儀器分析氣相色譜法3課件

氣相色譜法

Gaschromatographyyyq2/6/20231第一節(jié)概述按固定相的物態(tài)按柱的情況按分離機制1.分類GSCGLC填充柱毛細管柱吸附色譜法分配色譜法2/6/202322.GC的一般流程

氣路系統(tǒng)檢測器色譜柱進樣系統(tǒng)顯示系統(tǒng)2/6/202334.應用和發(fā)展

藥物分析中：有關物質檢查、原料藥和制劑的含量測定、中草藥成分分析、藥物的純化、制備的一種手段。廣泛應用于石油化學、化工、有機合成、醫(yī)藥、生物化學、食品分析和環(huán)境監(jiān)測等發(fā)展兩譜聯(lián)用儀

氣相色譜—質譜聯(lián)用（GC-MS）氣相色譜—傅立葉紅外（GC-FTIR）

2/6/20235第二節(jié)基本理論

一、基本概念

1.色譜峰

對稱因子fs(symmetryfactor)

fs=W0.05/2A=（A+B）/2A

對稱峰fs：0.95~1.05前延峰fs：<0.95拖尾峰fs：>1.05

2/6/202362.基線噪音隨時間變化

tR

retentiontimet0

deadtimetR'adjustretentiontimetR'=tR–t0

VR

retentionvolumeV0

deadvolumeVR'adjustretentionvolumeVR'=VR-V0=FctR'3.保留值2/6/20237說明乙酸正丁酯在ApiezonL柱上的保留行為相當于7.756個碳原子的正構烷烴的保留行為。例在ApiezonL柱上，柱溫1000C，用正庚烷及正辛烷為參考物質對，測定乙酸正丁酯的保留指數(shù)。測定結果：t0=30.0”tR=204.0”

乙酸正丁酯的tR=403.0”IX=100[7+1lg

310.0

-lg

174.0lg

373.4

-lg

174.0=775.6]2/6/202394.色譜峰區(qū)域寬度

是色譜柱柱效參數(shù)標準差半峰寬W1/2峰寬WhW1/212h2/6/202310（1）標準差X=0(X)=0.3989=

h（峰高）X=1(X)=0.2420=0.607h(X)=12eX22-（2）半峰寬W1/2=0.355（3）峰寬W

=4

=1.699

W1/22/6/202311相平衡參數(shù)tR'K

容量因子

分離條件

VS

tR'=t0K——VmVSKVmtR'=kt0k1k2

tR'=t0（k1-k2）

2/6/202313二、等溫線（isotherm）在一定溫度下，某組分在固定相和流動相間分配達到平衡時，該組分在兩相中濃度的關系稱為等溫線。CsCmK=CsCm2/6/202314三、塔板理論

（一）基本假設heightequivalenttoatheoreticalplateHEPTorH載氣間歇式通過色譜柱

樣品和新鮮載氣都加在0號板上，縱向擴散可略

分配系數(shù)K在各塔板上是常數(shù)

2/6/202315進氣N次后，在各塔板內溶質含量的分布符合二項式的展開式，故稱為二項式分布：二項式分布(p+q)N=1K=pq進氣四次后，分配系數(shù)大的A組分的濃度最高峰在1號塔板（0.132+0.263）分配系數(shù)小的B組分的濃度最高峰在3號塔板（0.132+0.263）。說明分配系數(shù)小的組分遷移速度快。2/6/202317例：用二項式定理計算進氣三次后各塔板內的溶質含量：(p+q)N=p3+3p2q+3pq2+q3=(0.667+0.333)3=0.297+0.444+0.222+0.037=1塔板號01232/6/202318進氣后第r號塔板中的含量NXr可由下述通式求出：NXr=N!r!(N-r)!pN-1qr2/6/202319二項式分布曲線XN2/6/202321（三）正態(tài)分布

流出曲線的濃度(C)與時間(t)的關系:

