第十二章气相色谱法

1、全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌1第十二章 气相色谱法学习目的学习目的 知识要求知识要求 能力要求能力要求 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌2学习目的学习目的u通过学习气相色谱法的基本理论：塔板理论和速率通过学习气相色谱法的基本理论：塔板理论和速率理论，气相色谱仪的基本组成及工作流程，气理论，气相色谱仪的基本组成及工作流程，气- -液色液色谱中的固定液、载体及分离条

2、件和定性定量方法，谱中的固定液、载体及分离条件和定性定量方法，加深对气相色谱法分离原理的理解，熟悉气相色谱加深对气相色谱法分离原理的理解，熟悉气相色谱仪主要部件的作用，能够正确选择气相色谱法中色仪主要部件的作用，能够正确选择气相色谱法中色谱柱的条件、气化室温度、检测室温度以及进样量谱柱的条件、气化室温度、检测室温度以及进样量等条件，能够利用气相色谱分离分析检测信号对待等条件，能够利用气相色谱分离分析检测信号对待测各组分进行定性与定量分析。为学习低沸点药物测各组分进行定性与定量分析。为学习低沸点药物的分析打下基础。的分析打下基础。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十

3、二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌3知识要求知识要求1掌握气相色谱法定性依据掌握气相色谱法定性依据, ,定量分析原理及方法定量分析原理及方法, ,定性定性分析与定量分析的应用。分析与定量分析的应用。2熟悉气相色谱法的特点及其分类，气相色谱仪的基本熟悉气相色谱法的特点及其分类，气相色谱仪的基本组成及流程，气相色谱法的基本理论：塔板理论、速组成及流程，气相色谱法的基本理论：塔板理论、速率理论，气相色谱的固定相和流动相，气相色谱法中率理论，气相色谱的固定相和流动相，气相色谱法中色谱柱及柱温的选择、载气及流速的选择、其他条件色谱柱及柱温的选择、载气及流速

4、的选择、其他条件的选择。的选择。3了解常用的检测器。了解常用的检测器。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌4能力要求能力要求u熟练掌握气相色谱仪的基本结构及各部件的作熟练掌握气相色谱仪的基本结构及各部件的作用，学会用气相色谱仪测定样品的含量。用，学会用气相色谱仪测定样品的含量。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌5第一节概 述 第一节第一节 概概 述述 u气相色谱法气相色谱

5、法(gas chromatography GC)(gas chromatography GC)是以气体作为流是以气体作为流动相的色谱分离分析方法。动相的色谱分离分析方法。 u气相色谱法广泛应用于石油化工、医药卫生、环境科学、气相色谱法广泛应用于石油化工、医药卫生、环境科学、有机合成、生物工程等领域。有机合成、生物工程等领域。u在药物分析中，气相色谱法已成为原料药和制剂的含量在药物分析中，气相色谱法已成为原料药和制剂的含量测定、杂质检查、中草药成分分析、药物的纯化、制备测定、杂质检查、中草药成分分析、药物的纯化、制备等方面的重要分离分析手段。等方面的重要分离分析手段。全国高职高专药品类专业卫生部

6、全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌6第一节概 述一、气相色谱仪一、气相色谱仪u气相色谱仪一般由五部分组成，如下图所示气相色谱仪一般由五部分组成，如下图所示: : 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌7第一节概 述u载气系统载气系统 包括气源、气体净化器、气体流速控制和包括气源、气体净化器、气体流速控制和测量装置。测量装置。u进样系统包括进样器、气化室和控温装置。进样系统包括进样器、气化室和控温装置。

7、u分离系统包括色谱柱和色谱柱箱。分离系统包括色谱柱和色谱柱箱。u检测系统包括检测器和控温装置。检测系统包括检测器和控温装置。u记录系统记录系统 包括放大器、记录仪或数据处理装置。包括放大器、记录仪或数据处理装置。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌8思考第一节概 述全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌9第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （

8、一）色谱流出曲线（一）色谱流出曲线u色谱柱流出的各组分通过检测器时所产生的响应信号色谱柱流出的各组分通过检测器时所产生的响应信号对流出时间或流动相流出体积所做的曲线称为色谱流对流出时间或流动相流出体积所做的曲线称为色谱流出曲线，也称为色谱图。色谱图一般是以组分流出时出曲线，也称为色谱图。色谱图一般是以组分流出时间或者流动相流出体积为横坐标，以检测器的响应信间或者流动相流出体积为横坐标，以检测器的响应信号为纵坐标，见下图。号为纵坐标，见下图。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌10第

