分析化學(xué)氣相色譜法課件

第一節(jié)概述氣相色譜法（gaschromatography,GC）是以氣體為流動(dòng)相的色譜法。當(dāng)氣化的被測(cè)物質(zhì)隨載氣進(jìn)入色譜柱時(shí)，基于被測(cè)物質(zhì)在氣相和固定相之間吸附-解吸附（氣-固色譜）或分配（氣-液色譜）差異進(jìn)行分離?！駳夤躺V：利用不同物質(zhì)在固體吸附劑上的物理吸附-解吸能力不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離?！駳庖荷V：利用待測(cè)物在載氣和固定在惰性固體表面的液體固定相之間的分配原理實(shí)現(xiàn)分離。第一節(jié)概述氣相色譜法（gaschromatogr

氣相色譜優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：分離能力強(qiáng)：理論板數(shù)103～106靈敏度高：10-11～10-13g選擇性高：可分離對(duì)映體等難分離物質(zhì)快速：一次分析可在幾秒~幾十分鐘完成可用于無(wú)發(fā)色團(tuán)組分分析缺點(diǎn)：1.只適用于熱穩(wěn)定性好、易氣化的物質(zhì)分析2.分析非揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)需衍生化3.由于進(jìn)樣量少，定量進(jìn)樣有一定困難氣相色譜優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：分離能力強(qiáng)：理論氣相色譜儀氣相色譜儀氣相色譜流程示意圖隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，氣相色譜儀的各種參數(shù)（溫度、載氣流速、自動(dòng)進(jìn)樣等）控制均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化氣相色譜流程示意圖隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，氣相色譜儀1.載氣系統(tǒng)（gassupplysystem）

包括氣體鋼瓶或氣體發(fā)生器，壓力調(diào)節(jié)器，凈化管，流量控制器，等。

功能:提供清潔、流量恒定的載氣2.進(jìn)樣系統(tǒng)(sampleinjectionsystem)

包括進(jìn)樣器(微量進(jìn)樣針或自動(dòng)進(jìn)樣器)、隔墊和氣化室。功能:將試樣引入GC系統(tǒng)并蒸發(fā)成氣體。1.載氣系統(tǒng)（gassupplysystem）2.進(jìn)3.色譜柱系統(tǒng)（Columnsystem）

◆色譜柱，柱溫箱◆

色譜柱類(lèi)型:

填充柱（柱內(nèi)徑2～5mm)

毛細(xì)管柱(柱內(nèi)徑0.1～0.53mm)◆

柱溫可按程序改變（程序升溫）4.檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（Detectionanddatasystem）◆

檢測(cè)器，數(shù)據(jù)獲取和處理裝置5.控制系統(tǒng)（Controlsystem）

溫度控制，載氣流量控制，（自動(dòng)進(jìn)樣控制），信號(hào)控制

3.色譜柱系統(tǒng)（Columnsystem）第二節(jié)固定相一、氣-液色譜固定相（Gas-liquidstationaryphase）氣-液色譜固定相由固定液(stationaryliqiud,immobilizedliquid)和載體（support）組成（一）固定液固定液一般為高沸點(diǎn)物質(zhì)

(1)在使用溫度下蒸汽壓<10Pa(2)熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性(3)選擇性好(4)對(duì)被測(cè)物有一定溶解度要求第二節(jié)固定相一、氣-液色譜固定相（Gas-liquids固定液分類(lèi)：●按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi):烷烴,

聚硅氧烷,聚二醇,酯和聚酯烷烴類(lèi):異三十烷(squalane),阿皮松(Apiezon)聚硅氧烷類(lèi):R=-CH3,methylsilicone,OV-1,OV-101,SE-30,non-polarR=94%methyl,5%phenyl,1%vinyl,SE-54,weaklypolarR=50%methyl,50%phenyl,OV-17,middlepolarR=50%methyl,25%cyanopropyl,25%phenyl,OV-225,polar固定液分類(lèi)：●按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi):烷烴,聚硅氧烷,聚二聚二醇類(lèi):聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）,CarbowaxPEG-6000PEG-20M酯類(lèi):R=octyl,DOP(dioctylphthalate)R=nonyl,DNP(dinonylphthalate)聚酯類(lèi):丁二酸二甘醇聚酯(

