分析化学-3次学生

气相色谱法（GC）气相色谱法（GasChromatography）是以气体（载气）为流动相的色谱方法一、气相色谱法的分类第一节概述填充柱色谱法毛细管柱色谱法气-固色谱法气-液色谱法吸附色谱法分配色谱法按柱的粗细分类：按固定相的状态分类：按分离机理：二、气相色谱仪一般流程三、特点及应用优点:柱效高分析速度快：几——几十分钟样品用量少：最少0.1L或ng选择性高：能分离同分异构体、同系物等

应用对象：

缺点：不适合沸点高、热稳定性差、腐蚀性和反应活性较强的样品四、基本概念1、分配系数K：在一定的温度和压力下，达到分配平衡时组分在固定相（s）和流动相（m）中的浓度比K值越，保留时间越长K值越，在色谱柱中移动的速度越，保留时间tR

，流出色谱柱2、色谱图和基线色谱图（chromatogram）：检测器输出的信号强度对时间作图所绘制的曲线。3、色谱峰（1）色谱流出曲线上突出的部分，是组分流经检测器时产生的信号（2）表征色谱峰的三项参数：峰高或峰面积——用于定量分析峰位——用保留值表示，用于定性分析峰宽——用于衡量柱效（3）峰型：正常峰——正态分布拖尾峰——前陡峭后缓慢前延峰——前缓慢后陡峭（4）对称因子（symmetryfactor，fs）正常峰：对称因子0.95～1.05

拖尾峰：对称因子>1.05

前延峰：对称因子<0.95h0.05hW0.05hABWh/2（1）保留时间（tR）：从进样开始到组分色谱峰顶点的时间间隔。（2）保留时间（t0）：从进样开始到惰性组分（空气或甲烷）色谱峰顶点的时间间隔。（3）调整保留时间（tR’）：被固定相保留的组分比不保留的组分多停留的时间4保留值5色谱峰高和峰面积峰高（peakheight;h）峰面积（peakarea;A）有三种表示方法：1、标准偏差（）：0.607h处的峰宽度的一半2、半峰宽（W1/2）：峰高一半处的宽度W1/2=2.3553、峰宽（基线宽度）（W）：W=4=1.699W1/26色谱峰区域宽度分离度（Resolution,R）

反映组分在色谱中的分离情况W1W2tR1tR2分离度计算示意图R=0.75R=1R=1.5定量分析时，规定R≥1.5（2010版药典）一、塔板理论色谱柱看作精馏塔，样品在每个塔板间达气液分配平衡，多次分配平衡后，分配系数小的组分先达到塔顶（先流出色谱柱）。塔板数足够多，就能把具有微小差异的组分分开。第二节基本理论理论塔板数n理论塔板高度H有效塔板高度有效塔板数衡量柱效指标——理论塔板数n和理论塔板高度H高柱效有大的n值和小的H值例：某色谱柱长2m,苯在此柱上tR=3.0min,半峰宽0.1min,求以苯计算的理论塔板数和塔板高度.

解：在30.0cm柱上分离A、B混合物，A物质保留时间16.40min，峰宽1.11min，B物质保留时间17.63min，峰宽1.21min，不保留物质1.30min流出色谱柱。求A及B物质的理论塔板数、理论塔板高度和二者的分离度。

二、速率理论范氏方程：式中：A，B，C为三个常数u一定时，只有A，B，C较小时，H才能较小，柱效能才能较高。影响柱效因素1

A─涡流扩散项

A=2λdp

dp：固定相颗粒的平均直径λ：固定相的填充不均匀因子固定相颗粒越小，填充越均匀，A↓，H↓，柱效n↑，色谱峰窄填充柱填充的不均匀而引起的峰扩张开管毛细管柱没有填充物，不存在涡流扩散项，A=0减小涡流扩散的措施：2分子扩散项B/u（纵向扩散）纵向扩散程度与样品在柱子中停留时间呈正比,增大载气流速，可以降低纵向扩散降低柱温，可以降低纵向扩散，降低HB=2rDmr：弯曲因子，与填充物有关，空心毛细管柱，r=1；填充柱，填料的阻碍，使扩散程度降低，r<1。硅藻土载体，0.5≤r≤0.7选择质量大的载气，如N2，减小扩散减小纵向扩散的措施：样品存在浓度梯度造成扩散而引起的峰扩张Dm：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm·s-1）

3传质阻力项Cu液相传质过程：组分在气液界面进入固定液，进而扩散至固定液内部，从而达到动态分配平衡。当纯净载气或者含有低于平衡浓度组分的载气到来时，固定液中的组分分子回到气液界面而逸出，被载气带走迁移。这种溶解、扩散、转移的过程称为液相传质过程。某些组分很快被载气带走，固定液深处的组分停留时间长，结果使峰展宽。一般情况下，C为液相传质阻抗系数Cl，气相传质阻抗系数Cg很小，忽略影响此过程进行的阻力称传质阻抗，用传质阻抗系数描述降低固定液液膜厚度降低载气流速可减小传质阻力减小传质阻力的措施：提高柱温可增大Dl，减小传质阻力df：固定相液膜厚度Dl：组分在液相的扩散系数对于气液色谱对于气固色谱降低填充物粒度dp增大组分在载气中的扩散系数Dg降低载气流速可减小传质阻力4载气流速载气流速高时：传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速，柱效载气流速低时：分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速,柱效

