很多人对于色谱不太了解,认为是混合物,走一下液相就好了,就可以知道里面有几种物质,各物质的含量分别占多少了,其实不然。
当然为了分析鉴定某些混合物是由什么物质组成和含量是多少,前提是他们必须进行分离,色谱法的特点即是具备高超的分离能力,所以色谱法成为许多分析方法的先决条件和必需的步骤。但是色谱分析法只是起到分离混合物的作用,而并不是说仅凭色谱就能知道某个物质是什么。
此外,混合物分离之后还需要被检测器检测到才有意义。也正是因为这样,色谱法并不能100%确定一个混合物究竟有几种物质组成,必须与其他方法联合起来分析。
那么究竟色谱是如何工作的?特点有哪些呢?
一、什么是色谱法?
图1 简易色谱分离图
色谱法或色谱分析(也称之为色层法或层析法),是一种物理化学分析方法,它的分离原理是使混合物中各组分在两相之间分配,其中一相是不动的,组成固定床,称之为固定相;另外一相推动混合物流过此固定床,叫做流动相。当流动相中所含有的混合物经过固定相时,就会与固定相发生相互作用。由于各组分在结构和性质上的不同,相互作用的大小、强弱也有差异;因此在同一个推动力作用下不同组分在固定相中的滞留时间有长有短,从而按先后不同的次序从固定床中流出。这种借在两相间分配原理而使混合物中各组分获得分离的技术,称为色谱分离技术或色谱法。图中流动相即为溶剂,固定相为碳酸钙。
可完成这种分离的仪器即色谱仪。
由于各混合物的性质及其状态不同,如气体混合物、有机小分子混合物、离子型化合物等等,所需使用的分离方式也大不相同,需要根据性质选择合适的色谱技术。那么色谱主要是根据什么分类的呢?
二、色谱的分类
色谱法的分类方式有很多,常见的分类方法是根据流动相的不同分为气相色谱和液相色谱,它们是色谱分离技术的主要分支,各有其特点,也各有其局限性。气相色谱对于挥发性物质的分离有很好的效果,但对热稳定性差的物质以及挥发性极小的物质如离子化合物、大分子量化合物等则无能为力;液相色谱在分离大分子量的化合物、离子型化合物方面有独到之处,但不能分离低沸点化合物,永久性气体等物质。因此我们需要根据样品的种类及其含有的物质选择合适的色谱技术。
表1 气相色谱法和液相色谱法的性能比较
三、色谱法的特点和优点
1、色谱法的特点
色谱法是以其高超的分离能力为特点,它的分离效率远远高于其他分离技术如蒸馏、萃取、离心等方法。
2、色谱法的优点
色谱法有许多优点:
(1)分离效率高。例如毛细管气相色谱柱(0.1-0.25μm i.d.),其理论塔板数可以到7万-12万,凝胶毛细管电泳柱可达上千万理论塔板数的柱效。
(2)应用范围广。它几乎可用于所有化合物的分离和测定,无论是有机物、无机物、低分子或高分子化合物,甚至有生物活性的生物大分子也可以进行分离和测定。
(3)分析速度快。一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂样品的分离和分析。
(4)样品用量少。用极少的样品就可以完成一次分离和测定。
(5)灵敏度高。例如GC可以分析几纳克的样品,检测限为10-9g/L的浓度。
(6)分离和测定一次完成。可以和多种波谱分析仪器联用。
(7)易于自动化,可在工业流程中使用。
3、色谱分析法的缺点
任何分析方法都有它的优点,同时也存在某些局限性。色谱分析法也是如此,它对所分析对象的鉴别功能较差,一般来说色谱的定性分析是靠保留值定性,但在一定的色谱条件下,一个保留值可能对应许多个化合物,所以色谱方法要和其他的方法配合才能发挥他更大的作用。
为了分离和鉴定一个有机混合物,常常把色谱方法的高效分离能力和光谱方法的鉴别能力结合在一起,由此发展了各种各样的联用技术。如最常用的气相色谱/质谱联用、高效液相色谱/质谱联用等等。
参考书目:
孙毓庆/王延琮《现代色谱法及其在医药中的应用》人民卫生出版社. 1998
(公共技术服务中心 韩莹莹)