挥发性有机化合物的定性分析

1、挥发性有机化合物的定性分析【实验目的】 1.掌握气相色谱法对挥发性有机化合物分离分析的基本原理 2.掌握气相色谱法对挥发性有机化合物的定性分析【实验原理】 各种物质在一定的色谱条件(固定相与操作条件等下有各自确定的保留)值，因此保留值在色谱分析中可作为一种定性指标。对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知且它们的色谱峰均能分开，则可将混合物图谱中各个色谱峰的保留值与各相应的标准试样在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质，这就是纯物质对照法定性的原理。该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。本实验采用纯物质对照法，利用保留时间进行甲醇、正丁醇、乙醇的分离

2、及定性分析。【主要试剂及物理性质】 名称分子量熔点/沸点/ 外观甲醇（AR）32.04186-97 64.7 无色透明液体乙醇（AR）46.07-114.178.3无色透明液体正丁醇（AR）74.12-88.9117.25无色透明液体混合液无色透明液体【实验仪器】GC-2010气相色谱仪；SPB-3全自动空气泵；SPN-300氮气发生器；SPH-300氢气发生器；微量进样器（1L）；容量瓶；毛细管色谱柱（SPB-5 30.0m0.32mm0.25um）【实验步骤】 1. 样品及标准溶液的配置：实验室已准备好的甲醇标准溶液、乙醇标准溶液、 正丁醇及混合的样品溶。 2. 开机：依次打开全自动空气泵

3、，氮气发生器（注意排气，逆时针旋转松氮气发生器右侧螺丝，约30分钟后，待载气稳定即压力表指针稳定指向0.4Mpa后顺时针旋转拧紧氮气发生器右侧螺丝），氢气发生器。然后打开GC GC-2010气相色谱仪开关“POWER”由“0”至“-”。最后打开电脑上的工作站。点击工作站桌面GC Real Time Analysis，长声蜂鸣表示联机成功。3. 在GC Real Time Analysis软件上设置相应的色谱分析条件的设置：选择“仪 器参数”并设置进样器温度（SPL）150 、检测器温度（FID）200 、柱温为70（保留时间5 min）、停止时间5 min、分流比为50(分流比过大，超出压力范

4、围。则机器显示错误CAR1 primary pressure out of range。因此只能调为50)、尾吹流量30 mL /min、氢气流量30mL/min，空气流量300 mL /min。 4. 设置完毕后，先点击“开启系统”，接着点击“下载参数”。待进样器SPL1、柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气、打开火焰。等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，接着点击“样品记录”，依次输入“样品名称”和“数据文件”（注意输入名称的上下对应）。单击“文件夹”按钮图标，在“查找范围”中选中D盘文件夹“2014曾志老师近代有机实验”修改并保存文件名。点“开始”并注射样品液（0.1L

5、）。 5. 点“开始”，然后用微量注射器进样，之后按下面板的START，拔出针。（第一大组进甲醇标准液、乙醇标准液以及混合液；第二大组进乙醇标准液、正丁醇标准液以及混合液。）6. 数据软件处理6.1 单次数据分析6.1.1 在桌面双击“GC Post Run Analysis”，点击确定按钮后，在“文件夹目录中”选中该样品记录双击鼠标，打开保存的路径，依次找到甲醇的色谱峰。使用放大缩小按钮，调试图谱中的色谱峰全部完整显示在方框内。6.1.2 在谱图上单击鼠标右键的“显示设置”，在“显示设置”中选择“展开色谱”根据实际需要填写的“时间”和“强度”后点击。确定用鼠标点击“编辑”可根据需要选择改变“

6、积分”中的“最小峰面积/高”、“斜率”等参数设置（通常改变一项参数，就能达到去除杂质峰的效果）。通常改变“最小峰面积”值比较快捷方便。然后又点击“定量”在“定量方法”中选择“面积归一法”，然后点击查看。复制谱图到Word文档，在谱图中点击鼠标右键选择“复制”；复制数据，单击鼠标左键全选，然后鼠标右键“复制表格到剪贴板”。在Word文档中选中“插入”“表格”“插入表格”。将处理后的谱图复制到Word文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。保存Word文档。（同理处理乙醇、正丁醇以及混合液的色谱峰。）6.2 多组数据进行比较6.2.1同样方式，在桌面双击“GC

7、 Post Run Analysis”，点击确定按钮后。先找到所需要对比的多组数据保存路径，选定打开甲醇（正丁醇）标准液、乙醇标准液以及混合液的气相色谱图文件。6.2.2可以选中想要平移的谱线根据需要选择右上方的五组箭头按钮以及数字按钮，进行上下平移，可以使两组数据对比更显著。复制谱图到Word文档，在谱图中点击鼠标右键选择“复制”复制数据，单击鼠标左键全选，然后鼠标右键“复制表格到剪板”。 在Word文档中全选表格内容，单击“插入”“表格”“插入表格”。将处理后的谱图复制到Word文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。保存Word文档。7.关机 分析结

