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[其他] 色谱法的发展简史

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发表于 2026-1-20 15:25:23 | 查看全部 |阅读模式
本帖最后由 土豆 于 2026-1-20 15:29 编辑

色谱法的发展史,是一部方法创新、仪器革新与应用领域不断拓展相互交织的壮丽史诗。它的诞生并非源于精密的仪器设计,而是始于一次充满洞察力的偶然观察。

1903年,俄国植物学家米哈伊尔·茨维特在研究植物色素时,将叶绿素的石油醚提取液倒入一根填充有碳酸钙粉末的竖直玻璃管中。他观察到,随着纯石油醚的不断淋洗,提取液中的不同色素在吸附剂上被分离成一系列不同颜色的环状谱带。茨维特将这种方法命名为“色谱法”,其中“色”指代可观察到的带色谱带,“谱”则意指图像或记录。这一开创性工作奠定了色谱分离的核心原理:利用混合物中各组分在固定相(如碳酸钙)和流动相(如石油醚)之间分配行为的差异,从而实现分离

           

然而,在随后的近三十年里,这项技术主要停留在定性展示的“柱色谱”阶段,被称为“色谱世纪”的序幕尚未完全拉开。真正的转折点出现在20世纪30年代末至50年代,这是色谱技术从“艺术”走向“科学”并实现仪器化的关键时期。

1941年,马丁和辛格发明了分配色谱,他们使用吸附在硅胶上的水作为固定相,用氯仿作为流动相分离氨基酸,这一工作不仅极大地扩展了色谱的应用范围(适用于无色化合物),更因其清晰的理论基础(基于组分在两种不互溶溶剂间的分配系数差异)而荣获1952年诺贝尔化学奖。

几乎在同一时期,纸色谱和薄层色谱这两种平面色谱技术相继问世,它们设备简单、操作方便,在生物化学和有机化学领域得到了**式的普及,用于快速鉴定化合物。然而,色谱技术迈向现代分析核心地位的飞跃,源于气相色谱的诞生。

1952年,马丁与詹姆斯共同发表了开创性的论文,描述了第一台实用化的气相色谱仪。其原理是将待测物汽化后,由惰性气体(流动相)携带通过一个装有涂渍固定液的固体颗粒的色谱柱(固定相),各组分因挥发性(气-液分配)或吸附性(气-固吸附)不同而分离,最后由检测器记录信号。GC的出现解决了复杂挥发性混合物(如石油烃、香料)的高效分离与分析难题,并首次实现了色谱的在线定量检测,标志着色谱技术进入了仪器化、定量化的全新时代。

紧随其后的另一场革命是液相色谱的复兴与现代化。经典的柱液相色谱速度慢、效率低。20世纪60年代末,基于高压输液泵、高效固定相(如粒度仅数微米的硅胶颗粒)和高灵敏度检测器的出现,高效液相色谱技术应运而生。HPLC能够分离那些不易挥发、热不稳定或分子量较大的化合物,如蛋白质、核酸、药物及其代谢产物,这完美地弥补了GC的不足。

从此,色谱技术形成了气相(适用于小分子、易挥发物)与液相(适用于大分子、极性物)两大支柱并驾齐驱的格局。与此同时,为了满足对复杂体系更深入分析的需求,色谱与其他强大分析技术的联用成为发展主线。气相色谱-质谱联用和液相色谱-质谱联用将色谱卓越的分离能力与质谱强大的结构鉴定本领完美结合,成为环境监测、药物研发、代谢组学等领域的终极分析工具。此外,为了追求更高的分离效率,超高效液相色谱、二维色谱等新技术不断涌现;为了适应生物大分子的特殊需求,尺寸排阻色谱、亲和色谱等专属技术也得到了长足发展。

纵观色谱法超过百年的发展历程,其脉络清晰可见:从茨维特的定性展示到马丁等人的定量科学;从简陋的玻璃柱到高度自动化的精密仪器;从分离植物色素到解析生命组学。每一次突破都源于对“分配”这一核心原理的深刻理解和对技术瓶颈的勇敢突破。它从一个简单的实验技巧,成长为支撑现代化学、生物学、医学、环境科学乃至工业生产的基石性技术。这段历史不仅记录了工具的进步,更体现了人类不懈追求将复杂世界分解、理解和测量的科学精神。


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