一色谱法的特点分类和作用二气相色谱分离过程82课件

2025/7/22第五章

气相色谱法第一节方法原理一、色谱法的特点、分类和作用Characteristic，classificationactuationofchromatograph

二、气相色谱分离过程separationprocessofgaschromatograph

fundamentalofgaschromatographanalysis

generalizationofchromatographanalysis

2025/7/22思考：1、甲醇与水的分离方法？2、甲醇与乙醇的分离方法？3、丁醇异构体混合物中含有性质非常接近的叔醇、仲丁醇、异丁醇与正丁醇等4种异构体的分离方法？你能测定该混合物中各组分的含量吗？

2025/7/22汽油价格是“有车一族”最关心的问题。汽油价格上涨，是不是意味着其质量也相应提高呢？你如何衡量汽油的质量呢？汽油主要成份有那些？化学性质相近的混合物的检测？解决的方法方法评价一个小问题2025/7/22一个小问题（续）目前常用的汽油质量检测方法－－气相色谱法分离效率高灵敏度高检测速度快所需样品量少样品预处理简单自动化程度高2025/7/22一、色谱法的特点、分类和作用

1.概述色谱法是混合物最有效的分离、测定方法。

由来：俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置：色谱原型装置，如图。色谱柱流动相固定相色谱法2025/7/22茨维特实验

色谱法由来色谱柱流动相固定相色谱法2025/7/222025/7/22色谱分离过程：A+BABABBAABBA

流动相

色谱柱

检测器记录仪（载气或洗脱液）2025/7/22

实质：（物理化学）分离技术。

试样混合物的分离过程：试样中各组分在色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。一、色谱法的特点、分类和作用

固定相：固定不动；

两相

流动相：携带试样混合物流过固定相的流体（气体或液体）。2025/7/222.色谱法分类：以气体为流动相（载气）气相色谱法(GC)气-固色谱法(GSC)气-液色谱法(GLC)以固体为固定相以液体为固定相？以液体为流动相（洗脱液）液相色谱法(LC)液-固色谱法(LSC)液-液色谱法(LLC)以固体为固定相以液体为固定相？2025/7/22GC分析流程：

进样器色谱柱气化室载气检测器信号记录放空样品2025/7/22气相色谱仪结构：2025/7/22(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）1952年，MartinAJP和SyngeRLM建立了气相色谱分析法，获诺贝尔化学奖。按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱2025/7/22气相色谱仪：2025/7/22(2)液相色谱：流动相为液体（也称为洗脱液）

按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱

离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。2025/7/22

(2)液相色谱：

HPLC分析流程：高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统等五大部分组成。2025/7/222025/7/22液相色谱仪：2025/7/22液相色谱仪：2025/7/22按固定相和流动相所处的状态分类：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）2.色谱法分类

2025/7/22（1）气固色谱（GSC）固体吸附剂：对试样中各组分的吸附能力的不同。气固色谱的分离机理:气固两相间的吸附/脱附的不断重复过程；2025/7/22（2）气液色谱（GLC）固定液：对试样中各组分的溶解能力的不同。气液色谱的分离机理：气液两相间的反复多次溶解/挥发的分配过程。2025/7/22按色谱分离过程的物理化学原理分类：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差别利用凝胶对不同组分分子的阻滞作用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目前，应用最广泛的是气相色谱法（gaschromatography，GC）和高效液相色谱法（highperformanceliquidchromatography，HPLC）。2025/7/22按固定相性质和操作方式分类：固定相形式色谱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2025/7/22(3)其他色谱方法a.薄层色谱和纸色谱：比较简单的色谱方法；b.凝胶色谱：测定聚合物分子量分布；c.超临界色谱：CO2流动相；d.高效毛细管电泳：九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。2025/7/223.色谱法的特点（1）分离效率高复杂混合物，有机同系物、同分异构体、手性异构体；（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

