气相色谱法-气相色谱法的应用（仪器分析课件）

Contents目1了解色谱法——“茨维特经典实验”2熟悉色谱流出曲线及有关术语3熟悉色谱分离的基本原理和基本理论4认识分离度录子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

气相色谱仪俄国植物学家茨维特俄国植物学家M.Tswett是色谱法创始人。1901-1906年，用色谱法分离、提纯植物色素。1931年，Kuhn等用同样的方法成功地分离了胡萝卜素和叶黄素，从此色谱法开始为人们所重视，相继出现了各种色谱方法。1941，马丁(Martin)和辛格(Synge)创始分配色谱1952年，马丁与辛格，以气体作为流动相，创立了气相色谱法。1970年以后逐渐发展了高效液相色谱法以及各种模式、多种高性能的检测器和连用手段。1.概述子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

流动相石油醚混合色素叶绿素叶黄素胡萝卜素分离组分色谱柱固定相碳酸钙Tswett植物色素分离实验图示：样品：植物色素固定相：CaCO3颗粒流动相：石油醚

子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

1.概述

色谱法是一种分离技术。试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。其中的一相固定不动，称为固定相。另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。按流动相状态气相色谱法：流动相为气体液相色谱法：流动相为液体超临界流体色谱法：采用近乎临界状态的稠密气体为流动相。这种状态下，流动相对多种物质具有良好的溶解性，因此许多在气相色谱过程中不稳定的化合物，在液相色谱上难以分离的化合物可以采用超临界。按固定相状态气固色谱法：固定相为固体吸附剂，流动相为气体气液色谱法：固定相是液体，流动相是气体液固色谱法：固定相是固体，流动相是液体液液色谱法：固定相与流动相均是液体二、色谱分析法分类

按固定相和流动相的状态分类子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

根据固定相在色谱分离系统中使用的方式分为三类柱色谱纸色谱薄层色谱将固定相放在玻璃、不锈钢、石英等管中，该管称为色谱柱，该色谱方法称为柱色谱固定相是用一张纸，并在上面涂以固定液。一般就是在纸上吸上水，成为纸上固定液，再用另一种溶剂作冲洗剂将固定相均匀地涂在玻璃或其他材料的平板上，形成一个固定相的薄层，用来进行色谱分离二、色谱分析法分类子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

离子交换色谱法空间排阻色谱法利用组分在流动相和固定相之间的分离原理不同吸附色谱法利用吸附剂对样品的吸附性能不同达到分离分配色谱法样品组分在固定相和流动相之间的溶解度存在差异，因而实现在两相间进行分配利用被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同而使组分分离利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离

二、色谱分析法分类子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

色谱法的特点三、色谱法的特点分辨效率高应用范围广分析速度快样品用量少灵敏度高子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

（1）分离效率高

复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体。高效液相色谱分离复杂单糖子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

（2）灵敏度高

可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。（3）分析速度快

一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4）应用范围广

气相色谱：沸点低于400℃、结构稳定的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。

子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

BAABBABBABABct流动相样品液色谱柱固定相检测器色谱过程的实质(1)色谱过程是吸附与解析的过程；(2)不同组分极性的差异导致吸附与解析的差异；(3)不同组分向前移动的过程是差异不断累积过程，是在动态中由量变到质变的过程。色谱过程子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

一、色谱流出曲线（色谱图）AEGFH进样空气峰CI

DJtB信号O0检测色谱分离后组分的响应信号对时间作图得到的曲线称为色谱图。名词术语：色谱峰、基线、峰高h、标准偏差σ、峰宽W、半高峰宽Wh/2、峰面积A；子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

色谱流出曲线可以解决的问题：

（1）根据色谱峰的个数，可判断样品所含的最少组份数。

（2）根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析。

（3）根据色谱峰的面积或峰高,可以进行定量分析。（4）色谱峰的保留值及其区域宽度是评价色谱柱分离效能的依据。（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(或流动相)选择是否合适的依据。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

二、基线只有纯流动相经过检测器时记录下的信号-时间曲线。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

基线是仪器各种杂散信号的记录，反映了实验条件的稳定程度。稳定的基线是一条平直的线。如果实验条件不稳定，基线就会产生波动或漂移，只有基线稳定，仪器才能正常工作。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

色谱峰：有组分流出时，曲线上的突起部分。三、色谱峰1.峰形理论上色谱峰是对称的，符合高斯正态分布。前伸峰：前沿较后沿平缓的不对称峰。拖尾峰：后沿较前沿平缓的不对称峰。分叉峰：两种组分没有完全分开而重叠在一起的峰。馒头峰：峰形比较矮而胖的峰。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

2.峰高和峰面积峰高（h）：从峰最大值到基线的距离。峰面积（A）：峰与基线间所包围的面积。峰高或峰面积与组分含量成正比，是气相色谱进行定量分析的主要依据。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

3.峰宽与半峰宽峰宽（Wb）：色谱峰两侧拐点处所作的切线与峰底相交两点之间的距离。半峰宽（W1/2）：峰高为h/2处的峰宽GH。4.标准偏差（σ）色谱峰两边拐点间距离的一半，即0.607h处的色谱峰宽度的一半等于标准偏差。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

保留值是用来描述各组分色谱峰在色谱图中的位置，在一定实验条件下，组分的保留值具有特征值，是气相色谱定性的参数。保留值通常用时间或用将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示。四、保留值1.用时间表示的保留值死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）从进样开始到柱后出现浓度极大值所需要的时间。保留时间（tR）：试样从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间。调整保留时间（tR

＇）：tR＇=tR－tM

tR’是由于被分析组分与色谱柱中固定相发生相互作用而引起的组分在柱内滞留的时间，tR’扣除了组分在柱内气相所占的空间内运行消耗的tM，所以用它定性比tR更合理。以s或min为单位表示。

2.用体积表示的保留值

死体积（VM）：指不被固定相吸附或溶解气体（空气或甲烷）从进样开始到柱后出现浓度最大值时，所通过载气的体积。Fc为色谱柱出口处的载气流量，单位：mL/min。

VM=tM×Fc

死体积VM是由三部分组成:

①是填充柱内固定相颗粒间所剩留的空间②是气相色谱仪管路连接处的空间③是检测器的死空间一般来说后两项的空间是很小的，可忽略不计。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

死体积（VM）：VM=tM×F0保留体积（VR）：指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值所通过的载气体积。