H-u曲线与最佳流速：以塔板高度H对载气流速u作图，曲线最低点的流速即为最佳流速uopt。为提高分析速度，通常选用比最佳流速稍高的流速（uopt）气相色谱仪的组成部分气路系统进样系统分离系统检测记录系统第3节气相色谱仪包括气源、气体净化、气体流速控制和测量常用的载气：氦气（He）、氮气（N2）、氢气（H2）一、气路系统（载气系统）氢气二、进样系统mL-1包括进样器和汽化室微量注射器：0.1、1、5、10、50uL汽化室可控制温度为50～400℃

汽化室的作用：将液体或固体样品瞬间气化为蒸气，并很快被载气带入色谱柱。三、分离系统色谱仪的心脏部分，包括色谱柱和恒温装置。毛细管柱填充柱不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为2～4mm，长1～3m。填充柱的形状有U型和螺旋型又叫开管柱。通常将固定液均匀地涂渍或交联到内径0.1-0.5mm的毛细管内壁，长达几十至100m。柱温箱:设置恒温或程序升温毛细管柱，长达30~100米玻璃填充柱，长达1~3米不锈钢填充柱四、检测器检测器：将流出色谱柱的组分浓度或质量转变为电信号的装置

浓度型检测器——热导检测器（TCD）检测器的响应值∝C质量型检测器——氢火焰离子化检测器（FID）检测器的响应值∝m。检测器分为两种：载体是固定液的支持骨架，固定液涂在其表面上形成一层薄而匀的液膜，构成气液色谱固定相。第4节固定相一、气—液色谱固定相

将固定液均匀涂渍在载体而成(一)载体固定液载体（担体）可分为：硅藻土型红色担体白色担体

非硅藻土型载体种类(二)固定液1、对固定液的要求

①挥发性小，以防固定液流失，操作温度不得超过固定液的最高使用温度②对试样各组分有适当的溶解能力③选择性高④化学稳定性好，高温下不分解⑤黏度小,凝固点低2.固定液的分类气相色谱中固定液种类多，上千种，按照极性分四类:非极性、中等极性、强极性、氢键型3.固定液的选择

①根据相似性原则选择：被分离组分的极性与固定液②根据待分离组分的主要差别来选择：如果沸点为主要矛盾，则应选用非极性(鲨鱼烷、甲基硅油)若极性差别为主，应选极性固定液。(聚丙二醇等)二、气-固色谱固定相固定相——吸附剂种类：硅胶、氧化铝分子筛高分子多孔小球用途：分析永久性气体和低沸点化合物（uopt）第5节分离条件选择1载气流速低流速时，分子扩散严重，B/u起主导作用高流速时，传质阻力项占主导作用最佳载气流速时，可获得最高的柱效实际分析中，为缩短分析时间，载气流速稍高最佳流速2柱温选择原则低于固定液的最高使用温度保证良好分离的前提下，尽可能使用低温低柱温可以增大分配系数，降低纵向扩散，减少固定液流失，延长柱寿命根据试样沸点选择柱温高沸点混合物（300-400℃）柱温低于沸点100-200℃沸点低于300℃的试样柱温比平均沸点低50℃

宽沸程混合物——程序升温程序升温色谱柱温度按预先设定的程序随时间呈线性或非线性增加，使得所有组分在其最佳柱温下流出色谱柱，从而得到良好的分离效果3其它条件选择（1）气化室温度——高于柱温30-50℃

等于或略高于沸点温度，保证完全气化，但要低于沸点50℃，以防样品分解（2）检测室温度——高于柱温30℃或等于气化室温度避免色谱柱流出物在检测器中冷凝，造成污染第6节分析方法一、定性分析方法依据：根据色谱保留值进行定性分析1标准品对比法（tR）相同条件下，分别测定标准品和未知物的保留值，若保留值相同，则可能是同一种物质2加入标准品峰增高法

定量依据：峰面积与组分的量成正比二、定量分析方法(1)归一化法

2、定量计算方法要求：保证样品中所有组分在一定时间内必须全部流出色谱柱，检测器对它们都产生信号，峰不重叠某试样中含对、邻、间甲基苯甲酸及苯甲酸，并且全部在色谱图上出峰，各组分相对重量校正因子和色谱图中测得各峰面积列于下：苯甲酸对甲苯甲酸邻甲苯甲酸间甲苯甲酸f’1.201.501.301.40A80mm2450mm240mm290mm2用归一化法求各组分配含量C苯甲酸：10.12%C对甲苯甲酸：71.13%C邻甲苯甲酸：5.48%C间甲苯甲酸：13.28%（2）外标法定义：以组分的标准品为对照，求试样中组分含量的方法方法：标准曲线法、外标一点法、外标两点法外标法特点：准确度取决于进样重复性和仪器响应的稳定性标准曲线AxCx①外标标准曲线法作A~C标准曲线，或求出回归直线方程系列浓度标准溶液15等进样量测定②外标一点法当标准曲线过原点，即曲线方程截距为0时，（斜率大于截距100倍），可采用外标一点法定量注意：标准溶液浓度与样品浓度相近，进样体积最好相等优点：缺点：③外标两点法当标准曲线不过原点，即曲线方程存在截距时，（斜率小于截距100倍），需用两种浓度标准溶液对比进行定量分析①内标标准曲线法等进样量测定标准曲线A样/A内标～C标准曲线编号12345样品DMFμL100100100100100100重组人胰岛素μL1002003004005005000.05mol/L盐酸μL800700600500400400（3）内标法（GC常用）内标法：向样品中加入一定量内标物，根据内标物质量ms和峰面积As,待测组分的峰面积Ai，待测组分质量m