第十一章氣相色譜法

第十一章氣相色譜法第一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23一、色譜法的特點(diǎn)、分類(lèi)和作用

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。

色譜法是一種分離技術(shù)，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；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。第二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23

當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時(shí)，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在兩相間經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時(shí)間不同，從而按一定次序由固定相中流出。與適當(dāng)?shù)闹髾z測(cè)方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測(cè)。

兩相及兩相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成了色譜法的基礎(chǔ)第三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/232.色譜法分類(lèi)

(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第四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23(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。

離子色譜：液相色譜的一種，以特制的離子交換樹(shù)脂為固定相，不同pH值的水溶液為流動(dòng)相。第五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23(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。第六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23氣相色譜儀器快照

gaschromatographicinstruments第七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23第八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五第九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/232560

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1920

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液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)第十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、氣相色譜儀的組成

載氣→減壓→凈化→穩(wěn)壓→

→色譜柱→檢測(cè)器→記錄儀

進(jìn)樣

流動(dòng)相進(jìn)樣系統(tǒng)色譜柱檢測(cè)器記錄系統(tǒng)第十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23結(jié)構(gòu)流程第十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/234.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。第十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23二、色譜分離過(guò)程色譜分離過(guò)程是在色譜柱內(nèi)完成的。填充柱色譜:氣固(液固)色譜和氣液(液液)色譜，兩者的固定相不同，分離機(jī)理不同。氣固(液固)色譜的固定相:多孔性的固體吸附劑顆粒。

固體吸附劑對(duì)試樣中各組分的吸附能力的不同。氣液(液液)色譜的固定相:由擔(dān)體和固定液所組成。

固定液對(duì)試樣中各組分的溶解能力的不同。氣固色譜的分離機(jī)理:

吸附與脫附的不斷重復(fù)過(guò)程；氣液色譜的分離機(jī)理：

氣液(液液)兩相間的反復(fù)多次分配過(guò)程。第十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.氣相色譜分離過(guò)程2023/6/23當(dāng)試樣由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱與固定相接觸時(shí)，被固定相溶解或吸附;隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附;揮發(fā)或脫附下的組分隨著載氣向前移動(dòng)時(shí)又再次被固定相溶解或吸附;隨著載氣的流動(dòng)，溶解、揮發(fā)，或吸附、脫附的過(guò)程反復(fù)地進(jìn)行。第十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/232.分配系數(shù)（partitioncoefficient）K

組分在固定相和流動(dòng)相間發(fā)生的吸附、脫附，或溶解、揮發(fā)的過(guò)程叫做分配過(guò)程。在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的濃度（單位：g/mL）比，稱為分配系數(shù)，用K表示，即：分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)。第十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23分配系數(shù)K的討論某組分的K=0時(shí)，即不被固定相保留，最先流出。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)；第十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/233.分配比（partitionratio）k

在實(shí)際工作中，也常用分配比來(lái)表征色譜分配平衡過(guò)程。分配比是指，在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的質(zhì)量比：

1.分配系數(shù)與分配比都是與組分及固定相的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，隨分離柱溫度、柱壓的改變而變化。2.分配系數(shù)與分配比都是衡量色譜柱對(duì)組分保留能力的參數(shù)，數(shù)值越大，該組分的保留時(shí)間越長(zhǎng)。3.分配比可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。分配比也稱：容量因子(capacityfactor)；容量比(capacityratio)；第十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/234.分配比（容量因子）與分配系數(shù)的關(guān)系

式中β=Vm/Vs（流動(dòng)相體積與固定相體積），稱為相比。VM為流動(dòng)相體積，即柱內(nèi)固定相顆粒間的空隙體積；VS為固定相體積，對(duì)不同類(lèi)型色譜柱，VS的含義不同；氣-液色譜柱：VS為固定液體積；氣-固色譜柱：VS為吸附劑表面容量；填充柱相比：6～35；毛細(xì)管柱的相比：50～1500。第十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/235.分配比與保留時(shí)間的關(guān)系

