色谱法概论1[1]

1、色谱法概论第一节第一节 概述概述 一、色谱法一、色谱法(Chromatography)的发展的发展一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取 现代分析中，大量采用色谱和电泳分离现代分析中，大量采用色谱和电泳分离方法。迄今为止，色谱方法是最为有效的方法。迄今为止，色谱方法是最为有效的分离手段！分离手段！其应用涉及每个科学领域。其应用涉及每个科学领域。历史：历史：|1903年，俄国植物学家年，俄国植物学家|Mikhail Tswett 最先发明。最先发明。 植物色素分离植物色素分离见图示见图示 色谱法的发展历史色谱法的发展历史年代发明者发明的色谱方法或重要应用1906

2、Tswett用碳酸钙作吸附剂分离植物色素。最先提出色谱概念。1931Kuhn, Lederer用氧化铝和碳酸钙分离a-、b-和g-胡萝卜素。使色谱法开始为人们所重视。1938Izmailov, Shraiber最先使用薄层色谱法。1938Taylor, Uray用离子交换色谱法分离了锂和钾的同位素。1941Martin, Synge提出色谱塔板理论；发明液-液分配色谱；预言了气体可作为流动相（即气相色谱）。1944Consden等发明了纸色谱。1949Macllean在氧化铝中加入淀粉黏合剂制作薄层板使薄层色谱进入实用阶段。1952Martin, James从理论和实践方面完善了气-液分配色谱

3、法。1956Van Deemter等提出色谱速率理论，并应用于气相色谱。1957基于离子交换色谱的氨基酸分析专用仪器问世。1958Golay发明毛细管柱气相色谱。1959Porath, Flodin发表凝胶过滤色谱的报告。1964Moore发明凝胶渗透色谱。1965Giddings发展了色谱理论，为色谱学的发展奠定了理论基础。1975Small发明了以离子交换剂为固定相、强电解质为流动相，采用抑制型电导检测的新型离子色谱法。1981Jorgenson等创立了毛细管电泳法。 在分析化学领域，色谱法是一个相对年轻的分支学科。早期的色谱技在分析化学领域，色谱法是一个相对年轻的分支学科。早期的色谱技术

4、只是一种分离技术而已，与萃取、蒸馏等分离技术不同的是其分离效率术只是一种分离技术而已，与萃取、蒸馏等分离技术不同的是其分离效率高得多。当这种高效的分离技术与各种灵敏的检测技术结合在一起后，才高得多。当这种高效的分离技术与各种灵敏的检测技术结合在一起后，才使得色谱技术成为最重要的一种分析方法，几乎可以分析所有已知物质，使得色谱技术成为最重要的一种分析方法，几乎可以分析所有已知物质，在所有学科领域都得到了广泛的应用。在所有学科领域都得到了广泛的应用。色谱法起过关键作用的诺贝尔奖研究工作年代年代获奖学科获奖学科获奖研究工作获奖研究工作1937化学类胡萝卜素化学，维生素A和B1938化学类胡萝卜素化学

5、1939化学聚甲烯和高萜烯化学1950生理学、医学性激素化学及其分离、肾皮素化学及其分离1951化学超铀元素的发现1955化学脑下腺激素的研究和第一次合成聚肽激素1958化学胰岛素的结构1961化学光合作用时发生的化学反应的确认1970生理学、医学关于神经元触处迁移物质的研究1970化学糖核苷酸的发现及其在生物合成碳水化合物中的作用1972化学核糖核酸化学酶结构的研究1972生理学、医学抗体结构的研究方方 法法项项 目目 数数 量量1985年版年版1990年版年版1995年版年版2000年版年版2005年版年版HPLC鉴别及鉴别及含测含测7811916971327TLC鉴别及鉴别及含测含测15

6、68GC鉴别及鉴别及含测含测 47高效液相色谱的样品高效液相色谱的样品芬达橙汁汽水芬达橙汁汽水水水甜味剂甜味剂人工香精人工香精(香橙香橙)人工色素人工色素(柠檬黄柠檬黄)高效液相色谱高效液相色谱 - 组分分离组分分离芬达样品芬达样品色谱图色谱图水水甜味剂甜味剂人工香精人工香精(香橙香橙)人工色素人工色素(柠檬黄柠檬黄)高效液相系统高效液相系统液体传输液体传输液体样品液体样品高效液相系统高效液相系统高效液相色谱柱高效液相色谱柱数据处理数据处理检测器检测器检测器检测器硅胶填料硅胶填料 液体医药样品液体医药样品结果结果高效液相色谱柱高效液相色谱柱可更换卡套可更换卡套色谱柱色谱柱Agilent 110

