第一章

氣相色譜分析GasChromatography（GC）第一章

氣相色譜分析1第一章

氣相色譜分析GasChromatography（GC）要求：

1:理解混合物中各組分在色譜柱內(nèi)分離的原因;2:理解色譜分析法的兩個(gè)重要理論;3:掌握分離度的計(jì)算及影響分離度的重要色譜參數(shù);4:了解氣相色譜法的特點(diǎn)及適用范圍;5:了解固定相及重要操作條件的選擇;6:了解常用檢測(cè)器原理，優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍;7:掌握色譜分析的定性、定量方法。第一章

氣相色譜分析21.1色譜法的特點(diǎn)、分類及作用1.2氣相色譜分析理論基礎(chǔ)

1.3色譜分離條件的選擇

1.4固定相及其選擇

1.5氣相色譜儀1.6氣相色譜定性方法1.7氣相色譜定量方法

1.8毛細(xì)管柱色譜法

1.9氣相色譜分析的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍

1.1色譜法的特點(diǎn)、分類及作用31.1色譜法的特點(diǎn)、分類和作用1.1.1概述混合物最有效的分離分析方法。俄國(guó)植物學(xué)家茨維特在1906年使用的裝置：色譜原型裝置，如圖。試樣混合物的分離過(guò)程也就是試樣中各組分在稱之為色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的分配過(guò)程。其中的一相固定不動(dòng)，稱為固定相（stationaryphase）；另一相是攜帶試樣混合物流過(guò)此固定相的流體（氣體或液體），稱為流動(dòng)相（mobilephase）。動(dòng)畫1.1色譜法的特點(diǎn)、分類和作用1.1.1概述動(dòng)畫4色譜法

混合物中各組分在兩相間（固定相和流動(dòng)相）進(jìn)行分配，當(dāng)流動(dòng)相中所含混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)生作用。由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相發(fā)生作用的大小，強(qiáng)弱也有差異。因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后不同次序從固定相中流出。流動(dòng)相※※※※※※※※※※BA色譜法流動(dòng)相※※※※※※※※※※BA51.1.2分類(1)氣相色譜：流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）。按分離柱不同可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜1.1.2分類(1)氣相色譜：流動(dòng)相為氣體（稱為載氣）。6(2)液相色譜：流動(dòng)相為液體（也稱為淋洗液）。按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜(2)液相色譜：流動(dòng)相為液體（也稱為淋洗液）。7（3)其他色譜方法薄層色譜和紙色譜：比較簡(jiǎn)單的色譜方法凝膠色譜法：測(cè)聚合物分子量分布。超臨界色譜:CO2流動(dòng)相。高效毛細(xì)管電泳:九十年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣分析分離的高效分析儀器。（3)其他色譜方法薄層色譜和紙色譜：凝膠色譜法：測(cè)聚合物分子81.1.3.色譜法的特點(diǎn)（1）分離效率高復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物，異構(gòu)體，手性異構(gòu)體。（2）靈敏度高可以檢測(cè)出μg.g-1(10-6)級(jí)甚至ng.g-1(10-9)級(jí)的物質(zhì)量。（3）分析速度快一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析。（4）應(yīng)用范圍廣氣相色譜：沸點(diǎn)低于400℃的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)試樣的分析。液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。

不足之處：被分離組分的定性較為困難。1.1.3.色譜法的特點(diǎn)（1）分離效率高91.1.4色譜的流出曲線與術(shù)語(yǔ)

色譜圖以組分濃度為縱坐標(biāo)，流出時(shí)間為橫坐標(biāo)，這種曲線稱為色譜流出曲線，也稱色譜峰。1.1.4色譜的流出曲線與術(shù)語(yǔ)色譜圖以組分濃度為縱坐101基線(baseline)

操作條件穩(wěn)定后，無(wú)樣品通過(guò)時(shí)檢測(cè)器所反映的信號(hào)--時(shí)間曲線。如圖OM2保留值

（1）死時(shí)間tm（deadtime）

惰性氣體從進(jìn)樣開始到色譜峰頂（濃度最大）所對(duì)應(yīng)的時(shí)間如圖O’A’′所示。（2）保留時(shí)間tR（retentiontime）

組分從進(jìn)樣開始到柱后出現(xiàn)最大值所對(duì)應(yīng)時(shí)間。如圖O’B所示。1基線(baseline)11（3）調(diào)整保留時(shí)間t’R

扣除死時(shí)間后的保留時(shí)間.如圖A’B所示。t’R′=tR-tm

（4）死體積VM（deadvolume）

色譜柱填充后，柱管內(nèi)固定相顆粒間所剩留空間、色譜儀管路和連接頭間空間以及檢測(cè)器空間的總和。VM=tMFo

Fo-載氣體積流速（ml.min-1）（3）調(diào)整保留時(shí)間t’R（4）死體積VM（deadvolu12(5)保留體積VR（retentionvolume）