VR=tR×Fc调整保留体积（VR‘）：V

R’=t’R×Fc

V

R＇=VR－VM

子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

3.相对保留值相对保留值只与①柱温和固定相性质有关，与②其他色谱操作条件如柱长、柱内填充情况及载气流速等无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。下标2表示被测物，下标1表示标准物。组分2与组分1调整保留值之比：子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

相比率：色谱柱内气相与吸附剂或固定液体积之比，它是色谱柱型和结构的重要参数。填充柱β为6～35，毛细管柱为50～1500。4.相比率（β）VM——色谱柱中流动相体积，mL；Vs——色谱柱中固定相体积，mL，在气液色谱中，Vs为柱内固定液体积；在气固色谱中，Vs为吸附剂表面容量。5.分配系数K和容量因子k⑴分配系数(K)：色谱过程中，在流动相和固定相中的溶质分子处于动态平衡。平衡时组分在固定相(s)与流动相(m)中的浓度(c)之比，称为分配系数(K)，也称为分配平衡常数分配系数的差异是所有色谱分离的实质性的原因子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

影响K的因素：固定相和温度。组分一定时，K主要取决于固定相性质；组分及固定相一定时，温度增加，K减小。试样中的各组分具有不通过的K值，这是分离的基础；选择适宜的固定相可改善分离效果。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

A

一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；B

试样一定时，K主要取决于固定相性质；C

每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；D

选择适宜的固定相可改善分离效果；F

试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；E

某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。⑵容量因子(k)：又称分配比、容量比，在一定温度、压强下，组分在固定相(s)与流动相(m)中的质量之比，称为容量因子。色谱柱的容量因子是溶质分子与色谱柱填料相互作用强度的直接量度，由下式定义：子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

5.分配系数K和容量因子k（3）分配系数和分配比之间的关系K和k都与组分及固定相的性质有关，并随柱温、柱压变化而变化。分配系数与两相体积无关，分配比与两相体积有关。K和k都能说明色谱柱对组分保留能力的大小，数值越大，改组分的保留时间越长。子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

第二、讨论影响分离及柱效的因素，寻找提高柱效的途径。色谱理论需要解决的问题？第一、如何评价色谱分离效果，即建立柱效的评价指标体系及柱效与色谱参数间的关系等。分离子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制；（组分和固定相的结构和性质）色谱峰变宽：色谱过程的动力学因素控制；（两相中的运动阻力，扩散）组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

一、色谱分离的基本原理/yqfx/analysis/glossary/dhsy_4.htm当试样由载气携带进入色谱柱与固定相接触时，被固定相溶解或吸附。随着载气的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附，挥发或脱附下的组分随着载气向前移动时又再次被固定相溶解或吸附。随着载气的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附的过程反复地进行。一、塔板理论--以热力学平衡为基础

二、速率理论--以动力学为基础

三、分离度子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

1.塔板理论--以热力学平衡为基础，柱分离效能指标二、色谱分离的基本理论马丁和辛格提出，半经验理论。

塔板理论把色谱柱比作精馏塔，柱内由许多想象的塔板组成。每个塔板内分为流动相和固定相两部分，当待测组分进入色谱柱后，就在两相间进行分配并达到平衡，经过许多次分配平衡后，组分得到彼此分离。引入理论塔板高度、理论塔板数的概念。色谱柱长：L，理论塔板高度：H，色谱柱的理论塔板数：n，三者之间的关系？理论塔板数理论塔板高度色谱柱长度柱效能指标子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

理论塔板数与色谱参数之间的关系为：有效理论塔板数：有效理论塔板高度：子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

塔板理论的特点与不足（1）当色谱柱长度一定时，塔板数n

越大(塔板高度H越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。（2）不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

（3）柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。（4）塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

塔板理论从热力学角度形象地描述了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程，成功地解释了色谱峰的正态分布现象，提出了计算和评价柱效的一些参数。但由于其假设不符合实际分离过程，不能解释造成谱带扩张的原因和影响柱效的各种因素，不能说明为什么在不同的流速下测得的塔板数不同。

结论：子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

范弟姆特方程涡流扩散项分子扩散项传质阻力项流动相线速度子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

2.速率理论--以动力学平衡为基础，影响柱效的因素（1）涡流扩散项A子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

dp：固定相的平均颗粒直径;λ：固定相的填充不均匀因子。固定相颗粒越小，填充的越均匀A越小，H越小，柱效越高，色谱峰越窄。（2）分子扩散项B/u

ν：弯曲因子。反映固定相颗粒对分子扩散的阻碍情况。D：试样组分分子在流动相中的扩散系数（cm2·s-1）。子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

1、存在着浓度差，产生纵向扩散;2、扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差;3、分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑;4、扩散系数：Dg

∝(M载气)-1/2；M载气↑，B值↓。关于分子扩散项的讨论子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

（3）传质阻力项Cu

传质阻力包括流动相传质阻力CM和固定相传质阻力CS,流动相传质阻力：当组分从流动相移动到固定相表面进行两相间的质量交换时，所受到的阻力。固定相传质阻力：组分从两相的界面迁移至固定相内部达到交换分配平衡后，又返回到两相界面的过程中所受到的阻力。子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

k为容量因子；dp为固定相颗粒直径;df为固定相液膜厚度；

DM、DS为扩散系数。

如何减小C?子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

载气流速高时：传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速

，柱效

。载气流速低时：分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速

,柱效

。最佳流速：速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数。流动相线速度对板高的影响子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

如何通过减小H值以提高柱效？子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

速率理论的要点（1）组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。（2）通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

（3）速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。（4）各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

分离度

保留值之差──色谱过程的热力学因素；区域宽度──色谱过程的动力学因素。

塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。

难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

①柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离；②△K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；③柱效较低，△K较大,但分离的不好；④△K小，柱效低，分离效果更差。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

色谱分离中的四种情况的讨论：分离度的表达式：tR(2),tR(1):组分2和组分1的保留时间Wb(2),Wb(1):组分2和组分1的峰底宽度子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

R=1.5完全分离子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

对于峰底宽测量有困难的组分，或峰形不对称或相邻两峰间有重叠时，可用半峰宽代替峰底宽，并用下式表示分离度，用R´表示：

R´称为半峰宽分离度，与R的物理意义是一致的，但数值不同，R=0.59R´，应用时要注意所采用的分离度的计算方法。当用R´来衡量两色谱峰分离程度时，R´=2.5时，其分离程度可达99.7%。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等），引入相对保留值和塔板数，可导出下式：子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

