氣相色譜法分離條件的選擇

氣相色譜法分離條件的選擇第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

abca:柱效項，b:柱選擇性項，c:柱容量項2.分離方程式反映分離度與柱效(n),分配系數(shù)比(α)及容量因子(k)的關(guān)系式。理論塔板數(shù)第二組分的容量因子分配系數(shù)比第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日K、n、α對色譜峰的影響增加k,分離度增加，峰明顯變寬；增加n,峰變窄，但改善分離度；增加α，增加分離度，峰寬度不變。第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日二、實驗條件的選擇在氣相色譜中，固定液、柱溫及載氣的選擇是分離條件選擇的3個主要方面。用于提高柱效，降低板高，提高相鄰組分的分離度。在進行定量分析時，要求組分能分離完全(R≥1.5)，才能獲得較好的精密度和準確度。1.從分離方程式選擇實驗條件：第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日（一）提高α

α決定于試樣中各組分本身的性質(zhì)，以及固定相和流動相。α越大，固定液的選擇性越好，R越大。α=1，R=0，兩組分不可能分離。提高α的方法：1）改變固定相和流動相的組成和性質(zhì)；2）降低柱溫第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日(二)提高k:k大，R大。

k與固定液的用量和分配系數(shù)有關(guān)，并受柱溫的影響。

增加固定液的用量，可增大R，但會延長分析時間，引起色譜峰展寬。

提高k的措施：通過改變柱溫和流動相組成，將k值控制為2～10。第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日(三)提高nn、L、H,R措施：1）制備一根性能優(yōu)良的柱子；2）改變流動相的流速和粘度、吸附在載體上的液膜厚度減小H,增大R。第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2.載氣及其流速的選擇范氏方程：H=A+B/u+Cua.分子擴散項為主；采用分子量大的載氣如N2，Ar,減小擴散系數(shù)，提高柱效。第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日范氏方程：H=A+B/u+Cub.傳質(zhì)阻力項為主；選用分子量較小的氣體，如H2，He,使組分有較大的擴散系數(shù)，提高柱效。通常：u最佳實用>u最佳選擇載氣還應(yīng)與檢測器相匹配。第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3.柱溫的選擇柱溫是一個重要參數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。柱溫升高的影響：1）提高分析速度，縮短分析時間；2）使氣液傳質(zhì)速率加快，可降低塔板高度，改善柱效。3）高于固定液“最高使用溫度”，會造成柱流失。4)加劇縱向擴散，降低柱效。優(yōu)點缺點第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日降低柱溫的影響：1）增大分配系數(shù)，增加柱選擇性；2）降低氣相擴散，減少固定液流失；3）延長柱壽命，降低檢測本底。缺點：1）增加分析時間；2）液相傳質(zhì)阻抗增加，峰擴張，嚴重時引起拖尾。第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、柱溫的選擇選擇柱溫的原則：在使難分離的物質(zhì)得到良好的分離、分析時間適宜、并且峰形不拖尾的前提下，盡可能采用低柱溫。對于寬沸程的混合物，采取程序升溫通常根據(jù)試樣的沸點選擇柱溫、固定液用量及載體的種類。第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日表根據(jù)試樣沸點選擇柱溫等條件試樣沸點范圍柱溫固定液用量載體種類氣體、氣態(tài)烴室溫～100℃20～30：100紅色低沸點試樣100～200℃150℃10～20：100紅色200～300℃150～180℃5～10：100白色300～450℃200～250℃1～5：100白色、玻璃注：固定液用量為固定液：載體第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日程序升溫：指按預(yù)先設(shè)定的加熱速度對色譜柱分期加熱以使混合物中所有的組分均能在最佳溫度下獲得良好的分離。程序升溫可以是線性的，也可以是非線性的。第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日圖a,恒定柱溫Tc=45℃,圖b,恒定柱溫，但Tc=120℃圖c：為程序升溫。

