離子交換色譜法的基本原理是

『壹』 色譜法的基本原理是什麼

色譜法（chromatography）又稱色譜分析、色譜分析法、層析法，是一種分離和分析方法，在分析化學、有機化學、生物化學等領域有著非常廣泛的應用。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，最終達到分離的效果。
色譜法基本原理是指在填充色譜柱中，當組分隨流動相向柱出口遷移時，流動相由於受到固定相顆粒障礙，不斷改變流動方向，使組分分子在前進中形成紊亂的類似渦流的流動，故稱渦流擴散。
1.渦流擴散項 A
在填充色譜柱中，當組分隨流動相向柱出口遷移時，流動相由於受到固定相顆粒障礙，不斷改變流動方向，使組分分子在前進中形成紊亂的類似渦流的流動，故稱渦流擴散。
由於填充物顆粒大小的不同及填充物的不均勻性，使組分在色譜
柱中路徑長短不一，因而同時進色譜柱的相同組分到達柱口時間並
不一致，引起了色譜峰的變寬。色譜峰變寬的程度由下式決定：
A = 2λdp
上式表明，A與填充物的平均直徑dp的大小和填充不規則因子λ有關，與流動相的性質、線速度和組分性質無關。為了減少渦流擴散，提高柱效，使用細而均勻的顆粒，並且填充均勻是十分必要的。對於空心毛細管，不存在渦流擴散。因此 A = 0。
2. 分子擴散項 B / u （縱向擴散項）
縱向分子擴散是由濃度梯度造成的。組分從柱入口加入，其濃度分布的構型呈「塞子」狀。它隨著流動相向前推進，由於存在濃度梯度，「塞子」必然自發的向前和向後擴散，造成譜帶展寬。分子擴散項系數為 B = 2γ Dg
γ是填充柱內流動相擴散路徑彎曲的因素，也稱彎曲因子，它反映了固定相顆粒的幾何形狀對自由分子擴散的阻礙情況。
Dg為組分在流動相中擴散系數（cm3·s-1）,分子擴散項與組分在流動相中擴散系數Dg成正比.
Dg與流動相及組分性質有關：
(a) 相對分子質量大的組分Dg小，Dg反比於流動相相對分子質量的平方根，所以採用相對分子質量較大的流動相，可使B項降低；
(b) Dg隨柱溫增高而增加，但反比於柱壓。
另外縱向擴散與組分在色譜柱內停留時間有關，流動相流速小，組分停留時間長，縱向擴散就大。因此為降低縱向擴散影響，要加大流動相速度。對於液相色譜，組分在流動相中縱向擴散可以忽略。
3. 傳質阻力項 Cu
由於氣相色譜以氣體為流動相，液相色譜以液體為流動相，它們的傳質過程不完全相同。
（1）氣液色譜
傳質阻力系數C包括氣相傳質阻力系數Cg和液相傳質阻力系數C1兩項，即
C = Cg+ C1
氣相傳質過程是指試樣組分從氣相移動到固定相表面的過程。這一過程中試樣組分將在兩相間進行質量交換，即進行濃度分配。有的分子還來不及進入兩相界面，
就被氣相帶走；有的則進入兩相界面又來不及返回氣相。這樣使得試樣在兩相界面上不能瞬間達到分配平衡，引起滯後現象，從而使色譜峰變寬。對於填充柱，氣相傳質阻力系數Cg為：
Cg= 0.01k2 / (1 + k)2 · dp / Dg
式中k為容量因子。由上式看出，氣相傳質阻力與填充物粒度dp的平方成正比，與組分在載氣流中的擴散系數Dg成反比。因此，採用粒度小的填充物和相對分子質量小的氣體（如氫氣）做載氣，可使Cg減小，提高柱效。
液相傳質過程是指試樣組分從固定相的氣/液界面移動到液相內部，並發生質量交換，達到分配平衡，然後又返回氣/液界面的傳質過程。這個過程也需要一定的時間，此時，氣相中組分的其它分子仍隨載氣不斷向柱口運動，於是造成峰形擴張。液相傳質阻力系數 C1為：
