GC-+-LC仪器分析实验-实验

《仪器分析实验》实验内容讲解1.专业与人数：240人

07食品科学与工程专业：99人（2个班）

07生物工程专业：101人（2个班）

08食检1班：40人一、基本情况实验时数与学分时数：20学分：0.53.参考教材

《仪器分析实验》高等教育出版社

4.实验内容序号实验项目名称学时老师1有机化合物紫外吸收光谱及溶剂对吸收光谱的影响2陈尚龙2原子吸收光谱法测天然水中的镁含量2陈尚龙3石墨炉原子吸收测定牛奶或黄酒中的微量铜2陈尚龙4气相色谱分析条件的选择和色谱峰的定性鉴定2唐仕荣5气相色谱测定苯、甲苯、二甲苯等混合样品2唐仕荣6饮料中山梨酸和苯甲酸的测定2唐仕荣7高效液相色谱法检测常见的食品添加剂4唐仕荣食品中常见维生素含量的测定4唐仕荣常见天然色素的提取、分离和分析4唐仕荣8氟离子选择电极测定自来水中的氟含量2苗敬芝9乙酸的电位滴定分析及其离解常数的测定2苗敬芝二、实验教学的目的与特点1.

实验教学的重要、必要性分析化学：化学分析与仪器分析。化学分析：化学成分及其含量（常量）。仪器分析：化学成分及其含量(微量、痕量)

结构分析状态分析表面分析微区分析在线分析生命过程分离分析化学反应参数等现代仪器分析不仅提供了的分析测试技术，而且是自然科学领域重要的科学研究手段。2.实验教学的目的

教学中不仅要巩固和提高学生仪器分析方法的理论知识水平和实验操作技能，而且要着重培养学生分析问题和解决问题的能力。通过仪器分析实验课的教学，应基本达到：巩固和加深对各类常用仪器分析方法基本原理的理解.了解常用仪器的基本结构、测试原理与重要部件的功能.学会各类常用仪器使用方法和定性、定量测试方法.掌握与各类常用仪器分析方法相关联的实验操作技术.了解各类常用仪器分析方法的分析对象、应用与检测范围.培养对实验中所产生的各种误差的分析与判断能力.掌握实验数据的正确处理方法与各类图谱的解析方法.3.实验教学的特点

仪器种类多、仪器台数少、投入费用高、维持费用高、维护人员技术性强。采用大组的方式进行实验教学。实验内容多，涉及知识面广多种仪器分析方法，涉及：色谱、光谱、电化学等。三、实验教学的基本要求与规定积极参与四、实验成绩的评定1.平时操作40%，包括考勤，预实验，操作，实验结果2.实验报告30%，要求：工整、写满、数据处理得当3.期末考试30%。No.1气相色谱实验81色谱法概述2气相色谱仪4分离条件的选择3气相色谱分析理论基础5检测器6定性定量方法气相色谱分析9色谱法是一种分离技术。在分析化学领域中是一种新型的分离分析方法。气相色谱是色谱中普遍使用的一种。1.色谱法概述俄国植物学家Tsweet发明的方法后来被称为“经典液相色谱法”。（1906年）所使用的玻璃管称为色谱柱。管内的碳酸钙填充物称为固定相。淋洗液称为流动相或淋洗剂。混合物中的各组分被称为溶质。1.1色谱法的产生和发展

色谱法普遍用来分离无色物质，但色谱法这个名称一直被沿用下来。1941年Martin和Synge发现了液-液（分配）色谱法，阐述了气-固吸附色谱原理，提出气-液色谱法设想；(1952年诺贝尔化学奖)色谱学成为分析化学的重要分支学科，则是以气相色谱的产生、发展为标志。1952年Martin成功研究了气-液色谱法，解决了脂肪酸、脂肪胺的分析，并对其理论和实践作出论述；（起点）1954年，Ray把热导池检测器用于气相色谱仪，并对仪器作了重大改进，扩大应用范围；1956年，荷兰学者VanDeemter提出气相色谱速率理论，奠定了理论基础；美国工程师Golay发明效能极高的毛细管色谱柱；澳大利亚学者Mcwilliam发明氢焰离子化检测器，使分离效能和检测器的灵敏度大大提高。1.2色谱法分类（1）按两相物理状态分类：（2）按分离过程物理化学原理分类吸附色谱：利用固定相对不同组分的吸附性能差别分离；分配色谱：利用不同组分在两相中分配系数差别分离；离子交换色谱：利用不同离子在离子交换固定相上的亲和力差别分离；凝胶色谱：利用不同组分分子量差别而先后被过滤进行分离；（3）按样品注入色谱柱的方式和流动相的用法不同分类冲洗法(elutionmethod)

