色譜分析(氣相)

1、國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀HP高壓液相色譜儀美國(guó)氣相色譜儀一、概論一、概論俄國(guó)植物學(xué)家Tswett于1901年發(fā)現(xiàn)：利用吸附原吸附原理理分離分離植物色素1903年發(fā)表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to biochemical analysis1906年Tswett 創(chuàng)立“Chromatography”“色譜法色譜法”新名詞1907年在德國(guó)生物會(huì)議上第一次向世界公開(kāi)展示顯現(xiàn)彩色彩色環(huán)帶環(huán)帶的柱管的柱管（一）色譜分析法的歷史（一）色譜分析法的歷史1930年R.Kuhn用色譜柱分離出胡蘿卜素1935年Adam

2、s and Holmes 發(fā)明了苯酚-甲醛型離子交換樹(shù)脂，進(jìn)一步發(fā)明了離子色譜離子色譜1938年Izmailov 發(fā)明薄層色譜薄層色譜1941年Martin & Synge 發(fā)明了液液- -液分配色譜液分配色譜1944年Consden,Gordon & Martin 發(fā)明紙色譜紙色譜1952年Martin & Synge 發(fā)明氣氣- -液色譜液色譜1953年Janak發(fā)明氣氣- -固色譜固色譜1954年Ray發(fā)明熱導(dǎo)檢測(cè)器熱導(dǎo)檢測(cè)器1957年Martin & Golay 發(fā)明毛細(xì)管色譜毛細(xì)管色譜1959年P(guān)orath & Flodin 發(fā)明凝膠色譜凝膠色

3、譜1960年液相色譜技術(shù)完善液相色譜技術(shù)完善1954年我國(guó)研究成功第一臺(tái)色譜儀第一臺(tái)色譜儀（二）色譜方法的分類(lèi)（二）色譜方法的分類(lèi)定義：色譜分離技術(shù)色譜分離技術(shù)是借助色譜分離原理色譜分離原理而使混合物中各組分分離的技術(shù)；將色譜分離技術(shù)色譜分離技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)用于分析化學(xué)分析化學(xué)，稱(chēng)為色譜色譜分析分析。其他色譜方法其他色譜方法薄層色譜和紙色譜：薄層色譜和紙色譜： 比較簡(jiǎn)單的色譜方法比較簡(jiǎn)單的色譜方法凝膠色譜法凝膠色譜法:超臨界色譜超臨界色譜: :高效毛細(xì)管電泳高效毛細(xì)管電泳: : 九十年代快速發(fā)展、九十年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣分析分特別適合生物試樣分析分離的高效分析儀器。離的高效分析儀器。色譜

4、法的分類(lèi)色譜法的分類(lèi)按按物理狀態(tài)物理狀態(tài)分類(lèi)分類(lèi)根據(jù)流動(dòng)相流動(dòng)相的物態(tài)：氣相氣相色譜法(GC)和液相液相色譜法(LC)根據(jù)固定相固定相的物態(tài)：氣氣- -固固色譜法、氣氣- -液液色譜法、液液- -固固色譜法、液液- -液液色譜法按按操作的形式操作的形式分類(lèi)分類(lèi)(1)柱柱色譜、(2)紙紙色譜、 (3)薄層薄層色譜按按分離機(jī)理分離機(jī)理分類(lèi)分類(lèi)(1)吸附吸附色譜 (2)分配分配色譜、 (3)離子交換離子交換色譜(4)凝膠凝膠色譜3.3.色譜法的特點(diǎn)色譜法的特點(diǎn)(1)(1)高選擇性高選擇性 、(2)(2)高效能高效能、 (3)(3)高靈敏度高靈敏度可以分析質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-610-9數(shù)量級(jí)、檢出限量低至

5、10-1l g的物質(zhì)，適于微量和痕量分析適于微量和痕量分析4.4.色譜法的應(yīng)用色譜法的應(yīng)用(1)色譜分析廣泛應(yīng)用于極為復(fù)雜的混合物復(fù)雜的混合物成分分析；(2)液相色譜法液相色譜法，在糖類(lèi)、氨基酸、農(nóng)藥、染料、貴金屬、有機(jī)金屬化合物等 方面得到了廣泛的應(yīng)用。 (3)色譜分離是一種非常有效的提純物質(zhì)提純物質(zhì)的技術(shù)，常用于制備分離，得到高純得到高純樣品樣品。(4)色譜色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀質(zhì)譜聯(lián)用儀已成為研究分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)的重要手段。 氣相色譜分析氣相色譜分析(Gas Chromatography,GC)(Gas Chromatography,GC)（一）氣相色譜法的特點(diǎn)一）氣相色譜法的特點(diǎn)高效能高效能(

