1、快速使用服装颜色搭配技巧必读，色谱色谱法（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。 简 介薄 层 色 谱色 谱 法 利 用 不 同 物 质 在 不 同 相 态 的 选 择 性 分 配 ， 以 流 动 相 对 固 定 相 中 的 混 合 物 进 行 洗 脱， 混 合 物 中 不 同 的 物 质 会 以 不 同 的 速 度 沿 固 定 相 移 动 ， 最 终 达 到 分 离 的 效 果 。 色 谱 法 起源 于 20 世 纪 初 ， 1950 年 代 之 后 飞 速 发 展 ，
2、并 发 展 出 一 个 独 立 的 三 级 学 科 -色 谱 学 。历 史 上 曾 经 先 后 有 两 位 化 学 家 因 为 在 色 谱 领 域 的 突 出 贡 献 而 获 得 诺 贝 尔 化 学 奖 ， 此外 色 谱 分 析 方 法 还 在 12 项 获 得 诺 贝 尔 化 学 奖 的 研 究 工 作 中 起 到 关 键 作 用 。 历 史色 谱 仪色 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
3、 机 合 成 、 生 理 生 化 、 医 药 卫 生 、环 境 保 护 ， 乃 至 空 间 探 索 等 。 将 一 滴 含 有 混 合 色 素 的 溶 液 滴 在 一 块 布 或 一 片 纸 上 ， 随着 溶 液 的 展 开 可 以 观 察 到 一 个 个 同 心 圆 环 出 现 ， 这 种 层 析 现 象 虽 然 古 人 就 已 有 初 步 认 识并 有 一 些 简 单 的 应 用 ， 但 真 正 首 先 认 识 到 这 种 层 析 现 象 在 分 离 分 析 方 面 具 有 重 大 价 值 的是 俄 国 植 物 学 家 Tswett。 Tswett 关 于 色 谱 分 离 方 法 的 研
4、究 始 于 1901 年 ， 两 年 后 他发 表 了 他 的 研 究 成 果 “一 种 新 型 吸 附 现 象 及 其 在 生 化 分 析 上 的 应 用 ， 提 出 了 应 用 吸 附 原理 分 离 植 物 色 素 的 新 方 法 。 三 年 后 ， 他 将 这 种 方 法 命 名 为 色 谱 法 （ Chromatography） ， 很 显 然 色 谱 法 （ Chromatography） 这 个 词 是 由 颜 色 （ chrom） 和 图 谱 (graph)这 两 个 词 根 组 成 的 ， 派 生 词 有 chromatograph（ 色 谱 仪 ） ， chromatogra
5、m（ 色 谱 图） ， chromatographer（ 色 谱 工 作 者 ） 等 。 由 于 Tswett 的 开 创 性 工 作 ， 因 此 人 们 尊 称他 为 “色 谱 学 之 父 “， 而 以 他 的 名 字 命 名 的 Tswett 奖 也 成 为 了 色 谱 界 的 最 高 荣 誉 奖 。 色 谱 法 发 明 后 的 最 初 二 三 十 年 发 展 非 常 缓 慢 。 液 -固 色 谱 的 进 一 步 发 展 有 赖 于 瑞 典 科学 家 Tiselius（ 1948 年 Nobel Chemistry Prize 获 得 者 ） 和 Claesson 的 努 力 ， 他 们创
6、 立 了 液 相 色 谱 的 迎 头 法 和 顶 替 法 。 分 配 色 谱 是 由 著 名 的 英 国 科 学 家 Martin 和 色 谱 图Synge 创 立 的 ， 他 们 因 此 而 获 得 1952 年 的 诺 贝 尔 化 学 奖 。 1941 年 ， Martin 和 Synge 采 用 水 分 饱 和 的 硅 胶 为 固 定 相 ， 以 含 有 乙 醇 的 氯 仿 为 流 动 相 分 离 乙 酰 基 氨 基 酸 ， 他们 在 这 一 工 作 的 论 文 中 预 言 了 用 气 体 代 替 液 体 作 为 流 动 相 来 分 离 各 类 化 合 物 的 可 能 性 。 1951
