第二十一章 气相色谱法

第二十一章气相色谱法第1页，课件共45页，创作于2023年2月一、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）第2页，课件共45页，创作于2023年2月1．分离度定义式分离度：相邻两组分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：第3页，课件共45页，创作于2023年2月2．影响分离的因素（计算式）前提——在定义式基础上，相邻两组分的n一致（假设）

柱选择项柱容量项柱效项第4页，课件共45页，创作于2023年2月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第5页，课件共45页，创作于2023年2月讨论：

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）控制适宜的操作条件：流动相的性质和流速，柱温等（B项↓）选用分子量较大、线速度较小的载气——N2气，控制较低的柱温第6页，课件共45页，创作于2023年2月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，以及柱温影响第7页，课件共45页，创作于2023年2月讨论：

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和柱温选择合适的固定相,使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第8页，课件共45页，创作于2023年2月c．柱容量项及其影响因素：影响峰位主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响第9页，课件共45页，创作于2023年2月续前讨论：

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第10页，课件共45页，创作于2023年2月图示k影响峰位n影响峰宽窄α影响两峰间距第11页，课件共45页，创作于2023年2月练习如何根据具体情况改进分离度？α太小，两组分未分开应改变固定相极性，降低柱温k太小，n也太小，应增大固定液用量，降低柱温n太小，许多组分未分开应设法降低板高，提高柱效第12页，课件共45页，创作于2023年2月二、实验条件的选择：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．进样条件的选择第13页，课件共45页，创作于2023年2月1．色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择（2）柱长的选择第14页，课件共45页，创作于2023年2月（1）固定相的选择固定液的选择：1）按“相似相溶”的规律选择：即极性相似原则选择。2）按官能团相似原则选择。3）按组分主要性质差别：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4）同时也应考虑到柱温，以防止固定液流失柱温<固定液最高使用温度载体的选择：种类，粒度，分布第15页，课件共45页，创作于2023年2月固定液配比的选择：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→比表面积大的载体高固定液配比（5%~25%）加大k值，达到良好分离难分离组分→毛细管柱第16页，课件共45页，创作于2023年2月（2）柱长的选择注：1.根据R>1.5选择L，一般较短(0.5~6m)不可以无限延长柱子2.有效的办法：根据速率理论，制备出一根性能优良的色谱柱第17页，课件共45页，创作于2023年2月练习例：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：第18页，课件共45页，创作于2023年2月2．柱温的选择（柱温分离度、分析时间）原则：1）对难分离组分，在能保证R的前提下，尽量使用低柱温，应保证适宜的tR及峰不拖尾，减小检测器本底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第19页，课件共45页，创作于2023年2月续前程序升温好处：改善分离效果缩短分析周期改善峰形提高检测灵敏度第20页，课件共45页，创作于2023年2月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）选择载气和流速时，应同时考虑对柱效和分析时间的影响常用流速：20-80ml/min

第21页，课件共45页，创作于2023年2月4．进样条件的选择气化室温度——一般稍高于样品沸点，不超过500C检测室温度——应高于柱温30~500C进样量——不可过大，否则造成拖尾峰。在检测器的灵敏度足够高时，进样量越小，越有利于得到良好的分离。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%的进样量常用的进样量：气体0.1-1ml，液体0.1-1ul。第22页，课件共45页，创作于2023年2月练习例：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：第23页，课件共45页，创作于2023年2月续前第24页，课件共45页，创作于2023年2月第六节定性分析一、定性分析二、定量分析第25页，课件共45页，创作于2023年2月一、定性分析（一）、已知物对照定性：定性专属性差同一物质在同一根色谱柱上，相同的色谱操作条件下，具有相同的保留值来定性。具体操作如下：（1）将已知物的标准物质加到样品中，对比加入前后的色谱峰，若某色谱峰增高，则该色谱峰所代表的组分与标准物质可能为同一物质。（2）若在两根色谱柱上均产生叠加现象，才能认定待测物质与标准物质是同一物质。（双柱定性）注：不同组分如在某一色谱条件下保留值相同，应更改色谱柱再检测，初步推算是否为一个纯物质峰

