分析化學(xué)-3次學(xué)生

氣相色譜法（GC）氣相色譜法（GasChromatography）是以氣體（載氣）為流動(dòng)相的色譜方法一、氣相色譜法的分類第一節(jié)概述填充柱色譜法毛細(xì)管柱色譜法氣-固色譜法氣-液色譜法吸附色譜法分配色譜法按柱的粗細(xì)分類：按固定相的狀態(tài)分類：按分離機(jī)理：二、氣相色譜儀一般流程三、特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):柱效高分析速度快：幾——幾十分鐘樣品用量少：最少0.1L或ng選擇性高：能分離同分異構(gòu)體、同系物等

應(yīng)用對(duì)象：

缺點(diǎn)：不適合沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、腐蝕性和反應(yīng)活性較強(qiáng)的樣品四、基本概念1、分配系數(shù)K：在一定的溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)組分在固定相（s）和流動(dòng)相（m）中的濃度比K值越，保留時(shí)間越長(zhǎng)K值越，在色譜柱中移動(dòng)的速度越，保留時(shí)間tR

，流出色譜柱2、色譜圖和基線色譜圖（chromatogram）：檢測(cè)器輸出的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)時(shí)間作圖所繪制的曲線。3、色譜峰（1）色譜流出曲線上突出的部分，是組分流經(jīng)檢測(cè)器時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)（2）表征色譜峰的三項(xiàng)參數(shù)：峰高或峰面積——用于定量分析峰位——用保留值表示，用于定性分析峰寬——用于衡量柱效（3）峰型：正常峰——正態(tài)分布拖尾峰——前陡峭后緩慢前延峰——前緩慢后陡峭（4）對(duì)稱因子（symmetryfactor，fs）正常峰：對(duì)稱因子0.95～1.05

拖尾峰：對(duì)稱因子>1.05

前延峰：對(duì)稱因子<0.95h0.05hW0.05hABWh/2（1）保留時(shí)間（tR）：從進(jìn)樣開始到組分色譜峰頂點(diǎn)的時(shí)間間隔。（2）保留時(shí)間（t0）：從進(jìn)樣開始到惰性組分（空氣或甲烷）色譜峰頂點(diǎn)的時(shí)間間隔。（3）調(diào)整保留時(shí)間（tR’）：被固定相保留的組分比不保留的組分多停留的時(shí)間4保留值5色譜峰高和峰面積峰高（peakheight;h）峰面積（peakarea;A）有三種表示方法：1、標(biāo)準(zhǔn)偏差（）：0.607h處的峰寬度的一半2、半峰寬（W1/2）：峰高一半處的寬度W1/2=2.3553、峰寬（基線寬度）（W）：W=4=1.699W1/26色譜峰區(qū)域?qū)挾确蛛x度（Resolution,R）

反映組分在色譜中的分離情況W1W2tR1tR2分離度計(jì)算示意圖R=0.75R=1R=1.5定量分析時(shí)，規(guī)定R≥1.5（2010版藥典）一、塔板理論色譜柱看作精餾塔，樣品在每個(gè)塔板間達(dá)氣液分配平衡，多次分配平衡后，分配系數(shù)小的組分先達(dá)到塔頂（先流出色譜柱）。塔板數(shù)足夠多，就能把具有微小差異的組分分開。第二節(jié)基本理論理論塔板數(shù)n理論塔板高度H有效塔板高度有效塔板數(shù)衡量柱效指標(biāo)——理論塔板數(shù)n和理論塔板高度H高柱效有大的n值和小的H值例：某色譜柱長(zhǎng)2m,苯在此柱上tR=3.0min,半峰寬0.1min,求以苯計(jì)算的理論塔板數(shù)和塔板高度.

解：在30.0cm柱上分離A、B混合物，A物質(zhì)保留時(shí)間16.40min，峰寬1.11min，B物質(zhì)保留時(shí)間17.63min，峰寬1.21min，不保留物質(zhì)1.30min流出色譜柱。求A及B物質(zhì)的理論塔板數(shù)、理論塔板高度和二者的分離度。

二、速率理論范氏方程：式中：A，B，C為三個(gè)常數(shù)u一定時(shí)，只有A，B，C較小時(shí)，H才能較小，柱效能才能較高。影響柱效因素1

A─渦流擴(kuò)散項(xiàng)

A=2λdp

dp：固定相顆粒的平均直徑λ：固定相的填充不均勻因子固定相顆粒越小，填充越均勻，A↓，H↓，柱效n↑，色譜峰窄填充柱填充的不均勻而引起的峰擴(kuò)張開管毛細(xì)管柱沒有填充物，不存在渦流擴(kuò)散項(xiàng)，A=0減小渦流擴(kuò)散的措施：2分子擴(kuò)散項(xiàng)B/u（縱向擴(kuò)散）縱向擴(kuò)散程度與樣品在柱子中停留時(shí)間呈正比,增大載氣流速，可以降低縱向擴(kuò)散降低柱溫，可以降低縱向擴(kuò)散，降低HB=2rDmr：彎曲因子，與填充物有關(guān)，空心毛細(xì)管柱，r=1；填充柱，填料的阻礙，使擴(kuò)散程度降低，r<1。硅藻土載體，0.5≤r≤0.7選擇質(zhì)量大的載氣，如N2，減小擴(kuò)散減小縱向擴(kuò)散的措施：樣品存在濃度梯度造成擴(kuò)散而引起的峰擴(kuò)張Dm：試樣組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（cm·s-1）