滯留因子（retardationfactor）：us：組分在分離柱內(nèi)的線速度；u：流動(dòng)相在分離柱內(nèi)的線速度；滯留因子RS也可以用質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω表示：若組分和流動(dòng)相通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的分離柱，需要的時(shí)間分別為tR和tM，則：由以上各式，可得：tR=tM(1+k)第二十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23三、色譜流出曲線與術(shù)語(yǔ)1.基線

無(wú)試樣通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。2.保留值

（1）時(shí)間表示的保留值

保留時(shí)間（tR）：組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時(shí)所需的時(shí)間；死時(shí)間（tM）：不與固定相作用的氣體（如空氣）的保留時(shí)間；

調(diào)整保留時(shí)間（tR

＇）：tR＇=tR－tM

第二十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23（2）用體積表示的保留值

保留體積（VR）：VR=tR×F0F0為柱出口處的載氣流量，單位：mL/min。

死體積（VM）：VM=tM×F0

調(diào)整保留體積(VR＇)：VR＇=VR－VM

第二十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/233.相對(duì)保留值r21組分2與組分1調(diào)整保留值之比：r21=t′R2

/t′R1=V′R2/V′R1相對(duì)保留值只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無(wú)關(guān)，它表示了固定相對(duì)這兩種組分的選擇性。第二十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/234.區(qū)域?qū)挾?/p>

用來(lái)衡量色譜峰寬度的參數(shù)，有三種表示方法：（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差()：即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。（2）半峰寬(Y1/2)：色譜峰高一半處的寬度Y1/2=2.354（3）峰底寬(Wb)：Wb=4第二十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/235.色譜流出曲線的數(shù)學(xué)描述

色譜峰為正態(tài)分布時(shí)，色譜流出曲線上的濃度與時(shí)間的關(guān)系為：

當(dāng)色譜峰為非正態(tài)分布時(shí)，可按正態(tài)分布函數(shù)加指數(shù)衰減函數(shù)構(gòu)建關(guān)系式。第二十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*第十一章

色譜分析第二節(jié)色譜柱效能一、塔板理論platetheory二、速率理論ratetheory三、分離度resolution

fundamentalofchromatographanalysis

fundamentalofchromatographtheory

第二十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*色譜理論需要解決的問(wèn)題：色譜分離過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑。柱效與分離度的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其關(guān)系。組分保留時(shí)間為何不同？色譜峰為何變寬？組分保留時(shí)間：色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素控制；（組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）色譜峰變寬：色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素控制；（兩相中的運(yùn)動(dòng)阻力，擴(kuò)散）兩種色譜理論：塔板理論和速率理論；第二十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*

塔板理論的假設(shè)：(1)在每一個(gè)平衡過(guò)程間隔內(nèi)，平衡可以迅速達(dá)到；(2)將載氣看作成脈動(dòng)（間歇）過(guò)程；(3)試樣沿色譜柱方向的擴(kuò)散可忽略；(4)每次分配的分配系數(shù)相同。一、塔板理論-柱效能指標(biāo)

1.塔板理論（platetheory）半經(jīng)驗(yàn)理論；將色譜分離過(guò)程比擬作蒸餾過(guò)程，將連續(xù)的色譜分離過(guò)程分割成多次的平衡過(guò)程的重復(fù)（類(lèi)似于蒸餾塔塔板上的平衡過(guò)程）；第二十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*

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：保留時(shí)間包含死時(shí)間，在死時(shí)間內(nèi)不參與分配!第二十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*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：第三十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五練習(xí)例1：在柱長(zhǎng)為2m的5%的阿皮松柱、柱溫為1000C，記錄紙速度為2.0cm/min的色譜條件下，測(cè)定苯的保留時(shí)間為1.5min，半峰寬為0.20cm，求理論塔板數(shù)。解：第三十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*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(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，所得色譜峰越窄。