7、年 ， Martin 和 James 报 道 了 用 自 动 滴 定 仪 作 检 测 器 分 析 脂 肪 酸 ， 创 立 了 气 -液色 谱 法 ； 1958 年 ， Golay 首 先 提 出 了 分 离 效 能 极 高 的 毛 细 管 柱 气 相 色 谱 法 ， 发 明 了 玻璃 毛 细 管 拉 制 机 ， 从 此 气 相 色 谱 法 超 过 最 先 发 明 的 液 相 色 谱 法 而 迅 速 发 展 起 来 ， 今 天 常用 的 气 相 色 谱 检 测 器 也 几 乎 是 在 五 十 年 代 发 展 起 来 的 。 七 十 年 代 发 明 了 石 英 毛 细 管 柱 和固 定 液 的 交
8、 联 技 术 。 随 着 电 子 技 术 和 计 算 机 技 术 的 发 展 气 相 色 谱 仪 器 也 在 不 断 发 展 完善 中 ， 到 现 在 最 先 进 的 气 相 色 谱 仪 已 实 现 了 全 自 动 化 和 计 算 机 控 制 ， 并 可 通 过 网 络 实 现远 程 诊 断 和 控 制 。 色 谱 的 起 源色 谱 法色 谱 法 起 源 于 20 世 纪 初 ， 1906 年 俄 国 植 物 学 家 米 哈 伊 尔 茨 维 特 用 碳 酸 钙 填 充 竖 立的 玻 璃 管 ， 以 石 油 醚 洗 脱 植 物 色 素 的 提 取 液 ， 经 过 一 段 时 间 洗 脱 之 后
9、， 植 物 色 素 在 碳 酸钙 柱 中 实 现 分 离 ， 由 一 条 色 带 分 散 为 数 条 平 行 的 色 带 。 由 于 这 一 实 验 将 混 合 的 植 物 色 素分 离 为 不 同 的 色 带 ， 因 此 茨 维 特 将 这 种 方 法 命 名 为 ， 这 个 单 词 最 终被 英 语 等 拼 音 语 言 接 受 ， 成 为 色 谱 法 的 名 称 。 汉 语 中 的 色 谱 也 是 对 这 个 单 词 的 意 译 。 茨 维 特 并 非 著 名 科 学 家 ， 他 对 色 谱 的 研 究 以 俄 语 发 表 在 俄 国 的 学 术 杂 志 之 后 不 久 ，第 一 次 世
10、界 大 战 爆 发 ， 欧 洲 正 常 的 学 术 交 流 被 迫 终 止 。 这 些 因 素 使 得 色 谱 法 问 世 后 十 余年 间 不 为 学 术 界 所 知 ， 直 到 1931 年 德 国 柏 林 威 廉 皇 帝 研 究 所 的 库 恩 将 茨 维 特 的 方 法应 用 于 叶 红 素 和 叶 黄 素 的 研 究 ， 库 恩 的 研 究 获 得 了 广 泛 的 承 认 ， 也 让 科 学 界 接 受 了 色 谱法 ， 此 后 的 一 段 时 间 内 ， 以 氧 化 铝 为 固 定 相 的 色 谱 法 在 有 色 物 质 的 分 离 中 取 得 了 广 泛 的应 用 ， 这 就 是
11、 今 天 的 吸 附 色 谱 。 分 配 色 谱 的 出 现 和 色 谱 方 法 的 普 及1938 年 阿 切 尔 约 翰 波 特 马 丁 和 理 查 德 劳 伦 斯 米 林 顿 辛 格 准 备 利 用 氨 基 酸 在水 和 有 机 溶 剂 中 的 溶 解 度 差 异 分 离 不 同 种 类 的 氨 基 酸 ， 马 丁 早 期 曾 经 设 计 了 逆 流 萃 取 系统 以 分 离 维 生 素 ， 马 丁 和 辛 格 准 备 用 两 种 逆 向 流 动 的 溶 剂 分 离 氨 基 酸 ， 但 是 没 有 获 得 成功 。 后 来 他 们 将 水 吸 附 在 固 相 的 硅 胶 上 ， 以 氯
12、仿 冲 洗 ， 成 功 地 分 离 了 氨 基 酸 ， 这 就 是 现在 常 用 的 分 配 色 谱 。 在 获 得 成 功 之 后 ， 马 丁 和 辛 格 的 方 法 被 广 泛 应 用 于 各 种 有 机 物 的 分离 。 1943 年 马 丁 以 及 辛 格 又 发 明 了 在 蒸 汽 饱 和 环 境 下 进 行 的 纸 色 谱 法 。 气 相 色 谱 和 色 谱 理 论 的 出 现气 相 色 谱 议1952 年 马 丁 和 詹 姆 斯 提 出 用 气 体 作 为 流 动 相 进 行 色 谱 分 离 的 想 法 ， 他 们 用 硅 藻 土 吸 附的 硅 酮 油 作 为 固 定 相 ， 用
13、 氮 气 作 为 流 动 相 分 离 了 若 干 种 小 分 子 量 挥 发 性 有 机 酸 。 气 相 色 谱 的 出 现 使 色 谱 技 术 从 最 初 的 定 性 分 离 手 段 进 一 步 演 化 为 具 有 分 离 功 能 的 定量 测 定 手 段 ， 并 且 极 大 的 刺 激 了 色 谱 技 术 和 理 论 的 发 展 。 相 比 于 早 期 的 液 相 色 谱 ， 以 气体 为 流 动 相 的 色 谱 对 设 备 的 要 求 更 高 ， 这 促 进 了 色 谱 技 术 的 机 械 化 、 标 准 化 和 自 动 化 ；气 相 色 谱 需 要 特 殊 和 更 灵 敏 的 检 测