7、0 高效液相系统高效液相系统溶剂溶剂以不同速率以不同速率流出的组分流出的组分色谱图色谱图高效液相系统和色谱柱高效液相系统和色谱柱气相气相-质谱系质谱系统统色谱柱色谱柱气相色谱系统气相色谱系统检测器检测器进样器进样器色谱柱色谱柱GAS 气源气源柱温箱柱温箱数据处理数据处理生命科学生命科学奥运会奥运会医药工业医药工业FBI法医，法检法医，法检0123(minutes)气相色谱分析实例气相色谱分析实例n体液和组织中的药品体液和组织中的药品n血醇水平血醇水平n药品纯度药品纯度色谱分析领域色谱分析领域(1)食品与香料食品与香料分析实例分析实例n食品中的天然香精香料食品中的天然香精香料n人工香精香料人工香

8、精香料n饮料中的醇类饮料中的醇类010203040Time (min.)奶酪奶酪胆固醇胆固醇pepperoni 多肽多肽蘑菇蘑菇醛醛酸消化物酸消化物样品样品: 比萨比萨色谱分析领域色谱分析领域(2)石化石化DB-1, 15 m x 0.25 mm I.D. 0.25 m filmStegosaurus-o-gram 航天航天汽油汽油空气质量标准空气质量标准Pew!分析实例分析实例n 燃料油定级燃料油定级n 汽车排放的废气汽车排放的废气色谱分析领域色谱分析领域(3)环境环境DB-502.2105m x 0.53mm I.D., 30 m气相分析实例气相分析实例n 水和土壤中的农残水和土壤中的农残

9、n 饮用水中的溶解物饮用水中的溶解物 (MTBE甲甲基叔丁基醚基叔丁基醚 )n 工业污染物工业污染物n 新型持久性有机污染物（新型持久性有机污染物（PCBs多氯联苯多氯联苯 , PFCs全氟有全氟有机物机物 ）色谱分析领域色谱分析领域(4)Nam Laket in Tibat 纳纳木错湖木错湖PFCsLiver 180680ng/gBlood 2652 ng/gPlasma 2580 ng/mlPFCs二、色谱法的几个重要术语二、色谱法的几个重要术语* *1. 色谱柱（色谱柱（column）在茨威特实验中在茨威特实验中,装有装有CaCO3的玻璃管的玻璃管,即是一根色谱柱即是一根色谱柱(是指包括

10、是指包括CaCO3的管的管).2. 固定相固定相 (stationary phase)在柱内固定不动的一相称固定相在柱内固定不动的一相称固定相,如如CaCO3.3. 流动相流动相(mobile phase)在柱内不断流动的一相在柱内不断流动的一相,称流动相称流动相,如石油醚如石油醚.4. 被分离组分（样品）被分离组分（样品）如色素如色素5. 洗脱洗脱将流动相连续不断地加入色谱柱将流动相连续不断地加入色谱柱,使之通过固定相使之通过固定相,把被把被分离的物质冲洗出柱的过程分离的物质冲洗出柱的过程,叫洗脱。叫洗脱。洗脱是色谱过程中必要而又重要的步骤洗脱是色谱过程中必要而又重要的步骤选择适宜的流选择适

11、宜的流动相、固定相实现分离。动相、固定相实现分离。6. 洗脱剂洗脱剂 在洗脱过程中加入色谱柱的流动相即洗脱剂。在洗脱过程中加入色谱柱的流动相即洗脱剂。7. 洗脱液洗脱液(流出液流出液)流出色谱柱的溶液流出色谱柱的溶液,即洗脱液。即洗脱液。三、色谱法分类 1按两相分子的聚集状态分按两相分子的聚集状态分：续前续前2按分离机制分：按分离机制分：v吸附色谱：利用物理吸附性能的差异吸附色谱：利用物理吸附性能的差异v分配色谱：利用分配系数的不同分配色谱：利用分配系数的不同v键合相色谱：采用化学键合固定相键合相色谱：采用化学键合固定相v空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同v离

