第一章色谱法概述

色谱法（chromatography）又称“色谱分析”、“色谱分析法”、“层析法”，是一种分离和分析方法，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。

●1.1色谱分析法的历史发展

色谱法从二十世纪初发明以来，经历了整整一个世纪的发展到今天已经成为最重要的分离分析科学，广泛地应用于许多领域，如石油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境保护，乃至空间探索等。

●1.2色谱分离的原理与色谱分析流程

按照不同的原理，有不同的分类方法，一般都是分为“气相色谱、液相色谱、薄层色谱等

●1.3色谱法的分类及原理

色谱法有多种类型，从不同角度出发，有各种分类法。

第二章色谱基本理论

色谱法基本原理是指在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。

●2.1色谱图及色谱平衡

色谱图是指被分离组分的检测信号随时间分布的图象。样品流经色谱柱和检测器，所得到的信号-时间曲线，又称色谱流出曲线。色谱图形状随色谱方法和检测记录的方式不同而不同，迎头色谱和顶替色谱的色谱图为一系列台阶；在洗脱法色谱中，若采用微分型检测器时，分离组分的检测信号随时间变化的图形为近似于高斯分布的一组色谱峰群，色谱图的纵坐标为检测器的响应信号，横坐标为时间、体积或距离。

●2.2塔板理论

1941年马丁和辛格建立的“塔板理论”模型将色谱柱看作一个分馏塔，设想其中均匀分布许多塔板，并认为在每个塔板的间隔空间内，组分在两相中立即达到分配平衡，经过多次的分配平衡后，分配系数小的组分先流出色谱柱，并得到描述色谱流出曲线的表达式。同时塔板理论还引人理论塔板数(plate ntlIllber of theoretit·al plates)和理论塔板高度(plate height)作为衡量色谱柱效的指标。

●2.3速率理论

荷兰学者范第姆特（van Deemter）等吸收塔板理论中的一些概念，并进一步把色谱分配过程与分子扩散和气液两相中的传质过程联系起来，建立了色谱过程的动力学理论，即速率理论。速率理论认为，单个组分分子在色谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移，加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的运动是高度不规则的，是随机的，在柱中随流动相前进的速率是不均一的。与偶然误差造成的无限多次测定的结果呈正态分布相类似，无限多个随机运动的组分粒子流经色谱柱所用的时间也是正态分布的。tR是其平均值，即组分分子的平均行为。
速率理论更重要的贡献是提出了范第姆特方程式。它是在塔板理论的基础上，引入影响板高的动力学因素而导出的。它表明了塔板高度（H）与载气线速（u）以及影响H的三项因素之间的关系，其简化式为
H=A+B/u+Cu (12-18)
式中A、B、C为常数：A项称为涡流扩散项，B/u项称为分子扩散项，Cu项称为传质项；u为载气线速率，即一定时间里载气在色谱柱中的流动距离，单位为cm/s。由式中关系可见，当u一定时，只有当A、B、C较小时，H才能有较小值，才能获得较高的柱效能；反之，色谱峰扩张，柱效能较低，所以A、B、C为影响峰扩张的三项因素。

●2.4色谱分离度及色谱分离条件的选择

为判断相邻两组份在色谱柱中的分离情况，可用分离度R作为色谱柱的分离效能指标。

●2.5色谱基本理论习题

根据色谱基本理论的典型题分析

第三章色谱分析方法

色谱分析法是（chromatography）基于混合物各组分在体系中的物理化学性能差异（如吸附、分配差异等）而进行分离和分析的方法。国际公认俄国M.C.茨维特为色谱法的创始人。
色谱分析法的分类比较复杂。根据流动相和固定相的不同，色谱法分为气相色谱法和液相色谱法。按色谱操作终止的方法可分为展开色谱和洗脱色谱。按进样方法可分为区带色谱、迎头色谱和顶替色谱。
色谱法分离效率高、分离速度快、灵敏度高、可进行大规模的纯物质制备。

●3.1色谱定性分析方法

色谱定性分析就是要确定各色谱峰所代表的化合物。由于各种物质在一定的色谱条件下均有确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。

●3.2色谱定量分析方法

校正归一化法
在气体分析的气相色谱法中，校正归一化定量方法是最常用的方法之一。
外标定量法又称标准工作曲线或已知样校正法。由于此法操作简单，计算方便。因此，在气体分析中得到了广泛的应用。

