由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。即
由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的
形式存在于色谱柱的很小一段空间中，由于在塞
子前后存在浓度梯度，因此使运动着的分子产生
纵向扩散，引起色谱峰扩展。
传质阻力项
平衡浓度
实际浓度 流动相
分界面 固定相
传质阻力引起非平衡过程示意图
由气相传质阻力和液相传质阻力两项组成

分离度R与理论塔板数N的平方根成正比关系，增 加塔板数，有利于提高分离度。
N的影响，如何提高N？

增加柱长可增加N，改善分离，但分析时间将大大
延长，峰产生扩展。

减小塔板高度H：

根据速率方程的启示制备一根性能优良的色谱柱是十分 重要的。

根据速率方程选择合适的色谱条件同样有效。
K的影响，如何改变k？

色谱峰展宽的柱外因素

柱外效应


柱外峰展宽又称柱外效应。
色谱柱外引起色谱峰扩展的因素：如进
样系统及进样方式、系统连接管、检测
器死体积，检测器响应时间常数等因素 引起的谱带宽展。
2. 色谱分离基本方程
对于常规分析工作，一般选用：

选择性系数α（相对保留值）与保留指数I来评 价固定液

有效塔板数N有效来评价色谱柱与分离条件 以分离度R作为柱的总分离效能指标
V R t R F0


tR tR tM
'

V M t M F0


调整保留体积(V’R):
V R t R F0 ( t R t M ) F0
' '

相对保留值(ri,s): ri , s
t Ri t
' Rs
'

V Ri V Rs
'
'

关于分配平衡

改变柱温 改变相比，即改变固定相的量和改变柱 死体积，其中死体积对k/(k+1)的影响很 大，使用死体积大的柱子，分离度将受
到很大损失。

在高效液相色谱中改变流动相的配比是
最简便、最有效的方法
α的影响，如何改变α？
α N有效
R=1.0
1.00 1.005 1.01 1.02 1.05 1.10 1.25 1.50 2.00 ∞ 650000 163000 42000 7100 1900 400 140
4. 色谱相关术语

关于色谱峰


关于保留值
关于分配平衡

关于色谱峰的术语
峰 标准偏差σ 峰高 峰面 积
半峰宽
峰宽
基线

峰底宽、半峰宽及标准偏差三者的关系为： W=4σ，Wh/2=2.354σ
拖尾峰
畸峰 峰底


基线漂移
基线噪声 谱带扩张

关于保留值的术语

死时间(tM): 无保留组分出峰时间 保留时间(tR): 调整保留时间(t’R): 死体积(VM): 保留体积(VR):
流动相的种类和配比对容量因子和选择性系数的影响
样品组分 50%甲醇/水 苯胺 苯酚 苯甲醚 苯 氯苯 1.3（1.07） 1.6（2.81） 4.5（1.04） 4.7（1.96） 9.2 K（ α） 40%乙腈/水 1.5（1.07） 1.4（2.87） 4.3（1.09） 4.7（1.63） 7.7 37%THF/水 1.7（1.35） 2.3（1.70） 3.9（1.20） 4.7（1.38） 6.5

Chromatography(色谱分析) 将色谱法用于分析中，则称为色谱分析。

色谱分析是一种分离、分析法。
2、色谱法分离原理

当流动相中所携带的混合物流过固定相时， 就会和固定相发生作用(力的作用)。由于混
合物中各组分在性质和结构上有差异，与固
定相发生作用的大小也有差异。因此在同一 推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留 时间有长有短，从而按先后不同的次序从固 定相中流出。
三、色谱定性与定量方法
1. 色谱定性分析
(1) 利用保留值及其规律定性
各物质在一定的色谱条件下均有确定不变的保
留值，因此保留值可作为定性指标。


利用纯物对照定性
利用文献值对照定性
纯物质对照定性

实现方法

利用保留时间和保留体积定性

用相对保留值定性
ri , s
t Ri t
' Rs
'

V Ri V Rs
（1）几个概念——选择性系数α

定义与相对保留值(ri,s)基本相同 不同之处在于选择性系数是两个相邻峰的调整保 留值之比（后峰比前峰，α≥1），而不是被测物 与标准物质的调整保留值之比（可小于1）

