GC-+-LC儀器分析實驗-實驗

《儀器分析實驗》實驗內(nèi)容講解1.專業(yè)與人數(shù)：240人

07食品科學與工程專業(yè)：99人（2個班）

07生物工程專業(yè)：101人（2個班）

08食檢1班：40人一、基本情況實驗時數(shù)與學分時數(shù)：20學分：0.53.參考教材

《儀器分析實驗》高等教育出版社

4.實驗內(nèi)容序號實驗項目名稱學時老師1有機化合物紫外吸收光譜及溶劑對吸收光譜的影響2陳尚龍2原子吸收光譜法測天然水中的鎂含量2陳尚龍3石墨爐原子吸收測定牛奶或黃酒中的微量銅2陳尚龍4氣相色譜分析條件的選擇和色譜峰的定性鑒定2唐仕榮5氣相色譜測定苯、甲苯、二甲苯等混合樣品2唐仕榮6飲料中山梨酸和苯甲酸的測定2唐仕榮7高效液相色譜法檢測常見的食品添加劑4唐仕榮食品中常見維生素含量的測定4唐仕榮常見天然色素的提取、分離和分析4唐仕榮8氟離子選擇電極測定自來水中的氟含量2苗敬芝9乙酸的電位滴定分析及其離解常數(shù)的測定2苗敬芝二、實驗教學的目的與特點1.

實驗教學的重要、必要性分析化學：化學分析與儀器分析?；瘜W分析：化學成分及其含量（常量）。儀器分析：化學成分及其含量(微量、痕量)

結(jié)構(gòu)分析狀態(tài)分析表面分析微區(qū)分析在線分析生命過程分離分析化學反應(yīng)參數(shù)等現(xiàn)代儀器分析不僅提供了的分析測試技術(shù)，而且是自然科學領(lǐng)域重要的科學研究手段。2.實驗教學的目的

教學中不僅要鞏固和提高學生儀器分析方法的理論知識水平和實驗操作技能，而且要著重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。通過儀器分析實驗課的教學，應(yīng)基本達到：鞏固和加深對各類常用儀器分析方法基本原理的理解.了解常用儀器的基本結(jié)構(gòu)、測試原理與重要部件的功能.學會各類常用儀器使用方法和定性、定量測試方法.掌握與各類常用儀器分析方法相關(guān)聯(lián)的實驗操作技術(shù).了解各類常用儀器分析方法的分析對象、應(yīng)用與檢測范圍.培養(yǎng)對實驗中所產(chǎn)生的各種誤差的分析與判斷能力.掌握實驗數(shù)據(jù)的正確處理方法與各類圖譜的解析方法.3.實驗教學的特點

儀器種類多、儀器臺數(shù)少、投入費用高、維持費用高、維護人員技術(shù)性強。采用大組的方式進行實驗教學。實驗內(nèi)容多，涉及知識面廣多種儀器分析方法，涉及：色譜、光譜、電化學等。三、實驗教學的基本要求與規(guī)定積極參與四、實驗成績的評定1.平時操作40%，包括考勤，預實驗，操作，實驗結(jié)果2.實驗報告30%，要求：工整、寫滿、數(shù)據(jù)處理得當3.期末考試30%。No.1氣相色譜實驗81色譜法概述2氣相色譜儀4分離條件的選擇3氣相色譜分析理論基礎(chǔ)5檢測器6定性定量方法氣相色譜分析9色譜法是一種分離技術(shù)。在分析化學領(lǐng)域中是一種新型的分離分析方法。氣相色譜是色譜中普遍使用的一種。1.色譜法概述俄國植物學家Tsweet發(fā)明的方法后來被稱為“經(jīng)典液相色譜法”。（1906年）所使用的玻璃管稱為色譜柱。管內(nèi)的碳酸鈣填充物稱為固定相。淋洗液稱為流動相或淋洗劑?；旌衔镏械母鹘M分被稱為溶質(zhì)。1.1色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展

色譜法普遍用來分離無色物質(zhì)，但色譜法這個名稱一直被沿用下來。1941年Martin和Synge發(fā)現(xiàn)了液-液（分配）色譜法，闡述了氣-固吸附色譜原理，提出氣-液色譜法設(shè)想；(1952年諾貝爾化學獎)色譜學成為分析化學的重要分支學科，則是以氣相色譜的產(chǎn)生、發(fā)展為標志。1952年Martin成功研究了氣-液色譜法，解決了脂肪酸、脂肪胺的分析，并對其理論和實踐作出論述；（起點）1954年，Ray把熱導池檢測器用于氣相色譜儀，并對儀器作了重大改進，擴大應(yīng)用范圍；1956年，荷蘭學者VanDeemter提出氣相色譜速率理論，奠定了理論基礎(chǔ)；美國工程師Golay發(fā)明效能極高的毛細管色譜柱；澳大利亞學者Mcwilliam發(fā)明氫焰離子化檢測器，使分離效能和檢測器的靈敏度大大提高。1.2色譜法分類（1）按兩相物理狀態(tài)分類：（2）按分離過程物理化學原理分類吸附色譜：利用固定相對不同組分的吸附性能差別分離；分配色譜：利用不同組分在兩相中分配系數(shù)差別分離；離子交換色譜：利用不同離子在離子交換固定相上的親和力差別分離；凝膠色譜：利用不同組分分子量差別而先后被過濾進行分離；（3）按樣品注入色譜柱的方式和流動相的用法不同分類沖洗法(elutionmethod)

