一 色谱图

色谱柱内分离的试样各组分依次进入柱后检测器产生检测信号，其响应信号大小对时间或流动相流出体积的关系曲线称为色谱图。它显示分离组分从色谱柱洗出浓度随时间的变化，反映组分在柱出口流动相中分布情况，与组分在柱内迁移和两相中分布密切相关。色谱图的横坐标是时间或（流动相）体积；纵坐标是组分在流动相中浓度或检测器响应信号大小，以检测器响应单位或电压、电流等单位表示。

色谱图是色谱分析的主要技术资料，色谱仪器的数据采集系统，包括平板记录仪、积分仪、色谱工作站或色谱计算机系统等可显示、记录色谱图及所包含的各种色谱信息，主要有：①说明试样是否是单一纯化合物。在正常色谱条件下，若色谱图有一个以上色谱峰，表明试样中有一个以上组分，色谱图能提供试样中的最低组分数。②说明色谱柱效和分离情况，可定量计算出表征色谱柱效的理论塔板数、评价相邻物质对分离优劣的分离度等。③提供各组分保留时间等色谱定性资料和数据。④给出各组分色谱峰高、峰面积等定量依据或按不同定量方法计算出的定量数据。

两组分混合物的典型色谱图，其中一个组分是不与固定相作用，在柱内无保留的溶质。现根据该图说明有关术语。

(1)基线当色谱体系只有流动相通过，没有试样组分随流动相进入检侧器，检测器输出恒定不变响应信号，稳定的基线是平行于横坐标的水平直线，无色谱峰的水平直线。

(2）色谱峰高组分洗出最大浓度时检测器输出的响应值，从色谱峰顶至基线垂直距离AB'，以h表示。

(3）色谱峰区域宽度色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的一个重要参数，通常有三种表示方式：

标准差σ：色谱峰是对称的Gaussian曲线，在数理统计中用σ度量曲线区域宽度，是峰高0.607处峰宽度的一半，即图中FF的一半。

半峰高宽度：是峰高一半处的宽度，图中GH，其单位分别为记录纸上宽度，可由色谱流出曲线方程导出，以2△X1/2(mm或cm)、时间2△t1/2(min或s）或流动相体积（2△V1/2,mL）表示。

2△X_1/2＝2.354σ

色谱文献上亦用W1/：表示半峰高宽度，简便，但科学性欠佳。峰高一半处的宽度并非色谱峰底宽一半。

色谱峰底宽：由色谱峰两边的拐点作切线，与基线交点间的距离，图中IJ,以W表示。

W=4σ

(4）色谱峰面积色谱曲线与基线间包围的面积，即图中ACD内的面积。

二 保留值

保留值（retention)是试样各组分，即溶质在色谱柱或色谱体系中保留行为的度量，反映溶质与色谱固定相作用力类型和大小，与两者分子结构有关，是重要的色谱热力学参数和色谱定性依据。

（一）比移值

定义为溶质通过色谱柱的平均线速度u与流动相平均线速度uX之比，以Rf表示。色谱过程中，流动相不与固定相作用或作用力最小，以比溶质快的线速度u通过色谱体系。溶质与固定相作用，会在固定相上停留，溶质迁移速度uX是流动相迁移速度、的一个分量。溶质分子不是在流动相就在固定相，溶质只有在流动相才发生迁移。从统计角度分析，溶质分子在流动相中平均消耗的时间分数应等于溶质分子在流动相中分布的分子分数。可得下式：

Rf＝ux/u=nm/nm+ns                                 （1-1）

式中nm,ns分别为溶质在流动相和固定相的分子数或物质的量。Rf是平面色谱常使用的保留值参数。溶质在流动相中消耗时间越多，ux越大，Rf也越大。若溶质在流动相中消耗时间分数为1，即溶质一直在流动相与流动相相同线速度迁移，未在固定相停留，则ux=u,Rf=1。若溶质一直停留在固定相，谱带不随流动相迁移，则ux=0,Rf=0。因此，0<Rf<l。除凝胶色谱外，溶质不可能比流动相或溶剂迁移速度更快。

