气相色谱分析上

1gaschromatographicanalysis,GC气相色谱分析（上）2一、色谱法的分类、作用和特点31.概述一、色谱法的分类、作用和特点色谱原型装置：俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置其中的一相固定不动，称为固定相；另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体(气体或液体)，称为流动相。色谱法是一种分离技术4流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。这种借组分在两相间分配不同而使混合物中各组分分离的技术称为色谱法。5◆气相色谱：流动相为气体（称为载气）按固定相的物态不同又可分为：(1)按流动相的物态不同可分为◆液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）◆气固色谱和液固色谱◆气液色谱和液液色谱固定相为担体+固定液固定相为多孔性的固体颗粒2.色谱法分类gaschromatographicanalysis,GCliquidchromatographicanalysis,LC6柱色谱法纸色谱法薄层色谱法（3）按分离过程的机制可分为吸附色谱法分配色谱法离子交换色谱法排阻色谱法按分离柱不同又可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱（2）按固定相的使用形式可分为（1）分离选择性高、效率高可分离复杂混合物，有机同系物、异构体（手性异构体）。（2）灵敏度高可以检测出µgg-1(10-6)级甚至ngg-1(10-9)级的物质量。（3）分析速度快一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4）应用范围广气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。不足之处：被分离组分的定性较为困难。“三高”、“一快”、“一广”3.色谱法的特点8二、气相色谱分析9二、气相色谱分析101.气相色谱结构流程1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；4-稳流阀；5-流量计；6-压力表；7-进样器；8-色谱柱；9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；载气系统进样系统色谱柱检测系统温控系统记录系统11(1)载气系统包括气源、净化干燥管和载气流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气；净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）；载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。12(2)进样装置进样装置：进样器+气化室；气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；13液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。微量注射器14(3)色谱柱（分离柱）色谱柱：色谱仪的核心部件。柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据需要确定。柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。液-固色谱：固体吸附剂液-液色谱：担体+固定液柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将柱堵死；反之空隙体积大，柱效低。填充柱毛细管柱作用：将混合物中各组分在一定色谱条件下实现分离.15毛细管柱16(4)检测系统色谱仪的眼睛，通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图；浓度型——检测信号值与组分的浓度成正比；质量型——检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比；广普型——对所有物质均有响应；专属型——对特定物质有高灵敏响应；常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器；17(5)温度控制系统温度是色谱分离条件的重要选择参数；气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；181.基线无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。稳定的基线是一条直线。表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值。通常用时间或将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示。2.保留值2.色谱流出曲线与常用术语色谱图是以组分的浓度变化引起的电信号作为纵坐标，流出时间作为横坐标的曲线，就称为色谱流出曲线。19（1）时间表示的保留值•保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；O'B•死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间；O'A'死时间正比于色谱柱的空隙体积•调整保留时间（tR'）：tR'=tR－tMA'B20•保留体积（VR）：从进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过的载气体积。VR=tRqV,0VR与载气流量无关。（2）体积表示的保留值qV,0为柱出口处的载气体积流量，单位：mL/min。•死体积（VM）：色谱柱在填充后柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间总和。当后两项很小而可忽略不计时，死体积可由死时间与流动相体积流速qV,0(mL/min)计算：•VM=tMqV,0•调整保留体积（VR'）：指扣除死体积后的保留体积。'',0VRRRMVtqVV与载气流量无关'RV21指组分2与组分1的调整保留值之比：r21（）=t'R2/t'R1=V'R2/V'R1r21值越大，相邻两组分的tR'相差越大，分离得越好。（3）相对保留值r21优点：r21只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关。它表示了固定相对这两种组分的选择性。它是色谱定性分析的重要参数。22用来衡量色谱峰宽度的参数有三种表示方法：1）标准偏差()：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。2）半峰宽(Y1/2)：即色谱峰高一半处的宽度Y1/2=2.354（4）区域宽度233)峰底宽度（Y）即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距，它与标准偏差的关系是：Y=4σ24l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组份的最少个数。2）根据色谱峰的保留值(或位置)，可以进行定性分析。3）根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析。4）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据。5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是否合适的依据。（5）色谱流出曲线讨论253.气相色谱分析理论基础26色谱分离过程是在色谱柱内完成的。填充柱色谱:气固(液固)色谱和气液(液液)色谱，两者的分离机理不同。气固(液固)色谱的固定相:多孔性的固体吸附剂颗粒。固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。气固色谱的分离机理:吸附与脱附的不断重复过程；气液(液液)色谱的固定相:由担体（用来支持固定液的化学惰性的固体）和固定液（高沸点有机化合物）所组成。固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。气液色谱的分离机理：气液(液液)两相间的反复多次分配过程。气固色谱分析和气液色谱分析的基本原理27组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度比，称为分配系数，用K表示，即：MsccK组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度分配系数是色谱分离的依据。色谱分析的分离原理是基于不同物质在两相间具有不同的分配系数(1)分配系数K28一定温度下，组分的分配系数K越大，在流动相中的浓度越小，出峰越慢；组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度K分配系数K的讨论某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出；试样一定时，K主要取决于固定相性质。每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；选择适宜的固定相可改善分离效果；29在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配平衡过程。分配比是指在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比：Msmmk组分在流动相中的质量组分在固定相中的质量分配比也称：容量因子(capacityfactor)；容量比(capacityfactor)；容量因子k越大，保留时间越长。(2)分配比kMMMSSSVVmVVm30式中VM与VS之比称为相比，以β表示。填充柱相比：635；毛细管柱的相比：501500。VM为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙体积；VS为固定相体积，对不同类型色谱柱，VS的含义不同：气-液色谱柱：VS为固定液体积；气-固色谱柱：VS为吸附剂表面容量；Kk(3)分配系数K与分配比k的关系MSmmkMSMSVVccKSMVVK311.分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。2.分配系数只取决于组分与两相性质，与两相体积无关。分配比不仅取决于组分与两相性质，且与相比有关，组分的分配比随着固定相的量而改变。4.分配比可以由实验测得。3.分配比是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，其数值越大，该组分的保留时间越长；分配比为零的组分，其保留时间即为死时间。MSmm1132滞留因子（retardationfactor）us：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线速度SSuRu(4)分配比k与保留时间的关系MRMMRtttttkMSMSmmmRk11组分SRLt若组分和流动相通过长度为L的分离柱，需要的时间分别为:流动相LMtMRLtLt//RMtt滞留因子RS也可以用质量分数ω表示：由以上各式，可得：)1(kttMR33小结•色谱法的分类：气相色谱和液相色谱•色谱流出曲线：保留时间、死时间、调整保留时间、相对保留值、峰底宽等•分配系数和分配比K=kβ