(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。第三十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五小結(jié)1．塔板理論的貢獻(xiàn)：從熱力學(xué)角度解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大點(diǎn)的位置闡明了保留值與K的關(guān)系提出了評(píng)價(jià)柱效高低的n和H的計(jì)算式在比較相似柱的柱效時(shí)有用須在給定條件，指定組分測(cè)定時(shí)才有意義2．

第三十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五塔板理論優(yōu)缺點(diǎn)成功處：解釋了色譜流出曲線的形狀和濃度極大值對(duì)應(yīng)的tR

闡明了保留值與K的關(guān)系評(píng)價(jià)柱效（n，σ）存在問(wèn)題:1）做出了四個(gè)與實(shí)際不相符的假設(shè)忽略了組分在兩相中傳質(zhì)和擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)過(guò)程2）只定性給出塔板高度的概念，卻無(wú)法解釋板高的影響因素3）排除了一個(gè)重要參數(shù)——流動(dòng)相的線速度u，因而無(wú)法解釋柱效與流速關(guān)系更無(wú)法提出降低板高的途徑第三十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*二、速率理論-影響柱效的因素1.速率方程（也稱范.弟姆特方程式）

H=A+B/u+C·uH：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)？第三十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*A─渦流擴(kuò)散項(xiàng)

A=2λdpdp：固定相的平均顆粒直徑λ：固定相的填充不均勻因子

固定相顆粒越小dp↓，填充的越均勻，A↓，H↓，柱效n↑。表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。第三十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*B/u—分子擴(kuò)散項(xiàng)

B=2νDgν：彎曲因子，填充柱色譜，ν<1。Dg：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（cm2·s-1）

(1)存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散;(2)擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，H↑(n↓)，分離變差;(3)擴(kuò)散系數(shù)：Dg∝(M載氣)-1/2；M載氣↑，B值↓。(4)分子擴(kuò)散項(xiàng)與流速有關(guān)，流速↓，滯留時(shí)間↑，擴(kuò)散↑;第三十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*

k為容量因子；df為液膜厚度；Dg、DL為擴(kuò)散系數(shù)。

減小液膜厚度，選擇小分子量的氣體作載氣，可降低傳質(zhì)阻力。C·u—傳質(zhì)阻力項(xiàng)

傳質(zhì)阻力包括氣相傳質(zhì)阻力Cg和液相傳質(zhì)阻力CL即：C=（Cg+CL）第三十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*2.載氣流速與柱效——最佳流速載氣流速高時(shí)：

傳質(zhì)阻力項(xiàng)是影響柱效的主要因素，流速，柱效。載氣流速低時(shí)：

分子擴(kuò)散項(xiàng)成為影響柱效的主要因素，流速,柱效。H-u曲線與最佳流速：

由于流速對(duì)這兩項(xiàng)完全相反的作用，流速對(duì)柱效的總影響使得存在著一個(gè)最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對(duì)流速的一階導(dǎo)數(shù)有一極小值。以塔板高度H對(duì)應(yīng)載氣流速u(mài)作圖，曲線最低點(diǎn)的流速即為最佳流速。第三十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*3.速率理論的要點(diǎn)(1)組分分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑與渦流擴(kuò)散、濃度梯度所造成的分子擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到等因素是造成色譜峰擴(kuò)展柱效下降的主要原因。(2)通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類(lèi)、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。(3)速率理論為色譜分離和操作條件選擇提供了理論指導(dǎo)。闡明了流速和柱溫對(duì)柱效及分離的影響。(4)各種因素相互制約，如載氣流速增大，分子擴(kuò)散項(xiàng)的影響減小，使柱效提高，但同時(shí)傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響增大，又使柱效下降；柱溫升高，有利于傳質(zhì)，但又加劇了分子擴(kuò)散的影響，選擇最佳條件，才能使柱效達(dá)到最高。第四十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*三、分離度（又稱分辨率）

塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質(zhì)對(duì)的實(shí)際分離程度。即柱效為多大時(shí)，相鄰兩組份能夠被完全分離。色譜分離中的四種情況如圖所示：保留值之差──色譜過(guò)程的熱力學(xué)因素；區(qū)域?qū)挾醛ぉどV過(guò)程的動(dòng)力學(xué)因素。難分離物質(zhì)對(duì)的分離度大小受色譜過(guò)程中兩種因素的綜合影響：第四十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*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。第四十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*分離度的表達(dá)式：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)）。第四十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相鄰兩峰的峰底寬近似相等），引入相對(duì)保留值和塔板數(shù)，可導(dǎo)出下式：第四十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*討論：（1）分離度R與柱效n

分離度與柱效的平方根成正比，r21一定時(shí)，增加柱效，可提高分離度，但組分保留時(shí)間增加且峰擴(kuò)展，分析時(shí)間長(zhǎng)。（2）分離度R與相對(duì)保留值r21

增大r21是提高分離度的最有效方法，在相同分離度下，當(dāng)r21增加x倍，需要的n有效減小x2倍。

增大r21的最有效方法是選擇合適的固定液。第四十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*例題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=1.18n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。第四十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*例題3：

在柱長(zhǎng)1米，n=3600條件下,兩個(gè)組分的保留時(shí)間分別為12.2s和12.8s，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：第四十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*第十一章

色譜分析第三節(jié)色譜定性與定量分析方法一、定性分析二、定量分析fundamentalofchromatographanalysis

fundamentalofchromatographtheory

第四十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、定性分析1．利用保留值定性1）已知對(duì)照物定性：定性專(zhuān)屬性差注：不同組分如在某一色譜條件下保留值相同，應(yīng)更改色譜柱再檢測(cè)，粗步推算是否為一個(gè)純物質(zhì)峰2）相對(duì)保留值定性3）利用保留指數(shù)定性：唯一可靠、準(zhǔn)確、重復(fù)性好2．利用化學(xué)反應(yīng)定性：收集柱后組分，官能團(tuán)反應(yīng)定性鑒別（非在線）3．利用兩譜聯(lián)用定性：GC-MS，GC-FTIR第四十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、定量分析：以峰高或峰面積定量（一）峰面積的測(cè)量（二）定量校正因子（三）定量方法第五十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五（一）峰面積的測(cè)量2．非正常峰（不對(duì)稱峰）1．對(duì)于正常峰3．自動(dòng)求和（自動(dòng)積分儀或色譜工作站）：直接給出A，h，W1/2注：當(dāng)色譜操作條件一定時(shí)，在一定進(jìn)樣量范圍內(nèi)（不超載），W1/2與進(jìn)樣量無(wú)關(guān)第五十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）定量校正因子

1．兩種表示方法第五十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．相對(duì)校正因子的測(cè)定3．注意事項(xiàng)：相對(duì)校正因子與待測(cè)物、基準(zhǔn)物和檢測(cè)器類(lèi)型有關(guān)，與操作條件（進(jìn)樣量）無(wú)關(guān)基準(zhǔn)物：TCD→苯；FID→丁庚烷以氫氣和氦氣作載氣測(cè)的校正因子可通用以氮?dú)庾鬏d氣測(cè)的校正因子與兩者差別大第五十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）定量方法1．歸一化法2．外標(biāo)法3．內(nèi)標(biāo)法4．內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法第五十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五1．歸一化法前提：試樣中所有組分都產(chǎn)生信號(hào)并能檢出色譜峰依據(jù)：組分含量與峰面積成正比優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確定量結(jié)果與進(jìn)樣量、重復(fù)性無(wú)關(guān)（前提→柱子不超載）

色譜條件略有變化對(duì)結(jié)果幾乎無(wú)影響缺點(diǎn)：所有組分必須在一定時(shí)間內(nèi)都出峰必須已知所有組分的校正因子不適合微量組分的測(cè)定第五十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．內(nèi)標(biāo)法：待測(cè)試樣中加入一定量的選定的標(biāo)準(zhǔn)物，以待測(cè)組分和對(duì)照物的響應(yīng)信號(hào)對(duì)比定量

