气相色谱C(2011年3月)10-11-5

第五节分离条件的选择P448 一 分离度 分辨率 及影响因素二 实验条件的选择 一 分离度 分辨率 及影响因素 1 分离度定义式2 影响分离的因素 分离方程 分离度计算式 1 分离度定义式 分离度 相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍 衡量色谱分离条件优劣的参数 讨论 2 影响分离的因素 计算式 前提 定义式基础上 相邻两组分的峰宽一致 假设W1 W2 基本分离方程 a 柱效项及其影响因素 影响色谱峰的宽窄主要取决于色谱柱性能及载气流速 续前 讨论 增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段提高柱效 改善分离的途径 增加柱长 降低板高根据速率理论 降低板高 提高柱效的方法是 1 采用粒度较小 均匀填充的固定相 A项 2 分配色谱应控制固定液液膜厚度 C项 3 适宜的操作条件 流动相的性质和流速 柱温等等 B项 选用分子量较大 线速度较小的载气 N2气 控制较低的柱温 b 柱选择项及其影响因素 影响峰的间距主要受固定相性质 以及柱温影响 续前 讨论 增大柱选择性是改善分离度的最有力手段气相色谱中 柱选择性取决于固定相性质 影响K值 和柱温 K是温度的函数 选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别才能实现分离一般说 降低柱温可以增大柱的选择性 c 柱容量项及其影响因素 影响峰位主要受固定相用量 柱温的影响 续前 讨论 综合考虑分离度 分离时间和峰检测几项因素控制k的最佳范围2 5GC中 增加固定液用量和降低柱温可以增加k 图示 k影响峰位 n影响峰宽窄 影响两峰间距 p449 二 实验条件的选择 P497 色谱条件包括分离条件和操作条件分离条件是指色谱柱操作条件是指载气流速 进样条件及检测器 1 色谱柱的选择2 柱温的选择3 载气与流速的选择4 进样条件的选择 1 色谱柱的选择 以气液分配色谱为主 1 固定相的选择 2 柱长的选择 1 固定相的选择 固定液的选择 1 按 相似相溶 原则 极性相似或官能团相似2 按组分性质主要差别 沸点相差大的选非极性固定液沸点相差小的选极性固定液3 柱温 固定液最高使用温度 防止固定液流失 载体的选择 种类 粒度 续前 固定液配比的选择 高沸点组分 比表面积小的载体低固定液配比 1 3 低柱温低沸点组分 高固定液配比 5 25 加大k值 达到良好分离 2 柱长的选择 注 根据R 1 5选择L 一般较短 0 6 6m 不可以无限延长柱子 难分离组分 毛细管柱 练习 例 两组分在1m长柱子上的分离度为0 75 问使用多长柱子可以使它们完全分离 解 练习 例 两组分A B 柱长2m 空气保留时间30秒 A保留时间230秒 B保留时间250秒 B峰宽30秒 求柱理论塔板数 分离度 若完全分开 柱长至少多少米 解 2 柱温的选择 原则 1 在能保证R的前提下 尽量使用低柱温 但应保证适宜的tR及峰不拖尾 减小检测本底2 根据样品沸点情况选择合适柱温柱温应低于组分沸点50 1000C宽沸程样品应采用程序升温 续前 程序升温好处 改善分离效果缩短分析周期改善峰形提高检测灵敏度 3 载气与流速的选择 选择载气应与检测器匹配TCD 选H2 He u大 粘度小 FID 选N2 u小 粘度大 选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响 4 进样条件的选择 气化室温度 一般稍高于样品沸点 一般不高于500C 保证样品全部气化 一般稍高于柱温 检测室温度 应高于柱温30 500C 防止样品冷凝于检测器 进样量 