增大r21的最有效方法是选择合适的固定液。气相色谱：改变分离温度；液相色谱：改变流动相的组成。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

Ⅰ.分离度与柱效的关系（柱效因子n），当固定相确定时，被分离物质对的r21也就确定了，欲使达到一定的分离度，就取决于n。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

增加柱长可以增大分离度，但增加柱长，使各组分的保留时间增长，延长了分析时间并使峰产生扩展，因此在达到一定分离度条件下应使用短一些的色谱柱。

除增加柱长外，增加n值的另一个办法是减小塔板高度H值，这就意味着应制备一根性能优良的色谱柱,并在最优化的条件下进行操作。

总结Ⅱ.分离度R与分配比k的关系（容量因子）

分配比k值大一些对分离有利，但并非越大越有利。当k>10时，k/（k+1）的改变不大，对分离度R的提高并不明显，反而使分离时间大为延长。因此k值的最佳范围是1<k<10，在此范围内，既可得到大的R值，也可使分离时间不至于过长，使色谱峰的扩展不太严重。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

使分配比k值改变的方法有：改变柱温和改变相比，改变柱温影响分配比而使k值改变；改变相比β包括改变固定相体积及柱的死体积VM。Ⅲ.分离度R与柱选择性r21的关系（选择因子）

r21是柱选择性的量度，r21越大，柱选择性越好，分离效果越好。在实际工作中，可由一定的r21值和所要求的分离度，用上两式计算所需要的有效塔板数和有效塔板高度，求柱长。当r21=1时分离所需要的有效塔板数为无穷大，故分离是不可能实现的。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

例题1：

在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1.5。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为0.1cm，柱长是多少？解：r21=100/85=1.18

n有效=16R2[r21/(r21—1)]2

=16×1.52×(1.18/0.18)2=1547（块）L有效=n有效·H有效

=1547×0.1=155cm=1.55m

即柱长为1.55m时，两组分可以得到完全分离。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

例题2：

在一定条件下，两个组分的保留时间分别为12.2s和12.8s，计算分离度（柱长1m，n=3600）

。要达到完全分离，即R=1.5，所需要的柱长。解：分离度：子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

例题3：

在一根3米长的色谱柱上，分离某一试样得如下的色谱图及数据：1.用组分2计算色谱柱的有效塔板数和有效塔板高度2.求调整保留时间tR1´和tR2´3.若达到分离度R=1.5，所需的最短柱为几米。子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

气相色谱法“色谱法”名称的由来色谱分析法实质上是一种物理化学分离方法，即利用不同物质在两相（固定相和流动相）中具有不同的分配系数（或吸附系数），当两相作相对运动时，这些物质在两相中反复多次分配（即组分在两相之间进行反复多次的吸附、脱附或溶解、挥发过程）从而使各物质得到完全分离。色谱法的分类按固定相和流动相所处的状态分类按固定相性质和操作方式分类根据分离过程的物理化学原理分类色谱法的优点色谱带石油醚(流动相)图2“茨维特经典实验”子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

流动相总称固定相色谱名称气体气相色谱（GC）固体气固色谱（GSC）液体气液色谱（GLC）液体液相色谱（LC）固体液固色谱（LSC）液体液液色谱（LLC）表1按两相所处状态分的色谱法分类子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

固定相形式柱纸薄层板填充柱开口管柱固定相性质在玻璃或不锈钢柱管内填充固体吸附剂或涂渍在惰性载体上的固定液在弹性石英玻璃或玻璃毛细管内壁附有吸附剂薄层或涂渍固定液等具有多孔和强渗透能力的滤纸或纤维素薄膜在玻璃板上涂有硅胶G薄层操作方式液体或气体流动相从柱头向柱尾连续不断地冲洗液体流动相从滤纸一端向另一端扩散液体流动相从薄层板一端向另一端扩散名称柱色谱纸色谱薄层色谱表2按固定相性质和操作方式分的色谱法分类

子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

名称吸附色谱分配色谱离子交换色谱凝胶色谱原理利用吸附剂对不同组分吸附性能的差别利用固定液对不同组分分配性能差别利用离子交换剂对不同离子亲和能力的差别利用凝胶对不同组分分子的阻滞作用的差别平衡常数吸附系数KA分配系数KP选择性系数KS渗透系数KPF流动相为液体液固吸附色谱液液分配色谱液相离子交换色谱液相凝胶色谱流动相为气体气固吸附色谱气液分配色谱表3按分离过程的物理化学原理分的色谱法分类子任务1：了解色谱法——“茨维特经典实验”

（1）分离效率高。例如毛细管气相色谱柱（0.1～0.25μmi.d．）30～50m其理论塔板数可以到7万～12万。而毛细管电泳柱一般都有几十万理论塔板数的柱效，至于凝胶毛细管电泳柱可达上千万理论塔板数的柱效。（2）应用范围广。它几乎可用于所有化合物的分离和测定，无论是有机物、无机物、低分子或高分子化合物，甚至有生物活性的生物大分子也可以进行分离和测定。（3）分析速度快。一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂样品的分离和分析。近来的小内径（0.1mmi.d．）、薄液膜（0.2μm）、短毛细管柱（1～10m）比原来的方法提高速度5～10倍。（4）样品用量少。用极少的样品就可以完成一次分离和测定。（5）灵敏度高。例如GC可以分析几纳克的样品，FID可达10-2g／s，ECD达10-3g／s；检测限为10-9g／L和10-12g／L的浓度。（6）分离和测定一次完成。可以和多种波谱分析仪器联用。（7）易于自动化，可在工业流程中使用。表4色谱法的优点子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

色谱流出曲线及术语色谱流出曲线（动画：色谱峰的产生）基线基线噪声极限漂移图4色谱流出曲线图图5基线噪声和漂移

/yqfx/analysis/glossary/dhsy_4.htm子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

色谱流出曲线及术语色谱峰峰形峰高和峰面积峰拐点峰宽与半峰宽图6色谱峰图

子任务2：熟悉色谱流出曲线及有关术语

色谱流出曲线及术语保留值死时间(tM)保留时间(tR)调整保留时间(t’R)死体积(VM)、保留体积(VR)、调整保留体积（V’R）相对保留值()选择性因子（α）相比率（β）分配系数（K）容量因子（k）