（二）保留时间

1．死时间

流动相流经色谱柱的平均时间定义为死时间，以tM表示。

tM=L/u                                                      （1-2）

式中L为柱长（cm,mm),u为流动相平均线速度（cm·s-1,mm·s-1)。

实际应用中，一般采用与流动相性质相近、不与固定相发生作用的物质检测响应测定，气相色谱一般为空气；液相色谱为流动相性质相近的溶剂，如正相色谱用烷烃；反相色谱用甲醇、乙醇、硝酸盐水溶液等。

2．保留时间

定义为溶质通过色谱柱的时间，即从进样到柱后洗出最大浓度的时间，以tR表示。

tR=L/ux                                                 （1-3）

式中ux为溶质通过色谱柱的平均线速度。

3．调整保留时间

溶质在固定相上滞留的时间，即保留时间减去死时间，以t’R表示。

t’R=tR一tM

（三）保留体积

死时间内流经色谱柱的流动相的体积称为死体积VM，即等于色谱柱内流动相体积。

VM＝tMFc

保留时间内流经色谱柱的流动相体积，称为保留体积，以VR表示。此外，还有调整保留时间内流经色谱柱的流动相体积，称为调整保留体积V’R。

VR=tR·Fc

V’R＝t’R·Fc＝(tR一tM）·Fc=VR一VM

式中Fc为流动相平均体积流量。

（四）保留因子

保留因子（retentionfactor）定义为溶质分布在固定相和流动相的分子数或物质的量之比，以k（或k'）表示（量纲为一），老的文献一般称为容量因子或分配比。

k=ns/nm=cSVS/cMV_M=K Vs/VM

式中nm，ns含义同式（1-1),VS,VM分别为色谱柱或色谱系统固定相、流动相体积，两者比值（Vs/VM）称为相比，以β表示。

根据式（1-2)，式（1-3）可导出tR=tM(u/ux)=tM(1+k）得

k=tR/tM-1=tR-tM/tM=t’/tM

它反映色谱保留值与物理化学常数K的关系，是连接榕质色谱保留行为与物理化学性质的桥梁，结合方程，成为利用各种物理化学性质、参数研究色谱过程分子间作用或保留机理和色谱法研究各种物理化学性质的理论基础。k是使用最广泛的保留值参数，可从色谱图直接求出。由式（1-2)、式（1-3)可导出上述几种保留值与k的关系。

Rt=1/1-k

tR=utM/ux=tM（1+KVs/VM)

VR=VM(l+k)=VM+KVs=VM+VR

（五）相对保留值

上述几种保留值都是表征一个组分保留行为。定义相对保留值a以表述两组分或组分间保留差异，亦称为选择性因子（(selectivityfactor)，它反映不同溶质与固定相作用力的差异。任何两组分1,2的a为两者K,k或t’之比：

a=K2/K1=k2/k1=t’2/t1

式中脚标代表组分1,2，组分2的保留值或K一般大于组分1,a总是大于1，亦可直接谱图求出。a可作为固定相或色谱柱对组分分离选择性指标，亦可用作组分的色谱定性依据。

（六）保留指数

用作色谱定性数据，相对保留值随标准物不同而变化，其应用受到限制。基于色谱保留值与分子结构关系，KovatsE提出以正构烷烃系列H(CH2)nH作为测定相对保留值的统一标准，并定义正构烷烃的保留指数为100n，如正辛烷保留指数为800，则欲测定某化合物（x)的保留指数以适当碳数正构烷烃的保留值表示。根据同系物保留值对数与碳原子数成线性关系，选择两个正构烷烃H(CH2)n+1H和H(CH2)nH，其保留值分别大于和小于x的调整保留时间，即t’R(n+1)>tx>t’R(n)，则有lgt’R(n+1)=a(n+l)+b,lgt’R(x)=aX+b,lgt’R(n)=an+b,式中a,b为常数；n+l,n为正构烷烃碳原子数。消去a,b得到：

