气相色谱反气相色谱

1、材料科学研究方法材料科学研究方法- -色谱色谱材料科学与工程学院材料科学与工程学院王虹王虹气相色谱基本原理在气液色谱中，被测物质各组分的分离是基于各组分在固定液中溶解度的不同。当试样由载气携带进入色谱柱后，即被固定液所溶解。随着载气继续流经色谱柱，溶解在固定液中的被测组分又从固定液中挥发出来到气相中去。随着载气的流动，挥发到气相中的被测组分又会溶解在前面的固定液中。这样反复多次溶解、挥发，再溶解、再挥发。由于各组分在固定液中的溶解能力不同，溶解度较大的组分较难挥发，逐渐移在后面；而溶解度较小的组分，则移在了前面，经过一段时间之后，各组分就彼此分离了。第二节 气相色谱仪简介安捷伦安捷伦安捷伦气相

2、色谱气相色谱第二节 气相色谱仪简介 气相色谱仪虽然种类很多，形式也各不一样，但主要由以下几部气相色谱仪虽然种类很多，形式也各不一样，但主要由以下几部分组成：气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统分组成：气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统和数据记录和处理系统和数据记录和处理系统 1气路系统包括载气和检测器所用气体的气源（氮气、氦气、氢气、包括载气和检测器所用气体的气源（氮气、氦气、氢气、压缩空气等的钢瓶和气体发生器，气流路线压缩空气等的钢瓶和气体发生器，气流路线) )。 由于载气流速的变化会引起保留值和检测灵敏度的变化，因此高压气瓶的载气要通过稳压阀、稳流阀或自动

3、流量控制装置，确保流量恒定。并要经过装有活性炭或分子筛的净化器，除去载气中的水、氧等有害杂质。 载气气路有单柱单气路和双柱双气路两种2、进样系统 进样系统包括进样装置和汽化室（衬管）。 GC进样可采用微量进样器或自动进样器进样。自动进样器可自动完成进样针清洗、润冲、取样、进样、换样等过程。 进样口其作用是有效地将样品导入色谱柱进行分离，如自动进样器、进样阀、各种进样口（填充柱进样口、分流/不分流进样口、冷柱上进样口、程序升温进样口）以及顶空进样器、吹扫捕集进样器、裂解进样器等辅助进样器。进样口和进样技术特 点填充柱进样口最简单的进样口，所有气化样品均进入色谱柱，可接玻璃和不锈钢填充柱分流/不分

4、流进样口最常用毛细管柱进样口，分流进样最普遍，操作简单，不分流用于痕量分析冷柱上进样口样品以液体形态直接进入色谱柱，无分流歧视，精度高，重现性好，适用于沸点宽热不稳定样品，痕量分析程序升温气化进样口将分流/不分流进样和冷柱上进样结合起来，功能多，适用范围广，是较理想的GC进样口大体积进样采用程序升温气化或冷柱上进样口，配合以溶剂放空功能，进样量达几百微升，灵敏度高，环境分析中广泛应用，操作复杂阀进样六通阀定量引入气体或液体样品，重复性好，易于自动化，对峰展开影响大，用于永久性气体分析顶空进样只取复杂样品基体上方的气体进行分析，有静态和动态顶空（吹扫、捕集）之分，适合于环境分析，食品分析及固体材

5、料中可挥发物分析裂解进样在严格控制的高温下将不能气化或部分不能气化的样品裂解成可气化的小分子化合物，进而用GC分析，适合于聚合物样品或地矿样品等分析气化室温度可以在50-400范围内任意设定。为保证样品全部气化，汽化室的温度要比柱温高10-50。进样量和进样速度会影响色谱柱效率，进样量过大造成色谱柱超负荷，进样速度慢会使色谱峰加宽，影响分离效果。因此要将样品快速、定量地加到柱头，气化室将样品瞬间气化后进入色谱柱分离。进样时针尖的位置应位于衬管的中部，衬管中部的温度最高而两端的温度较低。气化室分流进样常用间接进样法，即进样的样品气化后，通过进样口出的分流装置按照设定的分流比，只将较小比例的样品送

6、进色谱柱，称为分流进样。分流进样分流比计算：分流比=(柱流量+分流出口流量)/柱流量例如，进入色谱柱的柱流量1mL/min，分流出口流量为100mL/min，按照式，可以计算出其分流比为101:1分流进样时需注意以下4点：1、尽量减少分流歧视（即针尖内的溶剂和低沸点组分先气化）：分流比越大，越有可能造成分流歧视；2、保证样品快速气化（适当添加经硅烷化处理的玻璃毛）；3、分流进样时，柱的初始温度尽可能高一些；4、柱安装时注意色谱柱与衬管同轴。不分流进样不分流进样与分流进样采用同一个进样口。不分流进样时进样过程中将分流放空阀关闭，让样品全部进入色谱柱。不分流进样时需注意：1、柱初始温度尽可能低一些