3傳質(zhì)阻力項(xiàng)Cu液相傳質(zhì)過程：組分在氣液界面進(jìn)入固定液，進(jìn)而擴(kuò)散至固定液內(nèi)部，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)分配平衡。當(dāng)純凈載氣或者含有低于平衡濃度組分的載氣到來(lái)時(shí)，固定液中的組分分子回到氣液界面而逸出，被載氣帶走遷移。這種溶解、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移的過程稱為液相傳質(zhì)過程。某些組分很快被載氣帶走，固定液深處的組分停留時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)果使峰展寬。一般情況下，C為液相傳質(zhì)阻抗系數(shù)Cl，氣相傳質(zhì)阻抗系數(shù)Cg很小，忽略影響此過程進(jìn)行的阻力稱傳質(zhì)阻抗，用傳質(zhì)阻抗系數(shù)描述降低固定液液膜厚度降低載氣流速可減小傳質(zhì)阻力減小傳質(zhì)阻力的措施：提高柱溫可增大Dl，減小傳質(zhì)阻力df：固定相液膜厚度Dl：組分在液相的擴(kuò)散系數(shù)對(duì)于氣液色譜對(duì)于氣固色譜降低填充物粒度dp增大組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)Dg降低載氣流速可減小傳質(zhì)阻力4載氣流速載氣流速高時(shí)：傳質(zhì)阻力項(xiàng)是影響柱效的主要因素，流速，柱效載氣流速低時(shí)：分子擴(kuò)散項(xiàng)成為影響柱效的主要因素，流速,柱效

H-u曲線與最佳流速：以塔板高度H對(duì)載氣流速u作圖，曲線最低點(diǎn)的流速即為最佳流速uopt。為提高分析速度，通常選用比最佳流速稍高的流速（uopt）氣相色譜儀的組成部分氣路系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測(cè)記錄系統(tǒng)第3節(jié)氣相色譜儀包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測(cè)量常用的載氣：氦氣（He）、氮?dú)猓∟2）、氫氣（H2）一、氣路系統(tǒng)（載氣系統(tǒng)）氫氣二、進(jìn)樣系統(tǒng)mL-1包括進(jìn)樣器和汽化室微量注射器：0.1、1、5、10、50uL汽化室可控制溫度為50～400℃

汽化室的作用：將液體或固體樣品瞬間氣化為蒸氣，并很快被載氣帶入色譜柱。三、分離系統(tǒng)色譜儀的心臟部分，包括色譜柱和恒溫裝置。毛細(xì)管柱填充柱不銹鋼或玻璃材料制成，內(nèi)裝固定相，一般內(nèi)徑為2～4mm，長(zhǎng)1～3m。填充柱的形狀有U型和螺旋型又叫開管柱。通常將固定液均勻地涂漬或交聯(lián)到內(nèi)徑0.1-0.5mm的毛細(xì)管內(nèi)壁，長(zhǎng)達(dá)幾十至100m。柱溫箱:設(shè)置恒溫或程序升溫毛細(xì)管柱，長(zhǎng)達(dá)30~100米玻璃填充柱，長(zhǎng)達(dá)1~3米不銹鋼填充柱四、檢測(cè)器檢測(cè)器：將流出色譜柱的組分濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置

濃度型檢測(cè)器——熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）檢測(cè)器的響應(yīng)值∝C質(zhì)量型檢測(cè)器——?dú)浠鹧骐x子化檢測(cè)器（FID）檢測(cè)器的響應(yīng)值∝m。檢測(cè)器分為兩種：載體是固定液的支持骨架，固定液涂在其表面上形成一層薄而勻的液膜，構(gòu)成氣液色譜固定相。第4節(jié)固定相一、氣—液色譜固定相

將固定液均勻涂漬在載體而成(一)載體固定液載體（擔(dān)體）可分為：硅藻土型紅色擔(dān)體白色擔(dān)體

非硅藻土型載體種類(二)固定液1、對(duì)固定液的要求

①揮發(fā)性小，以防固定液流失，操作溫度不得超過固定液的最高使用溫度②對(duì)試樣各組分有適當(dāng)?shù)娜芙饽芰Β圻x擇性高④化學(xué)穩(wěn)定性好，高溫下不分解⑤黏度小,凝固點(diǎn)低2.固定液的分類氣相色譜中固定液種類多，上千種，按照極性分四類:非極性、中等極性、強(qiáng)極性、氫鍵型3.固定液的選擇