12、子交换色谱：利用离子交换原理离子交换色谱：利用离子交换原理v毛细管电泳：带电组分在电场中电泳淌度的差异毛细管电泳：带电组分在电场中电泳淌度的差异v毛细管电色谱：电泳与色谱分离机理相结合毛细管电色谱：电泳与色谱分离机理相结合续前续前3按固定相的固定方式分：按固定相的固定方式分：平面色谱平面色谱纸色谱纸色谱 薄层色谱薄层色谱 高分子薄膜色谱高分子薄膜色谱柱色谱柱色谱 填充柱色谱填充柱色谱 毛细管柱色谱毛细管柱色谱 4. 按使用目的分类按使用目的分类分析用：实验室、便携式；分析样品量少分析用：实验室、便携式；分析样品量少制备用：实验室用、工业用；纯物质制备，如高纯制备用：实验室用、工业用；纯物质制备

13、，如高纯试剂、蛋白质、手性药物拆分和纯化试剂、蛋白质、手性药物拆分和纯化流程用：工业生产流程在线连续使用流程用：工业生产流程在线连续使用第二节第二节 色谱过程与术语色谱过程与术语分离任何物质都要依据它们性质的差异。分离任何物质都要依据它们性质的差异。例如蒸馏是利用沸点的差异，沉淀、结晶是利用例如蒸馏是利用沸点的差异，沉淀、结晶是利用溶解度不同。溶解度不同。在色谱当中，是利用物质在两相中溶解、亲和、吸在色谱当中，是利用物质在两相中溶解、亲和、吸附或其它亲和作用力的不同，使混合物中各组分达附或其它亲和作用力的不同，使混合物中各组分达到了分离。到了分离。例如：分离含例如：分离含A、B两种组分的混合溶

14、液。两种组分的混合溶液。一、色谱分离依据简介一、色谱分离依据简介当组分进入柱后，由于组分与固定相间的亲当组分进入柱后，由于组分与固定相间的亲合力，就要被固定相所滞留，即固定相对组合力，就要被固定相所滞留，即固定相对组分有滞留作用（保留作用），组分的性质不分有滞留作用（保留作用），组分的性质不同，则同，则固定相对不同组分的滞留能力（保留固定相对不同组分的滞留能力（保留能力）不同能力）不同。组分与固定相之间的亲合力越大，则固定相组分与固定相之间的亲合力越大，则固定相对该组分的滞留越强烈。它随流动相移动的对该组分的滞留越强烈。它随流动相移动的速度就较慢；反之，组分在柱内的移动速度速度就较慢；反之，组

15、分在柱内的移动速度快；快；从而造成了从而造成了A、B在柱内的差速迁移，即在柱内的差速迁移，即移动速度不同移动速度不同。当经过一段距离后，速度的差异造成当经过一段距离后，速度的差异造成A、B组组分先后出柱，得到分离。这就是色谱过程的分先后出柱，得到分离。这就是色谱过程的本质。本质。掌握的要点：掌握的要点：（1）组分在柱内随流动相不断移动（溶解于流动）组分在柱内随流动相不断移动（溶解于流动相）。相）。（2）固定相与组分有亲合能力，即对组分有滞留）固定相与组分有亲合能力，即对组分有滞留能力（保留能力），使组分的速度低于流动相速度。能力（保留能力），使组分的速度低于流动相速度。（3）性质不同的组分与固

16、定相亲合力不同，固定）性质不同的组分与固定相亲合力不同，固定相对其滞留能力（保留能力）不同，造成迁移速度相对其滞留能力（保留能力）不同，造成迁移速度不同（差速迁移）。不同（差速迁移）。（4）经过一定柱长后，各组分因速度差异而分开，）经过一定柱长后，各组分因速度差异而分开，即需要一定的柱长。即需要一定的柱长。二、色谱流出曲线（色谱图）二、色谱流出曲线（色谱图）所谓色谱流出曲线，即流出液中的组分浓度随洗脱体所谓色谱流出曲线，即流出液中的组分浓度随洗脱体积或洗脱时间的变化曲线，也称色谱图。积或洗脱时间的变化曲线，也称色谱图。获得：获得：（1）间隔一定时间或一）间隔一定时间或一定流出体积，测定流出液定