7、，最好低于溶剂的沸点10C-20C，溶剂要与固定相匹配，2、衬管尺寸尽量小（0.25-1mL），使样品在衬管内尽量少稀释；3、最好使用直通式衬管，对于比较脏的样品，要加经硅烷化处理的玻璃毛并注意经常更换；4、根据溶剂沸点、样品待测组分沸点和浓度等，优化开启分流阀的时间，一般为30-80S，可以保证95%以上的样品进入色谱柱。3分离系统分离系统由色谱柱组成。色谱柱是色谱仪的核心，在此处完成样品组分的分离。GC色谱柱分为填充柱和毛细管柱。填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内填装有固定相，柱内径一般为2-4mm，柱长1-10m。毛细管柱又叫空心柱，固定液均匀地涂在内径0.1-0.5毫米的毛细管内壁而成。

8、毛细管的材料可以是不锈钢、玻璃或石英。优点分离效率高，分析速度快，样品用量小。其缺点是样品负荷量小，因此经常需要采用分流技术毛细管柱常用的毛细管柱分为涂壁开管（WCOT）柱和多孔层开管(PLOT)柱。WCOT是将固定液均匀地涂覆在内径0.1-0.5mm的毛细管内壁而成，用于气-液分析；PLOT是在毛细管内壁涂上多孔材料，用于气-固分析，也可在多孔材料表面在涂一层固定液用于气-液分析。固定相载体用于涂渍固定液的载体需具有多孔性并且孔径分布均匀，比表面积大；化学惰性，不与固定液或样品组分发生作用；热稳定性好；粒度均匀；具有一定的机械强度等。常用载体分为硅藻土和非硅藻土两类。硅藻土载体是由称为硅藻的

9、单细胞海藻骨架组成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。根据制备方法不同又分为红色载体和白色载体。红色载体常用于非极性固定液，白色载体用于极性固定液。非硅藻土分为有机玻璃微球载体、氟载体、高分子多孔小球（GDX）等。4检测系统气相色谱检测器的作用就是将色谱柱分离后的各组分的浓度信号转变成电信号。检测器是用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和含量变化的装置。 它利用溶质（被测物）的某一物理或化学性质与流动相有差异溶质（被测物）的某一物理或化学性质与流动相有差异的原理，当溶质从色谱柱流出时，会导致流动相背景值发生变化，并将这种变化转变成可检测的信号，从而在色谱图上以色谱峰的形式记录下来。气相色谱的

10、检测系统主要由检测器、放大器和记录器等部件组成。气相色谱检测器的性能要求是通用性强或专用性好；响应范围宽，可用于常量和痕量分析；稳定性好，噪音低；死体积小，响应快；线性范围宽，便于定量；操作简便耐用。检测器分类气相色谱检测器按其原理与检测特性可分为浓度型检测器、质量型检测器、通用型检测器、选择性检测器、破坏性检测器、非破坏性检测器等。1）浓度型检测器：在一定浓度范围内，响应值R大小与流动相中被测组分浓度成正比（RC）。如：热导池检测器(TCD)、电子捕获检测器(ECD)、液相色谱法中的紫外-可见光检测器(UVD)、电导检测器与荧光检测器也是浓度型检测器。2）质量型检测器：在一定浓度范围内，响应

11、值R大小与单位时间内通过检测器的溶质的量（被测溶质质量流速）成正比，即响应值 R 与单位时间内进入检测器中的某组分质量成正比Rdm/dt。常见的有氢火焰离子化检测器(FID)、火焰光度检测器(FPD)、氮磷检测器(NPD)、质量选择检测器(MSD)等检测器分类3）通用型检测器：是对所有溶质或含有溶质的柱流出物都有响应的检测器。通用型检测器有TCD、光离子化检测器(PID)、液相色谱中的示差折光检测器。通用型检测器容易受共存非被测组分的干扰4）选择性检测器：只对某类溶质或含有该类溶质的柱流出物有响应，而对其他物质无响应或响应很小的检测器。常用的选择性检测器有PND、ECD、FPD等。还有液相色谱

12、中的紫外-可见光检测器、电导检测器、荧光检测器、化学发光检测器、安培检测器和光散射检测器等等。检测器分类5）非破坏性检测器：检测过程中不改变样品化学结构和存在形态的检测器。常用的选择性检测器有PND、ECD、FPD等。还有液相色谱中的紫外-可见光检测器、电导检测器、荧光检测器、化学发光检测器、安培检测器和光散射检测器等等。热导检测器（ THERMAL CONDUCTIVITY DETECTOR -TCD）热导检测器热导是指热量从高温物体向低温物体传导的过程。通过测量样品气流导热性能的变化，检测流出组分。TCD检测器属于通用型检测器。原理原理：根据不同的物质具有不同的热导系数，组分与载气导热率的

13、差异进行检测。惠斯顿电桥影响热导检测器灵敏度的因素 桥电流 桥电流增加，使钨丝温度提高，钨丝和热导池体的温差加大，气体就容易将热量传出去，灵敏度就提高。池体温度 池体温度降低，池体和钨丝温差大，提高灵敏度。但池体温度过低，被测试样会冷凝在检测器中。 载气种类 载气与试样的热导系数相差愈大，则灵敏度愈高。热导系数大的氢气或氦气作载气，灵敏度高。特点特点：TCD结构简单，性能稳定，几乎对所有物质都有响应，通用性好，而且线性范围宽，价格便宜。缺点是灵敏度较低。适用范围适用范围：与载气导热率不同的可气化物质氢火焰离子化检测器（FID）氢火焰离子化检测器是GC最常用的检测器之一，属于质量型检测器。对有机