進(jìn)樣開始到柱后被測(cè)組分出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所通過(guò)的載氣體積。VR=tRFo

（6）調(diào)整保留體積VR′

扣除死體積后的保留體積。VR′=tR′Fo或VR′=VR-VM

（7）相對(duì)保留值r21（α）

組分2的調(diào)整保留值與另一組分1調(diào)整保留值之比。(5)保留體積VR（retentionvolume）13

r21越大，分離越好；r21=1時(shí)兩組分重疊.3區(qū)域?qū)挾龋?）標(biāo)準(zhǔn)偏差σ

0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半，如圖EF一半r21越大，分離越好；3區(qū)域?qū)挾?4（2）半峰寬度Y12

峰高一半處寬度。如圖（3）峰底寬度Y

色譜峰兩側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)所作切線在基線上的截距。如圖利用色譜流出曲線可解決問(wèn)題：

①根據(jù)色譜峰位置（保留值）進(jìn)行定性鑒定；②根據(jù)色譜峰面積或峰高進(jìn)行定量測(cè)定；③根據(jù)色譜峰位置及寬度，可對(duì)色譜柱分離情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。（2）半峰寬度Y12（3）峰底寬度Y利用色譜流出曲151.2氣相色譜分析理論基礎(chǔ)1.2.1氣固色譜和氣-液色譜分析的基本原理

1.氣固相色譜分離分析原理固定相:具有多孔和較大面積的吸附劑顆粒。分析原理

被測(cè)組分在吸附劑表面進(jìn)行反復(fù)的物理吸附、脫附過(guò)程。由于被測(cè)物質(zhì)是各個(gè)組分的性質(zhì)不同，它們?cè)谖絼┥系奈侥芰Σ灰粯樱蚯耙苿?dòng)速度不一樣。一定時(shí)間后，即通過(guò)一定量的載氣后，試樣中各個(gè)組分就彼此分離先后流出色譜柱。1.2氣相色譜分析理論基礎(chǔ)固定相:具有多孔162．氣液相色譜分離分析原理：

固定相：化學(xué)惰性的固體顆粒表面，涂上一層高沸點(diǎn)有機(jī)化合物液膜。分析原理

被測(cè)組分在固定液反復(fù)多次溶解、揮發(fā)、再溶解、再揮發(fā)。由于各組分在固定液中溶解能力不同，停留在柱中時(shí)間長(zhǎng)短不一樣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，各組分就彼此分離。2．氣液相色譜分離分析原理：173．分配系數(shù)(partionfactor)（K）

分配過(guò)程：物質(zhì)在固定相和流動(dòng)之間發(fā)生吸附、脫附和溶解、揮發(fā)的過(guò)程。

分配系數(shù)（K）：在一定溫度下組分在兩相之間分配達(dá)到平衡時(shí)濃度比。分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)。3．分配系數(shù)(partionfactor)（K）分配系數(shù)18分配系數(shù)K的討論一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；試樣一定時(shí)，K主要取決于固定相性質(zhì)；每個(gè)組份在各種固定相上的分配系數(shù)K不同；選擇適宜的固定相可改善分離效果；試樣中的各組分具有不同的K值是分離的基礎(chǔ)；K與溫度成反比，溫度升高，K變小；升高溫度試樣較早流出柱子；某組分的K=0時(shí)，即不被固定相保留，最先流出。分配系數(shù)K的討論一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰194．分配比（k）partionratio

在一定溫度、壓力下，在兩相間達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在兩相中質(zhì)量比。mS—組分分配在固定相中質(zhì)量；mM—組分分配在流動(dòng)相中質(zhì)量。

分配比k與分配系數(shù)K關(guān)系：分配比也稱：容量因子(capacityfactor)；容量比(capacityfactor)；（β為相比

）4．分配比（k）partionratiomS—組分分配20由上式可知：①K：兩相中濃度比。k：組分在兩相中分配總量比。都與固定相性質(zhì)有關(guān)，且與柱溫、柱壓有關(guān)。②K：決定于組分和兩相性質(zhì)，與兩相體積無(wú)關(guān)。k：決定于組分和兩相性質(zhì)，與兩相體積有關(guān)。③組分分離最終決定于組分在每相中相對(duì)量，而非相對(duì)濃度。因此,k是重要參數(shù)。

k越大，tR越長(zhǎng).k=0時(shí)tR=tM由上式可知：215.分配比與保留時(shí)間的關(guān)系us——組分在柱內(nèi)線速度

u——流動(dòng)相在柱內(nèi)線速度

Rs可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：滯留因子（retardationfactor）：5.分配比與保留時(shí)間的關(guān)系us——組分在柱內(nèi)線速度R22綜上可得

