仪器分析教案第七章色谱法

1、仪器分析教案第七章色谱法第1页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第七章 气相色谱分析法 一、色谱分析法的历史The history二、气相色谱分析Gas chromatography三、课程的学习方法learning method of the course四、参考资料references 第一节 色谱分析法概述introductionThe summarization of chromatography第2页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31Chromatography第一节 色谱分析法概述国产气相色谱仪HP

2、高压液相色谱仪美国气相色谱仪第3页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31俄国植物学家Tswett于1901年发现：利用吸附原理分离植物色素1903年发表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to biochemical analysis1906年Tswett 创立“chromatography”“色谱法”新名词一、色谱分析法的历史第4页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/311907年在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现彩

3、色环带的柱管1935年Adams and Holmes 发明了苯酚-甲醛型离子交换树脂，进一步发明了离子色谱1938年Izmailov 发明薄层色谱1941年Martin & Synge 发明了液-液分配色谱1944年Consden,Gordon & Martin 发明纸色谱1952年Martin & Synge 发明气-液色谱1953年Janak发明气-固色谱1954年Ray发明热导检测器第5页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/311954年我国研究成功第一台色谱仪1957年Martin & Golay 发明毛细管色谱1959年Porath & Flod

4、in 发明凝胶色谱1960年液相色谱技术完善色谱法(chromatography)：以试样组分在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱法。是借助色谱分离原理而使混合物中各组分分离的技术；将色谱分离技术应用于分析化学，称为色谱分析。第6页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31二、色谱方法的分类1.定义 色谱是一种分离技术. 色谱柱：进行色谱分离用的细长管。 固定相：管内保持固定、起分离作用的填充物。 流动相：流经固定相的空隙或表面的冲洗剂。第7页，共116页，2022年，5月20日，20点54

5、分，星期日2022/8/312.色谱法的分类(三种)（1）按两项存在的物理状态分类 根据流动相的物态： 气相色谱法(GC) 液相色谱法(LC) 根据固定相的物态： 气-固色谱法 液-固色谱法 气-液色谱法 液-液色谱法第8页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（2）按固定相使用的形式分类 柱色谱、 纸色谱、 薄层色谱（3）按分离机理分类 吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、 凝胶色谱第9页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31三、色谱法的特点（后）(1)高选择性(2)高效能(3)高灵敏度(4)分析速度快第10页，共11

6、6页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31四、色谱法的应用(1)色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析；(2)液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、贵金属、有机金属化合物等方面得到了广泛的应用。(3)色谱分离是一种非常有效的提纯物质的技术，常用于制备分离，得到高纯样品。(4)色谱质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。第11页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第二节 气相色谱分析理论基础 高效能填充柱都有几千块理论塔板毛细管柱可达104块105块理论塔板，可以分析沸点十分相近的组分和极为复杂的多组分混合物高选择性可分离同

7、系物、同分异构化合物。一、气相色谱法的特点第12页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31高灵敏度可以检测出10-11g10-13g物质痕量杂质分析：可以测出超纯气体、高分子单体、高纯试剂中质量分数为10-610-10数量级的杂质大气污染物分析：可以直接检出质量分数为10-9数量级的痕量毒物农药残留物的分析：可以检出农副产品、食品、水质中质量分数为10-610-9数量级的氯、硫、磷化合物第13页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31分析速度快一般分析可在几分到几十分内可以完成，某些快速分析1s内可以分析数个组分。第14页

8、，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31二、气相色谱法的基本概念1色谱常用术语色谱图试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相应的电信号，由记录仪所记录下的信号时间的变化曲线，称为色谱流出曲线。第15页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第16页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第17页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第18页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2

9、022/8/31基线在操作条件下，没有试样进入检测器，只有纯流动相进入检测器时的流出曲线，记录仪记录的是一条直线，这条直线称为基线。噪音：使基线发生细小的波动的现象基线是在实验操作条件下，反映检测器系统噪声随时间变化的曲线。第19页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31色谱峰高和峰面积峰高(h)：峰高h指色谱峰最高点到基线的距离，一般用cm为单位。峰面积(A)：峰高与峰底宽之间的乘积称为峰面积(peak area)，用A表示。第20页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31峰的区域宽度：峰宽(Y)与半峰宽Y1/2)从色谱