C1 = 2 / 3 · k / (1 + k)2 · df2 / Dl
由上式看出，固定相的液膜厚度df薄，組分在液相的擴散系數D1大，則液相傳質阻力就小。降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但k值隨之變小，又會使C1增大。當固定液含量一定時，液膜厚度隨載體的比表面積增加而降低，因此，一般採用比表面積較大的載體來降低液膜厚度。但比表面太大，由於吸附造成拖尾峰，也不利於分離。雖然提高柱溫可增大D1，但會使k值減小，為了保持適當的C1值，應控制適宜的柱溫。
(2) 液液分配色譜
傳質阻力系數（C）包含流動相傳質阻力系數（Cm）和固定相傳質阻力系數（Cs），即
C = Cm + Cs
其中Cm又包含流動的流動相中的傳質阻力和滯留的流動相中的傳質阻力，即：
Cm = wmdp2 / Dm + wsmdp2 / Dm
式中右邊第一項為流動的流動相中的傳質阻力。當流動相流過色譜柱內的填充物時，靠近填充物顆粒的流動相流速比在流路中間的稍慢一些，故柱內流動相的流速是不均勻的。
這種傳質阻力對板高的影響與固定相粒度dp 的平方成正比，與試樣分子在流動相中的擴散系數Dm成反比，ωm是由柱和填充的性質決定的因子。 右邊第二項為滯留的流動相中的傳質阻力。這是由於固定相的多孔性，會造成某部分流動相滯留在一個局部，滯留在固定相微孔內的流動相一般是停滯不動的流動相中的試樣分子要與固定相進行質量交換，必須首先擴散到滯留區。如果固定相的微孔既小又深，傳質速率就慢，對峰的擴展影響就大（如教材P.302圖15.6所示）。式中ωm是一常數，它與顆粒微孔中被流動相所佔據部分的分數及容量因子有關。顯然，固定相的粒度愈小，微孔孔徑愈大，傳質速率就愈快，柱效就高。對高效液相色譜固定相的設計就是基於這一考慮。
液液色譜中固定相傳質阻力系數（Cs）可用下式表示：
Cs= wsdf2 / Ds
公式說明試樣分子從流動相進入固定液內進行質量交換的傳質過程與液膜厚度df平方成正比，與試樣分子在固定液的擴散系數Ds成反比。式中ωs是與容量因子k有關的系數。
氣相色譜速率方程和液相色譜速率方程的形式基本一致，主要區別在液液色譜中縱向擴散項可忽略不計,影響柱效的主要因素是傳質阻力項。
4. 流動相線速度對板高的影響
（1）LC和GC的H-u圖
根據van Deemter公式作LC和GC的H-u圖，LC和GC的H-u圖十分相似，對應某一流速都有一個板高的極小值，這個極小值就是柱效最高點；LC板高極小值比GC的極小值小一個數量級以上，說明液相色譜的柱效比氣相色譜高得多；LC的板高最低點相應流速比起GC的流速亦小一個數量級，說明對於LC，為了取得良好的柱效，流速不一定要很高。
(2) 分子擴散項和傳質阻力項對板高的貢獻
較低線速時，分子擴散項起主要作用；較高 線速時，傳質阻力項起主要作用；其中流動相傳質阻力項對板高的貢獻幾乎是一個定值。在高線速度時，固定相傳質阻力項成為影響板高的主要因素，隨著速度增高，板高值越來越大，柱效急劇下降。
5. 固定相粒度大小對板高的影響
粒度越細，板高越小，並且受線速度影響亦小。
這就是為什麼在HPLC中採用細顆粒作固定相的根據。當然，固定相顆粒愈細，柱流速愈慢。只有採取高壓技術，流動相流速才能符合實驗要求。