不可过大 一般0 1 n 否则造成拖尾峰 注 检测器灵敏度足够 进样量尽量小最大允许进样量 使理论塔板数降低10 的进样量 讨论 tRHR流速加倍1 2tR增大变小柱温加倍变小 变小柱长加倍2tR不变1 414R固定液用量加倍2tR 记录仪纸速加倍不变不变不变 练习 例 已知物质A和B在一根30 0cm长的柱上的保留时间分别为16 40和17 63min 不被保留组分通过该柱的时间为1 30min 峰底宽为1 11和1 21min 试计算 1 柱的分离度 2 柱的平均塔板数 3 塔板高度 4 达1 5分离所需柱长 解 续前 第六节定性定量分析 一 定性分析1 己知物对照法未知物对照物同一柱tR相同可能为同一物质2 相对保留值柱温与固定相与文献相同3 两谱联用定性GC MS联用仪GC IR 1 未知物2 标准物 注意 程序升温时保留时间有变化 常用调整保留时间与保留温度定性 二 定量分析P504 1 峰面积测量A 1 065 h W0 52 校正因子绝对校正因子fi mi Ai需准确体积进样相对校正因子fi fi fs 标准物sTCD苯FID正庚烷相对质量校正因子进样量不需淮确操作条件变化关系不大 3 定量方法RSD 2 归一化法若样品中有n个组分 进样量为m 已知校正因子 优点 a 不需精确体积进样b 操作条件不需严格控制 如载气流速是否稳定 c 可用代替计算 用峰高校正因子缺点 应用条件 必须所有组分在操作时间内流出 检测器对它们都产生信号 知道校正因子 2 外标法m A标准曲线法A a bCr 0 999外标一点法 比较法 外标法特点 1 不需要校正因子 不需要所有组分出峰2 结果受进样量 进样重复性和操作条件影响大 每次进样量应一致 否则产生误差 1 浓度尽量接近2 标准曲线通过原点例如 农残测定 计算与作图两种方法 图示 back 3 内标法 1 纯度较高2 不是试样中的组分3 在色谱中与各组分完全分离 但其保留时间与被测组分的保留时间不要相差太大 应尽量靠近4 从样品前处理考虑 内标物与被测组分的物理化学性质最好接近 以保证有相近的提取率 对内标物的要求 P507 精确称量m 样品 ms 内标 mi Aifi ms Asfs 内标法 进样量对结果影响不大已知校正因子 内标法 一份样品加内标 已知校正因子 内标标准曲线法 不同浓度的标准品分别加内标 一份样品加内标 Ai As a bCr 0 999内标一点法 内标对比法 一份标准品加内标 一份样品加内标 内标标准曲线法与内标对比法进样量对结果影响不大不需要校正因子 1 浓度尽量接近2 标准曲线通过原点例如 酊剂中乙醇含量测定 内标法优点 进样量不超量时 重复性及操作条件对结果无影响只需待测组分和内标物出峰 与其他组分是否出峰无关适合测定微量组分内标法缺点 制样要求高 找合适内标物困难 已知校正因子 GC中常用内标法定量 进样量少 进样误差大 比较 第七节应用与示例 1 药物制剂中含醇量测定2 药物中有机溶剂残留量测定3 药物的含量测定VE盐酸林克霉素盐酸克林霉素OV 174 中药中挥发油研究 例 在一根1m长的色谱柱上测得两组分的分离度为0 68 要使它们完全分离则柱长应为多少 解 即在其他操作条件不变的条件下 色谱柱长要选择5m左右才能使分离度达R 1 5 组分达到完全分离 例 已知一色谱柱在某温度下的速率方程的A 0 08 B 0 65 C 0 003 求最佳线速度 和最小塔板高H 解 欲求 最佳和H最小 要对速率方程微分 即dH d d A B C d B 2 C 0而 最佳线速 最佳 B C 1 2最小板高 H最小 A 2 BC 1 2可得 最佳 0 65 0 003 1 2 14 7cm sH最小 0 08 2 0 65 0 003 1 2 0 1683cm 例 