色谱法（Chromatography）是现代分离分析的一个重要方法，特别是由于气相色谱法和高效液相色谱法的发展与完善，以及离子色谱、超临界流体色谱等新方法的不断涌现，各种与色谱有关的联用技术的使用，使色谱法成为生产和科研中解决各种复杂混合物分离分析问题的主要工具之一。

一．色谱法

色谱法是一种分离技术，将这种分离技术与各种信号检测技术相结合，用于解决分析化学问题的方法，称为色谱分析法（图12－1）。色谱分析法是俄国植物学家茨维特于1906年首先提出来的。他将植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有固体碳酸钙颗粒的竖直玻璃管中，并再从管的上部加入纯的石油醚，任其自由流下。

植物色素的抽提液沿玻璃管流动，在管内形成具有不同颜色的色带，每个色带代表不同的色素。所用玻璃管称为色谱柱，管内填装物(碳酸钙)称为固定相，用于淋洗的液体(石油醚)称为流动相。

图12－1 色谱分析法原理示意图

色谱法实质是一种物理分离方法。利用不同的分配系数，当让两相作相对运动时，这些物质就将在两相中发生反复多次的分配，以致使那些分配系数只有微小差异的组分也能产生很大的分离效果，从而使不同组分得到完全的分离。

二．色谱法分类

（一）按两相所处的状态分类：用气体作流动相的称为气相色谱，用液体作流动相的称为“液相色谱”。

固定相可分为固体吸附剂和涂在固体担体上或毛细管内壁上的液体固定相，

可将色谱法分为下述四类：气－固色谱、气－液色谱、液－固色谱、液－液色谱。

（二）按固定相使用形式分类：柱色谱，固定相装在柱管内，它又可分为填充和空心毛细管色谱；纸色谱，用滤纸作固定相，试样溶液在纸上进行展开、分离；薄层色谱，将固定相研磨成粉末，再压成薄膜或涂成薄膜，样品的分离类似纸色谱。

（三）按分离过程的物理化学原理分类：吸附色谱，利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差异进行分离；分配色谱，利用不同组分在两相中分配系数的不同进行分离；离子交换色谱，利用组分与离子交换剂的交换能力不同进行分离；空间排阻色谱，利用多孔物质对不同大小分子的阻碍作用进行分离。

三．气相色谱法分离原理

试样的各组分通过色谱柱获得分离，因此色谱柱是气相色谱仪的重要组成部分。色谱柱有两种，一种是内装固定相的，称为填充柱。另一种是将固定相均匀地涂在玻璃毛细管的内壁上，称为空心毛细管柱。在填充柱内，填充的固定相有两种，即气－固色谱固定相和气－液色谱固定相。

（一）气－固色谱的分离原理

气－固色谱中常用的固定相是一种多孔、大表面积的固体吸附剂，经研磨成一定大小的颗粒后装入色谱柱。当待测组分由载气携带进入色谱柱后，立即被吸附剂所吸附。由于载气连续不断地流过吸附剂，使吸附着的待测组分又被洗脱下来。此种洗脱下来的现象叫做脱附。

随着载气的流动，待测组分在吸附剂的表面进行反复待测的吸附、脱附过程。

由于待测物质中各个组分的性质不同，即它们在吸附剂上的吸附脱附能力不同，使较难被吸附的组分先脱附，较快地向前移动；而容易被吸附的组分后脱附，在色谱柱中向前移动得慢些。经过一定时间后，待测试样中各个组分就能彼此分离而先后流出色谱柱。

（二）气－液色谱的分离原理

气－液色谱中，固定相是由担体和固定液组成。担体即大表面积的化学惰性的固体微粒。固定液，即高沸点有机化合物，将其均匀地涂在担体上，形成一薄层液膜。当待测物质中各组分随载气进入色谱柱后，气相中的待测组分立即溶解到固定液中去。由于载气连续不断地流经色谱柱，又使溶解在固定液中的待测组分从固定液挥发到气相中去。随着载气的流动，挥发到气相中的待测组分又溶解到前面的固定液中。

在色谱柱中待测物质的各个组分经历了多次的溶解、挥发、再溶解、再挥发的过程。各个组分在固定相中的溶解、挥发能力不同，溶解度大的组分在柱中停留的时间长些，向前移动得慢些。相反，溶解度小的组分易挥发，在柱中停留的时间短，向前移动得快。经过一定时间后，多次物质中的各个组分就彼此分离，先后流出色谱柱。

四．色谱流出曲线及有关术语

色谱图是以检测器对组分的响应信号为纵坐标，流出时间为横坐标作图所得曲线（图12－2）。这种曲线也称为色谱流出曲线。

（一）基线

当没有待测组分进入检测器时，在实验操作条件下，反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线。稳定的基线是一条直线。

（二）保留值

保留值是用来描述待测试样中各组分在色谱柱中滞留情况的物理量，通常用将各组分带出色谱柱所需的载气体积或时间表示。保留值反映了各组分在气－固或气－液两相间的分配过程。在一定的固定相和操作条件下，任何一种物质都有一固定的保留值。所以，组分的保留值可用于该组分的定性鉴定。

图12－2 色谱流出曲线

保留值可用以下几种方法表示：

1．死时间tM，保留时间tR，校正保留时间tR’

死时间tM 指不被固定相吸附或溶解的气体(如空气、甲烷等)从进样开始到柱后出现响应信号极大值时所需的时间。

保留时间tR 指组分从进样开始到柱后出现该组分响应信号极大值时所需时间。

校正保留时间tR’ 指扣除死时间后的保留时间，即

（12－1）

保留时间与载气流量有关。

2．保留体积 为消除操作过程中载气流量的变化多保留时间的影响，保留值可用流过色谱柱的载气体积表示，称为保留体积。

死体积VM 色谱柱内气相所占体积。

（12－2）

式中： 为色谱柱出口的载气流量（mL / min）。

保留体积VR 从进样开始到柱后出现待测组分响应信号极大值时所通过的载体积，

（12－3）

校正保留体积VR’ 指扣除死体积后的保留体积

（12－4）

（12－5）

相对保留值是指某组分1的校正保留值与另一组分2的校正保留值之比，是一个无因次量

（12－6）

希望流出曲线的峰形越窄越好。

（三）色谱峰宽度

通常色谱峰区域宽度可用下述三种方法表示：

1．标准偏差：0.607倍峰高(组分响应信号极大值点与基线间的垂直高度)处色谱峰的一半。

2．半峰宽度W1/2：在峰高一半处的色谱峰宽度。与标准偏差的关系为 （12－7）

W1/2易于测量，使用方便，所以常用它表示色谱峰的区域宽度。

3．峰低宽度Wb：自色谱峰两侧的转折点作切线在基线上的截距，它与标准偏差的关系为

（12－8）

（四）利用流出曲线可以解决的问题

1．根据色谱峰的保留值进行定性分析。

2．根据色谱峰的面积或峰高进行定量分析。

3．根据色谱峰的位置和宽度，可以对色谱柱效能进行评价。