17、流出体积，测定流出液中组分的浓度，以浓度为中组分的浓度，以浓度为纵坐标，时间或体积为横纵坐标，时间或体积为横坐标，描点作图即得坐标，描点作图即得（2）在柱子出口处设置）在柱子出口处设置检测器，如测定流出液的检测器，如测定流出液的吸光度，换算成浓度（信吸光度，换算成浓度（信号值），连续记录流出液号值），连续记录流出液的吸光度随时间的变化，的吸光度随时间的变化，即得色谱图（仪器化）。即得色谱图（仪器化）。流出曲线是柱内组分分离结流出曲线是柱内组分分离结果的反映，是研究色谱分离果的反映，是研究色谱分离过程机理的依据，也是定性、过程机理的依据，也是定性、定量的依据。定量的依据。 色谱流出曲线的意义：色

18、谱流出曲线的意义：色谱峰数色谱峰数=样品中单组分的最少个数；样品中单组分的最少个数；色谱保留值色谱保留值定性依据；定性依据；色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据；定量依据；色谱色谱峰宽峰宽或区域宽度或区域宽度色谱柱分离效能色谱柱分离效能评价指标；评价指标；色谱峰间距色谱峰间距固定相或流动相选择是否固定相或流动相选择是否合适的依据。合适的依据。三、几个重要的色谱参数及概念三、几个重要的色谱参数及概念（1）基线：）基线：在实验条件下，当在实验条件下，当只有流动相通过（检测器）色谱只有流动相通过（检测器）色谱柱时，得到的流出曲线，通常为柱时，得到的流出曲线，通常为一水平直线称为基线。一水平直线称为基

19、线。（2）峰高（）峰高（h）：）：从色谱峰到基从色谱峰到基线的垂直距离。线的垂直距离。（3）峰宽（）峰宽（Wb）：）：从色谱峰的从色谱峰的捌点作切线，与基线两交点之间捌点作切线，与基线两交点之间的距离，也称基线宽度。的距离，也称基线宽度。（4）半峰宽（）半峰宽（W1/2）：）：色谱峰色谱峰高一半处峰的宽度（不是峰宽的高一半处峰的宽度（不是峰宽的一半）一半）（5）标准偏差（）标准偏差（）：）：色谱峰两色谱峰两侧两捌点之间的距离的一半，也侧两捌点之间的距离的一半，也即即0.607h处的峰宽的一半。处的峰宽的一半。|W、W1/2色谱意义：色谱意义： 它们反映被分离的组分分子在柱内迁移时的离散它们反映

20、被分离的组分分子在柱内迁移时的离散程度程度,W、W1/2越小，表示分子相对集中；越小，表示分子相对集中； W、W1/2 越大越大,表示分子相对分散。表示分子相对分散。（6）拖尾因子）拖尾因子T: 0.951.05，色谱峰为对称，色谱峰为对称峰峰ABAAWTh2205. 0（7）保留时间）保留时间(tR)（Retention time）流动相携带组分通过柱子所需要的时间，即从进样洗脱到流出液中流动相携带组分通过柱子所需要的时间，即从进样洗脱到流出液中组分的浓度出现极大值点所需要的时间。组分的浓度出现极大值点所需要的时间。（8）死时间）死时间(t0)不被固定相所滞留的组分通过色谱柱所用的时间，即不

21、被固定相所不被固定相所滞留的组分通过色谱柱所用的时间，即不被固定相所滞留的组分的保留时间，即死时间。滞留的组分的保留时间，即死时间。在时间上，它等于流动相分子通过色谱柱所需的时间，当某组分不在时间上，它等于流动相分子通过色谱柱所需的时间，当某组分不被固定相所滞留时，即完全随流动相移动，其移动速度完全等于流被固定相所滞留时，即完全随流动相移动，其移动速度完全等于流动相的速度，所以动相的速度，所以t0=tm。（9）调整保留时间）调整保留时间(tR)：扣除死时间后的组分实际被固定相所扣除死时间后的组分实际被固定相所保留的时间保留的时间,即即tR= tR-t0 = tR-tm意义：意义：|组分随流动相