所以

由于柱長(zhǎng)相同

tRus=tMutR=tMu/us

分配比可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。基本保留方程式表示組分tR與柱長(zhǎng)，流動(dòng)相流速，分配比，分配系數(shù)以及兩相體積之間的關(guān)系。綜上可得所以由于柱長(zhǎng)相同tRu231.2.2色譜分離的基本理論1.塔板理論

塔板理論假定：①組分在每塊塔板兩相間分配平衡瞬時(shí)達(dá)到。

達(dá)到一次色配平衡所需的最小柱長(zhǎng)稱為理論塔板高度（H）。②流動(dòng)相以不連續(xù)形式加入，即以一個(gè)一個(gè)塔板體積加入。③分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。④試樣開始都加在第0號(hào)塔板上，且試樣沿色譜柱方向擴(kuò)散（縱向擴(kuò)散）忽略不計(jì)。

1.2.2色譜分離的基本理論24色譜柱長(zhǎng)：L，虛擬的塔板間距離：H，色譜柱的理論塔板數(shù)：n，則三者的關(guān)系為：

n=L/H理論塔板數(shù)與色譜參數(shù)之間的關(guān)系為(注意單位)色譜柱長(zhǎng)：L，252.有效塔板數(shù)和有效塔板高度

單位柱長(zhǎng)的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。用不同物質(zhì)計(jì)算可得到不同的理論塔板數(shù)。組分在tM時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度：2.有效塔板數(shù)和有效塔板高度單位柱長(zhǎng)的塔板數(shù)越多，表明柱效26(1)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)n越大(塔板高度H越小)，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，柱效能則越高。

(2)不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。(3)柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時(shí)，無(wú)論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無(wú)法分離。(4)塔板理論無(wú)法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。3.塔板理論的特點(diǎn)和不足(1)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)n越大272.速率理論速率理論吸收了塔板理論的概念，并把影響塔板高度的動(dòng)力學(xué)因素結(jié)合進(jìn)去。導(dǎo)出了H與載氣流速u的關(guān)系。H：理論塔板高度，u：載氣的線速度(cm/s)減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效；存在著最佳流速；

A、B、C三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？2.速率理論H：理論塔板高度，u：載氣的線速度(c28（1）渦流擴(kuò)散項(xiàng)A

試樣組分在氣相中形成類似“渦流”的流動(dòng)，引起色譜峰擴(kuò)張。

A=2λdpdp——填充物平均顆粒直經(jīng)（cm）λ——填充的不均勻性。因此，使用適當(dāng)細(xì)粒度和顆粒均勻擔(dān)體，盡量填充均勻，是成為渦流擴(kuò)散提高柱效的有效途徑。

（1）渦流擴(kuò)散項(xiàng)AA=2λdpdp——29動(dòng)畫

γ——載體填充在柱內(nèi)引起氣體擴(kuò)散路經(jīng)彎曲的因數(shù)（彎曲因子）；Dg——組分在氣相中擴(kuò)散系數(shù)。（2）分子擴(kuò)散項(xiàng)B/u動(dòng)畫γ——載體填充在柱內(nèi)引起氣體擴(kuò)散路經(jīng)彎曲的因數(shù)（彎曲因30由B/u和上式可看出：①縱向擴(kuò)散項(xiàng)與u有關(guān)，u越小，色譜峰展寬顯著；

Dg隨柱溫升高而增加，反比于柱壓。②縱向擴(kuò)散項(xiàng)與Dg成正比。

③

縱向擴(kuò)散項(xiàng)與γ成正比空心毛細(xì)管柱,擴(kuò)散程度最大γ=1填充柱中，擴(kuò)散程度降低，例如硅藻土擔(dān)體γ=0.5～0.7由B/u和上式可看出：Dg隨柱溫升高而增加，反比于柱壓。31（3）傳質(zhì)項(xiàng)cu

①

氣相傳質(zhì)項(xiàng)氣相傳質(zhì)過(guò)程：

k——容量因子(分配比)；

dp——填充物平均顆粒直經(jīng)（cm）；

Dg——組分在氣相中擴(kuò)散系數(shù)。

粒度小的填充物和分子量小的氣體作載氣可使Cg減小，柱效增加。（3）傳質(zhì)項(xiàng)cuk——容量因子(分配比)；32②液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)液相傳質(zhì)過(guò)程：試樣組分從固定相的氣液界面移到液相內(nèi)部并發(fā)生質(zhì)量交換，達(dá)分配平衡，然后又返回氣液界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程。

df——固定相液膜厚度；Dl——組分在液相中擴(kuò)散系數(shù)；df越薄，Dl越大，液相中傳質(zhì)阻力越小。

②液相傳質(zhì)阻力項(xiàng)df——固定相液膜厚度；33將以上各項(xiàng)代入

由上式可見：填充均勻程度，擔(dān)體粒度、載氣種類、載氣流速、柱溫、固定相液膜厚度等對(duì)柱效，峰擴(kuò)張有影響。將以上各項(xiàng)代入由上式可見：341.3色譜分離條件的選擇1.3.1分離度