對(duì)內(nèi)標(biāo)物要求：a．內(nèi)標(biāo)物須為原樣品中不含組分b．內(nèi)標(biāo)物與待測(cè)物保留時(shí)間應(yīng)接近且R>1.5c．內(nèi)標(biāo)物為高純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，或含量已知物質(zhì)內(nèi)標(biāo)法優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)樣量不超量時(shí)，重復(fù)性及操作條件對(duì)結(jié)果無(wú)影響只需待測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物出峰，與其他組分是否出峰無(wú)關(guān)適合測(cè)定微量組分內(nèi)標(biāo)法缺點(diǎn)：

制樣要求高；找合適內(nèi)標(biāo)物困難；已知校正因子第五十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法固定試樣的稱取量，且加入恒定量的內(nèi)標(biāo)物內(nèi)標(biāo)對(duì)比法特點(diǎn)：

不需要校正因子進(jìn)樣量對(duì)結(jié)果影響不大過(guò)程：先將待測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，取固定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)物，混合后進(jìn)樣分析，測(cè)得Ai，As，用Ai/As對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度作圖，得到一組通過(guò)原點(diǎn)的直線，分析時(shí)，稱取與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同量的試樣和內(nèi)標(biāo)物，測(cè)出其峰面積比，由標(biāo)準(zhǔn)曲線即可查出待測(cè)組分含量。第五十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五4．外標(biāo)法：以待測(cè)組分純品為對(duì)照物，與試樣中待測(cè)

組分的響應(yīng)信號(hào)相比較進(jìn)行定量的方法a．工作曲線法：i純品→工作曲線，同體積樣品與之比較前提：進(jìn)入檢測(cè)器樣品量與峰面積成正比

b．外標(biāo)一點(diǎn)法：一種濃度對(duì)照物對(duì)比樣品中待測(cè)組分含量前提：截距為0，對(duì)照品濃度與待測(cè)組分濃度接近c(diǎn)．外標(biāo)兩點(diǎn)法：

前提：選取兩點(diǎn)對(duì)照品的濃度，需涵蓋待測(cè)濃度

外標(biāo)法特點(diǎn)：

1）不需要校正因子，不需要所有組分出峰2）結(jié)果受進(jìn)樣量、進(jìn)樣重復(fù)性和操作條件影響大

→每次進(jìn)樣量應(yīng)一致，否則產(chǎn)生誤差第五十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖示back第五十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五比較第六十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*例題4：

在有一試樣含有甲酸、乙酸、丙酸、水、苯等物質(zhì)，稱取1.055g、加入0.1907g環(huán)己酮作內(nèi)標(biāo)，混合均勻后，吸取3μL進(jìn)樣，得到色譜圖，從圖上測(cè)定的各組分色譜峰面積如下，已知S值，求甲酸、乙酸、丙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：甲酸乙酸丙酸環(huán)己酮峰面積14.872.642.4133相應(yīng)值S0.2610.5620.9381甲酸乙酸丙酸wi%7.7117.566.14第六十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23第九章

氣相色譜分析法一、氣固色譜固定相stationaryphasesinGas-solidchromatograph二、氣液色譜固定相stationaryphasesingas-liquidchromatograph

第四節(jié)

氣相色譜固定相gaschromatographicanalysis,GCstationaryphasesingaschromatograph第六十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23一、氣固色譜固定相

stationaryphasesinGas-solidchromatograph1.種類(lèi)

(1)活性炭和石墨化炭黑活性炭有較大的比表面積，吸附性較強(qiáng)。石墨化炭黑表面積小，克服了活性炭的缺點(diǎn)，峰形對(duì)稱

(2)活性氧化鋁有較大的極性。適用于常溫下O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等氣體的相互分離。CO2能被活性氧化鋁強(qiáng)烈吸附而不能用這種固定相進(jìn)行分析。

(3)硅膠與活性氧化鋁大致相同的分離性能，除能分析上述物質(zhì)第六十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23外，還能分析CO2、N2O、NO、NO2等，且能夠分離臭氧。(4)分子篩堿及堿土金屬的硅鋁酸鹽（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分子篩等（孔徑：埃）。常用5A和13X（常溫下分離O2與N2）。除了廣泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的分離外，還能夠測(cè)定He、Ne、Ar、NO、N2O等。

