氣相色譜4-定性定量分析

44.1色譜定性鑒定方法4.2色譜定量分析方法定性定量分析

2023/11/29色譜法別離效果好,定量準確，定性效果差色譜分析三個階段儀器調(diào)試操作條件選擇---別離定性定量---保存值定性---峰高,峰面積定量2023/11/29樣品預處理GC分析對象:在氣化室溫度下能生成氣態(tài)的物質(zhì)。為保護色譜柱、降低噪聲、防止生成新物質(zhì)〔雜峰〕，需要在進樣前，對樣品進行處理。1〕樣品中含有水等可能被柱強烈吸附的極性雜質(zhì)——柱效下降，需除去2〕非揮發(fā)份——會產(chǎn)生噪聲，同時慢慢分解產(chǎn)生雜峰。3〕穩(wěn)定性差的組分——生成新物質(zhì)產(chǎn)生雜峰?！瞖.g煤氣分析〕2023/11/293.1色譜定性分析方法3.1.1利用純物質(zhì)定性的方法(絕對法)100℃時于鄰苯二甲酸二辛酯上對苯的同系物甲苯,乙苯,二甲苯進行定性例:1、保存值定性法通過比照試樣中具有與某一純物質(zhì)相同保存值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中位置。

qualitativeanalysisinchromatograph2023/11/29

步驟:4〕驗證:換一個不同極性柱重復以上操作,看是否與上述結(jié)果相同3)比較tR、判斷，得出初步結(jié)論5〕得出最后結(jié)論1)試樣配制試樣:甲苯+乙苯+二甲苯樣品a:苯+甲苯樣品b:苯+2)分別進樣，得色譜圖乙苯2023/11/292、參加定性法〔峰高增加法〕：步驟:

將純物質(zhì)參加到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。1)試樣配制試樣:甲苯+乙苯+二甲苯樣品c:甲苯+試樣2)觀察色譜圖:甲苯峰高增加2023/11/29適用范圍:試樣中某一個組分或某幾個組分需定性要求:有待測組分的純物質(zhì)優(yōu)點：簡單缺點：要有純物質(zhì)，適用于物操作條件要穩(wěn)定2023/11/293.1.2利用文獻保存值定性

要求：溫度、色譜柱一定1、相對保存值r21〔ri,s)相對保存值r21僅與柱溫和固定相性質(zhì)有關。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定液\溫度上的保存數(shù)據(jù)，可以用來進行定性鑒定。

具體步驟：在某一固定相及柱溫下，分別測出組分i和基準物質(zhì)s的調(diào)整保存值，通常選容易得到純品的，而且與被分析組分相近的物質(zhì)作基準物質(zhì)，如正丁烷、環(huán)己烷、正戊烷、苯、對二甲苯、環(huán)己醇、環(huán)己酮等。再按下式計算即可。優(yōu)點：比絕對法重現(xiàn)性好缺點：也需要純樣，比絕對法麻煩2023/11/292、根據(jù)經(jīng)驗式定性1〕碳數(shù)規(guī)律：

在一定溫度下，同系物的調(diào)整保存時間tR′的對數(shù)與分子中碳數(shù)n成正比lgtR'

