色譜分析簡(jiǎn)易實(shí)用教案

1、 色譜法的共同的基本特點(diǎn)是具備兩個(gè)相：不動(dòng)的一相，稱(chēng)一為固定相；另一相是攜帶樣品流過(guò)固定相的流動(dòng)體，稱(chēng)為流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相中樣品混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)生作用，由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相相互作用的類(lèi)型、強(qiáng)弱也有差異，因此在同一推動(dòng)力的作用下，不同組分在固定相滯留時(shí)間長(zhǎng)短(chngdun)不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。第1頁(yè)/共78頁(yè)第一頁(yè)，共78頁(yè)。第2頁(yè)/共78頁(yè)第二頁(yè)，共78頁(yè)。A 色譜法分類(lèi)(fn li) 1按兩相狀態(tài)分類(lèi) 氣體為流動(dòng)相的色譜稱(chēng)為氣相色譜（GC），根據(jù)固定相是固體(gt)吸附劑還是固定液（附著在惰性載體上的一薄層有機(jī)化合物液體），又可分為

2、氣固色譜（GSC）和氣液色譜（GLC）.（GLC）液體為流動(dòng)相的色譜稱(chēng)液相色譜（LC）。同理，液相色譜亦可分為液固色譜（LSC）和液液色譜（LLC）。超臨界流體為流動(dòng)相的色譜稱(chēng)為超臨界流體色譜（SFC）。隨著色譜工作的發(fā)展，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將固定液鍵合到載體表面，這種化學(xué)鍵合固定相的色譜又稱(chēng)化學(xué)鍵合相色譜（CBPC）。 第3頁(yè)/共78頁(yè)第三頁(yè)，共78頁(yè)。2 2按分離按分離(fnl)(fnl)機(jī)理分類(lèi)機(jī)理分類(lèi) 利用組分在吸附劑（固定相）上的吸附能力強(qiáng)弱不同而得以分離的方法，稱(chēng)為吸附色譜法。利用組分在固定液（固定相）中溶解度不同而達(dá)到分離的方法稱(chēng)為分配色譜法。利用組分在離子交換劑（固定相）上的親和力大

3、小不同而達(dá)到分離的方法，稱(chēng)為離子交換色譜法。利用大小不同的分子在多孔固定相中的選擇滲透而達(dá)到分離的方法，稱(chēng)為凝膠色譜法或尺寸(ch cun)排阻色譜法。最近，又有一種新分離技術(shù)，利用不同組分與固定相（固定化分子）的高專(zhuān)屬性親和力進(jìn)行分離的技術(shù)稱(chēng)為親和色譜法，常用于蛋白質(zhì)的分離 .第4頁(yè)/共78頁(yè)第四頁(yè)，共78頁(yè)。3 3按固定相的外形按固定相的外形(wi xn)(wi xn)分類(lèi)分類(lèi) 固定相裝于柱內(nèi)的色譜法，稱(chēng)固定相裝于柱內(nèi)的色譜法，稱(chēng)為柱色譜。固定相呈平板狀的色譜為柱色譜。固定相呈平板狀的色譜法，稱(chēng)為平板色譜，它又可分為薄法，稱(chēng)為平板色譜，它又可分為薄層色譜和紙色譜。層色譜和紙色譜。 第5頁(yè)/

4、共78頁(yè)第五頁(yè)，共78頁(yè)。1-2 1-2 色譜流出曲線色譜流出曲線(qxin)(qxin)及有關(guān)術(shù)及有關(guān)術(shù)語(yǔ)語(yǔ)a a流出曲線流出曲線(qxin)(qxin)和色譜峰和色譜峰 第6頁(yè)/共78頁(yè)第六頁(yè)，共78頁(yè)。b、基線、基線(jxin) 是柱中僅有流動(dòng)相通過(guò)時(shí)，檢測(cè)器響應(yīng)訊號(hào)的記錄值，即圖1-2中O-t線穩(wěn)定的基線應(yīng)該是一條水平直線 c、峰高 色譜峰頂(fn dn)點(diǎn)與基線之間的垂直距離，以h表示，如圖1-2中BA 第7頁(yè)/共78頁(yè)第七頁(yè)，共78頁(yè)。d、保留值、保留值1死時(shí)間tM 不被固定相吸附或溶解的物質(zhì)進(jìn)入(jnr)色譜柱時(shí)，從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值所需的時(shí)間稱(chēng)為死時(shí)間，如圖1- 2中 OA。第