流动相连续流过，在某一瞬间从色谱柱入口加入一定量的样品，由流动相将样品带入固定相中。顶替法（置换法）

先把样品从色谱柱入口加入，再把顶替剂通入柱中，依次把样品各组分顶替出色谱柱。迎头法

把样品当作流动相连续通入色谱柱中。1.3气相色谱法的特点

优点：1.高效能：可分析沸点十分接近、组分复杂的混合物2.高选择性：能分离性质极为相似的组分，如同位素、异构体；3.高灵敏度：~10-11g物质，可检出ppm~ppb含量的组分；4.快速：几分~几十分钟可完成分析；5.应用范围广：气体、液体、固体；-196oC~450oC范围内有2.72

10-4~1.36

10-2kg/cm2蒸汽压，热稳定性良好的物质；6.样品用量小。缺点：1.不能直接定性；不如IR、NMR、MS等技术；2.不适用于分离沸点高、热稳定性差的化合物，应用范围受温度限制；3.定量时需要被测物的标准样品作对照。2.气相色谱仪2.1基本流程和主要部件载气系统进样系统色谱柱检测器记录/数据处理系统框架图2.2载气系统气源、气体净化、气体流速控制和测量1.常用的载气有：氢气、氮气、氦气；氩气2.净化干燥管:活性炭、硅胶、分子筛等3.载气压力和流速控制、显示212.3进样系统包括进样器和气化室（液体进样）气体定量进样常采用六通阀1.取样状态2.进样状态2.4色谱柱和柱箱填充柱：

内装固定相，通常为用金属(钢或不锈钢)或玻璃制成的内径2~6mm、长0.5-10m的U形或螺旋形的管子。毛细管柱：

将固定液均匀地涂敷在毛细管的内壁，内径0.1~0.5mm、长30-300m的毛细管。

色谱柱填充柱毛细管柱分类内径粗2-6mm柱长0.5-10m/常用不锈钢内径细0.1-0.5mm柱长30-300m/常用石英2.5检测系统检测器、控温装置将经色谱柱分离后的各组分按其特性及含量转化为相应的电讯号。根据检测原理不同，浓度型、质量型浓度型：热导池(TCD)、电子捕获检测器质量型：氢火焰离子化(FID)、火焰光度检测器2.6记录、数据处理系统放大器、记录仪、数据处理仪3.气相色谱分析理论基础气相色谱法是以气体为流动相，采用冲洗法的柱色谱分离技术。分离的主要依据：利用样品中各组分在色谱柱吸附力或溶解度的不同。色谱柱有两种：填充柱、毛细管柱3.1气-固色谱分离原理固定相：多孔性及较大表面积的吸附剂。反复的物理吸附-脱附过程。各组分性质不同，吸附能力有差异。3.2气-液色谱分离原理固定相：在化学惰性的固体微粒(用来支撑固定液的，称为担体)表面，涂上一层高沸点有机化合物的液膜。（固定液）各组分的分离是基于各组分在固定液中溶解度的不同。反复的溶解、挥发过程。

气-液色谱分离原理两相分配固定液载气迁移平衡固定液载气各组分在固定液中溶解能力不同溶解度大难挥发柱中停留时间长向前移动慢固定液载气各成分在固定液中溶解<>挥发平衡分离原理溶解度(2相分配)不同物质在固定相和流动相之间发生的吸附、脱附和溶解、挥发的过程称为分配过程。分配系数K在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度值比称为分配系数K。分配系数K是溶质在两相中分布平衡性质的度量，反映了溶质与固定相、流动相作用力的差别。K越大，tR越大，越慢出峰分离本质，K不同K=0,不保留,最先出峰,

tR=tM

(死时间)K影响因素:固定相，柱温同系物沸点低(分子量小),先出峰:苯/甲苯/对二甲苯一定温度下，各物质在两相之间的分配系数是不同的。气相色谱的分离原理是基于不同物质在两相间具有不同的分配系数。3.3气相色谱流出曲线和有关术语1基线：2保留值：试样中各组分在色谱柱中滞留时间的数值。tV流出曲线只有载气通过时的信号，反映检测器系统噪声随时间变化的曲线。直线3色谱峰高：基线到峰顶的距离。4色谱峰区域宽度X时间色谱图Y信号2保留值：以时间表示基本术语死时间tM

tM=L/u空气、甲烷等不被固定相吸附或溶解的惰性物质流经柱的时间。保留时间tR

被测组分从进样开始到柱后出现浓度最大值所需的时间。从进样到检测到信号极大tR等与流速有关,载气流速越大,tR越小调整保留时间tR’

t’R=tR-tM由于溶解或吸附于固定相，比不溶解或不被吸附的组分在色谱中多滞留的时间。2保留值：以体积表示基本术语调整保留体积VR’保留体积VR

死体积VM

F0:载气的体积流速VR等与流速无关,与tR等的区别3相对保留值：r21基本术语r21

定性依据，仅与组分性质有关2种不同组分调整保留值之比优点：柱温、固定相不变，柱长、柱径、填充情况、载气流速变化，不变。4区域宽度基本术语标准差σ(高斯分布)