9、一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （一）色谱流出曲线（一）色谱流出曲线全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌11第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （二）色谱分析常用术语（二）色谱分析常用术语 u1 1基线基线 基线是在操作条件下，仅有流动相通过检测基线是在操作条件下，仅有流动相通过检测系统时所产生的信号曲线。稳定的基线应为一条与横系统时所产生的信号曲线。稳定的基线应为一条与横坐标平行的直线。基线反映了仪器的噪音随时间

10、变化坐标平行的直线。基线反映了仪器的噪音随时间变化的情况。的情况。u2. 2. 色谱峰色谱峰 当试样组分进入检测仪器时，仪器响应值当试样组分进入检测仪器时，仪器响应值偏离基线，信号强度随检测器中试样组分浓度而改变，偏离基线，信号强度随检测器中试样组分浓度而改变，直至组分离开检测器，所绘出的曲线称为色谱峰。直至组分离开检测器，所绘出的曲线称为色谱峰。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌12第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （二）色谱分析常用术语（二）

11、色谱分析常用术语 u3 3峰高（峰高（h h）和峰面积（）和峰面积（A A） 峰高是指色谱峰最高点峰高是指色谱峰最高点至基线的垂直距离。峰面积（至基线的垂直距离。峰面积（A A）是指组分的流出曲线）是指组分的流出曲线与基线所包围的面积。峰高或峰面积的大小和每个组与基线所包围的面积。峰高或峰面积的大小和每个组分在被测试样中的含量相关，因此色谱峰的峰高或峰分在被测试样中的含量相关，因此色谱峰的峰高或峰面积是色谱法进行定量分析的主要依据。面积是色谱法进行定量分析的主要依据。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟

12、谢庆娟 李维斌李维斌13第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （二）色谱分析常用术语（二）色谱分析常用术语 u3 3峰高（峰高（h h）和峰面积（）和峰面积（A A） 峰高是指色谱峰最高点峰高是指色谱峰最高点至基线的垂直距离。峰面积（至基线的垂直距离。峰面积（A A）是指组份的流出曲线）是指组份的流出曲线与基线所包围的面积。与基线所包围的面积。4 4色谱峰区域宽度色谱峰区域宽度 色谱峰的区域宽度是色谱流出曲色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，用于衡量色谱柱效率及反映色谱线的重要参数之一，用于衡量色谱柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。通常度量色谱峰区

13、域宽度有：操作条件的动力学因素。通常度量色谱峰区域宽度有： 标准偏差、半峰宽标准偏差、半峰宽W W1/21/2、峰底宽度（峰宽、峰底宽度（峰宽W W）。）。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌14第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （二）色谱分析常用术语（二）色谱分析常用术语 u5 5拖尾因子为了保证色谱分离效果和测量精度，常拖尾因子为了保证色谱分离效果和测量精度，常用拖尾因子用以衡量色谱峰的对称性，用用拖尾因子用以衡量色谱峰的对称性，用T T表示。

14、表示。 u6 6保留值保留值 从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大从进样到色谱柱后出现待测组分信号极大值所需要的时间为保留时间值所需要的时间为保留时间(t(tR R) )，从进样到产生待测组，从进样到产生待测组分信号极大值所需要的流动相体积为保留体积（分信号极大值所需要的流动相体积为保留体积（V VR R）。）。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌15第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （二）色谱分析常用术语（二）色谱分析常用术语 （1 1）死时间（

15、）死时间（t tM M）或死体积（）或死体积（V VM M） 从进样开始到惰从进样开始到惰性组分出现峰极大值所需的时间或流动相的体积，分性组分出现峰极大值所需的时间或流动相的体积，分别称为死时间或死体积。别称为死时间或死体积。（2 2）调整保留时间）调整保留时间t t R R 组分的保留时间扣除死时组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，信号极大值所需间后，称为该组分的调整保留时间，信号极大值所需要的流动相体积为保留体积（要的流动相体积为保留体积（V VR R）。）。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2

16、版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌16第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （一）色谱分析常用术语（一）色谱分析常用术语 （3 3）调整保留体积）调整保留体积v v R R：某组分的保留体积扣除死体：某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体积。积后，称为该组分的调整保留体积。（4 4）相对保留值）相对保留值i.si.s： 一定实验条件下组分一定实验条件下组分i i与标与标准物质准物质S S的调整保留值之比（也可以是它们的分配系数、的调整保留值之比（也可以是它们的分配系数、容量因子之比）。容量因子之比）。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专