10、峰两侧的转折点(拐点)作切线，在基线上的截距叫峰底宽(Y)；简称峰宽；峰高一半处色谱峰的宽度叫半峰宽(Y1/2)。由于色谱峰顶呈圆孤形，色谱峰的半峰宽并不等于峰底宽的一半。 a、峰底宽 Y = 4=1.70 Y1/2 b、半高峰宽 Y1/2=2.355 c、标准偏差峰宽 Y0.607h=2 第21页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31例4.2.1 已知记录纸的速度是2.5cmmin-1，测得某色谱峰的峰底宽度为3.2cm，用时间表示的色谱峰宽度为多少?解： 3.2cm(2.5cmmin-1)1.28min答：色谱峰的宽度为1.28min。第22页，共11

11、6页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31保留值表示被测组分从进样到色谱柱后出现浓度最大值所需要的时间(或所需载气的体积)，叫做保留值。 保留时间(tR):是指被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间。组分在流动相中停留的时间 + 在固定相中所停留的时间第23页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31 调整保留时间(tR)：组分的保留时间与死时间的差值： tR=tR-t0它表示与固定相发生作用的组分比载气在色谱柱中多滞留的时间，实际上是组分在固定相中所滞留的时间。 死时间（t0 ）：不与固定相作用的组分（空气）从进样到柱后

12、出现浓度最大值所需要的的时间。第24页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31 保留体积（VR ）：从进样开始到柱后出现浓度最大值所需要的载气体积 VR= qv,0 tR 调整保留体积（ VR ）：指扣除死体积后的保留体积VR= t0 qv,0 死体积（V0 ）：不与固定相作用的组分从进样到柱后出现浓度最大值所需要的载气体积。若载气的体积流量为qv,0，则死体积为V0= qv,0 t0第25页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31相对保留值( )表示组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比： 值越大，两组分的色谱峰相距

13、越远，分离得越好第26页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.分配系数与分配比定义：组分在固定相和流动相之间发生的吸附与解（脱）附或者溶解与挥发的过程叫分配过程。 （1）分配系数(K):在一定温度、压力下，当组分在流动相和固定相两相中达到分配平衡时，组分在两相中的浓度之比，称为分配系数(K)。第27页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31K溶解度或吸附能力，组分在固定相中的量，在气相中的量。K进入固定相的组分，组分在固定相中滞留的时间越长，流出色谱柱所需的时间也就越长。组分在固定相中的质量浓度(gmL-1)组分在流

14、动相中的质量浓度(gmL-1)第28页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（2）分配比(k)定义：分配比是在一定温度、压力下，组分在两相间达到分配平衡时，两相间组分的质量比：k=ms/mm分配比又称为容量因子或容量比分配比k的大小由下式计算：k=tR/t0通过实验来测定分配比k的数值k值越大，保留时间越长。k =0的组分，其保留时间即为死时间。第29页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（3）分配系数与分配比的关系相比：表示流动相体积与固定相体积之比第30页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日

15、2022/8/313.谱分析的实验依据：根据色谱峰的位置（保留时间）可以进行定性分析。根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析。根据色谱峰的展宽程度，可以对某物质在实验条件下的分离特性进行评价。相对保留值应该与柱长、柱径、填充情况、流动相流速等条件无关，而仅与温度、固定相种类有关。 当ri，s =1时两个组分不能分离。第31页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31三、气相色谱法的基本理论1.塔板理论（ Martin and Synge 1941）七点假设：将一根色谱柱视为一个精馏塔色谱柱是由一系列连续的、水平的塔板构成每一块塔板的高度为H组分气体以脉冲的方式

16、进入塔板组分在每一块塔板上迅速达到分配平衡分配系数在各塔板上是常数气体的纵向扩散可以忽略不计第32页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段内组分在两相间很快达到平衡，把每一段称为一块理论塔板。设柱长为L，理论塔板高度为H，则 H = L / n式中n为理论塔板数。同长度的色谱柱塔板数越多，塔板高度H越小，分离效果越好。第33页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留时间（tR）和峰底宽（Y）或半峰宽（ Yh/2 ）按下式推算：或保留时间越

