色譜法是一種分離混合物成分的過程。色譜法利用不同物質在不同相態的選擇性分配,以流動相對固定相中的混合物進行洗脫,混合物中不同的物質會以不同的速度沿固定相移動,zui終達到分離的效果。
混合物的不同成分以不同的速度通過固定相,使它們彼此分離。特定流動相和固定相的性質決定了哪些物質的移動速度更快或更慢,以及它們的分離方式。這些不同的行程時間稱為停留時間。
“書寫顏色”
色譜法得名于19世紀末首 次用于分離復雜混合物中色素的技術。
如果一張紙或一塊布接觸到一個裝滿水或酒精的容器,其中溶解了一種復雜的顏料,毛細作用會將混合物帶到紙或布上,但顏料的成分不會以相同的速率移動。
混合物中zui大的分子將移動得更慢,而zui小的分子則會領 先,從而導致固定相形成與混合物中每個組分相對應的離散色帶。這使該技術被命名為“色譜法”或“書寫顏色”
從藝術到科學
色譜儀zui初是由藝術家、色彩理論家和工匠使用的,他們希望將工業染料用于紡織品。隨著時間的推移,它也催生了一個獨特的化學分支,以及今天用來理解和純化混合物的技術。
在現代實驗室中,顏色方面不再重要,但同樣的原則適用。通過將目標混合物溶解在流動相中并通過固定相運輸,混合物的成分可以根據其不同的移動速度彼此分離。
通過改變流動相、固定相和/或決定移動速度的因素,創建了多種色譜方法,每種方法用于不同的目的,適用于不同的混合物。一些zui常見的色譜形式如下。
? 在氣相色譜法中,目標混合物被蒸發,并與惰性氣體(通常為氮氣或氦氣)一起通過固定相(通常為金屬或玻璃分離柱)。混合物中較大的分子通過色譜柱并到達遠端檢測器所需的時間較長。
? 在液相色譜法中,目標混合物溶解在液體中并通過通常由二氧化硅材料制成的固體固定相。根據流動相和固定相(正相與反相)的相對極性以及流動相是否加壓(高效),存在多種液相色譜法。
? 在薄層色譜法(TLC)中,固定相是一薄層固體材料,通常以二氧化硅為基礎,而流動相是一種液體,其中溶解了目標混合物。
? 離子交換色譜法根據混合物的電荷、大小或大小來分離混合物的成分。本質上,正(陽離子)或負(陰離子)帶電離子通過不同的固定相和不同的pH流動相分離。
色譜法可用作分析工具,將其輸出輸入檢測器,檢測器讀取混合物的內容。它也可以用作凈化工具,分離混合物的成分,用于其他實驗或程序。通常,分析色譜法使用的材料數量比色譜法要少得多,用于純化混合物或從中提取特定成分。
例如,固相萃取是一種液相色譜法,其中順序使用不同的流動相來分離固相中捕獲的混合物的不同成分。色譜法作為一種凈化技術在石化和其他有機化學實驗室中發揮著重要作用,在這些實驗室中,色譜法可以成為從有機溶液中去除雜質的更具成本效益的方法之一,特別是如果混合物的組分是熱敏性的。
靈活性
色譜法的原理也出現在其他實驗室技術中。凝膠電泳根據核酸和蛋白質的大小對它們進行分類,通過電場將它們拉過凝膠。 這種技術實際上是一種色譜法。類似地,蒸餾通過沸點和冷凝點對混合物的成分進行分類,儀器本身是一種固定相。
由于其核心原理非常簡單,色譜法留下了大量可以改進的空間。 這導致了各種更專業的色譜技術,如同時使用兩種不同色譜方法的二維色譜法,裂解氣相色譜法(用作質譜分析的一部分)和手性色譜法(用于分離其他方法無法區分的立體異構體)。
色譜法是一種簡單且極為靈活的原理,在可以預見的未來,它將繼續產生新的變化和新的實現。