例:程序升溫與恒定柱溫分離沸程為225℃的烷烴與鹵代烴9個組分的混合物的差別。第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4、柱長和內(nèi)徑的選擇

分離度正比于柱長的平方根，即所以增加柱長對分離有利。但增加柱長會使各組分的保留時間增加，延長分析時間。因此，在滿足一定分離度的條件下，應(yīng)盡可能使用較短的柱子。填充柱柱長2～4m.第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3、柱長和內(nèi)徑的選擇

增加色譜柱的內(nèi)徑，可以增加分離的樣品量，但縱向擴散路徑的增加，會使柱效降低。柱內(nèi)徑4～6mm.第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4、進樣時間和進樣量進樣時間：進樣速度必須很快，因為當(dāng)進樣時間太長時，試樣原始寬度將變大，色譜峰半峰寬隨之變寬，有時甚至使峰變形。一般地，進樣時間應(yīng)在1s以內(nèi)。第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日進樣量進樣量：每根柱子，都有最大允許進樣量。進樣量過大，會造成色譜柱超負荷，柱效下降，峰形變寬，保留時間改變。最大允許進樣量，應(yīng)控制在使峰面積和峰高與進樣量呈線性關(guān)系的范圍內(nèi)，液體試樣一般進樣0.1～0.2μl。第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日五、其它條件氣化室溫度：氣化室溫度應(yīng)等于或稍高于樣品的沸點，以保證迅速氣化。通常高于柱溫30～50℃，否則色譜峰展寬，峰高下降。汽化室溫度過高，會導(dǎo)致樣品分解第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日檢測器溫度：高于柱溫30-50℃或等于氣化室溫度TCD：高于柱溫，溫度升高靈敏度下降，溫度應(yīng)穩(wěn)定FID：100℃以上，對溫度要求不高ECD：溫度對基流和峰高影響很大，但應(yīng)具體樣品具體分析第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日三、樣品預(yù)處理對于一些揮發(fā)性或熱穩(wěn)定性很差的物質(zhì)，需進行預(yù)處理，才能用于分離分析。1.分解法2.衍生化法：酯化法，硅烷化法第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日一、毛細管氣相色譜法的特點和分類(一)毛細管氣相色譜法的特點1.分離效能高。2.柱滲透性好（載氣流動阻力?。?.柱容量小，允許進樣量小。一般采用分流進樣技術(shù)和柱后尾吹。4.易實現(xiàn)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用。5.總柱效高。6.應(yīng)用范圍廣。第五節(jié)毛細管氣相色譜法第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日毛細管柱的內(nèi)徑一般小于1mm,可分為開管型和填充型；常規(guī)、小內(nèi)徑、大內(nèi)徑毛細管柱等。1.填充型毛細管柱

填充毛細管柱：先在玻璃管內(nèi)松散地裝入載體，拉成毛細管再涂固定液。

微型填充柱:柱徑細,載體顆粒細到幾十到幾百微米。(二)毛細管柱的分類

第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2.開管型毛細管柱按內(nèi)壁的狀態(tài)分：(1)涂壁毛細管柱(wallcoatedopentubularcolumn,WCOT):固定液涂在毛細管內(nèi)壁上。(2)多孔層毛細管柱(porous-layeropentubularcolumn,PLOT):在毛細管內(nèi)壁上附著一層多孔固體，沉積在毛細管玻璃內(nèi)表面而制成的。第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日(3)涂載體開管柱(supportcoatedopentubularcolumn,SCOT):先在毛細管內(nèi)壁上粘附一層載體，在此載體上再涂以固定液。第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日按內(nèi)徑分：(1)常規(guī)毛細管柱：內(nèi)徑0.1～0.3mm,一般0.25mm左右，可以是玻璃毛細管柱，或彈性石英毛細管柱(fusedsilicaopentubularcolumn,FSOT柱)，又稱熔融氧化硅開管柱。(2)小內(nèi)徑毛細管柱(microborecolumn):內(nèi)徑小于100μm,一般為50μm的彈性石英毛細管。(3)大內(nèi)徑毛細管柱：柱內(nèi)徑一般為0.32mm,0.53mm,常用石英柱.第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日詳細表達式：二、毛細管色譜速率理論和實驗

