氣相色譜定性定量分析

1、氣相色譜定性定量分析色譜法原理色譜法原理 在互不相溶的兩相流動(dòng)相和固定相的體系中，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第三組分（即溶質(zhì)或吸附質(zhì)）連續(xù)不斷地在兩相之間進(jìn)行分配，這種分配過程即為色譜過程。由于流動(dòng)相、固定相以及溶質(zhì)混合物性質(zhì)的不同，在色譜過程中溶質(zhì)混合物中的各組分表現(xiàn)出不同的色譜行為，從而使各組分彼此相互分離，這就是色譜分析法的實(shí)質(zhì)。 也就是說，當(dāng)一種不與被分析物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的被稱為載氣的永久性氣體（例如H2、N2、He、Ar、CO2等）攜帶樣品中各組分通過裝有固定相的色譜柱時(shí)，由于試樣分子與固定相分子間發(fā)生吸附、溶解、結(jié)合或離子交換，使試樣分子隨載氣在兩相之間反復(fù)多次分配，使那些分配系數(shù)只有微

2、小差別的組分發(fā)生很大的分離效果，從而使不同組分得到完全分離，例如一個(gè)試樣中含A、B二個(gè)組分，已知B組分在固定相中的分配系數(shù)大于A，即KBKA 當(dāng)樣品進(jìn)入色譜柱時(shí)，組分A、B以一條混合譜帶出現(xiàn)，由于組分B在固定相中的溶解能力比A大，因此組分A的移動(dòng)速度大于B，經(jīng)過多次反復(fù)分配后，分配系數(shù)較小的組分A首先被帶出色譜柱，而分配系數(shù)較大的組分B則遲被帶出色譜柱，于是樣品中各組分達(dá)到分離的目的。設(shè)法將流出色譜柱某組分的濃度變化用電壓、電流信號(hào)記錄下來，便可逐一進(jìn)行定性和定量分析。色譜術(shù)語介紹色譜術(shù)語介紹 基線基線當(dāng)沒有樣品進(jìn)入鑒定器時(shí)，在實(shí)驗(yàn)條件下，反映鑒定器噪聲隨時(shí)間變化的曲線稱基線。穩(wěn)定的基線是一條

3、直線。保留參數(shù)保留參數(shù) 死時(shí)間死時(shí)間（tM）：）：指不被固定相吸附或溶解的組分（如氣相色譜的空氣或甲烷）進(jìn)入色譜柱至柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)的時(shí)間，即從進(jìn)樣到惰性組分流出濃度極大點(diǎn)的時(shí)間。死時(shí)間正比于色譜柱中空隙體積的大小。 保留時(shí)間（保留時(shí)間（tR）：）：進(jìn)樣后組分流入檢測器的濃度達(dá)到極大值所需的時(shí)間，即組分從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰最大值所需的時(shí)間。 調(diào)整保留時(shí)間（調(diào)整保留時(shí)間（tR）：扣除死時(shí)間后某組分的保留時(shí)間 時(shí)間單位一般都以分（秒）表示色譜柱系統(tǒng)色譜柱系統(tǒng) 在色譜柱內(nèi)不移動(dòng)、起分離作用的物質(zhì)稱為固定相。氣固色譜的固定相是具有活性的多孔性固體物質(zhì)（吸附劑）、高分子多孔聚合物等固體固定相。氣-液色譜的固

4、定相有時(shí)僅指起分離作用的液態(tài)物質(zhì)（固定液），但一般是指承載有固定液的惰性固體，即液態(tài)固相。 氣固填充色譜柱氣固填充色譜柱 氣固色譜固定相是一類吸附劑，所能分析的氣固色譜固定相是一類吸附劑，所能分析的樣品主要是永久性氣體和低分子量的烴類樣品主要是永久性氣體和低分子量的烴類等氣態(tài)混合物等氣態(tài)混合物。氣液填充色譜柱氣液填充色譜柱 氣液色譜固定相是在惰性固體表面涂上一氣液色譜固定相是在惰性固體表面涂上一層很薄的高沸點(diǎn)有機(jī)液體，這種高沸點(diǎn)的層很薄的高沸點(diǎn)有機(jī)液體，這種高沸點(diǎn)的有機(jī)液體叫做有機(jī)液體叫做“固定液固定液”，起著承載固定，起著承載固定液作用的惰性固體叫做液作用的惰性固體叫做“載體載體”。固定液的

