色譜分析之定性定量

色譜分析之定性定量第一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、利用已知物直接對(duì)照法定性利用已知物直接對(duì)照定性，是一種簡(jiǎn)單可靠的方法，在具有已知標(biāo)樣的情況下，常使用該方法。該法定性的依據(jù)是：在一定柱條件（柱長(zhǎng)、固定相）、操作條件下，組分有固定的保留值。但也應(yīng)注意：（A）相同的物質(zhì)在相同條件下，有相同的保留值；（B）在相同條件下，有相同保留值的不一定是同一物質(zhì)。第二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（1）利用保留值定性如前所述，在一定的柱條件和操作條件下，準(zhǔn)確測(cè)量未知物和已知物的保留值，若相同，則初步可認(rèn)為它們屬于相同物質(zhì)。該法的缺點(diǎn)是保留值受操作條件影響大、載氣流速、溫度的微小變化都會(huì)使保留值改變，從而給定性帶來(lái)困難。（2）利用相對(duì)保留值定性由于“r2/1"僅受柱溫、固定相的影響，而不受操作條件（如流速、柱長(zhǎng)、填充情況等）的影響。因此在柱溫、固定相一定時(shí)，“r2/1"為定值，可作為定性的較可靠的參數(shù)。第三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）利用雙柱或多柱定性在一根色譜柱上用保留值鑒定組分有時(shí)不一定可靠，因?yàn)椴煌镔|(zhì)有可能在同一色譜柱上具有相同的保留值。所以應(yīng)采用雙柱或多柱法進(jìn)行定性分析。即采用兩根或多根性質(zhì)（極性）不同的色譜柱進(jìn)行分離，觀察未知物和標(biāo)準(zhǔn)樣品的保留值是否始終重合。如果仍獲得相同的保留值，則定性結(jié)果一般就沒(méi)有什么問(wèn)題了。因?yàn)閮煞N不同組分，在兩根或多根不同極性固定液柱上，保留值相同之機(jī)會(huì)是極少的。第四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（4）利用已知物增加峰高法定性如果樣品組成復(fù)雜，峰間距小，且操作條件不易控制恒定時(shí)，峰高增加法是在此條件下最可靠的定性方法。具體方法是：先進(jìn)一樣品，得一色譜圖，然后在樣品中加入定量的標(biāo)準(zhǔn)已知物，同樣條件下進(jìn)樣，從得到新的色譜圖上看，如果某個(gè)峰加高了，則該峰就是加入的標(biāo)準(zhǔn)已知物的組分。利用已知物直接對(duì)照法定性，方法簡(jiǎn)單，但試樣的大概組成應(yīng)該預(yù)先有所了解，而且還需準(zhǔn)備對(duì)照用的已知純物質(zhì)。第五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、利用保留指數(shù)定性保留指數(shù)是一種重現(xiàn)性較其它保留數(shù)據(jù)都好的定性參數(shù)，可根據(jù)所用固定相和柱溫直接與文獻(xiàn)值對(duì)照而不需標(biāo)準(zhǔn)樣品。保留指數(shù)I是把物質(zhì)的保留行為用兩個(gè)緊靠近它的標(biāo)準(zhǔn)物（一般是兩個(gè)正構(gòu)烷烴）來(lái)標(biāo)定。某物質(zhì)的保留指數(shù)可由下式計(jì)算而得：第六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日式中XN為保留值，可以用調(diào)整保留時(shí)間tR’、調(diào)整保留體積VR’或相應(yīng)的記錄紙的距離表示。