●3.3色谱定性定量分析习题

色谱定性定量分析典型习题分析讲解

第四章气相色谱仪及其检测器

气相色谱监测器根据其测定范围可分为：
　　通用型检测器：对绝大多数物质够有响应；
　　选择型检测器：只对某些物质有响应；对其它物质无响应或很小。
　　根据检测器的输出信号与组分含量间的关系不同，可分为：
　　浓度型检测器：测量载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组分在载气中的浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量无关。
　　质量型检测器：测量载气中某组分进入检测器的质量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进人检测器某组分的质量成正比
　　目前已有几十种检测器，其中最常用的是热导池检测器、电子捕获检测器（浓度型）；火焰离子化检测器、火焰光度检测器（质量型）和氮磷检测器等。

●4.1气相色谱仪

气相色谱仪在火灾调查、石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等方面应用很广。它除用于定量和定性分析外，还能测定样品在固定相上的分配系数、活度系数、分子量和瑞盛比表面积等物理化学常数。一种对混合气体中各组成成分进行分析检测的仪器。

●4.2检测器的基本性能指标

气相色谱法中可以使用的检测器有很多种，最常用的有火焰电离检测器（FID）与热导检测器（TCD）。这两种检测器都对很多种分析成分有灵敏的响应，同时可以测定一个很大的范围内的浓度。TCD从本质上来说是通用性的，可以用于检测除了载气之外的任何物质（只要它们的热导性能在检测器检测的温度下与载气不同），而FID则主要对烃类响应灵敏。FID对烃类的检测比TCD更灵敏，但却不能用来检测水。两种检测器都很强大。由于TCD的检测是非破坏性的，它可以与破坏性的FID串联使用（连接在FID之前），从而对同一分析物给出两个相互补充的分析信息。

●4.3气相色谱检测器

气相色谱工作原理
利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同， 因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
气相色谱仪的组成部分
（1）载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制和测量
（2）进样系统：包括进样器、汽化室（将液体样品瞬间汽化为蒸气）
（3）色谱柱和柱温：包括恒温控制装置（将多组分样品分离为单个）
（4）检测系统：包括检测器，控温装置
（5）记录系统：包括放大器、记录仪、或数据处理装置、工作站

●4.4气相色谱仪仪器流程

气相色谱仪是一种分离测定低沸点混合组分的重要仪器，可供化工、生工、食品专业作仪器分析实验用，也可用于科研及常规分析。

●4.5气相色谱仪样品定性分析

待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶，以惰性气体（指不与待测物反应的气体，只起运载汽样品的作用，也称载气）将待测物样品蒸气带入柱内分离。其分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附-脱附（气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的。因此可将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。

●4.6气相色谱柱温变化对峰分离的影响

气相色谱柱温变化对峰分离的影响

●4.7GC习题

气相色谱仪相关典型题解析

第五章气相色谱固定相

主要讲授气相色谱固定相是什么、固定相的分类。

●5.1气固色谱固定相

气相色谱 G——S——C
G——L——C

气液中 固定相＝载体＋固定液

气固中 固定相＝固体吸附剂

●5.2气液色谱固定相载体

固定相＝载体＋固定液

均匀地涂在载体上固定液配比3---25%，

配比＝固定液／固定相

起决定作用的是固定液。

●5.3气液色谱填充柱的制备

气相色谱法填充柱的制备直接关系到分离效果和检测灵敏度,因此,制备填充柱是进行气相色谱分析的重要环节。

●5.4气液色谱固定液

液色谱固定液
（一）对固定液的要求
（二）组分与固定液分子间的作用力
组分之所以能够分离，是由于它们在柱中k’不同，在固定液中的溶解力不同，组分与固定液分子间的作用力不同，
1、定向力：
2、诱导力：
3、色散力：
4、氢键作用力：
（三）固定液的分类
1、按极性分类
（1）按相对极性分类

第六章几种其它气相色谱法

按色谱操作形式来分，气相色谱属于柱色谱，根据所使用的色谱柱粗细不同，可分为一般填充柱和毛细管柱两类。一般填充柱是将固定相装在一根玻璃或金属的管中，管内径为2～6毫米。毛细管柱则又可分为空心毛细管柱和填充毛细管柱两种。空心毛细管柱是将固定液直接涂在内径只有0.1～0.5毫米的玻璃或金属毛细管的内壁上，填充毛细管柱是近几年才发展起来的，它是将某些多孔性固体颗粒装入厚壁玻管中，然后加热拉制成毛细管，一般内径为0.25～0.5毫米。
在实际工作中，气相色谱法是以气液色谱为主。