5、分類固定液的分類根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2991-82規(guī)定，氣相色譜固定液按結(jié)構(gòu)分為以下10類。（1）烴類：（a）脂肪烴；（b）芳香烴。 （2）聚硅氧烷類：如甲基、乙基、乙烯基、苯基甲基、氯苯基甲基、氟烷基甲基、氰烷基甲基等聚硅氧烷。按表觀狀態(tài)分別稱為硅油、硅彈性體、硅脂等。（3）聚二醇及聚烷基氧化物。（4）酯類：（a）二元酸酯；（b）聚酯和樹脂；（c）磷酸酯；（d）其他酯類。（5）其它含氧化合物：如醇、醛、酮、醚、酚、有機(jī)酸及其鹽和碳水化合物。（6）含氮化合物：（a）腈和氰基化合物；（b）硝基化合物；（c）胺和酰胺；（d）氮雜環(huán)化合物。（7）含硫及硫雜環(huán)化合物。（8）含鹵素化合物及其聚

6、合物。（9）無機(jī)鹽。（10）其他固定液毛細(xì)管柱氣相色譜法毛細(xì)管柱氣相色譜法 毛細(xì)管色譜柱內(nèi)徑只有毛細(xì)管色譜柱內(nèi)徑只有0.10.53mm,長度可達(dá)長度可達(dá)100m，甚至更長，空心。雖然每米理論板數(shù)與填，甚至更長，空心。雖然每米理論板數(shù)與填充柱相近，但可以使用充柱相近，但可以使用50100m的柱子，而柱的柱子，而柱壓降只相當(dāng)于壓降只相當(dāng)于4m長的填充柱，總理論板數(shù)可達(dá)長的填充柱，總理論板數(shù)可達(dá)1030萬。萬。 毛細(xì)管色譜的出現(xiàn)使色譜分離能力大大提高，對(duì)毛細(xì)管色譜的出現(xiàn)使色譜分離能力大大提高，對(duì)于分析復(fù)雜的有機(jī)混合物樣品，如石油化工、環(huán)于分析復(fù)雜的有機(jī)混合物樣品，如石油化工、環(huán)境污染、天然產(chǎn)品、生樣

7、樣品、食品等方面開辟境污染、天然產(chǎn)品、生樣樣品、食品等方面開辟了廣闊的前景，已成為色譜學(xué)科中一個(gè)獨(dú)具特色了廣闊的前景，已成為色譜學(xué)科中一個(gè)獨(dú)具特色的分支。的分支。 色譜柱：色譜柱：PEG-20M，聚乙二醇，聚乙二醇20M，極性，極性 類似品牌：類似品牌：DB-WAX、HP-Wax、Carbowax SUPELCOWAX10、 CPWAX52CB 應(yīng)用：醇類、酯、醛類、溶劑、單芳、精應(yīng)用：醇類、酯、醛類、溶劑、單芳、精油等油等氣相色譜檢測系統(tǒng)氣相色譜檢測系統(tǒng) 熱導(dǎo)池檢測器（熱導(dǎo)池檢測器（Thermal Conductivity Detector，TCD） 氫火焰離子化檢測器（氫火焰離子化檢測器（