8、束后，选择“仪器参数” 进样器温度80；检测器温度80 、柱温为40，点击“下载参数”, 待检测器、进样口、柱箱温度均降至至少80以下时，方可点击，关闭工作站、GC电源和载气气源。【实验结果】甲醇：峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1甲醇2.4363047827.31907132.20.000001.325-乙醇：峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1乙醇2.407851080.8427755.10.000001.154-混合液3：峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度12.47210087997.22795489.60.000000.782-22.8175

9、190288.51816996.40.000001.0964.020以下数据来自第三组：甲醇：峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1甲醇2.41217273234.65715409.90.000001.704-乙醇：峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1乙醇2.46029623734.79895698.80.000001.142-正丁醇：峰号组分名保留时间面积峰高浓度单位拖尾因子分离度1正丁醇2.84726454368.910782371.60.000000.949-两组数据比较：组分名保留时间面积峰高浓度拖尾因子甲醇2.4363047827.31907132.20.0

10、00001.325甲醇（第二组）2.41217273234.69895698.80.000001.704乙醇2.407851080.8427755.10.000001.154乙醇（第二组）2.46029623734.79895698.80.000001.142正丁醇（第二组）2.84726454368.910782371.60.000000.949混合液32.47210087997.22795489.60.000000.7822.8175190288.51816996.40.000001.096【实验讨论】1.测出的色谱峰的拖尾因子或偏大或偏小，有两个小于0.95，为前延峰；五个大于1.05，

11、为拖尾峰。拖尾峰是指前沿陡峭、后沿较前沿平缓的不对称峰。拖尾因子是通过计算5%峰高处峰宽与峰顶点至前沿的距离比来评价峰形的参数，常用T来表示：式中W0.05h为5%峰高处的峰宽，d1为峰顶点至峰前沿之间的距离中国药典规定峰高法定量时T应该在0.95-1.05之间，低于0.95为前延峰，高于1.05为拖尾峰。拖尾因子的大小可以反映色谱分离效果和测量精度，拖尾因子越大，色谱分离效果越差。两组实验测定的拖尾因子大部分大于1.05，分离效果不佳。查阅文献知，能引起色谱峰拖尾的原因较复杂，具体原因有：（1）进样量过大；（2）进样器污染或汽化室中的衬管堵塞；（3）衬管未脱活，造成待测物被吸附后逐步释放；（

12、4）载气流速过高；（5）载气系统漏气；（6）色谱柱安装不正确；（7）色谱柱严重流失或污染；（实验使用的气相色谱仪已使用多年，受污染、柱流失较严重，故峰拖尾情况严重）（8）柱温太低或高于溶剂沸点温度；（9）汽化室死体积太大；（10）进样口汽化室温度太低；（11）放大器不佳，电容充放电不好。2.实验测得甲醇和乙醇的保留时间相差不大，二者平行实验得出的保留时间也有差别，但都是2.4多，混合液3中保留时间为2.472的物质可能是甲醇也可能是乙醇，保留时间为2.817的保留时间的物质是正丁醇。原因可能有：甲醇和乙醇的分子式只相差一个甲基，性质相似，故保留时间相差很小；试剂配制时人为取错试剂，把甲醇乙醇混

13、了，把甲醇当做乙醇或者相反，导致试剂只含甲醇或只含乙醇。3.混合液3测得的分离度为4.020。分离度，也称分辨率，是两个相邻色谱峰的分离程度。常用分离度作为柱的总分离效能指标，用R表示，R等于相邻色谱峰保留时间之差的两倍与两色谱峰峰基宽之和的比值，计算公式为：R=2（tR2-tR1）/(Y1+Y2).其中，tR表示保留时间，Y表示峰宽，R大于1.5时才算是完全分开。实验测得混合液组分的分离度为4.020，大于1.5，说明分离效果好。但是分离度也不是越大越好，分离度越大检测所用的时间就越长，浪费人力物力。【思考题】1.若两种待测化合物保留时间完全重叠，可能是什么原因?怎样改善其分离效果？答：（1

14、）提出问题 在进行多种化合物同时分析时，经常会遇到两种化合物保留时间一致或相近成并肩峰，就是指前一色谱峰的峰尾还没有完全结束，后面的色谱峰峰前端已经出来，从而造成两峰完全重叠或成并肩峰。利用分离度R考察时，一般R1时，认为两色谱峰有明显重叠。有时候是最开始就分离不开，有时候是原来能分开的，由于某些原因导致后来分不开。（2）分析原因 导致两种化合物tR 一致，峰形完全重叠或相近成并肩峰的原因有：升温程序不合适，温度太高；载气流速太大；色谱柱不合适或柱效能太低；进样量、死体积太大等。如果原来能分开的两色谱峰随着试验进行发生峰重叠而分不开，可能的原因有：色谱柱被污染；色谱柱寿命已到；载气纯度不佳或净化过滤器失效；色谱柱温度和载气流量不佳；汽化室被污染或样品处理不当，杂质干扰物太多，进样口隔垫漏气；进样技术太差，或进样量超出了色谱柱容量；检测器工作状态变化，如FID气流比欠佳等；数据处理时峰参数如半峰宽或斜率设置不合理，或信号放大器量程、衰减设置失误等。（3）改善措施首先，考虑是否由进样