0.607h处峰宽的一半半峰宽Y1/2

峰高1/2处的峰宽峰底宽Y

自色谱峰两侧的转折点所作切线在基线上的截距IJ基线空气峰、组分峰死时间tM保留时间tR

、调整保留时间tR’、相对保留时间r21峰高h标准差σ半峰宽Y1/2峰底宽Y流出曲线1色谱图根据色谱图可得到以下信息:1.样品是否是纯化合物；2.色谱柱效和分离情况；3.提供色谱定性的资料和依据；4.色谱图给出的各组分的峰高和峰面积是定量测定的依据。3.4色谱柱效能试样在色谱柱中的分离过程的基本理论包括两方面：1.试样中各组分在两相间的分配情况（热力学因素）；各组分在两相的分配系数各物质的分子结构、性质（保留值）2.各组分在色谱柱中的运动情况（动力学因素）各组分在流动相和固定相两相之间的传质阻力。

（半峰宽度）塔板理论将色谱柱和蒸馏塔类比，基本假设：色谱柱内径和柱内填料填充均匀，色谱柱由若干小段组成，每一小段的高度为H，这样一小段称为一个理论塔板。每个塔板内的溶质分子在两相瞬间达到平衡，且纵向分子扩散可以忽略。溶质在各塔板上的分配系数是一个常数，与溶质在每个塔板上的量无关。流动相通过色谱柱不是连续的，而是脉冲式的间歇过程。溶质开始时加在色谱柱第0块塔板上。一、塔板理论由塔板理论可导出色谱柱塔板数n与色谱峰峰底宽度Y的关系:塔板高度H：H=L/n

H称为“理论塔板高度”，H越小，柱效越高。由于死时间tM的存在，往往计算出来n尽管很大，H很小，但色谱柱表现出来的实际分离效能却并不好。为此提出了将tM除外的有效塔板数neff和有效塔板高度Heff作为柱效能指标。理论塔板数越大，组分在色谱柱中达到分配平衡的次数越多，有利分离；但不能预言并确定各组分是否有被分离的可能。二、速率理论，VanDeemter方程

1956年，色谱过程的动力学理论，吸收了塔板理论的概念，并把影响塔板高度的动力学因素结合进去，导出速率理论方程，亦称为板高方程。速率理论方程的简单形式如下:包括引起色谱峰扩张的三个基本因素：(1)A：涡流扩散项；(2)B/u：纵向分子扩散项；(3)Cu：质量传递项。1.涡流扩散项：引起色谱峰的扩张。

H1=A=2

dpdp：填料颗粒的平均直径;

:固定相的填充均匀因子。与载气性质、线速度和组分无关。2.纵向扩散项：亦称为分子扩散项H2=B/u=2Dg/uB=2Dg

称为扩散阻碍因子,Dg组分在气相中的扩散系数3.传质阻力项：气相色谱的传质阻力项包括气相和固定相传质阻力项。C=Cg+Cl气相传质阻力系数气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。对于填充柱：

k为容量因子，dp为填充物粒度，Dg为组分在载气流中的扩散系数。采用粒度小的填充物和分子量小的气体（如氢气）作载气可使Cg减小，提高柱效。54

液相传质阻力系数液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，发生质量交换，达到分配平衡，然后又返回气液界面的传质过程。df为固定相的液膜厚度，Dl为组分在液相的扩散系数。液膜厚度越薄，组分在液相的扩散系数越大，液相传质阻力越小。4.分离条件的选择4.1总分离效能指标一个混合物能否为色谱柱所分离，取决于固定相与混合物中各组分子间的相互作用大小是否有区别，但各种操作条件的选择是否合适，对于实现分离的可能也有很大影响。分辨率作为色谱柱的总分离效能指标。57两组分怎样才达到完全分离？1.色谱峰之距离相差足够大；2.峰窄。分辨率（分离度）R越大，相邻两组分分离得越好；保留值的差别，主要决定于固定液的热力学性质，宽窄反映了色谱过程的动力学性质。分辨率（分离度）R=0.75®不完全分离R