5、8頁(yè)/共78頁(yè)第八頁(yè)，共78頁(yè)。 2保留時(shí)間tR 試樣從進(jìn)樣開(kāi)始到柱后出現(xiàn)峰極大(j d)點(diǎn)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，稱(chēng)為保留時(shí)間，如圖1-2 OB它相應(yīng)于樣品到達(dá)柱末端的檢測(cè)器所需的時(shí)間 第9頁(yè)/共78頁(yè)第九頁(yè)，共78頁(yè)。3調(diào)整保留時(shí)間(shjin)t R 某組份的保留時(shí)間(shjin)扣除死時(shí)間(shjin)后稱(chēng)為該組份的調(diào)整保留時(shí)間(shjin)，即 t R = t R t M 由于組份在色譜柱中的保留時(shí)間t R包含了組份隨流動(dòng)相通過(guò)柱子所需的時(shí)間和組份在固定相中滯留所需的時(shí)間，所以t R實(shí)際上是組份在固定相中停留的總時(shí)間保留時(shí)間可用時(shí)間單位（如s）或距離單位（如cm）表示。 保留時(shí)間是色譜法定性

6、的基本( jbn)依據(jù)，同一組份的保留時(shí)間常受到流動(dòng)相流速的影響，因此色譜工作者有時(shí)用保留體積等參數(shù)進(jìn)行定性檢定第10頁(yè)/共78頁(yè)第十頁(yè)，共78頁(yè)。 4死體積 VM 指色譜柱在填充后，柱管內(nèi)固定相顆粒間所剩留的空間、色譜儀中管路和連接頭間的空間以及檢測(cè)器的空間的總和當(dāng)后兩項(xiàng)很小而可忽略不計(jì)時(shí)，死體積可由死時(shí)間與流動(dòng)(lidng)相體積流速F0（Lmin）計(jì)算： VM = tMF0 第11頁(yè)/共78頁(yè)第十一頁(yè)，共78頁(yè)。5保留體積 VR 指從進(jìn)樣開(kāi)始到被測(cè)組份在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所通過(guò)的流動(dòng)相體積。保留體積與保留時(shí)間的關(guān)系(gun x)如下： VR = tRF0 6調(diào)整保留體積VR 某組份的保

7、留體積扣除(kuch)死體積后，稱(chēng)該組份的調(diào)整保留體積，即 VR = VR- VM第12頁(yè)/共78頁(yè)第十二頁(yè)，共78頁(yè)。 7相對(duì)(xingdu)保留值2.1 某組份2的調(diào)整保留值與組份1的 調(diào) 整 保 留 值 之 比 ， 稱(chēng) 為 相 對(duì)(xingdu)保留值： 由于相對(duì)保留值只與柱溫及固定相的性質(zhì)有關(guān)，而與柱徑、柱長(zhǎng)、填充情況及流動(dòng)相流速無(wú)關(guān)，因此，它是色譜法中，特別(tbi)是氣相色譜法中，廣泛使用的定性數(shù)據(jù) 必須注意，相對(duì)保留值絕對(duì)不是兩個(gè)組份保留時(shí)間或保留體積之比 .第13頁(yè)/共78頁(yè)第十三頁(yè)，共78頁(yè)。8. 選擇因子選擇因子 在定性分析中，通常固定一個(gè)色譜峰作為標(biāo)準(zhǔn)在定性分析中，通常固

8、定一個(gè)色譜峰作為標(biāo)準(zhǔn)（s），然后再求其它峰（），然后再求其它峰（i）對(duì)這個(gè)峰的相對(duì)保留值此）對(duì)這個(gè)峰的相對(duì)保留值此時(shí)，時(shí)，ri/s可能大于可能大于1，也可能小于，也可能小于1在多元混合物分析中，在多元混合物分析中，通常選擇一對(duì)最難分離的物質(zhì)對(duì)，將它們的相對(duì)保留值作通常選擇一對(duì)最難分離的物質(zhì)對(duì)，將它們的相對(duì)保留值作為重要為重要(zhngyo)參數(shù)在這種特殊情況下，可用符號(hào)參數(shù)在這種特殊情況下，可用符號(hào)表示：表示： 式中tR2為后出峰的調(diào)整(tiozhng)保留時(shí)間，所以這時(shí)總是大于1的 。12RRtt第14頁(yè)/共78頁(yè)第十四頁(yè)，共78頁(yè)。e、區(qū)域?qū)挾?、區(qū)域?qū)挾?色譜峰的區(qū)域?qū)挾仁墙M份在色譜柱中譜

9、帶擴(kuò)張的函色譜峰的區(qū)域?qū)挾仁墙M份在色譜柱中譜帶擴(kuò)張的函數(shù)，它反映了色譜操作條件的動(dòng)力學(xué)因素度量色譜峰數(shù)，它反映了色譜操作條件的動(dòng)力學(xué)因素度量色譜峰區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ腥N區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ腥N(sn zhn)方法：方法： 1. 標(biāo)準(zhǔn)偏差 即0.607倍峰高處色譜峰寬的一半，如圖1-2中EF距離的一半。 2. 半峰寬W1/2 即峰高一半處對(duì)應(yīng)(duyng)的峰寬，如圖1-3中GH間的距離它與標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系是： W1/2 = 2.354第15頁(yè)/共78頁(yè)第十五頁(yè)，共78頁(yè)。 3. 基線寬度W 即色譜(s p)峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上的截距，如圖1-2中IJ的距離它與標(biāo)準(zhǔn)偏差。的關(guān)系是： W = 4 第16