(5)高分子多孔微球（GDX系列）新型的有機(jī)合成固定相（苯乙烯與二乙烯苯共聚）。型號(hào)：GDX-01、-02、-03等。適用于水、氣體及低級(jí)醇的分析。第六十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/232.氣固色譜固定相的特點(diǎn)（1）性能與制備和活化條件有很大關(guān)系；（2）同一種固定相，不同廠家或不同活化條件，分離效果差異較大；（3）種類(lèi)有限，能分離的對(duì)象不多；（4）使用方便。第六十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23二、氣液色譜固定相

stationaryphasesingas-liquidchromatograph

氣液色譜固定相[固定液+擔(dān)體（支持體）]：小顆粒表面涂漬上一薄層固定液。固定液特點(diǎn)：

固定液在常溫下不一定為液體，但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài)。固定液的種類(lèi)繁多，選擇余地大，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。擔(dān)體：化學(xué)惰性的多孔性固體顆粒，具有較大的比表面積。第六十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23

1.作為擔(dān)體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件

比表面積大，孔徑分布均勻；化學(xué)惰性，表面無(wú)吸附性或吸附性很弱，與被分離組份不起反應(yīng)；具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎；顆粒大小均勻、適度。一般常用60~80目、80~100目。第六十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/232.擔(dān)體（硅藻土）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)。白色擔(dān)體：煅燒前原料中加入了少量助溶劑（碳酸鈉）。顆粒疏松，孔徑較大。比表面積較小，機(jī)械強(qiáng)度較差。但吸附性顯著減小，適宜分離極性組分的試樣。第六十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23表11-2氣液色譜擔(dān)體第六十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/233.固定液

固定液：高沸點(diǎn)難揮發(fā)的有機(jī)化合物，種類(lèi)繁多。(1)對(duì)固定液的要求應(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)。(2)選擇的基本原則“相似相溶”，選擇與試樣性質(zhì)相近的固定相。(3)固定液分類(lèi)方法如按化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性、應(yīng)用等的分類(lèi)方法。在各種色譜手冊(cè)中，一般將固定液按有機(jī)化合物的分類(lèi)方法分為：脂肪烴、芳烴、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等。第七十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23(4)固定液的最高最低使用溫度

高于最高使用溫度易分解，溫度低呈固體；(5)混合固定相

對(duì)于復(fù)雜的難分離組分通常采用特殊固定液或?qū)煞N甚至兩種以上配合使用；(6)固定液的相對(duì)極性

規(guī)定：角鯊?fù)椋ó惾椋┑南鄬?duì)極性為零，β，β’—氧二丙睛的相對(duì)極性為100。第七十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23表優(yōu)選固定液麥?zhǔn)铣?shù)：x’、y’、z’、u’、s’表示，分別代表了極性分子間存在著的靜電力（偶極定向力）；極性與非極性分子間存在著的誘導(dǎo)力；非極性分子間的色散力；氫鍵等。也可以用五個(gè)數(shù)的總和來(lái)表示固定相的極性大小，如：β，β’—氧二丙睛五個(gè)常數(shù)的總和為4427，是強(qiáng)極性固定相。第七十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*第九章

氣相色譜分析法一、檢測(cè)器特性specificpropertyofdetector二、熱導(dǎo)檢測(cè)器TCDthermalconductivitydetector三、氫火焰離子化檢測(cè)器flameionizationdetector,FID四、電子捕獲檢測(cè)器electroncapturedetector,ECD五、其他檢測(cè)器otherdetector第五節(jié)

氣相色譜檢測(cè)器gaschromatographicanalysis,GCdetectorofgaschromatograph第七十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*一、檢測(cè)器特性

specificpropertyofdetector1.檢測(cè)器類(lèi)型濃度型檢測(cè)器：

測(cè)量的是載氣中通過(guò)檢測(cè)器組分濃度瞬間的變化，檢測(cè)信號(hào)值與組分的濃度成正比。熱導(dǎo)檢測(cè)器；質(zhì)量型檢測(cè)器：