14、装 置 ， 这 促 进 了 检 测 器 的 开 发 ； 而 气 相 色 谱 的 标 准 化又 使 得 色 谱 学 理 论 得 以 形 成 色 谱 学 理 论 中 有 着 重 要 地 位 的 塔 板 理 论 和 Van Deemter方 程 ， 以 及 保 留 时 间 、 保 留 指 数 、 峰 宽 等 概 念 都 是 在 研 究 气 相 色 谱 行 为 的 过 程 中 形 成 的。 高 效 液 相 色 谱高 效 液 相 色 谱 仪1960 年 代 ， 为 了 分 离 蛋 白 质 、 核 酸 等 不 易 汽 化 的 大 分 子 物 质 ， 气 相 色 谱 的 理 论 和 方 法被 重 新 引 入
15、 经 典 液 相 色 谱 。 1960 年 代 末 科 克 兰 、 哈 伯 、 荷 瓦 斯 、 莆 黑 斯 、 里 普 斯 克 等人 开 发 了 世 界 上 第 一 台 高 效 液 相 色 谱 仪 ， 开 启 了 高 效 液 相 色 谱 的 时 代 。 高 效 液 相 色 谱 使用 粒 径 更 细 的 固 定 相 填 充 色 谱 柱 ， 提 高 色 谱 柱 的 塔 板 数 ， 以 高 压 驱 动 流 动 相 ， 使 得 经 典液 相 色 谱 需 要 数 日 乃 至 数 月 完 成 的 分 离 工 作 得 以 在 几 个 小 时 甚 至 几 十 分 钟 内 完 成 。 1971 年 科 克 兰
16、等 人 出 版 了 液 相 色 谱 的 现 代 实 践 一 书 ， 标 志 着 高 效 液 相 色 谱法 （ HPLC） 正 式 建 立 。 在 此 后 的 时 间 里 ， 高 效 液 相 色 谱 成 为 最 为 常 用 的 分 离 和 检 测手 段 ， 在 有 机 化 学 、 生 物 化 学 、 医 学 、 药 物 开 发 与 检 测 、 化 工 、 食 品 科 学 、 环 境 监 测 、商 检 和 法 检 等 方 面 都 有 广 泛 的 应 用 。 高 效 液 相 色 谱 同 时 还 极 大 的 刺 激 了 固 定 相 材 料 、 检测 技 术 、 数 据 处 理 技 术 以 及 色 谱
17、理 论 的 发 展 。 编 辑 本 段 分 类按 两 相 状 态气 相 色 谱 法 气 固 色 谱 法 气 液 色 谱 法 液 相 色 谱 法 液 固 色 谱 法 液 液 色 谱 法 按 固 定 相 的 几 何 形 式柱 色 谱 法 (column chromatography) 柱 色 谱 法柱 色 谱 法 是 将 固 定 相 装 在 一 金 属 或 玻 璃 柱 中 或 是 将 固 定 相 附 着 在 毛 细 管 内 壁 上 做 成 色 谱柱 ， 试 样 从 柱 头 到 柱 尾 沿 一 个 方 向 移 动 而 进 行 分 离 的 色 谱 法 。 纸 色 谱 法 （ paper chromat
18、ography） 纸 色 谱 法 是 利 用 滤 纸 作 固 定 液 的 载 体 ， 把 试 样 点 在 滤 纸 上 ， 然 后 用 溶 剂 展 开 ， 各 组分 在 滤 纸 的 不 同 位 置 以 斑 点 形 式 显 现 ， 根 据 滤 纸 上 斑 点 位 置 及 大 小 进 行 定 性 和 定 量 分 析。 薄 层 色 谱 法 (thin-layer chromatography, TLC) 薄 层 色 谱 法 是 将 适 当 粒 度 的 吸 附 剂 作 为 固 定 相 涂 布 在 平 板 上 形 成 薄 层 ， 然 后 用 与 纸色 谱 法 类 似 的 方 法 操 作 以 达 到 分 离
19、 目 的 。 按 分 离 原 理按 色 谱 法 分 离 所 依 据 的 物 理 或 物 理 化 学 性 质 的 不 同 ， 又 可 将 其 分 为 ： 吸 附 色 谱 法 ： 利 用 吸 附 剂 表 面 对 不 同 组 分 物 理 吸 附 性 能 的 差 别 而 使 之 分 离 的 色 谱 法称 为 吸 附 色 谱 法 。 适 于 分 离 不 同 种 类 的 化 合 物 （ 例 如 ， 分 离 醇 类 与 芳 香 烃 ） 。 分 配 色 谱 法 ： 利 用 固 定 液 对 不 同 组 分 分 配 性 能 的 差 别 而 使 之 分 离 的 色 谱 法 称 为 分 配色 谱 法 。 离 子 交