=An+C(n3)如果知道兩種或以上同系物的調(diào)整保存值，那么可求出常數(shù)A和C。未知物的碳數(shù)那么可從色譜圖查出tR'后，以上式求出。2023/11/292〕沸點規(guī)律：同族具相同碳數(shù)的異構(gòu)物，其調(diào)整保存時間tR'的對數(shù)與分子沸點Tb成正比：lgtR'=ATb+C如果知道兩種或以上同系物的沸點，那么可求出常數(shù)A和C。未知物的沸點那么可從色譜圖查出tR‘后，以上式求出，查閱相關資料確定對應同系物結(jié)構(gòu)。2023/11/293.1.3.保存指數(shù)定性保存指數(shù)Ⅰ：Kovats指數(shù)，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)測定方法：非正構(gòu)烷烴物質(zhì)X的保存指數(shù)IX測定：選定兩個碳數(shù)相鄰的正構(gòu)烷烴，分別具有Z和Z＋1個碳原子，使物質(zhì)X的調(diào)整保存值在這兩個正構(gòu)烷烴的調(diào)整保存之間前提：規(guī)定正構(gòu)烷烴的保存指數(shù)Ⅰn=分子中碳原子個數(shù)×100如正己烷的保存指數(shù)I6=6002023/11/29保存指數(shù)計算方法2023/11/29X—與待測物質(zhì)相當?shù)恼龢?gòu)烷烴的含C數(shù)Z，Z+1—正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)t/R(Z)—含C數(shù)是Z的正構(gòu)烷烴的保存時間t/R(X)—含C數(shù)是X的待測物質(zhì)的保存時間t/R(Z+1)—含C數(shù)是Z+1的正構(gòu)烷烴的保存時間IX—含C數(shù)是X的待測物質(zhì)的保存指數(shù)2023/11/29(1)X=Z，IZ=100Z(該公式實際上定義了正構(gòu)烷烴的保存指數(shù)),I7=700,I8=800

(2)X≠Z

要求:t/R(Z)≤t/R(X)≤t/R(Z+1)

IX與固定液種類有關.(3)用途:可以確定有機物的極性,用于定性分析

說明：2023/11/29有一未知物需定性,其沸點為78℃。解〔1〕根據(jù)沸點確定測定用標準物正構(gòu)烷烴例1

b.p己烷=69℃b.p庚烷=98.4℃b.p辛烷=175.7℃〔2〕用角鯊烷做固定液(非極性)，那么己烷先出柱(3)配制兩個試樣,進樣別離分析a己+庚+Xb己+庚

Z=6,Z+1=72023/11/29〔4〕測量,計算t/R(6)=174.0mm,t/R(7)=373.40mm,t/R(X)=310.6mm

=776〔5〕對照定性，確定待測物

查文獻：在角鯊烷固定液上IX=776的物質(zhì)是己酸乙酯〔6〕驗證：雙柱或多柱2023/11/29正構(gòu)烷烴碳數(shù)調(diào)整保留時間tr’,min2,2-二甲基丁烷苯甲苯Kovats指數(shù)的計算圖示(Squalane角鯊烷,60oC)2023/11/294.與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法小型化的臺式色質(zhì)譜聯(lián)用儀〔GC-MS；LC-MS〕色譜-紅外光譜儀聯(lián)用儀；SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD缺點：標準譜圖太少，一般用計算機檢索2023/11/291、定量依據(jù)：

3.2色譜定量分析方法在一定色譜條件下，進入檢測器某組分的量〔質(zhì)量或濃度〕與檢測器的響應信號Ri成正比〔峰高或面積〕。TCDECD：Ri正比于CiFID：Ri正比于dmi/dt

2023/11/29Wi=fiAi進入檢測器某組分的量〔Ci或dmi/dt〕與組分進樣量Wi成正比fi—絕對定量校正因子，fi=1/

Si

Si—檢測器響應系數(shù)，單位量組分的響應值Wi—組分進樣量,mg,μg,μl_Ai—組分的色譜峰面積，cm2

Ri

∝

Ai

∝

Ci或dmi/dt

∝

WiWi∝

AiAi=SiWi2023/11/292.峰面積的測量

W0.15

—峰高0.15倍處峰寬W0.85

—峰高0.85倍處峰寬〔1〕峰高〔h〕乘半峰寬〔W1/2〕法：三角形法近似將色譜峰當作等腰三角形。此法算出的面積是實際峰面積的0.94倍：〔2〕峰高乘平均峰寬法：

A=1.065

h

W1/2當峰形不對稱時，可在峰高0.15和0.85處分別測定峰寬，由下式計算峰面積：A=0.5h(W0.15+W0..85)2023/11/29〔3〕峰高乘保存時間法：在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保存時間成正比，對于難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰〔未完全重疊〕，可用此法測定峰面積：