它是评价固定液选择性的指标。选择性系数越大，
该柱对此相邻峰的分离越好。
几个概念——有效塔板数N有效
N

有效
t tM 5 . 54 R W 1/ 2

2
5 . 54 W1 /
' tR
2

2
在气相色谱中，通常用有效塔板数N有效和有效塔板
高度H有效来评价柱子的分离效能，它扣除了死体积
对分离的影响，更好地反映了柱子的实际分离效能。

柱效越高，该柱的分离能力越好。
量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。
在此过程中，部分组分分子先离开固定相表面，发生分子超前， 引起色谱峰扩展。
C L
2
3 (1 k )

k
2

d
2 f
液膜厚度
DL
液相扩 散系数
气相色谱中的速率方程
2 2 0 . 01 k 2 d p df 2 Dm 2 k H 2 dp u 2 2 u 3 (1 k ) D L (1 k ) Dm

塔板理论的贡献

塔板理论有助于我们形象的理解色谱的分离
过程。

导出色谱流出曲线方程，它符合高斯分布， 与实验现象相吻合。 导出理论塔板数的计算公式，作为柱效的评 价指标。


塔板理论的局限

塔板高度H是一个抽象的物理量，它的色谱本质
是什么？它与哪些参变量有关，又怎样影响峰的
扩张？对实验的指导意义有限。

不能解释流速对理论塔板数的影响。 有些假设不合理，如没有考虑纵向扩散对色谱分 离的影响等。
（2）速率理论

概述

速率理论是1956年荷兰学者Van Deemter等 提出，因此又称作范第姆特方程。

运用流体分子规律研究色谱过程中产生色谱 峰扩展的因素，导出了理论塔板高度与流动 相线速度的关系，揭示了影响塔板高度的动 力学因素。
保留时间与容量因子的关系 tR＝tM（1＋k） 保留时间与容量因子的关系 tR＝tM（1＋k）
二、色谱分析法基本理论

研究理论的目的
解决色谱峰的分离问题

三个色谱基本理论问题

色谱热力学问题——发展高选择性色谱柱
色谱动力学问题——发展高效能色谱柱
分离条件的最优化问题——分离条件优化
（1）塔板理论



柱效
由流出曲线方程导出：
n 8 ln 2 ( tR W1/ 2 )
2
5 . 54 (
tR W1/ 2
)
2
16 (
tR W
)
2
H=L/n

n是峰相对展宽的量度 n是柱效的量度 n是常数时，W与tR 成正比 n越大，h越小，表明组分在柱中达到的分配平衡次数 越多，对分离越有利，但还不能预言各组分有被分离 的可能性。

分离度与容量因子有关，容量因子越大，分离越好。 k 1 3 5 7 9 11 13 ∞
k/k+1 0.50 0.75 0.83 0.88 0.90 0.92 0.93 1.00

但当容量因子大于10，k/(k+1)的改变不大，而分析时间 将大大延长。因此，k的最佳范围是1<k<10。

改变容量因子的方法有：
(2) 色谱分离基本方程（Purnell方程）
R
1 4
n 理论 (
1
)(
k k 1
)
（3）色谱分离基本方程的启示
要改善物质对的分离（提高R），即提高两相邻物 质的分离度，可以采取以下措施：

提高柱效N 提高选择性系数α 增大容量因子k
R 1 k 4 1 k n
'
'

用已知物增加峰高法定性

应用范围：适用于简单混合物，对该样品已 有了解并具有纯物质的情况。

优点：应用简便，不需要其他仪器。
缺点：定性结果的可信度不高。

提高可信度的方法：双柱、双体系定性
几个概念——分离度R
R t R ( 2 ) t R (1 ) 1 2 (W 1 W 2 )
R1 / 2
t R ( 2 ) t R (1 ) 1 2 (W 1 / 2 (1 ) W 1 / 2 ( 2 ) )

R越大，说明两组分分离得越好。
由于该定义综合了色谱动力学和热力学因素，可作为色 谱柱的总分离效能指标。
大小不同，粒度分布范围不一致及填充的不均匀，形 成宽窄、长短不同的路径，因此流动相沿柱内各路径 形成紊乱的涡流运动，有些溶质分子沿较窄且直的路 径运行，以较快的速度通过色谱柱，发生分子超前，