已知物质A和B在一个30 0cm柱上的保留时间分别为16 40和17 63分钟 不被保留组分通过该柱的时间为1 30分钟 峰宽为1 11和1 21mm 计算 1 柱的平均塔板数目 2 塔板高度 3 达到1 5分离度所需的柱长度 4 在较长柱上把物质B洗脱所需要的时间 解 1 nA 16 16 40 1 11 2 3493nB 16 17 63 1 21 2 3397nav 3493 3397 2 3445 3 44 103 2 H L n 30 0 3445 8 708 10 3cm 8 71 10 3cm 3 n2 3445 2 25 1 124 6 90 103源于n1 n2 R1 R2 2L nH 6 90 103 8 71 10 3 60 1cm 4 tR2 tR1 R2 R1 2 17 63 1 52 1 062 35 3分钟 例 用一根2m长色谱柱将组分A B分离 实验结果如下 空气的保留时间30秒 A峰与B峰的保留时间分别为230秒和250秒 B峰峰宽为25秒 求色谱柱的理论塔板数和两峰的分离度 若将两峰完全分离 柱长至少多少米 例 用气相色谱分析某一试样组分 得如下数据 死时间为1 5min 保留时间为6 5min 固定液体积为2 5ml 载气平均流速为0 8ml min 计算 1 该组分的容量因子和分配系数 2 死体积 保留体积和调整保留体积 例 A B两物质在一根2米长的柱子上进行气相色谱分析 用热导检测 测得tRA 250秒 tRB 310秒 tR空气 10秒 要达到完全分离 此柱的理论塔板数至少要多少 示例 例 内标法测定无水乙醇中微量水分 注 甲醇为内标 热导检测器 GDX固定相 水与甲醇的相对校正因子分别为0 55与0 58 补充概念 相比 流动相与固定相体积比 一 一 基本术语和计算公式 1 保留值tR tR tM VR VR VM2 色谱峰区域宽度 W W1 2 3 h A k R n H4 tR tR tM tR tM 1 K VS Vm 5 VR tR FC6 W 4 W1 2 2 355 7 k tR tM k K VS VM8 a K2 K1 k2 k1 tR2 tR1 tR2 tR1 9 n tR 2 5 54 tR W1 2 2 16 tR W 2 H L nn有效 tR 211 R tR2 tR1 W1 W2 2 R n1 2 4 1 k2 1 k2 12 R12 R22 L1 L2 差速迁移在色谱中 不同的组分要有不同的迁移速度 根据公式tR tM 1 K VS Vm 应有不同的K或k 调整保留时间 要改变k 主要通过选择合适的固定相和流动相来达到目的 在GC中 载气的选择余地不大 主要通过选择合适的固定相 塔板理论重点掌握n H的计算 峰形窄 理论塔板数高 板高小 柱效高 速率理论VanDeemter方程式简式H A B u C u 填充柱 H B u C u 空心柱 详细式H 2 d p 2 Dm u 2 k 3 1 k 2 df2 DL u了解各项 各符号的含义 理解分离条件的选择 即填充均匀度 填料的平均颗粒直径 液膜厚度 载气的性质及流速 柱温等对柱效及分离的影响 从范氏曲线理解最小板高和最佳线速度的含义 为了减少分析时间 常用最佳实用线速度 其数值大于最佳线速度 三 仪器 仪器主要部件载气钢瓶气化室色谱柱检测器记录仪填充柱气 固色谱柱气 液色谱柱气 液色谱柱由固定液和载体组成 固定液按极性分类可分为非极性 中等极性 极性以及氢键型固定液 一 TCD浓度型 载气与组分有差别H2He开气相色谱仪时 必须先开载气 后开电源 加热 关机时 最后关载气 FID质量型含C化合物N2H2Air具有灵敏度高 检测限小 死体积小等优点好的检测器 应灵敏度S大 检测限 D 2N S 小 线性范围宽 死体积小