A=h

b

tR〔4〕自動積分和微機處理法〔5〕剪紙稱重法適應：不規(guī)那么峰、不對稱峰、別離不完全峰，寄生蜂適用：難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰〔未完全重疊〕2023/11/29e.g1：用TCD，N2作載氣測H2、O2混合物的百分含量，假設H2、O2峰面積相同,二者百分含量是否相同？為什么？〔λH2＝22.410-4J/cm·S·℃,λO2＝3.1810-4J/cm·S·℃〕答案：不相同。因為H2的熱導系數(shù)大,單位濃度H2產(chǎn)生的電信號大，D對H2的靈敏度高，即H2的響應大,所以假設H2、O2峰面積相同說明H2實際含量小。2023/11/29由于檢測器對不同物質(zhì)的響應不同，因而兩個相同的峰面積并不一定說明兩個物質(zhì)的量相等！因此，在計算組分的量時，必須將峰面積A進行“校正〞。wi=fi

·Ai

2023/11/293.定量校正因子定量依據(jù)：試樣中各組分量與其色譜峰面積成正比，即：

wi=fi·Ai

1)絕對校正因子fi

：單位峰面積對應的該物質(zhì)的量

fi=wi/Ai

定量校正因子與檢測器響應值成倒數(shù)關系：

fi=1/Si

fi2023/11/29通過此式可得到待測物單位峰面積對應的該物質(zhì)的量。*組分不同，fi不同

fi=wi/Ai說明：*可以通過實驗測得fi受實驗條件影響大，與檢測器靈敏度有關，與進樣量和面積測量是否準確有關定量不準確*單位：g·cm－22023/11/29由于絕對校正因子fi與檢測器靈敏度、載氣種類、進樣量和面積測量有關，不易準確測得，而相對校正因子表示組分的絕對校正因子與標準物質(zhì)的絕對校正因子之比，僅與檢測器型號有關，與其他條件無關，可以準確測得，因此定量準確。采用的標準物因檢測器不同而不同：TCD——苯；FID——正庚烷。2〕相對校正因子fi'：即組分的絕對校正因子與標準物質(zhì)的絕對校正因子之比。*為什麼引用相對校正因子？2023/11/29*與檢測器類型、載氣種類有關：TCD/苯，F(xiàn)ID/正庚烷——質(zhì)量校正因子——摩爾校正因子——體積校正因子當w分別為質(zhì)量m、物質(zhì)的量M和氣體體積V時，上式分別表示為說明：可以準確測量〔為什麼？〕*與其他色譜操作條件無關，可以查表得到。*無單位2023/11/29以苯為標準物，測定環(huán)己烷的相對校正因子f環(huán)?解〔1〕準確稱取色譜純的環(huán)己烷W環(huán)=2.719g，苯W苯=2.385g,〔2〕將環(huán)己烷和苯混合均勻,進試樣2～3μL〔3〕測量峰面積分別為A環(huán)=7.2cm2,A苯=6.00cm2f環(huán)?=f環(huán)/f苯

=(W環(huán)/A環(huán))/(W苯/A苯)=(A苯/

A環(huán))·(W環(huán)/W苯)=(2.719/2.385)·(6.00/7.20)

=0.95〔4〕計算

思考：f苯ˊ=?2023/11/29測量某物質(zhì)的相對校正因子fi?的通式是:fi?=fi/fs=(Wi/Ai)/(Ws/As)=(As/Ai)·(Wi/Ws)W——物質(zhì)的量〔g,ml,mol〕準確定量分析時,一般應該用自己測定的校正因子,而不用文獻值∵校正因子隨檢測器類別,使用載氣的不同而不同，不易查到注意2023/11/294.常用的幾種定量方法