『貳』 離子交換層析技術的主要原理是

正確答案:C
解析：離子交換層析技術主要原理是纖維素或凝膠介質帶電荷不同
。

『叄』 離子交換層析的原理是什麼 已解決

離子交換層析法是從復雜的混合物中，分離性質相似大分子的方法之一，依據的原理是物內質的酸鹼性容，極性，所帶陰陽離子的不同。電荷不同的物質，對管柱上的離子交換劑有不同的親和力，改變沖洗液的離子強度和pH值，物質就能依次從層析柱中分離出來。

層析開始前，功能基團與反離子穩定結合，就與反離子發生可逆交換，與層析劑結合被固定下來。因為鹽離子可以與底物競爭功能基團，鹽濃度越高樣品與層析劑結合越不緊密，易被洗脫下來。不同物質與層析劑結合程度不同，洗脫下來的時間不同，因此得以分開。

(3)離子交換色譜法的基本原理是擴展閱讀

離子交換劑的選擇首重保持欲分離物質的生物活性，以及在不同pH值環境中，此物質所帶的電荷和電性強弱，陰陽離子交換劑的選擇若被分離物質帶正電荷，這些鹼性蛋白質，它們在酸性溶液中較穩定，親和力強，故採用陽離子交換劑。

在鹼性溶液中較穩定，則使用陰離子交換劑，如果欲分離的物質是兩性離子，一般考慮在它穩定的pH范圍帶有何種電荷，作為交換劑的選擇。離子交換劑的再生與保存離子交換劑可在柱上再生，若有脂溶性物質則可用非離子型去污劑洗柱後再生，也可用乙醇洗滌。

『肆』 離子色譜的基本原理

基本原理：

離子色譜的分離機理主要是離子交換，有3種分離方式，它們是高效離子交換色譜（HPIC）、離子排斥色譜 （HPIEC）和離子對色譜 （MPIC）。用於3種分離方式的柱填料的樹脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但樹脂的離子交換功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的離子交換樹脂，HPIEC用高容量的樹脂，MPIC用不含離子交換基團的多孔樹脂。3種分離方式各基於不同分離機理。HPIC的分離機理主要是離子交換，HPIEC主要為離子排斥，而MPIC則是主要基於吸附和離子對的形成。

• 離子交換色譜

高效離子交換色譜，應用離子交換的原理，採用低交換容量的離子交換樹脂來分離離子，這在離子色譜中應用最廣泛，其主要填料類型為有機離子交換樹脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚體為骨架，在苯環上引入磺酸基，形成強酸型陽離子交換樹脂，引入叔胺基而成季胺型強鹼性陰離子交換樹脂，此交換樹脂具有大孔或薄殼型或多孔表面層型的物理結構，以便於快速達到交換平衡，離子交換樹脂耐酸鹼可在任何pH范圍內使用，易再生處理、使用壽命長，缺點是機械強度差、易溶易脹、受有機物污染。

硅質鍵合離子交換劑以硅膠為載體，將有離子交換基的有機硅烷與基表面的硅醇基反應，形成化學鍵合型離子交換劑，其特點是柱效高、交換平衡快、機械強度高，缺點是不耐酸鹼、只宜在pH2-8范圍內使用。

• 離子排斥色譜

它主要根據Donnon膜排斥效應，電離組分受排斥不被保留，而弱酸則有一定保留的原理，製成離子排斥色譜主要用於分離有機酸以及無機含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有機酸等。它主要採用高交換容量的磺化H型陽離子交換樹脂為填料以稀鹽酸為淋洗液。

• 離子對色譜

離子對色譜的固定相為疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯樹脂或十八烷基硅膠(ODS)，也有用C8硅膠或CN，固定相流動相由含有所謂對離子試劑和含適量有機溶劑的水溶液組成，對離子是指其電荷與待測離子相反，並能與之生成疏水性離子，對化合物的表面活性劑離子，用於陰離子分離的對離子是烷基胺類如氫氧化四丁基銨氫氧化十六烷基三甲烷等，用於陽離子分離的對離子是烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉，庚烷磺酸鈉等對離子的非極性端親脂極性端親水，其CH2鍵越長則離子對化合物在固定相的保留越強，在極性流動相中，往往加入一些有機溶劑，以加快淋洗速度，此法主要用於疏水性陰離子以及金屬絡合物的分離，至於其分離機理則有3種不同的假說，反相離子對分配離子交換以及離子相互作用。

『伍』 離子交換色譜法的分離原理

離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離回子基團及可交換的答離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。
陽離子交換:
陰離子交換:
式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數，Z+和X-代表被分析的組分離子。M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團。
離子交換反應的平衡常數分別為：
陽離子交換：
陰離子交換：
平衡常數K值越大，表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強。由於不同的物質在溶劑中離解後，對離子交換中心具有不同的親合力，因此具有不同的平衡常數。親合力大的，在柱中的停留時間長，具有高的保留值。