條件的選擇(一)毛細管色譜速率理論方程Golay方程式H=B/u+Cgu+Clu第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日空心毛細管柱，A=0，Cg:

氣相傳質(zhì)項在毛細管柱速率理論方程中較為重要?？v向擴散項隨載氣線速增加而下降。為了降低氣相傳質(zhì)項的斜率，增加Dg,常采用高擴散系數(shù)和低黏度的氫氣作載氣。第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日(二)毛細管色譜操作條件的選擇

1.毛細管柱的直徑2.載氣的選擇3.液膜厚度第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.毛細管柱的直徑H與柱內(nèi)徑平方r2成正比，uopt與柱內(nèi)徑成反比。內(nèi)徑以100～300μm為宜。快速分析采用細內(nèi)徑、短毛細管柱進行。第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2.載氣的選擇

常用的載氣：N2,H2,He.根據(jù)Golay曲線，多用氫氣作載氣。第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3.液膜厚度液膜厚度增加會使塔板高度增加，柱效下降。為了快速分析，常用小柱內(nèi)徑和薄液膜柱，為了增大柱容量，采用大口徑和厚液膜柱。第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日三、毛細管氣相色譜結(jié)構(gòu)流程進樣部分有用載氣分流放空的控制流路和為檢測器提供柱后尾吹氣的流路系統(tǒng)第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日(一)進樣系統(tǒng)毛細管柱與填充柱的比較毛細管柱填充柱內(nèi)徑<1mm4～6mm流速1ml/min30ml/min柱外死體積影響峰展寬不影響峰展寬由于死體積影響毛細管柱的峰展寬，柱后要用尾吹流路系統(tǒng)，進樣用分流裝置，采用分流進樣方式。第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.分流進樣分流進樣：進樣后，氣化室中載氣流量較大，氣化后，將混合物中較小的部分送進柱子，大部分放空。如氣化室總流速100ml/min,柱流速1ml/min,進樣時間為1/100min。作用：(1)快速進樣，起始譜帶窄。(2)控制樣品進入色譜柱的量，保證毛細管柱不超載。第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2.分流進樣器和分流比分流進樣器：使用玻璃內(nèi)插套管作為進樣器的氣化室，分流進樣使用2～4mm的玻璃套管，同時打開分流進樣閥。分流比：放空的試樣量與進入毛細管柱的試樣量之比。一般在50：1到500：1之間調(diào)節(jié)。第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日分流后，柱后流出的試樣組分量少、流速慢。解決方法：靈敏度高的氫焰檢測器，采用尾吹技術(shù)。第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3.線性分流樣品組分經(jīng)過分流器分出的一小部分的量進入柱子，它能夠代表樣品中組分的含量，對一個設(shè)計合理的分流器，樣品中的每一組分都能準確地分流成相同的比例，而與組分的化學(xué)性質(zhì)、沸點差異以及濃度大小等因素?zé)o關(guān)。第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日第六節(jié)定性與定量分析一、定性分析方法目的：確定待測試樣的組成，判斷各色譜峰代表什么組分。優(yōu)點：分離分析多種組分的混合物缺點：未知物定性困難，需用已知純物質(zhì)或有關(guān)的色譜定性參數(shù)定性。第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日常用定性方法1.已知物對照法2.利用相對保留值3.利用保留指數(shù)(retentionindex)定性4.官能團分類測定法5.兩譜聯(lián)用定性第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.已知物對照法方法：將已知物和未知物在相同的色譜柱上，以相同的操作條件進行實驗，將兩張色譜圖進行比較，保留時間相同，試樣可能含有此已知物組分。第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日復(fù)雜樣品定性已知物增加峰高法：將已知物加到未知試樣中混合進樣，若待定性組分峰比不加已知物時的峰高相對增加了，則可能含有該已知物的成分。雙柱定性：在兩個性質(zhì)差別較大的柱子上該色譜峰峰高都增大，一般可認定是同一物質(zhì)。第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2.利用相對保留值定性對于組分簡單的已知范圍的混合物，在無已知物的情況下，采用此法。通過引入?yún)⒈任镔|(zhì)，計算相對保留值，克服色譜條件變化導(dǎo)致的定性錯誤r1,2的數(shù)值決定于組分的性質(zhì)、柱溫與固定液的性質(zhì)，與固定液的用量、柱長、流速及填充情況等無關(guān)。第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日方法：