兩個(gè)組分怎樣才能達(dá)到完全分離？①

兩組分的色譜之間的距離必須相差足夠大。②峰必須窄。色譜分離中的四種情況如圖所示：1.3色譜分離條件的選擇色譜分離中的四種情況如圖所示：35

討論：色譜分離中的四種情況的討論：①柱效較高，△K(分配系數(shù))較大,完全分離；②△K不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；③柱效較低，△K較大,但分離的不好；④△K小，柱效低，分離效果更差。討論：色譜分離中的四種情況的討論：①柱效較高，△K(分配36分離度R定義：

相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩個(gè)組分色譜峰峰底寬度總和之半的比值：

tR（2）和tR（1）——分別為兩組分的保留時(shí)間；Y1和Y2為相應(yīng)組分的色譜峰的峰底寬度。tR（2）和tR（1）——分別為兩組分的保留時(shí)間；37半峰寬表示分離度：

R=0.8：兩峰的分離程度可達(dá)89%；R=1：分離程度98%；R=1.5：達(dá)99.7%（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。半峰寬表示分離度：R=0.8：兩峰的分離程度可達(dá)89%；38

1.3.2色譜分離基本方程式色譜分離基本方程式：

α-相對(duì)保留值，k-分配比。n與n有效（有效理論塔板數(shù)）的關(guān)系式：1.3.2色譜分離基本方程式色譜分離基本方程式：39

色譜分離基本方程式：

1.

柱效的影響

為提高柱效，減小塔板高度H辦法較好。

2.

分配比（容量因子）的影響

增加k值可增加分離度，由tR=tM（1+k），分析時(shí)間延長(zhǎng)。因此k值的最佳范圍是1＜k＜10。改變k的方法有：改變柱溫或改變相比。色譜分離基本方程式：1.

柱效的影響403．相對(duì)保留值

α越大，柱選擇性越好，分離效果越好。改變?chǔ)恋姆椒ǎ焊淖児潭ㄏ啵垢鹘M分的分配系數(shù)有較大差別。3．相對(duì)保留值改變?chǔ)恋姆椒ǎ焊淖児潭ㄏ啵垢鹘M分的分配系41可將R，柱效和選擇性參數(shù)聯(lián)系起來(lái)可將R，柱效和選擇性參數(shù)聯(lián)系起來(lái)42例1：有一物質(zhì)對(duì)，α=1.15。要在填充柱上完全分離（R≈1.5）。（1）所需n有效=？；（2）若柱的H有效=0.1cm，則L=？解：

n有效=16×1.52×(1.15/1.15-1)2=2112L=2112×0.1cm≈2m例1：有一物質(zhì)對(duì)，α=1.15。要在填充柱上完全分離（R≈143例2：在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為85秒和100秒，要達(dá)到完全分離，即R=1.5。計(jì)算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為0.1cm，柱長(zhǎng)是多少？解：r21=100/85=1.18

n有效=16R2[r21/(r21—1)]2=16×1.52×(1.18/0.18)2

=1547（塊）

L有效=n有效·H有效=1547×0.1=155cm即柱長(zhǎng)為1.55米時(shí)，兩組分可以得到完全分離。例2：在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為85秒和1044例3：在一定條件下，兩個(gè)組分的保留時(shí)間分別為12.2s和12.8s，理論塔板數(shù)為3600，計(jì)算分離度。要達(dá)到完全分離，即R=1.5，所需要的柱長(zhǎng)。解：分離度：

塔板數(shù)增加一倍，分離度增加多少？例3：在一定條件下，兩個(gè)組分的保留時(shí)間分別為12.2s和12451.3.3分離操作條件的選擇1.載氣及其流速的選擇①

流速的選擇

a：測(cè)的塔板高度H對(duì)流速u作圖，得H－u曲線圖。曲線的最低點(diǎn)，塔板高度H最小，此時(shí)塔板效率最高，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流速為最佳流速u。如圖1.3.3分離操作條件的選擇1.載氣及其流速的選擇a：測(cè)的46氣相色譜47b：u最佳及H最小也可有上式微分求得：

對(duì)于填充柱，N2的最佳適用線速為10～12cm·s-1；H2為15～20cm·s-1。b：u最佳及H最小也可有上式微分求得：對(duì)于填充柱，N2的48②

