引入
混合物中各组分性质相近,蒸馏和重结晶都难以分离时怎么办?
为什么一滴混合溶液点在滤纸上,用溶剂展开后能分成几个斑点?
色谱法除了分离,还能用来做什么?
色谱法（层析法）是一种高效的分离和分析方法,利用混合物中各组分在固定相和流动相之间分配能力的差异进行分离。从实验室的薄层色谱到工业级的高效液相色谱,色谱法是现代化学分析最重要的工具之一。
正文
定义
色谱法（chromatography）是利用混合物中各组分在固定相和流动相之间分配系数不同,在流动相的推动下,各组分以不同速度通过固定相,从而实现分离的方法。
基本原理
| 术语 | 含义 |
|---|---|
| 固定相 | 不移动的相,可以是固体（吸附剂）或液体（涂在固体上） |
| 流动相 | 携带样品通过固定相的流体,可以是液体或气体 |
| 分配系数 | 组分在固定相和流动相中浓度的比值 |
| 保留时间 | 组分从进样到出峰的时间 |
分离原理:
- 与固定相作用强的组分:移动慢,后出
- 与固定相作用弱的组分:移动快,先出
常见色谱法
薄层色谱（TLC）
薄层色谱是最简单、最快速的色谱方法,常用于有机反应的监测和产物纯度的初步检验。
装置:
- 薄层板:玻璃板上涂有硅胶（）或氧化铝薄层
- 展开剂:适当的溶剂或混合溶剂
- 展开槽:盛放展开剂的密闭容器
操作步骤:
- **点样:**用毛细管将样品溶液点在薄层板下端约 处（铅笔线标记）
- **展开:**将薄层板放入展开槽（展开剂液面低于点样线）,靠毛细作用上行展开
- **取出:**当展开剂前沿距上端约 时取出
- **显色:**紫外灯照射（荧光板）或喷显色剂（碘蒸气、硫酸-乙醇溶液）
- 计算 值
值（比移值）:
值在 之间,同一物质在相同条件下 值固定,可用于定性鉴别。
TLC 的应用:
- 监测反应进程:点原料、产物和反应混合物对比
- 判断纯度:纯物质只出一个斑点
- 确定柱色谱的洗脱条件
- 鉴别物质:对比已知物的 值
纸色谱
用滤纸作为固定相（纸纤维吸附的水）,适用于分离水溶性物质（如氨基酸、糖类）。
操作与 TLC 类似,但展开时间较长。
柱色谱
柱色谱是实验室中常用的制备型分离方法,能分离较大量（毫克到克级）的混合物。
装置:
- 色谱柱:玻璃柱,下端有旋塞
- 固定相:硅胶或氧化铝（干法或湿法装柱）
- 洗脱剂:流动相溶剂
操作:
- 装柱:均匀填充固定相
- 加样:将样品加在柱顶
- 洗脱:加入洗脱剂,收集流出液
- 分段收集:根据颜色或 TLC 检测分段
- 浓缩:蒸发溶剂得到各组分
气相色谱（GC）
流动相为惰性气体（载气），固定相为涂在固体载体上的液体。
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 适用对象 | 挥发性、热稳定性物质 |
| 优点 | 分离效率高,分析速度快 |
| 检测器 | FID（火焰离子化检测器）、MS（质谱） |
**应用:**石油分析、环境监测、食品安全检测。
高效液相色谱（HPLC）
流动相为液体,在高压下通过填充柱。
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 适用对象 | 非挥发性、热不稳定性物质 |
| 优点 | 适用范围广,分离效率高 |
| 检测器 | UV（紫外）、MS（质谱） |
**应用:**药物分析、生物化学、环境分析、食品检测。
色谱法的分类总结
| 分类依据 | 类型 | 流动相 | 固定相 |
|---|---|---|---|
| 按流动相 | 气相色谱（GC） | 气体 | 固体或液体 |
| 液相色谱（LC） | 液体 | 固体或液体 | |
| 按固定相形态 | 薄层色谱（TLC） | 液体 | 薄层固体 |
| 柱色谱 | 液体或气体 | 柱内填充物 | |
| 纸色谱 | 液体 | 滤纸 | |
| 按分离机理 | 吸附色谱 | — | 固体吸附剂 |
| 分配色谱 | — | 液体固定相 | |
| 离子交换色谱 | — | 离子交换树脂 | |
| 凝胶色谱 | — | 多孔凝胶（按分子大小分离） |
引出
如何选择 TLC 的展开剂?极性大小如何影响 值?
质谱-色谱联用（GC-MS、LC-MS）有什么优势?
色谱法在法医学和环境检测中有什么应用?