子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论

色谱分离的基本原理（动画1，动画2）气-固色谱分离原理

气-液色谱分离原理

色谱分离的基本理论

塔板理论（马丁（Martin）和詹姆斯（James），1941）

——柱分离效能指标

速率理论（范第姆特（J.J.VanDeemter），1956）

——影响柱效的因素子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论塔板理论塔板理论把每一块塔板的高度，即组分在柱内达成一次分配平衡所需要的柱长称为理论塔板高度，简称板高，用H表示。设柱长为L，则所得理论塔板数n为：

n=当色谱柱长L固定时，每次分配平衡需要的理论塔板高度H越小，则柱内理论塔板数n越多，组分在该柱内被分配于两相的次数就越多，柱效能就越高。n==子任务3：熟悉色谱分离的基本原理和基本理论速率理论范第姆特方程式(VanDeemterequation)：A项为涡流扩散项；B/u项为分子扩散项；Cu为传质项；u为载气线速度，单位为cm/s。（1）涡流扩散项A（2）分子扩散项B/u（3）传质阻力项Cu子任务4：认识分离度——色谱柱的总分离效能指标

分离度又称分辨率，其定义为：相邻两组分色谱峰的保留时间之差与两峰底宽度之和一半的比值，即：

或图12不同分离度的色谱峰通常用R≥1.5作为相邻两峰得到完全分离的指标总结1.知识目标：（1）“茨维特”实验原理，气相色谱的分类；（2）色谱流出曲线和基本术语；（3）色谱分离的基本原理和基本理论；（4）分离度的概念和应用。

2.能力目标（1）能熟练解读色谱流出曲线；（2）能根据分离度判断分离效果。Contents目1熟悉气相色谱仪分类和工作流程2熟悉仪器主要组成部件3练习气相色谱仪的气路连接、安装和检漏4练习气相色谱仪基本操作录

流动相为气体（称为载气）。按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱填充柱

3～6mm毛细管柱0.1～0.5mm子任务1：熟悉气相色谱仪分类和工作流程

气相色谱仪一、气相色谱仪分类常见的气相色谱仪有单柱单气路和双柱双气路两种类型。子任务1：熟悉气相色谱仪分类和工作流程

单柱单气路结构示意图一、气相色谱仪分类常见的气相色谱仪有单柱单气路和双柱双气路两种类型。

双柱双气路结构示意图子任务1：熟悉气相色谱仪分类和工作流程

子任务1：熟悉气相色谱仪分类和工作流程

二、工作流程

气相色谱基本流程仿真图1.气路系统（载气系统）：包括气源、净化干燥管和载气流速控制；2.进样系统：进样器及气化室；3.色谱柱：填充柱或毛细管柱；4.检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器最为常见；5.记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；6.温度控制系统：柱室、气化室、检测室的温度控制。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

气相色谱仪子任务2：熟悉仪器主要组成部件

典型气相色谱仪的六大系统

子任务2：熟悉仪器主要组成部件

气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。载气的纯度、流速对色谱柱的分离效能、检测器的灵敏度均有很大影响。气路系统的作用是将载气及辅助器进行稳压、稳流和净化，以满足分析需要。第一部分气路系统子任务2：熟悉仪器主要组成部件

一、气源

（高压钢瓶或气体发生器提供：载气和燃气，助燃气）1、载气和辅助器（1）分类载气是载送样品进行分离的惰性气体，是气相色谱的流动相。常用的载气：氮气、氢气、氦气、氩气。由高压钢瓶供给（或气体发生器产生），初始压力100-150kgf/cm2，纯度要求99.99%以上。辅助气：空气作助燃气，氢气作燃气。空气由空气压缩机提供，常用无油空气压缩机，工作时噪声小，排出的气体无油。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

载气的选择：由所用检测器的性质和分离要求决定。氢气：分子量小，热导系数大，黏度小，使用

氢火焰离子化检测器：燃气热导检测器：载气。氮气：扩散系数小，柱效比较高，作载气（热导检测器除外）。（2）载气不纯的影响氧气：氧化固定相，损坏色谱柱，改变样品的保留值。水：部分固定相或硅烷化载体发生水解，损坏柱子。有机化合物或其他杂质：产生基线噪音和拖尾现象。粒状杂质：使气路控制系统失灵。（3）载气的净化对载气纯度的要求主要取决于所用的色谱柱，检测器和分析任务的要求。

一般痕量组分分析比常量组分分析要求载气的纯度高。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

净化干燥器是提高载气的纯度。净化干燥器中通常装有4A或5A分子筛、硅胶，活性炭等，可除去水蒸气或氧气等杂质。一般来说气相色谱法用的载气纯度要求在99.99%以上。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

2.高压钢瓶载气除空气外一般由高压气体钢瓶提供。气瓶顶部装有开关阀，瓶阀上装有防护装置（钢瓶帽）。每个气体钢瓶筒体上都套有两个橡皮圈，以防震动后撞击。钢瓶要有10%的钢瓶气保有量。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

二、气体净化器气体钢瓶供给的气体经减压阀后，必须经装有气体净化剂的气体净化管来除去水分和杂质。

气体净化器净化剂活性炭：烃类物质硅胶：水分分子筛：氧气净化剂出口和入口应加上标志，出口应当用少量纱布或脱脂棉轻轻塞上，严防净化剂粉尘流出净化管进入色谱仪。当硅胶变色时，应重新活化分子筛和硅胶后，载装入使用。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

新采购的高压钢瓶压力为13MPa，由于气相色谱仪使用的各种气体压力在0.2-0.4MPa之间，因此需要通过减压阀减压后才能使用。三、载气流速控制装置（减压阀、稳压阀、稳流阀、针形阀）子任务2：熟悉仪器主要组成部件

载气流速：30-100mL/min，流速稳定度要求小于1%，用气流调节阀（稳压阀、稳流阀、针型阀等）控制流速。稳压阀的作用：通过改变输出气压来调节气体流量的大小；稳定输出气压。稳压阀稳流阀稳流阀结构示意图子任务2：熟悉仪器主要组成部件

在恒温色谱分析中，当操作条件不变时，整个体统阻力不变，单独使用稳压阀即可使色谱柱入口压力稳定，从而保持稳定的流速。但在程序升温色谱分析中，由于柱内阻力随温度升高而不断增加，载气的流量逐渐减少，因此需要在稳压阀后连接一个稳流阀，以保持恒定的流速。先进的气相色谱仪，从气源出来的气体经减压后直接进入EPC（电子压力流量控制器）转化成数字控制，流量和压力控制用EPC地体了一伴阀件，控制精度有了很大提高，从而提高了分析的精度和准确度。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

四、气路安装与检漏（1）钢瓶与稳压阀的连接；（2）减压阀与气体管道的连接；（3）气体管道与净化器的连接；（4）净化器与气相色谱仪的连接；（5）检漏。检漏方法：（1）皂膜检漏法：毛笔蘸上肥皂水涂在各接头处，有气泡即漏气。（2）堵气观察法：用橡皮塞堵住出口处，转子流量计流量为0，同时关闭稳压阀，压力表压力不下降，则表明不漏气。载气流速有体积流速和线速度.