17、长，Y或Y1/2越小，色谱峰越窄，理论塔板数越多，组分在两相间达到分配平衡的次数也越多，分离能力越强，柱效也就越高。第34页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31例2.2 某色谱柱长2.1m，测得某组分的保留时间为5min42s，在色谱纸上量得色谱峰的宽度为1.2cm，已知纸速为2cmmin-1，求塔板高度。 解：将色谱峰的宽度换算成时间：第35页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31答：塔板高度为1.45mm。第36页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31有效塔板数（neff）的

18、计算公式为； Heff=L/neff n = 1+k k2 neff有效塔板数扣除了死时间的影响，通常用（neff）来评价柱的效能,较为真实地反映了柱效能的好坏,比较符合实际。 neff 越大或Heff越小，则色谱柱的柱效越高。第37页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31塔板理论的特点优点：理论直观，能解释流出曲线的形状和浓度极大点(色谱峰)的位置，应用广泛。缺点：理论建立在几点假设之上，不能解释塔板高度量受哪些因素的影响，也不能指出降低塔板高度的途径。第38页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.速率理论（J.

19、 J. Van Deemter 1956）速率理论认为，单个组分粒子在色谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移，加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的运动是高度不规则的，是随机的，在柱中随流动相前进的速度是不均一的。第39页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31范第姆特方程式：式中：U为流动相平均线速度； A为涡流扩散项； B/U为分子扩散项； CU为传质阻力项。H=A+B/U+CU减少A，B/U，CU三项的值，可以降低塔板高度量，减少色谱峰的扩张，提高柱效。第40页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（1）涡流扩

20、散项(A)：A 的大小，与填充物的平均颗粒直径dp(单位为cm)有关，也与固定相填充不均匀因子有关：第41页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（2）分子扩散项(B/U)试样分子沿色谱柱纵的方向扩散，系数B 的大小与气体路径弯曲因子和组分在气体中的扩散系数Dg(单位为cm2.s-1)有关：毛细管柱：=1填充柱： 1第42页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（3）传质阻力项(CU)定义：被测组分由于浓度不均匀而发生物质迁移过程，称为传质过程。C 称为传质阻力系数。传质过程分为：气相传质过程与液相传质过程传质阻力系数

21、C等于气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数Cl之和：C=Cg+C1第43页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31液膜厚度组分在气体中的扩散系数第44页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31总结：范第姆特方程H=A+B/U+CUA，B/U，CU越小，色谱柱的塔板高度H 越小，柱效率越高。改善柱效率的因素：选择颗粒较小的均匀填料选用较低的柱温操作降低担体表面液层的厚度选用合适的载气及载气流速：流速较小时，分子扩散项成为色谱峰扩张的主要因素，宜用相对分子质量较大的载气；流速较大时，传质项为控制因素，宜用相对分子质量较小的载

22、气。第45页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第四节 色谱分离条件的选择一、分离度和影响分离的因素（1）分离度R及计算定义：相邻两色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽度平均值之比，用R表示。分离度可以用来作为衡量色谱峰分离效能的指标。色谱柱的选择性越强，两组分的色谱峰相距越远；柱效能越高，色谱峰越窄。第46页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第47页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31R1时，分离程度为98.7%R1.5时，分离程度可达99.7%R1.5作为完全分开的标志第

23、48页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31若两组分分离效果较差，可用半峰宽(Y1/2)代替峰底宽(Y)计算分离度：第49页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（2）色谱分离基本方程式由上式可知：增加塔板数可以提高分离度k值的最佳范围是：1k10相对保留值增大，能显著地提高分离度两根同种色谱柱的相互关系式：第50页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31与柱效的关系（柱效因子）与容量因子的关系R n1/2增加柱长减小塔板高度限制：L过长，保留时间延长，分析时间延长，色谱峰扩展。使用

24、性能优良的色谱柱，并选择最佳分离条件k值增大，有利于分离，但k 10时，对R的增加不明显，也会显著增加分析时间k的最佳范围：1 10第51页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31与柱选择性的关系 分离度、柱效、柱选择性的关系r2,1越大，柱选择性越好，分离效果越好。如果两个相邻峰的选择因子足够大，则即使色谱柱的理论塔板数较小，也可以实现分离。 L = 16R2H有效 aa-12= n有效 H有效第52页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31例4.2.3 如果柱长L2为1m时，分离度及为0.8，要实现完全分离(R1.5)