6、 (分離分離) )填充柱填充柱都有幾千塊理論塔板幾千塊理論塔板(n)(n)毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱可達(dá)10104 4塊塊10105 5塊理論塔板塊理論塔板(n)(n)，可以分析沸點(diǎn)分析沸點(diǎn)十分相近的組分和極為復(fù)雜的多組分混合物十分相近的組分和極為復(fù)雜的多組分混合物高選擇性高選擇性可分離同系物、同分異構(gòu)同系物、同分異構(gòu)化合物。高靈敏度高靈敏度可以檢測(cè)出可以檢測(cè)出1010-11-11g g1010-13-13g g物質(zhì)物質(zhì)大氣污染物分析大氣污染物分析：可以直接檢出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-9數(shù)量級(jí)的痕量毒物農(nóng)藥殘留物的分析農(nóng)藥殘留物的分析：可以檢出農(nóng)副產(chǎn)品、食品、水質(zhì)中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-610-9數(shù)量級(jí)的氯、硫、磷化

7、合物分析速度快分析速度快一般分析可在幾分到幾十分鐘幾分到幾十分鐘內(nèi)可以完成，某些快速分析1s內(nèi)可以分析數(shù)個(gè)組分。氣相色譜法分類(lèi)氣相色譜法分類(lèi) 氣相氣相色譜色譜：氣體氣體（稱(chēng)為載氣）（稱(chēng)為載氣）按按分離柱內(nèi)徑分離柱內(nèi)徑：填充柱填充柱色譜色譜 毛細(xì)管柱毛細(xì)管柱(1mm)(1mm)色譜色譜按按固定相固定相：氣氣- -固固色譜色譜( (吸附吸附） 氣氣- -液液色譜色譜( (分配分配） （二）氣相色譜法的基本概念1 1色譜常用術(shù)語(yǔ)色譜常用術(shù)語(yǔ)色譜圖色譜圖各組分各組分的濃度的濃度( (或信號(hào)或信號(hào)) )隨流出時(shí)間流出時(shí)間而分布的曲線(xiàn)稱(chēng)為色譜曲線(xiàn)色譜曲線(xiàn)，常稱(chēng)為色譜曲線(xiàn)圖或色譜圖色譜曲線(xiàn)圖或色譜圖?；€(xiàn)基

8、線(xiàn)沒(méi)有試樣進(jìn)入檢測(cè)器沒(méi)有試樣進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，記錄儀記錄的是一條直線(xiàn)，這條直時(shí)，記錄儀記錄的是一條直線(xiàn)，這條直線(xiàn)稱(chēng)為基線(xiàn)。線(xiàn)稱(chēng)為基線(xiàn)。噪音：使基線(xiàn)發(fā)生細(xì)小的波動(dòng)的現(xiàn)象。噪音：使基線(xiàn)發(fā)生細(xì)小的波動(dòng)的現(xiàn)象?；€(xiàn)是在實(shí)驗(yàn)操作條件下，反映檢測(cè)器系統(tǒng)噪聲隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。色譜峰的高度、寬度、半峰寬色譜峰的高度、寬度、半峰寬度度峰高峰高(h)(h)：峰高h(yuǎn)指色譜峰最高點(diǎn)到基線(xiàn)的距離，一般用cm為單位。 峰寬峰寬(Y)(Y)與半峰寬與半峰寬(Y(Y1/21/2) )從色譜峰兩側(cè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(拐點(diǎn))(0.607h處）作切線(xiàn)，在基線(xiàn)上的截距叫峰底寬峰底寬(Y)(Y)；簡(jiǎn)稱(chēng)峰寬峰寬；峰高一半（一半（0.5h)0.5h)處

9、色譜峰的寬度叫半峰寬半峰寬(Y(Y1/21/2) ) 。由于色譜峰頂呈圓孤形，色譜峰由于色譜峰頂呈圓孤形，色譜峰的半峰寬并不等于峰底寬的一半。的半峰寬并不等于峰底寬的一半。 保留時(shí)間保留時(shí)間(t(tR R):):是指被是指被測(cè)組分從進(jìn)樣開(kāi)始到柱后出現(xiàn)測(cè)組分從進(jìn)樣開(kāi)始到柱后出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所需的時(shí)間濃度最大值時(shí)所需的時(shí)間，= =組分在組分在流動(dòng)相中流動(dòng)相中停留的時(shí)間停留的時(shí)間 + + 在在固定相中固定相中所停留的時(shí)間所停留的時(shí)間 調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間(t(tR R)：組分的保留時(shí)間與死時(shí)間t0的差值： tR=tR-t0它表示與固定相發(fā)生作用的組分比流動(dòng)相在色譜柱中多滯留的時(shí)間，實(shí)際上是組分在