①根據(jù)相似性原則選擇：被分離組分的極性與固定液②根據(jù)待分離組分的主要差別來(lái)選擇：如果沸點(diǎn)為主要矛盾，則應(yīng)選用非極性(鯊魚烷、甲基硅油)若極性差別為主，應(yīng)選極性固定液。(聚丙二醇等)二、氣-固色譜固定相固定相——吸附劑種類：硅膠、氧化鋁分子篩高分子多孔小球用途：分析永久性氣體和低沸點(diǎn)化合物（uopt）第5節(jié)分離條件選擇1載氣流速低流速時(shí)，分子擴(kuò)散嚴(yán)重，B/u起主導(dǎo)作用高流速時(shí)，傳質(zhì)阻力項(xiàng)占主導(dǎo)作用最佳載氣流速時(shí)，可獲得最高的柱效實(shí)際分析中，為縮短分析時(shí)間，載氣流速稍高最佳流速2柱溫選擇原則低于固定液的最高使用溫度保證良好分離的前提下，盡可能使用低溫低柱溫可以增大分配系數(shù)，降低縱向擴(kuò)散，減少固定液流失，延長(zhǎng)柱壽命根據(jù)試樣沸點(diǎn)選擇柱溫高沸點(diǎn)混合物（300-400℃）柱溫低于沸點(diǎn)100-200℃沸點(diǎn)低于300℃的試樣柱溫比平均沸點(diǎn)低50℃

寬沸程混合物——程序升溫程序升溫色譜柱溫度按預(yù)先設(shè)定的程序隨時(shí)間呈線性或非線性增加，使得所有組分在其最佳柱溫下流出色譜柱，從而得到良好的分離效果3其它條件選擇（1）氣化室溫度——高于柱溫30-50℃

等于或略高于沸點(diǎn)溫度，保證完全氣化，但要低于沸點(diǎn)50℃，以防樣品分解（2）檢測(cè)室溫度——高于柱溫30℃或等于氣化室溫度避免色譜柱流出物在檢測(cè)器中冷凝，造成污染第6節(jié)分析方法一、定性分析方法依據(jù)：根據(jù)色譜保留值進(jìn)行定性分析1標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)比法（tR）相同條件下，分別測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)品和未知物的保留值，若保留值相同，則可能是同一種物質(zhì)2加入標(biāo)準(zhǔn)品峰增高法

定量依據(jù)：峰面積與組分的量成正比二、定量分析方法(1)歸一化法

2、定量計(jì)算方法要求：保證樣品中所有組分在一定時(shí)間內(nèi)必須全部流出色譜柱，檢測(cè)器對(duì)它們都產(chǎn)生信號(hào)，峰不重疊某試樣中含對(duì)、鄰、間甲基苯甲酸及苯甲酸，并且全部在色譜圖上出峰，各組分相對(duì)重量校正因子和色譜圖中測(cè)得各峰面積列于下：苯甲酸對(duì)甲苯甲酸鄰甲苯甲酸間甲苯甲酸f’1.201.501.301.40A80mm2450mm240mm290mm2用歸一化法求各組分配含量C苯甲酸：10.12%C對(duì)甲苯甲酸：71.13%C鄰甲苯甲酸：5.48%C間甲苯甲酸：13.28%（2）外標(biāo)法定義：以組分的標(biāo)準(zhǔn)品為對(duì)照，求試樣中組分含量的方法方法：標(biāo)準(zhǔn)曲線法、外標(biāo)一點(diǎn)法、外標(biāo)兩點(diǎn)法外標(biāo)法特點(diǎn)：準(zhǔn)確度取決于進(jìn)樣重復(fù)性和儀器響應(yīng)的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)曲線AxCx①外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法作A~C標(biāo)準(zhǔn)曲線，或求出回歸直線方程系列濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液15等進(jìn)樣量測(cè)定②外標(biāo)一點(diǎn)法當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)曲線過原點(diǎn)，即曲線方程截距為0時(shí)，（斜率大于截距100倍），可采用外標(biāo)一點(diǎn)法定量注意：標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與樣品濃度相近，進(jìn)樣體積最好相等優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：③外標(biāo)兩點(diǎn)法當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)曲線不過原點(diǎn)，即曲線方程存在截距時(shí)，（斜率小于截距100倍），需用兩種濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)比進(jìn)行定量分析①內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法等進(jìn)樣量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線A樣/A內(nèi)標(biāo)～C標(biāo)準(zhǔn)曲線編號(hào)12345樣品DMFμL100100100100100100重組人胰島素μL1002003004005005000.05mol/L鹽酸μL800700600500400400（3）內(nèi)標(biāo)法（GC常用）內(nèi)標(biāo)法：向樣品中加入一定量?jī)?nèi)標(biāo)物，根據(jù)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量ms和峰面積As,待測(cè)組分的峰面積Ai，待測(cè)組分質(zhì)量m