气相色谱C(2011年3月)10-11-5

第五节分离条件的选择P448一、分离度（分辨率）及影响因素二、实验条件的选择一、分离度（分辨率）及影响因素1．分离度定义式2．影响分离的因素（分离方程，分离度计算式）1．分离度定义式分离度：相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍（衡量色谱分离条件优劣的参数）讨论：22112WWttRRR峰宽和之半）保留值之差（峰顶间距)2(21)1(21122112)(177.1)(2WWttWWttRRRRR完全未分开完全分离基本分离0.165.140.1RtRtRRR2．影响分离的因素（计算式）前提——定义式基础上，相邻两组分的峰宽一致（假设W1≈W2）22114kknR柱选择项柱容量项柱效项理理HLnuCuBAH/'1'21212RRttkkKK----基本分离方程a．柱效项及其影响因素：影响色谱峰的宽窄主要取决于色谱柱性能及载气流速nR因为Rn所以HnLn1或已知RnHL，或所以nRHRLR1或续前讨论：增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是：1）采用粒度较小、均匀填充的固定相（A项↓）2）分配色谱应控制固定液液膜厚度（C项↓）3）适宜的操作条件：流动相的性质和流速，柱温等等（B项↓）选用分子量较大、线速度较小的载气——N2气，控制较低的柱温b．柱选择项及其影响因素：影响峰的间距主要受固定相性质，以及柱温影响1R因为R，所以1，无法分离01R的影响都很大微小变化对R一倍R2.11.1续前讨论：增大柱选择性是改善分离度的最有力手段气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质（影响K值）和柱温（K是温度的函数）选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别才能实现分离一般说，降低柱温可以增大柱的选择性c．柱容量项及其影响因素：影响峰位主要受固定相用量、柱温的影响kkR100RkRkkk，1，峰扩张，的影响对时RtRk变慢时，Rkk5RtRkk很少，时，10续前讨论：综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项因素控制k的最佳范围2~5GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加k图示k影响峰位n影响峰宽窄α影响两峰间距p449二、实验条件的选择：P497•色谱条件包括分离条件和操作条件•分离条件是指色谱柱•操作条件是指载气流速、进样条件及检测器1．色谱柱的选择2．柱温的选择3．载气与流速的选择4．进样条件的选择1．色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择（2）柱长的选择（1）固定相的选择固定液的选择：1）按“相似相溶”原则：极性相似或官能团相似2）按组分性质主要差别：沸点相差大的选非极性固定液沸点相差小的选极性固定液3）柱温固定液最高使用温度——防止固定液流失载体的选择：种类，粒度续前固定液配比的选择：•高沸点组分→比表面积小的载体低固定液配比（1%~3%）低柱温•低沸点组分→高固定液配比（5%~25%）加大k值，达到良好分离（2）柱长的选择注：根据R1.5选择L，一般较短(0.6~6m)不可以无限延长柱子，柱压，峰宽，RnLLnHk不变不变不变，21221)(LLRR•难分离组分→毛细管柱练习例：两组分在1m长柱子上的分离度为0.75，问使用多长柱子可以使它们完全分离？解：LRnR2121LLRR215.175.0LmL42练习例：两组分A,B，柱长2m，空气保留时间30秒，A保留时间230秒，B保留时间250秒，B峰宽30秒，求柱理论塔板数，分离度；若完全分开，柱长至少多少米？解：1600)(162wtnR2121LLRR2L322)1(2202kkttR1.1''12RRtt8.011422kknR2．柱温的选择原则：1）在能保证R的前提下，尽量使用低柱温，但应保证适宜的tR及峰不拖尾，减小检测本底2）根据样品沸点情况选择合适柱温柱温应低于组分沸点50~1000C宽沸程样品应采用程序升温T固定相检测本底KDBg2续前程序升温好处：改善分离效果缩短分析周期改善峰形提高检测灵敏度3．载气与流速的选择选择载气应与检测器匹配•TCD→选H2，He（u大，粘度小）•FID→选N2（u小，粘度大）minHuopCBuopBCAH2minopopuuuu分析时间是主要矛盾分离是主要矛盾选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响uCHuuuBNuuopop气选气选224．进样条件的选择•气化室温度——一般稍高于样品沸点（一般不高于500C），保证样品全部气化。一般稍高于柱温。•检测室温度——应高于柱温30~500C，防止样品冷凝于检测器。•进样量——不可过大，一般0.1~n，否则造成拖尾峰注：检测器灵敏度足够→进样量尽量小最大允许进样量——使理论塔板数降低10%的进样量ul讨论：tRHR流速加倍1/2tR增大变小柱温加倍变小--------变小柱长加倍2tR不变1.414R固定液用量加倍2tR’----------------记录仪纸速加倍不变不变不变练习例：已知物质A和B在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为16.40和17.63min，不被保留组分通过该柱的时间为1.30min，峰底宽为1.11和1.21min，试计算（1）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（3）塔板高度（4）达1.5分离所需柱长解：06.121.111.1)40.1663.17(2)(22112WWttRRR2)(16WtnR3493)11.140.16(1621n3397)21.163.17(1622n34452)33973493(221nnn续前mmnLH3107.83445300LRnRcmL6022121LLRR2305.106.1L第六节定性定量分析一、定性分析1.