22、移动的时间都是相同的，都是死时间。它与固定相、组分随流动相移动的时间都是相同的，都是死时间。它与固定相、组分的性质均无关，只与流动相的流动速度有关，对分离不起作用。组分的性质均无关，只与流动相的流动速度有关，对分离不起作用。|tR即为组分在固定相中出现的（保留的）时间，即组分被固定相所即为组分在固定相中出现的（保留的）时间，即组分被固定相所滞留的时间，与组分和固定相之间的作用力有关。滞留的时间，与组分和固定相之间的作用力有关。|tR是与组分和固定相性质有关的，更能从本质上反映出不同组分的是与组分和固定相性质有关的，更能从本质上反映出不同组分的差异，反映色谱过程的实质。差异，反映色谱过程的实质。

23、 （10）保留体积）保留体积（VR） 从进样开始到组分洗脱出柱所用的洗脱剂的体积（与流速无从进样开始到组分洗脱出柱所用的洗脱剂的体积（与流速无关）。关）。（11）死体积）死体积（V0、Vm）不被固定相滞留的组分的保留体积不被固定相滞留的组分的保留体积 (或不被固定相滞留的组分或不被固定相滞留的组分流出色谱柱所需要的洗脱剂的体积流出色谱柱所需要的洗脱剂的体积)。这个体积应等于柱内流动相的体积，即流动相的量，也即固这个体积应等于柱内流动相的体积，即流动相的量，也即固定相之间的空隙。定相之间的空隙。（12）调整保留体积）调整保留体积（VR）VR=VR - V0=VR - VM（13）相对保留值（）相

24、对保留值（2,1，2,1）以一已知物的调整保留值为基准，其它各组分的调整保以一已知物的调整保留值为基准，其它各组分的调整保留值与之比值即为留值与之比值即为2,1，2,1。 2,1=tR 2/tR 1=VR 2/VR 1=2,1须注意：须注意：| 规定对于规定对于2,1须有须有tR 2tR1 VR 2VR 1 即即2,11。| 对于对于2,1, “1”表示基准物质表示基准物质, “2”表示待测物质表示待测物质,用于定性分析。用于定性分析。| 相对保留值只与固定相、组分及流动相的性质有关相对保留值只与固定相、组分及流动相的性质有关,与柱长、与柱长、流速等无关。流速等无关。 | 若两组分能分离若两组

25、分能分离,则则2,11| 2,1又称为选择性因子又称为选择性因子（14）柱长）柱长(L)柱中填充固定相部分的长度。柱中填充固定相部分的长度。 要点：要点： 需掌握需掌握tR、VR、t0 (tm)、tR、VR的色谱的色谱学意义及定义。学意义及定义。 这些参数之间的关系，它们能说明什这些参数之间的关系，它们能说明什么问题么问题? 思考题：思考题：若一组分的分子通过色谱柱需若一组分的分子通过色谱柱需tR时间，流时间，流动相分子通过色谱柱需用动相分子通过色谱柱需用t0时间，问：该时间，问：该组分分子在色谱柱内有多少时间停留在固组分分子在色谱柱内有多少时间停留在固定相上，有多少时间流动相中？定相上，有多

26、少时间流动相中？图示图示固定相CaCO3颗粒流动相石油醚 * &第三节第三节 色谱法基本原理色谱法基本原理 P198色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。关。但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传叠，还是

27、不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。一、色谱法分离过程的动力学观点一、色谱法分离过程的动力学观点所谓动力学观点是以分子的运动速度所谓动力学观点是以分子的运动速度来考虑问题，研究的是状态随时间的来考虑问题，研究的是状态随时间的变化率。变化率。1 1、组分在色谱柱内的移动速度（绝对速度）、组分在色谱柱内的移动速度（绝对速度）被分离的组分以一定的速度随流动相迁移。当考虑一个分子被分离的组分以一定的速度随

