色谱课件_6_定性与定量

1、1第六章色谱第六章色谱定性和定量分析定性和定量分析第一节第一节 色谱的定性分析色谱的定性分析许多化合物可能在同一时间或几乎同一时间流出色谱柱，因此仅仅依靠气相色谱本身是不能对一个完全未知的化合物进行定性的。然而当问题被加以限定时，气相色谱将变成一个强有力的工具。可以通过比较气相色谱图，以确定样品是否相同。例如：油轮里的原油样品，可以和海上浮油比较，以确定油轮是否应对原油的泄漏负责。各种色谱分析的定性及定量分析方法基本上是相同的定性及定量分析方法基本上是相同的，这里以气相色谱的定性及定量分析做模式进行讨论。2色谱定性分析的基本依据是色谱定性分析的基本依据是保留时间，还可以用保留时间计算出来的还可

2、以用保留时间计算出来的各种保留值进行定性分析。进行定性分析。一、用保留时间定性一、用保留时间定性即利用纯物质对照定性即利用纯物质对照定性这是最简单色谱定性方法，就是把未知物和已知物在完全相同在完全相同的色谱条件下比较它们的保留时间的色谱条件下比较它们的保留时间。在色谱发展的初期人们就认识到，在同一台色谱仪和完全相同的色谱条件下，同一化合物有相同的保留时间。例如，从先前的实验中知道异辛烷在1.9 分钟出峰，那么一个在1.5 分钟出的峰一定不会是异辛烷。如果仪器运转正常，色谱条件稳定，在同样的色谱条件下，多次测定的保留时间总会有较好的重复性。3标准物未知物123ABCD标准物中的A、B、C、D分别

3、对应着甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇。因此我们可以断定，在未知物中含有相对应的甲醇、乙醇和正丙醇。例如有一未知组分的醇溶液，用气相色谱分析，就可以使用已知组分的醇溶液和未知醇溶液，在相同的仪器及色谱条件下测定它们的色谱图。这个方法可以对不复杂的混合物，用已知物作标准物质进行定性分析。4当一个未知的峰被初步确定后，还必须在别的当一个未知的峰被初步确定后，还必须在别的不同不同性质的色谱柱上重现，以得到确认性质的色谱柱上重现，以得到确认。例如，一个化合物在甲基硅氧烷柱例如，一个化合物在甲基硅氧烷柱(基于沸点分离基于沸点分离)和聚乙二醇柱和聚乙二醇柱(基于极性分离基于极性分离)上有正确的保留时上有正确的保

4、留时间，此定性很可能就是正确的。间，此定性很可能就是正确的。但这种方法只适用于但这种方法只适用于对组分性质已有所了解，组成对组分性质已有所了解，组成比较简单，且有标注物。比较简单，且有标注物。5 保留指数又称为柯瓦（保留指数又称为柯瓦（KovKov tsts）指数，它表示物指数，它表示物质在固定液上的保留行为，是目前使用最广泛并被国际质在固定液上的保留行为，是目前使用最广泛并被国际上公认的定性指标。它具有重现性好、标准统一及温度上公认的定性指标。它具有重现性好、标准统一及温度系数小等优点。系数小等优点。 保留指数也是一种相对保留值，它是把正构烷烃中某两保留指数也是一种相对保留值，它是把正构烷烃

5、中某两个组分的调整保留值的对数作为相对的尺度，并假定正个组分的调整保留值的对数作为相对的尺度，并假定正构烷烃的保留指数为构烷烃的保留指数为n n 100100。被测物的保留指数值可用。被测物的保留指数值可用内差法计算。内差法计算。6tR(Z)tR(Z+1)tR(X)1.利用保留指数定性，最简单的方法是利用文献值定性利用文献值定性。在文献中有大量保留指数值可供参考，只要使用与文献所用固定液及色谱条件相同固定液及色谱条件相同，测定未知物的保留指数，然后与文献值对照来判断未知物的组成。lglglglg100)()1()()(zRzRzRxRxttttzI7I1I2900140030010002.利用

