GC 5.色谱条件选择.定性定量

2020年5月11日星期一,1,现代仪器分析,中药化学与分析教研室,气相色谱(GC),Gaschromatography,2020年5月11日星期一,2,第五节色谱条件的选择,色谱分离方程及范氏方程指导选择色谱条件的选择。一.色谱柱的选择（固定液的配比，柱长，柱直径，液膜厚度等等）1.1固定液的配比：高沸点样品，最好采用低配比；低沸点样品，宜用高配比。1.2柱长的选择柱长选择以使组分能完全分离，方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的分离度，然后根据基本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜。,2020年5月11日星期一,3,例在一根1m长的色谱柱上测得两组分的分离度为0.68,要使它们完全分离以(R=1.5),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。,2020年5月11日星期一,4,二温度的选择(柱温,气化室,检测器),(1)柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析速度。提高柱温可使气相、液相传质速率加快，有利于降低塔板高度，改善柱效，但增加柱温同时又加剧纵向扩散，从而导致柱效下降。柱温一般较样品中各组分的平均沸点低一些。,2020年5月11日星期一,5,选择柱温要兼顾几方面的因素。一般原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。另外，柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温不能高于固定液的最高使用温度。,2020年5月11日星期一,6,。,对于宽沸程的多组分混合物，采用程序升温法。分析过程中按一定速度提高柱温，随着温度上升，组分由低沸点到高沸点依次分离出来,程序升温法PTGC,2020年5月11日星期一,7,不难看出，采用程序升温后不仅改善分离，而且可以缩短分析时间，得到的峰形也很理想。,2020年5月11日星期一,8,（2）气化室温度气化温度一般较高于样品沸点，但要防止气化温度太高造成试样分解。,2020年5月11日星期一,9,（3）检测器温度一般要高于柱温3050C三个温度的关系(柱温,气化室,检测器)：,柱温,气化室温度,检测器温度,高柱温30C40c,稍大于等于样品沸点,2020年5月11日星期一,10,三.载气及其流速的选择,2020年5月11日星期一,11,当u较小时，分子扩散项B/u是影响板高的主要因素，选择相对分子质量较大的载气（N2，Ar），以使组分在载气中有较小的扩散系数。当u较大时，传质阻力项Cu起主导作用，选择相对分子质量小的载气(H2,He)，使组分有较大的扩散系数，减小传质阻力，提高柱效。,2020年5月11日星期一,12,载气应用最多是H2、N2和He气：H2特点：分子量小，热导系数大，粘度小，在TCD上常用做载气；在FID上做燃气；N2特点：分子量大，扩散系数小，除了TCD外，其它检测器多用做载气.氦气与H2性质类似，但安全，价贵,4.载气的选择,2020年5月11日星期一,13,最大允许进样量应控制在使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关系。如果超过最大允许进样量，线性关系遭破坏。一般说来，色谱柱越粗、越长，固定液含量越高，容许进样量越大。,四进样量的选择,2020年5月11日星期一,14,第六节定性分析方法,气相色谱法定性分析主要依据是保留值，所以需要标准样品。而且单靠色谱法对每个组分进行鉴定，往往不能令人满意。1.用已知纯物质对照定性是气相色谱定性分析中最方便，最可靠的方法。这个方法基于在一定操作条件下，各组分的保留时间是一定值的原理。如果未知样品较复杂，可采用在未知混合物中加入已知物，通过未知物中哪个峰增大，来确定未知物中成分。,2020年5月11日星期一,15,2020年5月11日星期一,16,对照法,2020年5月11日星期一,17,2根据相对保留值定性,只要保持柱温不变即可。所选用的基准物的保留值尽量接近待测样品组分的保留值可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样品。,2020年5月11日星期一,18,3与其他方法结合,GC-MS、GC-IR、发射光谱等仪器联用是目前解决复杂样品定性分析最有效工具之一。,2020年5月11日星期一,19,GC-MS,2020年5月11日星期一,20,第七节定量分析,依据：被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。因为峰高比峰面积更容易受分析条件波动的影响，且峰高标准曲线的线性范围也较峰面积的窄，因此，通常情况是采用峰面积进行定量分析。,2020年5月11日星期一,21,一.峰面积测量方法,峰面积测量的准确与否直接影响定量结果。对于不同峰形的色谱峰采用不同的测量方法。