气相色谱C[稻谷文苑]

1、一、分离度（分辨率）及影响因素 二、实验条件的选择 1实用内容 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） 2实用内容 分离度分离度：相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍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）（衡量色谱分离条件优劣的参数） 讨论：讨论： 2 21 12 WW tt R RR 峰宽和之半 ）保留值之差（峰顶间距 )2( 21 )1 ( 21 12 21 12 )(177. 1)(2 WW tt WW tt R RRRR 完全未分开 完全分离 基本分离 0 . 1 65 . 1 40 . 1 R tR tR R R 3实用内

2、容 前提前提定义式基础上，相邻两组分的峰宽一致（假设定义式基础上，相邻两组分的峰宽一致（假设W1W2） 2 2 1 1 4k kn R 理 理 H L nuCuBAH/ 1 2 1 2 1 2 R R t t k k K K -基本分离方程 4实用内容 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 H nLn 1 或已知RnHL，或所以 nR H RLR 1 或 5实用内容 续前 讨论：讨论： v 增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段 v 提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高 v 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

3、（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 6实用内容 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01R 的影响都很大微小变化对R 一倍R2 . 11 . 1 7实用内容 续前 讨论：讨论： v 增大柱选择性是改善分离度的最有力手段最有力手段 v 气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质固定相性质（影响K 值）和柱温柱温（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

4、性降低柱温可以增大柱的选择性 8实用内容 影响峰位影响峰位 主要受固定相用量、柱温的影响主要受固定相用量、柱温的影响 k k R 1 00Rk R k k k， 1 ，峰扩张 ，的影响对时 R t Rk 变慢时，Rkk5 R tRkk很少，时，10 9实用内容 续前 讨论：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 25 GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加 k 10实用内容 图示 p449 11实用内容 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

5、2实用内容 （1）固定相的选择 （2）柱长的选择 13实用内容 固定液的选择：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 1.5选择L，一般较短(0.66m) 不可以无限延长柱子 ，柱压，峰宽，RnL LnH k 不变 不变不变， 2 12 2 1 )( L L R R 难分离组分毛细管柱 16实用内容 练习 例：两组分在1 m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 2 1 2 1 L L R R 2 1 5 . 1 75. 0 L mL4 2

6、 17实用内容 练习 例：两组分A,B，柱长2 m，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)(16 2 w t n R 2 1 2 1 L L R R 2 L 3 22 )1 ( 2202 kkttR 1 . 1 1 2 R R t t 8 . 0 1 1 4 2 2 k kn R 18实用内容 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501000C 宽沸程样品应采用程序升温 T

7、 固定相检测本底 K DB g 2 19实用内容 续前 程序升温好处：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 20实用内容 l 选择载气应与检测器匹配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） min Huop CBuop BCAH2 min op op uu uu 分析时间是主要矛盾 分离是主要矛盾 l 选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响 uCHuu uBNuu op op 气选 气选 2 2 21实用内容 气化室温度一般稍高于样品沸点（一般不高 于500

8、C），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30500C，防止样品 冷凝于检测器。 进样量不可过大，一般0.1n ，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 22实用内容 讨论：讨论： tR H R 流速加倍 1/2 tR 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 2 tR - - 记录仪纸速加倍 不变 不变 不变 23实用内容 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1.30m

9、in， 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. 1 21. 111. 1 )40.1663.17(2 )(2 21 12 WW tt R RR 2 )(16 W t n R 3493) 11. 1 40.16 (16 2 1 n 3397) 21. 1 63.17 (16 2 2 n 3445 2 )33973493( 2 21 nn n 24实用内容 续前 mm n L H 3 107 . 8 3445 300 LRnR cmL60 2 2 1 2 1 L L R R 2 30 5 . 1 06.

