色谱定性和定量分析

1、Finding Whoa at Office 2.01第八章第八章色谱的定性分析色谱的定性分析混合物混合物样品的来源性质和分析目的样品的来源性质和分析目的一般定性一般定性单体利用已知标准物对照定性利用已知标准物对照定性依据：相同的色谱操作条件，组分有固定的色谱依据：相同的色谱操作条件，组分有固定的色谱保留值保留值保留时间 有了解, 组成比较简单, 有标准物质作对照2、利用保留体积对照定性、利用保留体积对照定性 避免载气流速变化的影响避免载气流速变化的影响 V是利用载气流速和保留时间来计算是利用载气流速和保留时间来计算 利用利用T和和V与标准物质的比较与标准物质的比较 可靠性与分离度有关可靠性与

2、分离度有关 样品中组分多，色谱峰密集，直接比较困难样品中组分多，色谱峰密集，直接比较困难 同一保留时间对应多种化合物同一保留时间对应多种化合物3、利用加入法、利用加入法 将已知物质加入到样品，观察各组分色谱峰的相对将已知物质加入到样品，观察各组分色谱峰的相对变化来进行定性变化来进行定性 适用于样品中组分色谱峰过密适用于样品中组分色谱峰过密操作方法：操作方法： 做出样品的色谱图做出样品的色谱图 加入某纯已知物加入某纯已知物 在同样的色谱条件下做混合物的色谱图在同样的色谱条件下做混合物的色谱图 峰高增加即可能为加入的已知物峰高增加即可能为加入的已知物 另一种情况：增加了一个色谱峰另一种情况：增加了

3、一个色谱峰2. 利用文献保留值定性利用文献保留值定性 相对保留值定性相对保留值定性 组分和基准物质的调整保留值的比值组分和基准物质的调整保留值的比值 仅与固定液和柱温仅与固定液和柱温 适用于：组成简单、已知范围的混合物适用于：组成简单、已知范围的混合物 选定一定基准物按文献报道的色谱条件进行实验，选定一定基准物按文献报道的色谱条件进行实验，计算两组分的相对保留值计算两组分的相对保留值 选择易得到纯品，与分析组分保留至相近的作基准选择易得到纯品，与分析组分保留至相近的作基准物质物质 不受柱长、固定相填充情况、固定液用量、载气的不受柱长、固定相填充情况、固定液用量、载气的流速影响流速影响 保留指数

4、保留指数retention index 利用已知物得文献保留值与未知物得测定保留值对照利用已知物得文献保留值与未知物得测定保留值对照 保留指数保留指数 与柱温和固定相性质有关与柱温和固定相性质有关 计算：计算：Kovats指数指数 正构烷烃的保留指数为碳原子数乘以正构烷烃的保留指数为碳原子数乘以100 试验方法：试验方法： 测出组分保留时间测出组分保留时间 选择选择3种正构烷烃，分别大于小于样品种正构烷烃，分别大于小于样品 以正构烷烃的调整保留值的对数值对保留指数以正构烷烃的调整保留值的对数值对保留指数I作图作图 由被测组分的调整保留值的对数从图上求得保留指数由被测组分的调整保留值的对数从图上

5、求得保留指数保留指数的精密度及误差来源保留指数的精密度及误差来源1、系统误差：、系统误差： 气流速控不稳，如钢瓶出口压力低气流速控不稳，如钢瓶出口压力低 气路有污染气路有污染 温度控制不十分准确温度控制不十分准确2、测量误差、测量误差 死时间、保留时间、保留距离的测量死时间、保留时间、保留距离的测量3、采用双柱或多柱、采用双柱或多柱4、用保留指数进行定性需要知道被测样品的化合物类型、用保留指数进行定性需要知道被测样品的化合物类型，从文献查找该类物质的色谱条件，从文献查找该类物质的色谱条件 温度对保留指数的影响温度对保留指数的影响 不同温度下的保留指数不同温度下的保留指数1、同一物质、同一色谱柱

