實驗十一氣相色譜性能測定及條件選擇方法課件

實驗十一氣相色譜性能測定及條件選擇方法

實驗十一氣相色譜性能測定及條件選擇方法1色譜法的起源色譜法的起源2色譜法早在1903年由俄國植物學家茨維特分離植物色素時采用。

他在研究植物葉的色素成分時，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內(nèi)，然后加入石油醚使其自由流下，結(jié)果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。這種方法因此得名為色譜法。以后此法逐漸應(yīng)用于無色物質(zhì)的分離，“色譜”二字雖已失去原來的含義，但仍被人們沿用至今。色譜法早在1903年由俄國植物學家茨維特分離植3石油醚碳酸鈣顆粒色素色譜組分石油醚碳酸鈣顆粒色素色譜組分4在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動的一相（固體或液體）稱為固定相

；自上而下運動的一相（一般是氣體或液體）稱為流動相

；裝有固定相的管子（玻璃管或不銹鋼管）稱為色譜柱

。當流動相中樣品混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(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型、強弱也有差異，因此在同一推動力的作用下，不同組分在固定相滯留時間長短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。

在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動的5氣體為流動相的色譜稱為氣相色譜（GC）現(xiàn)代色譜法的分離過程與其含量測定過程是在線的，即連續(xù)進行。當一個二組分（A和B）的混合樣品在t1時間從柱頭加入。

氣體為流動相的色譜稱為氣相色譜（GC）現(xiàn)代色譜法的分6隨著流動相不斷加入，洗脫作用連續(xù)進行，直至A和B組分先后流出柱子而進入檢測器，從而使各組分濃度轉(zhuǎn)變成電信號后記錄在記錄儀上。

液體為流動相的色譜稱液相色譜（LC）隨著流動相不斷加入，洗脫作用連續(xù)進行，直至A和B7關(guān)于程序升溫基本原理：

在一個分析周期里，柱溫連續(xù)的隨時間由低溫到高溫線性的或非線性的變化過程。分為線性升溫或單階線性升溫、非線性升溫或多階線性升溫。方法特點：適用分析對象為多組分、沸點范圍寬的樣品。關(guān)于程序升溫基本原理：8單階程序升溫柱溫時間單階程序升溫柱時間9多階程序升溫柱溫時間多階程序升溫柱時間10關(guān)于塔板理論假定:

(1)在每小段,氣相平均組成與液相平均組成可以很快達到平衡,每小段高度稱為理論塔板高度

(2)載氣進入色譜柱是脈動似的,每次進氣為一個板體積

(3)試樣開始均加在第0號板上

(4)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)(線性色譜)

內(nèi)容:

(1)理論塔板數(shù)n>50(n=L/H)時,可得到基本對稱的峰型曲線

(2)樣品進入色譜柱后,可得到良好分離

(3)n與半峰寬及半高峰寬的關(guān)系式理論塔板數(shù):

n=5.54(tR/W1/2)2、理論塔板高度:H=L/n

{有效板數(shù)：n有效=5.54(tR/W1/2)2、有效板高：H有效=L/n有效}關(guān)于塔板理論假定:

(1)在每小段,氣相平均組成與液相11tR和W1/2的測量峰高h峰面積A峰拐點E、F峰寬wb

半峰寬w1/2

tR和W1/2的測量峰高h12關(guān)于分離度分離度R是一個綜合性指標。分離度是既能反映柱效率又能反映選擇性的指標，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

R=2(tR2-tR1)/W1+W2

R值越大，表明相鄰兩組分分離越好。一般說，當R<1時，兩峰有部分重疊；當R=1時，分離程度可達98%；當R=1.5時，分離程度可達99.7%。通常用R=1.5作為相鄰兩組分已完全分離的標志。關(guān)于分離度分離度R是一個綜合性指標。13計算分離度時兩峰之差和峰寬測量計算分離度時兩峰之差和峰寬測量14氫焰檢測器的原理A區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應(yīng)區(qū)a.當含有機物CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生自由基：CnHm──→·CHb.產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：·CH+O──→CHO++ec.生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：CHO++H2O──→H3O++COd.化學電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14A）；e.在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器；f.組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離；g.離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線。氫焰檢測器的原理A區(qū)：預熱區(qū)a.當含有機物CnHm的載15關(guān)于靈敏度和檢測限靈敏度和檢測線是衡量檢測器敏感程度的指標(參下張圖)。單位量物質(zhì)通過檢測器時所產(chǎn)生信號的大小為檢測器對該物質(zhì)的靈敏度。檢測器分為濃度型（如TCD）和質(zhì)量型(如FID)兩類。S=△R/△Q計算公式濃度型：ST=AFC/W（mv·ml/mg）或（mv·ml/ml）Dg=2N/Sg（mg/ml）或Dv=2N/Sv（ml/ml）質(zhì)量型：Sm=A/W（mv·s/g）Dt=2N/Sm（g/s）關(guān)于靈敏度和檢測限靈敏度和檢測線是衡量檢測器敏16R

