进行多次
分配，从而使各组分得到分离。
18-2 色谱分离原理
一、色谱分离过程
多环芳烃HPLC色谱图
色谱分离 与 逛街
1. 分配系数（ partion factor） K

基本概念：固定相（s）；流动相（m）
stationary phase mobile phase
组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、 挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间 分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数， 用K 表示，即：
u
ux：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线 速度；
Rf Lx u xt u x 薄板 L ut u 层析
L ux
tR
L Lx
L tM u
样品迁移的 距离或位置
L u t t R f x R M 柱层析 L u t R 样品通过层 析柱的速度 tM
或时间
色谱分离原理：
调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM 溶质在固定相中停留的总时间
三个时间及其 含义很重要
（2）用体积表示的保留值
保留体积（VR）： VR = tR×F0 F0为柱出口处的载气流量， 单位：m L / min。 死体积（VM）： VM = tM ×F0 调整保留体积(VR＇)： V R＇ = VR －VM
一、塔板理论-柱分离效能指标 1.塔板理论（plate theory）
半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续 的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）； 塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅 速达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同。

成功点： 流出曲线的形状 浓度极大点的位置 计算和评价柱效能的指标（n, H)

不足： 无法回答的问题 实验参数如填料的大小、分子结构、温度等 对色谱峰形以及塔板数和塔板高度的影响 理论塔板高度与流速有关
二、 速率理论-影响柱效的因素 1. 速率方程（也称范.弟姆特方程式）
有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。
2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的
参数，数值越大，该组分的保留时间越长。 3. 分配比可以由实验测得。
3. 分配比(k)与分配系数(K)的关系
nS VS nS VS cs VS k K nm nS V cm Vm m Vm 式中β=Vs/Vm为相比。
1960年代末出现高效液相色谱法
1980年代超临界流体色谱得到发展 1980年代Jorgeson发展了高效毛细管电泳 1990年代后期毛细管电色谱得到重视和发展
色谱法的现状和未来
气相色谱和高效液相色谱发展最好 超临界流体色谱处于失利地位 毛细管电泳与毛细管电色谱处于研究阶段，进入部分 应用领域
1938年Izmailov 发明薄层色谱
1941年Martin & Synge 发明了液-液分配色谱
1944年Consden,Gordon & Martin 发明纸色谱
1952年Martin & Synge 发明气-液色谱
1953年Janak发明气-固色谱 1954年Ray发明热导检测器 1957年Martin & Golay 发明毛细管色谱 1959年Porath & Flodin 发明凝胶色谱
三、色谱法的分类 1．按固定相的固定方式分： 填充柱色谱 柱色谱 毛细管柱色谱 纸色谱 平面色谱 薄层色谱 高分子薄膜色谱 2．按分离机制分： 分配色谱：利用分配系数的不同 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异 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
3. 流动相物理状态 气相色谱 • 气固色谱 • 气液色谱 液相色谱 • 液液色谱 • 液固色谱 超临界流体色谱
第18章 色谱法导论 18-1 概述 18-2 色谱基本术语 18-3 色谱法基本理论 18-4 分离度 18-5 定性和定量分析