14、化合物具有很高的灵敏度，信号值大小取决于碳原子数目，是有机物的通用型检测器。原理：以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。火焰离子化机理有机物在火焰中先形成自由基，然后与氧产生正离子，再同水反应生成H3O+离子。1）当含有机物（CnHm）的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基：CnHmCH2）产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应： CH + OCHO+ + e-3）生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子

15、反应：CHO+ + H2OH3O+ + CO火焰离子化机理4) 化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-610-14A）；5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。6) 组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。7) 离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线影响操作条件的因素 离子室的结构影响灵敏度，操作条件的变化，包括氢气、载气、空气流速及纯度和检测室的温度。特 点：灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约103倍；检出限低，可达10-12gg-1

16、；死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达106，结构不复杂，操作简单。适用范围：大多数含碳有机化合物。不能检测永久性气体：CO2、SO2、NOx、硫化氢 H2O。 电于捕获检测器结构：两个电极（不锈钢棒作正极，在两极施加直流或脉冲电压），筒状的放射源（贴在阴极壁上）原理：一个能源和一个电场。能源多数用Ni63或H3放射源，放射源的射线将载气（N2或Ar）电离，产生次级电子和正离子，在电场作用下，电子向正极方向移动，形成恒定基流。当载气带有电负性溶质进入检测器时，电负性溶质就能捕获这些低能量的自由电子，形成稳定的负离子，负离子再与载气正离于复合成中性化合物，使基流降低而产生负信号倒峰 。通过放

17、大可记录得到响应信号，其大小与进入池中组分量成正比。因负峰不便观察，常通过极性转换使负峰变为正峰。载气载气电极电极放大器放大器池体池体电子捕获检测器-选择性的检测器(1)适用范围：电负性物质（如含卤素、硫、磷、氰等）（检出限约10-14gcm-3）。较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。(2)缺点：线性范围窄，只有103左右，且响应易受操作条件的影响，重现性较差，对大多数烃类没有响应。N2N2+ + eAB + eAB-+ EAB-+ N2+N2+ AB色谱数据处理 数据处理最基本的功能是将检测器输出的模拟信号随时间变化的数据处理最基本的功能是将检测器输出的模拟信号随时间变化的曲线

18、即色谱图画出来。曲线即色谱图画出来。1 1、数据采集、数据采集 描述一个色谱峰，一般至少需要采集描述一个色谱峰，一般至少需要采集1010个数据点。一般根据个数据点。一般根据峰宽来设定数据采集的速率。峰宽来设定数据采集的速率。对窄峰，采集速率应足够快对窄峰，采集速率应足够快对宽峰，采集速率可慢一些对宽峰，采集速率可慢一些2 2、色谱峰的检测、色谱峰的检测 峰的检测和判别是以水平基线上的信号为依据，在基线上预峰的检测和判别是以水平基线上的信号为依据，在基线上预设一个设一个“门槛值门槛值” ，越过该值时，色谱峰的检测开始。色谱峰的，越过该值时，色谱峰的检测开始。色谱峰的自动识别方式一般采用：自动识别

19、方式一般采用：依据信号斜率的变化检测依据信号斜率的变化检测依据积分面积的增量检测依据积分面积的增量检测色谱数据处理注意：注意：只有当同时满足峰宽范围、门槛值和最小峰面积三个条只有当同时满足峰宽范围、门槛值和最小峰面积三个条件的峰才被认为是样品的色谱峰。件的峰才被认为是样品的色谱峰。计算机积分仪给出的峰面积和峰高的单位不是采用常规计算机积分仪给出的峰面积和峰高的单位不是采用常规的面积单位，而是用信号强度和时间单位表示。如，峰的面积单位，而是用信号强度和时间单位表示。如，峰高常用高常用mVmV或或A A，峰面积则用，峰面积则用V V s s或或nAnA s s。半峰宽是比峰宽更为常用的参数，大多数

20、计算机或积分半峰宽是比峰宽更为常用的参数，大多数计算机或积分仪给出的是半峰宽。仪给出的是半峰宽。峰面积和峰高一般与组分的量成正比，故是定量分析的峰面积和峰高一般与组分的量成正比，故是定量分析的依据。依据。第三节 色谱定性和定量分析（一）色谱的定性分析（一）色谱的定性分析 色谱定性分析就是要确定各色谱峰所代表的化合物。色谱定性分析就是要确定各色谱峰所代表的化合物。由于各种物质在一定的色谱条件下均有确定的保留值，因由于各种物质在一定的色谱条件下均有确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。目前各种此保留值可作为一种定性指标。目前各种色谱定性方法都色谱定性方法都是基于保留值是基于保留值的。但是不同

21、物质在同一色谱条件下，可能的。但是不同物质在同一色谱条件下，可能具有相似或相同的保留值，具有相似或相同的保留值，即即保留值并非专属的保留值并非专属的。 因此仅根据保留值对一个完全未知的样品定性是困难因此仅根据保留值对一个完全未知的样品定性是困难的。如果在了解样品的来源、性质、分析目的的基础上，的。如果在了解样品的来源、性质、分析目的的基础上，对样品组成作初步的判断，再结合下列的方法则可确定色对样品组成作初步的判断，再结合下列的方法则可确定色谱峰所代表的化合物。谱峰所代表的化合物。第三节 色谱定性和定量分析1.1.利用纯物质对照定性利用纯物质对照定性 在一定的色谱条件下，一个未知物只有一个确定的