6、上的保留指数在一定温度范围内、同一物质、同一色谱柱上的保留指数在一定温度范围内与柱温呈线性关系与柱温呈线性关系 非极性固定相线性范围比极性固定相大，非极性固定相线性范围比极性固定相大，2、保留指数的温度效应、保留指数的温度效应 保留指数的温度变化率（保留指数的温度变化率（ I/ t）对于不同类物质是不同）对于不同类物质是不同的，如的，如 芳烃芳烃环烷烃环烷烃三取代烃三取代烃二取代烃和一取代烃二取代烃和一取代烃 4、计算机检索、计算机检索 计算机储存的标准保留指数换算为用户色谱条件下的保留计算机储存的标准保留指数换算为用户色谱条件下的保留指数和保留时间指数和保留时间 5、保留指数的优点、保留指数

7、的优点 以正构烷烃，把某组分的保留行为与紧靠它的正构烷烃来以正构烷烃，把某组分的保留行为与紧靠它的正构烷烃来标定，计算更为准确标定，计算更为准确 具有形象化优点具有形象化优点 与文献值对照可定性鉴定，与固定相的性质和柱温有关，与文献值对照可定性鉴定，与固定相的性质和柱温有关，准确度和重现性好准确度和重现性好 想关性好，利于判断结构想关性好，利于判断结构 保留指数是对数值，一组同系物的保留指数是对数值，一组同系物的I值与化合物的沸点和值与化合物的沸点和碳数呈线性关系碳数呈线性关系 比保留体积定性比保留体积定性Vg 气液色谱法中最重要的定性指标气液色谱法中最重要的定性指标缺点：实际工作中，需要准确

8、得知柱中固定液的量缺点：实际工作中，需要准确得知柱中固定液的量，固定液流失，固定液流失利用保留值规律进行定性利用保留值规律进行定性 1、利用双柱或双体系、利用双柱或双体系 同分异构体在同一色谱柱上保留值相同同分异构体在同一色谱柱上保留值相同 极性不同的色谱柱，极性相差越大，保留至相差也越极性不同的色谱柱，极性相差越大，保留至相差也越大大 非极性柱与极性柱配合使用非极性柱与极性柱配合使用 同系物的保留值在两根不同极性色谱柱上呈线性关系同系物的保留值在两根不同极性色谱柱上呈线性关系 非极性主上，各物质按沸点高低出峰，极性柱上由化合物非极性主上，各物质按沸点高低出峰，极性柱上由化合物结构决定结构决定

9、 两个纯物质在性能不同的两根或多根色谱柱上由完全相同两个纯物质在性能不同的两根或多根色谱柱上由完全相同的保留值，为同一物质的保留值，为同一物质 改变色谱条件，添加标准物质，对比色谱条件改变前后样改变色谱条件，添加标准物质，对比色谱条件改变前后样品中组分的分离结果品中组分的分离结果 GC中的碳数规律中的碳数规律 一定温度下，同系物的调整保留值的变化遵循如下规律一定温度下，同系物的调整保留值的变化遵循如下规律 lgVr = An+B n为分子的碳数为分子的碳数 已知同系物中几个组分保留值，推测其他组分的保留值，已知同系物中几个组分保留值，推测其他组分的保留值，再与未知物的色谱图对比再与未知物的色谱

10、图对比 先判断未知物的类型先判断未知物的类型 适用于任何同系物，有机化合物含有硅、硫及某些重复单适用于任何同系物，有机化合物含有硅、硫及某些重复单元（苯环，元（苯环，C=C等）的数目，也适用等）的数目，也适用 GC中的沸点规律中的沸点规律 同族具有相同碳原子数目的同分异构体的对数调整保留值同族具有相同碳原子数目的同分异构体的对数调整保留值与沸点的关系与沸点的关系 lgVr = CTb + D 与碳数规律相同与碳数规律相同 CX4，CHX3，CH2X2，CH3X 根据色谱图上未知峰的根据色谱图上未知峰的Vr值，查处该组分可能的沸点，参值，查处该组分可能的沸点，参考文献上有关沸点的数据，就可以推断

11、该组分为何种化合考文献上有关沸点的数据，就可以推断该组分为何种化合物物 LC中的保留值规则中的保留值规则 分离机理复杂分离机理复杂 不仅与固定相有关，还与流动相不仅与固定相有关，还与流动相 lnk = a + b lnCB + cCB3. 利用选择性检测器定性利用选择性检测器定性 FID，有机化合物，有机化合物 ECD，含卤素、电负性强的原子或基团，含卤素、电负性强的原子或基团 FPD，含，含S或或P NPD，含，含N、P UVD，具有双键共轭结构，具有双键共轭结构 DAD 双检测器定性双检测器定性 串联，非破坏性串联，非破坏性 TCD 并联，破坏性，并联，破坏性，FID和和FPD (三通三通