载气的体积流速是指单位时间内通过色谱中的气体体积，单位为mL∙min-1.

载气的线速度是指单位时间内载气流过色谱中的距离，一般以cm∙s-1表示.五、载气流速的测量载气流量的测量方法常用方法：（1）转子流量计（2）皂膜流量计子任务2：熟悉仪器主要组成部件

皂膜流量计实物图和结构示意图转子流量计子任务2：熟悉仪器主要组成部件

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进样系统包括进样器和气化室。作用是把待测样品（气体或液体）快速定量地引入色谱系统，并使样品有效地气化，然后用载气将样品快速扫入色谱柱。进样量地准确度、重复性，试样汽化速度等都会影响定性和定量得结果。第二部分进样系统气体平面六通阀进样器一、进样器1.气体样品：平面六通阀（旋转六通阀），取样时，气体进入定量管，而载气由图中A到B。进样时，将阀旋转60°，此时载气由A进入，通过定量管，将管中气体样品带入色谱柱。定量管：0.5，1，3，5mL，重复性优于0.5%。气体进样一般不超过10mL。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

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2.液体样品微量注射器：0.5,1.5,10,50,100μL,重复性为2.0%。填充柱进样一般不超过10μL。微量注射器3.固体样品用溶剂溶解后，按液体样品的进样方式分析。工业流程色谱分析和批量样品常规分析，常采用自动进样器，重复性好，它使得气相色谱分析实现了自动化和智能化。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

二、汽化室气化室（也叫样品注射室），其作用是将液体试样瞬间气化为蒸气而不分解。

气化室结构示意1.散热片；2.玻璃插入管；3.加热管；4.载气入口；5.接色谱柱

进样口外观毛细管柱分流进样：进入毛细管柱内的载气流量与放空地载气流量的比称为分流比，（1:10～1:100）子任务2：熟悉仪器主要组成部件

进样方式分流进样：毛细管柱进样冷柱上进样：液体样品在不加热的状态下直接注入毛细管色谱柱内，中间不经过蒸发过程。程序升温汽化进样大体积进样顶空进样：顶空进样器主要用于固体、半固体、液体样品基质中挥发性有机化合物的分析。汽化温度：样品瞬间汽化而不分解，汽化室控温范围为室温～450℃，一般比柱温高50～100℃。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

第三部分分离系统

组成：柱箱和色谱柱，其中色谱柱是气相色谱仪的心脏，由柱管和其中的固定相组成。作用:试样经过色谱柱时各组分得以分离。一、柱箱柱箱是一个精密的恒温箱。柱箱的尺寸：安装色谱柱的数量。柱箱的控温参数：室温～450℃。

毛细柱子任务2：熟悉仪器主要组成部件

二、色谱柱填充柱：在柱内均匀、紧密填充固定相颗粒的色谱柱。柱长1～5m，内径一般为2～4mm，用不锈钢、铜、玻璃或聚四氟乙烯等材料制成，形状有U形和螺旋形。一般多用不锈钢柱。毛细管柱：空心柱，分离效率高。常用的为涂壁空心柱（WCOT），其内壁直接涂渍固定液，柱材料大多采用熔融石英（即弹性石英）。柱长一般为25～100m，内径一般为0.1～0.5mm）。（表3-1）填充柱

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第四部分检测系统作用：将经色谱柱分离后顺序流出的组分的浓度变化信息转变为易于测量的电信号，然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。检测器是色谱仪的“眼睛”。一、分类根据响应原理的不同可分为：浓度型检测器和质量型检测器。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

（1）浓度型检测器：检测器的响应值和组分的瞬间浓度成正比。如热导池检测器（TCD）、电子俘获检测器（ECC）。

典型热导检测器（左图为实物图，右图为双臂热导池结构示意图）热导检测器（themalconductivitydetectorTCD）

（1）热导检测器的结构

池体：一般用不锈钢制成。

热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。

参考臂：仅允许纯载气通过，连接在进样装置之前。

测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。平衡电桥：不同的气体有不同的热导系数。

钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：

R参=R测

;R1=R2

则：R参·R2=R测·R1

无电压信号输出；记录仪走直线（基线）。

进样后，载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测

则：

R参·R2≠R测·R1

这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。（2）检测原理子任务2：熟悉仪器主要组成部件

（3）影响热导检测器灵敏度的因素①桥路电流I

：I

，钨丝的温度

，钨丝与池体之间的温差

，有利于热传导，检测器灵敏度提高。检测器的响应值E∝I3，但I太高,但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。一般桥路工作电流控制在100～200mA左右。

用N2作载气时为100～150mA

用H2作载气时为150～200mA。②池体温度：池体温度低，池体温度与钨丝温度相差越大，越有利于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

③载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，但价格较高。某些气体与蒸气的热导系数(λ)，单位：J/cm·℃·s子任务2：熟悉仪器主要组成部件

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⑤热导池的死体积影响：一般热导池的死体积较大，因此灵敏度较低，这是热导池检测器的主要缺点。为了提高检测器灵敏度，并能在毛细管气相色谱仪上使用，应使用具有微型池体（2.5µL）的热导池。

④热敏元件阻值的影响：选择阻值高，电阻温度系数较大的热敏元件（钨丝、铼钨丝等），当温度有一些微小变化时，就能引起电阻值明显变化，灵敏度就高。TCD优缺点：热导检测器是一种通用型、浓度型检测器。不破坏组分，结构简单、性能稳定、无论对单质、无机物或有机物均有响应，操作维护简单，价格便宜。不足之处是灵敏度相对较低。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