=1.0峰A中含有4%的BRs=1.5

®分离程度可达99.7%；基本完全分离（相邻峰完全分开的标志）。保留时间之差底峰宽的均值柱长:下3式(设Y1=Y2)导出:neff,2的关系式适当的柱长634.2载气及其流速的选择根据速率理论方程，对一定的色谱柱和试样，有一个最佳的载气流速，此时柱效最高。在实际工作中，为了缩短分析时间，往往使流速稍高于最佳流速。当流速较小时，分子扩散项成为色谱峰扩张的主要因素，应采用分子量较大的载气；当流速较大时，传质项成为控制因素，宜采用低分子量的载气，此时组分在载气中有较大的扩散系数，可减少气相传质阻力，提高柱效。对于填充柱：

N2的最佳实用线速为10-12cm/s,流速为40-60ml/min;

H2的最佳实用线速为15-20cm/s,流速为60-90ml/min;654.3柱温的选择柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析速度。柱温选择的原则：根据样品和固定液所允许的温度范围来选择。1.柱温不能高于固定液的最高使用范围；2.柱温高不利于分离；3.柱温太低，扩散速率减小，分配不能迅速达到平衡，峰形变宽，柱效下降。在使最难分离的组分有尽可能好的分离的前提下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温。1.线性升温----恒温2.恒温---线性升温3.恒温---线性升温---恒温4.多种速率升温70固定相对于组分的分离起着关键性作用。气-固色谱的固定相:

1.具有吸附活性的多孔固体（吸附剂）2.具有特殊吸附活性的分子筛3.高分子多孔聚合物4.4固定相及其选择气-液色谱固定相由固定液+担体组成；在担体小颗粒表面涂渍上一薄层固定液色谱柱填充柱的固定相1担体(如硅藻土)固定液3~25%高沸点有机化合物具有化学惰性多孔性固体承载固定液热稳定化学稳定+(1)固定液固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液体状态，固定液种类繁多，一般为高沸点难挥发的有机化合物。固定液分类a.按化学结构和官能团分：烃类、醇和聚醇、酯和聚酯、聚硅氧烷、腈类等。b.按照固定液相对极性分：非极性、弱极性、中等极性、强极性对固定液的要求：挥发性小，在操作温度下有较低蒸气压，以免流失。热稳定性好，在操作温度下不发生分解。在操作温度下呈液体状态。对试样各组分有适当的溶解能力，否则易被载气带走而起不到分配作用。具有高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力。化学稳定性好，不与被测物质起化学反应。(2)担体对担体的基本要求：载体表面孔径分布均匀，比表面积大；载体表面呈现化学、物理惰性；热稳定性好,有一定的机械强度，不易破碎粒度均匀。40-60，60-80，80-100目担体分类：按化学成分分为：硅藻土载体、非硅藻土载体两大类。77选择担体的大致原则为：当固定液含量大于5％时，可选用硅藻土型(白色或红色)担体；当固定液含量小于5%时，应选用处理过的担体；对于高沸点组分，可选用玻璃微球担体；对于强腐蚀性组分，可选用氟担体。

(3)固定液的选择首先选择合适使用温度范围的固定液;一般根据“结构相似”和“相似相溶”的原则，即选择固定液要与被分离组分结构相似。“极性”分离非极性物质：非极性固定液---沸点；分离极性物质：极性固定液---极性；极性、非极性混合物：极性固定液---非极性先、极性后；形成氢键物质：极性或氢键型---形成氢键能力大小；复杂难分离物质：混合固定液；实际试样中组分往往比较复杂，实验选择。(4)色谱柱的制备三个步骤:固定液涂渍色谱柱填充色谱柱老化814.5其它操作条件的选择1.柱长和柱内径的选择:

填充柱柱长1-5m，柱内径3~6mm2.进样时间和进样量：小于1秒液体：0.1~5l，气体：0.1~10ml最大允许的进样量：应控制在峰面积（峰高）与进样量呈线性关系的范围内3.气化温度：

使液体试样迅速气化。在保证试样不分解的情况下，适当提高气化温度，有利于分离和定量，一般比柱温高30~70℃。5.检测器

作用：将色谱柱分离后的各组分按其特性及含量转化为相应的电信号。检测器性能的好坏直接影响色谱分析的定性定量结果。根据检测原理不同分为：浓度型检测器：测量载气中某组分浓度瞬间变化。TCD、ECD质量型检测器：测量载气中某组分进入检测器的速度变化。FID、FPD

概述一个理想的检测器-灵敏度高-稳定性和重现性好-对样品无损检测-通用性好，对所有样品都有响应-线性响应范围宽however5.1检测器的性能指标对检测器的要求：响应快、灵敏度高、稳定性好、线性范围宽。1.灵敏度S：单位量的物质通过检测器所给出的信号值。（Q~R作图，直线）S=R/Q