12、)4. 联用方法定性联用方法定性 色谱色谱-质谱联用质谱联用 GC-MS,LC-MS 色谱色谱-傅里叶变换红外光谱联用傅里叶变换红外光谱联用 GC-FTIR 色谱色谱-核磁共振联用核磁共振联用 GC-NMR1) 色谱色谱-质谱联用质谱联用 质谱灵敏度高，扫描快，给出分子量质谱灵敏度高，扫描快，给出分子量 真空匹配和接口，真空匹配和接口，LC-MS NIST库库; NIST/EPA/NIH; 应用最广泛应用最广泛 Wiley-农药库；农药库； Standard Pesticide Library 药物库，药物库，Pfleger Drug Library 挥发油库挥发油库 Essential Oi

13、l Library2) 色谱色谱-傅里叶变换红外光谱联用傅里叶变换红外光谱联用 有机化合物的结构分析有机化合物的结构分析 官能团定性官能团定性 有大量的标准图谱可查有大量的标准图谱可查 只适用于气相和正相液相色谱只适用于气相和正相液相色谱-MS EPA、Sadtler、Aldrich、Nicolet 色谱色谱-原子光谱联用原子光谱联用 金属元素的定性定量分析金属元素的定性定量分析 金属元素的不同价态获不同形态金属元素的不同价态获不同形态 色谱色谱-核磁共振联用核磁共振联用 色谱色谱-色谱联用色谱联用 GC-GC, GC-LC, LC-LC, LC-CE 液相色谱的辅助技术定性液相色谱的辅助技术

14、定性5. 化学方法定性化学方法定性1) 柱前预处理法柱前预处理法 使用物理或化学消除剂将样品中某类化合物消除、减少或使用物理或化学消除剂将样品中某类化合物消除、减少或转化转化 消除剂涂在载体上或放入消除柱消除剂涂在载体上或放入消除柱 放在进样的注射器放在进样的注射器 化合物发生不可逆吸附或化学反应，比对色谱图化合物发生不可逆吸附或化学反应，比对色谱图 加入化学试剂加入化学试剂 样品中含有特定官能团样品中含有特定官能团 含羟基的；乙酸酐；保留时间减小含羟基的；乙酸酐；保留时间减小 卤代烷；乙醇卤代烷；乙醇-硝酸银；沉淀；吸收峰消失硝酸银；沉淀；吸收峰消失 伯胺、仲胺；三氟乙酸酐；叔胺伯胺、仲胺；

15、三氟乙酸酐；叔胺 石油，烷烯芳烃；石油，烷烯芳烃；HBr；保留时间增加；保留时间增加 酮类；酮类；2,4-二硝基苯肼；橙黄色沉淀二硝基苯肼；橙黄色沉淀 裂解色谱法裂解色谱法 热裂解有一定规律性，热烈后的产物组成和含量是特征性的热裂解有一定规律性，热烈后的产物组成和含量是特征性的2) 柱上选择除去法柱上选择除去法 吸附剂或载体装入短柱，串联在分析柱前吸附剂或载体装入短柱，串联在分析柱前 5A分子筛；分子筛；C3-C11的正构烷烃的正构烷烃 KOH涂渍的石英粉；羧酸和酚类涂渍的石英粉；羧酸和酚类 酸性预柱酸性预柱-吸附胺类吸附胺类3) 柱后流出物化学反应定性法柱后流出物化学反应定性法 颜色反应颜色

16、反应 沉淀试剂沉淀试剂 放出气体放出气体 使用非破坏性检测器，使用非破坏性检测器，6. 平面色谱的定性法平面色谱的定性法 比移值比移值 固定相性质、展开剂的性质、被分离组分的性质、展开时温度和固定相性质、展开剂的性质、被分离组分的性质、展开时温度和展开距离展开距离 载体纸或吸附剂的种类和规格、薄层厚度、展开剂、平衡时间、载体纸或吸附剂的种类和规格、薄层厚度、展开剂、平衡时间、展开方式和距离、温度。展开方式和距离、温度。 相对比移值相对比移值 斑点的显色斑点的显色 自然光观察半点颜色，紫外光观察颜色和荧光自然光观察半点颜色，紫外光观察颜色和荧光 使用专属性显色剂使用专属性显色剂7. 多种方法配合