20、换 色 谱 法 ： 利 用 离 子 交 换 原 理 和 液 相 色 谱 技 术 的 结 合 来 测 定 溶 液 中 阳 离 子 和阴 离 子 的 一 种 分 离 分 析 方 法 ， 利 用 被 分 离 组 分 与 固 定 相 之 间 发 生 离 子 交 换 的 能 力 差 异 来实 现 分 离 。 离 子 交 换 色 谱 主 要 是 用 来 分 离 离 子 或 可 离 解 的 化 合 物 。 它 不 仅 广 泛 地 应 用 于无 机 离 子 的 分 离 ， 而 且 广 泛 地 应 用 于 有 机 和 生 物 物 质 ， 如 氨 基 酸 、 核 酸 、 蛋 白 质 等 的 分离 。 尺 寸 排
21、阻 色 谱 法 ： 是 按 分 子 大 小 顺 序 进 行 分 离 的 一 种 色 谱 方 法 ， 体 积 大 的 分 子 不 能渗 透 到 凝 胶 孔 穴 中 去 而 被 排 阻 ， 较 早 的 淋 洗 出 来 ； 中 等 体 积 的 分 子 部 分 渗 透 ； 小 分 子 可完 全 渗 透 入 内 ， 最 后 洗 出 色 谱 柱 。 这 样 ， 样 品 分 子 基 本 按 其 分 子 大 小 先 后 排 阻 ， 从 柱 中流 出 。 被 广 泛 应 用 于 大 分 子 分 级 ， 即 用 来 分 析 大 分 子 物 质 相 对 分 子 质 量 的 分 布 。 亲 和 色 谱 法 ： 相 互
22、 间 具 有 高 度 特 异 亲 和 性 的 二 种 物 质 之 一 作 为 固 定 相 ， 利 用 与 固 定相 不 同 程 度 的 亲 和 性 ， 使 成 分 与 杂 质 分 离 的 色 谱 法 。 例 如 利 用 酶 与 基 质 （ 或 抑 制 剂 ） 、抗 原 与 抗 体 ， 激 素 与 受 体 、 外 源 凝 集 素 与 多 糖 类 及 核 酸 的 碱 基 对 等 之 间 的 专 一 的 相 互 作用 ， 使 相 互 作 用 物 质 之 一 方 与 不 溶 性 担 体 形 成 共 价 结 合 化 合 物 ， 用 来 作 为 层 析 用 固 定 相， 将 另 一 方 从 复 杂 的 混
23、 合 物 中 选 择 可 逆 地 截 获 ， 达 到 纯 化 的 目 的 。 可 用 于 分 离 活 体 高 分子 物 质 、 过 滤 性 病 毒 及 细 胞 。 或 用 于 对 特 异 的 相 互 作 用 进 行 研 究 。 编 辑 本 段 原 理色 谱 过 程 的 本 质 是 待 分 离 物 质 分 子 在 固 定 相 和 流 动 相 之 间 分 配 平 衡 的 过 程 ， 不 同 的物 质 在 两 相 之 间 的 分 配 会 不 同 ， 这 使 其 随 流 动 相 运 动 速 度 各 不 相 同 ， 随 着 流 动 相 的 运 动， 混 合 物 中 的 不 同 组 分 在 固 定 相 上
24、 相 互 分 离 。 根 据 物 质 的 分 离 机 制 ， 又 可 以 分 为 吸 附 色谱 、 分 配 色 谱 、 离 子 交 换 色 谱 、 凝 胶 色 谱 、 亲 和 色 谱 等 类 别 。 吸 附 色 谱吸 附 色 谱 利 用 固 定 相 吸 附 中 心 对 物 质 分 子 吸 附 能 力 的 差 异 实 现 对 混 合 物 的 分 离 ， 吸附 色 谱 的 色 谱 过 程 是 流 动 相 分 子 与 物 质 分 子 竞 争 固 定 相 吸 附 中 心 的 过 程 吸 附 色 谱 的 分 配 系 数 表 达 式 如 下 ： K_a =fracX_aX_m 其 中 Xa表 示 被 吸
25、附 于 固 定 相 活 性 中 心 的 组 分 分 子 含 量 ， Xm表 示 游 离 于 流 动 相中 的 组 分 分 子 含 量 。 分 配 系 数 对 于 计 算 待 分 离 物 质 组 分 的 保 留 时 间 有 很 重 要 的 意 义 。 分 配 色 谱分 配 色 谱 利 用 固 定 相 与 流 动 相 之 间 对 待 分 离 组 分 溶 解 度 的 差 异 来 实 现 分 离 。 分 配 色谱 的 固 定 相 一 般 为 液 相 的 溶 剂 ， 依 靠 图 布 、 键 合 、 吸 附 等 手 段 分 布 于 色 谱 柱 或 者 担 体 表面 。 分 配 色 谱 过 程 本 质 上