Diethyleneglycolsuccinatepolyester，DEGS)聚二醇類(lèi):聚乙二醇（polyethyleneglyco固定液的極性是指固定液與被測(cè)物之間相互作用力的函數(shù)，與純粹的從化學(xué)結(jié)構(gòu)定義的極性不同，它是相對(duì)的。●按極性分類(lèi)相對(duì)極性:P0-10，+1；21-40,+2;……..;81-100,+5。P值越大，極性越強(qiáng)。固定液的極性是指固定液與被測(cè)物之間相互作用力的函數(shù)，與純粹的一些常用的固定液一些常用的固定液固定液的選擇非極性組分：選擇非極性固定液

色散力為主，按照沸點(diǎn)從低到高的順序出峰極性組分：選擇極性固定液偶極作用力為主，按照極性從小到大的順序出峰極性與非極性混合組分：選擇極性固定液非極性組分先出峰，極性組分按極性順序出峰氫鍵型組分：選擇聚二醇類(lèi)固定液按照形成氫鍵能力大小順序出峰復(fù)雜組分混合物：可選混合固定液，采用混涂、混裝、串聯(lián)方式。

無(wú)嚴(yán)格規(guī)則，一般可按“相似性原則”（ruleofsimilarity）選擇固定液時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注被分離組分間的主要差異是什么，據(jù)此選擇合適的固定液。固定液的選擇非極性組分：選擇非極性固定液無(wú)嚴(yán)格規(guī)則，一般可按例：不同固定液對(duì)分離的影響例：不同固定液對(duì)分離的影響(二)

載體比表面積大;化學(xué)惰性;熱穩(wěn)定性好;有一定機(jī)械強(qiáng)度基本要求類(lèi)型硅藻土

非硅藻土類(lèi)(玻璃微球，特氟龍)白色載體（ChromosorbW，101等）紅色載體（ChromosorbP，6201等）鈍化方法酸洗（AW）堿洗(BW)硅烷化(DMCS,HMDS)減弱載體表面吸附活性(二)載體比表面積大;基本要求類(lèi)型硅藻土非硅藻土類(lèi)(二、氣-固色譜固定相吸附劑:石墨化炭黑，硅膠，氧化鋁，用于分析低分子量醇、烷烴和醛酮分子篩:用于分析H2,O2,CO,N2,CO2,CH4等高分子多孔微球（GDX）:藥物分析中常用語(yǔ)分析乙醇、有機(jī)化合物中微量水分。例：廢氣成分檢測(cè)固定相：5A分子篩;TCD檢測(cè)器二、氣-固色譜固定相吸附劑:石墨化炭黑，硅膠，氧化鋁，用于三、載氣（Carriergas）N2:最常用的氣相色譜載氣；熱導(dǎo)率低，用于熱導(dǎo)檢測(cè)時(shí)的靈敏度

低H2:熱導(dǎo)率高，使用熱導(dǎo)檢測(cè)器時(shí)常用該載氣。

易燃，需注意安全He:熱導(dǎo)率高，常用于GC-MS三、載氣（Carriergas）N2:最常用的氣相色譜載第三節(jié)柱類(lèi)型◆填充柱:

●

玻璃或不銹鋼材質(zhì)

●

內(nèi)徑2～4mm,長(zhǎng)0.5～4m

●

固定相顆粒：60/80目或80/100目

●

常用載氣流速：20～60mL/min

●

柱效：800～1000/m

●

常規(guī)藥物分析時(shí)常用第三節(jié)柱類(lèi)型◆填充柱:◆毛細(xì)管柱

●石英材質(zhì),外涂聚酰亞胺保護(hù)層.

●

內(nèi)徑0.10～0.53mm，常用規(guī)格0.10、0.25、0.32、0.53mm.

●

常用類(lèi)型：涂壁毛細(xì)管(WCOT)

載體涂層毛細(xì)管(SCOT)

交聯(lián)毛細(xì)管（用于GC-MS）

●

載氣流速：1～2mL/min

●

應(yīng)用分流/不分流進(jìn)樣◆毛細(xì)管柱第四節(jié)檢測(cè)器濃度型檢測(cè)器:TCD,ECD質(zhì)量型檢測(cè)器:FID,FPD,NPD性能指標(biāo):靈敏度

(S):每1mL載氣中攜帶1mg被測(cè)組分進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)產(chǎn)生的電壓值(對(duì)濃度型檢測(cè)器),或者每秒鐘攜帶1mg被測(cè)組分進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)產(chǎn)生的電壓值（質(zhì)量型檢測(cè)器）。2.噪聲(N)和漂移3.檢測(cè)限（D）:D=2N/S