22、保留时间。在一定的色谱条件下，一个未知物只有一个确定的保留时间。因此将已知纯物质在相同的色谱条件下的保留时间与未知物的保留因此将已知纯物质在相同的色谱条件下的保留时间与未知物的保留时间进行比较，就可以定性鉴定未知物。若二者相同，则未知物可时间进行比较，就可以定性鉴定未知物。若二者相同，则未知物可能是已知的纯物质；不同，则未知物就不是该纯物质。能是已知的纯物质；不同，则未知物就不是该纯物质。4.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.005000000 1e+07 1.5e+07 2e+07 2.5e+07 3e+07

23、3.5e+07 4e+07 4.5e+07Time-AbundanceTIC: 9030501.D 2.62 2.66 2.78 2.82 2.89 3.03 3.08 3.12 3.25 3.76 4.82 5.44 5.58 5.86 5.94 6.00 6.91 7.19 7.44 7.53 7.63 7.90 7.98 8.29 8.41 8.47 8.57 8.72 8.77 9.14 9.23 9.33 9.50 9.64 9.70 9.74 9.81 9.88 9.96 10.05 10.15 10.28 10.33 10.38 10.49 10.54 10.63 10.75 1

24、0.82 10.85 10.92 11.02 11.05 11.13 11.19 11.29 11.35 11.44 11.49 11.53 11.60 11.64 11.76 11.79 11.92 12.00 12.07 12.17 12.24 12.29 12.33 12.48 12.57 12.65 12.72 12.78 12.85 12.91 13.00 13.14 13.24 13.31 13.36 13.48 13.60 13.72 13.79 13.90 13.97 14.04 14.08 14.15 14.20 14.27 14.32 14.44 14.52 14.62 1

25、4.68 14.73 14.77 14.82 14.93 14.97 15.04 15.10 15.16 15.24 15.33 15.38 15.44 15.47 15.54 15.65 15.76 15.81 15.86 15.91 15.97 16.04 16.16 16.20 16.28 16.31 16.38 16.51 16.61 16.65 16.71 16.75 16.93 16.99 17.04 17.08 17.14 17.18 17.27 17.37 17.43 17.48 17.50 17.54 17.57 17.71 17.80 17.85 17.90 18.01 1

26、8.06 18.17 18.25 18.37 18.44 18.49 18.54 18.59 18.69 18.75 18.81 18.85 18.91 18.96 19.00 19.07 19.15 19.19 19.23 19.32 19.39 19.47 19.51 19.55 19.68 19.72 19.78 19.89 19.99 20.11 20.26 20.33 20.38 20.50 20.59 20.68 20.73 20.79 20.89 20.96 21.01 21.05 21.13 21.16 21.21 21.33 21.43 21.51 21.59 21.62 2

27、1.68 21.74 21.78 21.86 21.91 21.96 22.05 22.08 22.15 22.17 22.21 22.28 22.35 22.40 22.49 22.63 22.70 22.79 22.86 22.89 22.92 22.98 23.05 23.09 23.16 23.21 23.25 23.33 23.40 23.45 23.55 23.70 23.76 23.93 24.01 24.09 24.13 24.24 24.29 24.34 24.40 24.49 24.56 24.61 24.66 24.80 24.90 24.97 25.04 25.12 2

28、5.27 25.32 25.37 25.44 25.52 25.59 25.65 25.70 25.77 25.88 25.95 26.00 26.17 26.22 26.27 26.33 26.39 26.44 26.50 26.58 26.64 26.72 26.83 26.92 26.98 27.01 27.05 27.12 27.16 27.18 27.30 27.35 27.43 27.51 27.60 27.66 27.83 27.89 27.94 27.99 28.01 28.08 28.13 28.17 28.25 28.30 28.35 28.40 28.47 28.60 2

29、8.69 28.74 28.82 28.85 28.90 28.964.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.00500000100000015000002000000250000030000003500000Time-AbundanceTIC: L02.D 2.67 2.77 2.82 2.89 3.04 3.25 13.94 14.0713.9514.0014.0514.1014.1514.2014.25500000100000015000002000000250000030000003500000Time-Ab

30、undanceTIC: L02.D 13.94 14.0713.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.005000000 1e+07 1.5e+07 2e+07 2.5e+07 3e+07 3.5e+07 4e+07 4.5e+07Time-AbundanceTIC: 9030501.D 12.48 12.57 12.65 12.72 12.78 12.85 12.91 13.00 13.14 13.24 13.31 13.36 13.48 13.60 13.72 13.79 13.90 13.97 14.04 14.08 14.15 14.

31、20 14.27 14.32 14.44 14.52 14.62 14.68 14.73 14.77 14.82 14.93 14.97 15.04 15.10 15.16 15.24 15.33 15.38 15.44 15.47 15.54 15.65 15.76 15.81 15.86 15.91 15.97 16.04 16.16 16.20 16.28 16.31 16.38 16.51 16.61 16.65 16.71 16.75 16.93 16.99 17.04 17.08 17.14 17.18 17.27 17.37 17.43 17.48 17.50 17.54 17.