流動相連續(xù)流過，在某一瞬間從色譜柱入口加入一定量的樣品，由流動相將樣品帶入固定相中。頂替法（置換法）

先把樣品從色譜柱入口加入，再把頂替劑通入柱中，依次把樣品各組分頂替出色譜柱。迎頭法

把樣品當作流動相連續(xù)通入色譜柱中。1.3氣相色譜法的特點

優(yōu)點：1.高效能：可分析沸點十分接近、組分復雜的混合物2.高選擇性：能分離性質(zhì)極為相似的組分，如同位素、異構(gòu)體；3.高靈敏度：~10-11g物質(zhì)，可檢出ppm~ppb含量的組分；4.快速：幾分~幾十分鐘可完成分析；5.應(yīng)用范圍廣：氣體、液體、固體；-196oC~450oC范圍內(nèi)有2.72

10-4~1.36

10-2kg/cm2蒸汽壓，熱穩(wěn)定性良好的物質(zhì)；6.樣品用量小。缺點：1.不能直接定性；不如IR、NMR、MS等技術(shù)；2.不適用于分離沸點高、熱穩(wěn)定性差的化合物，應(yīng)用范圍受溫度限制；3.定量時需要被測物的標準樣品作對照。2.氣相色譜儀2.1基本流程和主要部件載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)色譜柱檢測器記錄/數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)框架圖2.2載氣系統(tǒng)氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量1.常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣；氬氣2.凈化干燥管:活性炭、硅膠、分子篩等3.載氣壓力和流速控制、顯示212.3進樣系統(tǒng)包括進樣器和氣化室（液體進樣）氣體定量進樣常采用六通閥1.取樣狀態(tài)2.進樣狀態(tài)2.4色譜柱和柱箱填充柱：

內(nèi)裝固定相，通常為用金屬(鋼或不銹鋼)或玻璃制成的內(nèi)徑2~6mm、長0.5-10m的U形或螺旋形的管子。毛細管柱：

將固定液均勻地涂敷在毛細管的內(nèi)壁，內(nèi)徑0.1~0.5mm、長30-300m的毛細管。

色譜柱填充柱毛細管柱分類內(nèi)徑粗2-6mm柱長0.5-10m/常用不銹鋼內(nèi)徑細0.1-0.5mm柱長30-300m/常用石英2.5檢測系統(tǒng)檢測器、控溫裝置將經(jīng)色譜柱分離后的各組分按其特性及含量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電訊號。根據(jù)檢測原理不同，濃度型、質(zhì)量型濃度型：熱導池(TCD)、電子捕獲檢測器質(zhì)量型：氫火焰離子化(FID)、火焰光度檢測器2.6記錄、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)放大器、記錄儀、數(shù)據(jù)處理儀3.氣相色譜分析理論基礎(chǔ)氣相色譜法是以氣體為流動相，采用沖洗法的柱色譜分離技術(shù)。分離的主要依據(jù)：利用樣品中各組分在色譜柱吸附力或溶解度的不同。色譜柱有兩種：填充柱、毛細管柱3.1氣-固色譜分離原理固定相：多孔性及較大表面積的吸附劑。反復的物理吸附-脫附過程。各組分性質(zhì)不同，吸附能力有差異。3.2氣-液色譜分離原理固定相：在化學惰性的固體微粒(用來支撐固定液的，稱為擔體)表面，涂上一層高沸點有機化合物的液膜。（固定液）各組分的分離是基于各組分在固定液中溶解度的不同。反復的溶解、揮發(fā)過程。

氣-液色譜分離原理兩相分配固定液載氣遷移平衡固定液載氣各組分在固定液中溶解能力不同溶解度大難揮發(fā)柱中停留時間長向前移動慢固定液載氣各成分在固定液中溶解<>揮發(fā)平衡分離原理溶解度(2相分配)不同物質(zhì)在固定相和流動相之間發(fā)生的吸附、脫附和溶解、揮發(fā)的過程稱為分配過程。分配系數(shù)K在一定溫度下組分在兩相之間分配達到平衡時的濃度值比稱為分配系數(shù)K。分配系數(shù)K是溶質(zhì)在兩相中分布平衡性質(zhì)的度量，反映了溶質(zhì)與固定相、流動相作用力的差別。K越大，tR越大，越慢出峰分離本質(zhì)，K不同K=0,不保留,最先出峰,

tR=tM

(死時間)K影響因素:固定相，柱溫同系物沸點低(分子量小),先出峰:苯/甲苯/對二甲苯一定溫度下，各物質(zhì)在兩相之間的分配系數(shù)是不同的。氣相色譜的分離原理是基于不同物質(zhì)在兩相間具有不同的分配系數(shù)。3.3氣相色譜流出曲線和有關(guān)術(shù)語1基線：2保留值：試樣中各組分在色譜柱中滯留時間的數(shù)值。tV流出曲線只有載氣通過時的信號，反映檢測器系統(tǒng)噪聲隨時間變化的曲線。直線3色譜峰高：基線到峰頂?shù)木嚯x。4色譜峰區(qū)域?qū)挾萖時間色譜圖Y信號2保留值：以時間表示基本術(shù)語死時間tM

tM=L/u空氣、甲烷等不被固定相吸附或溶解的惰性物質(zhì)流經(jīng)柱的時間。保留時間tR

被測組分從進樣開始到柱后出現(xiàn)濃度最大值所需的時間。從進樣到檢測到信號極大tR等與流速有關(guān),載氣流速越大,tR越小調(diào)整保留時間tR’

t’R=tR-tM由于溶解或吸附于固定相，比不溶解或不被吸附的組分在色譜中多滯留的時間。2保留值：以體積表示基本術(shù)語調(diào)整保留體積VR’保留體積VR