查手冊根據(jù)手冊的實驗條件及所用的標準物進行實驗取規(guī)定的標準物加入被測樣品中混勻，進樣，求r1,2

與手冊數(shù)據(jù)對比定性第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日3.利用保留指數(shù)定性

利用手冊上的保留指數(shù)對物質(zhì)進行定性，保持固定液及柱溫相同。保留指數(shù)的重復(fù)性及準確性均較好(相對誤差<1%),是定性的重要方法。方法：估計未知物為哪類物質(zhì)查手冊根據(jù)手冊給出的色譜條件進行實驗計算保留指數(shù)與手冊數(shù)據(jù)對照定性第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日4.官能團分類測定法把色譜柱的流出物(欲鑒定的組分)，通進官能團分類試劑中，觀察試劑是否反應(yīng)(顏色變化或產(chǎn)生沉淀)，判斷該組分含什么官能團或?qū)儆谀念惢衔铩Ｔ賲⒖急Ａ糁?，便可粗略定性。第四十七頁，共七十一頁，編輯?023年，星期日5.兩譜聯(lián)用定性氣相色譜作為分離手段，質(zhì)譜、紅外光譜作為鑒定工具。GC-MS，GC-FTIRSampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日二、定量分析方法1、色譜定量的依據(jù)：當(dāng)操作條件一定時，被測組分的質(zhì)量（或濃度）與檢測器給出的響應(yīng)信號(峰面積或峰高)成正比。

mi=fi′．Ai

fi′為校正因子，與檢測器及被測組分性質(zhì)有關(guān)第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日引入定量校正因子的原因1.當(dāng)兩個質(zhì)量相同的不同組分在相同條件下使用同一檢測器進行測定時，所得的峰面積卻不相同——不同物質(zhì)其fi′不同2.混合物中某一組分的百分含量并不等于該組分的峰面積在各組分峰面積總和中所占的百分率第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日絕對校正因子(fi′)：單位峰面積所代表物質(zhì)的質(zhì)量

fi′=mi/Ai

fi′值與組分i質(zhì)量絕對值成正比，所以稱為絕對校正因子。絕對校正因子的局限性：1）精確求出fi′值比較困難。2）對fi′值沒有統(tǒng)一的標準而無法直接應(yīng)用。第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日相對校正因子fi:物質(zhì)i和標準物質(zhì)s的絕對校正因子之比。

fi=fi′/fs′相對校正因子fi常用相對重量校正因子fg（fw）來表示。第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日相對校正因子的測定方法相對校正因子與被測物和標準物以及檢測器的類型有關(guān)，而與操作條件無關(guān)。因此，