17、业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌17第一节概 述一、色谱流出曲线及其常用术语一、色谱流出曲线及其常用术语 （一）色谱分析常用术语（一）色谱分析常用术语 7 7选择因子：组分选择因子：组分2 2的调整保留值与组分的调整保留值与组分1 1的调整保留的调整保留值之比，称为选择因子，用符号值之比，称为选择因子，用符号 表示。表示。8 8分离度（分离度（R R）又称分辨率，是指两相邻组分色谱峰）又称分辨率，是指两相邻组分色谱峰的保留时间之差与两组分色谱峰峰宽之和的一半的比的保留时间之差与两组分色谱峰峰宽之和的一半的比值。值。全国高职高专

18、药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌18第二节气相色谱法的基本理论第二节第二节 气相色谱法的基本理论气相色谱法的基本理论一、塔板理论一、塔板理论u马丁和辛格于马丁和辛格于19411941年提出了塔板理论年提出了塔板理论, ,塔板理论假设：塔板理论假设： 1在塔板内，样品中某组分可以很快达到分配平衡，在塔板内，样品中某组分可以很快达到分配平衡，H称为理论塔板高度。称为理论塔板高度。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版

19、）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌19第二节气相色谱法的基本理论2流动相间歇式通过色谱柱，每次进入量为一个塔流动相间歇式通过色谱柱，每次进入量为一个塔板体积。板体积。3样品都加在第样品都加在第0号塔板上，并且样品的纵向扩散可号塔板上，并且样品的纵向扩散可以忽略。以忽略。 4分配系数在各塔板上是常数。分配系数在各塔板上是常数。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌20第二节气相色谱法的基本理论u理论塔板数（理论塔板数（n）和峰宽的关系：）和峰宽的关系：u理论塔板高度（理论塔板高度（H）可

20、由色谱柱长（）可由色谱柱长（L）和理论）和理论塔板数来计算：塔板数来计算： nLH 2R221R2RWt16Wt545tn)()(.)(/全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌21第二节气相色谱法的基本理论u有效塔板数有效塔板数: :u有效塔板高度有效塔板高度: : effeffnLH2R22/1R2Reff)(16)(54. 5)(WtWttn全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌

21、李维斌22第二节气相色谱法的基本理论全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌23第二节气相色谱法的基本理论全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌24第二节气相色谱法的基本理论二、速率理论二、速率理论u荷兰学者范第姆特于荷兰学者范第姆特于1956年建立了色谱过程的动力学年建立了色谱过程的动力学理论，即速率理论，提出了范第姆特方程：理论，即速率理论，提出了范第姆特方程： u式中式中,

22、 ,A、B、C为常数，它们分别为涡流扩散项、纵为常数，它们分别为涡流扩散项、纵向扩散系数和传质阻力系数，向扩散系数和传质阻力系数， u为载气线速度，单位为载气线速度，单位为为cm/s。 CuuBAH全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌25第二节气相色谱法的基本理论1涡流扩散项涡流扩散是气体移动中遇到填充物颗粒时，不断涡流扩散项涡流扩散是气体移动中遇到填充物颗粒时，不断改变流动方向，而造成同组分的分子经过不同路径，而引起色谱改变流动方向，而造成同组分的分子经过不同路径，而引起色谱峰的扩

23、张，如下图所示。峰的扩张，如下图所示。 涡流扩散项涡流扩散项A可表示为：可表示为： 式中式中 为填充不规则因子，为填充不规则因子，dP为固定相颗粒的平均直径。为固定相颗粒的平均直径。 p2 dA全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌26第二节气相色谱法的基本理论2纵向扩散项由于样品组分被载气带入色谱柱后，纵向扩散项由于样品组分被载气带入色谱柱后，是以是以“塞子塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中，在的形式存在于柱的很小一段空间中，在“塞子塞子”的前后的前后( (纵向纵向) )存在着浓度

24、差，而形成浓度存在着浓度差，而形成浓度梯度，因此势必使运动着的分子产生纵向扩散。梯度，因此势必使运动着的分子产生纵向扩散。u式中，式中，r r表示扩散阻碍因子，填充柱表示扩散阻碍因子，填充柱1 1，毛细管柱，毛细管柱因无扩散障碍因无扩散障碍r r 1 1。 Dg为组分在载气中的扩散系数为组分在载气中的扩散系数。grDB2全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌27第二节气相色谱法的基本理论3传质阻力项试样被载气带入色谱柱后，试样组分在传质阻力项试样被载气带入色谱柱后，试样组分在两相间溶解