（2）质量型检测器：检测器的响应值和单位时间进入检测器的组分质量成正比。如氢火焰离子化检测器（FID）和火焰光度检测器（FPD）。

典型氢火焰离子化检测器（左图为实物图，右图为结构示意图）

氢火焰离子化检测器（FID：hydrogenflame

ionizationdetector）（1）特点a.典型的质量型检测器，b.对有机化合物具有很高的灵敏度，c.无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。d.氢焰检测器结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点。e.比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g·g-1。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

(2)氢焰检测器的结构

a.在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（100～300V）构成一个外加电场。

b.氢焰检测器需要用到三种气体：

N2：载气携带试样组分；

H2:为燃气；空气：助燃气。

使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

(3)氢火焰检测器的原理

a.当含有机物CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基：

CnHm→·CHb.产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：

·CH+O→CHO++ec.生成的正离子CHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：

CHO++H2O→H3O++COA区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区子任务2：熟悉仪器主要组成部件

氢火焰离子室与放大器连接示意图

载气和分离后的组分一起从柱后流出，氢火焰增加了组分被电离后产生的正、负离子和电子，从而使电路中收集极微电流显著增大，此即该组分的信后。该信号的大小与进入火焰中组分的质量成正比。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

（4）影响氢焰检测器灵敏度的因素

①气体种类、流速和配比的选择：常用载气：N2、Ar。燃气：H2

。助燃气：空气。各种气体的纯度在99.9%以上。N2流速的选择主要考虑分离效能，

N2

H2=1

1～1

1.5

氢气:空气=1

10②极化电压正常极化电压选择在100～300V范围内。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

③FID检测器温度：必须在120℃以上。

FID与TCD不同，FID的温度不是主要影响因素，从80～200℃，灵敏度几乎相同。80℃以下，灵敏度明显下降，这是水蒸气冷凝造成的影响。④电极形状及距离：有机物在氢火焰中的离子化效率低，要求收集极必须具有足够大的比表面积，形状有网状、片状、圆筒状等，圆筒状收集极的采集效率最高，两极间距离5～7mm。（5）优缺点及应用优点：灵敏度高、检出限低、线性范围宽、噪声小、死体积小、结构简单、性能稳定。FID对能在火焰中燃烧电离的有机化合物都有响应。缺点：对于那些在火焰中不能进行化学电离的无机化合物、稀有气体、永久性气体、水分等物质都不能产生响应。应用：广泛应用于化工、轻工、食品、医药等许多领域，能进行各种样品中有机成分的常量、微量和痕量分析。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

子任务2：熟悉仪器主要组成部件

二、检测器性能指标分析对检测器的要求是测量准确、响应快、稳定性好、灵敏度高、适应范围宽等。检测器性能指标：灵敏度、检测限、检测器的线性范围。1.灵敏度S

在一定范围内，信号R与进入检测器的物质质量Q（mg/mL或g/s）呈线性关系，直线的斜率就是检测器的灵敏度，以S表示。即：

S表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

2.检测限D检测限D也叫敏感度。灵敏度和检测限是衡量检测器敏感程度的指标。灵敏度越大、检测限越小，表示检测器性能越好。定义：检测器产生两倍噪声信号时，单位体积的载气或单位时间内进入检测器的组分量。N——检测器的噪声，即基线波动，mV；S——检测器灵敏度，mV·mL/mg或mV·mL/mL或mV·s/g。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

3.线性范围进入检测器组分量与其响应值保持线性关系最大允许进样量与最小进样量的比值线性范围越宽越好4.基线噪声N与漂移M基线噪声：在没有组分进入检测器，仅因为检测器本身即色谱条件波动（如固定相流失、隔垫流失、载气、温度、电压波动及漏气等）使基线在短时间内发生起伏的信号，单位mV或mA。基线漂移：基线在一定时间内产生的偏离，单位mV/h或mA/h。子任务2：熟悉仪器主要组成部件

第五部分数据处理系统作用：将检测器输出的模拟信号随时间的变化曲线，即将色谱图绘制出来。目前使用较多的是色谱数据处理机与色谱工作站。第六部分温度控制系统

对色谱柱、气化室与检测器进行严格的温度控制。恒温控制：波动（±0.1～±0.3）℃；温度梯度不超过±0.5℃/cm；升降温速度快；保温性能好。程序升温控制：用于组分沸点范围很宽的混合物。在一个分析周期内，柱温随时间由低温向高温线性或非线性地变化，使沸点不同的组分，在最佳柱温下流出。子任务3：练习气相色谱仪的气路连接、安装和检漏

实验目的仪器与试剂实验内容与操作步骤准备工作

连接气路

气路检漏

转子流量计的校正

结束工作

注意事项数据处理/programs/view/F4wEMxvtrj0//v_show/id_XOTA4OTc3NDky.html子任务4：练习气相色谱仪基本操作

标准溶液的制备开载气开机选择、设置色谱操作条件调试仪器至工作状态进样，绘制色谱分离图结束工作

FID操作步骤

一、试样配制二、气相色谱仪的开机及参数设置（1）逆时针打开载气（N2）钢瓶总阀，顺时针调节减压阀至压力表显示输出压力为0.4MPa。（2）调节载气柱前压如0.1Mpa，控制载气流量约为30mL·min-1。（3）打开气相色谱仪的电源开关。注意：打开仪器电源开关之前要求必须先打开载气并确保其通入色谱柱中，同理，必须关闭仪器电源开关与加热开关之后才能关闭载气钢瓶与减压阀。（4）设置柱箱温度90℃、气化室温度160℃、氢火焰离子化检测器温度140℃。三、氢火焰离子化检测器的基本操作（1）待柱温、气化温度和检测温度达到设定值并稳定后，打开空气压缩机，调节输出压力为0.4MPa；打开氢气钢瓶，调节输出压力为0.2MPa。（2）调节空气合适柱前压，如0.02MPa，控制其流量为约200mL·min-1。（3）调节氢气合适柱前压，如0.2MPa，控制其流量为60mL·min-1。（4）点燃氢火焰。（5）点着氢火焰后，缓缓将氢气压力降至0.1MPa，控制其流量为约30mL·min-1。（6）让气相色谱仪走基线，待基线稳定。注：如果仪器安装的是TCD检测器，则应当待柱温等到达设定值后，调节合适桥电流（载气为H2，桥流150mA～270mA；载气为N2，桥流100～150mA），然后等待基线稳定。四、试样分析（1）取1支微量注射器，以溶剂（如无水乙醇）清洗完毕后，备用。（2）打开色谱工作站，观察基线是否稳定。（3）准确吸取样品按规范进样，启动色谱工作站，绘制色谱图，完毕后停止数据采集。五、结束工作1．实验完毕后先关闭氢气钢瓶总阀，待压力表回零后，关闭仪器上氢气稳压阀。2．关闭空气压缩机。3．设置气化室温度、柱温、检测室温度在室温左右。4．待柱温达到设定值时关闭气相色谱仪主机电源开关。5．关闭载气钢瓶和减压阀。注：如果对应的是TCD检测器，应当先关闭桥电流，再降低柱温等，然后关闭载气。6．关闭色谱工作站，关闭电脑。7.清洗仪器，清理实验台。总结1.知识目标气相色谱仪分析流程，主要组成系统的结构、工作原理。