浓度型检测器：进样量与峰面积成正比（定量基础）；进样量一定，峰面积与流速成反比→定量分析保持载气流速恒定。进样量与峰面积成正比（定量基础）；进样量一定，峰面积与流速无关。质量型检测器：2.检测限D（敏感度）检测器恰能产生和噪声相鉴别的讯号时，在单位体积或时间需向检测器进入的物质量(g)。通常认为恰能鉴别的响应讯号至少应等于检测器噪声的两倍。检测限式中N为检测器的噪声，指基线在短时间内左右偏差的毫伏数，S为检测器的灵敏度。D值越小，仪器越敏感。检测限以D表示：903.最小检测量Q0检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度（或质量），被定义为最低检测限（或最小检测量）。Q0与检测器的检测限成正比，但与检测限不同，Q0不仅与检测器的性能有关，还与柱效率及操作条件有关。半峰宽越小，Q0越小。4.线性范围试样量与讯号之间保持线性关系的范围，用最大进样量与最小检测量的比值来表示，这个范围越大，越有利于准确定量。92特点：结构简单，灵敏度适宜，稳定性较好，对所有的物质都有响应。最广泛、最成熟：通用检测器5.2热导池检测器（1）热导池的结构池体和热敏元件组成，分为双臂、四臂热导池（2）热导池检测器的基本原理基于不同物质具有不同的导热系数

气相色谱仪中的桥路色谱检测器TCD工作原理:电桥记录仪ER1R参R测R2气体热导系数之差色谱峰面积参比池仅通过载气测量池通过组分热导池检测器TCD（3）影响热导池检测器灵敏度的因素桥流大→灵敏度高钨丝温度提高，温差加大，100-200mA基线不稳,缩短使用寿命池体温度低→灵敏度高低有利于传热不低于柱温，防止冷凝热敏元件电阻温度系数(铼-钨合金)大于钨丝影响因素载气：载气与试样的导热系数相差越大，S越高；

H2热导系数最大组分热导系数小小于8.0

10-5cal/cm.·C·SH2>He>>N2>ArH2:41.6,He:34.8,N2:5.8,Ar:4.0提高灵敏度用H2特点：对大多数有机化合物有很高的灵敏度，一般比TCD高几个数量级，选择性也更高。含碳物质氢火焰中离子化，外电场作用形成电流,与待测物质量正比。

检测含碳化合物更通用。结构简单、灵敏度高、响应快、稳定性好。5.3氢火焰离子化检测器（1）结构与离子化作用机理离子室：不锈钢制成火焰离子化机理：至今还不十分清楚其机理，普遍认为这是一个化学电离过程。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。以苯为例，在氢火焰中的化学电离反应如下：

（2）操作条件的选择气体流量----载气、H2、空气载气：N2，分离效能H2：与载气流量之比1:1-1.5空气：氢气与空气之比1:10极化电压：100-300V使用温度：80-200℃灵敏度几乎相同。6.定性定量方法

定性，即确定每个色谱峰代表什么物质。定量，即测定出已知组分的含量。

1036.1色谱定性分析方法色谱定性分析通常采用两大类方法：1.色谱方法定性2.与其它分析仪器联用定性色谱自身定性—保留值1.与已知化合物对照定性；2.相对保留值r21作为定性参数；3.利用文献保留指数定性:重现性好。根据保留值（保留时间、相对保留值、Kovats保留指数）进行定性分析是最常用的一种定性方法，有很大的局限性，如可靠性不足以鉴定完全未知的物质。纯标准样对照文献值对照相对保留值保留指数I色谱自身定性—保留值保留值标样加入保留指数I(Kovats指数)是一种重现性较其它保留数据都好的定性参数，可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照而不需要标准样品。保留指数是把物质的保留行为用两个紧靠紧它的标准物（一般是两个正构烷烃）来标定。保留指数I的测定方法,如下图所示：Z、Z+1代表具有Z个和Z+1个碳原子数的正构烷烃被测物质的保留值应在这两个正构烷烃的保留值之间正构烷烃的保留指数则人为地定为它的碳数乘以100，如正戊烷、正己烷的保留指数分别为500、600与其它分析仪器联用定性气相色谱-质谱(GC-MS)、NMR联用；气相色谱-富里叶变换红外光谱(GC-FTIR)联用；与化学方法配合进行定性鉴定；仪器联用定性GC-MSGC-FTIRGC-NMR在一定的操作条件下，分析组分i的重量Wi或其在载气中的浓度与检测器的相应讯号（Ai或hi)成正比:1）准确测量峰面积；2）求出比例常数；3）正确选用定量计算方法，将测得组分的峰面积换算为百分含量。6.2色谱定量分析方法6.2.1峰高和峰面积测量1.峰高h(1)峰高（h）乘半峰宽法：A=1.065h·Y1/2