25、、扩散、平衡的过程称为传质过程，影响这两相间溶解、扩散、平衡的过程称为传质过程，影响这个过程进行速度的阻力，称为传质阻力。传质阻力的大个过程进行速度的阻力，称为传质阻力。传质阻力的大小用传质系数来表示，它包括气相传质阻力系数小用传质系数来表示，它包括气相传质阻力系数 和液和液相传质阻力系数相传质阻力系数 ，因前者较小，所以，因前者较小，所以 。 u式中，式中，df为固定液液膜厚度，为固定液液膜厚度，k为容量因子，为容量因子，Dl为组分在为组分在固定液中的扩散系数。固定液中的扩散系数。 gClClCC l2f2l)1 ( 32DdkkC全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十

26、二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌28 第二节气相色谱法的基本理论全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌29第三节气相色谱法的固定相和流动相第三节第三节 气相色谱法的固定相和流动相气相色谱法的固定相和流动相一、气一、气-液色谱的固定相液色谱的固定相 （一（一) )固定液固定液 1 1对固定液的要求对固定液的要求 选择性能高，对不同的组分有不同的分配系数。对选择性能高，对不同的组分有不同的分配系数。对样品中各组分有足够的溶解能力。热稳

27、定性要好。化样品中各组分有足够的溶解能力。热稳定性要好。化学稳定性好，不与组分发生化学反应。蒸汽压低，粘度学稳定性好，不与组分发生化学反应。蒸汽压低，粘度小，能牢固地附着于载体上。小，能牢固地附着于载体上。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌30第三节气相色谱的固定相和流动相2 2固定液的分类固定液的分类 常用化学分类和极性分类。常用化学分类和极性分类。u化学分类是以固定液的化学结构为依据，可分为烃化学分类是以固定液的化学结构为依据，可分为烃类、硅氧烷类、醇类、酯类等，其优点是便于按

28、被类、硅氧烷类、醇类、酯类等，其优点是便于按被分离组分与固定液的分离组分与固定液的“结构相似结构相似”原则来选择固定原则来选择固定液。液。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌31第三节气相色谱的固定相和流动相u极性分类是按固定液的相对极性大小分类。极性分类是按固定液的相对极性大小分类。u该法规定，极性的该法规定，极性的 - -氧二丙腈的相对极性为氧二丙腈的相对极性为100，非，非极性的鲨鱼烷的相对极性为极性的鲨鱼烷的相对极性为0，其他固定液的相对极性，其他固定液的相对极性在在0100

29、之间。把之间。把0100分成五级，每分成五级，每20为一级，用为一级，用“+”+”表示。表示。0或或+1为非极性固定液；为非极性固定液；+2，+3为中等极性为中等极性固定液；固定液；+4，+5为极性固定液。按相对极性对常用气相为极性固定液。按相对极性对常用气相色谱固定液分类，如表色谱固定液分类，如表12-1所示。所示。,全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌32第三节气相色谱的固定相和流动相表表12-112-1常用固定液的相对极性常用固定液的相对极性,标准极性固定液标准极性固定液100

30、+5100 - -氧二丙腈氧二丙腈(ODPN)极性化合物极性化合物200+472己二酸二乙二醇聚酯己二酸二乙二醇聚酯(DEGA)氢键型化合物氢键型化合物250+368聚乙二醇聚乙二醇(PEG- -20M)中等极性化合物中等极性化合物275+352氰基硅橡胶氰基硅橡胶(XE- -60)中等极性化合物中等极性化合物300+228三氟丙基甲基聚硅氧烷三氟丙基甲基聚硅氧烷(QF- -1)中等极性化合物中等极性化合物100+225邻苯二甲酸二壬酯邻苯二甲酸二壬酯(DNP)非极性化合物非极性化合物350+113甲基硅橡胶甲基硅橡胶(SE- -30，OV- -1)各类高沸点化合物各类高沸点化合物300+17

31、8阿皮松（阿皮松（APL）标准非极性固定液标准非极性固定液140+10鲨鱼烷（鲨鱼烷（SQ）应用范围应用范围最高使用最高使用温度（温度（）极性极性级别级别相对相对极性极性固定液固定液全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌33第三节气相色谱的固定相和流动相3固定液的选择选择固定液一般是利用固定液的选择选择固定液一般是利用“相似相溶相似相溶”原则，一般规律是：原则，一般规律是： (1)分离非极性物质：一般选用非极性固定液，组分基本分离非极性物质：一般选用非极性固定液，组分基本上按沸点顺序流