i為被測(cè)物質(zhì)，Z，Z＋1代表具有Z個(gè)和Z＋1個(gè)碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴。被測(cè)物質(zhì)的XN值應(yīng)恰在這兩個(gè)正構(gòu)烷烴的XN值之間，即XNZ＜XNI＜XN（Z+1）。正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)則人為地定為它的碳數(shù)乘以100，例如正戊烷、正已烷、正庚烷的保留指數(shù)分別為500、600、700．欲求某物質(zhì)的保留指數(shù)，只要與相鄰的正構(gòu)烷烴混合在一起（或分別的），在給定條件下進(jìn)行色譜實(shí)驗(yàn)，然后按上式計(jì)算其保留指數(shù)。第七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)以乙酸正丁酯在阿皮松L柱上，柱溫為100℃時(shí)的保留指數(shù)為例來(lái)加以說(shuō)明。選正庚烷、正辛烷兩個(gè)正構(gòu)烷烴，乙酸正丁酯的峰在此兩正構(gòu)烷烴峰的中間。設(shè)相當(dāng)于調(diào)整保留時(shí)間的記錄紙距離為：正庚烷（n-C7）XNZ＝174.0mmlog174.0＝2.2406乙酸正丁酯XNi＝310.0mmlog310=2.4914正辛烷(n-C8）XN(z+1)＝373.4mmlog373.4＝2.5722Z＝7，將上述數(shù)據(jù)代入上式得：第八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日保留指數(shù)的有效數(shù)字為三位，其準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性都很好，誤差＜1％，因此只要柱溫和固定液相同，就可用文獻(xiàn)上發(fā)表的保留指數(shù)進(jìn)行定性鑒定，而不必用純物質(zhì)。第九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、與其它方法結(jié)合的定性分析法（1）與質(zhì)譜、紅外光譜籌儀器聯(lián)用較復(fù)雜的混合物經(jīng)色譜柱分離為單組分，再利用質(zhì)譜、紅外光譜或核磁共振等儀器進(jìn)行定性鑒定。其中特別是氣相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用，是目前解決復(fù)雜未知物定性問(wèn)題的有效方法之一。（2）與化學(xué)方法配合進(jìn)行定性分析帶有某些官能團(tuán)的化合物，經(jīng)一些特殊試劑處理，發(fā)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)后，其色譜峰將會(huì)消失或提前或移后，比較處理前后色譜圖的差異，就可初步辨認(rèn)試樣含有哪些官能團(tuán)。使用這種方法可直接在色譜系統(tǒng)中裝上預(yù)處理柱。若反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行較慢可進(jìn)行復(fù)雜的試探性分析，也可使試樣與試劑在注射器內(nèi)或者其它小容器內(nèi)反應(yīng)，再將反應(yīng)后的試樣注入色譜柱。第十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、利用檢測(cè)器的選擇性進(jìn)行定性分析不同類型的檢測(cè)器對(duì)各種組分的選擇性和靈敏度是不相同的，例如熱導(dǎo)池檢測(cè)器對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物都有響應(yīng)，但靈敏度較低；氫焰電離檢測(cè)器對(duì)有機(jī)物靈敏度高，而無(wú)機(jī)氣體、水分、二硫化碳等響應(yīng)很小，甚至無(wú)響應(yīng)；電子捕獲檢測(cè)器只對(duì)含有鹵素、氧、氮等電負(fù)性強(qiáng)的組分有高的靈敏度。又如火焰光度檢測(cè)器只對(duì)含硫、磷的物質(zhì)有訊號(hào)。堿鹽氫焰電離檢測(cè)器對(duì)含鹵素、硫、磷、氮等雜原子的有機(jī)物特別靈敏。利用不同檢測(cè)器具有不同的選擇性和靈敏度，可以對(duì)未知物大致分類定性。第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日而當(dāng)流速較大時(shí)，傳質(zhì)項(xiàng)（C項(xiàng)）為控制因素，宜采用相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣（H2、He），此時(shí)組分在載氣中有較大的擴(kuò)散系數(shù)，可減小氣相傳質(zhì)阻力，提高柱效。選擇載氣時(shí)還應(yīng)考慮對(duì)不同檢測(cè)器的適應(yīng)性。第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、定量分析1、定量分析的依據(jù)在一定操作條件下，分析組分i的質(zhì)量（mi）或其在載氣中的濃度是與檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)（色譜圖上表現(xiàn)為峰面積Ai或峰高h(yuǎn)i）成正比的，即：Ai＝Si.mi

或：mi=Ai/Si=fi'·Ai

這就是色譜定量分析的依據(jù)。式中Si為響應(yīng)值，fi'為校正因子。第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日由上式可見，在定量分析中需要：（1）準(zhǔn)確測(cè)量峰面積；（2）準(zhǔn)確求出比例常數(shù)fi'（稱為定量校正因子）；（3）根據(jù)上式正確選用定量計(jì)算方法，將測(cè)得組分的峰面積換算為百分含量。下面分別討論之。2、峰面積測(cè)量法峰面積的測(cè)量直接關(guān)系到定量分析的準(zhǔn)確度。常用峰面積測(cè)量方法（根據(jù)峰形的不同）有如下幾種：第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（1）峰高乘半峰寬法當(dāng)色譜峰為對(duì)稱峰時(shí)可采用此法。根據(jù)等腰三角形面積的計(jì)算方法，可以近似認(rèn)為峰面積等于峰高乘以半峰寬：

A=h·Y1／2這樣測(cè)得的峰面積為實(shí)際峰面積的0.94倍，實(shí)際上峰面積應(yīng)為：

A=1.065h·Y1／2顯然，在作絕對(duì)測(cè)量時(shí)（如測(cè)靈敏度），應(yīng)乘以1.065。但在相對(duì)計(jì)算時(shí)，1.065可約去。由于此法簡(jiǎn)單、快速，所以在實(shí)際工作中常采用；但對(duì)于不對(duì)稱峰、很窄或很小的峰，由于Y1／2。測(cè)量誤差較大，就不能應(yīng)用此法。第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）峰高乘峰底寬度法對(duì)矮而寬的色譜峰，用下式計(jì)算峰面積較為準(zhǔn)確。

