青汀's Den

色谱法概述

色谱法是一种重要的分离分析方法，根据组分在两相中作用能力不同而达到分离目的。

分离原理：

使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，称为固定相，另一相是携带混合物流过此固定相的流体，称为流动相。当流动相中所含混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用。由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱也有差异，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。

色谱的定义：

色谱法是一种分离技术。
试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。
其中的一相固定不动，称为固定相。
另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。

色谱的分类：

按流动相的物态
- 气相色谱（流动相为气体）
- 液相色谱（流动相为液体）
- 超临界流体色谱（流动相为超临界流体）
按固定相的物态
- 气-固色谱法（固定相为固体吸附剂）
- 液-固色谱法
- 气-液色谱法（固定相为负载（固定液））
- 液-液色谱法
按固定相的形式
- 柱色谱法
- 平板色谱法
  - 纸色谱法
  - 薄层色谱法
按分离过程机制
- 吸附色谱（吸附能力）
- 分配色谱（分配能力）
- 离子交换色谱（离子交换能力）
- 排阻色谱（尺寸大小）
按分离过程效率
- 经典液相色谱（分离）
- 高效液相色谱（分析）

色谱的基本概念与术语

色谱流出曲线

样品注入色谱柱后，信号随时间变化曲线

纵坐标：组分浓度引起的电信号
横坐标：流出时间

基线

无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线

基线漂移：基线随时间的缓慢变化
基线噪声：各种因素导致的基线起伏

峰宽

标准偏差 $\sigma$
半峰宽度 $Y_{1/2}$
峰底宽度 $Y$

$Y_{1/2} = 2\sigma\sqrt{2\\ln{2}}$

$Y = 4\sigma$

保留值

保留时间 $t_R$ ：进样到色谱峰的时间
保留体积 $V_R$ ：进样到色谱峰的流动相体积
死时间 $t_M$ ：流动相填充色谱柱的时间（空气峰）
死体积 $V_M$ ：色谱柱的空隙体积
校正保留时间 $t'_R$
校正保留体积 $V'_R$
相对保留值 $r_{21}$ ：只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，表示固定相对这两种组分的选择性。（ $r_{21} = 1$ ，不能分离）

分配系数K

$K = \frac{组分在固定相中的浓度}{组分在流动相中的浓度} = \frac{C_S}{C_M}$

组分在固定相和流动相间发生吸附、脱附，或溶解、挥发的过程，称为分配过程。
在一定温度和压力下，组分在两相间分配平衡时的浓度比，称为分配系数。

具有小分配系数的组分在流动相中浓度较大，较早流出
具有大分配系数的组分在固定相中浓度较大，较晚流出

分配比（容量比）

$k = \frac{组分在固定相中的质量}{组分在流动相中的质量} = \frac{m_S}{m_M}$

k值越大，保留时间越长
影响样品量，不同需求
k=0，保留时间为死时间

分配比与分配系数关系

$K = \frac{C_S}{C_M} = \frac{m_S/MV_S}{m_M/MV_M} = k\frac{V_M}{V_S} = k\beta$

分配系数 K 与分配比 k 都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化
分配系数 K 与分配比 k 都是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

分离效能指标

选择性（热力学参数，相对保留值） $r_{21}$
峰宽度（动力学参数，与色谱条件有关）

分离度 R（总分离效能指标）

综合考虑了保留值和峰宽度

$R = \frac{t_{R2} - t_{R1}}{1/2(Y_1 + Y_2)}$

$R’ = \frac{t_{R2} - t_{R1}}{1/2(Y_{1/2(1)} + Y_{1/2(2)})} $

R < 1.0 两峰明显重叠

R = 1.0 两峰基本分离（5%重叠）

R ≥ 1.5 两峰完全分开（基线分离）

色谱法的特点

分离效果高
灵敏度高
分析速度快
应用范围广
不足之处：被分离组分的定性较为困难