X是被测化合物具有相同调整保留时间假想的正构烷烃碳数，n+l>X>n,X为小数，为了方便，定义100X为该物质保留指数，以IR表示：

式中a(x,n）为组分x与n碳正构烷烃相对保留值，a(n+l,n）为n+l碳与n碳正构烷烃相对保留值。IR也可按V’R,k等保留值求出，标准物亦可选用相差n个碳的两正构烷烃或两正构烷烃衍生物C(CH2)nZ,Z为羟基、羧基、芳烃等。IR的通用计算公式为

式中R为t’R等保留值，N,N+n为标准物正构烷烃部分的碳原子数，a含义与上式相似。

IR在气相色谱领域亦称为Kovats指数，在石油化工等领域应用较多，并已推广到高效液相色谱，这时采用正构烷基苯为标准物。保留指数实质上是以正构烷烃系列或相应衍生物作为度量各种溶质相对保留值的标尺，对研究分子结构与保留行为关系、色谱分离作用力类型或保留机理具有理论和应用价值。

三 色谱柱结构特性参数

评价色谱柱的优劣一般根据两类指标：一是色谱柱性能指标，主要有单位柱长的理论塔板数、特定两组分或物质对的选择性因子等，下面将进一步介绍；另一类是色谱柱结构特性参数，主要是色谱柱的总孔隙度、渗透性等，这直接关系到色谱仪器操作的流动相柱前压、分析速度等。

（一）色谱柱总孔隙度

定义为柱横截面上流动相所占的分数，即色谱柱内流动相体积与柱总体积之比，以ET表示：

εT=Vi+Vp/Vc=VM/Vc=FctM/π/4d2cL=4Fe/πd2cu

式中Vc=π/4d2cL为色谱柱总体积,dc,L分别为柱内径、柱长，VM为柱内流动相体积，即死体积，Vi为柱内填料间空隙体积，Vp为填料内部孔隙体积。此外，Vi/Vc为填料间空隙占柱床总体积分数，称为柱的孔隙度，以εi表示。
根据流动相的体积流量Fc和线速度u可求出εT，其值决定于填料类型和填充密度。一般多孔填料，如多孔硅胶为基质的填料，εT为0.85左右；实心填料εT为0.42-0.45。

（二）渗透率与阻抗因子

柱的渗透率Kf定义为

K1=K0εT=uηLεT/△p·FctM/Vc=ηFcL/π/4d2c△p

式中η为流动相黏度，△p为柱前与柱后压力差，即柱压降，柱后一般为大气压，△p与柱前压基本等值，K0称为渗透率常数，亦是填料粒径dp的函数，K0=uηL/△p=d2p/φ，φ定义为柱阻抗因子或阻力系数：

Φ=d2p/K0=△pd2p/uηL=△pd2ptM/ηL2

Kf,φ是柱结构的重要特性参数，与柱长、柱内径、填料粒径及填充技术等有关。一般填充柱的φ值为500-1000，填充毛细管柱为125-500。根据上述几个关系式可导出色谱重要操作条件柱前压或柱压降△p、流动相线速度u的决定因素。

△p=φηuL/d2p=ηFcL/π/4d2cKf

u=△pd2pφηL/

△p与柱阻抗因子、柱长和流动相a度成正比，而与渗透率、填料粒径平方、柱内径平方成反比，填料粒径越小，达到一定线速所需柱前压越高。u与填料粒径平方、△p成正比，与阻抗因子、柱长和流动相黏度成反比。液体翻度比气体约高100倍，欲达到相同流动相线速度色谱操作条件，高效液相色谱柱压降比气相色谱高1-2数量级。