第四節(jié)檢測(cè)器濃度型檢測(cè)器:TCD,ECD性能指標(biāo):靈敏一、熱導(dǎo)檢測(cè)器（Thermalconductivitydetector,TCD）R1/R2=R3/R4,i=0R1/R2≠R3/R4,i≠0被測(cè)組分通過(guò)熱導(dǎo)池時(shí)，由于其熱導(dǎo)率與載氣不同，帶走的熱量不同，導(dǎo)致電橋不平衡，檢流計(jì)中有電流通過(guò)。將微電流通過(guò)電阻轉(zhuǎn)換成電壓，即為色譜信號(hào)。Wheatstone電橋一、熱導(dǎo)檢測(cè)器（Thermalconductivityd熱導(dǎo)檢測(cè)器的特點(diǎn)：屬于通用性檢測(cè)器，只要熱導(dǎo)率與載氣不同即可檢測(cè).與其他檢測(cè)器相比，靈敏度較低.響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍寬(105)對(duì)被測(cè)組分無(wú)破壞性熱導(dǎo)檢測(cè)器的特點(diǎn)：影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素1.電橋電流響應(yīng)值與橋電流的三次方成正比，故增加橋電流可顯著增加響應(yīng)信號(hào)，但橋電流不可任意增大，

載氣N2時(shí):100-150mA,H2做載氣時(shí):150-200mA。Note:加橋電流前需先通載氣，以免熱絲燒斷2.檢測(cè)器溫度不得低于柱溫，常比柱溫高20~50℃.3.載氣靈敏度正比于載氣與被測(cè)組分的熱導(dǎo)率差，H2>He>N24.熱絲電阻值載氣熱導(dǎo)率

載氣熱導(dǎo)率

H2224.3CH445.8He175.6propane26.4N231.5ethanol22.3Air31.5acetone17.6

影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素1.電橋電流響應(yīng)值與橋電流的三次方二、氫焰離子化檢測(cè)器（Flameionizationdetector，F(xiàn)ID)結(jié)構(gòu)含碳有機(jī)物在H2-Air火焰中燃燒產(chǎn)生碎片離子，在電場(chǎng)作用下形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度，檢測(cè)被色譜柱分離的組分。二、氫焰離子化檢測(cè)器（Flameionizationde離子化機(jī)理

機(jī)理不十分清楚，化學(xué)離子化是可能的離子化機(jī)理.

以苯為例:影響FID靈敏度的因素：

1.氣體流速比例:

N2:H2=1:1~1:1.5；H2:Air=1:10

2.檢測(cè)器溫度:>100℃（常用200-250℃）離子化機(jī)理機(jī)理不十分清楚，化學(xué)離子化是可能的離子化機(jī)理.影FID特點(diǎn)?質(zhì)量型檢測(cè)器?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用?靈敏度高(10-13g/s)?響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍寬(107)?響應(yīng)值與有機(jī)物中含碳原子的數(shù)目有關(guān)

?對(duì)不可燃化合物（H2O,CO2,SO2,CS2,NOx）無(wú)響應(yīng)FID特點(diǎn)?質(zhì)量型檢測(cè)器三、電子捕獲檢測(cè)器（Electroncapturedetector，ECD）63Nior3H結(jié)構(gòu):檢測(cè)原理:

?放射源發(fā)出的β-電子使載氣分子離子化，在電場(chǎng)作用下形成穩(wěn)定的基流；?具有強(qiáng)電負(fù)性元素的有機(jī)分子捕獲β-電子，使基流降低，形成倒峰。三、電子捕獲檢測(cè)器（Electroncapturedet電子捕獲檢測(cè)器的特點(diǎn)?對(duì)含電負(fù)性基團(tuán)（鹵素、硝基、過(guò)氧化物）具有選擇性響應(yīng)(10-15g/s)?對(duì)胺、醇、碳?xì)浠衔锘静幻舾?響應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍較窄(102)?非線性響應(yīng):?需用高純N2(>99.999%)作為載氣?非破壞性檢測(cè)電子捕獲檢測(cè)器的特點(diǎn)?對(duì)含電負(fù)性基團(tuán)（鹵素、硝基、過(guò)氧化物其他重要檢測(cè)器?火焰光度檢測(cè)器(Flamephotometricdetector，F(xiàn)PD)對(duì)含S和P化合物具有選擇性響應(yīng)?熱離子檢測(cè)器(thermionicdetector，TID）：也稱(chēng)氮磷檢測(cè)器（Nitrogenphosphorusdetector，NPD),