适用范围：对称峰。简单快速。(2)峰高（h）乘峰底宽度法：A=h·Y适用范围：矮而宽的峰(3)峰高（h）乘平均峰宽法：适用范围：不对称色谱峰2.峰面积测量(4)峰高乘保留时间法：

适用范围：狭窄峰。(5)数字积分仪求峰面积应用范围广，精度一般可达0.2~2%。6.2.2定量校正因子物质量~峰面积成正比关系。同一检测器对不同物质具有不同应值，2个相等量的物质得到的峰面积往往不相等。色谱定量校正因子有两种表示方法：1.绝对定量校正因子fi

'

fi

'=Wi/Ai单位峰面积所代表物质的重量。fi'主要由仪器的灵敏度所决定。既不易准确测定，也无法直接应用。2.相对定量校正因子fi：定量分析都用相对校正因子，即某物质与标准物质绝对校正因子之比值。标准物：TCD-苯，FID-正庚（己）烷按被测组分使用的计量单位不同，可分为重量、摩尔、体积校正因子。

校正因子的测定

准确称量被测组分和标准物质，混合后，在实验条件下进样分析，分别测量相应的峰面积，可数次测量，求其平均值。定量校正因子定量校正因子绝对校正因子相对校正因子原因:不同检测器对不同组分的灵敏度不同测量fi常用标准物:苯(TCD),正庚烷（FID)自身测得,受条件影响相对某种标准物/便于比较1.归一化法：简便、准确。条件：试样中所有组分都能流出色谱柱，并在所用检测器上都产生信号且测出其fi

值。即组分全部出峰。6.2.3定量分析方法2．内标法：使用条件：1）组分不能全部流出色谱柱；2）检测器不能对各组分都产生信号；3）分析需要只测定样品中的某几个组分。原理：将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中，根据被测物和内标物的重量及其在色谱图上相应的峰面积比，求出某组分的含量。一般常以内标物为基准，则fs=1内标物的选择1.试样中不存在的纯物质；2.加入的量接近于被测组分；3.内标物色谱峰位置在被测组分色谱峰附近，或几个被测组分中间，并与这些组分完全分离；4.物化性质与被测物相近，能完全溶解于样品中，但不能与样品发生化学反应。内标法的优点：

因ms/m比值恒定，所以进样量不必准确；

通过测量Ai/As比值进行计算，操作条件稍有变化时对结果没有什么影响，因此定量比较准确。

适宜于低含量组分分析，且不受归一法使用上的局限。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，对常规分析比较麻烦；其次，在样品中加入一个内标物后对分离度的要求比原样品更高。3.内标标准曲线法为了减少称样和计算数据的麻烦，适于工厂控制分析的需要，可用内标标准曲线法进行定量测定-----简化的内标法。过程标准曲线制作：将被测组分纯物质配成不同浓度的标准溶液。取固定量的标准溶液和内标物，混合后进样，测Ai和As，以Ai/As对标准溶液浓度作图。分析时，取相同量的样品和内标物，测出其峰面积比，从标准曲线上查出被测物的含量。4.外标法（定量进样-标准曲线法）用欲测组分的纯物质来制作标准曲线。配制已知浓度被测组分的纯物质的标准样，取固定量进行色谱分析，测出各组分的峰面积（或峰高），绘制相应讯号对其含量的标准曲线。分析试样时，取同样量的试样，测得该试样的相应讯号，由标准曲线即可查出其百分含量。特点：操作简单、计算方便，但结果的准确度主要取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。实验四气相色谱分析条件的选择和色谱峰的定性鉴定一、实验目的与要求了解气相色谱仪的基本结构、工作原理与操作技术学习选择气相色谱分析的最佳条件，了解气相色谱分离样品的基本原理；掌握根据保留值，作已知物对照定性的分忻方法；掌握归一化法测定混合物各组分的含量。二、实验原理各物质在一定色谱条件（一定的色谱柱与操作条件等）下确定各自的保留值，此保留值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，他们的色谱峰均能分开，则可将各个色谱峰的保留值与各相应的标准样品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。三、实验仪器1.气相色谱仪2.氮气或氢气钢瓶3.色谱柱：苯系物专用检测柱4.微量进样器（10uL，100uL，和1mL）初始色谱条件：

气化温度：150℃，检测温度：150℃，

载气（N2）流速：30mL/min，

燃烧气（H2）流速：40mL/min，

助燃气（空气）流速：400mL/min，

柱温：65℃。四、实验试剂1.苯2.甲苯3.乙苯4.正己（庚）烷

均为分析纯五、实验步骤1.分别取取苯、甲苯及乙苯各50μL，用正己（庚）烷稀释至50mL容量瓶中，密封摇匀。2.根据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节到可进样状态，待仪器上的电路和气路系统的达到平衡，工作站上基线平直时，即可进样。3.