6、双柱定性利用一根非极性固定液柱和一根极性固定液柱，同时测定未知物的保留指数，分别记作I1和I2，把两根色谱柱上得到的保留指数进行对比作图同系物的各个化合物在同样的+酮芳烃+醇平面图上成一条直线。未知物使用同样两根色谱柱测定保留指数，各画垂直于坐标轴的直线，二线相交处落在某类化合物的直线上，就是这类化合物。x63011608GC 可以和质谱或其它选择性检测器联用，以提供明确鉴定未知组分所需的辅助数据。不同的检测器对各类化合物具有不同的灵敏度。例如：气相色谱中的氢火焰离子化检测器(FID)对碳氢化合物灵敏，而对无机气体就不灵敏； 电子捕获监测器电子捕获监测器(ECD)对电负性强的化合物对电负性强的

7、化合物(如卤代烃如卤代烃)敏感。敏感。所以常把不同类型的检测器结合在一起，用双检测测器、双笔记录仪，利用在两种检测器上的灵敏度差别进行定性分析。在液相色谱中，也是同样的。尤其是二极管阵列检测器，在一次色谱操作中可同时或得吸光度、时间和波长(或频率)的三维谱图，这是一种很方便的定性分析方法。色谱法通常也用来监测杂质组分的存在(作为额外峰)。9各种化合物在不同的检测器上都有不同的应答值，所以峰面积的大小不仅取决于组分的质量质量，而且还与它的性质性质有关。即当两个质量相同的不同组分在相同条件下使用同一检测器进行测定时，所得的峰面积却不相同。为了使峰面积能真实反映出物质的质量，就要对峰面积进行校正，即

8、在定量计算是引入校正因子。校正因子。色谱定量的依据是，当操作条件一致时，被测组分的质量色谱定量的依据是，当操作条件一致时，被测组分的质量（或浓度）与检测器给出的响应信号成正比。即：（或浓度）与检测器给出的响应信号成正比。即： fi = mi / Ai一、绝对校正因子一、绝对校正因子定量分析的任务是求出混合样品中各组分的百分含量。定量分析的任务是求出混合样品中各组分的百分含量。iiiAfm 式中式中m mi为被测组分为被测组分i i的质量；的质量； Ai为被测组分为被测组分i i的峰面的峰面积；积；f f i为被测组分为被测组分i i的校正因子。的校正因子。第二节第二节 色谱的定量分析色谱的定量

9、分析10在实际分析中，常用某一物质作标准，此时得到的校正因子称作相对校正因子。相对校正因子。二、相对校正因子二、相对校正因子校正因子分为绝对校正因子和相对校正因子。绝对校正因子和相对校正因子。 某组分i的绝对校正因子 fi = mi / Ai 某组分i的相对校正因子 Fi= fi / fs（s为标准物质）111质量相对校正因子质量相对校正因子 Fm Fm =（mi /Ai）/（ms/As）= （Pi /Ai）/（Ps/As） P为样品混合物中，该组分所占的质量百分含量为样品混合物中，该组分所占的质量百分含量 。2摩尔相对校正因子摩尔相对校正因子 FM FM =（ni /Ai）/（ns/As）=

10、FmMS/Mi m=M n（M为分子量）3体积相对校正因子体积相对校正因子 FvFV =（Vi /Ai）/（Vs/As）=FM V=n22.4L/mol（标况下）12 常用的标准物质常用的标准物质对热导检测器（对热导检测器（TCD）是苯，）是苯，对氢焰检测器（对氢焰检测器（FID）是正庚烷。）是正庚烷。 测定相对校正因子最好是用色谱纯试剂。测定相对校正因子最好是用色谱纯试剂。若无纯品，也要确知该物质的百分含量。测定时首若无纯品，也要确知该物质的百分含量。测定时首先准确称量标准物质和待测物，然后将它们混合先准确称量标准物质和待测物，然后将它们混合均匀进样，分别测出其峰面积，再进行计算。均匀进样，