28、流动相迁移。当考虑一个分子时，它的迁移速度受两个因素影响：时，它的迁移速度受两个因素影响：|（1）被固定相滞留在固定相表面，分子停止前进，这时）被固定相滞留在固定相表面，分子停止前进，这时速度速度u组分组分=0。|（2）溶解于流动相中，随流动相同速前进，这时）溶解于流动相中，随流动相同速前进，这时u组分组分=um。|所以组分分子在柱内的移动速度总是所以组分分子在柱内的移动速度总是流动相在柱内的速度，流动相在柱内的速度，即即um 是极限速度。是极限速度。组分移动速度的大小，决定于固定相对组分的保留能力，即组分移动速度的大小，决定于固定相对组分的保留能力，即固定相与组分间作用力的大小。固定相与组分

29、间作用力的大小。不同的组分，固定相对它的保留能力不同，其移动速度不同。不同的组分，固定相对它的保留能力不同，其移动速度不同。设组分的移动速度为设组分的移动速度为u组分组分（u组分组分=L/tR），）， 即绝对速度，此速即绝对速度，此速度受到流动相流速的影响，人们将两个组分的速度都与流动度受到流动相流速的影响，人们将两个组分的速度都与流动相相比较，就得保留速度相相比较，就得保留速度2 2、保留因子（保留比，、保留因子（保留比，retention factorretention factor、相、相对速度）对速度） 用用R R表示，即：表示，即： R = u组分组分/ um 1不同的组分的迁移速度

30、不同，不同的组分的迁移速度不同，R不同，即固定相的保不同，即固定相的保留能力不同（也称滞留因子）；留能力不同（也称滞留因子）；R越小，则固定相对越小，则固定相对组分的保留能力越强。组分的保留能力越强。将保留因子用色谱参数表示：将保留因子用色谱参数表示： R = u组分组分 / um = ( L / tR ) / ( L / tm ) = tm / tR = tm /（tm+tR）意义：意义： 组分在色谱柱内有组分在色谱柱内有tm时间随流动相移动时间随流动相移动（u组分组分=um），有有tR时间停在固定相上时间停在固定相上（u组分组分=0），所以在色谱柱，所以在色谱柱内的时间为内的时间为tR+t

31、m=tR 。由此可见，组分在色谱柱内的移动速度取决于由此可见，组分在色谱柱内的移动速度取决于tR，它直接反映出固定相对组分的保留能力，它直接反映出固定相对组分的保留能力，tR不同，不同，则则u组分组分不同，即差速迁移，产生分离。不同，即差速迁移，产生分离。但是，从动力学观点，不能看出影响或决定不同组但是，从动力学观点，不能看出影响或决定不同组分迁移速度的因素，即固定相对分子的保留能力无分迁移速度的因素，即固定相对分子的保留能力无法定量地描述出来，于是人们提出了平衡的观点。法定量地描述出来，于是人们提出了平衡的观点。 二、色谱分离过程的平衡观点二、色谱分离过程的平衡观点 平衡的观点不是以单一分子

32、的个别运动平衡的观点不是以单一分子的个别运动状态来考虑问题，而是以某一时间内和空间状态来考虑问题，而是以某一时间内和空间内的整体，即某一区带的所有分子的行为来内的整体，即某一区带的所有分子的行为来考察之考察之。 在色谱柱内很小的一段体积内（在色谱柱内很小的一段体积内（V），组分要在），组分要在两相之间进行分配，且迅速达到平衡，即从流动相进入两相之间进行分配，且迅速达到平衡，即从流动相进入固定相的分子数等于从固定相回到流动相的分子数（单固定相的分子数等于从固定相回到流动相的分子数（单位体积内），这时，（在一定温度下），组分在两相之位体积内），这时，（在一定温度下），组分在两相之间的浓度之比为一常

33、数，我们称之为分配系数间的浓度之比为一常数，我们称之为分配系数K。1、 分配系数分配系数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，即分配达平衡时的浓度之比值，即 分配系数是由组分和固定相的热力学性质决定的，它是分配系数是由组分和固定相的热力学性质决定的，它是每一个溶质的特征值，它仅与两个变量有关：固定相和温度。每一个溶质的特征值，它仅与两个变量有关：固定相和温度。与两相体积、柱管的特性以及所使用的仪器无关。与两相体积、柱管的特性以及所使用的仪器无关。msCCK溶质在流动相中的浓度溶质在固定相中的浓度2、分配比、