26、是 组 分 分 子 在 固 定 想 和 流 动 相 之 间 不 断 达 到 溶 解 平 衡 的 过 程 。 分 配 色 谱 的 狭 义 分 配 系 数 表 达 式 如 下 ： K=frac=fracX_s/V_sX_m/V_m 式 中 Cs 代 表 组 分 分 子 在 固 定 相 液 体 中 的 溶 解 度 ， Cm 代 表 组 分 分 子 在 流 动 相 中的 溶 解 度 。 离 子 交 换 色 谱离 子 色 谱 分 析 法离 子 色 谱 分 析 法 出 现 在 20 世 纪 70 年 代 ， 80 年 代 迅 速 发 展 起 来 ， 以 无 机 、 特 别 是 无机 阴 离 子 混 合 物
27、 为 主 要 分 析 对 象 。 离 子 交 换 色 谱 利 用 被 分 离 组 分 与 固 定 相 之 间 发 生 离 子 交 换 的 能 力 差 异 来 实 现 分 离 。离 子 交 换 色 谱 的 固 定 相 一 般 为 离 子 交 换 树 脂 ， 树 脂 分 子 结 构 中 存 在 许 多 可 以 电 离 的 活 性中 心 ， 待 分 离 组 分 中 的 离 子 会 与 这 些 活 性 中 心 发 生 离 子 交 换 ， 形 成 离 子 交 换 平 衡 ， 从 而在 流 动 相 与 固 定 相 之 间 形 成 分 配 。 固 定 相 的 固 有 离 子 与 待 分 离 组 分 中 的
28、离 子 之 间 相 互 争夺 固 定 相 中 的 离 子 交 换 中 心 ， 并 随 着 流 动 相 的 运 动 而 运 动 ， 最 终 实 现 分 离 。 离 子 交 换 色 谱 的 分 配 系 数 又 叫 做 选 择 系 数 ， 其 表 达 式 为 ： K_s=fracRX+X+ 其 中 RX + 表 示 与 离 子 交 换 树 脂 活 性 中 心 结 合 的 离 子 浓 度 ， X + 表 示 游 离 于流 动 相 中 的 离 子 浓 度 。 凝 胶 色 谱凝 胶 色 谱 仪凝 胶 色 谱 的 原 理 比 较 特 殊 ， 类 似 于 分 子 筛 。 待 分 离 组 分 在 进 入 凝 胶
29、 色 谱 后 ， 会 依 据 分 子量 的 不 同 ， 进 入 或 者 不 进 入 固 定 相 凝 胶 的 孔 隙 中 ， 不 能 进 入 凝 胶 孔 隙 的 分 子 会 很 快 随 流动 相 洗 脱 ， 而 能 够 进 入 凝 胶 孔 隙 的 分 子 则 需 要 更 长 时 间 的 冲 洗 才 能 够 流 出 固 定 相 ， 从 而实 现 了 根 据 分 子 量 差 异 对 各 组 分 的 分 离 。 调 整 固 定 相 使 用 的 凝 胶 的 交 联 度 可 以 调 整 凝 胶孔 隙 的 大 小 ； 改 变 流 动 相 的 溶 剂 组 成 会 改 变 固 定 相 凝 胶 的 溶 涨 状 态
30、 ， 进 而 改 变 孔 隙 的 大小 ， 获 得 不 同 的 分 离 效 果 。 编 辑 本 段 吸 附 色 谱吸 附 色 谱 利 用 固 定 相 吸 附 中 西 对 物 质 分 子 吸 附 能 力 的 差 异 实 现 对 混 合 物 的 分 离 ， 吸附 色 谱 的 色 谱 过 程 是 流 动 相 分 子 与 物 质 分 子 竞 争 固 定 相 吸 附 中 心 的 过 程 。 基 本 原 理（ 1） 物 理 吸 附 又 称 表 面 吸 附 ， 是 因 构 成 溶 液 的 分 子 （ 含 溶 质 及 溶 剂 ） 与 吸 附 剂 表面 分 子 的 分 子 间 里 的 相 互 作 用 所 引 起
31、 的 。 吸 附 剂a) 基 本 规 律 ： “相 似 者 易 于 吸 附 ”， 固 液 吸 附 时 ， 吸 附 剂 、 溶 质 、 溶 剂 三 者 统 称 为吸 附 过 程 的 三 要 素 。 b) 基 本 特 点 ： 无 选 择 性 、 可 逆 吸 附 、 快 速 。 c) 基 本 原 理 ： 吸 附 与 解 吸 附 的 往 复 循 环 。 d) 三 要 素 ： 吸 附 剂 、 溶 质 (被 分 离 物 )、 溶 剂 。 色 谱 柱 物 理 吸 附 过 程 ： 吸 附 解 吸 附 再 吸 附 再 解 析 直 至 分 离 （ 2） 化 学 吸 附 a) 基 本 特 点 ： 有 选 择 性 、
