A-level 應用科學/物質探究/色譜法
此處提供的實驗細節出於善意提供，並且相信是安全且可行的。但是，作者不對執行這些實驗的後果承擔任何責任。
這些實驗是為經驗豐富的科學教學人員編寫的，供其作為學生監督課程的指導。這些實驗並非為學生或沒有經驗的公眾成員在沒有監督的情況下執行而設計的。如果您想嘗試這些實驗，請確保您事先已完成法律上充分的風險評估，並且在風險評估的限制範圍內開展工作。
色譜法分離溶液中混合溶質。溶劑可以是水，但通常是緩衝溶液、有機溶劑混合物，甚至氣體。溶劑可以是水到酒精等等。大多數色譜法是紙色譜法，但這在工業中並不常用。
分離可用於識別混合物的成分，也可用於分離純化學物質。
樣品製備在不同型別的色譜法之間差異很大，但所有型別的色譜法都需要樣品具有較小的體積，因此濃度較高。這是因為分離是透過讓溶質分開進行的。如果它們一開始就在一個小體積中，則不需要太多的移動即可分離混合物。
在紙色譜法和薄層色譜法中，樣品通常多次塗抹在同一位置，並在每次塗抹之間讓溶劑蒸發。這將樣品濃縮在該點。
在氣相色譜法和柱色譜法中，通常需要在使用前儘可能濃縮樣品。如果仔細選擇樣品溶劑，一些色譜柱將在柱頂強烈吸附溶質。此過程將樣品濃縮在柱頂，然後使用第二種溶劑使溶質透過柱進行分離。
該礦井水樣品由多種金屬離子以硫酸鹽的形式組成。為了分離它們，我們可以使用紙色譜法。
| Rf（%） | 草酸 | KCNS | |
| Fe+2 | <73 | 深棕色 | 紅色 |
| Fe+3 | 73 | 深棕色 | 紅色 |
| Al+3 | 42 | 綠色熒光 | |
| Mg+2 | 40 | 綠色熒光 | |
| Zn+2 | 85 | 黃色熒光 | |
| Co+2 | 38 | 淺棕色 | 藍色 |
二乙醚：甲醇：水：濃鹽酸（體積比為 50:30:15:4）。為了儘量減少酯化，按水、酸、醚、醇的順序混合試劑。使用滴定管或移液管測量水和酸。
將 50 cm³ 溶劑放入罐底。
溶劑揮發性很強，會使罐內的空氣飽和（“平衡”）。如果讓溶劑與罐內大氣平衡一個小時，則可以獲得更好的分離效果。
沿色譜紙的起始線點樣。每個樣品應點兩次，以便之後將色譜圖切成兩半。
為礦井水點兩個樣品，一個點一次溶液，另一個多次點樣。對於標準品，多次點樣以建立 5 mm 的斑點。
將紙捲成圓柱體。將圓柱體點樣端朝下放入罐中。確保紙不接觸罐壁。
蓋上罐蓋。
準備顯色劑。
三小時後，將色譜圖從罐中取出。開啟紙張。用鉛筆標記溶劑前沿。放置乾燥。
將色譜圖切成兩半，並將兩半分別處理如下。噴灑紙的兩側。務必避免過度噴灑。助手將在通風櫥中使用噴霧器
1) 用丙酮中的硫氰酸鉀噴灑。（50 cm³ 飽和的 KCNS 水溶液 [200 g 溶於 100 cm³ 水中]，50 cm³ 丙酮）。
2) 用草酸（8-羥基喹啉 - 0.5 g 溶於 80:20 乙醇：水中）噴灑。置於“880”氨蒸汽上方。置於紫外線下觀察熒光。
在水上滑倒 - 確保地面始終乾燥。
玻璃破損 - 確保您小心操作裝置以應對這種情況。
使用的各種化學品可能很危險，需要單獨進行風險評估。
所有實驗必須在通風櫥中進行，這在實驗進行時吸入所有毒素和有毒氣體。
- 每個溶質的 Rf 值可以根據以下公式計算
從原點到溶質的距離
從原點到溶劑前沿到中心的距離
- 您可以識別哪些溶質？
- 您的 Rf 值與公佈的值相比如何？
- 您的結果與其他學生的相比如何？
色譜法涉及化合物混合物的物理分離。色譜法可用作純化方法，但也廣泛用於根據化合物的色譜行為識別化合物。