10、頁(yè)/共78頁(yè)第十六頁(yè)，共78頁(yè)。從色譜(s p)流出曲線上，可以得到許多重要信息： （l）根據(jù)色譜峰的個(gè)數(shù)，可以判斷樣品中所合組 份的最少個(gè)數(shù) （2）根據(jù)色譜峰的保留值(或位置），可以進(jìn)行定性分析 (3) 根據(jù)色譜峰下的面積(min j)或峰高，可以進(jìn)行定量分析 （4）色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾?，是評(píng)價(jià)色譜柱分離效能的依據(jù) （5）色譜峰兩峰間的距離，是評(píng)價(jià)固定相(和流動(dòng)相)選擇是否合適的依據(jù)第17頁(yè)/共78頁(yè)第十七頁(yè)，共78頁(yè)。 13 色譜法分析的基本原理 色譜分析的目的是將樣品中各組分彼此分離(fnl)，組分要達(dá)到完全分離(fnl)，兩峰間的距離必須足夠遠(yuǎn)，兩峰間的距離是由組分在兩相間的分配

11、系數(shù)決定的，即與色譜過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。但是兩峰間雖有一定距離，如果每個(gè)峰都很寬，以致彼此重疊，還是不能分開(kāi)。這些峰的寬或窄是由組分在色譜柱中傳質(zhì)和擴(kuò)散行為決定的，即與色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。因此，要從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面來(lái)研究色譜行為。 第18頁(yè)/共78頁(yè)第十八頁(yè)，共78頁(yè)。a a、分配、分配(fnpi)(fnpi)系數(shù)系數(shù)K K和分和分配配(fnpi)(fnpi)比比k k1分配系數(shù)K 如前所述，分配色譜的分離是基于樣品組分在固定相和流動(dòng)相之間反復(fù)多次地分配過(guò)程，而吸附色譜的分離是基于反復(fù)多次地吸附一脫附過(guò)程。這種分離過(guò)程經(jīng)常用樣品分子在兩相間的分配來(lái)描述，而描述這種分配的參數(shù)稱(chēng)為分配

12、系數(shù)見(jiàn)它是指在一定溫度和壓力(yl)下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分配達(dá)平衡時(shí)的濃度之比值，即 第19頁(yè)/共78頁(yè)第十九頁(yè)，共78頁(yè)。2. 分配(fnpi)比k 分配比又稱(chēng)容量因子，它是指在一定溫度和壓力(yl)下，組分在兩相間分配達(dá)平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量比。即 msnn量組分在流動(dòng)相中物質(zhì)的量組分在固定相中物質(zhì)的第20頁(yè)/共78頁(yè)第二十頁(yè)，共78頁(yè)。 k值越大，說(shuō)明組分在固定相中的量越多，相當(dāng)于柱的容量大，因此又稱(chēng)分配容量或容量因子。它是衡量色譜柱對(duì)被分離組分保留能力的重要參數(shù)。k值也決定于組分及固定相熱力學(xué)性質(zhì)。它不僅隨柱溫、柱壓變化(binhu)而變化(binhu)，而且還與

13、流動(dòng)相及固定相的體積有關(guān)。 式中CS，Cm分別為組分在固定相和流動(dòng)相的濃度； Vm為柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體積。Vs為柱中固定相的體積，在各種不同的類(lèi)型的色譜中有不同的含義。例如：在分配(fnpi)色譜中，Vs表示固定液的體積；在尺寸排阻色譜中，則表示固定相的孔體積。第21頁(yè)/共78頁(yè)第二十一頁(yè)，共78頁(yè)。3. 分配系數(shù)(xsh)K與分配比k的關(guān)系 其中稱(chēng)為相比（率），它是反映(fnyng)各種色譜柱型特點(diǎn)的又一個(gè)參數(shù)。例如，對(duì)填充柱，其值一般為635；對(duì)毛細(xì)管柱，其值為60600。 第22頁(yè)/共78頁(yè)第二十二頁(yè)，共78頁(yè)。4分配系數(shù)K及分配比k與 選擇(xunz)因子的關(guān)系 對(duì)A、B兩

14、組分的選擇(xunz)因子，用下式表示 第23頁(yè)/共78頁(yè)第二十三頁(yè)，共78頁(yè)。 14 塔板理論 最早由Martin等人提出塔板理論，把色譜柱比作一個(gè)精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念來(lái)描述組分在兩相間的分配行為(xngwi)，同時(shí)引人理論塔板數(shù)作為衡量柱效率的指標(biāo)。 第24頁(yè)/共78頁(yè)第二十四頁(yè)，共78頁(yè)。由流出曲線(qxin)方程可推出： 而理論(lln)塔板高度（H）即：第25頁(yè)/共78頁(yè)第二十五頁(yè)，共78頁(yè)。 從上兩式可以(ky)看出，色譜峰W越小，n就越大，而H就越小，柱效能越高。因此，n和H是描述柱效能的指標(biāo)。 通常填充色譜柱的n103，H1mm。而毛細(xì)管柱 n=105-106，H0.