2.能力目标（1）认识气相色谱仪主要组成部件，熟悉其位置和作用。（2）能熟练进行气路的连接、安装和检漏。

（3）能进行气相色谱分析基本操作。Contents目2气相色谱法定性分析1气相色谱法分析依据录3气相色谱法定量分析一、气相色谱定性依据气相色谱仪的定性分析依据：气相色谱主要功能不仅是将混合有机物中的各种成分分离开来，而且还要对结果进行定性及定量分析。所谓定性分析就是确定分离出的各组分是什么有机物质，而定量分析就是确定分离组分的量有多少。一、气相色谱定性依据色谱在定性分析方面远不如其它的有机物结构鉴定技术，但在定量分析方面则远远优于其它的仪器方法。有机物进入气相色谱后得到两个重要的测试数据:色谱峰保留值和面积，这样气相色谱可根据这两个数据进行定性定量分析。一、气相色谱定性依据色谱峰保留值是定性分析的依据，而色谱峰面积则是定量分析的依据。二、气相色谱仪定性分析方法气相色谱的定性分析方法主要有保留值定性法、化学试剂定性法和检测器定性法。气相色谱的保留值有保留时间和保留体积两种，现在大多数情况下均用保留时间作为保留值。在相同的仪器操作条件和方法下，相同的有机物应有同样的保留时间，即在同一时间出峰。但必须注意：有同样保留时间的有机物并不一定相同。二、气相色谱仪定性分析方法气相色谱保留时间定性分析方法就是将有机样品组分的保留时间与已知有机物在相同的仪器和操作条件下保留时间相比较，如果两个数值相同或在实验和仪器容许的误差范围之内，就推定未知物组分可能是已知的比较有机物。二、气相色谱仪定性分析方法应注意：同一有机物在不同的色谱条件和仪器中保留时间有很大的差别，所以用保留时间值对色谱分离组分进行定性只能给初步的判断，绝对多数情况下还需要用其它方法作进一步的确认。二、气相色谱仪定性分析方法一个最常用的确证方法是将可能的有机物加到有机样品中再进行一次气相色谱仪分析，如果有机样品中确含已知有机物的组分，则相应的色谱峰会增大。这样比较两次色谱图峰值的变化，就可以确定前期初步推断是否正确。Contents目2气相色谱的应用1气相色谱的基本原理录3气相色谱的定量分析气相色谱一、基本原理气相色谱（GC）是一种分离技术。GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。应用定性分析对照法；经验值法；多种仪器联用法定量分析1、响应信号-组分质量/浓度2、校正因子3、归一化法4、标准加入法5、内标法绝对校正因子gi的计算gi＝ms／Ai式中ms是标准样品中组分i的含量，Ai是标准样品谱图中组分i的峰面积。外标法的计算公式mi＝Ai

*

gi校正因子定量

绝对校正因子(f)指单位峰面积(A)所对应的被测物质的浓度(C)，即f=C/A样品组分的峰面积与相同条件下该组分标准物质的校正因子相乘，即可得到被测组分的浓度。绝对校正因子受实验条件的影响，故定量分析时常采用相对校正因子。相对校正因子(f’)指某物质与选择的标准物质S的绝对校正因子之比。即f=f'/fs

相对校正因子只与检测器类型有关，而与色谱条件无关。

(1)归一化法：当试样中有n个组分，各组分的量分别为m1,m2,m3----mn

，全部组分都显示出色谱峰，可用归一化法也称为面积归一化法。归一化法简便、准备。进样量的准备性和操作条件的变动对测定结果影响不大，但仅适用于试样中所有组分全部出峰的情况。归一化法(2)内标法：取标准被测成分，按依次增加或减少的已知阶段量，各自分别加入各单体所规定的定量内标准物质中，调制标准溶液。分别取此标准液的一定量注入色谱柱，根据色谱图取标准被测成分的峰面积、峰高和内标物质的峰面积、峰高的比例为纵坐标，取标准被测成分量和内标物质量之比，或标准被测成分量为横坐标，制成标准曲线。

按单体中所规定的方法调制试样液。在调制试样液时，预先加入与调制标准液时等量的内标物质。然后按制作标准曲线时的同样条件下得出的色谱，求出被测成分的峰面积或峰高和内标物质的峰积或峰高之比，再按标准曲线求出被测成分的含量。所用的内标物质，应采用其峰面积的位置与被测成分的峰的位置尽可能接近并与被测成分以外的峰位置完全分离的稳定的物质。内标法是将已知浓度的标准物质(内标物)加入到未知样品中去，然后比较内标物和被测组分的峰面积，从而确定被测组分的浓度。由于内标物和被测组分处在同一基体中，因此可以消除基体带来的干扰。而且当仪器参数和洗脱条件发生非人为的变化时，内标物和样品组分都会受到同样影响，这样消除了系统误差。当对样品的情况不了解、样品的基体很复杂或不需要测定样品中所有组分时，采用这种方法比较合适。

外标法包括直接比较法和标准曲线法。直接比较法是将未知样品中某一物质的峰面积与该物质的标准品的峰面积直接比较进行定量。通常要求标准品的浓度与被测组分浓度接近，以减小定量误差。