分别吸取以上各标准样品2uL，注入汽化室，启动工作站采集色谱数据，重复进样两次。4.

吸取2uL已加入苯、甲苯及乙苯的混合试样进样，记录色谱图。重复进样两次。5.

改变柱温：60℃~80℃，以混合样品进行测试，记录各色谱图上各组分色谱峰的保留时间值，判断柱温对分离的影响。六、数据及记录1.记录实验条件2.记录各单标样及混合样品色谱图中各组分的保留时间tR，并将混合样品中各组分的保留时间tR与单标样保留时间tR进行比较。根据tR进行混合样品中各组分的初步定性。单标苯甲苯乙苯123平均值123平均值123平均值tM/mm混合样第一峰第二峰第三峰123平均值123平均值123平均值tM/mm温度t苯t甲苯t乙苯123平均值123平均值123平均值60℃65℃70℃75℃80℃温度的影响有时间还可以试试其他条件的影响七、思考题气相色谱定性分析的基本原理是什么？本实验中怎样定性的？试讨论各色谱条件（柱温等）对分离的影响。本实验中的进样量是否需要准确，为什么？简要分析各组分流出先后的原因。实验五

苯、甲苯、乙苯的气相色谱定量分析一、目的要求

学习气相色谱法测定样品的基本原理、特点。定性和定量分析的基本方法。

学习内标法定量的基本原理和测定方法。

学习外标法定量的基本原理和测定方法，以及与内标法定量的区别。二、实验原理根据保留值（tR、VR）定性由峰面积（或峰高）定量定量方法有：外标法，内标法，归一法等。1.相对定量校正因子fi：定量分析都用相对校正因子，即某物质与标准物质绝对校正因子之比值。标准物：TCD-苯，FID-正庚（己）烷按被测组分使用的计量单位不同，可分为重量、摩尔、体积校正因子。

校正因子的测定

准确称量被测组分和标准物质，混合后，在实验条件下进样分析，分别测量相应的峰面积，可数次测量，求其平均值。2．内标法：使用条件：1）组分不能全部流出色谱柱；2）检测器不能对各组分都产生信号；3）分析需要只测定样品中的某几个组分。原理：将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中，根据被测物和内标物的重量及其在色谱图上相应的峰面积比，求出某组分的含量。一般常以内标物为基准，则fs=1内标物的选择1.试样中不存在的纯物质；2.加入的量接近于被测组分；3.内标物色谱峰位置在被测组分色谱峰附近，或几个被测组分中间，并与这些组分完全分离；4.物化性质与被测物相近，能完全溶解于样品中，但不能与样品发生化学反应。内标法的优点：

因ms/m比值恒定，所以进样量不必准确；

通过测量Ai/As比值进行计算，操作条件稍有变化时对结果没有什么影响，因此定量比较准确。

适宜于低含量组分分析，且不受归一法使用上的局限。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，对常规分析比较麻烦；其次，在样品中加入一个内标物后对分离度的要求比原样品更高。3.内标标准曲线法为了减少称样和计算数据的麻烦，适于工厂控制分析的需要，可用内标标准曲线法进行定量测定-----简化的内标法。过程标准曲线制作：将被测组分纯物质配成不同浓度的标准溶液。取固定量的标准溶液和内标物，混合后进样，测Ai和As，以Ai/As对标准溶液浓度作图。分析时，取相同量的样品和内标物，测出其峰面积比，从标准曲线上查出被测物的含量。4.外标法（定量进样-标准曲线法）用欲测组分的纯物质来制作标准曲线。配制已知浓度被测组分的纯物质的标准样，取固定量进行色谱分析，测出各组分的峰面积（或峰高），绘制相应讯号对其含量的标准曲线。分析试样时，取同样量的试样，测得该试样的相应讯号，由标准曲线即可查出其百分含量。特点：操作简单、计算方便，但结果的准确度主要取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。三、实验仪器1.气相色谱仪2.氮气或氢气钢瓶3.色谱柱：苯系物专用检测柱4.微量进样器（10uL，100uL，和1mL）初始色谱条件：

气化温度：150℃，检测温度：150℃，

载气（N2）流速：30mL/min，

燃烧气（H2）流速：40mL/min，

助燃气（空气）流速：400mL/min，

柱温：65℃。四、实验试剂1.苯2.甲苯3.乙苯4.正己（庚）烷

均为分析纯五、实验步骤1.标准样品的配制：分别按下列比例移取苯、甲苯、乙苯于25mL容量瓶中，用正己烷/正庚烷稀释至刻度，密封摇匀。编号苯/uL甲苯/uL乙苯/uL150101025030303505050450707055090902.根据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节到可进样状态，待仪器上的电路和气路系统的达到平衡，工作站上基线平直时，即可进样。3.