10、組分在固定相中固定相中所滯留的凈時(shí)間所滯留的凈時(shí)間。 相對(duì)保留值相對(duì)保留值r r2,12,1 組分組分2與組分與組分1調(diào)整保留值之比：調(diào)整保留值之比： 相對(duì)保留值只與相對(duì)保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操有關(guān)，與其他色譜操作條件無(wú)關(guān)，它作條件無(wú)關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。12121,2RRRRVVtt（三）氣相色譜法的基本理論1.1.塔板理論塔板理論假設(shè)：假設(shè)：將一根色譜柱視為一個(gè)精餾塔將一根色譜柱視為一個(gè)精餾塔色譜柱是由一系列連續(xù)的、水平的塔板一系列連續(xù)的、水平的塔板構(gòu)成每一塊塔板的高度為每一塊塔板的高度為H H組分氣體

11、以脈沖的方式進(jìn)入塔板組分在每一塊塔板上迅速達(dá)到分配平衡組分在每一塊塔板上迅速達(dá)到分配平衡分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)氣體的縱向擴(kuò)散可以忽略不計(jì)氣相色譜分離過(guò)程氣相色譜分離過(guò)程沖 洗 次 數(shù)（n) n次吸附-解吸附的分配平衡過(guò)程分配系數(shù)分配系數(shù)( (K K):):當(dāng)組分在流動(dòng)相和固定相兩相中當(dāng)組分在流動(dòng)相和固定相兩相中達(dá)到分達(dá)到分配平衡時(shí)配平衡時(shí)，組分在兩相中的，組分在兩相中的濃度之比濃度之比，稱(chēng)為分配系數(shù)，稱(chēng)為分配系數(shù)( (K K) )：KK，在固定相中的，在固定相中的溶解度或吸附能力溶解度或吸附能力，組分在固定相中的組分在固定相中的量量，在流動(dòng)相中的量，在流動(dòng)相中的量。K

12、K進(jìn)入固定相的組分進(jìn)入固定相的組分，組分在組分在固定相中滯留的時(shí)間越長(zhǎng)固定相中滯留的時(shí)間越長(zhǎng)，流出色譜柱所需的時(shí)間，流出色譜柱所需的時(shí)間(t(tR R) )也就越也就越長(zhǎng)長(zhǎng)。msCCK/組分在固定相中的質(zhì)量濃度(gmL-1)組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量濃度(gmL-1) 分配比分配比( (k) )定義：定義：分配比是在分配比是在一定溫度、壓力下一定溫度、壓力下，組分在兩相間，組分在兩相間達(dá)到達(dá)到分配平衡時(shí)分配平衡時(shí)，兩相間組分的，兩相間組分的質(zhì)量比質(zhì)量比：k= =Ms/Mm=CsVs/CmVm= =K/分配比又稱(chēng)為分配比又稱(chēng)為容量因子容量因子或或容量比容量比分配比分配比k k的大小由下式計(jì)算：的大小由

13、下式計(jì)算：通過(guò)實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定分配比來(lái)測(cè)定分配比k k的數(shù)值（所以比的數(shù)值（所以比K K應(yīng)用多）應(yīng)用多）k k值越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)。值越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)。k k=0=0的組分，其保留時(shí)間即為死時(shí)的組分，其保留時(shí)間即為死時(shí)間。間。0/ttkR色譜峰的形狀色譜峰的形狀理論上：應(yīng)得到正態(tài)分布的平滑曲線(xiàn)理論上：應(yīng)得到正態(tài)分布的平滑曲線(xiàn)混合組分的分離混合組分的分離色譜柱的柱效能色譜柱的柱效能塔板高度：塔板高度： H=L/nH=L/n理論塔板數(shù)色譜柱長(zhǎng)同長(zhǎng)度的色譜柱塔板數(shù)同長(zhǎng)度的色譜柱塔板數(shù)n n越多越多，塔板高度，塔板高度H H越小越小，分離效果越好。分離效果越好。221254516)(.)(YtYt