标准曲线法是将被测组分的标准物质配制成不同浓度的标准溶液，经色谱分析后制作一条标准曲线，即物质浓度与其峰面积(或峰高)的关系曲线。根据样品中待测组分的色谱峰面积(或峰高)，从标准曲线上查得相应的浓度。标准曲线的斜率与物质的性质和检测器的特性相关，相当于待测组分的校正因子。

(3)标准曲线法也称为外标法：取标准被测成分按依次增加或减少阶段法，各自调制成标准液，注入一定量后，按色谱图取标准被测成分的峰面积或峰高为纵坐标，而以标准被测成分的含量为横坐标，制成标准曲线。(3)标准曲线法也称为外标法：然后按单体中所规定的方法制备试样液。取试样液按制标准曲线时相同的条件作出色谱图，求出被测成分的峰面积和峰高，在相应组分的标准曲线上查出对应的浓度。外标法具有简便、快速的优点。外标法不使用校正因子，准确性较高，但色谱操作条件的变化对结果的准备性影响较大。它对进样量的准确性控制要求较高，需操作熟练才能掌握，适用于大批量试样的快速分析。标准加入法可以看作是内标法和外标法的结合。取等量样品若干份，加入不同浓度的待测组分的标准溶液进行色谱分析，以加入的标准溶液的浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制工作曲线。样品中待测组分的浓度即为工作曲线在横坐标延长线上的交点到坐标原点的距离。仪器分析高压液相色谱法由于待测组分以及加入的标准溶液处在相同的样品基体中，因此，这种方法可以消除基体干扰。

对每一个样品都要配制三个以上的、含样品溶液和标准溶液的混合溶液，因此，这种方法不适于大批样品的分析。

外标法能够精确进样量归一化法所有组分都出峰内标法有内标物内加法Contents目2气相色谱法定性分析1气相色谱法分析依据录3气相色谱法定量分析一、气相色谱定性依据气相色谱仪的定性分析依据：气相色谱主要功能不仅是将混合有机物中的各种成分分离开来，而且还要对结果进行定性及定量分析。所谓定性分析就是确定分离出的各组分是什么有机物质，而定量分析就是确定分离组分的量有多少。一、气相色谱定性依据色谱在定性分析方面远不如其它的有机物结构鉴定技术，但在定量分析方面则远远优于其它的仪器方法。有机物进入气相色谱后得到两个重要的测试数据:色谱峰保留值和面积，这样气相色谱可根据这两个数据进行定性定量分析。一、气相色谱定性依据色谱峰保留值是定性分析的依据，而色谱峰面积则是定量分析的依据。二、气相色谱仪定性分析方法气相色谱的定性分析方法主要有保留值定性法、化学试剂定性法和检测器定性法。气相色谱的保留值有保留时间和保留体积两种，现在大多数情况下均用保留时间作为保留值。在相同的仪器操作条件和方法下，相同的有机物应有同样的保留时间，即在同一时间出峰。但必须注意：有同样保留时间的有机物并不一定相同。二、气相色谱仪定性分析方法气相色谱保留时间定性分析方法就是将有机样品组分的保留时间与已知有机物在相同的仪器和操作条件下保留时间相比较，如果两个数值相同或在实验和仪器容许的误差范围之内，就推定未知物组分可能是已知的比较有机物。二、气相色谱仪定性分析方法应注意：同一有机物在不同的色谱条件和仪器中保留时间有很大的差别，所以用保留时间值对色谱分离组分进行定性只能给初步的判断，绝对多数情况下还需要用其它方法作进一步的确认。二、气相色谱仪定性分析方法一个最常用的确证方法是将可能的有机物加到有机样品中再进行一次气相色谱仪分析，如果有机样品中确含已知有机物的组分，则相应的色谱峰会增大。这样比较两次色谱图峰值的变化，就可以确定前期初步推断是否正确。三、气相色谱仪定量分析在实验条件恒定时，峰面积或峰高与组分的含量成正比，因此可以利用峰面积或峰高面积或峰高来进行定量。三、气相色谱仪定量分析面积百分比法与面积归一化法主要有以下区别：1、运用的机理不同。面积百分比：运行中每个峰的面积占所有峰面积总和的百分数来报告结果。归一化：引入了响应因子.响应因子的使用是为了补偿检测器对不同化合物的灵敏度不同对定量造成的影响三、气相色谱仪定量分析2、运用时的要求不同。面积百分比：各化合物在检测器上的响应相等并全部流出。归一化：所有物质的响应因子都知道，所有的峰都流出。三、气相色谱仪定量分析3、都是把总峰面积当作100%，然后把单个色谱峰峰面积/总峰面积的数值当做含量值，不过后者计算时加入校正因子。前者不用。三、气相色谱仪定量分析4、在计算时所用的公式不同。面积百分比是用色谱峰的面积除以总面积：Ci=Ai/A总。面积归一化是用色谱峰面积与其校正因子的乘积除以所有色谱峰面积与其校正因子的乘积之和：C1=（A1*f1）/∑(Ai*fi)三、气相色谱仪定量分析5、校正因子不同。面积百分比是将校正因子视为1即含量只等于样品中各待测组分面积与总面积之比，而归一化法是要先求出待测组分的校正因子即校正因子不视为1。三、气相色谱仪定量分析面积归一化法计算公式：一般归一化法的计算公式公式：Xi%＝［Ai／（A1＋A2＋…＋An）］·100%面积归一化法计算公式：校正面积归一化法的计算公式：Xi%＝［Ai·Fi／（A1·F1＋A2·F2＋…＋An·Fn）］·100%，式中，Xi------组分i的百分含量；A1、A2…An------组分1、2…n的峰面积；F1、F2…Fn------组分1、2…n的相对校正因子面积归一化法计算公式：相对校正因子F可通过查阅有关气相色谱的资料或是提前已经通过仪器测定获得，代入上述公式便可计算出各个组分的含量应用定性分析对照法；经验值法；多种仪器联用法外标法能够精确进样量归一化法所有组分都出峰内标法有内标物内加法常用定量分析法(1)面积归一化法：

(2)内标法：取标准被测成分，按依次增加或减少的已知阶段量，各自分别加入各单体所规定的定量内标准物质中，调制标准溶液。分别取此标准液的一定量注入色谱柱，根据色谱图取标准被测成分的峰面积、峰高和内标物质的峰面积、峰高的比例为纵坐标，取标准被测成分量和内标物质量之比，或标准被测成分量为横坐标，制成