分别吸取以上各标准样品2uL，注入汽化室，启动工作站采集色谱数据，重复进样两次。4.

样品的测定：在25mL容量瓶中加入适量未知样品和50μL苯，用正己烷稀释至刻度，摇匀，测定，并重复进样两次。六、数据及记录1.记录实验条件2.测量各色谱图上各组分色谱峰面积Ai值，以苯作内标物质，计算mi/ms，Ai/As值，绘制各组分Ai/As~mi/ms的标准曲线图。分别计算甲苯、乙苯对苯的相对质量较正因子。3.根据未知试样的Ai值，分别计算未知试样中甲苯、乙苯各自的浓度。组分苯甲苯乙苯f’1.001.041.09气相色谱分析的优缺点。气相色谱仪由哪几部分组成？各部分的作用。气相色谱的分离原理。基线、保留值、死时间、保留时间、调整保留时间热导池检测器的基本原理根据色谱图可得到哪些信息？简述柱温选择的原则。简述色谱定量分析的依据对固定液的要求使用归一化方法定量时，应具有什么条件？内标法使用条件、内标法特点色谱定量分析时采用内标法，内标物选择的基本原则是什么？比较热导池检测器和氢火焰检测器的优缺点。简述热导池气相色谱常用氢气作载气的原因。实验四

高效液相色谱法测定咖啡因的含量实验目的

1．学习高效液相色谱仪的基本结构和基本操作。2．了解反相色谱法的原理、优点和应用。3．掌握采用高效液相色谱法进行定性和定量分析的基本方法。实验原理

高效液相色谱法是以液体作为流动相的色谱法，它是利用样品中各组分在色谱柱中固定相和流动相相间分配系数或吸附系数的差异，将各组分分离后进行定性、定量分析。本实验以咖啡因为测定对象，以反相HPLC来分离检测未知样中咖啡因的含量。用反相液相色谱法将咖啡因分离。以咖啡因标准系列溶液的色谱峰面积对其浓度做工作曲线。再根据样品中咖啡因的峰面积，由工作曲线算出其浓度。仪器与试剂

1．Agilent1100高效液相色谱仪；XDB-C8色谱柱（4.6mm×150mm）；填料粒径5μm；25μL平头微量注射器。2.容量瓶（100mL、10mL）；移液管3．系列咖啡因标准溶液准确称取25mg咖啡因标准试剂置于100mL烧杯中，定容至100mL容量瓶中，摇匀。分别吸取1mL、2mL、3mL、4mL标准溶液于10mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀。未知浓度咖啡因溶液2组。4．流动相20%甲醇+80%二次蒸馏水实验步骤

1．先配制一系列咖啡因标准溶液。2．打开电脑，开仪器（由上至下）点开InstrumentOnline调整流动相流量，打开Purge阀，排气泡，然后调小流量，观察基线是否平稳。3．待基线平稳后，选择参数，设定方法。用待进样溶液清洗过的平头微量注射器，吸取25μL溶液，进样。由小到大测定标准溶液的浓度，以色谱峰面积对其浓度做工作曲线。4．测定两个未知浓度样品的峰面积，从工作曲线上求出未知浓度样品的浓度。5．关机。先关仪器（从下至上），再依次关工作站和电脑。6．数据处理。《仪器分析实验》高效液相色谱法HighPerformanceLiquidChromatographyForShort：HPLC164实验目的了解HPLC仪器基本结构,掌握实验仪器的一般使用方法；加深对色谱分离原理的理解，掌握主要实验条件的选择；掌握液相色谱定性定量分析技术。建议在实验过程中，对比前面的气相色谱实验技术，进一步巩固和提高所学知识和实验技能。一、色谱分离原理色谱法是一类高效分离方法。色谱分离原理是什么？HPLC和GC仪器的分离部件是什么？它们有什么不同？HPLC和GC的主要差别？二、色谱分析技术色谱分析是一类重要的仪器分析方法，其特点是分离能力强、定量准确，适合于复杂样品或多组分样品分析。常见的色谱定性方法？色谱定量分析的依据？气相色谱实验采用那种定量分析方法？有何特点？HPLC和GC的应用特点

三、HPLC仪器和实验技术HPLC仪器的基本组分？主要部件的工作原理