（1）对称形峰面积的测量峰高乘半峰宽法理论上可以证明，对称峰的面积A=1.065hW12,2020年5月11日星期一,22,（2）不对称峰面积的测量峰高乘平均峰宽法A=1/2h（W0.15W0.85）式中W0.15和W0.85分别为峰高0.15倍和0.85倍处的峰宽。现代色谱仪器一般具有数据处理软件（工作站），可以给出包括峰高和峰面积在内的多种色谱数据。,2020年5月11日星期一,23,二.定量校正因子,（一）定量校正因子定量分析是基于峰面积与组分的量成正比关系。由于同一检测器对不同物质具有不同的响应值，即对不同物质，检测器的灵敏度不同，所以两个相等量的物质得不出相等峰面积。,mi=fiAi,2020年5月11日星期一,24,fi为换算系数，称为定量校正因子，式中mi为组分i的量，Ai为峰面积。,fi=mi/Ai,2020年5月11日星期一,25,1.重量校正因子定义为：样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比。用下式表示,一般来说，热导池检测器标准物用苯，火焰离子检测器用正庚烷。,（二）相对定量校正因子,2020年5月11日星期一,26,相对校正因子与试样、标准物质和检测器类型有关，与操作条件、柱温、载气流速、固定液性质无关。,2020年5月11日星期一,27,（3）相对校正因子的测量与计算凡文献查得的校正因子都是指相对校正因子，可用fw,fm分别表示摩尔校正因子和质量校正因子（通常把相对二字略去）。校正因子测定方法：准确称量被测组分的对照品和标准物质，混合后，在实验条件下进样分析（注意进样量应在线性范围之内），分别测量相应的峰面积，然后通过公式计算校正因子，如果数次测量数值接近，可取其平均值。,2020年5月11日星期一,28,校正因子测量,2020年5月11日星期一,29,三常用的定量计算方法,（一）归一化法应用前提条件是试样中各组分必须全部流出色谱柱，并在色谱图上都出现色谱峰。,2020年5月11日星期一,30,归一化的优点:简便准确，当操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。适合于对多组分试样中各组分含量的分析。归一化的缺点:所有组分均要产生峰;一般还要知道各组分的校正因子.,2020年5月11日星期一,31,归一化,2020年5月11日星期一,32,某试样中含对、邻、间甲基苯甲酸及苯甲酸，并全部都在色谱图出峰，各组分相对重量和校正因子和色谱图中测得各峰面积列于下，用归一化法求出各组分的百分含量（P%）。苯甲酸对邻间f1.201.501.301.40A804504090,例题,2020年5月11日星期一,33,（二）内标法,当样品不是所有组分都不能流出色谱柱,或检测器不能对每个组分产生信号时,采用内标法。方法：内标加入样品一起分离,mi/ms=（Aifi）/（Asfs）,Ci%=mi/m100%,=（Aifims）/（Asfsm）,（二）内标法,2020年5月11日星期一,34,对内标物的要求是：样品中不含有内标物质；峰的位置在各待测组分之间或与之相近；稳定、易得纯品；与样品能互溶但无化学反应；内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相差不太大。,2020年5月11日星期一,35,选择一内标物质，以固定的浓度加入标准溶液和样品溶液中，以抵消实验条件和进样量变化带来的误差。内标法的校准曲线,是用AiAs对Ci作图，其中As为内标物的峰面积。,1.内标标准曲线法,2020年5月11日星期一,36,在不知道校正因子时，内标法的应用。方法是：标准品溶义液：内标+标准品溶液；样品溶液：内标+样品溶液。,2.内标对比法,（Ai/As）样品（Ci%）样品,（Ai/As）标准（Ci%）标准,2020年5月11日星期一,37,内标法优点：减小仪器稳定性差，进样不准带来的误差。配样品比较麻烦，内标物不容易找。,2020年5月11日星期一,38,以试样的标准品作对照物质，与对照物质对比求算试样含量的方法。1标准曲线法：（1）准确量取等体积一系列浓度不同的标准溶液分别进样，以峰面积A对C作标准曲线，或求出回归直线方程。（2）在完全相同的条件下，准确量取等体积进样，以样品的峰面积A作图或代入回归直线方程计算样品的含量。,（三）外标法,2020年5月11日星期一,39,2外标一点法当标准曲线过原点，即曲线的截距为零时，可采用外标一点法定量。注意：标准液浓度尽量和样品中组分浓度接近，减少误差。,2020年5月11日星期一,40,3外标两点法当标准曲线不过原点，即曲线的截距为不是零时，说明存在系统误差，采用外标两点法定量。,2020年5月11日星期一,41,外标法优点：外标法简便，不需要校正因子，它适用于日常控制分析和大量同类样品的分析。外标法缺点：进样量要求十分准确，操作条件也需严格控制。,2020年5月11日星期一,42,如无适宜的内标物,可以采用内加法。内加法又称叠加法。可分为两种方法：1.把待侧组分i的标准品加至待测样品溶液中，测定增加标准品后的溶液比样品溶液中i组分的峰面积增量，计算组分i的含量。mi=