32、57 17.71 17.80 17.85 17.90 18.01 18.06 18.17 18.25 18.37 18.44 18.49 18.54 18.59 18.69 18.75 18.81 18.85 18.91 18.96 19.00 19.07 19.15 19.19 19.23 19.32 19.39 19.47 19.51 19.55 19.68 19.72 19.78 19.89 19.99 20.11 20.26 20.33 20.38 20.50 20.59 20.68 20.73 20.79 20.89 20.96 21.01 21.05 21.13 21.16 21.

33、21 21.33 21.43 21.51 21.59 21.62 21.68 21.74 21.78 21.86 21.91 21.96 22.05 22.08 22.15 22.17 22.21 22.28 22.35 22.40 22.4913.8013.9014.0014.1014.2014.3014.4014.5014.6014.7014.8014.9015.00100000020000003000000400000050000006000000700000080000009000000 1e+07 1.1e+07 1.2e+07 1.3e+07 1.4e+07 1.5e+07 1.6

34、e+07Time-AbundanceTIC: 9030501.D 13.79 13.90 13.97 14.04 14.08 14.15 14.20 14.27 14.32 14.44 14.52 14.62 14.68 14.73 14.77 14.82 14.93 14.97 15.0413.9514.0014.0514.1014.1514.2014.251000000200000030000004000000500000060000007000000Time-AbundanceTIC: 9030501.D 13.97 14.04 14.08 14.15 14.20 14.2713.951

35、4.0014.0514.1014.1514.2014.251000000200000030000004000000500000060000007000000Time-AbundanceTIC: 9030501.D 13.97 14.04 14.08 14.15 14.20 14.2713.9514.0014.0514.1014.1514.2014.25500000100000015000002000000250000030000003500000Time-AbundanceTIC: L02.D 13.94 14.07第三节 色谱定性和定量分析2.2.加入已知物增加峰高法加入已知物增加峰高法 当

36、未知样品中组分较多，所得色谱峰过密，用上述方法不易辨当未知样品中组分较多，所得色谱峰过密，用上述方法不易辨认时，或仅作未知样品指定项目分析时均可用此法。首先作出未知认时，或仅作未知样品指定项目分析时均可用此法。首先作出未知样品的色谱图，然后在未知样品加入某已知物，又得到一个色谱图。样品的色谱图，然后在未知样品加入某已知物，又得到一个色谱图。峰高增加的组分即可能为这种已知物。峰高增加的组分即可能为这种已知物。4.204.404.604.805.005.205.405.605.806.006.206.4040000050000060000070000080000090000010000001100

37、00012000001300000140000015000001600000170000018000001900000Time-AbundanceTIC: E-000.D 5.08 5.414.204.404.604.805.005.205.405.605.806.006.206.4002000004000006000008000001000000120000014000001600000180000020000002200000240000026000002800000Time-AbundanceTIC: E-000.DTIC: E-2.D3 3利用相对保留值定性利用相对保留值定性相对保留值

38、相对保留值is is 是指组分是指组分i i与基准物质与基准物质s s调整保留值的比值，它仅调整保留值的比值，它仅随固定液及柱温变化而变化，与其它操作条件无关。在色谱手册随固定液及柱温变化而变化，与其它操作条件无关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定性鉴定相对保留值测定方法：在某一固定相及柱温下，分别相对保留值测定方法：在某一固定相及柱温下，分别测出组分测出组分i和基准物质和基准物质s的调整保留值，通常选容易得到的调整保留值，通常选容易得到纯品的，而且与被分析组分相近的物质作基准物质，纯品的，而且与被

39、分析组分相近的物质作基准物质，如如正丁烷、环己烷、正戊烷、苯、对二甲苯、环己醇、正丁烷、环己烷、正戊烷、苯、对二甲苯、环己醇、环己酮环己酮等。再按下式计算即可等。再按下式计算即可 ririisrsrstVtV4 4 用保留指数定性用保留指数定性保留指数又称为柯瓦（保留指数又称为柯瓦（KovtsKovts）指数，它表示物质在固定液）指数，它表示物质在固定液上的保留行为，是目前使用最广泛并被国际上公认的定性指上的保留行为，是目前使用最广泛并被国际上公认的定性指标。保留指数也是一种相对保留值，它是把正构烷烃中某两标。保留指数也是一种相对保留值，它是把正构烷烃中某两个组分的调整保留值的对数作为相对的尺

40、度，并假定正构烷个组分的调整保留值的对数作为相对的尺度，并假定正构烷烃的保留指数为烃的保留指数为n n 100100。被测物的保留指数值可用内插法计。被测物的保留指数值可用内插法计算。是一种重现性较好的定性参数。算。是一种重现性较好的定性参数。测定方法：将正构烷烃作为标准，规定其保留指数为分子中碳将正构烷烃作为标准，规定其保留指数为分子中碳原子个数乘以原子个数乘以100（如正己烷的保留指数为（如正己烷的保留指数为600）。）。其它物质的保留指数是通过选定两个相邻的正构烷其它物质的保留指数是通过选定两个相邻的正构烷烃，其分别具有烃，其分别具有Z和和Z1个碳原子。被测物质个碳原子。被测物质X的调的