32、 不 可 逆 吸 附 。 b) 基 本 原 理 ： 产 生 化 学 反 应 。 酸 性 物 质 与 Al2O3 发 生 化 学 反 应 ； 碱 性 物 质 与 硅胶 发 生 化 学 反 应 ； Al2O3 容 易 发 生 结 构 的 异 构 化 ， 应 尽 量 避 免 。 （ 3） 半 化 学 吸 附 1） 基 本 特 点 ： 介 于 物 理 吸 附 和 化 学 吸 附 之 间 。 2） 基 本 原 理 ： 以 氢 键 的 形 式 产 生 吸 附 。 如 聚 酰 胺 对 黄 酮 类 、 醌 类 等 化 合 物 之 间 的 氢 键 吸 附 ， 力 量 较 弱 ， 介 于 前 两 者 之 间， 也
33、 有 一 定 的 应 用 。 吸 附 剂吸 附 剂 的 一 般 要 求 ： 较 大 的 表 面 积 与 一 定 的 吸 附 能 力 。 不 与 展 开 剂 其 化 学 变 化 ， 不与 待 分 离 的 物 质 产 生 反 应 或 催 化 、 分 解 或 缔 合 ， 颗 粒 均 匀 。 （ 1） 极 性 吸 附 剂 硅 胶 ， 氧 化 铝 均 为 极 性 吸 附 剂 ， 特 点 为 ： a) 对 极 性 物 质 具 有 较 强 的 亲 和 能 力 ， 极 性 强 的 溶 质 将 被 优 先 吸 附 。 b) 溶 剂 极 性 较 弱 ， 则 吸 附 剂 对 溶 质 将 表 现 出 较 强 的 吸
34、附 能 力 。 溶 剂 极 性 增 强 ， 则吸 附 剂 对 溶 质 的 吸 附 能 力 随 之 减 弱 。 c) 溶 质 即 使 被 硅 胶 、 氧 化 铝 吸 附 ， 但 一 旦 加 入 极 性 较 强 的 溶 剂 时 ， 又 可 被 后 者 置换 洗 脱 下 来 。 极 性 强 弱 的 判 断 (与 功 能 基 的 种 类 、 数 目 多 少 和 排 列 方 式 有 关 ) ： 亲 水 性 基 团 与极 性 成 正 比 ， 亲 脂 性 基 团 与 极 性 成 反 比 ； 游 离 型 化 合 物 极 性 弱 、 具 亲 脂 性 ， 解 离 型 化 合物 极 性 强 、 具 亲 水 性 ；
35、溶 剂 的 极 性 依 据 介 电 常 数 来 决 定 。 色 谱 试 剂 （ 2） 聚 酰 胺 聚 酰 胺 吸 附 剂 可 分 包 括 锦 纶 6（ 聚 己 内 酰 胺 ） 和 锦 纶 66（ 聚 己 二 酰 己 二 胺 ） ， 为氢 键 吸 附 ， 半 化 学 吸 附 。 聚 酰 胺 分 子 中 有 许 多 酰 胺 基 ， 聚 酰 胺 上 的 C=O 与 酚 基 ， 黄酮 类 、 酸 类 中 的 -OH 或 -COOH 形 成 氢 键 。 酰 胺 基 中 的 氨 基 与 醌 类 或 硝 基 类 化 合 物 中 的醌 基 或 硝 基 形 成 氢 键 。 由 于 被 分 离 物 质 的 结 构
36、 不 同 ， 或 同 一 类 结 构 化 合 物 中 的 活 性 基 团的 数 目 及 位 置 的 不 同 而 是 之 于 聚 酰 胺 形 成 氢 键 的 能 力 不 同 而 得 到 分 离 。 （ 3） 活 性 炭 活 性 炭 为 非 极 性 吸 附 剂 ， 故 与 硅 胶 、 氧 化 铝 相 反 ， 对 非 极 性 物 质 具 有 较 强 的 亲 和 能力 ， 在 水 中 对 溶 质 表 现 出 强 的 吸 附 能 力 。 溶 剂 极 性 降 低 ， 则 活 性 炭 对 溶 质 的 吸 附 能 力 也随 之 降 低 。 吸 附 剂 的 吸 附 力 一 定 时 ， 溶 质 极 性 越 强 ，
37、 洗 脱 剂 的 极 性 越 弱 。 操 作 方 式吸 附 薄 层 色 谱 法 是 指 根 据 各 成 分 对 同 一 吸 附 剂 吸 附 能 力 不 同 ， 使 在 移 动 相 （ 溶 剂 ）流 过 固 定 相 （ 吸 附 剂 ） 的 过 程 中 ， 连 续 的 产 生 吸 附 、 解 吸 附 、 再 吸 附 、 再 解 吸 附 ， 从 而达 到 各 成 分 的 互 相 分 离 的 目 的 。 色 谱 理 论关 于 保 留 时 间 的 理 论保 留 时 间 是 样 品 从 进 入 色 谱 柱 到 流 出 色 谱 柱 所 需 要 的 时 间 ， 不 同 的 物 质 在 不 同 的 色谱 柱 上
