14 色谱法分离原理

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第十四章 色谱法分离原理第一节 概述色谱法是一种重要的分离分析 方法，它是根据组分在两相中作用 能力不同而达到分离目的的。

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色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维 特分离植物色素时采用。 他在研究植物叶的色素成分时，将 植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直 立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由 流下，结果色素中各组分互相分离形成 各种不同颜色的谱带。这种方法因此得 名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色 物质的分离，“色谱”二字虽已失去原 来的含义，但仍被人们沿用至今。

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1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论；

1952 James和Martin发展了气相色谱；1956 Van Deemter提出速率理论； 1967 Kirkland等研制高效液相色谱法；

80年代以后出现毛细管电泳和毛细管电 动色谱等一系列新的色谱分析方法。

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在色谱法中，将填入玻璃管或不锈

钢管内静止不动的一相(固体或液 体)称为固定相 ； 自上而下运动的一相(一般是气体

或液体)称为流动相 ； 装有固定相的管子(玻璃管或不锈

钢管)称为色谱柱

。

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当流动相中样品混合物经过固定相

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 固定相相互作用的类型、强弱也有 差异，因此在同一推动力的作用下， 不同组分在固定相滞留时间长短不 同，从而按先后不同的次序从固定 相中流出。

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从不同角度，可将色谱法分类如下：

1.按两相状态分类 气体为流动相的色谱称为气相色谱 (GC)根据固定相是固体吸附剂还是固定液 (附着在惰性载体上的一薄层有机化合物 液体),又可分为气固色谱(GSC)和气 液色谱(GLC)。

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液体为流动相的色谱称液相色谱(LC) 同理液相色谱亦可分为液固色谱(LSC)和 液液色谱(LLC)。 超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色 谱(SFC)。

随着色谱工作的发展，通过化学反应将固 定液键合到载体表面，这种化学键合固定相 的色谱又称化学键合相色谱(CBPC)。

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2.按分离机理分类 利用组分在吸附剂(固定相)上的吸附 能力强弱不同而得以分离的方法，称为 吸附色谱法。 利用组分在固定液(固定相)中溶解度 不同而达到分离的方法称为分配色谱法。 利用组分在离子交换剂(固定相)上的 亲和力大小不同而达到分离的方法，称 为离子交换色谱法。

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利用大小不同的分子在多孔固定相中的选 择渗透而达到分离的方法，称为凝胶色谱 法或尺寸排阻色谱法。

最近，又有一种新分离技术，利用不同组 分与固定相(固定化分子)的高专属性亲 和力进行分离的技术称为亲和色谱法，常 用

于蛋白质的分离。

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3. 按固定相的外型分类 固定相装于柱内的色谱法，称为柱色 谱。 固定相呈平板状的色谱，称为平板色 谱，它又可分为薄层色谱和纸色谱。

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4. 按照展开程序分类按照展开程序的不同，可将色谱法分

为洗脱法、顶替法、和迎头法。 洗脱法也称冲洗法。工作时，首先将样 品加到色谱柱头上，然后用吸附或溶解能 力比试样组分弱得多的气体或液体作冲洗 剂。由于各组分在固定相上的吸附或溶解 能力不同，被冲洗剂带出的先后次序也不 同，从而使组分彼此分离。流出曲线下图

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A

B

这种方法能使样品的各组分获得良 好的分离，色谱峰清晰。此外，除去冲 洗剂后，可获得纯度较高的物质。目前， 这种方法是色谱法中最常用的一种方法。

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顶替法是将样品加到色谱柱头后，在惰性 流动相中加入对固定相的吸附或溶解能力 比所有试样组分强的物质为顶替剂(或直 接用顶替剂作流动相),通过色谱柱，将 各组分按吸附或溶解能力的强弱顺序，依 次顶替出固定相。 很明显，吸附或溶解能力最弱的组分最先 流出，最强的最后流出。顶替法的流出曲 线如下图

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A

B

此法适于制备纯物质或浓缩分离某 一组分；其缺点是经一次使用后，柱子 就被样品或顶替剂饱和，必须更换柱子 或除去被柱子吸附的物质后，才能再使 用。

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迎头法是将试样混合物连续通过色谱柱， 吸附或溶解能力最弱的组分首先以纯物质 的状态流出，其次则以第一组分和吸附或 溶解能力较弱的第二组分混合物，以此类 推。流出曲线如下图

该法在分离多组分混合物时，除第一组分外， 其余均非纯态，因此仅适用于从含有微量杂质的混 合物中切割出一个高纯组分(组分A),而不适用 于对混合物进行分离。