32、出色谱柱，沸点低的组分先流出色谱柱。上按沸点顺序流出色谱柱，沸点低的组分先流出色谱柱。(2)分离中等极性物质：选中等极性固定液，基本上仍按分离中等极性物质：选中等极性固定液，基本上仍按沸点顺序流出色谱柱，但对于沸点相同的组分，极性弱沸点顺序流出色谱柱，但对于沸点相同的组分，极性弱的组分先流出色谱柱。的组分先流出色谱柱。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌34第三节气相色谱的固定相和流动相( (3) )分离强极性化合物：选极性强的固定液，极性弱的组分离强极性化合物：选极性强的固定液，极

33、性弱的组分先流出色谱柱。分先流出色谱柱。( (4) )分离能形成氢键的物质：选用氢键型固定液，形成氢分离能形成氢键的物质：选用氢键型固定液，形成氢键能力弱的组分先流出色谱柱。键能力弱的组分先流出色谱柱。( (5) )分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液；分分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液；分离沸点相差较大的混合物，则宜选用非极性固定液。离沸点相差较大的混合物，则宜选用非极性固定液。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌35第三节气相色谱的固定相和流动相（二）载体（二）载

34、体1.对载体的要求对载体的要求 表面积大；化学惰性，表面吸附或催化性很小；表面积大；化学惰性，表面吸附或催化性很小；热稳定性高；粒度及孔径均匀，有一定机械强度。热稳定性高；粒度及孔径均匀，有一定机械强度。2常用载体常用载体 (1)红色载体：红色载体： 由硅藻土与粘合剂直接煅烧而成。因煅烧由硅藻土与粘合剂直接煅烧而成。因煅烧后天然硅藻土中的铁变成了氧化铁使载体呈红色。后天然硅藻土中的铁变成了氧化铁使载体呈红色。(2)白色载体白色载体 ：由硅藻土与：由硅藻土与20的碳酸钠混合煅烧而成。的碳酸钠混合煅烧而成。因煅烧后铁变成了铁硅酸钠，使载体呈白色。因煅烧后铁变成了铁硅酸钠，使载体呈白色。全国高职高专

35、药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌36第三节气相色谱的固定相和流动相3载体的钝化载体的钝化 (1) 酸洗法酸洗法 (2) 碱洗法碱洗法 (3) 硅烷化法硅烷化法 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌37第三节气相色谱的固定相和流动相二、气二、气-固色谱的固定相固色谱的固定相u气气-固色谱的固定相有硅胶、氧化铝、石墨化固色谱的固定相有硅胶、氧化铝、石墨化碳黑、分子筛、高分子多孔微球及化

36、学键合碳黑、分子筛、高分子多孔微球及化学键合相等。在药物分析中应用较多的为高分子多相等。在药物分析中应用较多的为高分子多孔微球孔微球（GDX）。）。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌38第三节气相色谱的固定相和流动相u 高分子多孔微球高分子多孔微球（GDX）是一种人工合成的固定相，它既可）是一种人工合成的固定相，它既可作为载体，又可作为固定相，其分离机制一般认为具有吸附、作为载体，又可作为固定相，其分离机制一般认为具有吸附、分配及分子筛分配及分子筛3种作用。种作用。u 高分子多孔微

37、球的主要特点是：疏水性强，选择性好，分离高分子多孔微球的主要特点是：疏水性强，选择性好，分离效果好，特别适于分析混合物中的微量水分。热稳定性好，效果好，特别适于分析混合物中的微量水分。热稳定性好，最高使用温度达最高使用温度达200300，且无流失现象，柱寿命长。比，且无流失现象，柱寿命长。比表面极大，粒度均匀，机械强度高，耐腐蚀好。无有害的吸表面极大，粒度均匀，机械强度高，耐腐蚀好。无有害的吸附活性中心，极性组分也能获得正态峰。附活性中心，极性组分也能获得正态峰。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆

38、娟 李维斌李维斌39第三节气相色谱的固定相和流动相u化学键合相也是新型固定相，化学键合相也是新型固定相，它是将固定液的官它是将固定液的官能团通过化学反应键合到载体表面而制得的固定能团通过化学反应键合到载体表面而制得的固定相，相，具有分配与吸附两种作用。其特点具有分配与吸附两种作用。其特点为为化学性化学性能稳定，热稳定性好，传质快，柱效高，分离效能稳定，热稳定性好，传质快，柱效高，分离效果好，不流失，但价格较贵。果好，不流失，但价格较贵。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌40第三节气