15、5mm 由于死時(shí)tm包括在t r中,而實(shí)際的tm不參與柱內(nèi)分配,所計(jì)算的n值盡管很大,H很小,但與實(shí)際柱效能相差甚遠(yuǎn).所以,提出把tm扣除,采用有效理論塔板數(shù)n 有效和有效塔板高度 H有效評(píng)價(jià)柱效能。 *（ n 有效也可用 neff 表示） 第26頁(yè)/共78頁(yè)第二十六頁(yè)，共78頁(yè)。222/1)(16)(54.5wtwtnrreffeffeffnLH第27頁(yè)/共78頁(yè)第二十七頁(yè)，共78頁(yè)。15 速率速率(sl)理論理論 1956年荷蘭學(xué)者Van Deemter等在研究氣液色譜時(shí)，提出了色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)理論速率理論。他們(t men)吸收了塔板理論中板高的概念，并充分考慮了組分在兩相間的擴(kuò)散和傳質(zhì)過(guò)

16、程，從而在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上較好地解釋了影響板高的各種因素。該理論模型對(duì)氣相、液相色譜都適用。 Van Deemter方程的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化式為 式中u為流動(dòng)相的線速度；A，B，C為常數(shù)，分別代表(dibio)渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)。 現(xiàn)分別敘述各項(xiàng)系數(shù)的物理意義。 第28頁(yè)/共78頁(yè)第二十八頁(yè)，共78頁(yè)。a渦流(wli)擴(kuò)散項(xiàng)A在填充色譜柱中，當(dāng)組分隨流動(dòng)相向柱出口遷移時(shí)，流動(dòng)相由于(yuy)受到固定相顆粒障礙，不斷改變流動(dòng)方向，使組分分子在前進(jìn)中形成紊亂的類(lèi)似“渦流”的流動(dòng)，故稱(chēng)渦流擴(kuò)散，形象地如圖所示。 第29頁(yè)/共78頁(yè)第二十九頁(yè)，共78頁(yè)。 A2dp 上式表明，A與填充物的

17、平均(pngjn)直徑dp的大小和填充不規(guī)則因子有關(guān)，與流動(dòng)相的性質(zhì)、線速變和組分性質(zhì)無(wú)關(guān)。為了減少渦流擴(kuò)散，提高柱效，使用細(xì)而均勻的顆粒，并且填充均勻是十分必要的。第30頁(yè)/共78頁(yè)第三十頁(yè)，共78頁(yè)。b. 分子擴(kuò)散(kusn)項(xiàng)B/u（縱向擴(kuò)散(kusn)項(xiàng)） 縱向分子擴(kuò)散是由濃度梯度造成的。組分從柱入口加入，其濃度分布的構(gòu)型呈“塞子”狀。如圖5所示。它隨著流動(dòng)相向前推進(jìn)，由于存在濃度梯度，“塞子”必然(brn)自發(fā)地向前和向后擴(kuò)散，造成譜帶展寬。分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)為第31頁(yè)/共78頁(yè)第三十一頁(yè)，共78頁(yè)。 B2Dg 式中是填充柱內(nèi)流動(dòng)(lidng)相擴(kuò)散路徑彎曲的因素，也稱(chēng)彎曲因子，它反映了

18、固定相顆粒的幾何形狀對(duì)自由分子擴(kuò)散的阻礙情況。Dg為組分在流動(dòng)(lidng)相中擴(kuò)散系數(shù)（cm2s-1）?？梢?jiàn)，采用相對(duì)分子量較大的載氣，同時(shí)，減小保留時(shí)間，可使B減小。 NoImage載氣MDg1第32頁(yè)/共78頁(yè)第三十二頁(yè)，共78頁(yè)。c傳質(zhì)阻力項(xiàng) cu 對(duì)于氣液色譜，傳質(zhì)阻力系數(shù)(xsh)C包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)(xsh)Cg和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)(xsh)Cl兩項(xiàng)，即 CCgCl 第33頁(yè)/共78頁(yè)第三十三頁(yè)，共78頁(yè)。對(duì)于(duy)填充柱，氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg為式中k為容量因子。由上式看出，氣相傳質(zhì)阻力與填充物粒度則的平方成正比、與組分在載氣流中的擴(kuò)散系數(shù)見(jiàn)成反比。因此，采用粒度小的填充物和