物質(zhì)量與響應(yīng)值關(guān)系

△R

△Q

QR

物質(zhì)量與響應(yīng)值關(guān)系

17

噪聲和漂移

噪聲和漂移18

1.恒溫、程序升溫對混合樣品的分離比較

（1）柱溫50℃:首先按上述色譜條件接通載氣，打開儀器電源開關(guān)，設(shè)置檢測器、汽化室溫度，再設(shè)置柱溫度50℃。待各溫度達到設(shè)定值后，通入氫氣、空氣，并為FID點火。同時接通計算機電源，啟動色譜工作站。待基線穩(wěn)定后，取1μl混合樣品進樣，出峰完畢，停止數(shù)據(jù)采集，從工作站報告中記錄七種物質(zhì)tR。

（2）柱溫80℃：將柱溫設(shè)置為80℃，待基線穩(wěn)定后，取1μ混合樣品進樣，停止數(shù)據(jù)采集后，記錄七種物質(zhì)tR。

實驗步驟

1.恒溫、程序升溫對混合樣品的分離比較

（1）柱溫50℃:19（3）程序升溫：柱溫在45℃恒溫0.5min后，以10℃/min速率升至80℃，再恒溫2min后，結(jié)束一個分析周期。設(shè)置方法為，先設(shè)柱溫為45℃，再依次操作：“PRG”鍵、“▽”鍵、輸入“0.5”、“ENTER”鍵；“▽”鍵、輸入“10”、“ENTER”鍵；“▽”鍵、輸入“80”、“ENTER”鍵；“▽”鍵、輸入“2”、“ENTER”鍵。進1μl混合樣品后，在開始采集數(shù)據(jù)同時，按動色譜儀“START”鍵。停止采集后，記錄七種物質(zhì)tR。

（4）將程序升溫的色譜圖放大后，以（mm）為單位，分別測量和記錄乙酸乙酯、苯兩個峰的峰間距（tR2-tR1）和峰寬（W1、W2）。

（3）程序升溫：柱溫在45℃恒溫0.5min后，以10℃/m202.塔板數(shù)、靈敏度和檢測線的測定

（1）在色譜儀上設(shè)置柱溫為75℃，“RANGE”輸入“9”，“ATT”輸入“3”，待基線穩(wěn)定之后，啟動采集數(shù)據(jù)，記錄5min基線譜圖。放大基線譜圖，以（mv）為單位估測并記錄噪聲數(shù)（N）。

（2）準確取1μl含0.05%苯的甲苯樣品進樣，記錄苯的峰面積并將其單位轉(zhuǎn)換為（mv·s）。

（3）將上一步的色譜圖適當放大，以（mm）為單位測量并記錄苯峰的tR和W1/2。2.塔板數(shù)、靈敏度和檢測線的測定

（1）在色譜儀上設(shè)置柱溫為21

1．對程序升溫是如何理解的？有什么作用？

2．理論板數(shù)有什么缺陷？與分離度有什么關(guān)系？

3．你認為應(yīng)從哪幾個方面來考慮對氣相色譜柱及色譜分析條件的選擇？

問題及討論

1．對程序升溫是如何理解的？有什么作用？

2．理論板數(shù)有什22實驗十一氣相色譜性能測定及條件選擇方法

實驗十一氣相色譜性能測定及條件選擇方法23色譜法的起源色譜法的起源24色譜法早在1903年由俄國植物學家茨維特分離植物色素時采用。

他在研究植物葉的色素成分時，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內(nèi)，然后加入石油醚使其自由流下，結(jié)果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。這種方法因此得名為色譜法。以后此法逐漸應(yīng)用于無色物質(zhì)的分離，“色譜”二字雖已失去原來的含義，但仍被人們沿用至今。色譜法早在1903年由俄國植物學家茨維特分離植25石油醚碳酸鈣顆粒色素色譜組分石油醚碳酸鈣顆粒色素色譜組分26在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動的一相（固體或液體）稱為固定相

；自上而下運動的一相（一般是氣體或液體）稱為流動相

；裝有固定相的管子（玻璃管或不銹鋼管）稱為色譜柱

。當流動相中樣品混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(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型、強弱也有差異，因此在同一推動力的作用下，不同組分在固定相滯留時間長短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。

在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動的27氣體為流動相的色譜稱為氣相色譜（GC）現(xiàn)代色譜法的分離過程與其含量測定過程是在線的，即連續(xù)進行。當一個二組分（A和B）的混合樣品在t1時間從柱頭加入。

