色谱分离

色谱分离通过利用分析物在固定相和流动相之间差异性分布的原理，将混合物分离成其组分。

Definition

色谱法是一类分析分离方法，其中混合物的组分在固定相和流动的流动相之间进行分配，从而以不同的速率迁移，并随时间或空间得到分离。

Scope

该领域涵盖了分析化学中的主要分离技术：气相色谱、高效液相色谱和毛细管电泳，以及谱带迁移和展宽的基本理论。它涉及色谱柱技术、流动相和固定相的选择、检测，以及描述分离效果的性能指标——保留、分离度和塔板数。这些分离技术与光谱和质谱检测器的联用有所提及，但检测器本身将在各自的领域中进行讨论。

Sub-topics

• 毛细管电泳
• 色谱分离理论
• 气相色谱法
• 高效液相色谱法

Core questions

• 两相之间的差异性分配如何分离混合物的组分？
• 什么决定了分离度，以及效率、选择性和保留是如何平衡的？
• 如何为特定的分析物类别选择气相、液相和电泳方法？
• 色谱峰与分析物量之间存在怎样的定量关系？

Key theories

塔板理论和速率（范·第姆特）理论

色谱柱的效率用理论塔板数表示；范·第姆特的速率理论通过涡流扩散、纵向扩散和传质阻力对塔板高度的影响，将其与流速联系起来，预测了最小谱带展宽的最佳流速。

差异性分配和保留

每种分析物根据其分配系数在流动相和固定相之间进行分配；由此产生的保留因子决定了它在色谱柱上停留的时间，而分析物之间保留的差异，结合色谱柱效率，决定了它们是否能被分离。

Mechanisms

样品被引入流经或穿过固定相的流动相中。与固定相相互作用更强的分析物移动较慢，因此组分在通过色谱柱时会分离，并在不同时间到达检测器。检测器记录一系列峰；其位置根据标准品识别分析物，其面积则用于定量。扩散和传质阻力引起的谱带展宽限制了峰之间能够被分辨的最小间距。

Clinical relevance

色谱分离在药物分析、临床和法医毒理学、环境污染物监测、食品和风味分析以及生物技术等领域不可或缺，因为它们能够在一次运行中从复杂基质中分离和定量多种分析物。

History

色谱法始于米哈伊尔·茨维特（Mikhail Tswett）于1906年在填充柱上分离植物色素。马丁（Martin）和辛格（Synge）在20世纪40年代提出的分配理论（为此他们获得了诺贝尔奖）奠定了概念基础，并催生了气液色谱。20世纪50年代范·第姆特（van Deemter）的速率理论和戈莱（Golay）的开管毛细管柱建立了现代分离的定量理解。

Key figures

• Mikhail Tswett
• Archer Martin
• Richard Synge
• Marcel Golay

Seminal works

• tswett1906
• vandeemter1956
• skoog2017

Frequently asked questions

气相色谱和液相色谱有什么区别？

两者都通过差异性分配进行分离，但气相色谱使用惰性气体作为流动相，适用于挥发性、热稳定的分析物，而液相色谱使用液体流动相，适用于非挥发性、极性或热不稳定的化合物。

色谱中的分离度是什么意思？

分离度衡量两个相邻峰被完全分离的程度；它随着保留差异的增大、色谱柱效率的提高和适当的选择性而改善，并且是定量每个组分而不发生重叠所必需的。