載氣的選擇

當(dāng)流速較小時(shí)，分子擴(kuò)散項(xiàng)（B）成為色譜峰擴(kuò)張的主要因素，此時(shí)選擇M較大的載氣（N2，Ar）；當(dāng)流速較大時(shí)，傳質(zhì)項(xiàng)（C）為控制因素，選擇M較小的載氣（H2，He）。2.柱溫的選擇

提高柱溫使各組分揮發(fā)靠攏，不利于分離.柱溫太低，被測(cè)組分在兩相中的擴(kuò)散速率大為減少，分配不能迅速達(dá)到平衡，峰形變寬，柱效下降，并延長(zhǎng)了分析時(shí)間。②

載氣的選擇2.柱溫的選擇49選擇的原則：

使最難分離的組分能盡可能好的分離的前提下，盡可能采取較低的柱溫，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度。沸點(diǎn)范圍較寬的試樣，宜采用程序升溫。選擇的原則：503.柱長(zhǎng)的選擇

增加柱長(zhǎng)對(duì)提高分離度有利（分離度R正比于柱長(zhǎng)L1/2），但組分的保留時(shí)間tR

↑，且柱阻力↑，不便操作。柱長(zhǎng)的選用原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時(shí)間。填充色譜柱的柱長(zhǎng)通常為1~3米。可根據(jù)要求的分離度通過(guò)計(jì)算確定合適的柱長(zhǎng)或?qū)嶒?yàn)確定。3.柱長(zhǎng)的選擇增加柱長(zhǎng)對(duì)提高分離度有利（分離度514.進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量

進(jìn)樣時(shí)間都在一秒以內(nèi)。進(jìn)樣量一般比較少。液體試樣一般進(jìn)樣0.1～5μL。氣體試樣0.1～10mL。

5.氣化溫度

色譜儀進(jìn)樣口下端有一氣化器，液體試樣進(jìn)樣后，在此瞬間氣化；氣化溫度一般較柱溫高30~70°C防止氣化溫度太高造成試樣分解。4.進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量5.氣化溫度色譜儀進(jìn)樣口521、4固定相及其選擇

1.4.

1氣—固色譜固定相

固定相的吸附劑，常用的有非極性的活性碳，弱極性的氧化鋁，強(qiáng)極性的硅膠等。

應(yīng)用日益廣泛的氣固色譜固定相是高分子多孔微球（GDX）。特別適于分析試樣中的痕量水含量，也可用于多元醇、脂肪酸、腈類等強(qiáng)極性物質(zhì)的測(cè)定。

1、4固定相及其選擇53

1.4.2氣－液色譜固定相

1.擔(dān)體

A:擔(dān)體作用：提供一個(gè)大的惰性表面，用以承擔(dān)固定液，使固定液以薄膜狀態(tài)分布在其表面上。B:對(duì)擔(dān)體要求：

①表面是化學(xué)惰性；②多孔性；③熱穩(wěn)定性好，有一定機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎；④擔(dān)體顆粒均勻、細(xì)小，但過(guò)細(xì)會(huì)使柱壓降增大，不利于操作。⑤擔(dān)體表面積大，表面和孔徑分布均勻。固定液涂在擔(dān)體表面上成為均勻的薄膜，液相傳質(zhì)就快，就可提高柱效。

1.4.2氣－液色譜固定相54⑴硅藻土型適于分析非極性、弱極性和極性物質(zhì)。⑴硅藻土型適于分析非極性、弱極性和極性物質(zhì)。55⑵非硅藻土型

有氟擔(dān)體、玻璃微球擔(dān)體、高分子多孔微球等。

C:選擇擔(dān)體的原則有：（1）

當(dāng)固定液質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%時(shí)，可選用硅藻土型擔(dān)體。（2）

當(dāng)固定液質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%時(shí)，應(yīng)選用處理過(guò)的擔(dān)體。（3）

對(duì)于高沸點(diǎn)組分，可選用玻璃微球擔(dān)體。（4）

對(duì)于強(qiáng)腐蝕性組分，可選用氟擔(dān)體。⑵非硅藻土型C:選擇擔(dān)體的原則有：562.固定液A．對(duì)固定液的要求：（1）揮發(fā)性小，在操作溫度下有較低蒸汽壓，以免流失。（2）熱穩(wěn)定性好，在操作溫度下不發(fā)生分解。（3）對(duì)試樣各組分有適當(dāng)?shù)娜芙饽芰Α＃?）具有高的選擇性，即對(duì)沸點(diǎn)相同或相近的不同物質(zhì)有盡可能高的分離能力。（5）化學(xué)穩(wěn)定性好，不與被測(cè)物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。2.固定液57B.固定液的選擇(根據(jù)“相似相溶”的原則)