39、相色谱的固定相和流动相 课堂互动课堂互动全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌41第三节气相色谱的固定相和流动相三、气相色谱的流动相三、气相色谱的流动相u气相色谱法中的流动相是气体，称为载气，常用的载气相色谱法中的流动相是气体，称为载气，常用的载气有氢气、氮气、氦气、氩气和二氧化碳。气有氢气、氮气、氦气、氩气和二氧化碳。 1氮气氮气 它的扩散系数小，使柱效比较高，常用于除热它的扩散系数小，使柱效比较高，常用于除热导检测器以外的几种检测器中作载气。导检测器以外的几种检测器中作载气。2氢气

40、氢气 它具有分子量较小，热导系数较大，粘度小等它具有分子量较小，热导系数较大，粘度小等特点，在使用热导检测器时常用作载气。特点，在使用热导检测器时常用作载气。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌42第四节 检测器第四节第四节 检测器检测器u检测器（检测器（detector）是将色谱柱分离后的各组分的浓是将色谱柱分离后的各组分的浓度（或质量）的变化转换为电信号（电压或电流）度（或质量）的变化转换为电信号（电压或电流）的装置。的装置。 1.质量型检测器（质量型检测器（mass flow

41、rate sensitive detector） 测量载气中组分进入检测器的质量流速变化，即检测量载气中组分进入检测器的质量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进入检测器的组分质量测器的响应值与单位时间内进入检测器的组分质量成正比。如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器等成正比。如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器等。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌43第四节 检测器2.浓度型检测器浓度型检测器( (concentration sensitive detector) ) 测测量载气中

42、组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组量载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组分浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量分浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量及载气流速无关。如热导检测器和电子捕获检测器等及载气流速无关。如热导检测器和电子捕获检测器等。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌44第四节 检测器一、质量型检测器一、质量型检测器 质量型检测器测量载气中组分进入检测器的质质量型检测器测量载气中组分进入检测器的质量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进入量流

43、速变化，即检测器的响应值与单位时间内进入检测器的组分质量成正比。如氢焰离子化检测器和检测器的组分质量成正比。如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器等。火焰光度检测器等。 氢焰离子化检测器（氢焰离子化检测器（FID）简称氢焰检测器，）简称氢焰检测器，它是利用在氢焰的作用下，有机化合物燃烧而发生它是利用在氢焰的作用下，有机化合物燃烧而发生化学电离形成离子流，通过测定离子流强度进行检化学电离形成离子流，通过测定离子流强度进行检测。其特点是灵敏度高，比热导检测器（测。其特点是灵敏度高，比热导检测器（TCD） 的的灵敏度高约灵敏度高约10 3 倍；检出限低，可达倍；检出限低，可达10-12g。 全国高职高专

44、药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌45第四节 检测器一、质量型检测器一、质量型检测器 质量型检测器测量载气中组分进入检测器的质质量型检测器测量载气中组分进入检测器的质量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进入量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进入检测器的组分质量成正比。如氢焰离子化检测器和检测器的组分质量成正比。如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器等。火焰光度检测器等。 氢焰离子化检测器（氢焰离子化检测器（FID）简称氢焰检测器，）简称氢焰检测器，它是利用在氢焰的作用下，有机化合物燃烧而

45、发生它是利用在氢焰的作用下，有机化合物燃烧而发生化学电离形成离子流，通过测定离子流强度进行检化学电离形成离子流，通过测定离子流强度进行检测。其特点是灵敏度高，比热导检测器（测。其特点是灵敏度高，比热导检测器（TCD） 的的灵敏度高约灵敏度高约10 3 倍；检出限低，可达倍；检出限低，可达10-12g。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌46第四节 检测器一、质量型检测器一、质量型检测器 FID 工作原理：当载气从色谱柱流出后，进入检工作原理：当载气从色谱柱流出后，进入检测器，载气中

46、的有机杂质和流失的固定液在氢火焰测器，载气中的有机杂质和流失的固定液在氢火焰（2100）中发生化学电离（载气）中发生化学电离（载气N2本身不会被电本身不会被电离），生成正、负离子和电子。在电场作用下，正、离），生成正、负离子和电子。在电场作用下，正、负离子和电子形成微电流，然后在仪器内部产生电负离子和电子形成微电流，然后在仪器内部产生电压降，经微电流放大器放大后，在记录仪上记录下压降，经微电流放大器放大后，在记录仪上记录下信号，称为基流。信号，称为基流。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维