fi

值可自文獻中查出引用。若文獻中查不到所需的fi值，也可以自己測定。常用的標準物質(zhì)，對熱導(dǎo)檢測器（TCD）是苯，對氫焰檢測器（FID）是正庚烷。第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、定量方法：歸一化法外標法內(nèi)標法內(nèi)標校正曲線法第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、定量方法——歸一化法歸一化法通常采用面積歸一化法方法優(yōu)點a.簡便、準確，定量結(jié)果與進樣量無關(guān)b.流速、柱溫等操作條件變化對結(jié)果影響很小。第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日2、定量方法——歸一化法方法缺點：1)必須所有組分在一個周期內(nèi)都能流出色譜柱，檢測器對它們都能產(chǎn)生信號。2)不能用于微量雜質(zhì)的含量測定。第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日外標法外標法又稱標準曲線法在一定操作條件下，用對照品配成不同濃度的對照液，定量進樣，用峰面積或峰高對對照品的量(或濃度)作校正曲線，求出斜率、截距，而后計算樣品的含量。若校正曲線線性好，截距近似為零，可用外標一點法(比較法)定量。第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日外標一點法：用一種濃度的i組分的標準溶液，進樣一次，或同樣體積進樣多次，取峰面積平均值，樣品溶液在相同條件下進樣，測得峰面積，用下式計算含量：i組分的質(zhì)量i組分的峰面積i組分對照液的質(zhì)量i組分對照液的峰面積第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日方法優(yōu)點：

操作計算簡便，不必用校正因子，不必加內(nèi)標物，常用于日常分析。方法缺點：1）色譜條件（檢測器的響應(yīng)、柱溫、流動相的流速（特別是對于氣相色譜）、進樣量、柱效等）對方法準確度影響極大2）進樣量要求準確第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)標法方法：選擇適宜的純物質(zhì)作為內(nèi)標物，定量加到準確稱取的樣品中，根據(jù)被測組分和內(nèi)標物在檢測器上的響應(yīng)值之比及內(nèi)標物的加入量進行定量，此方法稱為內(nèi)標法。

mi=fiAi

ms=fsAs第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)標物應(yīng)滿足的條件1.內(nèi)標物應(yīng)是試樣中不存在的物質(zhì)2.內(nèi)標物的性質(zhì)應(yīng)盡可能與被測組分性質(zhì)相近，不與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并完全溶于樣品3.內(nèi)標物的色譜峰應(yīng)盡可能位于被測組分的峰附近，或幾個被測組分峰中間，并且與這些組分完全分離4.內(nèi)標物的加入量應(yīng)與被測組分相近第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日方法優(yōu)點：1.定量結(jié)果準確，不需準確進樣；2.只要內(nèi)標物及被測組分出峰，與其他組分是否出峰無關(guān)；3.適用于測定藥物中微量有效成分或雜質(zhì)的含量。方法缺點：樣品配制麻煩，不易尋找內(nèi)標物。

第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)標校正曲線法特殊的內(nèi)標法——以被測組分的純物質(zhì)作為內(nèi)標物的內(nèi)標法。方法配制一系列不同濃度的對照液，并加入相同量的內(nèi)標物；配制試樣液，加入相同量的內(nèi)標物，進樣分析，測Ai和As，以Ai/As對對照溶液濃度作圖，求出斜率、截距后，計算試樣的濃度。第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)標對比法內(nèi)標校正曲線法的截距近似為零，可用內(nèi)標對比法(已知濃度試樣對照法)定量：第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日方法優(yōu)點：不必測出校正因子，消除了某些操作條件的影響，不需嚴格準確體積進樣。方法缺點：要進行兩次色譜操作，必須保證兩次測定的校正因子相同，否則會導(dǎo)致測定誤差第六十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日三、應(yīng)用及實例氣相色譜法在藥物分析中的應(yīng)用很廣泛，包括藥物的含量測定、雜質(zhì)檢查、有機溶劑的殘留量、中藥成分研究、制劑分析、治療藥物監(jiān)測和藥物代謝研究等。第六十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.藥物有機溶劑殘留量測定藥物中有機溶劑殘留量測定在藥典中可用不同的方法表述：一為有機溶劑殘留量限度列在質(zhì)量標準品種項下，如秋水仙堿中的氯仿和醋酸乙酯；二為藥典中列出一個應(yīng)限制殘留溶劑的總表。第六十七頁，共七十