17、定性多种方法配合定性 GC-MS和保留指数配合和保留指数配合 GC-MS和和GC-FTIR配合定性配合定性色谱定量分析色谱定量分析定量分析的基本公式定量分析的基本公式 m = f A m，被测组分的量，被测组分的量 f, 被测组分的校正因子被测组分的校正因子 A, 被测组分的峰面积被测组分的峰面积定量校正因子定量校正因子 使检测器产生的信号能真实反映物质的量使检测器产生的信号能真实反映物质的量 对峰面积进行校正对峰面积进行校正 在定量分析时引入校正因子在定量分析时引入校正因子(f)，指单位峰，指单位峰面积所代表的被测组分的量面积所代表的被测组分的量1. 绝对校正因子绝对校正因子 同一个检测器，

18、同一物质其响应值只与该同一个检测器，同一物质其响应值只与该物质的量有关，物质的量有关， 主要由仪器的灵敏度决定，而灵敏度受样主要由仪器的灵敏度决定，而灵敏度受样品、时间、操作条件等影响品、时间、操作条件等影响2. 相对校正因子相对校正因子f 某物质与标准物质绝对校正因子之比某物质与标准物质绝对校正因子之比 TCD用苯作标准物质，用苯作标准物质，FID用正庚烷用正庚烷 将相对校正因子简称为校正因子。将相对校正因子简称为校正因子。 样品一定时，样品一定时，f只与检测器类型有关，与色谱条件无关只与检测器类型有关，与色谱条件无关1) 质量校正因子质量校正因子fm 组分的量用质量表示组分的量用质量表示

19、mi，Ai被测组分的质量和峰面积被测组分的质量和峰面积 ms，As标准物质的质量和峰面积标准物质的质量和峰面积mi/Aims/As=mimsAsAifm =fifs=2) 摩尔校正因子摩尔校正因子fM Mi被测组分的摩尔质量被测组分的摩尔质量 Ms标准物质的摩尔质量标准物质的摩尔质量MsMifM=fm3) 体积校正因子fM Mi被测组分的摩尔质量 Ms标准物质的摩尔质量 气体样品，摩尔校正因子等于体积校正因子ViVsAsAifV =注意：注意： 物质的校正因子可以通过查阅文献或手册获得；物质的校正因子可以通过查阅文献或手册获得； 相对校正因子随检测器的类别和使用的载气不同而有差异相对校正因子随

20、检测器的类别和使用的载气不同而有差异 有时候也受物质浓度、仪器结构和操作条件的影响有时候也受物质浓度、仪器结构和操作条件的影响 在引用文献数据和与文献对照时要注意影响因素在引用文献数据和与文献对照时要注意影响因素3. 峰高定量校正因子峰高定量校正因子fh 适用于用峰高进行定量的色谱峰适用于用峰高进行定量的色谱峰 受操作条件影响较大，不能直接引用文献值，在实际工作受操作条件影响较大，不能直接引用文献值，在实际工作中，需标准纯物质测定。中，需标准纯物质测定。 不适用于不对称的色谱峰和保留时间过小的色谱峰。不适用于不对称的色谱峰和保留时间过小的色谱峰。4. 响应值响应值 绝对响应值绝对响应值 单位量

21、组分通过检测器时产生的信号值，也成为绝对灵单位量组分通过检测器时产生的信号值，也成为绝对灵敏度。敏度。 相对响应值相对响应值 被测样品和标准样品绝对应答值的比值被测样品和标准样品绝对应答值的比值。5. 校正因子的测量方法校正因子的测量方法 纯品的待测化合物和标准物纯品的待测化合物和标准物 将二者配成已知比例的混合物将二者配成已知比例的混合物 取准确量的该混合物进样，在一定色谱条件下分析取准确量的该混合物进样，在一定色谱条件下分析 准确测量组分和标准物质所得色谱峰的峰面积准确测量组分和标准物质所得色谱峰的峰面积 按上述公式计算校正因子按上述公式计算校正因子注：测量定量校正因子的色谱条件最好与注：