死體積VM

F0:載氣的體積流速VR等與流速無關(guān),與tR等的區(qū)別3相對保留值：r21基本術(shù)語r21

定性依據(jù)，僅與組分性質(zhì)有關(guān)2種不同組分調(diào)整保留值之比優(yōu)點：柱溫、固定相不變，柱長、柱徑、填充情況、載氣流速變化，不變。4區(qū)域?qū)挾然拘g(shù)語標準差σ(高斯分布)

0.607h處峰寬的一半半峰寬Y1/2

峰高1/2處的峰寬峰底寬Y

自色譜峰兩側(cè)的轉(zhuǎn)折點所作切線在基線上的截距IJ基線空氣峰、組分峰死時間tM保留時間tR

、調(diào)整保留時間tR’、相對保留時間r21峰高h標準差σ半峰寬Y1/2峰底寬Y流出曲線1色譜圖根據(jù)色譜圖可得到以下信息:1.樣品是否是純化合物；2.色譜柱效和分離情況；3.提供色譜定性的資料和依據(jù)；4.色譜圖給出的各組分的峰高和峰面積是定量測定的依據(jù)。3.4色譜柱效能試樣在色譜柱中的分離過程的基本理論包括兩方面：1.試樣中各組分在兩相間的分配情況（熱力學因素）；各組分在兩相的分配系數(shù)各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)（保留值）2.各組分在色譜柱中的運動情況（動力學因素）各組分在流動相和固定相兩相之間的傳質(zhì)阻力。

（半峰寬度）塔板理論將色譜柱和蒸餾塔類比，基本假設(shè)：色譜柱內(nèi)徑和柱內(nèi)填料填充均勻，色譜柱由若干小段組成，每一小段的高度為H，這樣一小段稱為一個理論塔板。每個塔板內(nèi)的溶質(zhì)分子在兩相瞬間達到平衡，且縱向分子擴散可以忽略。溶質(zhì)在各塔板上的分配系數(shù)是一個常數(shù)，與溶質(zhì)在每個塔板上的量無關(guān)。流動相通過色譜柱不是連續(xù)的，而是脈沖式的間歇過程。溶質(zhì)開始時加在色譜柱第0塊塔板上。一、塔板理論由塔板理論可導出色譜柱塔板數(shù)n與色譜峰峰底寬度Y的關(guān)系:塔板高度H：H=L/n

H稱為“理論塔板高度”，H越小，柱效越高。由于死時間tM的存在，往往計算出來n盡管很大，H很小，但色譜柱表現(xiàn)出來的實際分離效能卻并不好。為此提出了將tM除外的有效塔板數(shù)neff和有效塔板高度Heff作為柱效能指標。理論塔板數(shù)越大，組分在色譜柱中達到分配平衡的次數(shù)越多，有利分離；但不能預言并確定各組分是否有被分離的可能。二、速率理論，VanDeemter方程

1956年，色譜過程的動力學理論，吸收了塔板理論的概念，并把影響塔板高度的動力學因素結(jié)合進去，導出速率理論方程，亦稱為板高方程。速率理論方程的簡單形式如下:包括引起色譜峰擴張的三個基本因素：(1)A：渦流擴散項；(2)B/u：縱向分子擴散項；(3)Cu：質(zhì)量傳遞項。1.渦流擴散項：引起色譜峰的擴張。

H1=A=2

dpdp：填料顆粒的平均直徑;

:固定相的填充均勻因子。與載氣性質(zhì)、線速度和組分無關(guān)。2.縱向擴散項：亦稱為分子擴散項H2=B/u=2Dg/uB=2Dg

稱為擴散阻礙因子,Dg組分在氣相中的擴散系數(shù)3.傳質(zhì)阻力項：氣相色譜的傳質(zhì)阻力項包括氣相和固定相傳質(zhì)阻力項。C=Cg+Cl氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)氣相傳質(zhì)過程是指試樣組分從氣相移動到固定相表面的過程，在這一過程中試樣組分將在兩相間進行質(zhì)量交換，即進行濃度分配。對于填充柱：

k為容量因子，dp為填充物粒度，Dg為組分在載氣流中的擴散系數(shù)。采用粒度小的填充物和分子量小的氣體（如氫氣）作載氣可使Cg減小，提高柱效。54

液相傳質(zhì)阻力系數(shù)液相傳質(zhì)過程是指試樣組分從固定相的氣液界面移動到液相內(nèi)部，發(fā)生質(zhì)量交換，達到分配平衡，然后又返回氣液界面的傳質(zhì)過程。df為固定相的液膜厚度，Dl為組分在液相的擴散系數(shù)。液膜厚度越薄，組分在液相的擴散系數(shù)越大，液相傳質(zhì)阻力越小。4.分離條件的選擇4.1總分離效能指標一個混合物能否為色譜柱所分離，取決于固定相與混合物中各組分子間的相互作用大小是否有區(qū)別，但各種操作條件的選擇是否合適，對于實現(xiàn)分離的可能也有很大影響。分辨率作為色譜柱的總分離效能指標。57兩組分怎樣才達到完全分離？1.色譜峰之距離相差足夠大；2.峰窄。分辨率（分離度）R越大，相鄰兩組分分離得越好；保留值的差別，主要決定于固定液的熱力學性質(zhì)，寬窄反映了色譜過程的動力學性質(zhì)。分辨率（分離度）R=0.75?不完全分離R