（1）分離非極性物質(zhì):一般選用非極性固定液，這時(shí)試樣中各組分按沸點(diǎn)高低次序先后流出色譜柱。（2）分離極性物質(zhì):選用極性固定液，這時(shí)試樣中各組分主要按極性由小到大順序流出色譜柱。（3）分離非極性和極性混合物:一般選用極性固定液，非極性組分先出峰，極性組分后出峰。（4）對(duì)于能形成氫鍵的試樣:一般選用極性或氫鍵型的固定液，這時(shí)試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵的能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出。B.固定液的選擇(根據(jù)“相似相溶”的原則)58

C固定液配比（涂漬量）的選擇配比：固定液在擔(dān)體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，配比通常在5%～25%之間。配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。C固定液配比（涂漬量）的選擇配比：固定液在擔(dān)體上的涂漬591.5氣相色譜儀

1.5氣相色譜儀60氣相色譜61氣相色譜62由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱、溫度控制系統(tǒng)、檢測(cè)器和記錄系統(tǒng)等部分組成。載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)色譜柱檢測(cè)系統(tǒng)溫控系統(tǒng)由氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱、溫度控制系統(tǒng)、檢測(cè)器和記錄系統(tǒng)631.5.1氣路系統(tǒng)

包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測(cè)量。1.5.1氣路系統(tǒng)641.5.2進(jìn)樣系統(tǒng)

包括進(jìn)樣、氣化室氣化室溫度控制到50～500℃液體樣品采用微量注射器，氣體樣品采用醫(yī)用注射器或六通閥。1.5.2進(jìn)樣系統(tǒng)65氣相色譜66氣相色譜671.5.3色譜柱

填充柱用不銹鋼或玻璃材料制成

開管柱用石英制成柱填料：粒度為60-80或80-100目的色譜固定相。液-固色譜：固體吸附劑液-液色譜：擔(dān)體+固定液柱制備對(duì)柱效有較大影響，填料裝填太緊，柱前壓力大，流速慢或?qū)⒅滤溃粗障扼w積大，柱效低。柱填料：粒度為60-80或80-100目的色譜固定相。681.5.4溫控系統(tǒng)

氣化室溫度控制使試樣瞬間氣化但不分解。高于柱溫30-70度

檢測(cè)室溫度必須高于柱溫十度，溫度控制精度±0.1℃以內(nèi)。柱室溫度控制要求精確，根據(jù)需要可以恒溫，可以程序升溫1.5.4溫控系統(tǒng)691.5.6檢測(cè)器根據(jù)測(cè)定原理不同可分為濃度型檢測(cè)器和質(zhì)量型檢測(cè)器濃度型檢測(cè)器：

測(cè)量的是載氣中某組分濃度瞬間變化。例如：熱導(dǎo)池檢測(cè)器、電子俘獲檢測(cè)器。質(zhì)量型檢測(cè)器：

測(cè)量的是載氣中某組分質(zhì)量變化。例如：氫火焰離子化檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器。1.5.6檢測(cè)器701、熱導(dǎo)池檢測(cè)器（TCD）

（1）結(jié)構(gòu)

TCD主要部件是熱導(dǎo)池，它由池體和熱敏元件組成，分雙臂和四臂熱導(dǎo)池。見圖熱導(dǎo)池兩端有氣體進(jìn)口和出口，參比池僅通載氣氣流，測(cè)量池通從色譜柱出來(lái)組分由載氣攜帶進(jìn)入1、熱導(dǎo)池檢測(cè)器（TCD）熱導(dǎo)池兩端有氣體進(jìn)口和出口，71（2）原理

熱導(dǎo)池檢測(cè)器是根據(jù)不同物質(zhì)與載氣有不同的熱導(dǎo)系數(shù)λ，λ大組分，傳熱本領(lǐng)大，反之傳熱本領(lǐng)小。

將參比臂、測(cè)量臂接入惠斯通電橋，通入恒定電流，組成熱導(dǎo)池測(cè)量線路，如圖

鎢絲通電，加熱與散熱達(dá)到平衡后，兩臂電阻值：

R參=R測(cè);R1=R2則：R參·R2=R測(cè)·R1無(wú)電壓信號(hào)輸出；記錄儀走直線（基線）。（2）原理鎢絲通電，加熱與散熱達(dá)到平衡后，兩臂電阻值72進(jìn)樣后:

載氣攜帶試樣組分流過(guò)測(cè)量臂而這時(shí)參考臂流過(guò)的仍是純載氣，使測(cè)量臂的溫度改變，引起電阻的變化，測(cè)量臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，R參≠R測(cè)

