轉眼又是一周的開始，我們繼續為小夥伴們推送專業知識。今天推送的主題是：色譜分析的相關內容。讓我們一起來看看吧！
一 緒論
二 經典柱層析
三 平面色譜法
四 氣相色譜法
五 高效液相色譜法
下面，讓我們開始吧！
（一）概述
混合物最有效的分離、分析方法。
俄國植物學家茨維特於1903年研究植物色素時使用的示意裝置：其中的一相固定不動，稱為固定相；另一相是攜帶試樣混合物流過此固定相的流體（氣體或液體），稱為流動相。
◇色譜法的出現
◇色譜法
利用混合物中各組分在兩相間分配係數的不同,當兩項作相對位移時，各組分在兩相間經過反覆多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而獲得分離（各組分按一定次序由固定相中流出）。
與適當的柱後檢測方法結合，實現混合物中各組分的分離與檢測。
◇色譜法的特點
（1）分離效率高
複雜混合物，有機同系物、異構體。手性異構體。
（2） 靈敏度高
可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質量。
（3） 分析速度快
一般在幾分鐘或幾十分鐘內可以完成一個試樣的分析。
（4） 應用範圍廣
氣相色譜：沸點低於400℃的各種有機或無機試樣的分析。
液相色譜：高沸點、熱不穩定、生物試樣的分離分析。
不足之處：被分離組分的定性較為困難。
（二）色譜法的分類
（一）吸附的分類
（二）極性及其強弱判斷
極性強弱是支配物理吸附過程的主要因素。
所謂極性乃是一種抽象概念，用以表示分子中電荷不對稱的程度，大體上與偶極矩、極化度、介電常數等概念相對應。
◇官能團的極性強弱比較
（三）吸附色譜
吸附色譜法，是指用吸附劑作固定相,利用試樣對吸附劑表面的吸附差異來進行分離分析的方法。
◇吸附色譜三要素（吸附劑、洗脫劑、試樣）
吸附劑一般是多孔性物質，具有較大的比表面積，在表面有許多吸附中心。
常用的吸附劑有：矽膠、氧化鋁、聚醯胺、活性碳等。
◆矽膠
◆氧化鋁
◆聚醯胺
◇溶劑的極性
按照極性增強順序，常用混合洗脫溶劑體系如下：(己烷/苯) → (苯/乙醚) → (苯/乙酸乙酯)→ (氯仿/乙醚) → (氯仿/乙酸乙酯) →(氯仿/甲醇) → (丙酮/水) →（甲醇/水）
◇三要素的相互關係
（一）概述
1938年俄國人首先實現了在氧化鋁薄層上分離一種天然藥物。1965年德國化學家Stahl出版了「薄層色譜法」一書，推動了這一技術的發展。
因TLC法設備簡單，分析速度快，分離效率高，結果直觀，很快被用作定性和半定量的方法。
70年代中後期發展了高效薄層色譜。80年代以後發展了薄層色譜光密度掃描儀，和各步操作的儀器化，並實現了計算機化。
薄層層析流動相的移動是依靠毛細作用。
將試樣點在色譜濾紙或層析板的一端，並將該端浸在作為流動相的溶劑（常稱之為展開劑）中，隨著溶劑向上的移動，經過試樣點時，帶動試樣向上運動。
◇TLC的特點
優點：
設備簡單、操作方便、運行費用低；
分離時間短，工作效率高；
展開劑選擇範圍廣，展開方式多樣；
顯色方便，檢測手段豐富；
既可分析，又可製備；
試樣一般不需要經過嚴格預處理即可分離。
缺點：
分離效率較低；不適用揮發性試樣分離；定性定量不便。
◇TLC與高效液相色譜的比較
（1）固定相和流動相
TLC——流動相流動靠毛細作用力，流動相選擇較少受限制，固定相不用再生。而 HPLC是在封閉的系統內，流動相流量靠泵控制，溶劑選擇受檢測器限制，固定相需再生。
（2）樣品處理
TLC要求沒有HPLC嚴格。
◇薄層色譜參數
（二）TLC的制板、點樣、展開、顯色
（三）TLC的應用
1. 用於柱層析後相同組分的合併