19、相對(duì)分子質(zhì)量小的氣體(qt)（如氫氣）做載氣，可他Cg減小，提高柱效。 第34頁(yè)/共78頁(yè)第三十四頁(yè)，共78頁(yè)。液相傳質(zhì)阻力系數(shù)(xsh)C1為為了保持適當(dāng)?shù)腃l值，應(yīng)控制(kngzh)適宜的柱溫。 第35頁(yè)/共78頁(yè)第三十五頁(yè)，共78頁(yè)。1- 6 分離分離(fnl)度度 柱 效 和 選 擇 性 對(duì) 分 離(fnl)的影響用圖來(lái)說(shuō)明。圖（a）兩色譜峰距離近并且峰形寬。兩峰嚴(yán)重相疊，這表示選擇性和柱效都很差。圖（b）雖然兩峰距離拉開(kāi)了，但峰形仍很寬，說(shuō)明選擇性好，但柱效低。圖（c）分離(fnl)最理想，說(shuō)明選擇性好，柱效也高。 第36頁(yè)/共78頁(yè)第三十六頁(yè)，共78頁(yè)。 由此可見(jiàn)，單獨(dú)用柱效或選擇

20、性不能真實(shí)反映(fnyng)組分在色譜柱中分離情況，故需引人一個(gè)綜合性指標(biāo)分離度R。分離度是既能反映(fnyng)柱效率又能反映(fnyng)選擇性的指標(biāo)，稱(chēng)總分離效能指標(biāo)。分離度又叫分辨率，它定義為相鄰兩組分色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰底寬總和之半的比值，即2121)(2)(211212wwttwwttRrrrrR值越大，表明相鄰兩組分(zfn)分離越好。一般說(shuō)，當(dāng)R1時(shí)，兩峰有部分重疊；當(dāng)R1時(shí)，分離程度可達(dá)98；當(dāng)R1.5時(shí)，分離程度可達(dá)99.7。通常用R=1.5作為相鄰兩組分(zfn)已完全分離的標(biāo)志。 第37頁(yè)/共78頁(yè)第三十七頁(yè)，共78頁(yè)。 當(dāng)兩組分的色譜峰分離較差，峰底寬度難于

21、測(cè)量時(shí)，可用半峰寬代替峰底寬度，并用下式表示分離度： R，與R的物理意義(yy)是一致的，但數(shù)值不同，R0.59 R，應(yīng)用時(shí)要注意所采用分離度的計(jì)算方法。)(21)2(21) 1 (21) 1 (2(YYttRRR第38頁(yè)/共78頁(yè)第三十八頁(yè)，共78頁(yè)。 下圖表示了不同分離(fnl)度時(shí)色譜峰分離(fnl)的程度。第39頁(yè)/共78頁(yè)第三十九頁(yè)，共78頁(yè)。1-7 色譜分離基本(jbn)方程式 分離度R的定義并沒(méi)有反映影響分離度的諸因素。實(shí)際上，分離度受柱效（n）、選擇因子()和容量因子（k）三個(gè)參數(shù)的控制。對(duì)于難分離物質(zhì)對(duì)，由于它們的分配系數(shù)差別小，可合理地假設(shè)k1k2=k,W1W2W 。由上式

22、，得rtnW141后式即為色譜分離(fnl)基本方程式 222)1()1(16RRRn第40頁(yè)/共78頁(yè)第四十頁(yè)，共78頁(yè)。 在實(shí)際應(yīng)用中，往往(wngwng)用n eff。代替n,處理上式可得 可以看出，后者為基本( jbn)色譜分離方程式又一表達(dá)式。 effnkkn2)1()1(4effnR第41頁(yè)/共78頁(yè)第四十一頁(yè)，共78頁(yè)。1.分離(fnl)度與柱效的關(guān)系 由分離方程式看出，具有一定相對(duì)保留值的物質(zhì)對(duì)，分離度直接和有效塔板數(shù)有關(guān)，說(shuō)明有效塔板數(shù)能正確地代表柱效能。而分離方程式表明(biomng)分離度與理論塔板數(shù)的關(guān)系還受熱力學(xué)性質(zhì)的影響。當(dāng)固定相確定，被分離物質(zhì)對(duì)的確定后，分離度將

23、取決于n。這時(shí)，對(duì)于一定理論板高的柱子，分離度的平方與柱長(zhǎng)成正比，即2121221)(LLnnRR第42頁(yè)/共78頁(yè)第四十二頁(yè)，共78頁(yè)。2色譜分離基本方程式的應(yīng)用 在實(shí)際中，基本色譜分離方程式是很有用的公式，它將柱效、選擇因子、分離度三者的關(guān)系聯(lián)系(linx)起來(lái)了，知道其中兩個(gè)指標(biāo)，就可計(jì)算出第三個(gè)指標(biāo)。)1)(1(4kknR)1(4effnR第43頁(yè)/共78頁(yè)第四十三頁(yè)，共78頁(yè)。1-8 氣相色譜儀第44頁(yè)/共78頁(yè)第四十四頁(yè)，共78頁(yè)。a.GC工作(gngzu)過(guò)程第45頁(yè)/共78頁(yè)第四十五頁(yè)，共78頁(yè)。b.氣路系統(tǒng)(xtng)第46頁(yè)/共78頁(yè)第四十六頁(yè)，共78頁(yè)。c.進(jìn)樣系統(tǒng)(xt

