氣相色譜幻燈片

第五節(jié)分離條件的選擇P448一、分離度（分辨率）及影響因素二、實驗條件的選擇氣相色譜C一、分離度（分辨率）及影響因素1．分離度定義式2．影響分離的因素（分離方程，分離度計算式）氣相色譜C1．分離度定義式分離度：相臨兩組分間峰頂間距離是峰底寬平均值的幾倍（衡量色譜分離條件優(yōu)劣的參數(shù)）討論：氣相色譜C2．影響分離的因素（計算式）前提——定義式基礎(chǔ)上，相鄰兩組分的峰寬一致（假設(shè)W1≈W2）柱選擇項柱容量項柱效項----基本分離方程氣相色譜Ca．柱效項及其影響因素：影響色譜峰的寬窄主要取決于色譜柱性能及載氣流速氣相色譜C續(xù)前

討論：

增加柱效是提高分離度的一個直接有效手段提高柱效、改善分離的途徑：增加柱長；降低板高根據(jù)速率理論，降低板高、提高柱效的方法是：

1）采用粒度較小、均勻填充的固定相（A項↓）

2）分配色譜應(yīng)控制固定液液膜厚度（C項↓）

3）適宜的操作條件：流動相的性質(zhì)和流速，柱溫等等（B項↓）選用分子量較大、線速度較小的載氣——N2氣，控制較低的柱溫氣相色譜Cb．柱選擇項及其影響因素：影響峰的間距主要受固定相性質(zhì)，以及柱溫影響氣相色譜C續(xù)前討論：

增大柱選擇性是改善分離度的最有力手段氣相色譜中，柱選擇性取決于固定相性質(zhì)（影響K值）和柱溫（K是溫度的函數(shù)）選擇合適的固定相使與不同組分的作用產(chǎn)生差別才能實現(xiàn)分離一般說，降低柱溫可以增大柱的選擇性氣相色譜Cc．柱容量項及其影響因素：影響峰位主要受固定相用量、柱溫的影響氣相色譜C續(xù)前討論：

綜合考慮分離度、分離時間和峰檢測幾項因素控制k的最佳范圍2~5GC中，增加固定液用量和降低柱溫可以增加k氣相色譜C圖示k影響峰位n影響峰寬窄α影響兩峰間距p449氣相色譜C二、實驗條件的選擇：P497色譜條件包括分離條件和操作條件分離條件是指色譜柱操作條件是指載氣流速、進樣條件及檢測器1．色譜柱的選擇2．柱溫的選擇3．載氣與流速的選擇4．進樣條件的選擇氣相色譜C1．色譜柱的選擇（以氣液分配色譜為主）（1）固定相的選擇（2）柱長的選擇氣相色譜C（1）固定相的選擇固定液的選擇：

1）按“相似相溶”原則：極性相似或官能團相似

2）按組分性質(zhì)主要差別：沸點相差大的選非極性固定液沸點相差小的選極性固定液

3）柱溫<固定液最高使用溫度——防止固定液流失載體的選擇：種類，粒度氣相色譜C續(xù)前固定液配比的選擇：高沸點組分→比表面積小的載體低固定液配比（1%~3%）低柱溫低沸點組分→高固定液配比（5%~25%）加大k值，達到良好分離氣相色譜C（2）柱長的選擇注：根據(jù)R>1.5選擇L，一般較短(0.6~6m)

不可以無限延長柱子難分離組分→毛細管柱氣相色譜C練習(xí)例：兩組分在1m長柱子上的分離度為0.75，問使用多長柱子可以使它們完全分離？解：氣相色譜C練習(xí)例：兩組分A,B，柱長2m，空氣保留時間30秒，A保留時間230秒，B保留時間250秒，B峰寬30秒，求柱理論塔板數(shù)，分離度；若完全分開，柱長至少多少米？解：氣相色譜C2．柱溫的選擇原則：

1）在能保證R的前提下，盡量使用低柱溫，但應(yīng)保證適宜的tR及峰不拖尾，減小檢測本底

2）根據(jù)樣品沸點情況選擇合適柱溫柱溫應(yīng)低于組分沸點50~1000C

寬沸程樣品應(yīng)采用程序升溫氣相色譜C續(xù)前程序升溫好處：改善分離效果縮短分析周期改善峰形提高檢測靈敏度氣相色譜C3．載氣與流速的選擇選擇載氣應(yīng)與檢測器匹配TCD→選H2，He（u大，粘度小）FID→選N2（u小，粘度大）選擇流速和載氣應(yīng)同時考慮對柱效和分析時間的影響氣相色譜C4．進樣條件的選擇氣化室溫度——一般稍高于樣品沸點（一般不高于500C），保證樣品全部氣化。一般稍高于柱溫。檢測室溫度——應(yīng)高于柱溫30~500C，防止樣品冷凝于檢測器。進樣量——不可過大，一般0.1~n，否則造成拖尾峰注：檢測器靈敏度足夠→進樣量盡量小最大允許進樣量——使理論塔板數(shù)降低10%的進樣量氣相色譜C

