仪器分析第2章气相色谱法

1、精选文档精选文档PAGEPAGE23精选文档PAGE第2章气相色谱法教课时数：5学时教课要求：1、掌握色谱法的基来源理，塔板理论与速率理论，色谱分别效能指标。2、认识气相色谱法的流程随和相色谱仪3、理解固定相及重要操作条件的选择（如载体、固定相、温度等的选择）4、理解常用检测器原理、优弊端及合用范围5、掌握用气相色谱进行定性、定量剖析的方法教课要点与难点1、理论塔板数、有效理论塔板数、塔板高度、有效塔板高度的计算。2、分别度、柱效、选择性之间联系与差别。固定相及重要操作条件的选择4、色谱定性与定量方法及剖析应用。1气相色谱法概括色谱法作为一种分别手段，其最大特色是分别效率高，它能把各样性质极为

2、相像的物质相互分别，尔后加以检出和测定，是各样分别技术中效率最高和应用最广的一种方法。在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相；自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相；装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱。当流动相中样品混淆物经过固定相时，因为各组分在性质和构造上的差别，不一样组分在固定相滞留时间长短不一样，进而按先后不一样的序次从固定相中流出。一、色谱法的分类色谱法有多种种类，从不一样的角度能够有不一样的分类法。1、按两相的状态分以流动相命名分类流动相固定相种类液体固体液-固色谱液相色谱液体液体液-液色谱气体固体气-固色谱气相色谱气体液体

3、气-液色谱2、从采纳的色谱柱形式分以固定相使用形式命名柱色谱法、毛细管色谱法、平板色谱法（纸色谱法、薄层色谱法、薄膜色谱法）3、按分别过程的体制分吸附色谱法利用吸附剂表面对不一样组分的物理吸附性能的差别进行分别分派色谱法利用不一样组分在两相中有不一样的分派来进行分别离子互换色谱法利用离子互换原理排阻色谱法利用多孔性物质对不一样大小分子的排阻作用二、色谱法的特色1、色谱法的长处、分别效率高。几十种甚至上百种性质近似的化合物可在同一根色谱柱上获得分别，能解决很多其余剖析方法力所不及的复杂样品剖析。B、剖析速度快。一般可在几分钟至几十分钟的时间内达成一个复杂样品的剖析。C、检测敏捷度高。不经过预浓缩

4、能够直接检测10-9g级的微量物质。如采纳预浓缩技术，检测下限能够达到10-12g数目级。D、样品用量少。一次剖析往常只需数纳升至数微升的溶液样品。E、选择性好。选择适合的分别模式和检测方法可只分别或检测感兴趣的物质。F、多组分同时剖析。很短的时间内（20min）实现几十种成分的同时分别与定量。G、易于自动化。现已可实现从进样到数据办理的全自动化操作。2、色谱法的弊端A、定性能力较差。已发展了色谱法与其余多种拥有定性能力的剖析技术的联用。B、需要与其余剖析方法联用三、气相色谱仪气相色谱法是利用气体作为流动相的一种色谱法。在此法中，载气(是不与被测物作用，用来载送试样的惰性气体，如氢、氮等)载着

5、欲分别的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分别，而后分别检测。1、载气系统：系统的气密性、载气流速的稳固性以及丈量流量的正确性，对色谱结果均有很大的影响，所以一定注意控制。2、进样系统：进样系统包含进样器随和化室两部分。进样的大小，进样时间的长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分别成效和剖析结果的正确性和重现性。3、色谱柱和柱箱（分别系统）：分别系统由色谱柱构成。色谱柱主要有两类：填补柱和毛细管柱。色谱柱的分别成效除与柱长、柱径和柱形相关外，还与所采纳的固定相和柱填料的制备技术以及操作条件等很多要素相关。4、检测系统：采纳不一样的检测器对信号进行检测5、记录系统：分别系统是核心零件。本章

6、主要议论分别系统和检测系统。四、色谱流出曲线及相关术语1、基线仅有流动相经过时，检测器响应讯号的记录值。2、保存值死时间tM不被固定相吸附的气体从进样开始到柱后出现浓度最大时的时间。保存时间tR试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所需的时间tR思虑：保存值的大小反应色谱柱的什么性质？（反应了色谱柱的固定相对组分的作用能力）其大小对色谱分别有什么意义？（保存值不宜太大，不然剖析时间太长）/调整保存时间tR（S或cm）tR=tRtM试样在固定相中逗留的总时间。死体积VM保存体积VR进样开始到组分在柱后出现浓度极大点时经过的流动相体积。相对保存值2121=tR/2VR/2，tR1VR1思虑：为何要提出