22、测量定量校正因子的色谱条件最好与样品分析时的色谱条件一致或相近。样品分析时的色谱条件一致或相近。6. 确定校正因子的其他方法确定校正因子的其他方法1) 利用文献。利用文献。 文献查阅气相色谱检测器的相关组分校正因子文献查阅气相色谱检测器的相关组分校正因子 液相影响因素多，难以重复文献中的条件，需要液相影响因素多，难以重复文献中的条件，需要自己进行测定自己进行测定 2) 校正因子的估算校正因子的估算 热导池检测器热导池检测器 内插法内插法 加和法加和法 换算法换算法 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 内插法内插法 有效碳数法有效碳数法定量方法定量方法 把所有出峰组分的含量之和计为把所有出峰组

23、分的含量之和计为100%，计算，计算器中某一组分含量百分数的定量方法，称为归器中某一组分含量百分数的定量方法，称为归一化法。一化法。 适用条件：待测样品中各组分均能流出色谱注适用条件：待测样品中各组分均能流出色谱注，在检测器上都能独立的产生信号，在检测器上都能独立的产生信号1. 归一化法归一化法i=mimi=fiAifiAiii若样品中的组分为同系物或同分异构体，校正因子近似相若样品中的组分为同系物或同分异构体，校正因子近似相等，可不用引入校正因子，将峰面积或峰高直接利用归已等，可不用引入校正因子，将峰面积或峰高直接利用归已化公式，化公式，i=AiAiiX 100%X 100%优点：简便、准确

24、；进样量、流速、柱温等条件的变化优点：简便、准确；进样量、流速、柱温等条件的变化对定量结果的影响很小。对定量结果的影响很小。缺点缺点校正因子的测定较为麻烦校正因子的测定较为麻烦必须所有组分都出峰，重叠色谱峰影响峰面积的测定，必须所有组分都出峰，重叠色谱峰影响峰面积的测定，引起含量误差。引起含量误差。1.不适用于选择性检测器不适用于选择性检测器 归一化法主要用于归一化法主要用于GC的定量测定，在的定量测定，在HPLC中很少使用中很少使用。 GC中的中的FID和和TCD，对组分的校正因子相近或有一定的，对组分的校正因子相近或有一定的规律，从文献中可以查到或计算得到。且当为同系物时，规律，从文献中可

25、以查到或计算得到。且当为同系物时，可直接利用峰面积归一化定量可直接利用峰面积归一化定量 ，操作方便，结果误差较，操作方便，结果误差较小。小。 HPLC中，常用的紫外、荧光等检测器对样品的响应值差中，常用的紫外、荧光等检测器对样品的响应值差别较大别较大(即使是同系物即使是同系物)，不能忽略校正因子的影响；另外，不能忽略校正因子的影响；另外，该类检测器对某些组分没有响应值。，该类检测器对某些组分没有响应值。 外标法外标法 HPLC分析中比较常用分析中比较常用 操作简单，计算方便，快速的操作简单，计算方便，快速的绝对定量绝对定量分分析方法析方法2. 标准曲线法标准曲线法1. 标准样品绘制标准工作曲线

26、标准样品绘制标准工作曲线 配制梯度浓度的标准品溶液，在待测组分的分子色谱条件配制梯度浓度的标准品溶液，在待测组分的分子色谱条件下，等体积进样，作出峰面积对浓度的工作曲线，即为标下，等体积进样，作出峰面积对浓度的工作曲线，即为标准曲线。准曲线。 标准曲线的斜率为绝对校正因子。标准曲线的斜率为绝对校正因子。2. 样品测定样品测定 在绘制标准曲线的色谱条件下，对相同量或定量的样品进在绘制标准曲线的色谱条件下，对相同量或定量的样品进行色谱分析，得到色谱图。行色谱分析，得到色谱图。 测量色谱峰的峰面积或峰高，根据标准曲线计算样品组分测量色谱峰的峰面积或峰高，根据标准曲线计算样品组分的浓度，得到样品的量。