8、Flame Ionization Detector，F(xiàn)ID） 電子捕獲檢測器（電子捕獲檢測器（Electron Capture Detector，ECD） 熱離子檢測器熱離子檢測器 （The Thermionio detector，TID） 火焰光度檢測器（火焰光度檢測器（Flame Photometric Detector，F(xiàn)PD）氣相色譜組成1.氣路系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制閥門和壓力表等；2.進(jìn)樣系統(tǒng)：包括進(jìn)樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）等；3.分離系統(tǒng)：包括色譜柱和柱溫控制裝置（色譜柱箱）等；4.檢測檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置等；5.操作系統(tǒng)：包括中文顯示器、

9、觸摸式參數(shù)輸入鍵盤。6.記錄系統(tǒng)：包括放大器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（色譜工作站）等。定性分析 在一定色譜條件（固定相和操作條件）下，各物質(zhì)均有其確定不變的保留值，因此，可利用保留值的大小進(jìn)行定性分析。對(duì)于較簡單的多組分混合物，若其色譜峰均能分開，則可將各個(gè)峰的保留值，與各相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)樣品在同一條件所測的保留值一一進(jìn)行對(duì)照，確定各色譜峰所代表的物質(zhì)。這一方法是最常 用、最可靠的定性分析方法，應(yīng)用簡便。但有些物質(zhì)在相同的色譜條件下往往具有近似甚至完全相同的保留值，因此，其應(yīng)用常限制于當(dāng)未知物已被確定可能為某幾個(gè)化合物或?qū)儆谀撤N類型時(shí)作最后的確證。倘若得不到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，就無法與未知物的保留值進(jìn)行對(duì)照，這時(shí)，可利

10、用文獻(xiàn)保留值及經(jīng)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行定性分析。對(duì)于組分復(fù)雜的混合物，則要與化學(xué)反應(yīng)及其它儀器分析法結(jié)合起來進(jìn)行定性分析。定量分析 在氣相色譜法中，定量測定是建立在檢測信號(hào)（色譜峰的面積）的大小與進(jìn)入檢測器組分的量（可以是重量、體積、物質(zhì)量等）成正比的基礎(chǔ)上。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于各組分在檢測器上的響應(yīng)值（靈敏度）不同，即等含量的各組分得到的峰面積不同，故引入了校正因子，可選用一標(biāo)準(zhǔn)組分s（一般以苯為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）的校正因子fs為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，為此，引入相對(duì)校正因子fi（即一般所說的校正因子），則被測物i的相對(duì)校正因子表達(dá) 為 fi=fi/fs=miAs/msAi=viAs/vsAii/s 式中，m=v， v為溶液的體

11、積，為物質(zhì)的密度。 本實(shí)驗(yàn)中要測定的苯、甲苯、二甲苯系同系物，可近似認(rèn)為其密度相等。故有 fi=viAs/vsAi 得到各組分的fI后，即可由測量的峰面積，用歸一化法計(jì)算出混合物中各組分的百分含量。其計(jì)算公式為 Ci%=Aifi/(A苯+A甲苯f甲苯+A二甲苯f二甲苯)三、儀器與試劑 1.儀器 SP-6890型氣相色譜儀（使用氫火焰檢測器，內(nèi)徑0.32微米、長30米的毛細(xì)管色譜柱，N2為載氣。），高純氫氣發(fā)生器。 微量注射器1微升1支100微升1支 滴管及磨口塞試管若干 氮?dú)怃撈?2.試劑 苯、甲苯、對(duì)二甲苯四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.色譜儀的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)方法見儀器說明書。使氮?dú)饬魉贋?0-40毫升/分，柱溫為120oC，汽化室溫度為150oC左右，熱導(dǎo)池溫度為150oC左右。 2.色譜圖的測繪 用微量注射器取苯0.5微升、甲苯0.5微升、對(duì)二甲苯1.0微升分別進(jìn)樣，作色譜圖。 用微量注射器取苯、甲苯、對(duì)二 甲苯的等量混合液1.0微升進(jìn)樣，重復(fù)三次，作色譜圖。 用微量注射器取苯、甲苯、對(duì)二甲苯未知混合液1.0微升進(jìn)樣，重復(fù)三次