7、相对保存值的观点？有什么实质应用价值？因保存值的大小与好多操作条件相关（如柱长L、填补状况及流动相流速等），状况较复杂，缺乏可比性。所以，提出相对保存值的观点。关于多组分的分别意义重要。r21=1，则没法分别。其大小可判断固定相选得能否适合。相对保存值只与柱温、固定相性质相关，与柱径、柱长、填补状况及流动相流速没关。故是色谱剖析中宽泛使用的定性数据。3、地区宽度思虑：1、色谱峰宽是怎样产生的？与分子的运动相关，如分子扩散惹起分子行进的路径不一样，则保存值不一样，则产生峰宽。即由分子的动力学性质所决定的。2、色谱峰的宽度与柱分别成效的关系怎样？宽度越窄，其效率越高，分别的成效也越好。（峰宽则易互

8、相重迭，难以分开）地区宽度是权衡色谱柱的柱效及反应色谱操作条件选择利害的重要依照。往常有三种表示方法：标准偏差即0.607倍峰高处色谱峰宽度一半0.607h半峰宽Y1/2Y1/2=2.354基线宽度YY=44、小结色谱流出曲线可供给的信息以下：峰数=样品中单组份的最少个数；保存值定性依照；峰面积（高）定量依照；峰宽柱分别效能评论指标；峰距固定相选择能否适合的依照。2色谱法的基来源理一.色谱过程二、分派系数和分派比1、分派系数K分派：在色谱柱中，因为组分与固定相和流动相分子间的互相作用，它们既能够进入固定相，也可返回流动相，这个过程叫分派。分派系数：在必定温度和压力下，组分在两相间分派达到均衡时

9、的浓度（单位：g/mL）比，称为分派系数，用K表示K=C/C=组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度sm式中：Cs和Cm分别为组分在固定相和流动相中的浓度。分派系数K的议论：K值与温度、压力相关，还和组分的性质，固定相和流动相的性质相关。K值的大小表示组分与固定相分子间作使劲的大小，K值大，说明组分与固定相的亲和力大，即组分在柱中滞留的时间长，挪动速度慢。组分在柱中挪动速度与其分派系数成反比。不一样组分分派系数的差别是实现色谱分别的基础。某组分的K=0时，即不被固定相保存，最初流出。2、分派比k（容量因子）分派比：在必定温度和压力下，组分在两相间分派达到均衡时的质量比。kns=组分在固定相中

10、物质的量ktR/nm组分在流动相中物质的量tM分派比k除了与温度、压力、组分的性质、固定相的性质和流动相的性质及两相的体积比值相关。权衡色谱柱对被分别组分保存能力的重要参数，数值越大，组分的保存时间越长。k能够由实验测得。分派比与分派系数的关系K=k,此中，为对比；=Vm/Vs三、色谱分别的基本理论H=L/nH=A+B/u+Cu/2/tRLtR2(Y)n有效=5.54()=16H有效=有效Y1/2n2.3色谱分别条件的选择一、分别度R当R10，则R的增添不显然。往常k在2-10之间。思虑：改变k的方法有：适合增添柱温(GC)、改变流动相性质和构成(LC)以及固定相含量。思虑：A、B两组分在色谱

11、柱上的理论塔数很大，但分别成效其实不好，原由是什么？小结：1、柱效高，分别度不必定高2、影响分别度的最主要要素是选择性因子，关于分别不理想的系统，要点是要改变其选择性（改变固定相或流动相）3、分派比k过大，对分别不利，应选择适合的分派比k。讲堂练习稳固：见ppt三、分别条件的选择主要分别条件：固定相（液）影响峰位、影响选择性流动相影响峰宽柱温影响峰位、峰宽、剖析速度U最正确B/C1、载气及其线速的选择2、柱温的选择一般依据试样的沸点、固定液用量及载体的种类选择柱温。H最小A2BC柱温不可以高于固定液的最高使用温度关于宽沸程混淆物，一般采纳程序升温法进行。3、固定液（相）的性质和用量一般用5：1

12、0025：1004、担体的性质和粒度要求担体表面积大，表面和孔径散布平均。5、进样时间和进样量进样速度一定很快，一般进样时间应在1s内。液体试样一般进样0.1-5微升，气体试样一般进样0.1-10毫升。2.4固定相及其选择气相色谱固定相可分为两类：用于气固色谱的固定相：固体吸附剂；用于气液色谱的固定相：固定液+载体。一、固定液1、对固定液的要求热稳固性好，较低的蒸气压化学稳固性好粘度低，凝结点低各组分在固定液中有必定溶解度2、固定液的分类3、固定液的选择“相像相溶”规律非极性试样采纳非极性的固定液，作使劲为色散力，按沸点从低到高流出，同一沸点的按极性强弱流出。中等极性采纳中等极性固定液，作使劲

