保留时间是色谱法定性的基本依 据，但同一组分的保留时间常受到流
动相流速的影响，因此色谱工作者有
时用保留体积来表示保留值。
6. 保留体积VR 指从进样开始到被测组分在柱后出 现浓度极大点时所通过的流动相的体积。 保留时间与保留体积关系：
VR= tR Fco
7.调整保留体积VR 某组分的保留体积扣除死体积后，称 为该组分的调整保留体积。
以后每当一个新的板体积载气以脉动式进入 色谱柱时，上述过程就重复一次，如下所示：
塔板号r 进样 q p 0 0.5 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.125 0.125 1 2 3
进气1△V q p
进气2△V q 0.125 0.125+0.125 p 0.125 0.125+0.125
色谱图（无铅汽油）
农药
碳酸饮料
2、 区域宽度 色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线 的重要参数之一，用于衡量柱效率及反 映色谱操作条件的动力学因素。表示色 谱峰区域宽度通常有三种方法。
1.标准偏差---即0.607倍峰高处色谱 峰宽的一半。 2.半峰宽Y1/2---即峰高一半处对应的峰 宽。它与标准偏差的关系为 Y1/2=2.354 3.峰底宽度Y---即色谱峰两侧拐点上的 切线在基线上截距间的距离。它与标 准偏差的关系是 Y = 4
始于马丁（Martin）和辛格（Synge）
提出的塔板模型。
分馏塔：在塔板上多次气液平衡，按沸
点不同而分离。
色谱柱：组分在两相间的多次分配平衡，
按分配系数不同而分离。
板式精馏塔
塔板理论的导出 将色谱分离过程比拟作蒸 馏过程，引用了处理蒸馏过程 的概念、理论和方法来处理色 谱过程。把色谱柱比作一个分 馏塔，色谱柱可由许多假想的 塔板组成（既色谱柱可分成许 多小段），
进气3△V
q 0.063 0.063+0.125 p 0.063 0.125+0.063
0.125+0.063 0.063+0.125
0.063 0.063

按上述分配过程，对于n=5， k=1，m=1的体系，随着脉动式 进入柱中板体积载气的增加， 组分分布在柱内任一板上的总 量(气相、液相总质量)见下表。
溶质在气液两相的分配方式符合数学 上的“二次项分配”，从二次项分配 可以导出流出曲线的数学表达式
m n 1 VR V C exp- n 2 VR VR 2
C——色谱流出曲线上任意一点的浓度 N——理论塔板数 M——溶质的质量 VR——溶质保留体积 V——在色谱流出曲线上任意一点的保留体积
3、死区域VG


色谱柱中不被固定相占据的空间
4. 保留时间tR 试样从进样到柱后出现峰极大点时所 经过的时间，称为保留时间，如下图。
信 号
进样
tR
5.调整保留时间tR´ 某组分的保留时间扣除死时间后，称 为该组分的调整保留时间， 即
tR´= tR tM
由于组分在色谱柱中的保留时间tR包含了 组分随流动相通过柱子所需的时间和组分 在固定相中滞留所须的时间，所以tR实际 上是组分在固定相中保留的总时间。
0.10
0.05
5
n
图7-4
组分从n=5柱中流出曲线图

由图7-4可以看出，组分从具 有5块塔板的柱中冲洗出来的最大 浓度是在N为8和9时。流出曲线 呈峰形但不对称。这是由于柱子 的塔板数太少的缘故。
经多次分配后的浓度分布
当n>50时，就可以得到对称的峰形
曲线。在气相色谱中，n值是很大的， 约为103~105，因而这时的流出曲线 可趋近于正态分布曲线。这样，
第二节
色谱法中常用的术语和参数
一、气相色谱法中常用的术语和参数 1、典型的色谱图 下图是使用热导池检测器，往色谱仪中 注入带有少量空气时，得到的色谱图
（二）基线 在实验操作称为基线，稳 定的基线应该是一条水平直线。 （三）峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离， 以（h）表示。
△V（除去固定相，称为板体积）
H塔板高度
塔板理论假定：
⑴ 在这样一小段间隔内，气相
平均组成与液相平均组成可以很快
达到分配平衡，这样达到分配平衡
的一小段柱长，称为理论塔板高度
H.
⑵载气进入色谱柱，不是连续而是脉
动式的，每次进气为一个板体积。
⑶试样开始时都加在第0号塔板上，
且试样沿色谱柱方向的（纵向扩散） 扩散可略而不计。
4 0 0 0 0 0.063 0.157 0.235 0.274 0.274 0.247 0.207 0.151 0.110 0.08 0.057 0.040 0.027
5 0 0 0 0 0 0.032 0.079 0.118 0.138 0.138 0.124 0.104 0.076 0.056 0.040 0.028 0.020