38、 以 不 同 的 流 动 相 洗 脱 会 有 不 同 的 保 留 时 间 ， 因 此 保 留 时 间 是 色 谱 分 析 法 比 较 重 要的 参 数 之 一 。 保 留 时 间 由 物 质 在 色 谱 中 的 分 配 系 数 决 定 ： tR = t0(1 + KVs / Vm) 式 中 tR 表 示 某 物 质 的 保 留 时 间 ， t0 是 色 谱 系 统 的 死 时 间 ， 即 流 动 相 进 入 色 谱 柱到 流 出 色 谱 柱 的 时 间 ， 这 个 时 间 由 色 谱 柱 的 孔 隙 、 流 动 相 的 流 速 等 因 素 决 定 。 K 为分 配 系 数 ， VsVm 表 示
39、 固 定 相 和 流 动 相 的 体 积 。 这 个 公 式 又 叫 做 色 谱 过 程 方 程 ， 是 色谱 学 最 基 本 的 公 式 之 一 。 在 薄 层 色 谱 中 没 有 样 品 进 入 和 流 出 固 定 相 的 过 程 ， 因 此 人 们 用 比 移 值 标 示 物 质 的 色谱 行 为 。 比 移 值 是 一 个 与 保 留 时 间 相 对 应 的 概 念 ， 它 是 样 品 点 在 色 谱 过 程 中 移 动 的 距 离与 流 动 相 前 沿 移 动 距 离 的 比 值 。 与 保 留 时 间 一 样 ， 比 移 值 也 由 物 质 在 色 谱 中 的 分 配 系 数决 定
40、 ： R_f=fracV_m+KV_s 其 中 Rf 是 比 移 值 ， K 表 示 色 谱 分 配 系 数 ， VsVm 表 示 固 定 相 和 流 动 相 的 体 积 。 基 于 热 力 学 的 塔 板 理 论塔 板 理 论 是 色 谱 学 的 基 础 理 论 ， 塔 板 理 论 将 色 谱 柱 看 作 一 个 分 馏 塔 ， 待 分 离 组 分 在分 馏 塔 的 塔 板 间 移 动 ， 在 每 一 个 塔 板 内 组 分 分 子 在 固 定 相 和 流 动 相 之 间 形 成 平 衡 ， 随 着流 动 相 的 流 动 ， 组 分 分 子 不 断 从 一 个 塔 板 移 动 到 下 一 个
41、 塔 板 ， 并 不 断 形 成 新 的 平 衡 。 一个 色 谱 柱 的 塔 板 数 越 多 ， 则 其 分 离 效 果 就 越 好 。 根 据 塔 板 理 论 ， 待 分 离 组 分 流 出 色 谱 柱 时 的 浓 度 沿 时 间 呈 现 二 项 式 分 布 ， 当 色 谱 柱的 塔 板 数 很 高 的 时 候 ， 二 项 式 分 布 趋 于 正 态 分 布 。 则 流 出 曲 线 上 组 分 浓 度 与 时 间 的 关 系可 以 表 示 为 ： C_t=fracsigmasqrt2pi e-frac(t-t_R)22sigma2 这 一 方 程 称 作 流 出 曲 线 方 程 ， 式 中
42、 Ct 为 t 时 刻 的 组 分 浓 度 ； C0 为 组 分 总 浓 度 ，即 峰 面 积 ； 为 半 峰 宽 ， 即 正 态 分 布 的 标 准 差 ； tR 为 组 分 的 保 留 时 间 。 根 据 流 出 曲 线 方 程 人 们 定 义 色 谱 柱 的 理 论 塔 板 高 度 为 单 位 柱 长 度 的 色 谱 峰 方 差 ： H=fracsigma2 理 论 塔 板 高 度 越 低 ， 在 单 位 长 度 色 谱 柱 中 就 有 越 高 的 塔 板 数 ， 则 分 离 效 果 就 越 好 。决 定 理 论 塔 板 高 度 的 因 素 有 ： 固 定 相 的 材 质 、 色 谱 柱
43、 的 均 匀 程 度 、 流 动 相 的 理 化 性 质 以及 流 动 相 的 流 速 等 。 塔 板 理 论 是 基 于 热 力 学 近 似 的 理 论 ， 在 真 实 的 色 谱 柱 中 并 不 存 在 一 片 片 相 互 隔 离 的塔 板 ， 也 不 能 完 全 满 足 塔 板 理 论 的 前 提 假 设 。 如 塔 板 理 论 认 为 物 质 组 分 能 够 迅 速 在 流 动相 和 固 定 相 之 间 建 立 平 衡 ， 还 认 为 物 质 组 分 在 沿 色 谱 柱 前 进 时 没 有 径 向 扩 散 ， 这 些 都 是不 符 合 色 谱 柱 实 际 情 况 的 ， 因 此 塔 板