13、为引诱力和色散力，按沸点由低到高流出，沸点同样者，极性弱的先流出。强极性静电引力，按极性从小到大次序流出。酸性、碱性采纳带酸、碱性基团的高分子多孔微球，按相对分子质量大小顺序分别。形成氢键按形成氢键能力的大小次序分别。关于复杂组分可选两种以上固定液。二、载体要求：拥有多孔性、比表面积大；化学惰性，热稳固性好，有必定的机械强度。2.种类硅藻土类红色载体含氧化铁，分别非极性白色载体含铁硅酸钠，分别极性化合物非硅藻土类使用行进行预办理三、固体固定相固体固定相包含吸附剂和聚合物固定相两类。1、吸附剂常用的固体吸附剂有：活性炭、分子筛、氧化铝、硅胶等。特色：多孔，大表面，拥有吸附活性的物质。长处：吸附容

14、量大，耐高温，无流失。弊端：吸附等温线非线性，易超载；分别性能与制备、活化条件相关，难重复。剖析对象：永远性气体和低沸点物质。如O2、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的互相分别。2.、聚合物固定相聚合物固定相是一种新式的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。剖析对象：有机物中痕量水的剖析；多元醇、脂肪酸、腈类、胺类的剖析。2.5气相色谱检测器一、气相色谱中的检测器热导池通用型检测器分类：浓度型电子捕捉X、S、N、P电负性物质氢火焰离子化选择性检测器质量型含C化合物火焰光度性能：含S、P化合物敏捷度：火焰光度电子捕捉氢火焰离子化热导池线性范围：氢火焰离子化热导池电子捕捉火焰光度栓出

15、限：电子捕捉氢火焰离子化火焰光度热导池二、检测器的性能指标1、敏捷度（响应值或应答值）S敏捷度就是响应信号对进样量的变化率（直线的斜率）：S=R/Q浓度型检测器的敏捷度计算式：Sc=C1FAC2m单位是mVmLmg1，mVmLmL1。质量型检测器的敏捷度计算式：Sm=60C1A进样量一准时，峰面积与流速没关。C2m2、检出限DD=3N/SD的物理意义指每毫升载气中含有恰巧能产生三倍于噪声信号的溶质毫克数。3、最小检出量4、响应时间5、线性范围2.6气相色谱定性和定量方法一、定性剖析1、与已知物比较进行定性。2、用经验规律进行定性剖析。碳数规律必定温度下，同系物的调整保存时间的对数值与分子中碳原

16、子个数成线性关系。lgtR/=A1n+C1沸点规律同族拥有同样碳数碳链的异构体化合物lgtR/=A2Tb+C23、用文件值进行定性剖析相对保存值=1保存指数Ix规定：正构烷烃的保存指数为其碳数100其余物质的保存指数用正构烷烃为参比进行比较测定。lgtR/(x)lgtR/(n)Ix=100n+lgtR/(n)lgtR/(n1)注意；同系物组分的保存指数之差一般应为100的整数倍，除正构烷烃外，其余物质的保存指数100n二、定量剖析在必定色谱条件下，组分i的质量mi或其在流动相中的浓度，与峰面积或峰高成正比定量依照。mi=fiAAifihhi1、定量参数峰高丈量法峰顶与基线间的距离峰面积计算法（

17、近似计算公式）对称峰：Ai=1.065hiY1相当于1底高22不对称峰：Ai=1hi（Y0.15Y0.85）2绝对校订因子与相对校订因子fiAmifihmifisAfiA/fsAfish=fih/fshAh一般文件中为相对校订因子。相对敏捷度（相对响应值）Sis=1/fis2、定量方法外标法即标准曲线法。但此法需要仪器的稳固性较好，不然偏差较大。内标法加入内标元素（试样中不存在的元素）当无需测定试样中全部组分，或某些组分不出峰，可采纳此法。miAifisAmiAifisAmsmsAsfssAAsfssAmi%=mi100%AifisAms100%mAsfssAm实质工作中，之内标物为基准，即f

18、ssA=1AimsA则mi%=fis100%归一化法即试样中全部组分含量之和等于100%，因而可知，一定能够全部试样组分都出峰。AfisA100%hfishmi%=nh100%Afisahfisi1可简化为miAi100%=Ai2.7毛细管气相色谱法毛细管柱气相色谱剖析是一种高效、迅速、高敏捷的分别剖析方法！1957年由戈雷第一提出，主假如解决色谱峰扩展、柱效降低的问题。70年代后毛细管柱的应用愈来愈多。1987年，荷兰科学家制成了世界上最长、理论塔板数最多的熔融石英毛细管柱(2100m长，内径0.32mm，内壁固定液厚度0.1mm，理论塔板数超出3,000,000)并被载入吉尼斯世界记录。毛细管柱特色1、总柱效高：毛细管柱为开管柱，能够做得更长（n大）。别的，柱管中心是空的，所以涡流扩散项不存在（A=0），谱带展宽小，因此总柱效高。2、剖析速度快：对比率（Vm/Vs