气相色谱的定性和定量分析

1、指导老师：罗伟强指导老师：罗伟强 气相色谱的定性和定量分析气相色谱的定性和定量分析 GC14B 气相色谱仪 GC/MS联用仪 气相色谱气相色谱/ /质谱室质谱室 1 1 实验目的实验目的 1.1.进一步学习计算色谱峰的分辨率。进一步学习计算色谱峰的分辨率。 2.2.熟悉掌握根据保留值，用已知物对照定性的熟悉掌握根据保留值，用已知物对照定性的 分析方法。分析方法。 3.3.熟悉用归一化法定量测定混合物各组分的含量熟悉用归一化法定量测定混合物各组分的含量 二二. 方法原理方法原理 对一个混合试样成功的分离，是气相色谱法对一个混合试样成功的分离，是气相色谱法 完成定性及定量分析的前提和基础。衡量一对

2、色完成定性及定量分析的前提和基础。衡量一对色 谱峰分离的程度可用分离度谱峰分离的程度可用分离度R表示：表示： tR,2 tR,1 R = - 12(Y1 +Y 2) 式中式中tR,2，Y 2和和tR,1，Y 2分别是两个组分的分别是两个组分的 保留时间和峰底宽，如图所示。当保留时间和峰底宽，如图所示。当R=1.5时，两时，两 峰完全分离；当峰完全分离；当R=1.0时，时，98%的分离。在实际的分离。在实际 应用中，应用中，R=1.0一般可以满足。一般可以满足。一般可以满足。一般可以满足。 用色谱法进行定性分析的任务是确定色用色谱法进行定性分析的任务是确定色 谱图上每一各峰所代表的物质。在色谱条

3、件谱图上每一各峰所代表的物质。在色谱条件 一致时，任何一种物质都有确定的保留值、一致时，任何一种物质都有确定的保留值、 保留时间、保留体积、保留指数及相对保留保留时间、保留体积、保留指数及相对保留 值等保留参数。因此，在相同的色谱操作条值等保留参数。因此，在相同的色谱操作条 件下，通过比较已知试样和未知物的保留参件下，通过比较已知试样和未知物的保留参 数或在固定相上的位置，即可确定未知物为数或在固定相上的位置，即可确定未知物为 何种物质。何种物质。 当手头上有待测组分的式样时，用与已当手头上有待测组分的式样时，用与已 知物对照进行定性极为简单。实验时可采用知物对照进行定性极为简单。实验时可采用

4、 单柱比较法，峰高加入法或双柱比较法。单柱比较法，峰高加入法或双柱比较法。 单柱比较法是在相同色谱条件下，分别对单柱比较法是在相同色谱条件下，分别对 已知纯样及待测式样进行色谱分析，得到两张已知纯样及待测式样进行色谱分析，得到两张 色谱图，然后比较其保留参数。当两者的数值色谱图，然后比较其保留参数。当两者的数值 相同时，即可认为待测式样中有纯样组分存在。相同时，即可认为待测式样中有纯样组分存在。 双柱比较法是在两个极性完全不同的色谱双柱比较法是在两个极性完全不同的色谱 柱上，在各自确定的条件下测定纯样在和待测柱上，在各自确定的条件下测定纯样在和待测 组分在其上的保留参数，如果都相同，则可准组分

5、在其上的保留参数，如果都相同，则可准 确的地判断式样中有与此纯样相同的物质存在。确的地判断式样中有与此纯样相同的物质存在。 由于有些不同的化合物会在某一固定相上表现由于有些不同的化合物会在某一固定相上表现 相同的热力学性质，故双柱法比单柱法更为可相同的热力学性质，故双柱法比单柱法更为可 靠。靠。 在一定的色谱条件下，组分在一定的色谱条件下，组分的质量的质量 m 或其在流动相中的浓度，与检测器的响或其在流动相中的浓度，与检测器的响 应讯号峰面积应讯号峰面积A或峰高或峰高h成正比：成正比： m=f .Ai （13-10） 或或 m=fhi . Hi （13-11） 式中式中 和和 称为绝对校正因子