氣體為流動相的色譜稱為氣相色譜（GC）現(xiàn)代色譜法的分28隨著流動相不斷加入，洗脫作用連續(xù)進行，直至A和B組分先后流出柱子而進入檢測器，從而使各組分濃度轉(zhuǎn)變成電信號后記錄在記錄儀上。

液體為流動相的色譜稱液相色譜（LC）隨著流動相不斷加入，洗脫作用連續(xù)進行，直至A和B29關(guān)于程序升溫基本原理：

在一個分析周期里，柱溫連續(xù)的隨時間由低溫到高溫線性的或非線性的變化過程。分為線性升溫或單階線性升溫、非線性升溫或多階線性升溫。方法特點：適用分析對象為多組分、沸點范圍寬的樣品。關(guān)于程序升溫基本原理：30單階程序升溫柱溫時間單階程序升溫柱時間31多階程序升溫柱溫時間多階程序升溫柱時間32關(guān)于塔板理論假定:

(1)在每小段,氣相平均組成與液相平均組成可以很快達到平衡,每小段高度稱為理論塔板高度

(2)載氣進入色譜柱是脈動似的,每次進氣為一個板體積

(3)試樣開始均加在第0號板上

(4)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)(線性色譜)

內(nèi)容:

(1)理論塔板數(shù)n>50(n=L/H)時,可得到基本對稱的峰型曲線

(2)樣品進入色譜柱后,可得到良好分離

(3)n與半峰寬及半高峰寬的關(guān)系式理論塔板數(shù):

n=5.54(tR/W1/2)2、理論塔板高度:H=L/n

{有效板數(shù)：n有效=5.54(tR/W1/2)2、有效板高：H有效=L/n有效}關(guān)于塔板理論假定:

(1)在每小段,氣相平均組成與液相33tR和W1/2的測量峰高h峰面積A峰拐點E、F峰寬wb

半峰寬w1/2

tR和W1/2的測量峰高h34關(guān)于分離度分離度R是一個綜合性指標。分離度是既能反映柱效率又能反映選擇性的指標，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

R=2(tR2-tR1)/W1+W2

R值越大，表明相鄰兩組分分離越好。一般說，當R<1時，兩峰有部分重疊；當R=1時，分離程度可達98%；當R=1.5時，分離程度可達99.7%。通常用R=1.5作為相鄰兩組分已完全分離的標志。關(guān)于分離度分離度R是一個綜合性指標。35計算分離度時兩峰之差和峰寬測量計算分離度時兩峰之差和峰寬測量36氫焰檢測器的原理A區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應(yīng)區(qū)a.當含有機物CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生自由基：CnHm──→·CHb.產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：·CH+O──→CHO++ec.生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：CHO++H2O──→H3O++COd.化學電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14A）；e.在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器；f.組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離；g.離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線。氫焰檢測器的原理A區(qū)：預熱區(qū)a.當含有機物CnHm的載37關(guān)于靈敏度和檢測限靈敏度和檢測線是衡量檢測器敏感程度的指標(參下張圖)。單位量物質(zhì)通過檢測器時所產(chǎn)生信號的大小為檢測器對該物質(zhì)的靈敏度。檢測器分為濃度型（如TCD）和質(zhì)量型(如FID)兩類。S=△R/△Q計算公式濃度型：ST=AFC/W（mv·ml/mg）或（mv·ml/ml）Dg=2N/Sg（mg/ml）或Dv=2N/Sv（ml/ml）質(zhì)量型：Sm=A/W（mv·s/g）Dt=2N/Sm（g/s）關(guān)于靈敏度和檢測限靈敏度和檢測線是衡量檢測器敏38R

物質(zhì)量與響應(yīng)值關(guān)系

△R

△Q

QR

物質(zhì)量與響應(yīng)值關(guān)系

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噪聲和漂移

噪聲和漂移40

1.恒溫、程序升溫對混合樣品的分離比較

（1）柱溫50℃:首先按上述色譜條件接通載氣，打開儀器電源開關(guān)，設(shè)置檢測器、汽化室溫度，再設(shè)置柱溫度50℃。待各溫度達到設(shè)定值后，通入氫氣、空氣，并為FID點火。同時接通計算機電源，啟動色譜工作站。待基線穩(wěn)定后，取1μl混合樣品進樣，出峰完畢，停止數(shù)據(jù)采集，從工作站報告中記錄七種物質(zhì)tR。

（2）柱溫80℃：將柱溫設(shè)置為80℃，待基線穩(wěn)定后，取1μ混合樣品進樣，停止數(shù)據(jù)采集后，記錄七種物質(zhì)tR。