25、，色谱柱Ll至少应有多长?解：答：色谱柱至少应有3.52m长。第53页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31例4.2.4 用3m长的填充柱得到如图所示的色谱流出曲线，为了得到R1.5的分辨率，填充柱最短需要多少米?第54页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31塔板高度为： 代入公式，得： 解：第55页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31二、分离条件的选择载气及其最佳流速的选择 载气的选择 热导池检测器常用氢气、氦气作载气 氢火焰检测器宜用氮气作载第56页，共116页，2022年，

26、5月20日，20点54分，星期日2022/8/31载气流速的选择范第姆特方程式H=A+B/U+CU中，A，B，C与载气线速度无关。载气的最佳流速：第57页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31柱温的选择柱温改变时，柱效率、分离度R、选择性及色谱柱的稳定性都将产生相应的改变。第58页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31汽化温度的选择 比汽化室高3070或：比试样组分中最高的沸点高3050进样时间和进样量 在0.1s内把试样样进完 液体进样量为0.1L5L 气体进样量为0.1mL5mL第59页，共116页，2022年，5

27、月20日，20点54分，星期日2022/8/31三、固定相及其选择1气固色谱固定相吸附物理化学过程吸附剂分类： (1)非极性吸附剂：如活性炭，适用于低沸点的碳氢化合物的分析。 (2)弱极性吸附剂：如氧化铝吸附剂，适用于分析C1C4烃类及异构体。 第60页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31(3)强极性吸附剂：如分子筛，适于分析N2，O2，CO，H2等气体和正异构烷烃。 (4)氢键型吸附剂：如硅胶吸附剂，适用于分析有氢键或极性的化合物。第61页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.气-液色谱固定相气-液色谱的优点：

28、(1)固定液的品种繁多，可选择范围大；(2)固定液的用量可以任意变化；可以根据需要选用合适的固定液用量，以改善分离效果；(3)气-液色谱在通常操作条件下有良好的对称峰；寿命长。第62页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31担体担体的作用是提供一个很大的惰性表面，使固定液以薄膜状态分布在其表面上有白色硅藻土担体和红色硅藻土担体两类第63页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31担体的选择的基本原则(1)固定液用量在5%以上的，采用硅藻土型担体；固定液用量在5%以下的，采用表面处理过的担体。(2)高沸点组分的分离，由于控制的

29、柱温(色谱柱温度)较高，使用玻璃微球作担体。(3)对高腐蚀性的组分，应选用抗腐蚀性强的聚四氮乙烯担体(氟担体)。 担体的粒度常选用60目80目或80目100目，高效柱可选用100目120目。第64页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31固定液对固定液的要求：(1)难以挥发，热稳定性好。在工作柱温下，固定液粘度小，能均布在担体表面上形成液膜。(3)对被测组分有一定的溶解度且有较高的选择性。化学稳定性好，在操作条件下，固定液不与载气、担体、被测组分发生不可逆的化学反应。第65页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31固定液的

30、分类主要是按固定液的极性分级：“0”级非极性固定液“+1” 与“+2”级弱极性固定液“+3”级中等极性固定液“+4”与“+5”级强极性固定液第66页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31固定液的选择原则：(1)非极性试样，用非极性固定液；(2)极性试样，使用极性固定液；(3)极性与非极性的混合物，一般选用极性固定液；(4)能形成氢键的试样，选用极性或形成氢键的固定液；(5)复杂的多组分混合试样，常用两种或两种以上的混合固定液。第67页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第四节 气相色谱检测器一、气相色谱议的基本部件与

31、作用第68页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31气相色谱仪的工作过程气相色谱仪分为五个主要组成部分：载气系统：气体流动相的运行系统；进样系统：样品的导入系统；分离系统：混合样品的分离；检测系统：分离后物质检测信号的形成；记录系统：检测信号的记录与运算；第69页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31二、气相色谱检测器（一）气相色谱检测器的类型1.气相色谱检测器根据响应原理的不同可分为浓度型检测器和质量型检测器两类。（1）浓度型检测器：测量的是载气中某组分瞬间浓度的变化，即检测器的响应值和组分的瞬间浓度成正比。如热导池检

32、测器（TCD）和电子捕获检测器（ECD）（2）质量型检测器：测量的是载气中某组分质量比率的变化，即检测器的响应值和单位时间进入检测器的组分质量成正比。如氢火焰离子化检测器（FID）和火焰光度检测器（FPD）第70页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.按照应用范围分通用和专用检测器 通用检测器有：（1）热导池检测器，TCD (Thermal conductivity detector) 测一般化合物和永久性气体（2）氢火焰离子化检测器,FID (Hydrogen flame ionization detector) 测一般有机化合物专用检测器有：（3）