測(cè)量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)信號(hào)值與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器組分的質(zhì)量成正比。FID；廣普型檢測(cè)器：對(duì)所有物質(zhì)有響應(yīng)，熱導(dǎo)檢測(cè)器；專(zhuān)屬型檢測(cè)器：對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)，電子俘獲檢測(cè)器；第七十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*2.檢測(cè)器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)響應(yīng)值（或靈敏度）S：

在一定范圍內(nèi)，信號(hào)E與進(jìn)入檢測(cè)器的物質(zhì)質(zhì)量m呈線性關(guān)系：

E=SmS=E/m單位：mV/（mg/cm3）；（濃度型檢測(cè)器）mV/（mg/s）；（質(zhì)量型檢測(cè)器）S表示單位質(zhì)量的物質(zhì)通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)的大小。S值越大，檢測(cè)器（也即色譜儀）的靈敏度也就越高。檢測(cè)信號(hào)通常顯示為色譜峰，則響應(yīng)值也可以由色譜峰面積（A）除以試樣質(zhì)量求得：

S=A/m第七十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*3.最低檢測(cè)限（最小檢測(cè)量）

噪聲水平?jīng)Q定著能被檢測(cè)到的濃度（或質(zhì)量）。

從圖中可以看出：如果要把信號(hào)從本底噪聲中識(shí)別出來(lái)，則組分的響應(yīng)值就一定要高于N。檢測(cè)器響應(yīng)值為2倍噪聲水平時(shí)的試樣濃度（或質(zhì)量），被定義為最低檢測(cè)限（或該物質(zhì)的最小檢測(cè)量）。第七十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*4.線性度與線性范圍

檢測(cè)器的線性度定義：檢測(cè)器響應(yīng)值的對(duì)數(shù)值與試樣量對(duì)數(shù)值之間呈比例的狀況。

檢測(cè)器的線性范圍定義：檢測(cè)器在線性工作時(shí)，被測(cè)物質(zhì)的最大濃度（或質(zhì)量）與最低濃度（或質(zhì)量）之比。第七十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*二、熱導(dǎo)檢測(cè)器

thermalconductivitydetector,TCD1.熱導(dǎo)檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)池體（一般用不銹鋼制成）熱敏元件：電阻率高、電阻溫度系數(shù)大、且價(jià)廉易加工的鎢絲制成。參考臂：僅允許純載氣通過(guò)，通常連接在進(jìn)樣裝置之前。測(cè)量臂：需要攜帶被分離組分的載氣流過(guò)，則連接在緊靠近分離柱出口處。第七十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*2.檢測(cè)原理平衡電橋，右圖。不同的氣體有不同的熱導(dǎo)系數(shù)。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）。

第七十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*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。第八十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*3.影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素①橋路電流I

：I，鎢絲的溫度，鎢絲與池體之間的溫差，有利于熱傳導(dǎo)，檢測(cè)器靈敏度提高。檢測(cè)器的響應(yīng)值S∝I3，但穩(wěn)定性下降，基線不穩(wěn)。橋路電流太高時(shí)，還可能造成鎢絲燒壞。②池體溫度：池體溫度與鎢絲溫度相差越大，越有利于熱傳導(dǎo)，檢測(cè)器的靈敏度也就越高，但池體溫度不能低于分離柱溫度，以防止試樣組分在檢測(cè)器中冷凝。第八十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*③載氣種類(lèi)：載氣與試樣的熱導(dǎo)系數(shù)相差越大，在檢測(cè)器兩臂中產(chǎn)生的溫差和電阻差也就越大，檢測(cè)靈敏度越高。載氣的熱導(dǎo)系數(shù)大，傳熱好，通過(guò)的橋路電流也可適當(dāng)加大，則檢測(cè)靈敏度進(jìn)一步提高。氦氣也具有較大的熱導(dǎo)系數(shù)，但價(jià)格較高。表某些氣體與蒸氣的熱導(dǎo)系數(shù)（λ），單位：J/cm·℃·s第八十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*三、