47、斌李维斌47第四节 检测器u组分进入检测器时，组分进入检测器时，在火焰中燃烧产生正在火焰中燃烧产生正负离子和电子，在电负离子和电子，在电场作用下向两极定向场作用下向两极定向移动形成离子流，离移动形成离子流，离子流的强度与单位时子流的强度与单位时间内进入检测器中组间内进入检测器中组分的质量成正比，离分的质量成正比，离子流经放大后，在记子流经放大后，在记录仪上得到色谱峰。录仪上得到色谱峰。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌48第四节 检测器二、二、浓度型浓度型检测器检测器（一）热导检测

48、器（一）热导检测器（TCD）u浓度型检测器测量载气中组分浓度的瞬间变化，检测浓度型检测器测量载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组分浓度成正比，与单位时间内组分进器的响应值与组分浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量及载气流速无关。如热导检测器和电入检测器的质量及载气流速无关。如热导检测器和电子捕获检测器等。子捕获检测器等。uTCD是利用被测组分与载气的热导率不同来检测组分是利用被测组分与载气的热导率不同来检测组分的浓度变化，有的亦称为热导池。它对单质、无机物的浓度变化，有的亦称为热导池。它对单质、无机物和有机物均有响应，且其相对响应值与使用的和有机物均有响应，且其相对响应值与使用

49、的TCD 的的类型、结构以及操作条件等无关，因而通用性好。类型、结构以及操作条件等无关，因而通用性好。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌49第四节 检测器1结构和检测原理结构和检测原理 u 热导检测器由池体和热敏元件组成。池体用铜块或不锈钢块热导检测器由池体和热敏元件组成。池体用铜块或不锈钢块制成，热敏元件常用钨丝或铼钨丝制成，它的电阻随温度的制成，热敏元件常用钨丝或铼钨丝制成，它的电阻随温度的变化而变化。变化而变化。u 将两个材质、电阻完全相同的热敏元件，装入一个双腔池体将两个材

50、质、电阻完全相同的热敏元件，装入一个双腔池体中即构成双臂热导池，如图中即构成双臂热导池，如图12-3所示，其中一臂接在色谱柱所示，其中一臂接在色谱柱前只通载气，作为参考臂；另一臂接在色谱柱后，让组分和前只通载气，作为参考臂；另一臂接在色谱柱后，让组分和载气通过，作为测量臂。由电阻组成惠斯顿电桥，如图载气通过，作为测量臂。由电阻组成惠斯顿电桥，如图12-4所示。所示。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌50第四节 检测器全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五

51、十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌51第四节 检测器u 如果只有载气通过，则两臂中热丝的温度、电阻值均相同如果只有载气通过，则两臂中热丝的温度、电阻值均相同 ，则，则R1/R2=R3/R4，A与与B两点间的电位差两点间的电位差UAB=0，检流计中无电流通检流计中无电流通过，指针停在零点，记录仪记录的是一条基线；过，指针停在零点，记录仪记录的是一条基线；u 当样品组分随载气进入测量臂时，测量臂与参考臂中物质的组当样品组分随载气进入测量臂时，测量臂与参考臂中物质的组成不同，则两臂中热丝的温度、电阻值改变不同，即成不同，则两臂中热丝的温度、电阻值改变

52、不同，即R1/R2 R3/R4，A与与B两点间的电位差两点间的电位差UAB 0，电桥平衡被破坏，检流电桥平衡被破坏，检流计指针发生偏转，记录仪上显示一个色谱峰的信号。当组分完计指针发生偏转，记录仪上显示一个色谱峰的信号。当组分完全通过测量臂后，电桥又恢复平衡状态，记录仪又显示出一条全通过测量臂后，电桥又恢复平衡状态，记录仪又显示出一条基线。基线。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌52第四节 检测器 课堂互动课堂互动u请您说出检测器的作用和类型？请您说出检测器的作用和类型？u热导检测

53、器和氢焰离子化检测器各属于哪种类型，热导检测器和氢焰离子化检测器各属于哪种类型，其原理为何？其原理为何？全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌53第五节 分离操作条件的选择第五节第五节 分离操作条件的选择分离操作条件的选择一、色谱柱及柱温的选择一、色谱柱及柱温的选择1 1色谱柱的选择色谱柱的选择 主要是固定相、柱长和柱径的选择。主要是固定相、柱长和柱径的选择。 u选择固定液一般是利用选择固定液一般是利用“相似相溶相似相溶”原则，即按被分原则，即按被分离组分的极性或官能团与固定液相似的原