41、调整保留时间应在相邻两个正构烷烃的调整保留值之整保留时间应在相邻两个正构烷烃的调整保留值之间，如图所示。大量实验数据表明，化合物调整保间，如图所示。大量实验数据表明，化合物调整保留时间的对数值与其保留指数间的关系基本上是一留时间的对数值与其保留指数间的关系基本上是一条直线关系。因此可用内插法计算保留指数条直线关系。因此可用内插法计算保留指数IX优点1）以正构烷烃为参比标准，把某组分的保留行为用两个紧靠近它的正）以正构烷烃为参比标准，把某组分的保留行为用两个紧靠近它的正构烷烃来标定。这样使构烷烃来标定。这样使Ix值计算更为准确。值计算更为准确。2）Ix值具有形象化特点。它是与被测物质具有相同调整

42、保留时间的假值具有形象化特点。它是与被测物质具有相同调整保留时间的假想的正构烷烃的碳数乘以想的正构烷烃的碳数乘以100来表示的，来表示的， I = 733 ，X = 7.33说明在该柱说明在该柱上，苯的保留值在庚与辛之间，相当于含有上，苯的保留值在庚与辛之间，相当于含有7.33个碳原子的正构烷烃。个碳原子的正构烷烃。3) 测得测得Ix值与文献值对照就可定性鉴定，而不必用纯物质相对照。保值与文献值对照就可定性鉴定，而不必用纯物质相对照。保留指数仅与固定相的性质、柱温有关，与其它实验条件无关。只要柱留指数仅与固定相的性质、柱温有关，与其它实验条件无关。只要柱温与固定相相同，其准确度和重现性都很好。

43、温与固定相相同，其准确度和重现性都很好。4) 保留指数与化合物结构的相关性要比其它保留值强，因此有利于判保留指数与化合物结构的相关性要比其它保留值强，因此有利于判别化合物结构。别化合物结构。5) 保留指数是对数值，一组同系物的保留指数是对数值，一组同系物的I值与化合物沸点和碳数成直线关值与化合物沸点和碳数成直线关系。系。利用保留值随分子结构或性质变化规律定性(1)碳数规律:在一定温度下，同系物的调整保留时间的对数值与其分子中碳原子数n呈线性关系，即(2)沸点规律:在一定色谱条件下，同族具有相同碳数碳链的位置异构体，其调整保留时间的对数与其沸点呈线性关系，即1lgRtAnC 2lgRbtATC

44、5 5 利用双柱或多柱定性利用双柱或多柱定性由于一组同系物保留指数由于一组同系物保留指数I I值与化合物沸点和碳数成直值与化合物沸点和碳数成直线关系，对同系物进行对比作图，线关系，对同系物进行对比作图，图中图中是利用双柱定是利用双柱定性。如果在二根不同的色谱柱上同时测定未知物的保性。如果在二根不同的色谱柱上同时测定未知物的保留指数留指数I I值，然后在此图上横、纵坐标上找到未知物的值，然后在此图上横、纵坐标上找到未知物的保留指数保留指数I I值，各画垂直于坐标轴的直线二线相交处落值，各画垂直于坐标轴的直线二线相交处落在某化合物的直线上就是这类化合物。在某化合物的直线上就是这类化合物。6、选择检

45、测器定性选择检测器定性 选择检测器定性只对某类或某几类化合物有信号选择检测器定性只对某类或某几类化合物有信号。例如FID检测器对有机物响应，对某些H2O、H2S等无机物不产生信号；ECD对电负性强的物质有响应；FPD对S、P化合物信号大。7、色谱和各种光谱或波谱联用方法定性色谱和各种光谱或波谱联用方法定性 一般指联机定性，例如色谱质谱联用(GCMS、LCMS)；色谱傅立叶变换红外光谱联用(GC - FTIR)；色谱核磁共振联用(GCNMR)。 一般用计算机检索， 要有标准谱图。8 8、化学方法定性、化学方法定性利用化学反应，使用前样品中某些化合物与特征试剂反应，生成相应的衍生物。(1)柱前衍生

46、化法柱前衍生化法:例如酮，加入例如酮，加入2，4-二硝基苯肼，生二硝基苯肼，生成沉淀，在谱图上消失。成沉淀，在谱图上消失。(2)柱上衍生化法：如装有柱上衍生化法：如装有5A分子筛的前置柱，可吸分子筛的前置柱，可吸附附C3C11的正构烷烃，的正构烷烃，KOH处理的石英粉，将羧酸处理的石英粉，将羧酸和酚除去等。和酚除去等。(3)柱后衍生化法：柱后流出物收集后，加入特征试柱后衍生化法：柱后流出物收集后，加入特征试剂与其反应，可对未知物定性。分析化学中所学的剂与其反应，可对未知物定性。分析化学中所学的所有方法都可应用。所有方法都可应用。第三节 色谱定性和定量分析（二）定量分析（二）定量分析 定量分析的