氫火焰離子化檢測(cè)器

flameionizationdetector,FID1.特點(diǎn)簡(jiǎn)稱氫焰檢測(cè)器（FID：hydrogenflameionizationdetector）

(1)典型的質(zhì)量型檢測(cè)器;(2)對(duì)有機(jī)化合物具有很高的靈敏度;(3)無(wú)機(jī)氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng);(4)氫焰檢測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等特點(diǎn);(5)比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)下限可達(dá)10-12g·g-1。第八十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*2.氫焰檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)

(1)在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（100—300V）構(gòu)成一個(gè)外加電場(chǎng)。(2)氫焰檢測(cè)器需要用到三種氣體：N2：載氣攜帶試樣組分；H2：為燃?xì)?；空氣：助燃?xì)狻?/p>

使用時(shí)需要調(diào)整三者的比例關(guān)系，檢測(cè)器靈敏度達(dá)到最佳。第八十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*3.氫焰檢測(cè)器的原理

(1)當(dāng)含有機(jī)物CnHm的載氣由噴嘴噴出進(jìn)入火焰時(shí)，在C層發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生自由基：

CnHm──→·CH(2)產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴(kuò)散進(jìn)來(lái)的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：·CH+O──→CHO++e(3)生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：

CHO++H2O──→H3O++COA區(qū)：預(yù)熱區(qū)B層：點(diǎn)燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應(yīng)區(qū)第八十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*氫焰檢測(cè)器的原理

(4)化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場(chǎng)的作用下分別向兩極定向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14A）；(5)在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進(jìn)入離子室的被測(cè)組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測(cè)器是質(zhì)量型檢測(cè)器。(6)組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬(wàn)分之一的碳原子被電離。(7)離子電流信號(hào)輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線A區(qū)：預(yù)熱區(qū)B層：點(diǎn)燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應(yīng)區(qū)第八十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*4.影響氫焰檢測(cè)器靈敏度的因素

①各種氣體流速和配比的選擇

N2流速的選擇主要考慮分離效能，

N2

H2

=11～11.5氫氣空氣=110。②極化電壓

正常極化電壓選擇在100～300V范圍內(nèi)。第八十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*四、電子捕獲檢測(cè)器

electroncapturedetector,ECD高選擇性檢測(cè)器，僅對(duì)含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度，檢測(cè)下限10-14g/mL，

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。第八十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五*五、其他檢測(cè)器otherdetector1.火焰光度檢測(cè)器(flamephotometricdetector,FPD)

化合物中硫、磷在富氫火焰中被還原，激發(fā)后，輻射出400、550nm左右的光譜，可被檢測(cè)；該檢測(cè)器是對(duì)含硫、磷化合物的高選擇性檢測(cè)器；2.熱離子檢測(cè)器(thermionicdetector,TID)氮、磷檢測(cè)器；對(duì)氮、磷有高靈敏度；在FID檢測(cè)器的噴嘴與收集極之間加一個(gè)含硅酸銣的玻璃球，含氮、磷化合物在受熱分解時(shí)，受硅酸銣作用產(chǎn)生大量電子，信號(hào)強(qiáng)；3.定性檢測(cè)器(聯(lián)用儀器)將兩種儀器結(jié)合；色-質(zhì)聯(lián)用儀(通過(guò)分子分離器連接)第八十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23第九章

氣相色譜分析法一、色譜柱及使用條件的選擇chromatographiccolumnsandchoiceofoperatingcondition

二、載氣種類(lèi)和流速的選擇classificationofcarriergasandchoiceofflowrate三、其它操作條件的選擇choiceofotheroperatingcondition第六節(jié)

分離操作條件的選擇gaschromatographicanalysis,GCchoiceofchromatographicoperatingcondition第九十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/23一、色譜柱及使用條件的選擇

chromatographiccolumnsandchoiceofoperating