則：

R參·R2≠R測(cè)·R1

這時(shí)電橋失去平衡，a、b兩端存在著電位差，有電壓信號(hào)輸出。信號(hào)與組分濃度相關(guān)。記錄儀記錄下組分濃度隨時(shí)間變化的峰狀圖形。進(jìn)樣后:載氣攜帶試樣組分流過(guò)測(cè)量臂而這時(shí)參考臂流過(guò)73（3）影響靈敏度因素①

橋電流（I）

熱導(dǎo)池靈敏度∝橋電流I3。橋電流增加，影響壽命，同時(shí)噪聲增大。一般I控制在100～200mA左右。②熱導(dǎo)池溫度

池體與鎢絲△T大，靈敏度高。但避免被測(cè)組分在檢測(cè)器冷凝。③載氣

載體與試樣的λ差別越大，靈敏度越高。④熱敏元件阻值

選擇電阻溫度系數(shù)大的熱敏元件。溫度有一些變化時(shí)，電阻變化明顯，靈敏度高。（3）影響靈敏度因素742、氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）

適合于痕量有機(jī)物分析。（1）結(jié)構(gòu)與原理主要部件是不銹鋼制成的離子室，包括氣體入口，火焰噴嘴，一對(duì)電極罩，如圖2、氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）75

當(dāng)有機(jī)物隨載氣進(jìn)入火焰時(shí)，發(fā)生離子化反應(yīng)，CnHm在火焰中發(fā)生裂解

CnHm→CH·

2CH·+O2

→2CHO++e

生成的離子被發(fā)射極捕獲產(chǎn)生微電流，經(jīng)放大后，記錄下色譜峰。當(dāng)有機(jī)物隨載氣進(jìn)入火焰時(shí)，發(fā)生離子化反應(yīng)，CnHm在火76（2）操作條件選擇①氣體流量

載氣選用N2

氫氣：H2流量低，靈敏度低。H2流量高，噪音大。

空氣：助燃?xì)猓樯蒀HO+提供O2

流量比為H2：空氣：N2=

1：10：1-1.5②

極化電壓

選±100V到±300V③使用溫度

不是主要影響因素，80-200℃靈敏度幾乎相同（2）操作條件選擇773、其它檢測(cè)器（１）電子俘獲檢測(cè)器ECD

具有選擇性，高靈敏度的濃度型檢測(cè)器。選擇性：

只對(duì)具有電負(fù)性的物質(zhì)（含有鹵素S、P、N、O的物質(zhì)）有響應(yīng)，電負(fù)性愈強(qiáng)，靈敏度越高。高靈敏度：

能測(cè)出10-14g.ml-1電負(fù)性物質(zhì)。（２）定性檢測(cè)器3、其它檢測(cè)器78

定性理論依據(jù)：在一定固定相和一定的操作條件下，每種物質(zhì)都有各自確定的保留值或色譜數(shù)據(jù)，并且不受其他組分的影響。

1.6.1利用純物質(zhì)定1.

6氣相色譜定性方法利用保留值定性：通過(guò)對(duì)比試樣中具有與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來(lái)確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中的位置。不適用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對(duì)比。利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對(duì)變化。定性理論依據(jù)：在一定固定相和一定的操作條件下，每種物質(zhì)都有79１.６.2.利用相對(duì)保留值r21定性

相對(duì)保留值r21僅與柱溫和固定液性質(zhì)有關(guān)。在色譜手冊(cè)中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用來(lái)進(jìn)行定性鑒定。１.６.2.利用相對(duì)保留值r21定性相對(duì)保留值r2180

人為規(guī)定：在任一色譜條件下，對(duì)碳數(shù)n任何正構(gòu)烷烴，保留指數(shù)100n，如正己烷I為600。某組分的IX計(jì)算方法：１.６.３保留指數(shù)I（又稱指數(shù)）xii—調(diào)整保留值（tR’或VR’）i—被測(cè)物質(zhì)n，n+1—具有n，n+1個(gè)碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴人為規(guī)定：在任一色譜條件下，對(duì)碳數(shù)n任何正構(gòu)烷烴，保留81例：氣液色譜柱上，恒定溫度下獲得如下數(shù)據(jù)組分空氣正已烷樣品組分正庚烷0.224.135.206.35

計(jì)算樣品組分的

例：氣液色譜柱上，恒定溫度下獲得如下數(shù)據(jù)組分空氣正已烷樣品組82解：由題意知：樣品組分前出峰正構(gòu)烷是正己烷n=6，代入上式=635.8

同一物質(zhì)在同一柱上，I與柱溫是直線關(guān)系，內(nèi)插或外推法求出不同柱溫下的I值.