〔1〕歸一化法：

特點及要求：

歸一化法簡便、準確；進樣量的準確性和操作條件的變動對測定結(jié)果影響不大；僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況。2023/11/29例題1某化合物只含有乙醇、正庚烷、苯和醋酸乙酯，用TCD進行色譜分析，數(shù)據(jù)如表，計算個組分的百分含量。分析：混合物中只有四種組分，所有組分全部出峰-----歸一化法?；衔锓迕娣e（cm2)校正因子衰減乙醇5.00.641正庚烷9.00.701苯4.00.782醋酸乙酯7.00.7942023/11/29第二節(jié)定量分析解：采用歸一化法。乙醇百分含量例題2色譜法分析某含有A,B,C三組分的混合樣品，按如下步驟操作。配置一正庚烷〔標準〕與A,B,C純樣的混合液，參加重量分別為0.250，0.320，0.280，0.750g，取混合標準液0.1微升分析，峰面積分別為2.5，3.1，4.2，4.5cm2,后取0.3微升樣品分析，測的峰面積分別為1.6，3.5，2.8cm2，計算樣品中A,B,C的百分含量。2023/11/29第二節(jié)定量分析分析：所有組分全部出峰-----歸一化法解：采用歸一化法。計算各物質(zhì)的校正因子：2023/11/29第二節(jié)定量分析計算各組分含量：2023/11/29?內(nèi)標物要滿足以下要求：〔1〕試樣中不含有該物質(zhì)；〔2〕與被測組分性質(zhì)比較接近；〔3〕不與試樣發(fā)生化學反響；〔4〕出峰位置應位于被測組分附近，且無組分峰影響。〔2〕內(nèi)標法以試樣中不存在的某物質(zhì)為標準〔內(nèi)標物〕而進行含量計算的方法方法:準確稱取樣品,參加一定量內(nèi)標物,根據(jù)重量及峰面積求出某組分的含量2023/11/29?試樣配制：準確稱取一定量的試樣W，參加一定量內(nèi)標物mS?計算式：mi-試樣中i組分的質(zhì)量f/i：待測組分的校正因子Ai：待測組分的峰面積f/s：參加的內(nèi)標物組分的校正因子AS：內(nèi)標物的峰面積ms：內(nèi)標物的質(zhì)量W：待測試樣質(zhì)量2023/11/29步驟:a.選內(nèi)標物b.測〔查〕f'sf'ic.稱〔量〕取未知樣W，內(nèi)標物Ws,均勻混合d.取一定量進樣，得色譜圖，測Ai,Ase.計算2023/11/29?測定手續(xù)〔舉例說明〕e.G1用GDX—103測定工業(yè)乙醇中含水量第一步：選S，可選甲醇第二步：配制試樣，準確稱取m甲=0.306gm乙=5.78g混合,得混合樣品第三步：進樣1--3μlA甲=9.64cm2A水=11.50cm22023/11/29%水=m水/m乙×100=100[〔f/水，m/f/甲，m)×(A水/A甲)]×〔m甲/m乙〕=100×[〔0.55/0.58〕×〔11.5/9.64〕]×〔0.306/5.78〕=5.99第四步：查文獻

f‘/甲，m=0.58，f'/水，m=0.552023/11/29e.g.2:測甲苯,乙苯,正丙苯的混合物中各組分含量,以苯作內(nèi)標物。組分面積cm2

校正因子fw苯4.001.00甲苯3.840.96乙苯1.950.92正丙苯0.820.90以求甲苯為例2023/11/29*內(nèi)標法適用范圍

不能全出峰或只需測某幾個組分時采用*優(yōu)點

準確度較高操作條件和進樣量稍許變動對定量結(jié)果的影響不大。*缺點：

內(nèi)標物有時不好找每個試樣的分析，都要進行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。2023/11/29假設將內(nèi)標法中的試樣的取樣量W和內(nèi)標物參加量ms固定2023/11/29假設ms，W試是固定值，有%i∝Ai/AS(進樣量及內(nèi)標物量始終不變)〔3〕內(nèi)標標準曲線法2023/11/29項目標準系列（10ml容量瓶）試樣序號12345加純水/ml0.20.40.60.8

加甲醇/ml1.01.01.01.01.0加無水乙醇/ml8.88.68.48.29.0試樣A水1.011.993.113.933.23A甲醇3.363.263.453.303.40Ai/AS0.300.610.901.190.95E.g3用內(nèi)標曲線法求酒精中水的百分含量1.選S甲醇2.配制標準系列,分別取2μL(準確)進樣2023/11/29適合大批量試樣的快速分析。需要找到適宜內(nèi)標物2023/11/29(4〕外標標準曲線法〔定量進樣法〕