11、分别测出其峰面积，再进行计算。13测定气相色谱相对校正因子举例测定苯和二氯苯的三个异构体相对校正因子。色谱实验：把二氯苯的三个异构体和苯四种物质组合在一个混合物中，每种物质在混合物中的含量均为25%。然后在一支聚乙二醇色谱柱上分离并测定这一混合物中各组分的峰面积。实验数据：组分苯 间二氯苯邻二氯苯对二氯苯面积/cm2107.537.367.95现在以苯为标准求二氯苯三个异构体的质量相对校正因子。14求解方法组分苯 间二氯苯邻二氯苯对二氯苯面积/cm2107.537.367.95间二氯苯 Fm =（mi /Ai）/（ms/As） = （Pi /Ai）/（Ps/As）=10/7.53=1.33邻二

12、氯苯 Fm =10/7.36=1.36对二氯苯 Fm=10/7.95=1.26附表15利用质量校正因子进行定量分析Fm= （Pi /Ai）/（Ps/As）mSSiiFPAAP例如，被测定样品为对二氯苯，并加入苯作标准物质，加入量为20%，经色谱分析后得到色谱图，混合物各组分的峰面积为：苯 20cm2对二氯苯 15.9cm2按上面的公式 Ai=15.9cm2 AS=20cm2 PS=20% Fm=1.26Pi=（15.9/20）20%1.26=20%16气相色谱定量分析由于各种物质的峰面积与色谱气相色谱定量分析由于各种物质的峰面积与色谱条件有关，与物质的结构和性质没有固定数量关条件有关，与物质的

13、结构和性质没有固定数量关系，因此在进行定量分析时必须要使用标准物进系，因此在进行定量分析时必须要使用标准物进行对比，由于使用的标准不同，就派生出不同的行对比，由于使用的标准不同，就派生出不同的定量方法来。定量方法来。b外标法外标法b内标法内标法b归一化法归一化法三、定量方法171.外标法外标法外表法定量是把标准样不加入到要测定的样品中，而是在与测定样品相同的条件下，用标准物单独进行色谱测定用标准物单独进行色谱测定，以得到的结果和被测未知样品进行比较。外标法实际上就是常用的标准曲线法标准曲线法。首先用纯物质配制一系列不同浓度的标准试样，在一定的色谱条件下准确定量进样，测量峰面积（或峰高），绘制标

14、准曲线绘制标准曲线。进行样品测定时，要在与绘制标准曲线完全相同的色谱条件下准确进样，并保持与标准物质浓度范围接近，根据所得的峰面积（或峰高），从曲线查出被测组分的含量。18外标法定量的计算当峰面积（或峰高）与含量呈线性关系，而且通过原点，则 i=AiKi100% i=hiKi100%式中 i样品中组分i的含量，% Ai，hi样品中组分i的峰面积或峰高 Ki，KL单位峰面积和峰高对应的校正因子 （即标准曲线的斜率）19计算举例测定三硝基甘油酯含量，取两份样品测定的平均峰高分别为h1和h2，并测得标准样品中三硝酸甘油酯的峰高平均值为hs，它在标准样品中的含量为26.7%，具体数据为1号样品2号样品

15、标准样h1/mmh2/mmhs/mm86.286.486.0计算未知样品中的三硝酸甘油酯含量：1号样品 =86.226.7%/86.0=26.8%2号样品 =86.426.7%/86.0=26.8%202. 内标法当样品各组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检测器当样品各组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检测器上无信号，或只需对样品中某几个出现色谱峰的组分进行上无信号，或只需对样品中某几个出现色谱峰的组分进行定量时可采用内标法。定量时可采用内标法。所谓内标法，是将所谓内标法，是将一定量一定量 的纯物质作为内标物加入到的纯物质作为内标物加入到准确称准确称量的试样量的试样 中，根据试样和内标