14、nRR 色譜柱的理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)按下式計(jì)算：保留時(shí)間越長(zhǎng)保留時(shí)間越長(zhǎng)，Y Y或或Y Y1/21/2越小越小，色譜峰越窄色譜峰越窄，理論塔板數(shù)越理論塔板數(shù)越多，組分在兩相間達(dá)到分配平衡的次數(shù)也越多多，組分在兩相間達(dá)到分配平衡的次數(shù)也越多，分離能力越強(qiáng)，分離能力越強(qiáng)，柱效也就越高。柱效也就越高。例例4.2.2 4.2.2 某色譜柱長(zhǎng)某色譜柱長(zhǎng)2.1m2.1m，測(cè)得某組分的保留時(shí)間為，測(cè)得某組分的保留時(shí)間為5min42s5min42s，在色譜紙上量得色譜峰的寬度為在色譜紙上量得色譜峰的寬度為1.2cm1.2cm，已知紙速為，已知紙速為2cmmin2cmmin-1-1，求塔板高度。求塔板高度。 解

15、：解：將色譜峰的寬度換算成時(shí)間將色譜峰的寬度換算成時(shí)間：min.min.6002211 cmcmYmin.minmin75604251 sstR14446075161622 ).()(YtnRmmcmcmnLH45114501444210. 答：塔板高度為1.45cm。有效塔板數(shù)：有效塔板數(shù)：使用調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間t tR R計(jì)算塔板數(shù)：有效塔板數(shù)扣除了死時(shí)間扣除了死時(shí)間的影響，較為真實(shí)地反映了柱效能的真實(shí)地反映了柱效能的好壞。好壞。221254516)(.)(/YtYtnRR 塔板理論的優(yōu)點(diǎn)：塔板理論的優(yōu)點(diǎn)：理論直觀，能解釋理論直觀，能解釋流出曲線(xiàn)的形狀和濃度流出曲線(xiàn)的形狀和濃度極大點(diǎn)

16、極大點(diǎn)( (色譜峰色譜峰) )的位置，的位置，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：理論建立在幾點(diǎn)假設(shè)之上，理論建立在幾點(diǎn)假設(shè)之上，不能解釋塔板高度量受哪不能解釋塔板高度量受哪些因素的影響，也不能指出降低塔板高度的途徑。些因素的影響，也不能指出降低塔板高度的途徑。2.2.速率理論速率理論范第姆特方程式范第姆特方程式： H=A+B/U+CU H=A+B/U+CU式中：式中：U U為為流動(dòng)相平均線(xiàn)速度流動(dòng)相平均線(xiàn)速度，A A為渦流擴(kuò)散項(xiàng)，為渦流擴(kuò)散項(xiàng)，B/UB/U為分子擴(kuò)散項(xiàng)，為分子擴(kuò)散項(xiàng)，CUCU為傳質(zhì)阻力項(xiàng)為傳質(zhì)阻力項(xiàng)。減少。減少A A，B/UB/U，CUCU三三項(xiàng)的值，可以降低塔板高度量，減少色譜

17、峰的擴(kuò)張，提高項(xiàng)的值，可以降低塔板高度量，減少色譜峰的擴(kuò)張，提高柱效。柱效。固定相填充不規(guī)則因子固定相顆粒直徑多徑擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)(1)(1)與載氣分子量與載氣分子量( (和粘度和粘度) )成成反比反比(2)(2)與與柱溫柱溫成正比成正比傳質(zhì)擴(kuò)散項(xiàng)在吸附-解吸附移動(dòng)過(guò)程中通過(guò)氣相(流動(dòng)相)和液相(固定液)及其界面所受的阻力固定液液膜厚度組分在固定液中的擴(kuò)散系數(shù)組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)流速對(duì)柱效的影響H=A+B/U+CUH=A+B/U+CUBCAHCBUopt2minA A，B/UB/U，CUCU越小，色譜柱的塔板高度越小，色譜柱的塔板高度H H 越小，柱效率越高。越小，

18、柱效率越高。改善柱效率的因素：改善柱效率的因素：選擇選擇顆粒較小顆粒較小的均勻填料的均勻填料選用選用較低的柱溫較低的柱溫操作操作 降低擔(dān)體表面固定相液層的厚度降低擔(dān)體表面固定相液層的厚度選用合適的選用合適的載氣及載氣流速載氣及載氣流速：流速較小時(shí)流速較小時(shí)，分子擴(kuò)，分子擴(kuò)散項(xiàng)成為色譜峰擴(kuò)張的主要因素，散項(xiàng)成為色譜峰擴(kuò)張的主要因素，宜用相對(duì)分子質(zhì)量較大的宜用相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣載氣；流速較大時(shí)流速較大時(shí)，傳質(zhì)項(xiàng)為控制因素，傳質(zhì)項(xiàng)為控制因素，宜用相對(duì)分子質(zhì)量宜用相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣。較小的載氣。范第姆特方程H=A+B/U+CUH=A+B/U+CU* *氣相色譜固定相氣相色譜固定相1 1氣氣-