=1.0峰A中含有4%的BRs=1.5

?分離程度可達99.7%；基本完全分離（相鄰峰完全分開的標志）。保留時間之差底峰寬的均值柱長:下3式(設(shè)Y1=Y2)導出:neff,2的關(guān)系式適當?shù)闹L634.2載氣及其流速的選擇根據(jù)速率理論方程，對一定的色譜柱和試樣，有一個最佳的載氣流速，此時柱效最高。在實際工作中，為了縮短分析時間，往往使流速稍高于最佳流速。當流速較小時，分子擴散項成為色譜峰擴張的主要因素，應(yīng)采用分子量較大的載氣；當流速較大時，傳質(zhì)項成為控制因素，宜采用低分子量的載氣，此時組分在載氣中有較大的擴散系數(shù)，可減少氣相傳質(zhì)阻力，提高柱效。對于填充柱：

N2的最佳實用線速為10-12cm/s,流速為40-60ml/min;

H2的最佳實用線速為15-20cm/s,流速為60-90ml/min;654.3柱溫的選擇柱溫是一個重要的操作參數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。柱溫選擇的原則：根據(jù)樣品和固定液所允許的溫度范圍來選擇。1.柱溫不能高于固定液的最高使用范圍；2.柱溫高不利于分離；3.柱溫太低，擴散速率減小，分配不能迅速達到平衡，峰形變寬，柱效下降。在使最難分離的組分有盡可能好的分離的前提下，盡可能采取較低的柱溫，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。沸點范圍較寬的試樣，宜采用程序升溫。1.線性升溫----恒溫2.恒溫---線性升溫3.恒溫---線性升溫---恒溫4.多種速率升溫70固定相對于組分的分離起著關(guān)鍵性作用。氣-固色譜的固定相:

1.具有吸附活性的多孔固體（吸附劑）2.具有特殊吸附活性的分子篩3.高分子多孔聚合物4.4固定相及其選擇氣-液色譜固定相由固定液+擔體組成；在擔體小顆粒表面涂漬上一薄層固定液色譜柱填充柱的固定相1擔體(如硅藻土)固定液3~25%高沸點有機化合物具有化學惰性多孔性固體承載固定液熱穩(wěn)定化學穩(wěn)定+(1)固定液固定液在常溫下不一定為液體，但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài)，固定液種類繁多，一般為高沸點難揮發(fā)的有機化合物。固定液分類a.按化學結(jié)構(gòu)和官能團分：烴類、醇和聚醇、酯和聚酯、聚硅氧烷、腈類等。b.按照固定液相對極性分：非極性、弱極性、中等極性、強極性對固定液的要求：揮發(fā)性小，在操作溫度下有較低蒸氣壓，以免流失。熱穩(wěn)定性好，在操作溫度下不發(fā)生分解。在操作溫度下呈液體狀態(tài)。對試樣各組分有適當?shù)娜芙饽芰?，否則易被載氣帶走而起不到分配作用。具有高的選擇性，即對沸點相同或相近的不同物質(zhì)有盡可能高的分離能力?；瘜W穩(wěn)定性好，不與被測物質(zhì)起化學反應(yīng)。(2)擔體對擔體的基本要求：載體表面孔徑分布均勻，比表面積大；載體表面呈現(xiàn)化學、物理惰性；熱穩(wěn)定性好,有一定的機械強度，不易破碎粒度均勻。40-60，60-80，80-100目擔體分類：按化學成分分為：硅藻土載體、非硅藻土載體兩大類。77選擇擔體的大致原則為：當固定液含量大于5％時，可選用硅藻土型(白色或紅色)擔體；當固定液含量小于5%時，應(yīng)選用處理過的擔體；對于高沸點組分，可選用玻璃微球擔體；對于強腐蝕性組分，可選用氟擔體。

(3)固定液的選擇首先選擇合適使用溫度范圍的固定液;一般根據(jù)“結(jié)構(gòu)相似”和“相似相溶”的原則，即選擇固定液要與被分離組分結(jié)構(gòu)相似?！皹O性”分離非極性物質(zhì)：非極性固定液---沸點；分離極性物質(zhì)：極性固定液---極性；極性、非極性混合物：極性固定液---非極性先、極性后；形成氫鍵物質(zhì)：極性或氫鍵型---形成氫鍵能力大??；復雜難分離物質(zhì)：混合固定液；實際試樣中組分往往比較復雜，實驗選擇。(4)色譜柱的制備三個步驟:固定液涂漬色譜柱填充色譜柱老化814.5其它操作條件的選擇1.柱長和柱內(nèi)徑的選擇:

填充柱柱長1-5m，柱內(nèi)徑3~6mm2.進樣時間和進樣量：小于1秒液體：0.1~5l，氣體：0.1~10ml最大允許的進樣量：應(yīng)控制在峰面積（峰高）與進樣量呈線性關(guān)系的范圍內(nèi)3.氣化溫度：

使液體試樣迅速氣化。在保證試樣不分解的情況下，適當提高氣化溫度，有利于分離和定量，一般比柱溫高30~70℃。5.檢測器

作用：將色譜柱分離后的各組分按其特性及含量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號。檢測器性能的好壞直接影響色譜分析的定性定量結(jié)果。根據(jù)檢測原理不同分為：濃度型檢測器：測量載氣中某組分濃度瞬間變化。TCD、ECD質(zhì)量型檢測器：測量載氣中某組分進入檢測器的速度變化。FID、FPD

概述一個理想的檢測器-靈敏度高-穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好-對樣品無損檢測-通用性好，對所有樣品都有響應(yīng)-線性響應(yīng)范圍寬however5.1檢測器的性能指標對檢測器的要求：響應(yīng)快、靈敏度高、穩(wěn)定性好、線性范圍寬。1.靈敏度S：單位量的物質(zhì)通過檢測器所給出的信號值。（Q~R作圖，直線）S=R/Q

