液相色谱柱的有关原理

  与液相色谱柱的性能相关的因素很多，基质（matrix）或者说担体、载体的化学性质、键合相（固定液）的化学性质、填料形状大小粒度分布、碳量和键合度等等。 
　　色谱柱填料可以由基质直接构成，如硅胶、氧化铝、高交联度的苯乙烯-二乙烯苯或者甲基丙烯酸酯等等；也可以在这些基质的基础上涂布或化学键合固定液来构成，如：经典的各种ODS柱、氨基柱、氰基柱等。
一、我们先来看看各主要基质的特点：
1、 硅胶
　　硅胶是陶瓷性质的无机物基质，刚性大，不易变形。化学性质较稳定，但对于水溶液尤其碱性水溶液仍然是不稳定的，即使表面经过良好的化学键合，覆盖了固定液，还是要注意水、碱性溶液、酸性溶液对硅胶的溶解作用，基质或者说是柱床（packed bed）溶解对色谱柱的影响是致命的。以硅胶为基质的填料构成了目前绝大多数的色谱柱填料。纯硅胶填料适宜分离溶于有机溶剂的极性、弱极性的非强离解型的化合物，硅胶也可以做凝胶色谱但柱效较低。硅胶基质键合固定相的高压液相填料，有其他填料无法比拟的高分离效能。
2、 二氧化铝
　　二氧化铝和硅胶相似，但对水溶液、酸性碱性水溶液溶液更加不稳定。所以，极少用作键合固定相的基质，也是适宜分离溶于有机溶剂的极性、弱极性的非强离解型的化合物，尤其是分离芳香族碳氢化合物。酸性易离解的化合物容易在二氧化铝上形成死吸附。另外，氧化铝分离几何异构体能力优于硅胶。
3、 聚合物填料
　　聚合物基质受压会变形，压力限度低但pH使用范围宽。苯乙烯-二乙烯苯基质疏水性强，使用任何流动相，在整个pH范围内稳定，可以用强酸、强碱来清洗色谱柱。甲基丙烯酸酯基质比苯乙烯-二乙烯苯疏水性更强，但可以通过适当的功能基修饰变成亲水性的。由于不耐压、有溶胀性，所以聚合物填料适宜用于大分子像蛋白质或合成的高聚物，另外还可以制成分子排阻、离子交换柱。近年发展迅速的大孔树脂，实际上主体就是苯乙烯-二乙烯苯聚合物或类似的合成高聚物。
　　由于硅胶基质的地位，以下主要以硅胶为例。
二、形状大小粒度分布
　　基质要成为填料，首先要制成合适的形状和大小。硅胶形状有：薄壳型、无定形全多孔、球形全多孔，另外还有先做成微珠再堆积成球形全多孔的。通常只说不定形、球形。无定形全多孔的填料容易制备、价格低、粒度分布较均匀，但涡流扩散大，渗透性差，比较难填装出稳定的柱床，一般用来做制备柱。球形全多孔填料涡流扩散小，渗透性好；如果是硅胶先做成珠子再堆积而成的话，具有传质阻抗小、载样量大的优点，柱效也更高。球形填料外形对称，比较容易填出稳定的柱床。填料的大小一般不能直接测量，因为填料粒度有一定分布范围，一般给出的大小只是用一定方法测得的表观大小。填料大小与柱效、柱压的关系为：柱效与填料大小成反比，柱压与填料大小的二次方成正比。所以，快速分析柱使用3微米粒度的填料、一般做成5厘米长，就是为了降低柱压；需要注意到降低粒度所得到的柱效增加跟不上柱压的增加快。