44、 理 论 虽 然 能 很 好 地 解 释 色 谱 峰 的 峰 型 、 峰 高 ， 客 观地 评 价 色 谱 柱 地 柱 效 ， 却 不 能 很 好 地 解 释 与 动 力 学 过 程 相 关 的 一 些 现 象 ， 如 色 谱 峰 峰 型的 变 形 、 理 论 塔 板 数 与 流 动 相 流 速 的 关 系 等 。 基 于 动 力 学 的 范 第 姆 特 方 程范 第 姆 特 方 程 （ Van Deemter equation） 是 对 塔 板 理 论 的 修 正 ， 用 于 解 释 色 谱峰 扩 张 和 柱 效 降 低 的 原 因 。 塔 板 理 论 从 热 力 学 出 发 ， 引 入 了
45、 一 些 并 不 符 合 实 际 情 况 的 假设 ， Van Deemter 方 程 则 建 立 了 一 套 经 验 方 程 来 修 正 塔 板 理 论 的 误 差 。 范 第 姆 特 方 程 将 峰 形 的 改 变 归 结 为 理 论 塔 板 高 度 的 变 化 ， 理 论 塔 板 高 度 的 变 化 则 源于 若 干 原 因 ， 包 括 涡 流 扩 散 、 纵 向 扩 散 和 传 质 阻 抗 等 。 由 于 色 谱 柱 内 固 定 相 填 充 的 不 均 匀 性 ， 同 一 个 组 分 会 沿 着 不 同 的 路 径 通 过 色 谱 柱 ，从 而 造 成 峰 的 扩 张 和 柱 效 的
46、降 低 。 这 称 作 涡 流 扩 散 纵 向 扩 散 是 由 浓 度 梯 度 引 起 的 ， 组 分 集 中 在 色 谱 柱 的 某 个 区 域 会 在 浓 度 梯 度 的 驱 动下 沿 着 径 向 发 生 扩 散 ， 使 得 峰 形 变 宽 柱 效 下 降 。 传 质 阻 抗 本 质 上 是 由 达 到 分 配 平 衡 的 速 率 带 来 的 影 响 。 实 际 体 系 中 ， 组 分 分 子 在 固定 相 和 流 动 相 之 间 达 到 平 衡 需 要 进 行 分 子 的 吸 附 、 脱 附 、 溶 解 、 扩 散 等 过 程 ， 这 种 过 程称 为 传 质 过 程 ， 阻 碍 这 种
47、 过 程 的 因 素 叫 做 传 质 阻 抗 。 在 理 想 状 态 中 ， 色 谱 柱 的 传 质 阻 抗为 零 ， 则 组 分 分 子 流 动 相 和 固 定 相 之 间 会 迅 速 达 到 平 衡 。 在 实 际 体 系 中 传 质 阻 抗 不 为 零， 这 导 致 色 谱 峰 扩 散 ， 柱 效 下 降 。 在 气 相 色 谱 中 Van Deemter 方 程 形 式 为 ： H=A+fracmu+Cmu 其 中 H 为 塔 板 数 ， A 为 涡 流 扩 散 系 数 ， B 为 纵 向 扩 散 系 数 ， C 为 传 质 阻 抗 系 数 ， 为 流 动 相 流 速 。 在 高 效
48、液 相 色 谱 中 ， 由 于 流 动 相 粘 度 远 远 高 于 气 相 色 谱 ， 纵 向 扩 散 对 峰 型 的 影 响 很小 ， 可 以 忽 略 不 计 算 ， 因 而 Van Deemter 方 程 的 形 式 为 ： H = A + C 技 术 与 方 法色 谱 法 常 见 的 方 法 有 ： 柱 色 谱 法 、 薄 层 色 谱 法 、 气 相 色 谱 法 、 高 效 液 相 色 谱 法 等 。 柱 色 谱柱 色 谱 法 是 最 原 始 的 色 谱 方 法 ， 这 种 方 法 将 固 定 相 注 入 下 端 塞 有 棉 花 或 滤 纸 的 玻 璃管 中 ， 将 被 样 品 饱 和
49、的 固 定 相 粉 末 摊 铺 在 玻 璃 管 顶 端 ， 以 流 动 相 洗 脱 。 常 见 的 洗 脱 方 式有 两 种 ， 一 种 是 自 上 而 下 依 靠 溶 剂 本 身 的 重 力 洗 脱 ， 一 种 是 自 下 而 上 依 靠 毛 细 作 用 洗 脱。 收 集 分 离 后 的 纯 净 组 分 也 有 两 种 不 同 的 方 法 ， 一 种 方 法 是 在 柱 尾 直 接 接 受 流 出 的 溶 液， 另 一 种 方 法 是 烘 干 固 定 相 后 用 机 械 方 法 分 开 各 个 色 带 ， 以 合 适 的 溶 剂 浸 泡 固 定 相 提 取组 分 分 子 。 柱 色 谱 法 被 广 泛 应 用 于 混 合 物 的 分 离 ， 包 括 对 有 机 合 成 产 物 、 天 然 提 取 物 以及 生 物 大 分 子 的 分 离 。 薄 层 色 谱薄 层 色 谱 法薄 层 色 谱 法 是 应 用 非 常 广 泛 的 色 谱 方 法 ， 这 种 色 谱 方 法 将 固 定 相 图 布 在 金 属 或 玻 璃 薄 板上 形 成 薄 层 ， 用 毛