第26页，课件共45页，创作于2023年2月

第27页，课件共45页，创作于2023年2月一、定性分析（二）、保留值定性1.利用相对保留值定性（柱温、固定相、组分的性质）具体操作如下：（1）.按手册规定：按手册规定的实验条件、将标准物质加到被测样品中，混匀、进样、求算相对保留值，再与手册数据对比定性。（2）.用上法缩小定性物质范围，再与已知物对照定性第28页，课件共45页，创作于2023年2月一、定性分析2.利用保留指数定性：（与柱温、固定液有关）

X----为调整保留值

Z----为正构烷烃的碳数。在与文献相同的柱温及固定液条件下，将待测物实测的保留指数与文献的保留指数对比定性。注：唯一可靠、准确、重复性好正构烷烃的保留指数规定是其碳数的100倍。第29页，课件共45页，创作于2023年2月一、定性分析（三）．利用化学反应定性：收集柱后组分，利用官能团反应定性鉴别（非在线）（四）．利用两谱联用定性：GC-MS，GC-FTIR第30页，课件共45页，创作于2023年2月第七节定量分析：利用色谱峰高或峰面积与物质的量之间成正比的关系，来进行定量分析（一）峰面积的测量（二）定量校正因子（三）定量方法第31页，课件共45页，创作于2023年2月不对称因子正常峰（对称）非正常峰

后置峰

拖尾峰色谱峰——fs在0.95~1.05之间——fs小于0.95——fs大于1.05第32页，课件共45页，创作于2023年2月一、峰面积的测量2．非正常峰（不对称峰）1．对于正常峰3．自动求和（自动积分仪或色谱工作站）：直接给出A，h，W1/2注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内（不超载），W1/2与进样量无关第33页，课件共45页，创作于2023年2月二、定量校正因子

1．两种表示方法第34页，课件共45页，创作于2023年2月2．相对校正因子的测定3．注意事项：相对校正因子与待测物、基准物和检测器类型有关，与操作条件（进样量）无关基准物：TCD→苯；FID→正庚烷以氢气和氦气作载气测的校正因子可通用以氮气作载气测的校正因子与两者差别大，不可通用第35页，课件共45页，创作于2023年2月（三）定量方法1．归一化法2．内标法3．内标对比法4．外标法第36页，课件共45页，创作于2023年2月1．归一化法前提：试样中所有组分都产生信号并能检出色谱峰依据：组分含量与峰面积成正比优点：简便，准确定量结果与进样量、重复性无关（前提→柱子不超载）

色谱条件略有变化对结果几乎无影响缺点：所有组分必须在一定时间内都出峰必须已知所有组分的校正因子不适合微量组分的测定第37页，课件共45页，创作于2023年2月2．内标法：无待测物纯品，将内标物加入样品中，

以待测组分和内标物的响应信号对比定量

对内标物要求：a．内标物须为原样品中不含组分b．内标物与待测物保留时间应接近且R>1.5c．内标物为高纯度标准物质，或含量已知物质内标法优点：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；已知校正因子第38页，课件共45页，创作于2023年2月2．内标法：（1）工作曲线法在各种不同浓度待测物的标准溶液中，同体积加入相同量的内标物，混匀，进样，分别测定标准物与内标物的峰面积或峰高，以绘制工作曲线。（2）校正因子法第39页，课件共45页，创作于2023年2月（2）．内标对比法（已知浓度样品对照法）

配制等量加入内标物的样品溶液和对照品溶液内标对比法特点：不需要校正因子；进样量对结果影响不大注：对于正常峰，可以h代替A计算含量第40页，课件共45页，创作于2023年2月3．外标法：以待测组分纯品为对照物，与试样中待测

组分的响应信号相比较进行定量的方法a．工作曲线法：i纯品→工作曲线，同体积样品与之比较c前提：进入检测器样品量与峰面积成正比

b．外标一点法：一种浓度对照物对比样品中待测组分含量前提：截距为0，对照品浓度与待测组分浓度接近c．外标两点法：

前提：选取两点对照品的浓度，需涵盖待测浓度

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