24、ng)第47頁(yè)/共78頁(yè)第四十七頁(yè)，共78頁(yè)。d.分離(fnl)系統(tǒng) 分離系統(tǒng)由色譜柱組成，它是色譜儀的核心部件，其作用是分離樣品。色譜柱主要有兩類(lèi)：填充柱和毛細(xì)管柱。 1）填充柱 填充柱由不銹鋼或玻璃材料制成，內(nèi)裝固定相，一般內(nèi)徑為24 mm，長(zhǎng)13m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種。 2）毛細(xì)管柱 毛細(xì)管柱又叫空心柱，分為涂壁，多孔層和涂載體(zit)空心柱。涂壁空心柱是將固定液均勻地涂在內(nèi)徑0.l0.5mm的毛細(xì)管內(nèi)壁而成，毛細(xì)管材料可以是不銹鋼，玻璃或石英。毛細(xì)管色譜柱滲透性好，傳質(zhì)阻力小，而柱子可以做到長(zhǎng)幾十米。與填充往相比，其分離效率高（理論塔板數(shù)可達(dá)106）、分析速度塊、樣品用量

25、小，但柱容量低、要求檢測(cè)器的靈敏度高，并且制備較難。 第48頁(yè)/共78頁(yè)第四十八頁(yè)，共78頁(yè)。e.控制(kngzh)溫度系統(tǒng) 在氣相色譜測(cè)定中，溫度是重要的指標(biāo)，它直接影響色譜柱的選擇分離、檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性?？刂茰囟戎饕?zhyo)指對(duì)色譜柱爐，氣化室，檢測(cè)器三處的溫度控制。色譜柱的溫度控制方式有恒溫和程序升溫二種。第49頁(yè)/共78頁(yè)第四十九頁(yè)，共78頁(yè)。f.檢測(cè)(jin c)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 這個(gè)系統(tǒng)是指樣品經(jīng)色譜柱分離后，各成分按保留時(shí)間不同，順序地隨載氣進(jìn)人檢測(cè)器檢測(cè)器把進(jìn)入的組分按時(shí)間及其濃度或質(zhì)量的變化，轉(zhuǎn)化成易于(yy)測(cè)量的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)必要的放大傳遞給記錄儀或計(jì)算機(jī)，最后得到

26、該混合樣品的色譜流出曲線及定性和定量信息。第50頁(yè)/共78頁(yè)第五十頁(yè)，共78頁(yè)。1-9 1-9 氣相色譜固定氣相色譜固定(gdng)(gdng)相相 (1). (1).固體吸附劑固體吸附劑 (2). (2).液體固定液體固定(gdng)(gdng)相相一. 氣液色譜(s p)固定相二. 載體(擔(dān)體)和固定液組成氣液色譜(s p)固定相三. 第51頁(yè)/共78頁(yè)第五十一頁(yè)，共78頁(yè)。1. 載體(擔(dān)體)（a）載體類(lèi)型 大致可分為硅藻土和非硅藻土兩類(lèi)。 硅藻土載體是目前氣相色譜中常用的一種載體，它是由稱(chēng)為硅藻的單細(xì)胞海藻骨架組成，主要成分是二氧化硅和少量無(wú)機(jī)鹽，根據(jù)制造方法不同，又分為: 紅載體和白色

27、載體。 非硅藻土載體有：有機(jī)玻璃(yuj b l)微球載體，氟載體，高分子多孔微球等。這類(lèi)載體常用于特殊分析，如氟載體用于極性樣品和強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)HF、Cl2。等分析。但由于表面非浸潤(rùn)性，其柱效低。 第52頁(yè)/共78頁(yè)第五十二頁(yè)，共78頁(yè)。 紅色載體是將硅藻土與粘合劑在900煅燒后，破碎過(guò)篩而得，因鐵生成(shn chn)氧化鐵呈紅色，故稱(chēng)紅色載體，其特點(diǎn)是表面孔穴密集、孔徑較小、比表面積較大。對(duì)強(qiáng)極性化合物吸附性和催化性較強(qiáng)，如烴類(lèi)、醇、胺、酸等極性化合物會(huì)因吸附而產(chǎn)生嚴(yán)重拖尾。因此它適宜于分析非極性或弱極性物質(zhì)。第53頁(yè)/共78頁(yè)第五十三頁(yè)，共78頁(yè)。白色載體是將硅藻土與20的碳酸鈉（助熔劑

28、）混合煅燒(dunsho)而成，它呈白色、比表面積較小、吸附性和催化性弱，適宜于分析各種極性化合物。101，102系列，英國(guó)的Celite系列，英國(guó)和美國(guó)的Chromosorb系列，美國(guó)的GasChrom A， CL， P， Q， S， Z系列等，都屬這一類(lèi)。 第54頁(yè)/共78頁(yè)第五十四頁(yè)，共78頁(yè)。2固定(gdng)液 （l）對(duì)固定液要求首先是選擇性好。 （2）還要求固定液有良好(lingho)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。 第55頁(yè)/共78頁(yè)第五十五頁(yè)，共78頁(yè)。（3）固定(gdng)液的選擇 對(duì)固定液的選擇并沒(méi)有規(guī)律性可循。一般可按“相似相溶”原則來(lái)選擇。在應(yīng)用(yngyng)時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況