33、电子俘获检测器，ECD (Electron capture detector) 测带强电负性原子的有机化合物（4）火焰光度检测器，FPD (Flame photometric detector) 测含硫、含磷的有机化合物第71页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（二）检测器的工作原理1.热导检测器（1）热导池检测器的结构及测量原理热导检测器的依据是组分和载气分别具有不同的热导系数，它的特点是结构简单，稳定性好，操作容易，灵敏度适中，对无机试样和有机试样都能响应，是应用最广泛、最成熟的一种通用型检测器。 第72页，共116页，2022年，5月20日，20

34、点54分，星期日2022/8/31第73页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第74页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.氢火焰检测器利用有机化合物在氢火焰中燃烧时能产生带电离子碎片，收集其荷电量进行测定。氢火焰检测器的结构原理离子化机理：有机物在氢火焰中发生化学电离火焰中的正离子以H3O+最多，约占90%；其他还有CHO+，CH3O+，C3H+等。对在氢火焰中不电离的无机化合物，例如CO，CO2，SO2，N2等，不能进行检测。第75页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31

35、特点：灵敏度比热导池检测器高出三个数量级，具有结构简单、灵敏度高、响应速度快、应用广泛，适宜于痕量分析。第76页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/313.电子捕获监测器4.火焰光度检测器第77页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（三）检测器的性能指标气相色谱分析对检测器的要求：测量准确，响应快，稳定性好，灵敏度高，适应范围广。衡量检测器性能的主要指标：灵敏度、检测限和检测器的线性范围。第78页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31灵敏度以响应信号R对进样量Q作图，得到一条通过原

36、点的直线，其斜率为：第79页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第80页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第81页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31(2)对于质量型检测器(1)对于浓度型检测器质量型检测器的灵敏度与载气的流速无关第82页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31检测限D(敏感度)定义：某组分的峰高(mV)恰为噪音的3倍时，单位体积(或时间)引入检测器的试样量（单位为g）。浓度型检测器质量型检测器检测限D越小，说明噪音越小，

37、检测器的灵敏度越高，所需的试样量越少。 第83页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31最小检出量Q0定义：指检测器恰能产生和噪声相鉴别的信号时所需进入色谱柱的最小物质量（或最小浓度）。响应时间：要求检测器能迅速、真实地反映通过它的物质量的变化情况；响应速度要快。线性范围：指试样量与信号之间保持线性关系的范围，用最大进样量和最小检测出量的比值表示。第84页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31第五节 气相色谱定性、定量分析一、气相相色谱的定性方法依据：利用色谱图确定各色谱峰所代表的化合物。常用的方法：纯物质对照定性、利用

38、保留值定性、利用检测器的选择性定性等。第85页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/311.根据色谱保留值进行定性分析各种物质在一定的条件下(固定相、操作条件)，均有确定不变的保留值利用已知成分的纯物质与未知试样的色谱峰对照进行定性分析第86页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（1）利用保留值定性 当已知某试样推测为某化合物(例如已用其他方法确定)时，用相应化合物的纯物质进行比较，有相同的峰形和保留值的则为同一种化合物。特点：气相色谱定性最可靠的方法注意：如果保留时间相同，峰形不同，仍不能认为是同一种物质时，将试样与纯

39、物质混合后注入色谱柱，若色谱峰增高而半峰宽并不相应增加，则两者可能是同一种物质。缺点：重复性较差第87页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（2）利用相对保留值定性定义：相对保留值是组分i与基准物S的调整保留值之比： 优点：可以消除某些操作条件的影响，只要柱温、固定相不变，即使柱径、柱长、填充情况及流动相的流速有所变化，相对保留值i,s仍然不变，它是色谱定性分析的重要参数。第88页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（3）利用保留指数进行I进行定性分析Xz+1 ， Xz 分别代表含Z+1、Z个碳原子的正构烷烃在测定