A=1.02hiY（3）峰高乘平均峰寬法對(duì)于不對(duì)稱色譜峰使用此法可得較準(zhǔn)確的結(jié)果。所謂平均峰寬是指在峰高0.15和0.85處分別測(cè)峰寬，然后取其平均值：第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（4）峰高乘保留值法在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留時(shí)間成正比，即：

Y1/2∝tR

所以：Y1/2＝btRA＝h·Y1/2＝h·b·tR

在相對(duì)計(jì)算時(shí)，b可約去，于是：

A＝h·Y1/2＝h·tR

此法適用于狹窄的峰，或有的峰窄、有的峰又較寬的同系物的峰面積測(cè)量。第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（5）積分儀法自動(dòng)積分儀是測(cè)量峰面積最方便的工具，速度快，線性范圍寬，精度一般可達(dá)0.2～2％，對(duì)小峰或不對(duì)稱峰也能得出較準(zhǔn)確的結(jié)果。數(shù)字電子積分儀能以數(shù)字的形式招峰面積和保留時(shí)間打印出來(lái)?，F(xiàn)在有計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)的色譜儀，峰面積可由計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算軟件直接計(jì)算出來(lái)。并可對(duì)基線漂移的色譜圖的峰面積作校正。部分重疊的峰的面積也可計(jì)算。第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、定量校正因子的求算色譜定量分析是基于被測(cè)物質(zhì)的量與其峰面積成正比關(guān)系。但是由于同一檢測(cè)器對(duì)不同的物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，所以兩個(gè)相等的物質(zhì)出峰面積往往不相等，這樣就不能用峰面積來(lái)直接計(jì)算物質(zhì)的含量。為了使檢測(cè)器產(chǎn)生的響應(yīng)訊號(hào)能真實(shí)地反映出物質(zhì)的含量，就要對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行校正，因此引入“定量校正因子”。第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日前已述及，在一定的操作條件下，進(jìn)樣量（mi）與響應(yīng)訊號(hào)（峰面積Ai）成正比：mi=fi'·Ai

或?qū)懽鱢i'=mi/Ai式中fi'又為絕對(duì)質(zhì)量校正因子，也就是單位峰面積所代表物質(zhì)的質(zhì)量。fi'主要由儀器的靈敏度所決定，它既不易準(zhǔn)確測(cè)定，也無(wú)法直接應(yīng)用。第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日所以在定量工作中都是用相對(duì)校正因子，即某物質(zhì)與一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對(duì)校正因子之比值，我們平常所指的校正因子都是相對(duì)校正因子。常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對(duì)熱導(dǎo)池檢測(cè)器是苯，對(duì)氫焰檢測(cè)器是正庚烷。按被測(cè)組分使用的計(jì)量單位的不同，可分為質(zhì)量校正因子，摩爾校正因子和體積校正因子（通常把相對(duì)二字略去）。第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（1）質(zhì)量校正因子fm這是一種經(jīng)常用的定量校正因子，即：式中下標(biāo)i，s分別代表被測(cè)物和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日(2)摩爾校正因子fM

如果以摩爾數(shù)計(jì)量，則:式中Mi、Ms分別為被測(cè)物和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量。第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）體積校正因子fv

如果以體積計(jì)量（氣體樣品），則體積校正因子就是摩爾校正因子，這是因?yàn)橐荒柸魏螝怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下其體積都是22.4L。對(duì)于氣體分析，使用摩爾校正因子可得體積百分?jǐn)?shù)。第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（4）相對(duì)響應(yīng)值S'

相對(duì)響應(yīng)值S’是物質(zhì)i與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)S的響應(yīng)值（靈敏度）之比。單位相同時(shí)，它與校正因子互為倒數(shù),即：

S'＝1/f'S'和f’只與試樣，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及檢測(cè)器類型有關(guān)，而與操作條件(柱溫、載氣流速、固定液性質(zhì))等無(wú)關(guān)，因而是一個(gè)能通用的常數(shù)。第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、常用的幾種定量計(jì)算方法（1）歸一化法

當(dāng)試樣中各組分都能流出色譜柱，并在色譜圖上顯示色譜峰時(shí)，可用此法進(jìn)行定量計(jì)算。假設(shè)試樣中有n個(gè)組分，每個(gè)組分的量m1、m2、…、mn，各組分含量的總和m為100％，其中組分i的百分含量％Ci可按下式計(jì)算：第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)，為質(zhì)量校正因子，得質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；如為摩爾校正因子，則得摩爾百分?jǐn)?shù)或體積百分?jǐn)?shù)（氣體）。