29、而定。（i）分離非極性物質(zhì)：一般選用非極性固定液，這時(shí)試樣中各組分按沸點(diǎn)次序流出，沸點(diǎn)低的先流出，沸點(diǎn)高的后流出。（ii）分離極性物質(zhì)：選用極性固定液，試樣中各組分按極性次序分離，極性小的先流出。極性大的后流出。（iii）分離非極性和極性混合物：一般選用極性固定液，這時(shí)非極性組分先流出，極性組分后流出。（vi）分離能形成氫鍵的試樣：一般選用極性或氫鍵型固定液。試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出。（v）復(fù)雜的難分離物質(zhì)：可選用兩種或兩種以上混合固定液。第56頁(yè)/共78頁(yè)第五十六頁(yè)，共78頁(yè)。1-10. 氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器

30、氣相色譜檢測(cè)器是把載氣里被分離的各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。目前檢測(cè)器的種類(lèi)多達(dá)數(shù)十種。根據(jù)檢測(cè)原理的不同，可將其分為濃度型檢測(cè)器和質(zhì)量型檢測(cè)器兩種： （l）濃度型檢測(cè)器 測(cè)量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器。 （2）質(zhì)量型檢測(cè)器 測(cè)量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器某組分的量成正比。如火焰(huyn)離子化檢測(cè)器和火焰(huyn)光度檢測(cè)器等。第57頁(yè)/共78頁(yè)第五十七頁(yè)，共78頁(yè)。1-11色譜色譜(s p)分離操作條件分離操作條件的選擇的選擇 根據(jù)色譜(s p)分離基本方程

31、式及范氏理論，可指導(dǎo)選擇色譜(s p)分離的操作條件。1柱長(zhǎng)的選擇 增加柱長(zhǎng)可使理論塔板數(shù)增大，但同時(shí)使峰寬加大，分析時(shí)間延長(zhǎng)。因此，填充柱的柱長(zhǎng)要選擇適當(dāng)。一般情況下，柱長(zhǎng)選擇以使組分能完全分離，分離度達(dá)到所期望的值為準(zhǔn)。第58頁(yè)/共78頁(yè)第五十八頁(yè)，共78頁(yè)。2.載氣及其流速(li s)的選擇 第59頁(yè)/共78頁(yè)第五十九頁(yè)，共78頁(yè)。 曲線的最低點(diǎn)，塔板高度H最小，柱效最高，其相應(yīng)的流速是最佳流速. 從圖可知，當(dāng)u較小時(shí)，分子擴(kuò)散項(xiàng)B/u是影響板高的主要(zhyo)因素，此時(shí)，宜選擇相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣（N2，Ar），以使組分在載氣中有較小的擴(kuò)散系數(shù)。當(dāng)u較大時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cu起主導(dǎo)作用

32、，宜選擇相對(duì)分子質(zhì)量小的載氣(H2,He)，使組分有較大的擴(kuò)散系數(shù)，減小傳質(zhì)阻力，提高柱效。當(dāng)然，載氣的選擇還要考慮與檢測(cè)器相適應(yīng)。 分析(fnx)方法(fngf)色譜第60頁(yè)/共78頁(yè)第六十頁(yè)，共78頁(yè)。3柱溫的選擇(xunz) 柱溫是一個(gè)重要的操作參數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。提高柱溫可使氣相、液相傳質(zhì)速率加快，有利于降低塔板高度，改善柱效一旦增加柱溫同時(shí)又加劇縱向擴(kuò)散，從而導(dǎo)致柱效下降。另外，為了改善分離，提高選擇性，往往希望柱溫較低，這又增長(zhǎng)了分析時(shí)間。因此，選擇柱溫要兼顧幾方面(fngmin)的因素。一般原則是：在使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，但以保?/p>

33、時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。第61頁(yè)/共78頁(yè)第六十一頁(yè)，共78頁(yè)。 另外，柱溫的選擇還應(yīng)考慮固定液的使用溫度，柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，否則固定派揮發(fā)流失(lish)，對(duì)分離不利。 第62頁(yè)/共78頁(yè)第六十二頁(yè)，共78頁(yè)。4載體粒度及篩分范圍(fnwi)的選擇 載體的粒度愈小，填裝愈均勻，柱效就愈高。但粒度也不能太小。否則，阻力壓也急劇增大。一般粒度直徑為柱內(nèi)徑的1/20l/25為宜。 5進(jìn)樣量的選擇 在色譜分析(s p fn x)中，一般說(shuō)來(lái)，進(jìn)樣量較少，進(jìn)樣速度較快。第63頁(yè)/共78頁(yè)第六十三頁(yè)，共78頁(yè)。1-12 定性分析定性分析(dngxngfnx) 氣相色譜法是一種高效、快速