19、-固色譜固定相固色譜固定相: :有較大的比表面積，吸附性較強(qiáng)有較大的比表面積，吸附性較強(qiáng) 活性炭活性炭 活性氧化鋁活性氧化鋁：有較大的極性：有較大的極性 硅膠硅膠 分子篩分子篩: :堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽（沸石），多孔性堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽（沸石），多孔性 高分子多孔微球高分子多孔微球（GDX): GDX): 新型的有機(jī)合成固定相新型的有機(jī)合成固定相 （苯乙烯與二乙烯苯共聚）（苯乙烯與二乙烯苯共聚） * *氣固色譜固定相的特點(diǎn)氣固色譜固定相的特點(diǎn)（1 1）性能與制備和活化條件有很大關(guān)系；）性能與制備和活化條件有很大關(guān)系；（2 2）同一種固定相，不同廠家或不同活化條件，分離效）同一種固定相，不

20、同廠家或不同活化條件，分離效果差異較大；果差異較大；（3 3）種類(lèi)有限，能分離的對(duì)象不多；）種類(lèi)有限，能分離的對(duì)象不多；( (不如氣液固定相）不如氣液固定相）（4 4）使用方便。）使用方便。2氣氣- -液色譜固定相液色譜固定相 (1).(1).擔(dān)體（硅藻土）擔(dān)體（硅藻土）: :化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒，具有化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒，具有較大的比表面積較大的比表面積A.A.紅色擔(dān)體：紅色擔(dān)體：孔徑較小，表孔密集，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好。適宜分孔徑較小，表孔密集，比表面積較大，機(jī)械強(qiáng)度好。適宜分離非極性或弱極性組分的試樣。離非極性或弱極性組分的試樣。缺點(diǎn)是表面存有活性吸附中心點(diǎn)。缺點(diǎn)是表面存有活

21、性吸附中心點(diǎn)。 B.B.白色擔(dān)體：白色擔(dān)體： 煅燒前原料中加入了少量助溶劑煅燒前原料中加入了少量助溶劑( (碳酸鈉碳酸鈉) )。 顆粒疏松，孔徑較大。表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度顆粒疏松，孔徑較大。表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度 較差。但吸較差。但吸附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。(2).(2).固定液固定液 高沸點(diǎn)難揮發(fā)高沸點(diǎn)難揮發(fā)( (在操作溫度下在操作溫度下) )有機(jī)化合物，種類(lèi)繁多。有機(jī)化合物，種類(lèi)繁多。 固定液的種類(lèi)繁多，選擇余地大，應(yīng)用范圍比氣固色譜固定固定液的種類(lèi)繁多，選擇余地大，應(yīng)用范圍比氣固色譜固定相大。相大。 * *對(duì)固定液的要求對(duì)固定液的要求:

22、: 應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好的熱應(yīng)對(duì)被分離試樣中的各組分具有不同的溶解能力，較好的熱穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。穩(wěn)定性，并且不與被分離組分發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。 * *選擇的基本原則選擇的基本原則: : “ “相似相溶相似相溶”，選擇與試樣性質(zhì)，選擇與試樣性質(zhì)( (極性極性) )相近的固定液相近的固定液. . P148 P148固定相的選擇和出峰順序固定相的選擇和出峰順序. .（四）色譜分離的效果分離度分離度R R及其計(jì)算及其計(jì)算定義式：兩相鄰組分保留時(shí)間之差與兩峰底寬度和之半定義式：兩相鄰組分保留時(shí)間之差與兩峰底寬度和之半的比值：的比值：2/ )(

23、211 ,2,YYttRRR色譜柱的選擇性越強(qiáng)，兩組分的色譜峰色譜柱的選擇性越強(qiáng)，兩組分的色譜峰相距越遠(yuǎn)相距越遠(yuǎn), ,色譜峰越色譜峰越窄窄, ,柱效能越高。柱效能越高。R R1 1時(shí)，分離程度為時(shí)，分離程度為98.7%98.7%R R1.51.5時(shí)，分離程度可達(dá)時(shí)，分離程度可達(dá)99.7%99.7%R R1.51.5作為完全分開(kāi)的標(biāo)志作為完全分開(kāi)的標(biāo)志2/ )(211 ,2,YYttRRR色譜分離基本方程式色譜分離基本方程式由上式可知：由上式可知：(1)(1)增加塔板數(shù)可以提高分離度增加塔板數(shù)可以提高分離度(2)(2)相對(duì)保留值相對(duì)保留值2,12,1增大增大( (兩組分的兩組分的K K或或k k