C=C02e(t-tR)222-t=tR時，C=Cmax

2Cmax=C02/6/202322若用hmax表示，將W1/2=2.355代入：

A=C0=1.065W1/2hmax

C0=22.355W1/2hmax2/6/202323舉例

在柱長2m、5%阿皮松柱、柱溫1000C、記錄紙速為2.0cm/min的實驗條件下，測定苯的保留時間為1.5min，半峰寬為0.20cm。求理論塔板高度。n=tRW1/2()25.54=1.500.20/2.0()25.54=1.2103H=Ln2000=1.2103=1.7mm2/6/202325四、VanDeemter方程

H=A+B/u+Cu

在低速時，uH

柱效在高速時，uH

柱效

2/6/2023262.縱向擴散B=2Dg

與填充物有關=1無阻礙毛細管柱

<1(0.5~0.7)填充柱

Dg擴散系數(shù)

組分分子量Dg柱溫Dg要使B/u

增大u（u<u最佳）

降低柱溫增加柱壓選用分子量大的載氣2/6/2023293.傳質阻抗：氣液兩相間物質的傳遞氣液

溶解Cg—氣相傳質阻抗系數(shù)液氣

揮發(fā)Cl—液相傳質阻抗系數(shù)C=Cg+ClCl>>Cg

CCl

2/6/202330df

固定液液膜厚度Dl組分在固定液中的擴散系數(shù)

要使Cl

降低df

增大DlCl=23k(1+k)2df2Dl2/6/202331小結：選擇不同條件使柱效改善

填充物

粒度80~100目

均勻載氣

種類—分子量大流速—略大于最佳流速

固定液

類型—粘度小

數(shù)量少3~5%柱溫

統(tǒng)籌考慮，一般選低溫柱。

2/6/202332第三節(jié)色譜柱按柱粗細分類吸附柱分配柱填充柱毛細管柱按分離機制2/6/202333一、固定液（一）對固定液的要求在操作溫度下呈液態(tài)且蒸氣壓低對樣品中各組分有足夠的溶解能力，分配系數(shù)較大選擇性能高穩(wěn)定性好粘度小、凝固點低2/6/202334（二）固定液的分類1.化學分類法烴類硅氧烷類醇類酯類非聚合酯聚酯類甲基硅氧烷氟烷基硅氧烷苯基硅氧烷氰烷基硅氧烷烴芳烴非聚合醇聚合醇2/6/2023352.極性分類法相對極性特征常數(shù)羅氏特征常數(shù)法麥氏常數(shù)法都是以物質m在某一固定液和非極性固定液(通常是鯊魚烷)中的保留指數(shù)之差作為該固定液相對極性強弱的度量。2/6/202336（三）固定液的選擇1.相似性原則按極性相似原則選擇樣品固定液非（弱）極性非極性中等極性中等極性極性（強）極性極性極性強后出柱低沸點先出柱低沸點先出柱出柱順序2/6/202337按化學官能團相似選擇

固定液與組分的化學官能團相似時，相互作用力最強，選擇性最高。按主要差別選擇若組分沸點差別大，可選非極性固定液；若極性差別是主要矛盾，則選極性固定液。2/6/202338例：分離苯與環(huán)己烷的混合物沸點極性苯80.1C，環(huán)己烷80.7C苯（弱極性）二者相差0.6C環(huán)己烷（非極性）固定液：非極性很難分開DNPtR苯=1.5tR環(huán)己烷PEG-400tR苯=3.9tR環(huán)己烷2/6/202339二、載體（擔體）對載體的一般要求比表面積大孔穴結構好表面無（或很弱）吸附不與被分離物質或固定液起化學反應熱穩(wěn)定性好，粒度均勻，有一定的機械強度等2/6/2023402.載體的分類非硅藻土型硅藻土型紅色載體—與非極性固定液配伍白色載體—與極性固定液配伍2/6/2023413．載體的鈍化鈍化是除去或減弱載體表面的吸附性能。堿洗法酸洗法硅烷化法除去載體表面的鐵、鋁等金屬氧化物除去表面的Al2O3等酸性作用點除去載體表面的硅醇基2/6/202342三、氣—固色譜填充柱吸附劑分子篩高分子多孔微球化學鍵合相等固定相2/6/202343四、毛細管色譜柱（一）毛細管色譜柱的分類涂壁（WCOT）載體涂層（SCOT）開管毛細管柱