2. 有機合成監控反應，摸索最佳條件
3. 製備有機化合物
4. 中藥材的鑑定
（一）概述
GC：以氣體（即載氣）為流動相的柱色譜分離技術。
GC中常用作的載氣的氣體有N2、 He、 H2、Ar。
GC中載氣是惰性的，載氣的功能僅僅是攜帶試樣、洗脫組分。
GC的選擇性主要取決於固定相和組分分子間的作用，所以可通過改變固定相來改變GC的選擇性。
◇按照柱直徑分類
填充柱：將固定相填充在內徑4mm的金屬管或玻璃管內
毛細管柱：使用內徑0.1mm-0.5mm的玻璃管或石英管
◇按照分離機理分類
◇GC的特點
分離效率高（填充柱上千塊塔板；開管柱106塊塔板）
分析速度快
樣品用量少（檢測限低，高靈敏檢測器）
缺點：（約20%樣品適用）
樣品須能氣化（350度下有一定的揮發性）
熱穩定性要好
定性困難
（二）氣相色譜的術語、理論
1、氣相色譜的流出曲線
（1）基線
僅有流動相（無試樣）通過檢測器時，檢測到的信號為基線。
（2）保留值
◇用時間表示的保留值
◇用體積表示的保留值
（3） 相對保留值r21
（4）區域寬度
2、分配係數與容量因子
3、塔板理論
塔板理論把色譜柱看成一個精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念來描述組分在兩相（固定相與流動相）間的分配行為，並引入理論塔板數作為衡量柱效高低的指標。
當組分進入柱後，組分在兩相間進行多次分配，最後和固定相作用力較小的組分先從「塔頂」（即柱出口）逸出，從而與另一組分（和固定相作用力較大）分離。
4、速率理論
5、分離度
（三）填充柱氣相色譜
◇氣液色譜的特點
(1)固定液品種多，可選擇範圍大；
(2)可以根據需要選用合適的固定液用量，以改善分離效果；
(3)氣-液色譜在通常操作條件下有良好的對稱峰；
⑷壽命長。
◇填充柱氣液色譜用載體
作為擔體使用的物質應滿足的條件：
比表面積大，孔徑分布均勻；
化學惰性，表面無吸附性或吸附性很弱，與被分離組份不起反應；
具有較高的熱穩定性和機械強度，不易破碎；
顆粒大小均勻、適度。一般常用60~80目、80~100目。
◇載體分類
◇固定液分類
按照相對極性分類，可分為：
「0」級——非極性固定液
「+1」 與「+2」級——弱極性固定液
「+3」級——中等極性固定液
「+4」與「+5」級——強極性固定液
按照化學結構分類，可分為：
烴類
聚矽氧烷類
聚二醇類
聚酯類
腈類
特殊的固定液
◇氣固色譜固定相的特點
（1）性能與製備和活化條件有很大關係；
（2）同一種固定相，不同廠家或不同活化條件，分離效果
差異較大；
（3）使用方便；
（4）種類有限，能分離的對象不多。
◇氣固色譜常用的吸附劑
（四）毛細管柱氣相色譜
◇毛細管氣相色譜法的特點
柱滲透性好
柱效高
使用溫度較高，固定相流失小
柱容量小
易於實現氣-質聯用 （GC-MS）
◇毛細管柱的分類
◇毛細管氣相色譜柱的粗糙花、鈍化
毛細管在塗敷固定液前，應進行表面處理，其目的：（1）粗糙化，提高表面的可潤溼性；（2）鈍化，去除表面矽羥基的活性
玻璃柱的粗糙方法：化學反應法、沉積細顆粒法、玻璃管預處理法
石英柱的粗糙方法：沉積石墨化炭黑；沉積氯化鈉；沉積二氧化矽
鈍化方法：矽烷化試劑（二甲基二氯矽烷、六甲基二矽烷胺）、PEG、表面活性劑鈍化
◇固定液的塗敷
塗敷指的是在整個色譜柱的內壁形成均勻的薄層，其厚度一般為0.1~1.5μm，可採用動態法和靜態法。
◇石英毛細管柱
一支高性能的毛細管柱應具備四個方面的優良性能：柱效高、活性低、熱穩定性好、保留性能重複性好。
毛細管柱對固定液的要求：熱穩定性好、對毛細管內壁有交好的潤溼性、批與批之間儘可能一致（分子結構、分子量分布）、對組分選擇性高（K差別大）