47、任务是求出混合样品中各组分的百定量分析的任务是求出混合样品中各组分的百( (万万) )分含量。分含量。 色谱定量的依据是，当操作条件一致时，被测组分的质量（或色谱定量的依据是，当操作条件一致时，被测组分的质量（或浓度）与检测器给出的响应信号成正比浓度）与检测器给出的响应信号成正比。即：。即： 式中式中m mi i为被测组分为被测组分i i的质量；的质量； A Ai i为被测组分为被测组分i i的峰面积；的峰面积； f fi i为被为被测组分测组分i i的校正因子。的校正因子。 一般色谱峰面积或峰高与组分的量成正比。可见，进行色谱定一般色谱峰面积或峰高与组分的量成正比。可见，进行色谱定量分析时需

48、要：量分析时需要： （1 1）准确测量检测器的响应信号）准确测量检测器的响应信号峰面积或峰高；峰面积或峰高； （2 2）准确求得比例常数）准确求得比例常数校正因子；校正因子； （3 3）正确选择合适的定量计算方法，将测得的峰面积或峰高换算）正确选择合适的定量计算方法，将测得的峰面积或峰高换算为组分的百分含量。为组分的百分含量。iiimfA1 1、峰面积测量方法、峰面积测量方法峰面积是色谱图提供的基本定量数据，峰面积测量的准峰面积是色谱图提供的基本定量数据，峰面积测量的准确与否直接影响到定量结果。对于不同峰形的色谱峰要确与否直接影响到定量结果。对于不同峰形的色谱峰要采用不同的测量方法。采用不同的

49、测量方法。（1） 对称高斯峰的峰面积-峰高乘以半峰宽法。 Ai = 1.065 h W1/2 （3-8）（2） 不对称形峰面积的测量-峰高乘平均峰宽法对于不对称峰的测量如仍用峰高乘以半峰宽，误差就较大，因此采用峰高乘平均峰宽法。 Ai = 1/2 (W0.15h + W0.85h)h （3-9）式中W0.15h 和W0.85h分别为峰高0.15倍和0.85倍处的峰宽。（3） 对于同系物-峰高乘保留时间法在一定操作条件下，同系物之间存在半峰宽规律：W1/2 = btR + a （3-10）同系物的半峰宽与保留时间成正比，对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），可用此法测定峰面积，对于填充

50、柱a=0，峰尖、窄时，也可用btR 代替W1/2 A = 1.065 h btR （3-11）（4） 自动积分和微机处理法最近几年随计算机的应用，微处理机大量用到色谱仪上，可以更为精确地测量峰面积计算混合物中各组分的含量。多数色谱仪都配有色谱工作站，可进行多种多样的色谱数据处理。国外的色谱工作站还可对色谱仪进行参数设定和控制。2、定量校正因子F定量校正因子是指单位峰面积所代表组分的浓度。（1） 相对校正因子的表达式相对校正因子 是组分的绝对校正因子 与标准物质的绝对校正因子 之比。式中mi、m S和Ai、As分别为被测物和标准物的质量（克数）和峰面积。当mi、mS以摩尔为单位时，所得相对校正因

51、子称为相对摩尔校正因子，用（fM ）表示；当mi、m S用质量单位时， 称为相对质量校正因子，以（fm），表示。iiiisisissssisifm AmAwAffmAmAwAf ifsf例1：测定相对校正因子把二氯苯三个异构体和苯组成混合物，每种物质在混合物中的含量均为25%，然后在PME色谱柱上分离并测定混合物中各组分的峰面积，数据如下：苯 10.0 cm2；间二氯苯 7.53 cm2邻二氯苯 7.36 cm2对二氯苯 7.95 cm2现以苯为标准求二氯苯三个异构体的相对校正因子（2） 相对校正因子的测定方法相对校正因子值只与被测物和标准物以及检测器的类型有关，而与操作条件无关。因此， 值可

52、自文献中查出引用。若文献中查不到所需的 值，也可以自己测定。常用的标准物质，对热导检测器（TCD）是苯，对氢焰检测器（FID）是正庚烷。测定相对校正因子最好是用色谱纯试剂。若无纯品，也要确知该物质的百分含量。测定时首先准确称量标准物质和待测物，然后将它们混合均匀进样，分别测出其峰面积，再进行计算。f f 外标法外标法其它其它第三节 色谱定性和定量分析1.1.归一法归一法 特点：定量准确度较高，但要求样品所有组分出峰，且有所有特点：定量准确度较高，但要求样品所有组分出峰，且有所有组分的标准样品。组分的标准样品。 x xi i=(f=(fi iA Ai i/ / f fi iA Ai i) )10

53、0%100% 校正因子校正因子: : f fi i = m = mi i / A / Ai i 把所有出峰组分的含量之和按把所有出峰组分的含量之和按100%100%计的定量方法称为归一化法。计的定量方法称为归一化法。归一化法的优点是简单、准确，操作条件变化时对定量结果影响不归一化法的优点是简单、准确，操作条件变化时对定量结果影响不大。大。 但此法在实际工作中仍有一些限制，比如，样品的所有组分必须但此法在实际工作中仍有一些限制，比如，样品的所有组分必须全部洗出，且出峰。某些不需要定量的组分也必须测出其峰面积及全部洗出，且出峰。某些不需要定量的组分也必须测出其峰面积及f fi i 值。此外，测量低