24、相差越大相差越大) )，能顯著地，能顯著地提高分離度提高分離度兩根兩根同種同種色譜柱色譜柱的相互關(guān)系式：的相互關(guān)系式：21 , 21 , 22)1(16有效Rn有效HRL.11621 , 21 , 222122121LLRRnn 例例 在一根在一根1m長(zhǎng)的色譜柱上測(cè)得兩組分的分離度為長(zhǎng)的色譜柱上測(cè)得兩組分的分離度為0.68,要要使它們完全分離以使它們完全分離以(R=1.5),則柱長(zhǎng)應(yīng)為多少？則柱長(zhǎng)應(yīng)為多少？2121221)(LLnnRRmmmRRLL587. 4)68. 05 . 1(1)(221212解：解：（五）氣相色譜儀1 .1 . 氣 相 色 譜 議 的 基 本 部 件氣 相 色 譜

25、議 的 基 本 部 件 與作用與作用氣相色譜儀的流程：氣相色譜儀的流程：載氣系統(tǒng)載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng)共五個(gè)主要組成部分2.2.氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器可分為濃度型檢測(cè)器與質(zhì)量型檢測(cè)器：氣相色譜檢測(cè)器可分為濃度型檢測(cè)器與質(zhì)量型檢測(cè)器：濃濃度型檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的度型檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的濃度濃度成正比，質(zhì)量型檢測(cè)器成正比，質(zhì)量型檢測(cè)器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器的的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器的質(zhì)量質(zhì)量成正比。成正比。常用的常用的濃度型檢測(cè)器濃度型檢測(cè)器有：熱導(dǎo)池檢測(cè)器有：熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD)、電子捕獲電子捕獲檢測(cè)器檢測(cè)

26、器(ECD)(ECD)常用的常用的質(zhì)量型檢測(cè)器質(zhì)量型檢測(cè)器有有：氫火焰電離檢測(cè)器氫火焰電離檢測(cè)器(FID)(FID)、火焰、火焰光度檢測(cè)器光度檢測(cè)器(FPD)(FPD)熱導(dǎo)池檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理熱導(dǎo)池檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理熱導(dǎo)檢測(cè)器的依據(jù)是熱導(dǎo)檢測(cè)器的依據(jù)是組分和載氣組分和載氣分別具有分別具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)，不同的熱導(dǎo)系數(shù)，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，操作容易，靈敏度適中，對(duì)無(wú)無(wú)機(jī)試樣和有機(jī)試樣機(jī)試樣和有機(jī)試樣都能響應(yīng)，是應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種通通用型檢測(cè)器用型檢測(cè)器。 氫火焰檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)原理氫火焰檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)：特點(diǎn)：靈敏度比熱導(dǎo)池檢測(cè)器靈敏度比熱導(dǎo)池檢測(cè)器高出三個(gè)數(shù)量級(jí)，高出三

27、個(gè)數(shù)量級(jí)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單、靈敏度高靈敏度高、響應(yīng)速度快、響應(yīng)速度快、應(yīng)用廣泛，適宜于痕量分析。應(yīng)用廣泛，適宜于痕量分析。離子化機(jī)理：離子化機(jī)理：有機(jī)物有機(jī)物在氫火焰中在氫火焰中發(fā)生化學(xué)電離，發(fā)生化學(xué)電離，離子流離子流電流電流火焰中的正離子以H3O+最多，約占90%；其他還有CHO+，CH3O+，C3H+等。對(duì)在氫火焰中不電離的對(duì)在氫火焰中不電離的無(wú)機(jī)化無(wú)機(jī)化合物，合物，例如例如COCO，COCO2 2，SOSO2 2，N N2 2等，等，不能進(jìn)行檢測(cè)不能進(jìn)行檢測(cè)。電子捕獲檢測(cè)器電子捕獲檢測(cè)器 高選擇性高選擇性檢測(cè)器，檢測(cè)器， 僅對(duì)僅對(duì)含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物含有鹵素、磷、

28、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏有很高的靈敏度，檢測(cè)下限度，檢測(cè)下限1010-14 -14 g /mLg /mL， 對(duì)大多數(shù)烴類(lèi)沒(méi)有響應(yīng)。對(duì)大多數(shù)烴類(lèi)沒(méi)有響應(yīng)。 較多應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測(cè)定。較多應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測(cè)定。具有定性功能的檢測(cè)器（聯(lián)用技術(shù)）具有定性功能的檢測(cè)器（聯(lián)用技術(shù)） 色譜色譜- -質(zhì)譜；色譜質(zhì)譜；色譜- -紅外紅外; ;色譜色譜- -原子吸收等。原子吸收等。 質(zhì)譜作為色譜的檢測(cè)器使用需要解決四個(gè)問(wèn)題：質(zhì)譜作為色譜的檢測(cè)器使用需要解決四個(gè)問(wèn)題：（1 1）色譜柱出口壓力與質(zhì)譜儀高真空之間的匹配；）色譜柱出口壓力與質(zhì)譜儀高真空之間的匹配；（