通常，具備非極性的OV-1（SE-30）、弱極性的SE-54、中等極性的OV-17）三種毛細管柱可完成85%以上的GC分析任務；再加一根強極性的（PEG-20M）可完成95%以上的GC分析任務。
（五）裂解氣相色譜及頂空氣相色譜
1、裂解氣相色譜
是熱裂解和氣相色譜兩種技術的結合，可用於分子量較大、結構複雜、難揮發的物質的分析鑑定，在高分子、生物醫學、考古學、地球化學、炸藥等領域有廣泛應用。
◇裂解氣相色譜基本原理及方法
基本原理：
在一定條件下，高分子及非揮發性有機化合物遵循一定的裂解規律，即特定的樣品能夠產生特徵的裂解產物及產物分布，採用氣相色譜分析鑑定裂解產物，據此可對原樣品進行表徵。
方法：
樣品置於裂解器中，在嚴格控制的條件下，快速加熱，使之迅速分解成為可揮發的小分子產物，然後直接將裂解產物送入色譜柱中進行分離，獲得定性定量數據。
◇裂解氣相色譜的特點
(1) 分離效率高
(2) 靈敏度高、樣品用量少
(3) 分析速度快、信息量大
快速裂解、快速分析；不丟失信息；
(4) 適合於高聚物、生物大分子和不揮發性有機物
如固化樹脂、塗料、硫化橡膠、塑料等
(5) 設備簡單
2、頂空氣相色譜
對液體或固體試樣中的揮發性成分進行氣相色譜分析的技術；將試樣置於密閉的恆溫系統中，待氣-液（氣-固）兩相達到熱力學平衡時，測定氣相組成。
（六）氣相色譜儀
1、GC分析流程
2、氣相色譜儀的組成
3、氣路系統
提供高純、流速穩定、封閉的載氣；
包括氣源、淨化器和載氣流速控制器；
淨化器：
載氣流速控制：壓力表、流量計、針形穩壓閥，控制載氣流速恆定。
4、載氣
5、進樣系統
由進樣器和氣化室構成。
液體樣品——微量注射器
氣體樣品——六通閥、微量注射器
氣化室溫度：要保證樣品瞬間、完全氣化，一般 高於沸點50℃以上，但也不宜太高，以防分解。
液體進樣器：不同規格的專用注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細管色譜常用1μL。
氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置；惰性，無催化作用。
6、填充柱、毛細管柱的比較
毛細管柱具有較高的分離效率，表現為峰形尖而窄，柱效高，可以將填充柱分離不開的兩個峰完全分離開。
毛細管色譜的優越性還表現在對痕量物質的分析上，其檢測限已達到Pg以下。
7、柱溫的選擇
柱溫應低於固定液的最高使用溫度；柱溫過高，易造成固定液流失、檢測器噪聲變大、基線漂移。
柱溫一般選擇接近或略高於組分的平均沸點。
柱溫↓：分離度↑，分析時間↑。降低柱溫可在一定程度內改善分離；升高柱溫可加快分析速度。
組分複雜，沸程寬（80-100℃）的試樣，採用程序升溫。
8、檢測器的分類
9、噪聲和漂移
噪聲（N） ：在沒有樣品進入檢測器時，基線在短期內發生的波動。
噪聲的來源：固定液的流失、載氣的不純，電子元件不穩定、溫度變化、外磁場幹擾等。
基線漂移：基線在一定時間內產生的單向、緩慢移動。
良好的檢測器其噪聲與漂移都應很小。
10、靈敏度
11、檢測限
12、線性範圍
線性範圍：指被測物質的量與檢測器響應信號（R）之間成線性關係的範圍；在線性範圍內，以最大允許進樣量與最小進樣量的比值來表示。這個範圍越大，越有利於準確定量。
（八）GC的應用
1、石油和石油化工分析
2、環境分析
3、食品分析
4、藥物和臨床分析
5、物化參數測定
6、聚合物分析
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