濃度型檢測器：進樣量與峰面積成正比（定量基礎(chǔ)）；進樣量一定，峰面積與流速成反比→定量分析保持載氣流速恒定。進樣量與峰面積成正比（定量基礎(chǔ)）；進樣量一定，峰面積與流速無關(guān)。質(zhì)量型檢測器：2.檢測限D(zhuǎn)（敏感度）檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的訊號時，在單位體積或時間需向檢測器進入的物質(zhì)量(g)。通常認為恰能鑒別的響應(yīng)訊號至少應(yīng)等于檢測器噪聲的兩倍。檢測限式中N為檢測器的噪聲，指基線在短時間內(nèi)左右偏差的毫伏數(shù)，S為檢測器的靈敏度。D值越小，儀器越敏感。檢測限以D表示：903.最小檢測量Q0檢測器響應(yīng)值為2倍噪聲水平時的試樣濃度（或質(zhì)量），被定義為最低檢測限（或最小檢測量）。Q0與檢測器的檢測限成正比，但與檢測限不同，Q0不僅與檢測器的性能有關(guān)，還與柱效率及操作條件有關(guān)。半峰寬越小，Q0越小。4.線性范圍試樣量與訊號之間保持線性關(guān)系的范圍，用最大進樣量與最小檢測量的比值來表示，這個范圍越大，越有利于準確定量。92特點：結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度適宜，穩(wěn)定性較好，對所有的物質(zhì)都有響應(yīng)。最廣泛、最成熟：通用檢測器5.2熱導池檢測器（1）熱導池的結(jié)構(gòu)池體和熱敏元件組成，分為雙臂、四臂熱導池（2）熱導池檢測器的基本原理基于不同物質(zhì)具有不同的導熱系數(shù)

氣相色譜儀中的橋路色譜檢測器TCD工作原理:電橋記錄儀ER1R參R測R2氣體熱導系數(shù)之差色譜峰面積參比池僅通過載氣測量池通過組分熱導池檢測器TCD（3）影響熱導池檢測器靈敏度的因素橋流大→靈敏度高鎢絲溫度提高，溫差加大，100-200mA基線不穩(wěn),縮短使用壽命池體溫度低→靈敏度高低有利于傳熱不低于柱溫，防止冷凝熱敏元件電阻溫度系數(shù)(錸-鎢合金)大于鎢絲影響因素載氣：載氣與試樣的導熱系數(shù)相差越大，S越高；

H2熱導系數(shù)最大組分熱導系數(shù)小小于8.0

10-5cal/cm.·C·SH2>He>>N2>ArH2:41.6,He:34.8,N2:5.8,Ar:4.0提高靈敏度用H2特點：對大多數(shù)有機化合物有很高的靈敏度，一般比TCD高幾個數(shù)量級，選擇性也更高。含碳物質(zhì)氫火焰中離子化，外電場作用形成電流,與待測物質(zhì)量正比。

檢測含碳化合物更通用。結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好。5.3氫火焰離子化檢測器（1）結(jié)構(gòu)與離子化作用機理離子室：不銹鋼制成火焰離子化機理：至今還不十分清楚其機理，普遍認為這是一個化學電離過程。有機物在火焰中先形成自由基，然后與氧產(chǎn)生正離子，再同水反應(yīng)生成H3O+離子。以苯為例，在氫火焰中的化學電離反應(yīng)如下：

（2）操作條件的選擇氣體流量----載氣、H2、空氣載氣：N2，分離效能H2：與載氣流量之比1:1-1.5空氣：氫氣與空氣之比1:10極化電壓：100-300V使用溫度：80-200℃靈敏度幾乎相同。6.定性定量方法

定性，即確定每個色譜峰代表什么物質(zhì)。定量，即測定出已知組分的含量。

1036.1色譜定性分析方法色譜定性分析通常采用兩大類方法：1.色譜方法定性2.與其它分析儀器聯(lián)用定性色譜自身定性—保留值1.與已知化合物對照定性；2.相對保留值r21作為定性參數(shù)；3.利用文獻保留指數(shù)定性:重現(xiàn)性好。根據(jù)保留值（保留時間、相對保留值、Kovats保留指數(shù)）進行定性分析是最常用的一種定性方法，有很大的局限性，如可靠性不足以鑒定完全未知的物質(zhì)。純標準樣對照文獻值對照相對保留值保留指數(shù)I色譜自身定性—保留值保留值標樣加入保留指數(shù)I(Kovats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值對照而不需要標準樣品。保留指數(shù)是把物質(zhì)的保留行為用兩個緊靠緊它的標準物（一般是兩個正構(gòu)烷烴）來標定。保留指數(shù)I的測定方法,如下圖所示：Z、Z+1代表具有Z個和Z+1個碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴被測物質(zhì)的保留值應(yīng)在這兩個正構(gòu)烷烴的保留值之間正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)則人為地定為它的碳數(shù)乘以100，如正戊烷、正己烷的保留指數(shù)分別為500、600與其它分析儀器聯(lián)用定性氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)、NMR聯(lián)用；氣相色譜-富里葉變換紅外光譜(GC-FTIR)聯(lián)用；與化學方法配合進行定性鑒定；儀器聯(lián)用定性GC-MSGC-FTIRGC-NMR在一定的操作條件下，分析組分i的重量Wi或其在載氣中的濃度與檢測器的相應(yīng)訊號（Ai或hi)成正比:1）準確測量峰面積；2）求出比例常數(shù)；3）正確選用定量計算方法，將測得組分的峰面積換算為百分含量。6.2色譜定量分析方法6.2.1峰高和峰面積測量1.峰高h(1)峰高（h）乘半峰寬法：A=1.065h·Y1/2