40、柱上的调整保留参数， Xi代表待测物质在测定柱上的调整保留参数。优点：可以方便求出文献测定条件下的I 值而进行定性分析，无须标准物质。第89页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.利用检测器的选择性进行定性分析热导池检测器(FCD)：对有机化合物和无机化合物均有响应，但灵敏度较低；氢焰检测器(FID)：对有机化合物灵敏度高，对无机气体、水分等响应很小；电子捕获检测器(ECD)：对卤素、氧、氯等电负性强的组分有很高的灵敏度，对不含卤素、氧、氮等电负性强的组分灵敏度很低，甚至不产生响应；火焰光度检测器(FPD)：只对含S，P的物质有信号。利用检测器定性，可

41、以大致判断被测物的类型。 第90页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31二、气相色谱定量方法依据：在一定的条件下，被测组分i的质量mi或其在载气中的浓度与检测器的响应信号（色谱上表现为峰面积Ai或峰高Hi）成正比：色谱定量公式：第91页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（一）色谱峰面积测量方法1.峰高乘半峰宽法2.峰高乘平均峰宽法在峰高0.15处与峰高0.85处测量峰的宽度，然后取平均值，乘以峰的高度：3.电子积分法 第92页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（二）定量校正

42、因子原因：为了使检测器的响应信号能真实地反映物质的含量，就要对色谱峰面积进行校正，因此引入定量校正因子。1.绝对校正因子在一定的操作条件下，组分i的进样量m与峰的面积Ai成正比：绝对校正因子第93页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31进样量：质量m、摩尔n、体积V物理意义是每单位峰面积所代表物质的多少第94页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31例4.2.7 某试样含有5g乙醇，测得相应的色谱峰面积为150mm2，求乙醇的fi。解：答：乙醇的绝对校正因子fm,i为3.310-2gmm-2。即每平方毫米色谱峰面积代表3

43、.310-2g乙醇。第95页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31绝对校正因子fi的大小主要由操作条件和仪器的灵敏度所决定，既不容易准确测量，也无统一标准；当操作条件波动时，fi也发生变化。故fi无法直接应用，定量分析时，一般采用相对校正因子。2.相对校正因子定义：规定某一个组分为标准物，计算其他组分的绝对校正因子与此标准物绝对校正因子的比值。第96页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31 各物质的量以摩尔数计，Mi , Ms分别表示被测 物与标准物质的相对分子质量（摩尔质量）第97页，共116页，2022年，5月20

44、日，20点54分，星期日2022/8/31例4.2.8 准确称取一定质量的色谱纯对二甲苯、甲苯、苯及仲丁醇，混合后稀释，采用氢焰检测器，定量进样并测量各物质所对应的峰面积，数据如下： 物质 苯 仲丁醇 甲苯 对二甲苯 m/g 0.4720 0.6325 0.8149 0.4547 A/cm2 2.60 3.40 4.10 2.20以仲丁醇为标准，计算各物质的相对质量校正因子。第98页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31法1：法2：同理：第99页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（三）相对响应值(相对灵敏度)物质i

45、与标准物质S的响应值(灵敏度)之比。当单位相同时，它与相对校正因子互为倒数。相对响应值和相对校正因子只与试样、标准物质以及检测器类型有关，与操作条件、柱温、载气流速、固定液浓度及载气的性质等因素无关，因而是能够通用的常数。第100页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31（四）定量计算方法归一化法、内标法、内标标准曲线法、外标法等1.归一化法设有几个组分，每个组分的质量分别为m1,m2,m3，测得色谱峰的面积分别为：A1，A2，A3，。各组分的绝对校正因子为：第101页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31设以第二个组分

46、为标准物，则各组分的相对校正因子为：第102页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31各组分的质量分数为：各组分的质量分数之和等于1，即：第103页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31优点：归一化法很直观，容易接受，计算简便、准确，当操作条件如进样量、流速等发生变化时，对计算结果的影响很小，是一种常用的计算方法。缺点：必需所有组分都出峰。第104页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/312.内标法当只需测定试样中某几个组分，或试样中所有组分不可能全部出峰时，可采用内标法。内标法是将一定质量的纯物质(非被测组分的纯物质)作为内标物，加入到准确称取的试样中，根据被测物质和内标物的质量及其在色谱图上相应峰面积之比，求出被测组分的质量分数。第105页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31设样品的质量为m，则待测组分i的质量分数为第106页，共116页，2022年，5月20日，20点54分，星期日2022/8/31选择内标物应遵循的原则：试样中不存在的纯物质，否则会使色谱峰