若各組分的f值相近或相同，例如同系物中沸點(diǎn)接近的各組分，則上式可簡(jiǎn)化為：第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于狹窄的色譜峰，也有用峰高代替峰面積來(lái)進(jìn)行定量測(cè)定。當(dāng)各種操作條件保持嚴(yán)格不變時(shí)，在一定的進(jìn)樣量范圍內(nèi)，峰的半寬度是不變的，因此峰高就直接代表某一組分的量。這種方法快速簡(jiǎn)便，適合于工廠和一些具有固定分析任務(wù)的化驗(yàn)室使用。此時(shí):第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日歸一化法的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，當(dāng)操作條件、如進(jìn)樣量、流速等變化時(shí)，對(duì)結(jié)果影響小。注意點(diǎn)：用歸一化法定量時(shí)，（A）樣品中所有組分都要出峰，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。（B）所有組分的峰不能重疊。第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日例4：一液體混合物中，僅含有苯、甲苯，用氣相色譜法，熱導(dǎo)池為檢測(cè)器得到以下結(jié)果：苯的峰面積為9.1cm2，校正因子為0.8;甲苯的峰面積為21.8cm2，校正因子為0.75。求各組分的質(zhì)量百分含量分別為多少？解：甲苯%=100-30.8=69.2答：混合液中苯占30.8%,甲苯占69.2%。第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）內(nèi)標(biāo)法當(dāng)只需測(cè)定試樣中某幾個(gè)組分，而且試樣中所有組分不能全部出峰時(shí)，可采用此法。內(nèi)標(biāo)法是將一定量純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物，加入到準(zhǔn)確稱取的試樣中，根據(jù)被測(cè)物和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量及其在色譜圖上相應(yīng)的峰面積比，求出某組分的含量。第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日

例如要測(cè)試樣中組分i的百分含量％Ci，可于試樣中加入質(zhì)量為ms’的內(nèi)標(biāo)物，試樣質(zhì)量為m’，則

mi=fi·Ai

ms=fs·Asmi/ms=Aifi/fsAs第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一般常以內(nèi)標(biāo)物為基礎(chǔ)，則fs=1，此時(shí)計(jì)算可簡(jiǎn)化為:由上述計(jì)算式可以看到，本法是通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)標(biāo)物及欲測(cè)組分的峰面積的相對(duì)值來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，因而由于操作條件變化而引起的誤差，都將同時(shí)反映在內(nèi)標(biāo)物及欲測(cè)組分上而得到抵消，所以可得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。這是內(nèi)標(biāo)法的主要優(yōu)點(diǎn)，在很多儀器分析方法上得到應(yīng)用。第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日

內(nèi)標(biāo)物的選擇(1)它應(yīng)該是試樣中不存在的純物質(zhì)；(2)加入的量應(yīng)接近于被測(cè)組分；(3)同時(shí)要求內(nèi)標(biāo)物的色譜峰位于被測(cè)組分色譜峰附近，或幾個(gè)被測(cè)組分色譜峰的中間，并與這些組分完全分離；(4)還應(yīng)注意內(nèi)標(biāo)物與欲測(cè)組分的物理及物理化學(xué)性質(zhì)（如揮發(fā)度，化學(xué)結(jié)構(gòu)，極性以及溶解度等）相近，這樣當(dāng)操作條件變化時(shí)，更有利于內(nèi)標(biāo)物及欲測(cè)組分作勻稱的變化。第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日(1)優(yōu)點(diǎn)是定量較準(zhǔn)確，而且不象歸一化法有使用上的限制；(2)不足是但每次分析要準(zhǔn)確稱取試樣和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量，因而它不宜于作快速控制分析。第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日例5：為了無(wú)水乙醇中水分(i)的含量，稱1.80g混合樣，加入0.0400g內(nèi)標(biāo)物苯(S)，混勻后進(jìn)樣。從色譜圖上測(cè)得Ai=7.0cm2,As=25.0cm2。已知：fi=1.11,fs=1.00。計(jì)算組分i的百分含量。解：答：乙醇中水含分為0.691%。第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法為了減少稱樣和計(jì)算數(shù)據(jù)的麻煩，可用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量測(cè)定，這是一種簡(jiǎn)化的內(nèi)標(biāo)法。由式（6-59）可見，若稱量同樣量的試樣，加入恒定量的內(nèi)標(biāo)物，則此式中fims/fsm×100為一常數(shù)，此時(shí)亦即被測(cè)物的百分含量與Ai/As成正比關(guān)系，以％Ci對(duì)Ai/As作圖將得一直線。第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第三十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，先將欲測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。取固定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)物，混合后進(jìn)樣分析，測(cè)Ai和As