適用范圍：對稱峰。簡單快速。(2)峰高（h）乘峰底寬度法：A=h·Y適用范圍：矮而寬的峰(3)峰高（h）乘平均峰寬法：適用范圍：不對稱色譜峰2.峰面積測量(4)峰高乘保留時間法：

適用范圍：狹窄峰。(5)數(shù)字積分儀求峰面積應(yīng)用范圍廣，精度一般可達0.2~2%。6.2.2定量校正因子物質(zhì)量~峰面積成正比關(guān)系。同一檢測器對不同物質(zhì)具有不同應(yīng)值，2個相等量的物質(zhì)得到的峰面積往往不相等。色譜定量校正因子有兩種表示方法：1.絕對定量校正因子fi

'

fi

'=Wi/Ai單位峰面積所代表物質(zhì)的重量。fi'主要由儀器的靈敏度所決定。既不易準確測定，也無法直接應(yīng)用。2.相對定量校正因子fi：定量分析都用相對校正因子，即某物質(zhì)與標準物質(zhì)絕對校正因子之比值。標準物：TCD-苯，F(xiàn)ID-正庚（己）烷按被測組分使用的計量單位不同，可分為重量、摩爾、體積校正因子。

校正因子的測定

準確稱量被測組分和標準物質(zhì)，混合后，在實驗條件下進樣分析，分別測量相應(yīng)的峰面積，可數(shù)次測量，求其平均值。定量校正因子定量校正因子絕對校正因子相對校正因子原因:不同檢測器對不同組分的靈敏度不同測量fi常用標準物:苯(TCD),正庚烷（FID)自身測得,受條件影響相對某種標準物/便于比較1.歸一化法：簡便、準確。條件：試樣中所有組分都能流出色譜柱，并在所用檢測器上都產(chǎn)生信號且測出其fi

值。即組分全部出峰。6.2.3定量分析方法2．內(nèi)標法：使用條件：1）組分不能全部流出色譜柱；2）檢測器不能對各組分都產(chǎn)生信號；3）分析需要只測定樣品中的某幾個組分。原理：將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標物，加入到準確稱量的試樣中，根據(jù)被測物和內(nèi)標物的重量及其在色譜圖上相應(yīng)的峰面積比，求出某組分的含量。一般常以內(nèi)標物為基準，則fs=1內(nèi)標物的選擇1.試樣中不存在的純物質(zhì)；2.加入的量接近于被測組分；3.內(nèi)標物色譜峰位置在被測組分色譜峰附近，或幾個被測組分中間，并與這些組分完全分離；4.物化性質(zhì)與被測物相近，能完全溶解于樣品中，但不能與樣品發(fā)生化學反應(yīng)。內(nèi)標法的優(yōu)點：

因ms/m比值恒定，所以進樣量不必準確；

通過測量Ai/As比值進行計算，操作條件稍有變化時對結(jié)果沒有什么影響，因此定量比較準確。

適宜于低含量組分分析，且不受歸一法使用上的局限。缺點：

每次分析都要用分析天平準確稱出內(nèi)標物和樣品的質(zhì)量，對常規(guī)分析比較麻煩；其次，在樣品中加入一個內(nèi)標物后對分離度的要求比原樣品更高。3.內(nèi)標標準曲線法為了減少稱樣和計算數(shù)據(jù)的麻煩，適于工廠控制分析的需要，可用內(nèi)標標準曲線法進行定量測定-----簡化的內(nèi)標法。過程標準曲線制作：將被測組分純物質(zhì)配成不同濃度的標準溶液。取固定量的標準溶液和內(nèi)標物，混合后進樣，測Ai和As，以Ai/As對標準溶液濃度作圖。分析時，取相同量的樣品和內(nèi)標物，測出其峰面積比，從標準曲線上查出被測物的含量。4.外標法（定量進樣-標準曲線法）用欲測組分的純物質(zhì)來制作標準曲線。配制已知濃度被測組分的純物質(zhì)的標準樣，取固定量進行色譜分析，測出各組分的峰面積（或峰高），繪制相應(yīng)訊號對其含量的標準曲線。分析試樣時，取同樣量的試樣，測得該試樣的相應(yīng)訊號，由標準曲線即可查出其百分含量。特點：操作簡單、計算方便，但結(jié)果的準確度主要取決于進樣量的重現(xiàn)性和操作條件的穩(wěn)定性。實驗四氣相色譜分析條件的選擇和色譜峰的定性鑒定一、實驗?zāi)康呐c要求了解氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與操作技術(shù)學習選擇氣相色譜分析的最佳條件，了解氣相色譜分離樣品的基本原理；掌握根據(jù)保留值，作已知物對照定性的分忻方法；掌握歸一化法測定混合物各組分的含量。二、實驗原理各物質(zhì)在一定色譜條件（一定的色譜柱與操作條件等）下確定各自的保留值，此保留值可作為一種定性指標。對于較簡單的多組分混合物，若其中所有待測組分均為已知，他們的色譜峰均能分開，則可將各個色譜峰的保留值與各相應(yīng)的標準樣品在同一條件下所得的保留值進行對照比較，就能確定各色譜峰所代表的物質(zhì)，這就是純物質(zhì)對照法定性的原理。三、實驗儀器1.氣相色譜儀2.氮氣或氫氣鋼瓶3.色譜柱：苯系物專用檢測柱4.微量進樣器（10uL，100uL，和1mL）初始色譜條件：

氣化溫度：150℃，檢測溫度：150℃，

載氣（N2）流速：30mL/min，

燃燒氣（H2）流速：40mL/min，

助燃氣（空氣）流速：400mL/min，

柱溫：65℃。四、實驗試劑1.苯2.甲苯3.乙苯4.正己（庚）烷

均為分析純五、實驗步驟1.分別取取苯、甲苯及乙苯各50μL，用正己（庚）烷稀釋至50mL容量瓶中，密封搖勻。2.根據(jù)實驗條件，將色譜儀按儀器操作步驟調(diào)節(jié)到可進樣狀態(tài)，待儀器上的電路和氣路系統(tǒng)的達到平衡，工作站上基線平直時，即可進樣。3.