解：=635.8同一物質(zhì)在同一柱上，I與柱溫是直線關(guān)系83１.６.4與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法

小型化的臺(tái)式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS；LC-MS）色譜-紅外光譜儀聯(lián)用儀；組分的結(jié)構(gòu)鑒定SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD１.６.4與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法小型化的臺(tái)式色質(zhì)84

1.7氣相色譜定量方法--峰面積；--定量校正因子定量分析依據(jù)：

組分的量與檢測(cè)器響應(yīng)信號(hào)（峰面積或峰高）成正比1.7氣相色譜定量方法--峰面積；85實(shí)際峰面積為

2、峰高乘峰底寬度

1.7.1峰面積的測(cè)量1、峰高乘以半峰寬適合于矮而寬的峰。峰面積約為真實(shí)面積的0.98。實(shí)際峰面積為2、峰高乘峰底寬度1.7.1峰面積的測(cè)量1、863、峰高乘平均峰寬法

適合于不對(duì)稱色譜峰。平均峰寬：

峰高0.15和0.85處峰寬的平均值。4、峰高乘保留值法

適合于狹窄峰一定操作條件下，同系物的，3、峰高乘平均峰寬法4、峰高乘保留值法一定操作條件下，同系物871.7.2定量校正因子1、絕對(duì)校正因子由式可得絕對(duì)校正因子

絕對(duì)校正因子表示單位峰面積所代表組分的量。1.7.2定量校正因子由式882、相對(duì)校正因子組分和標(biāo)準(zhǔn)物的之比即為該組分相對(duì)校正因子

根據(jù)被測(cè)組分使用計(jì)量單位不同又分為mi,ms---組分和標(biāo)準(zhǔn)物的量Ai,As---組分和標(biāo)準(zhǔn)物的峰面積2、相對(duì)校正因子組分和標(biāo)準(zhǔn)物的之比即為該組分相89（1）質(zhì)量校正因子

（2）摩爾校正因子——標(biāo)準(zhǔn)物、組分的分子量

（3）體積校正因子（1）質(zhì)量校正因子（2）摩爾校正因子——標(biāo)準(zhǔn)物、組分的分子903、相對(duì)響應(yīng)值

相對(duì)響應(yīng)值是物質(zhì)i與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)s的響應(yīng)值（靈敏度）之比。單位相同時(shí)，它與校正因子互為倒數(shù)。

和只與試樣、標(biāo)準(zhǔn)物以及檢測(cè)器類型有關(guān)，與其它都無(wú)關(guān)。是一通用的參數(shù)。3、相對(duì)響應(yīng)值和只與試樣、標(biāo)準(zhǔn)物以及檢91

3、相對(duì)校正因子的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取組分和標(biāo)準(zhǔn)物，混合后，實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)樣分析，分別測(cè)量相應(yīng)的峰面積，再由上述公式，計(jì)算,等。

常用標(biāo)準(zhǔn)物，苯（熱導(dǎo)池檢測(cè)器）和正庚烷（氫焰檢測(cè)器）測(cè)定fi注意:

①組分、標(biāo)準(zhǔn)物純度應(yīng)符合色譜分析需求，一般不小于98%。②進(jìn)樣量應(yīng)在線性范圍之內(nèi)。3、相對(duì)校正因子的測(cè)定常用標(biāo)準(zhǔn)物，苯（熱導(dǎo)池檢921.7.3定量方法1、歸一化法

適于試樣中各組分都能流出色譜柱，并在色譜圖上顯示色譜峰。

樣品中組分有質(zhì)量分?jǐn)?shù)wi可按下式計(jì)算：1.7.3定量方法1、歸一化法93

—分別為樣品中各組分的峰面積和相對(duì)校正因子。（若各組分的fi接近,如同分導(dǎo)構(gòu)體）（狹窄的峰，可用峰高代替峰面積）

—峰高相對(duì)校正因子，測(cè)定方法同峰面積校正因子，不同的是峰高代替峰面積

歸一法優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、操作條件變化時(shí)（如進(jìn)樣品、流速）對(duì)結(jié)果影響小。—分別為樣品中各組分的峰面積和相942、內(nèi)標(biāo)法

適于只需對(duì)測(cè)定樣品中某幾個(gè)組分，且試樣中所有組分不能全部出峰的情況。內(nèi)標(biāo)法：

將一定的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物，加入到準(zhǔn)確稱取的試樣中，進(jìn)行色譜分離，測(cè)量樣品中被測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積，被測(cè)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)可按下式計(jì)算：測(cè)定fi時(shí)，常以內(nèi)標(biāo)物做標(biāo)準(zhǔn)物,則fs=1.2、內(nèi)標(biāo)法測(cè)定fi時(shí)，常以內(nèi)標(biāo)物做標(biāo)準(zhǔn)物,則fs=1.95上式要簡(jiǎn)化為

As，Ai—分別為樣品中