34、分配比 K( k) 又称容量因子，是指在一定温度和压力下，组分在两相又称容量因子，是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比。即间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比。即 其中其中= Vm/ Vs (相比相比) K 值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大，因此又称分配容量或容量因子。它是衡量色谱柱对容量大，因此又称分配容量或容量因子。它是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。被分离组分保留能力的重要参数。 K值也决定于组分及固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

35、化，而且还定相热力学性质。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。与流动相及固定相的体积有关。bKVVKVCVCmmKmsmmssms 溶质在流动相中的量溶质在固定相中的量注意三点：注意三点： 分配比是组分在两相中的总量之比，而不是浓度之比，分配比是组分在两相中的总量之比，而不是浓度之比，此量可以是重量数，也可以是摩尔数等。此量可以是重量数，也可以是摩尔数等。 VS 系指真正参与组分在两相之间分配的那一部分有系指真正参与组分在两相之间分配的那一部分有效体积，在不同的色谱体系中含义不同效体积，在不同的色谱体系中含义不同: 分配色谱分配色谱指固定液的体积指固定液的体积 吸附

36、色谱吸附色谱吸附剂表面积吸附剂表面积 离子交换色谱离子交换色谱交换剂的交换容量交换剂的交换容量 凝胶色谱凝胶色谱多孔固定相的孔容多孔固定相的孔容 分配系数与分配比的区别分配系数与分配比的区别 分配系数只决定于组分和两相的性质，与两相体积分配系数只决定于组分和两相的性质，与两相体积无关，而分配比不仅决定于其性质，且与两相体积有关，无关，而分配比不仅决定于其性质，且与两相体积有关，所有的组分的分配比均随固定相的量而变化。所有的组分的分配比均随固定相的量而变化。3、K、K与组分迁移速度的关系与组分迁移速度的关系 定性讨论定性讨论：若组分的若组分的K大，则组分在固定相中分配的量多，即固大，则组分在固定

37、相中分配的量多，即固定相对其保留能力强，移动速度应该慢；反之，保留能力弱。定相对其保留能力强，移动速度应该慢；反之，保留能力弱。 定量讨论定量讨论：K与保留时间的关系与保留时间的关系 因为因为 R = tm / tR = Nm / N总总 Nm：流动相中组分的分子数；：流动相中组分的分子数； Ns：固定相中组分的分子数：固定相中组分的分子数 ； N总总：组分的分子总数：组分的分子总数 tm 占占tR 的比例越大，则分子花在流动相中的时间比例越大，的比例越大，则分子花在流动相中的时间比例越大，移动越快；即分子在流动相中停留的时间越多，则移动越快。移动越快；即分子在流动相中停留的时间越多，则移动越

38、快。 从分子总数来讨论：从分子总数来讨论：R = Nm / N总总 组分在流动相中分子数占总分子数的比例越大，则组分移动组分在流动相中分子数占总分子数的比例越大，则组分移动越快，即组分在流动相中分子数越多，分子停留在流动相中的时越快，即组分在流动相中分子数越多，分子停留在流动相中的时间就越多。间就越多。所以所以 R = tm / tR = Nm / N总总 = Nm / (Nm+Ns） = tm / (tm+ tR) = CmVm /（CmVm + CsVs） =1 /（1+CsVs / CmVm） =1 /（1+KVs / Vm） =1 /（1+ K）所以所以 tR = tm（1+KVs /Vm） = tm（1+ K ） 保留方程保留方程所以所以 K= t R / tm若将若将 tR = tm（1+ K） = tm（1+KVs /Vm）两边统乘以流量（两边统乘以流量（ml/min）（体积流量）（体积流量）则则 VR = Vm（1+ K） = Vm+KVs 基本保留方程基本保留方程4、保留方程讨论、保留方程讨论（1）K、K越大，越大，tR 越大，组分移动速度越慢，越大，组分移动速度越慢， 所以组分的迁移速度由组分的分配系数所以组分的迁移速度由组分的分配系数(比比)决决定。定。（2）K、K = 0时，组分不被固定相所滞留，此时时，组分不被固定相所滞留，此