分別吸取以上各標準樣品2uL，注入汽化室，啟動工作站采集色譜數(shù)據(jù)，重復進樣兩次。4.

吸取2uL已加入苯、甲苯及乙苯的混合試樣進樣，記錄色譜圖。重復進樣兩次。5.

改變柱溫：60℃~80℃，以混合樣品進行測試，記錄各色譜圖上各組分色譜峰的保留時間值，判斷柱溫對分離的影響。六、數(shù)據(jù)及記錄1.記錄實驗條件2.記錄各單標樣及混合樣品色譜圖中各組分的保留時間tR，并將混合樣品中各組分的保留時間tR與單標樣保留時間tR進行比較。根據(jù)tR進行混合樣品中各組分的初步定性。單標苯甲苯乙苯123平均值123平均值123平均值tM/mm混合樣第一峰第二峰第三峰123平均值123平均值123平均值tM/mm溫度t苯t甲苯t乙苯123平均值123平均值123平均值60℃65℃70℃75℃80℃溫度的影響有時間還可以試試其他條件的影響七、思考題氣相色譜定性分析的基本原理是什么？本實驗中怎樣定性的？試討論各色譜條件（柱溫等）對分離的影響。本實驗中的進樣量是否需要準確，為什么？簡要分析各組分流出先后的原因。實驗五

苯、甲苯、乙苯的氣相色譜定量分析一、目的要求

學習氣相色譜法測定樣品的基本原理、特點。定性和定量分析的基本方法。

學習內(nèi)標法定量的基本原理和測定方法。

學習外標法定量的基本原理和測定方法，以及與內(nèi)標法定量的區(qū)別。二、實驗原理根據(jù)保留值（tR、VR）定性由峰面積（或峰高）定量定量方法有：外標法，內(nèi)標法，歸一法等。1.相對定量校正因子fi：定量分析都用相對校正因子，即某物質(zhì)與標準物質(zhì)絕對校正因子之比值。標準物：TCD-苯，F(xiàn)ID-正庚（己）烷按被測組分使用的計量單位不同，可分為重量、摩爾、體積校正因子。

校正因子的測定

準確稱量被測組分和標準物質(zhì)，混合后，在實驗條件下進樣分析，分別測量相應(yīng)的峰面積，可數(shù)次測量，求其平均值。2．內(nèi)標法：使用條件：1）組分不能全部流出色譜柱；2）檢測器不能對各組分都產(chǎn)生信號；3）分析需要只測定樣品中的某幾個組分。原理：將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標物，加入到準確稱量的試樣中，根據(jù)被測物和內(nèi)標物的重量及其在色譜圖上相應(yīng)的峰面積比，求出某組分的含量。一般常以內(nèi)標物為基準，則fs=1內(nèi)標物的選擇1.試樣中不存在的純物質(zhì)；2.加入的量接近于被測組分；3.內(nèi)標物色譜峰位置在被測組分色譜峰附近，或幾個被測組分中間，并與這些組分完全分離；4.物化性質(zhì)與被測物相近，能完全溶解于樣品中，但不能與樣品發(fā)生化學反應(yīng)。內(nèi)標法的優(yōu)點：

因ms/m比值恒定，所以進樣量不必準確；

通過測量Ai/As比值進行計算，操作條件稍有變化時對結(jié)果沒有什么影響，因此定量比較準確。

適宜于低含量組分分析，且不受歸一法使用上的局限。缺點：

每次分析都要用分析天平準確稱出內(nèi)標物和樣品的質(zhì)量，對常規(guī)分析比較麻煩；其次，在樣品中加入一個內(nèi)標物后對分離度的要求比原樣品更高。3.內(nèi)標標準曲線法為了減少稱樣和計算數(shù)據(jù)的麻煩，適于工廠控制分析的需要，可用內(nèi)標標準曲線法進行定量測定-----簡化的內(nèi)標法。過程標準曲線制作：將被測組分純物質(zhì)配成不同濃度的標準溶液。取固定量的標準溶液和內(nèi)標物，混合后進樣，測Ai和As，以Ai/As對標準溶液濃度作圖。分析時，取相同量的樣品和內(nèi)標物，測出其峰面積比，從標準曲線上查出被測物的含量。4.外標法（定量進樣-標準曲線法）用欲測組分的純物質(zhì)來制作標準曲線。配制已知濃度被測組分的純物質(zhì)的標準樣，取固定量進行色譜分析，測出各組分的峰面積（或峰高），繪制相應(yīng)訊號對其含量的標準曲線。分析試樣時，取同樣量的試樣，測得該試樣的相應(yīng)訊號，由標準曲線即可查出其百分含量。特點：操作簡單、計算方便，但結(jié)果的準確度主要取決于進樣量的重現(xiàn)性和操作條件的穩(wěn)定性。三、實驗儀器1.氣相色譜儀2.氮氣或氫氣鋼瓶3.色譜柱：苯系物專用檢測柱4.微量進樣器（10uL，100uL，和1mL）初始色譜條件：

氣化溫度：150℃，檢測溫度：150℃，

載氣（N2）流速：30mL/min，

燃燒氣（H2）流速：40mL/min，

助燃氣（空氣）流速：400mL/min，

柱溫：65℃。四、實驗試劑1.苯2.甲苯3.乙苯4.正己（庚）烷

均為分析純五、實驗步驟1.標準樣品的配制：分別按下列比例移取苯、甲苯、乙苯于25mL容量瓶中，用正己烷/正庚烷稀釋至刻度，密封搖勻。編號苯/uL甲苯/uL乙苯/uL150101025030303505050450707055090902.根據(jù)實驗條件，將色譜儀按儀器操作步驟調(diào)節(jié)到可進樣狀態(tài)，待儀器上的電路和氣路系統(tǒng)的達到平衡，工作站上基線平直時，即可進樣。3.