GC：适用于沸点低于400℃的有机或无机试样的分析。HPLC：适用于沸点高于400℃、热不稳定有机物分析。2025/7/22二、气相色谱的分离原理

GC主要是利用物质的极性、沸点及吸附性质的差异来实现混合物的分离。

基本原理：样品在汽化室气化后，由流动相（即载气）带入色谱柱，柱内含有固定液或固体固定相，由于样品中各组分的性质（极性、沸点及吸附性能）不同，与固定相的作用力不同，达到分离。2025/7/22GC分析流程：

样品色谱柱气化室载气检测器信号记录放空2025/7/22气相色谱分离过程：当气化后的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。2025/7/22色谱分离过程：A+BABABBAABBA

载气

检测器记录仪或洗脱液BA2025/7/22二、气相色谱分离原理

色谱分离过程：是在色谱柱内完成的。（1）气固(液固)色谱的固定相:多孔性的固体吸附剂（2）气液(液液)色谱的固定相:担体＋固定液2025/7/22（1）气固(液固)色谱（GSC）固体吸附剂：对试样中各组分的吸附能力的不同。气固色谱的分离机理:气固两相间的吸附/脱附的不断重复过程；2025/7/22（2）气液(液液)色谱（GLC）固定液：对试样中各组分的溶解能力的不同。气液色谱的分离机理：气液两相间的反复多次溶解/挥发的分配过程。2025/7/22三、色谱流出曲线与术语1．流出曲线和色谱峰2．基线、噪音和漂移3、色谱峰高和峰面积：色谱定量参数3．保留值：色谱定性参数4．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数2025/7/22保留时间1.流出曲线（色谱图）和色谱峰色谱峰2025/7/221.色谱图和色谱峰流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线。色谱峰：流出曲线上突起部分。2025/7/22正常峰（对称）非正常峰

前伸峰拖尾峰色谱峰前伸峰a、d

拖尾峰b、c

分叉峰e“馒头”峰f2025/7/222.基线、噪音和漂移基线：当没有待测组分进入检测器时，反映检测器噪音随时间变化的曲线（只有载气进入色谱柱形成的曲线）（稳定-水平直线）;噪声：仪器本身所固有的，以噪声带表示（仪器越好，噪音越小）;漂移：基线向某个方向稳定移动（仪器未稳定造成）。2025/7/22基线2025/7/22色谱峰分析结果色谱图2025/7/223.峰高和峰面积（定量参数）峰高h：峰顶到基线的距离。

峰面积A：组分的流出曲线与基线间所包围的面积。2025/7/222025/7/22

4.保留值（定性参数）（1）用时间表示的保留值:

保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；

死时间（t0）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；

调整保留时间（tR＇）：tR＇=tR－t0

2025/7/22保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间。2025/7/22死时间（t0）：不与固定相作用的组分（如空气）的保留时间。2025/7/22调整保留时间（tR＇）：扣除死时间后的保留时间。

tR＇=tR－t0

2025/7/22

（2）用体积表示的保留值保留体积（VR）：

VR=tR×F0Fc：流动相的平均流量，单位：mL/min。死体积（V0）：

V0=t0×F0调整保留体积（VR‘）：

VR＇=VR－V0=

tR＇×F02025/7/225.相对保留值r21（定性参数）P178

组分2与组分1调整保留值之比。r21=t´R2/t´R1=V´R2

/V´R1

≠tR2/tR1≠VR2/VR1

相对保留值r21：只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关。2025/7/22

（1）半峰宽（W1/2）：h/2处的峰宽：

（2）峰宽（Wb）：色谱峰两侧拐点所作的切线与基线相交两点之间的距离。Wb

=1.699W1/2

（3）标准偏差（σ）：0.607h处色谱峰宽度的一半。6.色谱峰宽度2025/7/22色谱峰宽度与柱效2025/7/22色谱峰宽度与柱效2025/7/227.分配系数（partionfactor）：K

组分在固定相和流动相间发生的吸附/脱附，或溶解/挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间的分配达到平衡时的浓度（单位：g/mL）比，称为分配系数，用K表示，即：不同组分的分配系数K的差异是色谱分离的依据。20