34、的分離分析技術(shù)，它可以在很短時(shí)間內(nèi)分離幾十種甚至上百種組分(zfn)的混合物，這是其他方法無(wú)法比擬的。但是，由于色譜法定性分析主要依據(jù)是保留值，所以需要標(biāo)準(zhǔn)樣品。而且單靠色譜法對(duì)每個(gè)組分(zfn)進(jìn)行鑒定，往往不能令人滿(mǎn)意。第64頁(yè)/共78頁(yè)第六十四頁(yè)，共78頁(yè)。氣相色譜定性方法氣相色譜定性方法1. 1.用已知純物質(zhì)對(duì)照定性用已知純物質(zhì)對(duì)照定性 這是氣相色譜定性分析中最方便、這是氣相色譜定性分析中最方便、最可靠的方法。這個(gè)方法基于在一定操最可靠的方法。這個(gè)方法基于在一定操作條件下，各組分的保留時(shí)間是一定值作條件下，各組分的保留時(shí)間是一定值的原理。如果未知樣品較復(fù)雜，可采用的原理。如果未知樣品較

35、復(fù)雜，可采用(ciyng)(ciyng)在未知混合物中加入已知物，在未知混合物中加入已知物，通過(guò)未知物中哪個(gè)峰增大，來(lái)確定未知通過(guò)未知物中哪個(gè)峰增大，來(lái)確定未知物中成分。物中成分。第65頁(yè)/共78頁(yè)第六十五頁(yè)，共78頁(yè)。 第66頁(yè)/共78頁(yè)第六十六頁(yè)，共78頁(yè)。2根據(jù)相對(duì)保留值定性 利用相對(duì)保留值定性比用保留值定性更為方便(fngbin)、可靠。在用保留值定性時(shí)，必須使兩次分析條件完全一致，有時(shí)不易做到。而用相對(duì)保留值定性時(shí)，只要保持柱溫不變即可。第67頁(yè)/共78頁(yè)第六十七頁(yè)，共78頁(yè)。3.雙柱、多柱定性 對(duì)于復(fù)雜樣品的分析，利用雙柱或多柱法更有效、可靠(kko)，使原來(lái)一根柱子上可能出現(xiàn)相同

36、保留值的兩種組分，在另一柱上就有可能出現(xiàn)不同的保留值。 4與其他方法結(jié)合 氣相色譜與質(zhì)譜、Fourier紅外光譜、發(fā)射光譜等儀器聯(lián)用是目前解決(jiju)復(fù)雜樣品定性分析最有效工具之一。 第68頁(yè)/共78頁(yè)第六十八頁(yè)，共78頁(yè)。1-13 氣相色譜定量分析氣相色譜定量分析(dnglingfnx) 氣相色譜定量分析是根據(jù)檢測(cè)器對(duì)溶質(zhì)產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)與溶質(zhì)的量成正比的原理，通過(guò)色譜圖上的面積(min j)或峰高，計(jì)算樣品中溶質(zhì)的含量。第69頁(yè)/共78頁(yè)第六十九頁(yè)，共78頁(yè)。1 定量(dngling)校正因子 a 定量校正因子 其定義色譜定量分析是基于峰面積與組分的量成正比關(guān)系。但由于同一檢測(cè)器對(duì)不同物

37、質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，即對(duì)不同物質(zhì)，檢測(cè)器的靈敏度不同，所以?xún)蓚€(gè)相等(xingdng)量的物質(zhì)得不出相等(xingdng)峰面積?；蛘哒f(shuō)，相同的峰面積并不意味著相等(xingdng)物質(zhì)的量。因此，在計(jì)算時(shí)需將面積乘上一個(gè)換算系數(shù)，使組分的面積轉(zhuǎn)換成相應(yīng)物質(zhì)的量，即 第70頁(yè)/共78頁(yè)第七十頁(yè)，共78頁(yè)。a 定量校正(jiozhng)因子wi=fiAi 式中Wi為組分i的量，它可以是質(zhì)量，也可以是摩爾或體積（對(duì)氣體）；Ai為峰面積，fi為換算系數(shù)，稱(chēng)為定量(dngling)校正因子。它可表示為 fi=Wi/Ai 定量(dngling)校正因子定義為：?jiǎn)挝环迕娣e的組分的量。第71頁(yè)/共78頁(yè)第七十一頁(yè)，共78頁(yè)。b 相對(duì)定量校正因子 由于物質(zhì)量wi不易準(zhǔn)確測(cè)量(cling)，要準(zhǔn)確測(cè)定定量校正因子fi不易達(dá)到。在實(shí)際工作中，以相對(duì)定量校正因子fi代替定量校正因子fi。 相對(duì)定量校正因子fi定義為：樣品中各組分的定量校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物的定量校正因子之比。用下式表示 siissiimAmAmfmfmf)()()(式中m和A分別代表質(zhì)量和面積，下標(biāo)i和s分別代表待測(cè)組分和標(biāo)準(zhǔn)物。一般來(lái)說(shuō)，熱導(dǎo)池檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)物用苯，火焰(huyn)離子檢測(cè)器用正庚