6、。式（称为绝对校正因子。式（13- 10）和（）和（13-11）是色谱定量的依据。）是色谱定量的依据。 不难看出，响应信号不难看出，响应信号A,h及校正因子的正及校正因子的正 确测量直接影响定量分析的正确度。确测量直接影响定量分析的正确度。 由于峰面积的大小不易受操作条件如由于峰面积的大小不易受操作条件如 柱温，流动相的流速，进样速度等因素影柱温，流动相的流速，进样速度等因素影 响，故峰面积更适定量分析的参数。测量响，故峰面积更适定量分析的参数。测量 峰面积的方法分为手工测量和自动测量两峰面积的方法分为手工测量和自动测量两 大类。现代色谱仪中一般都配有准确测量大类。现代色谱仪中一般都配有准确测

7、量 色谱峰面积的电学积分仪。手工测量则首色谱峰面积的电学积分仪。手工测量则首 先测量峰高先测量峰高h和半峰宽和半峰宽Y12，然后按下式，然后按下式 计算：计算： A=1.065h.Y12 式中的可用质量式中的可用质量,物质的量及体积等物物质的量及体积等物 理量表示理量表示 三三.仪器和试剂仪器和试剂 1.有记录的气相色谱仪有记录的气相色谱仪, GC14B气相色谱仪，气相色谱仪， 氢火焰检出器氢火焰检出器 2.带减压阀的氮气、氢气钢瓶带减压阀的氮气、氢气钢瓶 3.秒表秒表 4.色谱柱色谱柱:DB-1石英弹性毛细管色谱柱石英弹性毛细管色谱柱,柱长柱长30m, 内径内径0.53mm 5.注射器注射器

8、:5L，10L,100L. 6.带磨口试管若干带磨口试管若干. 7.正己烷正己烷,环己烷环己烷,苯苯,甲苯甲苯(均为均为A,R) 8.未知的混和试样未知的混和试样 GC14B 气相色谱仪 四四.实验步骤实验步骤 1.认真阅读气相色谱仪操作说明认真阅读气相色谱仪操作说明;在教师指导下在教师指导下, 按照下列色谱条件开启色谱仪按照下列色谱条件开启色谱仪: 柱温柱温:85-95 检测器温度检测器温度:120 气化室温度气化室温度: 120 载气流速载气流速:30ml/min 2. 准确配置正己烷准确配置正己烷:环己烷环己烷:苯苯:甲苯为甲苯为 1:1:1.5:2.5(质量比质量比)的标准溶液的标准溶

9、液,以备测量校正因子以备测量校正因子. 载气流速载气流速:10ml/min，进未知混合试样约，进未知混合试样约1.4L- 2L和空气和空气20L-40L.各各2-3次次,记录色谱图上各峰记录色谱图上各峰 的保留时间的保留时间tR和死时间和死时间tm 3. 分别注射正己烷分别注射正己烷, 苯苯,环己烷环己烷,甲苯等纯试甲苯等纯试 剂剂0. 2L, 各各2-3次次,记录色谱图上各峰的保记录色谱图上各峰的保 留时间留时间tR。 4.载气流速载气流速(如如30ml/min ),每次进已经配置好每次进已经配置好 的标准溶液的标准溶液,2-3次次, 记录色谱图上各峰的保留记录色谱图上各峰的保留 时间时间t

10、R 5.在与操作在与操作6完全相同的条件下完全相同的条件下,每次进未知每次进未知 混合试样混合试样,2-3次次,记录色谱图上各峰的保留时记录色谱图上各峰的保留时 间间tR 五五.结果处理结果处理 用步骤六所得数据用步骤六所得数据,计算前计算前3个峰中个峰中,每两个每两个 峰间的分辨率峰间的分辨率. 比较步骤比较步骤4和和5所得色谱图及保留时间所得色谱图及保留时间,指指 出未知混合试样中各色谱对应的物质出未知混合试样中各色谱对应的物质 用步骤六所得数据用步骤六所得数据,以苯为基准物以苯为基准物,用式用式 (13-15)计算各组分的质量校正因子计算各组分的质量校正因子 用步骤用步骤7所得色谱所得色谱,根据式根据式(13-16)计算未知计算未知 混合试样中各组分的质量分数混合试样中各组分的质量分数 六六.问题讨论问题讨论 1.本实验中进样量是否需要非常准确本实验中进样量是否需要非常准确?为什么为什么? 2.本实验中进样量是否需要非常准确本实验中进样量是否需要非常准确?为什么为什么? 3将测得的质量校正因子与文献值比较将测得的