54、含量尤其是微量杂质时，误差较大。值。此外，测量低含量尤其是微量杂质时，误差较大。min00.511.522.533.54mAU050100150200250 DAD1 A, Sig=254,4 Ref=360,100 (E:2009CHX0330LABDENGLM.D) 1.163 2.645 2.787 2.979 3.382第三节 色谱定性和定量分析3.3.外标法外标法 特点：简单，定量准确度高，只要样品待测组分出峰且完全分离，特点：简单，定量准确度高，只要样品待测组分出峰且完全分离，不需校正因子。结果取决于进样精度和操作条件的稳定性。不需校正因子。结果取决于进样精度和操作条件的稳定性。

55、x xi i=(A=(Ai i/A/AE E) )E Ei i其中，其中， E Ei i为标准样中组分为标准样中组分i i的含量，的含量，A AE E为标准样中组分为标准样中组分i i的峰面积，的峰面积，A Ai i为待测试样中组分为待测试样中组分i i的峰面积。的峰面积。 外标法实际上就是常用的标准曲线法。首先用纯物质配制一系列外标法实际上就是常用的标准曲线法。首先用纯物质配制一系列不同浓度的标准试样，在一定的色谱条件下准确定量进样，测量峰面不同浓度的标准试样，在一定的色谱条件下准确定量进样，测量峰面积（或峰高），绘制标准曲线。进样测定时，要在与绘制标准曲线完积（或峰高），绘制标准曲线。进样

56、测定时，要在与绘制标准曲线完全相同的色谱条件下准确进样，根据所得的峰面积（或峰高），从曲全相同的色谱条件下准确进样，根据所得的峰面积（或峰高），从曲线查出被测组分的含量。线查出被测组分的含量。第三节 色谱定性和定量分析2.2.内标法内标法 当样品各组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检测器上当样品各组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检测器上无信号，或只需对样品中某几个出现色谱峰的组分进行定量时可采无信号，或只需对样品中某几个出现色谱峰的组分进行定量时可采用内标法。用内标法。 x xi i=(m=(ms sA Ai if fs,is,i/mA/mAs s) )100%100%其中其中f f

57、s,is,i为组分为组分i i的校正因子的校正因子f fi i与内标物的校正因子与内标物的校正因子f fs s的比值。的比值。 内标法的关键是选择合适的内标物，它必须符合下列条件：内标法的关键是选择合适的内标物，它必须符合下列条件： （1 1）内标物应是试样中不存在的纯物质，性质与被测物相近，）内标物应是试样中不存在的纯物质，性质与被测物相近，能完全溶解于样品中，但不能与样品发生化学反应。能完全溶解于样品中，但不能与样品发生化学反应。 （2 2）内标物的峰位置应尽量靠近被测组分的峰，或介于几个被）内标物的峰位置应尽量靠近被测组分的峰，或介于几个被测组分峰的中间并与这些色谱峰完全分离。测组分峰的

58、中间并与这些色谱峰完全分离。 （3 3）内标物的质量（峰面积）应与被测物质的质量（峰面积）内标物的质量（峰面积）应与被测物质的质量（峰面积）接近，能保持色谱峰大小差不多。接近，能保持色谱峰大小差不多。 内标法的优点：内标法的优点： （1 1） 因为因为mms s / m / m比值恒定，所以进样量不必准确；比值恒定，所以进样量不必准确； （2 2）又因为该法是通过测量）又因为该法是通过测量A Ai i / A / As s比值进行计算的，操作条件稍有比值进行计算的，操作条件稍有变化对结果没有什么影响，因此定量结果比较准确。变化对结果没有什么影响，因此定量结果比较准确。 （3 3）该法适宜于低含

59、量组分的分析，且不受归一法使用上的局限。）该法适宜于低含量组分的分析，且不受归一法使用上的局限。 内标法的缺点：内标法的缺点： 每次分析都要用分析天平准确称出内标物和样品的质量，这对每次分析都要用分析天平准确称出内标物和样品的质量，这对常规分析来说是比较麻烦的；其次，在样品中加入一个内标物，显常规分析来说是比较麻烦的；其次，在样品中加入一个内标物，显然对分离度的要求比原样品更高。然对分离度的要求比原样品更高。3怎样选择内标物?内标法是一种间接，相对的校准方法。在测定样品时，加入一种内标物质来校正并消除操作条件对分析结果产生的影响，提高分析结果的准确度。使用内标法时，在样品中加入的内标物，要能与

60、待测组分分离，又不受试样中其它组分峰干扰，测定内标物和待测组分的峰面积与相对响应值，即可求出待测组分在样品中的百分含量。内标物的选择很重要。内标物应当是己知化合物，而且是纯样，已知的内标物量加到样品中去，它应当和被分析的样品组分有基本相同或尽可能一致的物理化学性质(如化学结构、极性、挥发性及在溶剂中的溶解度等)、色谱行为和响应特征，最好是被分析物质的一个同系物。当然，在色谱分析条件下，内标物必须能与样品中各组分能充分分离。需要指出的是，在少数情况下，分析人员可能比较关心化合物在一个复杂过程中所得到的回收率，此时，内标物可以使用一种在这种过程中很容易被完全回收的化合物作内标物，来测定感兴趣化合物