外標標準曲線法測定工業(yè)乙醇中水含量見下表……

%i∝AiAS

一定即進樣量一定，無需參加內(nèi)標物2023/11/29標準系列1234561～5個容量瓶（10ml），分別加入H2OH2O(ml)0.20.40.60.81.0

%H2O2.004.006.008.0010.00X進樣量(ml)1.001.001.001.001.001.00A水1.011.993.113.934.123.232023/11/292023/11/29多組分測定2023/11/29優(yōu)點：簡單，速度快，不需查f缺點：準確度低，進樣量不變不易控制。適用范圍：常規(guī)分析，大批量試樣快速分析。

特點及要求：

外標法不使用校正因子，準確性較高;操作條件變化對結(jié)果準確性影響較大，儀器穩(wěn)定性要好對進樣量的準確性控制要求較高，應準確進樣適用于的快速分析。2023/11/29〔5〕外標單點校正法〔計算法〕

%iS=KAi

%iX=KAX

%iS/%iX=Ai/AX要求●必須有待測組分的純試劑或標準試樣●試樣或所配的標液中待測組分的含量應與待測試樣中組分含量接近。●準確進樣，每次進樣量一定%i∝Ai2023/11/29〔6〕內(nèi)外標結(jié)合法%iS/%iX=Ai/AX利用標樣先求出試樣中某組分含量外標以先求出試樣中某組分含量為內(nèi)標物，求其它組分含量內(nèi)標2023/11/29例3.在某色譜條件下，取脫高炔塔出口氣體和含二丁烯為73.8ppm的標準氣體各1.00ml，分別進樣，得如下數(shù)據(jù)，試計算塔出口混合氣體中各組分含量。2023/11/29解：〔1〕外標法求丁二烯含量％i丁二烯(試〕％i丁二烯(試〕=A丁二烯(試)/A丁二烯(標)×〔％i丁二烯〔標〕〕A=1.0625W1/2h％i丁二烯(試〕=8.05/9.33×73.8ppm=64.6ppm(2)內(nèi)標法求其它組分

％i丙炔(試〕=0.75×1.20×0.7/〔12.6×0.6〕×〔％i丁二烯〔標〕〕＝5.37ppm％i乙烯(試〕=1.0×0.6×1.4/〔12.6×0.6〕×〔％i丁二烯〔標〕〕＝7.18ppm2023/11/295定量分析誤差來源

1.樣品取樣代表性2.進樣重復性3.柱系統(tǒng)4.操作條件2023/11/29課堂練習

1、取一標準乙醇試樣，含水6.22%，進樣1μl,得A水=3.11cm2，相同條件下，進同樣量待測酒精，得A′水=3.23cm2,求該樣品H2O的含量〔16.46%〕2023/11/292.50℃時，用5埃分子篩分析煤氣中CH4,N2,O2,CO的百分含量，并說明出峰順序。設已由外標法求出煤氣中%N2=13.9，求其余組分含量：進樣1μl,AN2=1.87cm2,ACH4=4.46cm2,ACO=1.24cm2,AO2=2.32cm2,fˋN2=2.38,fˋCH4=2.80,fˋO2=1.23,fˋCO=0.30,解：出峰順序：O2>N2>CH4>CO2023/11/29第二節(jié)定量分析2023/11/29課堂練習21、在氣-液色譜法中，為了改變色譜柱的選擇性，可進行如下哪種操作〔〕A改變載氣的種類B改變載氣的速度C改變柱長D改變固定液的種類2、色譜柱長2m，總理論塔板數(shù)為1600，假設將色譜柱增加到4m，理論塔板數(shù)〔/米〕應當為〔〕A、3200B、1600C、800D、4003、Van-Deemter方程主要闡述了〔〕A、色譜流出曲線的形狀B、組分在兩相