29、2 2）試樣組分與載氣的分離；）試樣組分與載氣的分離；（3 3）質(zhì)譜對(duì)色譜流出峰的快速測(cè)定（電子計(jì)算機(jī)解決）；）質(zhì)譜對(duì)色譜流出峰的快速測(cè)定（電子計(jì)算機(jī)解決）；（4 4）質(zhì)譜儀的小型化（小型化的質(zhì)量分析器）。）質(zhì)譜儀的小型化（小型化的質(zhì)量分析器）。（六）氣相色譜分析（六）氣相色譜分析1.1.氣相相色譜的定性方法氣相相色譜的定性方法依據(jù)：依據(jù)：利用色譜圖利用色譜圖確定各色譜峰所代表的化合物。確定各色譜峰所代表的化合物。常用的方法：常用的方法：純物質(zhì)對(duì)照純物質(zhì)對(duì)照定性、定性、利用保留值利用保留值t tR R定性。定性。2.2.氣相色譜定量方法氣相色譜定量方法依據(jù)：依據(jù)：在一定的條件下，被測(cè)組分i的質(zhì)

30、量mi或其在載氣中的濃度與檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)濃度與檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)(色譜上表現(xiàn)為峰面積峰面積A Ai i或峰高或峰高H Hi i)成正比成正比：色譜峰面積測(cè)量方法色譜峰面積測(cè)量方法對(duì)稱(chēng)峰對(duì)稱(chēng)峰iiiAfm 21210651940YhYhA . 不對(duì)稱(chēng)峰不對(duì)稱(chēng)峰 hYYA 2850150.定量校正因子定量校正因子（不能用峰面積直接代替濃度來(lái)進(jìn)行定量，還（不能用峰面積直接代替濃度來(lái)進(jìn)行定量，還必須乘上定量校正因子必須乘上定量校正因子f fi i) )物理意義是每單位峰面積所代表物質(zhì)的多少物理意義是每單位峰面積所代表物質(zhì)的多少 絕對(duì)校正因子（除與絕對(duì)校正因子（除與物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)外，還受有關(guān)外

31、，還受測(cè)定條測(cè)定條件件的影響）的影響）在一定的操作條件下在一定的操作條件下，組分組分i i的進(jìn)樣量的進(jìn)樣量m m與峰的面積與峰的面積A Ai i成正比：成正比：iiAfm iiAmf/ 絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子f fi i的大小的大小主要由主要由操作條件操作條件和儀器的靈敏度所和儀器的靈敏度所決定；決定；當(dāng)操作條件波動(dòng)時(shí)，當(dāng)操作條件波動(dòng)時(shí)，f fi i也發(fā)生變化。也發(fā)生變化。故故f fi i無(wú)法直接應(yīng)無(wú)法直接應(yīng)用，定量分析時(shí)，一般采用相對(duì)校正因子。用，定量分析時(shí)，一般采用相對(duì)校正因子。相對(duì)校正因子相對(duì)校正因子定義：定義：規(guī)定某一個(gè)組分為規(guī)定某一個(gè)組分為標(biāo)準(zhǔn)物標(biāo)準(zhǔn)物( (直接加入到待

32、測(cè)樣品中直接加入到待測(cè)樣品中) )，計(jì)算計(jì)算待測(cè)組分待測(cè)組分的絕對(duì)校正因子的絕對(duì)校正因子與此標(biāo)準(zhǔn)物與此標(biāo)準(zhǔn)物絕對(duì)校正因子的絕對(duì)校正因子的比值。比值。siissm,im,im,mmAAfff相對(duì)校正因子：例例4.2.8 4.2.8 準(zhǔn)確稱(chēng)取一定質(zhì)量的色譜純對(duì)二甲苯、甲苯、準(zhǔn)確稱(chēng)取一定質(zhì)量的色譜純對(duì)二甲苯、甲苯、苯及仲丁醇，混合后稀釋?zhuān)捎脷溲鏅z測(cè)器，定量進(jìn)樣并苯及仲丁醇，混合后稀釋?zhuān)捎脷溲鏅z測(cè)器，定量進(jìn)樣并測(cè)量各物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的峰面積，數(shù)據(jù)如下：測(cè)量各物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的峰面積，數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)物質(zhì) 苯苯 仲丁醇仲丁醇 甲苯甲苯 對(duì)二甲苯對(duì)二甲苯m/g 0.4720 0.6325 0.8149 0.4547