27、的浓度，得到样品的量。 单点校正法单点校正法 若得到的工作曲线通过原点若得到的工作曲线通过原点，已知待测组分的大概含量，已知待测组分的大概含量，可采用单点校正法。可采用单点校正法。 实验操作实验操作 配制一个与待测组分含量相近的已知浓度的标准溶液，在配制一个与待测组分含量相近的已知浓度的标准溶液，在相同的色谱条件下，分别将二者等体积进样，得到色谱图相同的色谱条件下，分别将二者等体积进样，得到色谱图，比较二者的峰面积或峰高，计算得出含量。，比较二者的峰面积或峰高，计算得出含量。标准曲线法的优点：标准曲线法的优点： 测定工作操作简单，计算方便测定工作操作简单，计算方便 适合于大批量样品分析适合于大

28、批量样品分析 给出的为样品的绝对量给出的为样品的绝对量缺点：缺点： 仪器和操作条件对分析结果影响很大，待测组分需与其他仪器和操作条件对分析结果影响很大，待测组分需与其他组分完全分离组分完全分离 色谱条件必须完全一致色谱条件必须完全一致 标准物质的纯度要求较高标准物质的纯度要求较高 样品前处理过程的损耗无法补偿样品前处理过程的损耗无法补偿 标准曲线使用一段时间后，需用标准物质进行校正标准曲线使用一段时间后，需用标准物质进行校正 将纯物质作为标准物加到待测样品中，依将纯物质作为标准物加到待测样品中，依据待测组分与标准物在检测器上的响应值据待测组分与标准物在检测器上的响应值(峰面积或峰高峰面积或峰高

29、)之比，参照标准物的量进行之比，参照标准物的量进行定量的方法定量的方法3. 内标法内标法i=AsAifismsm相对校正因子，标准物质的质量，样品质量，相对校正因子，标准物质的质量，样品质量，峰面积峰面积(峰高峰高)选择合适的内标物是内标法的关键选择合适的内标物是内标法的关键内标物的要求内标物的要求样品中不存在的纯物质样品中不存在的纯物质与待测组分的性质相近，化学性质稳定，不与样品或固与待测组分的性质相近，化学性质稳定，不与样品或固定相发生反应定相发生反应能与样品完全互溶能与样品完全互溶与样品中所有组分能完全分离，峰不重叠与样品中所有组分能完全分离，峰不重叠加入内标物的量接近待测组分的量加入内

30、标物的量接近待测组分的量称量准确称量准确内标物的校正因子容易得到内标物的校正因子容易得到内标标准曲线法内标标准曲线法 待测组分的纯物质配制梯度浓度标准溶液待测组分的纯物质配制梯度浓度标准溶液 取相同体积标液加入同样量的内标物，在相同的取相同体积标液加入同样量的内标物，在相同的色谱条件下分析色谱条件下分析 以浓度为横坐标，以待测组分和内标物的响应值以浓度为横坐标，以待测组分和内标物的响应值之比为纵坐标，得到标准曲线。之比为纵坐标，得到标准曲线。 相同条件分析样品相同条件分析样品内标法的优点内标法的优点可以忽略色谱条件可以忽略色谱条件(柱温、载气流速、桥电流和进样量柱温、载气流速、桥电流和进样量)

31、对测定结果的对测定结果的影响影响补偿待测组分在样品处理过程中的损失补偿待测组分在样品处理过程中的损失消除进样量不准确产生的误差，提高定量的准确度消除进样量不准确产生的误差，提高定量的准确度缺点缺点选择合适的内标物困难选择合适的内标物困难内标物称量要准确内标物称量要准确需要测得相对校正因子需要测得相对校正因子要求待测组分、内标物和其他组分能完全分离要求待测组分、内标物和其他组分能完全分离 以样品中已有组分作为内标物，将改组分以样品中已有组分作为内标物，将改组分的纯品加到待测样品中，在相同的色谱条的纯品加到待测样品中，在相同的色谱条件下，比较加入内标物前后的响应值件下，比较加入内标物前后的响应值(峰面峰面积或峰高积或峰高)，计算得待测组分的含量。，计算得待测组分的含量。4. 叠加法叠加法操作步骤操作步骤 对样品进行色谱分析对样品进行色谱分析 称取样品称取样品m，加入内标物，加入内标物mi，在