10、 1 L 25实用内容 第六节第六节 定性定量分析定性定量分析 l一、定性分析一、定性分析 l 1.己知物对照法己知物对照法 l 未知物未知物 l 对照物对照物 同一柱同一柱 tR相同相同 可能为同一物质可能为同一物质 l 2.相对保留值相对保留值 柱温与固定相与文献相同柱温与固定相与文献相同 l 3.两谱联用定性两谱联用定性 l GC-MS联用仪联用仪 GC-IR l 1未知物 2标准物 注意注意：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26实用内容 二、定量分析二、定量分析 P504 l 1.峰面积测量峰面积测量 A=1.065*h*W 0.5 l 2.校正因子校正因子

11、l 绝对校正因子绝对校正因子 fi=mi/Ai l 需准确体积进样需准确体积进样 l 相对校正因子相对校正因子 fi=fi/fs l 标准物标准物s TCD 苯苯 FID 正庚烷正庚烷 l 相对质量校正因子相对质量校正因子 l l l 进样量不需淮确进样量不需淮确 l 操作条件变化关系不大操作条件变化关系不大 is si Ws Wi g Am Am f f f )( )( 27实用内容 3.定量方法定量方法 RSDtR1) l 9. n = (tR/ ) )2 = 5.54(tR/W1/2)2 =16(tR/W)2 , l H=L/n n有效 有效=（ （tR/ ）2 l 11. R=(tR2

12、 - t R1 ) /(W1+W2)/2) R= ( n1/2 /4 )*( -1 )/ 1 )/ ) ) * *( k( k2 2 /(1+k2) l 12.R12.R1 12 2/R/R2 22 2 =L =L1 1/L/L2 2 47实用内容 差速迁移差速迁移 在色谱中，不同的组分要有不在色谱中，不同的组分要有不 l 同的迁移速度，（根据公式同的迁移速度，（根据公式tR=tM(1+K*VS/Vm) l 应应 有不同的有不同的K或或k，调整保留时间。，调整保留时间。 要改变要改变k，主要通过选择合适的固定相，主要通过选择合适的固定相 和流动相来达到目的。和流动相来达到目的。 在在GC中，载

13、气的选择余地不大，主要通中，载气的选择余地不大，主要通 过选择合适的固定相。过选择合适的固定相。 塔板理论塔板理论 重点掌握重点掌握n,H的计算，峰形窄，理的计算，峰形窄，理 论塔板数高，板高小，柱效高。论塔板数高，板高小，柱效高。 48实用内容 l速率理论速率理论 Van Deemter 方程式方程式 l 简式简式 H=A+ B/u + C/u ( 填充柱填充柱) H=B/u +C/u ( 空心柱空心柱) 详细式详细式 H=2d*p +2Dm/u +(2*k)/(3*(1+k)2)*df2/DL*u 了解各项，各符号的含义，了解各项，各符号的含义， 理解分离条件的理解分离条件的 选择，即填充

14、均匀度，填料的平均颗选择，即填充均匀度，填料的平均颗 粒直径，液膜厚度，载气的性质及流速，柱温等对柱粒直径，液膜厚度，载气的性质及流速，柱温等对柱 效及分离的影响。效及分离的影响。 从范氏曲线理解最小板高和最佳线速度的含义，从范氏曲线理解最小板高和最佳线速度的含义， 为了减少分析时间，常用最佳实用线速度，其数值大为了减少分析时间，常用最佳实用线速度，其数值大 于最佳线速度。于最佳线速度。 49实用内容 三仪器 l 仪器主要部件仪器主要部件 载气钢瓶载气钢瓶 气化室气化室 色谱色谱 l 柱柱 检测器检测器 记录仪记录仪 l 填充柱填充柱 气气-固色谱柱固色谱柱 气气-液色谱柱液色谱柱 l 气气-

15、液色谱柱由固定液和载体组成，液色谱柱由固定液和载体组成， l 固定液按极性分类可分为非极性，中等固定液按极性分类可分为非极性，中等 l 极性、极性以及氢键型固定液。极性、极性以及氢键型固定液。 50实用内容 TCD 浓度型浓度型 载气与组分有差别载气与组分有差别 H2 He 开气相色谱仪时，必须先开载气，后开电源，开气相色谱仪时，必须先开载气，后开电源， 加热。关机时，最后关载气。加热。关机时，最后关载气。 FID 质量型质量型 含含C化合物化合物 N2 H2 Air l 具有灵敏度高，检测限小，死体积小等优点具有灵敏度高，检测限小，死体积小等优点 l 好的检测器，应灵敏度好的检测器，应灵敏度S大，检测限（大，检测限（D=2N/S） 小，线性范围宽，死体积小，响应快。小，线性范围宽，死体积小，响应快。 51实用内容 小 结 1 了解气相色谱的分类及一般流程。了解气相色谱的分类及一般流程。 2 基本理论：基本理论： 差速迁移 tR,k,K, 等 要改变 K, 主要改变固定液。 塔板理论：重点掌握n,H的计算（理论一