色譜法有很多變體，但都涉及將分析物溶解到稱為流動相的流體中，並將此流體溶液透過固定相，通常是固體或塗有液體的固體。
當流動相與固定相接觸時，一些分析物分子會溶解或吸附到流動相上。該物質的分子保留得越多，它們在色譜儀器中的移動速度就越慢。然後，不同的物質將以不同的速率移動，理想情況下，每個物質都會產生可識別的保留時間。
或者，如果溶質保留在色譜圖上而不是從其遠端洗脫，則可以計算溶質移動距離與溶劑移動距離的比率。這就是Rf值。
常用的色譜技術透過所使用的固定相和流動相的性質、流動相透過儀器的傳遞方法以及分離組分的識別方法來識別。
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隨著色譜圖的展開（從左到右），混合物的兩種組分分離。
在紙色譜法中，固定相是紙，流動相通常是某種可以溶解分析物並潤溼紙張的液體，通常是水或水溶液。
在薄層色譜法（TLC）中，塑膠或玻璃板塗有固定相，通常是氧化鋁、矽膠或烷基化矽膠。將分析物溶解在速幹溶劑中，並在板的底部附近點樣。然後將點樣位置下方的板邊緣浸入流動相溶液中，流動相可以是有機溶劑或水溶液（取決於分析物和固定相的性質）。然後讓毛細作用將溶劑前沿穿過點樣的分析物，並將分析物的組分帶走並在過程中分離出來。
在氣相色譜法（GC）中，分析物和流動相都必須是氣體，或者可以透過加熱輕鬆地引入氣相。流動相氣體必須是惰性的，並且不與待分析樣品發生反應。惰性氣體的例子有氦氣和氮氣。
氣體透過一根長而窄（通常是盤繞的）管子，該管子填充有多孔固定相或內壁塗有固定相，當分析物組分從管子的遠端出來時會被檢測到。該管子通常被稱為GC色譜柱。
通常，對管子施加隨時間變化的溫度梯度，從較低溫度到較高溫度。這首先允許分析物組分分配到固定相中，然後隨著溫度升高，將其分離開並強制回到流動相中。
氣相色譜法的常用檢測器有火焰離子化檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）和質譜儀（MS）。不同型別的樣品分析需要使用不同型別的檢測器。
柱色譜法與氣相色譜法類似，都使用填充有固定相的管子，但流動相是液體而不是氣體（有時稱為“液相色譜法”或LC）。可以使用液相組成的梯度來分離組分，而不是使用溫度梯度。
柱色譜法可以用於較大的分子，這些分子可能不容易引入氣相。另一方面，由於液體的粘度比氣體高，因此液相色譜法可能是一個更緩慢的過程。HPLC（各種高效液相色譜法或高壓液相色譜法）透過高壓泵將流動相強力推過色譜柱，從而加快了過程並顯著提高了其選擇性和靈敏度。
“色譜法”一詞的第一個詞根chroma表明，在某些形式的技術中，分離的組分可以透過其顏色來識別。但是，色譜法現在已經長期用於無色化合物，這些化合物可以透過其他方式進行識別。
薄層色譜板上的分析物組分通常在紫外線下或透過化學染色（例如，在碘室或高錳酸鉀中）來識別。氣相色譜分析物透過色譜柱輸出端火焰電離水平的變化或色譜柱末端氣體混合物電導率的變化來檢測。液相色譜餾分通常透過分光光度技術進行分析，特別是紫外-可見分光光度法。當GC或LC與質譜聯用（GC-MS和LC-MS的“聯用”技術）時，可以快速確定各個餾分的質量。這些方法經常用於分析和法醫學。
- ↑ Smith, I & Feinberg, JG (1965) 紙和薄層色譜法及電泳。第2版。第104-109頁，第222頁。Shandon Scientific，倫敦。