己知物对照法未知物对照物同一柱tR相同可能为同一物质2.相对保留值柱温与固定相与文献相同3.两谱联用定性GC-MS联用仪GC-IR21212.1RRRRVVtt1－未知物2－标准物注意：程序升温时保留时间有变化，常用调整保留时间与保留温度定性二、定量分析P5041.峰面积测量A=1.065*h*W0.52.校正因子绝对校正因子fi’=mi/Ai需准确体积进样相对校正因子fi=fi’/fs’标准物sTCD苯FID正庚烷相对质量校正因子进样量不需淮确操作条件变化关系不大issiWsWigAmAmfff)()(''3.定量方法RSD2%⑴归一化法若样品中有n个组分，进样量为m（已知校正因子）优点：a.不需精确体积进样b.操作条件不需严格控制（如载气流速是否稳定）；c.可用代替计算，用峰高校正因子缺点(应用条件)：必须所有组分在操作时间内流出，检测器对它们都产生信号;知道校正因子%100%%100%221111111nnfAfAfAfAmmmm（2）外标法m∝A标准曲线法A=a+bCr=0.999外标一点法(比较法)外标法特点：1）不需要校正因子，不需要所有组分出峰2）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大→每次进样量应一致，否则产生误差siisiiAACC)()(1，浓度尽量接近2，标准曲线通过原点例如：农残测定计算与作图两种方法图示back（3）内标法1，纯度较高2，不是试样中的组分3，在色谱中与各组分完全分离，但其保留时间与被测组分的保留时间不要相差太大，应尽量靠近4，从样品前处理考虑，内标物与被测组分的物理化学性质最好接近，以保证有相近的提取率对内标物的要求：P507精确称量m（样品）,ms（内标）mi=Aifi’ms=Asfs’100100%''mmfAfAmmmsssiiii内标法：进样量对结果影响不大已知校正因子内标法（一份样品加内标，已知校正因子）内标标准曲线法（不同浓度的标准品分别加内标，一份样品加内标）Ai/As=a+bCr=0.999内标一点法（内标对比法，一份标准品加内标，一份样品加内标）标样标样CCAAAAsisi)/()/(内标标准曲线法与内标对比法进样量对结果影响不大不需要校正因子1，浓度尽量接近2，标准曲线通过原点例如：酊剂中乙醇含量测定内标法优点：•进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响•只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰无关•适合测定微量组分内标法缺点：制样要求高；找合适内标物困难；已知校正因子GC中常用内标法定量（进样量少，进样误差大）比较第七节应用与示例1.药物制剂中含醇量测定2.药物中有机溶剂残留量测定3.药物的含量测定VE盐酸林克霉素盐酸克林霉素OV-174.中药中挥发油研究［例］在一根1m长的色谱柱上测得两组分的分离度为0.68,要使它们完全分离则柱长应为多少？解：即在其他操作条件不变的条件下，色谱柱长要选择5m左右才能使分离度达R=1.5,组分达到完全分离。2121221)(LLnnRRmmmRRLL587.4)68.05.1(1)(221212[例]已知一色谱柱在某温度下的速率方程的A=0.08;B=0.65;C=0.003,求最佳线速度μ和最小塔板高H.解:欲求μ最佳和H最小,要对速率方程微分,即dH/dμ＝d(A+B/μ+Cμ)/dμ＝-B/μ2+C＝0而,最佳线速:μ最佳＝(B/C)1/2最小板高:H最小＝A+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[例]已知物质A和B在一个30.0cm柱上的保留时间分别为16.40和17.63分钟.不被保留组分通过该柱的时间为1.30分钟.峰宽为1.11和1.21mm,计算:(1)柱的平均塔板数目;(2)塔板高度;(3)达到1.5分离度所需的柱长度;(4)在较长柱上把物质B洗脱所需要的时间.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分钟例：用一根2m长色谱柱将组分A、B分离，实验结果如下：空气的保留时间30秒，A峰与B峰的保留时间分别为230秒和250秒，B峰峰宽为25秒，求色谱柱的理论塔板数和两峰的分离度；若将两峰完全分离，柱长至少多少米？例：用气相色谱分析某一试样组分，得如下数据：死时间为1.5min，保留时间为6.5min，固定液体积为2.5ml，载气平均流速为0.8ml/min。计算（1）该组分的容量因子和分配系数（2）死体积，保留体积和调整保留体积例：A.B两物质在一根2米长的柱子上进行气相色谱分析，用热导检测，测得tRA=250秒，tRB=310秒，tR空气=10秒，要达到完全分离，此柱的理论塔板数至少要多少？示例例：内标法测定无水乙醇中微量水分60.4130.0065.1)(065.121iihWA30.4187.0065.1)(065.121sshWA%23.0%10037.792572.058.030.4187.0065.155.060.4130.0065.1%100%2mmfAfAOHsssii注：甲醇为内标，热导检测器，GDX固定