討論：

tRHR流速加倍1/2tR

增大變小柱溫加倍變小--------變小柱長加倍2tR

不變1.414R固定液用量加倍2tR’----------------記錄儀紙速加倍不變不變不變氣相色譜C練習(xí)例：已知物質(zhì)A和B在一根30.0cm長的柱上的保留時間分別為

16.40和17.63min，不被保留組分通過該柱的時間為1.30min，峰底寬為1.11和1.21min，試計算（1）柱的分離度（2）柱的平均塔板數(shù)（3）塔板高度（4）達1.5分離所需柱長解：氣相色譜C續(xù)前氣相色譜C第六節(jié)定性定量分析一、定性分析1.己知物對照法未知物對照物同一柱tR相同可能為同一物質(zhì)2.相對保留值柱溫與固定相與文獻相同3.兩譜聯(lián)用定性GC-MS聯(lián)用儀GC-IR

1－未知物2－標準物注意：程序升溫時保留時間有變化，常用調(diào)整保留時間與保留溫度定性氣相色譜C二、定量分析

P5041.峰面積測量A=1.065*h*W0.52.校正因子絕對校正因子fi’=mi/Ai

需準確體積進樣相對校正因子fi=fi’/fs’標準物sTCD苯FID正庚烷相對質(zhì)量校正因子

進樣量不需淮確操作條件變化關(guān)系不大氣相色譜C3.定量方法RSD<2%⑴歸一化法若樣品中有n個組分，進樣量為m（已知校正因子）

優(yōu)點：a.不需精確體積進樣

b.操作條件不需嚴格控制（如載氣流速是否穩(wěn)定）；

c.可用代替計算，用峰高校正因子缺點(應(yīng)用條件)：必須所有組分在操作時間內(nèi)流出，檢測器對它們都產(chǎn)生信號;知道校正因子氣相色譜C（2）外標法

m∝A標準曲線法A=a+bCr=0.999

外標一點法(比較法)

外標法特點：

1）不需要校正因子，不需要所有組分出峰

2）結(jié)果受進樣量、進樣重復(fù)性和操作條件影響大

→每次進樣量應(yīng)一致，否則產(chǎn)生誤差1，濃度盡量接近2，標準曲線通過原點例如：農(nóng)殘測定計算與作圖兩種方法氣相色譜C圖示back氣相色譜C（3）內(nèi)標法

1，純度較高

2，不是試樣中的組分

3，在色譜中與各組分完全分離，但其保留時間與被測組分的保留時間不要相差太大，應(yīng)盡量靠近

4，從樣品前處理考慮，內(nèi)標物與被測組分的物理化學(xué)性質(zhì)最好接近，以保證有相近的提取率對內(nèi)標物的要求：

P507

氣相色譜C精確稱量m（樣品）,ms（內(nèi)標）

mi=Aifi’ms=Asfs’

內(nèi)標法：進樣量對結(jié)果影響不大已知校正因子內(nèi)標法（一份樣品加內(nèi)標，已知校正因子）氣相色譜C

內(nèi)標標準曲線法（不同濃度的標準品分別加內(nèi)標，一份樣品加內(nèi)標）

Ai/As=a+bCr=0.999內(nèi)標一點法（內(nèi)標對比法，一份標準品加內(nèi)標，一份樣品加內(nèi)標）內(nèi)標標準曲線法與內(nèi)標對比法進樣量對結(jié)果影響不大不需要校正因子1，濃度盡量接近2，標準曲線通過原點例如：酊劑中乙醇含量測定氣相色譜C內(nèi)標法優(yōu)點：進樣量不超量時，重復(fù)性及操作條件對結(jié)果無影響只需待測組分和內(nèi)標物出峰，與其他組分是否出峰無關(guān)適合測定微量組分內(nèi)標法缺點：制樣要求高；找合適內(nèi)標物困難；已知校正因子GC中常用內(nèi)標法定量（進樣量少，進樣誤差大）氣相色譜C比較氣相色譜C第七節(jié)應(yīng)用與示例1.藥物制劑中含醇量測定2.藥物中有機溶劑殘留量測定3.藥物的含量測定VE鹽酸林克霉素鹽酸克林霉素OV-174.中藥中揮發(fā)油研究氣相色譜C［例］在一根1m長的色譜柱上測得兩組分的分離度為0.68,要使它們完全分離則柱長應(yīng)為多少？

解：

即在其他操作條件不變的條件下，色譜柱長要選擇5m左右才能使分離度達R=1.5,組分達到完全分離。氣相色譜C

[例]已知一色譜柱在某溫度下的速率方程的A=0.08;B=0.65;C=0.003,求最佳線速度μ和最小塔板高H.