分別吸取以上各標準樣品2uL，注入汽化室，啟動工作站采集色譜數(shù)據(jù)，重復進樣兩次。4.

樣品的測定：在25mL容量瓶中加入適量未知樣品和50μL苯，用正己烷稀釋至刻度，搖勻，測定，并重復進樣兩次。六、數(shù)據(jù)及記錄1.記錄實驗條件2.測量各色譜圖上各組分色譜峰面積Ai值，以苯作內(nèi)標物質(zhì)，計算mi/ms，Ai/As值，繪制各組分Ai/As~mi/ms的標準曲線圖。分別計算甲苯、乙苯對苯的相對質(zhì)量較正因子。3.根據(jù)未知試樣的Ai值，分別計算未知試樣中甲苯、乙苯各自的濃度。組分苯甲苯乙苯f’1.001.041.09氣相色譜分析的優(yōu)缺點。氣相色譜儀由哪幾部分組成？各部分的作用。氣相色譜的分離原理?；€、保留值、死時間、保留時間、調(diào)整保留時間熱導池檢測器的基本原理根據(jù)色譜圖可得到哪些信息？簡述柱溫選擇的原則。簡述色譜定量分析的依據(jù)對固定液的要求使用歸一化方法定量時，應(yīng)具有什么條件？內(nèi)標法使用條件、內(nèi)標法特點色譜定量分析時采用內(nèi)標法，內(nèi)標物選擇的基本原則是什么？比較熱導池檢測器和氫火焰檢測器的優(yōu)缺點。簡述熱導池氣相色譜常用氫氣作載氣的原因。實驗四

高效液相色譜法測定咖啡因的含量實驗?zāi)康?/p>

1．學習高效液相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)和基本操作。2．了解反相色譜法的原理、優(yōu)點和應(yīng)用。3．掌握采用高效液相色譜法進行定性和定量分析的基本方法。實驗原理

高效液相色譜法是以液體作為流動相的色譜法，它是利用樣品中各組分在色譜柱中固定相和流動相相間分配系數(shù)或吸附系數(shù)的差異，將各組分分離后進行定性、定量分析。本實驗以咖啡因為測定對象，以反相HPLC來分離檢測未知樣中咖啡因的含量。用反相液相色譜法將咖啡因分離。以咖啡因標準系列溶液的色譜峰面積對其濃度做工作曲線。再根據(jù)樣品中咖啡因的峰面積，由工作曲線算出其濃度。儀器與試劑

1．Agilent1100高效液相色譜儀；XDB-C8色譜柱（4.6mm×150mm）；填料粒徑5μm；25μL平頭微量注射器。2.容量瓶（100mL、10mL）；移液管3．系列咖啡因標準溶液準確稱取25mg咖啡因標準試劑置于100mL燒杯中，定容至100mL容量瓶中，搖勻。分別吸取1mL、2mL、3mL、4mL標準溶液于10mL容量瓶中，定容至刻度，搖勻。未知濃度咖啡因溶液2組。4．流動相20%甲醇+80%二次蒸餾水實驗步驟

1．先配制一系列咖啡因標準溶液。2．打開電腦，開儀器（由上至下）點開InstrumentOnline調(diào)整流動相流量，打開Purge閥，排氣泡，然后調(diào)小流量，觀察基線是否平穩(wěn)。3．待基線平穩(wěn)后，選擇參數(shù)，設(shè)定方法。用待進樣溶液清洗過的平頭微量注射器，吸取25μL溶液，進樣。由小到大測定標準溶液的濃度，以色譜峰面積對其濃度做工作曲線。4．測定兩個未知濃度樣品的峰面積，從工作曲線上求出未知濃度樣品的濃度。5．關(guān)機。先關(guān)儀器（從下至上），再依次關(guān)工作站和電腦。6．數(shù)據(jù)處理?！秲x器分析實驗》高效液相色譜法HighPerformanceLiquidChromatographyForShort：HPLC164實驗?zāi)康牧私釮PLC儀器基本結(jié)構(gòu),掌握實驗儀器的一般使用方法；加深對色譜分離原理的理解，掌握主要實驗條件的選擇；掌握液相色譜定性定量分析技術(shù)。建議在實驗過程中，對比前面的氣相色譜實驗技術(shù)，進一步鞏固和提高所學知識和實驗技能。一、色譜分離原理色譜法是一類高效分離方法。色譜分離原理是什么？HPLC和GC儀器的分離部件是什么？它們有什么不同？HPLC和GC的主要差別？二、色譜分析技術(shù)色譜分析是一類重要的儀器分析方法，其特點是分離能力強、定量準確，適合于復雜樣品或多組分樣品分析。常見的色譜定性方法？色譜定量分析的依據(jù)？氣相色譜實驗采用那種定量分析方法？有何特點？HPLC和GC的應(yīng)用特點

三、HPLC儀器和實驗技術(shù)HPLC儀器的基本組分？主要部件的工作原理