16、物的质量以及被测组分和中，根据试样和内标物的质量以及被测组分和内标物的峰面积可求出被测组分的含量。内标物的峰面积可求出被测组分的含量。msSiiFmmAA式中：ms加入内标物的量，m样品的总量21计算举例样品中含有三硝酸甘油酯（NG）和二乙二醇二硝酸酯（DEGN）,把内标物硝基苯（NB）0.20g加入到0.80g的样品中，加溶剂溶解后，进行色谱分析，并测量三个化合物的色谱峰面积和校正因子。样品峰面积/cm2校正因子NG27.01.11DEGN17.00.91NB25.01.00计算样品中NG和DEGN的含量。%5 .1580. 020. 02591. 017%7 .2980. 020. 025

17、11. 10 .27DEGNNG解：22内标法的关键是选择合适的内标物，它必须符合下列条件：内标法的关键是选择合适的内标物，它必须符合下列条件： （1 1）内标物应是试样中原来不存在的纯物质，性质与被内标物应是试样中原来不存在的纯物质，性质与被测物相近，能完全溶解于样品中，但不能与样品发生化学测物相近，能完全溶解于样品中，但不能与样品发生化学反应。反应。 （2 2）内标物的峰位置应尽量靠近被测组分的峰，或位于内标物的峰位置应尽量靠近被测组分的峰，或位于几个被测物之峰的中间并与这些色谱峰完全分离。几个被测物之峰的中间并与这些色谱峰完全分离。 （3 3）内标物的质量应与被测物质的质量接近，能保持色

18、内标物的质量应与被测物质的质量接近，能保持色 谱峰大小差不多。谱峰大小差不多。23 把所有出峰组分的含量之和按把所有出峰组分的含量之和按100%100%计的定量方法称为归一计的定量方法称为归一化法。其计算公式如下：化法。其计算公式如下： i = (mi / m) 100% = AiFi / (A1F1 + A2F2 + +AnFn) 100%3. 归一化法归一化法式中：式中： i 被测组分被测组分i的百分含量；的百分含量； A1、A2 An组分组分1 n的峰面积；的峰面积； F1、F2 Fn组分组分1 n的的相对校正因子。相对校正因子。%1001niiiiiiFAFA24%30%10015.1

19、879. 00 . 7%17%10015.1878. 00 . 4%35%10015.1870. 00 . 9%6 .17%10079. 00 . 778. 00 . 470. 00 . 964. 00 . 564. 00 . 5乙酸乙酯含量苯含量己烷含量乙醇含量计算举例一个混合物含有乙醇、己烷、苯和乙酸乙酯，用热导检测器色谱仪分析此样品得到下列结果：化合物己烷乙醇苯乙酸乙酯峰面积/cm29.05.04.07.0相对校正因子0.700.640.780.79试计算各个化合物在混合物中的含量。25归一化法的优缺点使用归一化法定量时有一些限制：使用归一化法定量时有一些限制： 样品有某些组分不能出现色

20、谱峰时不能使用，即必样品有某些组分不能出现色谱峰时不能使用，即必须使所含组分都流出色谱柱，在检测器上有信号。须使所含组分都流出色谱柱，在检测器上有信号。 样品中有些组分在色谱系统中有部分分解时不能使样品中有些组分在色谱系统中有部分分解时不能使用。用。归一化法有下列优点：归一化法有下列优点： 和内标法一样，当色谱条件变动是对结果影响不大，和内标法一样，当色谱条件变动是对结果影响不大，但比内标法更方便一些。但比内标法更方便一些。 当分析同系物时，可粗略地认为它们的校正因子是当分析同系物时，可粗略地认为它们的校正因子是一样的，可把峰面积直接进行归一化处理。一样的，可把峰面积直接进行归一化处理。261.1.适用于试样中所有组分全出峰和不需要所有组分全出峰适用于试样中所有组分全出峰和不需要所有组分全出峰的两种色谱定量方法分别是：的两种色谱定量方法分别是：A A标准曲线法和归一化法标准曲线法和归一化法 B B内标法和归一化法内标法和归一化法C C归一化法和内标法归一化法和内标法 D. D. 内标法和标准曲线法内标法和标准曲线法2.2