解:欲求μ最佳和H最小,要對速率方程微分,即

dH/dμ＝d(A+B/μ+Cμ)/dμ

＝-B/μ2+C＝0

而,最佳線速:μ最佳＝(B/C)1/2

最小板高:H最?。紸+2(BC)1/2

可得μ最佳＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/sH最小＝0.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.1683cm氣相色譜C[例]已知物質(zhì)A和B在一個30.0cm柱上的保留時間分別為16.40和17.63分鐘.不被保留組分通過該柱的時間為1.30分鐘.峰寬為1.11和1.21mm,計算:

(1)柱的平均塔板數(shù)目;

(2)塔板高度;

(3)達到1.5分離度所需的柱長度;

(4)在較長柱上把物質(zhì)B洗脫所需要的時間.氣相色譜C

解:

(1)nA=16(16.40/1.11)2=3493nB=16(17.63/1.21)2=3397nav=(3493+3397)/2=3445=3.44×103(2)H=L/n=30.0/3445=8.708×10-3cm=8.71×10-3cm(3)n2=3445×2.25/1.124=6.90×103

源于n1/n2=(R1/R2)2L=nH=6.90×103×8.71×10-3=60.1cm(4)tR2=tR1(R2/R1)2=17.63×1.52/1.062

=35.3分鐘氣相色譜C

例：用一根2m長色譜柱將組分A、B分離，實驗結(jié)果如下：空氣的保留時間30秒，A峰與B峰的保留時間分別為230秒和250秒，B峰峰寬為25秒，求色譜柱的理論塔板數(shù)和兩峰的分離度；若將兩峰完全分離，柱長至少多少米？

氣相色譜C

例：用氣相色譜分析某一試樣組分，得如下數(shù)據(jù)：死時間為1.5min，保留時間為6.5min，固定液體積為2.5ml，載氣平均流速為0.8ml/min。計算（1）該組分的容量因子和分配系數(shù)（2）死體積，保留體積和調(diào)整保留體積

氣相色譜C

例：A.B兩物質(zhì)在一根2米長的柱子上進行氣相色譜分析，用熱導(dǎo)檢測，測得tRA=250秒，tRB=310秒，tR空氣=10秒，要達到完全分離，此柱的理論塔板數(shù)至少要多少？

氣相色譜C示例例：內(nèi)標法測定無水乙醇中微量水分注：甲醇為內(nèi)標，熱導(dǎo)檢測器，GDX固定相，水與甲醇的相對校正因子分別為0.55與0.58氣相色譜C補充概念相比：流動相與固定相體積比氣相色譜C一一、基本術(shù)語和計算公式：

1.保留值tR,tR’,tM,VR,VR’,VM

2.色譜峰區(qū)域?qū)挾龋篧，W1/2，

3．h﹐A,k,ａ,R,n,H

4.tR=tR’+tM,tR=tM(1+K*VS/Vm)

5.VR=tR*FC

6.W=4

W1/2=2.355

氣相色譜C7.k=tR’/tM,k=K*VS/VM

8.a=K2/K1=k2/k1=tR2’/tR1’(tR2>tR1)

9.n=(tR/

)2=5.54(tR/W1/2)2=16(tR/W)2,H=L/nn有效=（tR’/

）2

11.R=(tR2-tR1)

/((W1+W2)/2)

R=

(

n1/2/4

)*((

a-1)/)*(k2

/(1+k2))

12.R12/R22=L1/L2

氣相色譜C差速遷移在色譜中，不同的組分要有不同的遷移速度，（根據(jù)公式tR=tM(1+K*VS/Vm)應(yīng)有不同的K或k，調(diào)整保留時間。

要改變k，α，主要通過選擇合適的固定相和流動相來達到目的。在GC中，載氣的選擇余地不大，主要通過選擇合適的固定相。塔板理論重點掌握n,H的計算，峰形窄，理論塔板數(shù)高，板高小，柱效高。

氣相色譜C速率理論

VanDeemter方程式簡式H=A+B/u+C/u(填充柱)

H=B/u+C/u(空心柱)

詳細式

H=2λd*p+2γDm/u+(2*k)/(3*(1+k)2)*df2/DL*u

了解各項，各符號的含義，理解分離條件的選擇，即填充均勻度，填料的平均顆粒直徑，液膜厚度，載氣的性質(zhì)及流速，柱溫等對柱效及分離的影響。

從范氏曲線理解最小板高和最佳線速度的含義，為了減少分析時間，常用最佳實用線速度，其數(shù)值大于最佳線速度。

氣相色譜C三．儀器

儀器主要部件載氣鋼瓶氣化室色譜柱檢測器記錄儀

填充柱氣-固色譜柱氣-液色譜柱氣-液色譜柱由固定液和載體組成，固定液按極性分類可分為非極性，中等極性、極性以及氫鍵型固定液。氣相色譜C一TCD濃度型λ載氣與組