●6.1毛细管柱气相色谱法

毛细管色谱仪应用范围广，可用于分析复杂有机物，如石油成分，天然产物，环境污染，农药残留等。高分辨率毛细管气相色谱仪的三要素是：要选择好的毛细管柱及最佳分析条件；按样品选择合适的毛细管进样系统；选择高性能的毛细管气相色谱仪。

●6.2裂解气相色谱法

裂解气相色谱法多用于分子量大、难挥发物质的分析。方法原理是：当样品在严格控制的操作条件下迅速加热时，它遵循一定的规律裂解，得到可挥发的小分子产物，然后进入色谱柱和检测器进行分离、检测和谱图记录。裂解气相色谱具有灵敏、快速、分离效率高、表征性强等优点。每种物质的裂解色谱图都具有各自的特征性，称为指纹裂解谱图。由于裂解产物的组成和相对含量与被测物质的结构，组成有一定的对应关系，因此，指纹裂解谱图可作为定性和定量的依据。

●6.3程序升温气相色谱法

程序升温色谱法，即在分析过程中，按一定的速度提高柱温。

第七章高效液相色谱法

高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography \ HPLC）又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术应用

●7.1液相色谱法的发展及基本理论

在液相色谱中,采用颗粒十分细的高效固定相,并采用高压泵输送流动相,全部工作通过仪器来完成,这种新的仪器分析方法称为高效液相色谱法(HighPerformanceLiquidChromatography,以下简称HPLC)。在过去三十多年里,HPLC已经成为一项在化学科学中最有优势的仪器分析方法之一,1994年,HPLC的市场销售量是14亿美元,就是一个较好的证据。现在,HPLC几乎能够分析所有的有机、高分子及生物试样,在目前已知的有机化合物中,若事先不进行化学改性,只有20%的化合物用气相色谱可以得到较好的分离,而80%的有机化合物则需HPLC分析。目前,HPLC在有机化学、生化、医学、药物临床、化工、食品卫生、环保监测、商检和法检等方面都有广泛的用途,而在生物和高分子试样的分离和分析中更是独领风骚。在短短的三十多年里,HPLC从初创一下发展成为成熟而广泛应用的分析方法,的确是化学史上一件引人注目的事情。

●7.2高效液相色谱仪器结构

液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论，在技术上，流动相改为高压输送（最高输送压力可达4.9107Pa）;色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成，从而使柱效大大高于经典液相色谱（每米塔板数可达几万或几十万）；同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。

●7.3液相色谱检测仪

分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中，K有不同的概念：吸附色谱法为吸附系数，离子交换色谱法为选择性系数　（或称交换系数），凝胶色谱法为渗透参数。但一般情况可用分配系数来表示。

●7.4高效液相色谱分析法

高效液相色谱以经典的液相色谱为基础，是以高压下的液体为流动相的色谱过程。通常所说的柱层析、薄层层析或纸层析就是经典的液相色谱。所用的固定相为大于100um 的吸附剂（ 硅胶、氧化铝等）。这种传统的液相色谱所用的固定相粒度大，传质扩散慢，因而柱效低，分离能力差，只能进行简单混合物的分离。而高效液相所用的固定相粒度小（5um-10um）、传质快、柱效高。
高效液相色谱法（HPLC）是20世纪60年代后期发展起来的一种分析方法。近年来，在保健食品功效成分、营养强化剂、维生素类、蛋白质的分离测定等应用广泛。世界上约有80%的有机化合物可以用HPLC来分析测定。

●7.5高效液相色谱仪的组成

高效液相色谱仪(HPLC)是应用高效液相色谱原理，主要用于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定的和分子量大的有机化合物的仪器设备。

●7.6高效液相色谱仪的使用

高效液相色谱仪(HPLC)是应用高效液相色谱原理，主要用于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定的和分子量大的有机化合物的仪器设备。

●7.7高效液相色谱柱理论柱效的测定

高效液相色谱法 (HPLC)柱效测定的高低 ，不仅反映出填料性能，有时也反映出装填技术的好坏。所以，测定柱效无论对生产填料或预装柱的生产者，还是对使用填料或预装柱的色谱工作者来说，都是很重要的。

●7.8利用已知标准物质保留时间定性

气相或液相色谱操作中，当仪器的操作条件保持不变时， 任一物质的色谱峰总是在色谱图上固定的位置出现， 即有一定的保留值。又包含：死时间，保留时间，校下保留时间，保留体积，等等。 在液相色谱中保留值定性的方法主要是用直接与已知标准物对照的方法。

●7.9HPLC习题

HPLC典型题解析

●7.10毛细管电泳

毛细管电泳又称高效毛细管电泳（high performance capillary electrophoresis，HPCE），是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。