54、则来选择。离组分的极性或官能团与固定液相似的原则来选择。分析高沸点化合物，可选择高温固定相。分析高沸点化合物，可选择高温固定相。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌54第五节 分离操作条件的选择第五节第五节 分离操作条件的选择分离操作条件的选择一、色谱柱及柱温的选择一、色谱柱及柱温的选择1 1色谱柱的选择色谱柱的选择 主要是固定相、柱长和柱径的选择。主要是固定相、柱长和柱径的选择。 u选择固定液一般是利用选择固定液一般是利用“相似相溶相似相溶”原则，即按被分原则，即按被分离组分的极

55、性或官能团与固定液相似的原则来选择。离组分的极性或官能团与固定液相似的原则来选择。分析高沸点化合物，可选择高温固定相。分析高沸点化合物，可选择高温固定相。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌55第五节 分离操作条件的选择u高沸点样品（高沸点样品（300400）用比表面积小的载体，低固）用比表面积小的载体，低固定液配比（定液配比（1 % 3%）。低沸点样品（沸点）。低沸点样品（沸点300）宜用高固定液配比（宜用高固定液配比（5 % 25%），可增大），可增大R值，以获值，以获得良好分

56、离。难分离样品可采用毛细管柱。得良好分离。难分离样品可采用毛细管柱。u在达到一定分离度的条件下应尽可能使用短柱，一般在达到一定分离度的条件下应尽可能使用短柱，一般填充柱柱长为填充柱柱长为15m 。色谱柱的内径增加会使柱效下。色谱柱的内径增加会使柱效下降，一般柱内径常用降，一般柱内径常用24mm。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌56第五节 分离操作条件的选择2柱温的选择柱温的选择 u柱温的选择原则是：在使最难分离的组分有较好分离柱温的选择原则是：在使最难分离的组分有较好分离度的前提

57、下，尽量采取较低的柱温，但应以保留时间度的前提下，尽量采取较低的柱温，但应以保留时间适宜，色谱峰不拖尾为度。适宜，色谱峰不拖尾为度。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌57第五节 分离操作条件的选择二、载气及流速的选择二、载气及流速的选择u根据范第姆特方程根据范第姆特方程, ,作作H-u曲线，如图曲线，如图12-6所示。在所示。在曲线的最低点，塔板高度曲线的最低点，塔板高度（H）最小，柱效最高，）最小，柱效最高，该点对应的流速为最佳载该点对应的流速为最佳载气流速（气流速（u最佳最佳

58、 ）。）。在实在实际际工作中，工作中，常选择载气流常选择载气流速稍高于最佳流速。速稍高于最佳流速。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌58第五节 分离操作条件的选择三、其他条件的选择三、其他条件的选择1气化室温度气化室温度 气化室温度应高于柱温气化室温度应高于柱温3050。2检测室温度检测室温度 一般可高于柱温一般可高于柱温3050。3进样量进样量 进样量应控制在峰面积或峰高与进样量呈线进样量应控制在峰面积或峰高与进样量呈线性关系的范围内。对于填充柱，液体试样的进样一般性关系的范围

59、内。对于填充柱，液体试样的进样一般应小于应小于4l（TCD）或小于或小于1l（FID），），气体试样为气体试样为0.110ml。毛细管柱需要用分流器分流进样。毛细管柱需要用分流器分流进样。 全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌59第六节 定性与定量分析第六节第六节 定性与定量分析定性与定量分析一、定性分析一、定性分析（一）定性依据（一）定性依据: : tR 、 VR（二）（二）定性方法定性方法 1保留值定性法保留值定性法（1）已知物对照定性）已知物对照定性u将样品与纯组分在相同的色谱

60、分析条件下进行分析，将样品与纯组分在相同的色谱分析条件下进行分析，根据各自的保留值进行比较定性。根据各自的保留值进行比较定性。全国高职高专药品类专业卫生部全国高职高专药品类专业卫生部“十二五十二五”规划教材规划教材分析化学（第分析化学（第2版）版）谢庆娟谢庆娟 李维斌李维斌60第六节 定性与定量分析（2）相对保留值定性）相对保留值定性 u在无已知物的情况下，对于一些组分比较简单的已知在无已知物的情况下，对于一些组分比较简单的已知范围的混合物可用此法定性。相对保留值表示任一组范围的混合物可用此法定性。相对保留值表示任一组分（分（i） 与标准物（与标准物（s）的调整保留值的比值：）的调整保留值的比