『陸』 離子交換層析法原理是什麼

離子交換層析法 （ion exchange chromatography，簡稱IEC）是從復雜的混合物中，分離性質相似大分子的方法之一，依據的原理是物質的酸鹼性、極性，也就是所帶陰陽離子的不同。電荷不同的物質，對管柱上的離子交換劑有不同的親和力，改變沖洗液的離子強度和pH值，物質就能依次從層析柱中分離出來。
離子交換層析法大致分為5個步驟：
1. 離子擴散到樹脂表面。
2. 離子通過樹脂擴散到交換位置。
3. 在交換位置進行離子交換；被交換的分子所帶電荷愈多，它與樹脂的結合愈緊密，也就愈不容易被其它離子取代。
4. 被交換的離子擴散到樹脂表面。
5. 沖洗液通過，被交換的離子擴散到外部溶液中。
離子交換樹脂的交換反應是可逆的，遵循化學平衡的規律，定量的混合物通過管柱時，離子不斷被交換，濃度逐漸降低，幾乎全部都能被吸附在樹脂上；在沖洗的過程中，由於連續添加新的交換溶液，所以會朝正反應方向移動，因而可以把樹脂上的離子沖洗下來。
如果被純化的物質是氨基酸類的分子，則分子上的凈電荷取決於氨基酸的等電點和溶液的pH值，所以當溶液的pH 值較低，氨基酸分子帶正電荷，它將結合到強酸性的陽離子交換樹脂上；隨著通過的緩沖液pH逐漸增加，氨基酸將逐漸失去正電荷，結合力減弱，最後被洗下來。由於不同的氨基酸等電點不同，這些氨基酸將依次被洗出，最先被洗出的是酸性氨基酸，如apartic acid和glutamic acid（在約pH3~4時），隨後是中性氨基酸，如glycine和alanine。鹼性氨基酸如arginine和lysine在pH值很高的緩沖液中仍帶有正電荷，因此這些在約pH值高達10~11時才出現。

『柒』 簡述色譜法的四種原理機制

色譜法的原理是待分離物質分子在固定相和流動相之間分配平衡的過程，專不同的物質在兩相之屬間的分配會不同，這使其隨流動相運動速度各不相同，隨著流動相的運動，混合物中的不同組分在固定相上相互分離。根據物質的分離機制，又可以分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、凝膠色譜、親和色譜等類別。

『捌』 簡述離子交換色譜法

離子交換色譜法(ion exchange chromatography,IEC)
離子色譜分析法出現在20世紀70年代，80年代迅速發展起來，以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象。
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離。離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂，樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心，待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換，形成離子交換平衡，從而在流動相與固定相之間形成分配。固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心，並隨著流動相的運動而運動，最終實現分離。
表達式
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數，其表達式為：

K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}

其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度，[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度

分離原理
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。

陽離子交換:

陰離子交換:

式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數，Z+和X-代表被分析的組分離子。M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團。

離子交換反應的平衡常數分別為：

陽離子交換：

陰離子交換：

平衡常數K值越大，表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強。由於不同的物質在溶劑中離解後，對離子交換中心具有不同的親合力，因此具有不同的平衡常數。親合力大的，在柱中的停留時間長，具有高的保留值。

固定相
離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式，一是常見的純離子交換樹脂。第二種是玻璃珠等硬芯子表面塗一層樹脂薄層構成的表面層離子交換樹脂，第三種為大孔徑網路型樹脂。它們各有特點，例如第二種樹脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三種樹脂適用於非水溶液中物質的分離，因為它們的孔徑和內表面積大，不需要用水溶脹，便可滿意地使用。

典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交聯共聚而成：

其中，二乙烯基苯起了交聯和加牢整個構型的作用，其含量決定了樹脂交聯度大小。交聯度一般控制在4％～16％范圍內，高度交聯的樹脂較硬而且脆，也較滲透，但選擇性較好。在基體網狀結構上引入各種不同酸鹼基團作為可交換的離於基團。

按結合的基團不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂上具有與樣品中陽離子交換的基團。陽離子交換樹脂又可分為強酸性和弱酸性樹脂。強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為磷酸基（一），其中和有機聚合物牢固結合形成固定部分，是可流動的能為其他陽離子所交換的離子。

陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團。陰離子交換樹脂也可分為強鹼性和弱鹼性樹脂。

陰離子交換樹脂屬強鹼性，它是由有機聚合物骨架和一季胺鹼基團所組成，它帶有正電荷。而與相反的是可以移動的部分，它能被其它陰離子所交換

流動相
離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機溶劑如甲醇，或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提供特殊的選擇性，並改善樣品的溶解度。

離子交換色譜所用的緩沖液，通常用下列化合物配製：鈉、鉀、被的檸檬酸鹽，磷酸鹽，甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等。