對(duì)含N和P化合物具有選擇性響應(yīng)?質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)?傅里葉變換紅外檢測(cè)器（FTIR）其他重要檢測(cè)器?火焰光度檢測(cè)器(Flamephotome第五節(jié)色譜條件選擇一、色譜條件選擇的依據(jù)Whereαisseparationfactor,k2isretentionfactor(capacityfactor)ofcompound2whichisretainedstrongerthancompound1.第五節(jié)色譜條件選擇一、色譜條件選擇的依據(jù)Whereαi1.固定相選擇

見(jiàn)第二節(jié).2.柱溫

色譜柱選定后，柱溫是影響分離的最重要條件。柱溫降低，分離度提高，但峰寬增加，分析時(shí)間加長(zhǎng)。選擇原則：在使難分離物質(zhì)對(duì)得到良好分離，分析時(shí)間適宜，峰形對(duì)稱(chēng)的前提下，盡量用低柱溫。

?

等溫:在分析過(guò)程中柱溫保持不變.

?程序升溫(temperatureprogramming):在一個(gè)分析周期中，柱溫按照一定程序改變，以利于性質(zhì)差異大的組分達(dá)到合適的分離度。該法適用于復(fù)雜組分（如寬沸程樣品、極性差異大的樣品）分析。二、

實(shí)驗(yàn)條件的選擇1.固定相選擇二、實(shí)驗(yàn)條件的選擇例：等溫和程序升溫對(duì)分離效果的影響例：等溫和程序升溫對(duì)分離效果的影響3.

載氣

低線速時(shí)，用N2

高線速時(shí)，用H2或He

用TCD時(shí)，使用H2或He可提高靈敏度4.

其他條件(1)進(jìn)樣口溫度：應(yīng)保證樣品瞬間氣化(2)檢測(cè)器溫度:高于柱溫20-50℃3.載氣4.其他條件1.分解法?熱裂解法:適用于高聚物等大分子分析?水解法:將大分子水解成小分子,蛋白質(zhì)水解成氨基酸2.衍生化法?酯化(esterification):-COOH-----COOR?硅烷化(silanization):-OH------O-Si(CH3)3-COOH------COOSi(CH3)3-NHR------NRSi(CH3)3

??；?acylation):-OH------OCOR-NN2-------NHCOR三、

樣品預(yù)處理1.分解法三、樣品預(yù)處理第六節(jié)定性分析和定量分析

一、系統(tǒng)適用性試驗(yàn)

用規(guī)定的對(duì)照品溶液或系統(tǒng)適用性試驗(yàn)溶液進(jìn)行試驗(yàn)，以判定所用色譜系統(tǒng)是否規(guī)定的要求。1．色譜柱的理論板數(shù)（n）此參數(shù)用于評(píng)價(jià)色譜柱的分離效能。2．分離度（R）:要求>1.53．重復(fù)性:用于評(píng)價(jià)連續(xù)進(jìn)樣中色譜系統(tǒng)響應(yīng)值的重復(fù)性。4．拖尾因子（T）用于評(píng)價(jià)色譜峰的對(duì)稱(chēng)性。除另有規(guī)定外，T應(yīng)在0.95~1.05之間。

第六節(jié)定性分析和定量分析一、系統(tǒng)適用性試驗(yàn)第六節(jié)定性分析和定量分析

二、定性分析

已知對(duì)照品對(duì)照法采用相對(duì)保留值定性用Kovats保留指數(shù)定性以GC-MS、GC-FTIR聯(lián)用法定性第六節(jié)定性分析和定量分析二、定性分析三、定量分析(一)校正因子(二)定量方法1.歸一化法（Normalizationmethod）?

所有組分均應(yīng)被分離并被檢測(cè)到?

對(duì)進(jìn)樣量要求不嚴(yán)格三、定量分析(一)校正因子(二)定量方法?所有組分均應(yīng)2.Externalstandardization（外標(biāo)法）（2）外標(biāo)一點(diǎn)法（onepointexternalstandardmethod）如校正曲線通過(guò)原點(diǎn)，可用外標(biāo)一點(diǎn)法（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法或校正曲線法

（StandardcurvemethodCalibrationc