在每一小段（塔板）内，一部分空
间为涂在担体上的液相占据，另一 部分空间充满着载气（气相），载 气占据的空间称为板体积△V。当欲 分离的组分随载气进入色谱柱后， 就在两相间进行分配。

由于流动相在不停地移动， 组分就在这些塔板间隔的气液
两相间不断地达到分配平衡。
塔 板 数 （ 柱 长 L ）
⑷分配系数和分配比在各塔板上是常
数。
为简单起见，设色谱柱由5 块塔板（n=5， n为柱子的塔板 数)组成，并以r表示塔板编号，r 等于0， 1，2，…，n—1，某组 分的容量因子k=1,则 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：

开始时，若有单位质量，即 m=l(1mg或1μg)的该组分加 到第0号塔板上，分配达平衡 后， 由于k=l，即p=q，
3、保留值 1.死时间tM 不被固定相吸附或溶解的物质进入色 谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的 时间称为死时间，它正比于色谱柱的空 隙体积，如下图。
信 进样 号
tM
因为这种物质不被固定相吸附或溶 解，故其流动速度将与流动相流动速度 相近。测定流动相平均线速ū时，可用柱
长L与tM的比值计算，即
ū = L/tM
k值越大，说明组分在固定相中的量越
多，相当于柱的容量大，因此又称分配容 量。它是衡量色谱柱对被分离组分保留能 力的重要参数。k值也决定于组分及固定相 热力学性质。它不仅随柱温、柱压变化而 变化，而且还与流动相及固定相的体积有 关。
3. 分配系数K与容量因子k 的关系
= K VS/VM =K / K=k·
2

流出曲线上的浓度c与时间t的关系可由下式示：
co t t R c e 2 2 2

2
式中co为进样浓度，tR为保留时间，σ 为标准偏差，c为时间t时的浓度，此式称为 流出曲线方程式。

以上讨论单一组分在色谱柱中的分 配过程。
2、有两个物质在色谱柱中的分配及 流出曲线
假如有A,B两个物质
A的K=1/3 B的K=3 色谱柱固定相和流动相体积相同 两个物质经过色谱柱之后的流出曲线如图：
分配系数 为 0.33 及3.00 的 A、 B 二组分经 多次分配 的结果

若试样为多组分混合物，则 经过很多次的分配平衡后，如果各 组分的分配系数有差异，则在柱口 处出现最大浓度时所需的载气板体 积亦将不同，由于色谱柱的塔板数 相当多，因此分配系数有微小差异， 仍可获得好的分离效果。
2 0 0 0.25 0.375 0.375 0.313 0.235 0.165 0.111 0.072 0.045 0.028 0.016 0.010 0.005 0.002 0.001
3 0 0 0 0.125 0.25 0.313 0.313 0.274 0.22 0.166 0.094 0.070 0.049 0.033 0.022 0.014 0.008
VR = VR V0 = tR Fco
8、净保留体积VN 经过压力修正的调整保留体积 VN = j VR j为色谱柱进口和出口之间的压力梯度校正系数


p i 1 p 3 0 j 3 2 p i 1 p 0
k = CsVS
/ Cm Vm
( =VM / VS )
在分配色谱中，Vs表示固定液的体积；在尺 寸排阻色谱中，则表示固定相的孔体积。 其中β称为相比，它是反映各种色谱柱柱型 特点的又一个参数。例如，对填充柱，其β 值一般为6-35；对毛细管柱，其β值为60-600。
二、 色谱分离的塔板理论
1、塔板理论的导出

色谱峰→窄，塔板数n→多， 理论塔板高→小，柱效能→高。 因而n或h作为描述柱效能的一个指标。 由塔板理论可导出n与色谱峰峰底宽度的关系：

tR tR n理 5.54 16 W 1/ 2 W L H理 n
2

2

式中L为色谱柱的长度，tR及W1/2或W用同一单位 （时间，距离）。

故p=q=0.5.

当一个板体积(1△v)的载气以脉动形 式进入0号板时，就将气相中含有q部 分组分的载气顶到1号板上,此时0号板 液相中p部分组分及1号板气相中的q 部分组分，将各自在两相间重新分配， 故0号板上所含组分总量为0.5，其中 气液两相各为0.25，而1号板上所含总 量同样为0.5，气液两相亦各为0.25。
第二章 色谱法的原理
（Principles of Chromatography）

第一节 色谱分析的基本原理
一、色谱分离的本质
分配系数的差异是所有色谱分离的实质
性原因
分配系数 K
是指在一定温度和压力下，组分在固定相和 流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即 K=溶质在固定相中的浓度/ 溶质在流动相中的浓度 = Cs / Cm Cs 和 Cm的单位是 g/ml