33、m/g 0.4720 0.6325 0.8149 0.4547A/cmA/cm2 2 2.60 3.40 4.10 2.20 2.60 3.40 4.10 2.20以仲丁醇為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算各物質(zhì)的相對(duì)質(zhì)量校正因子。以仲丁醇為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算各物質(zhì)的相對(duì)質(zhì)量校正因子。2cm40. 36325. 0gfm仲丁醇 061403632501048149022. cmgcmgfffmmm仲丁醇甲苯甲苯 2cm.10481490gfm 甲苯 0616325081490104403.mmm （仲丁醇）（甲苯）（甲苯）（仲丁醇）（仲丁醇）（甲苯）甲苯mmAAfff 101980. 對(duì)二甲苯苯mmff法1：法2：同理：定

34、量計(jì)算方法定量計(jì)算方法歸一化法、內(nèi)標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法、外標(biāo)法等歸一化法、內(nèi)標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法、外標(biāo)法等歸一化法歸一化法設(shè)有幾個(gè)組分，每個(gè)組分的質(zhì)量分別為設(shè)有幾個(gè)組分，每個(gè)組分的質(zhì)量分別為m m1 1,m,m2 2,m,m3 3，測(cè)得色譜峰，測(cè)得色譜峰的面積分別為：的面積分別為：A A1 1，A A2 2，A A3 3，。各組分的絕對(duì)校正因子為：。各組分的絕對(duì)校正因子為： 333222111AmfAmfAmf 233223322222112112211mmAAfffmmAAfffmmAAfff設(shè)以第二個(gè)組分為標(biāo)準(zhǔn)物第二個(gè)組分為標(biāo)準(zhǔn)物，則各組分的相對(duì)校正因子為：各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：各組分的質(zhì)量

35、分?jǐn)?shù)為：各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和等于各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和等于1 1，即：，即： 332211333333221122223322111111AfAfAfAfmmwAfAfAfAfmmwAfAfAfAfmmw總總總%1001321 nwwww優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：歸一化法很直觀，容易接受，計(jì)算簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，當(dāng)操歸一化法很直觀，容易接受，計(jì)算簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，當(dāng)操作條件如進(jìn)樣量、流速等發(fā)生變化時(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響很作條件如進(jìn)樣量、流速等發(fā)生變化時(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響很小，是一種常用的計(jì)算方法。小，是一種常用的計(jì)算方法。缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是：必需所有組分都出峰。必需所有組分都出峰。內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法當(dāng)只需測(cè)定試樣中某幾個(gè)組分，或試樣中所

36、有組分不可能全部出當(dāng)只需測(cè)定試樣中某幾個(gè)組分，或試樣中所有組分不可能全部出峰時(shí)，可采用內(nèi)標(biāo)法。峰時(shí)，可采用內(nèi)標(biāo)法。內(nèi)標(biāo)法是將一定質(zhì)量的純物質(zhì)內(nèi)標(biāo)法是將一定質(zhì)量的純物質(zhì)( (非被測(cè)組分非被測(cè)組分的純物質(zhì)的純物質(zhì)) )作為作為內(nèi)標(biāo)物內(nèi)標(biāo)物，加入到準(zhǔn)確稱(chēng)取的試樣中，根據(jù)加入到準(zhǔn)確稱(chēng)取的試樣中，根據(jù)內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量及其之在色譜圖上內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量及其之在色譜圖上相應(yīng)峰面積比，求出被測(cè)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。相應(yīng)峰面積比，求出被測(cè)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。SSSiiiAfmAfm SiiSSiiSiAAfAfAfmm SSiiimAAfm 為常數(shù)%100%100 樣樣mAmAfmmwSSiiii設(shè)樣品的質(zhì)量為m樣，則待測(cè)組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為選擇內(nèi)標(biāo)物應(yīng)遵循的原則：試樣中不存在的純物質(zhì)試樣中不存在的純物質(zhì)，否則會(huì)使色譜峰重疊而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定試樣的色譜峰面積；內(nèi)標(biāo)物的物理及物理化學(xué)性質(zhì)應(yīng)與被測(cè)物相近物理及物理化學(xué)性質(zhì)應(yīng)與被測(cè)物相近，當(dāng)操作條件發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)標(biāo)物與被測(cè)物均受到相應(yīng)的影響兩者相對(duì)校正因子基本不變；色譜峰位于被測(cè)物色譜峰的附近位于被測(cè)物色譜峰的