气相色谱基础知识

1气相色谱法(GC)：是以气体为流动相的色谱分析法。2气相色谱要求样品

气化，不适用于大部分沸点高和热不稳定的化合物，对于腐蚀性能和反应性能较强的物质更难于分析。大约有15%-20%的有机物能用气相色谱法进行分析。3气相色谱仪的组成

：气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温控系统、记录系统。4气路系统

：包括气源、净化器和载气流速控制;常用的载气有：氢气、氮气、氦气。5进样系统

：包括进样装置和气化室。气体进样器(六通阀)：试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱;液体进样器：不同规格的微量注射器，填充柱色谱常用10μL;毛细管色谱常用1μL;新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。6进样方式

：分流进样：样品在汽化室内气化，蒸气大部分经分流管道放空，只有极小一部分被载气导入色谱柱;不分流进样：样品直接注入色谱的汽化室，经过挥发后全部引入色谱柱。7分离系统

：色谱柱：填充柱(2-6mm直径，1-5m长)，毛细管柱(0.1-0.5mm直径,几十米长)。8温控系统的作用

：温度是色谱分离条件的重要选择参数;:气化室、色谱柱恒温箱、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度;气化室：保证液体试样瞬间气化;检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝;色谱柱恒温箱：准确控制分离需要的温度。9检测系统

：作用：将色谱分离后的各组分的量转变成可测量的电信号；指标：灵敏度、线性范围、响应速度、结构、通用性。通用型——对所有物质均有响应;专属型——对特定物质有高灵敏响应。检测器类型：浓度型检测器：热导检测器、电子捕获检测器;质量型检测器：氢火焰离子化检测器、火焰光度检测器。10热导检测器的主要特点：结构简单，稳定性好;对无机物和有机物都有响应，不破坏样品;灵敏度不高。11氢火焰离子化检测器的特点

：优点：(1)典型的质量型检测器;(2)通用型检测器(测含C有机物);(3)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速、死体积小、线性范围宽等特点;(4)比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g·g-1。缺点：(1)对载气要求高(2)检测时要破坏样品，无法回收样品(3)不能检测永久性气体、水及四氯化碳等。12电子俘获检测器的特点

：对卤素、硫、磷、氮、氧有很强的响应;灵敏度高，可用于痕量农药残留物的分析;线性范围较窄。13火焰光度检测器(FPD)

：是一种对含硫、磷化合物具有高选择性的检测器。含硫、磷化合物在富氢火焰中燃烧被打成有机碎片，发出不同波长的特征光谱。14固定相

：固体固定相：固体吸附剂;液体固定相：由载体和固定液组成;聚合物固定相。15固体固定相

：一般为固体吸附剂，常用的有活性炭，硅胶，氧化铝和分子筛。优点：吸附容量大、热稳定性好、价格便宜;缺点：柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要进行活化。应用：主要用于惰性气体、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般气体和低沸点物质。16作为载体使用的物质应满足的条件

：表面有微孔结构，孔径均匀，比表面积大;化学和物理惰性，即与样品组分不起化学反应，无吸附作用或吸附很弱;热稳定性好;有一定的机械强度和浸润性，不易破碎;具有一定的粒度和规则的形状，最好是球形。17对固定液的要求

：在使用温度下是液体，具有较低的挥发性;具有良好的热稳定性;对要分离的各组分应具有合适的分配系数;化学稳定性好，不与样品组分、载气、载体发生任何化学反应。18固定液的分类

：非极性固定液、中等极性固定液、强极性固定液、氢键型固定液。19非极性固定液

：主要是一些饱和烷烃和甲基硅油，它们与待测物质分子之间的作用力以色散力为主。组分按沸点由低到高顺序流出，若样品中兼有极性和非极性组分，则同沸点的极性组分先出峰。常用的固定液有角鲨烷(异三十烷)、阿皮松等。适用于非极性和弱极性化合物的分析。20中等极性固定液

：由较大的烷基和少量的极性基团或可以诱导极化的基团组成，它们与待测物质分子间的作用力以色散力和诱导力为主，组分基本上按沸点顺序出峰，同沸点的非极性组分先出峰。常用的固定液有邻苯二甲酸二壬酯、聚酯等，适用于弱极性和中等极性化合物的分析。21强极性固定液：含有较强的极性基团，它们与待测物质分子间作用力以静电力和诱导力为主，组分按极性由小到大的顺序出峰。常用的固定液有氧二丙腈等，适用于极性化合物的分析。22氢键型固定液：是强极性固定液中特殊的一类，与待测物质分子间作用力以氢键力为主，组分依形成氢键的难易程度出峰，不易形成氢键的组分先出峰。常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，适用于分析含F、N、O等的化合物。23固定液的选择：①按极性相似原则选择：极性相似，溶解度大，分配系数大，保留时间长:②按官能团相似选择：酯类---酯或聚酯类固定液;醇类---聚乙二醇固定液。③按主要差别选择：各组分间沸点是主要差别----非极性固定液;极性为主要差别----极性固定液。④选择混合固定液：对于难分离的复杂样品，可选用两种或两种以上固定液。24聚合物固定相：既可作为固体固定相，也可作为载体，又称高分子多孔微球。物质在其表面既存在吸附作用，又存在溶解作用。(1)具有较大的比表面积，表面孔径均匀(2)对非极性及极性物质无有害的吸附活性，拖尾现象小，极性组分也能出对称峰(3)由于不存在液膜，无流失现象，热稳定性好(4)机械强度和耐腐蚀性较好，系均匀球形，在填充柱色谱中均匀性、重现性好，有助于减少涡流扩散。25载气种类的选择：检测器的适应性;载气流速的大小。26柱温的选择：(1)首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度(超过该温度固定液易流失)和最低使用温度(低于此温度固定液以固体形式存在)范围之内。(2)提高柱温，可以改善传质阻力，有利于提高柱效，缩短分析时间，但降低了容量因子和选择性，不利于分离。一般的原则是：在使最难分离的组分尽可能分离的前提下，尽量采用较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。(3)柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。(4)组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。27载体和固定液含量的选择：配比：固定液在载体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之间。配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。28进样条件的选择：进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。进样要求动作快、时间短;气化室一般较柱温高30~70°C。29提高色谱分离能力的途径：(1)塔板理论：增加柱长，减小柱径，即增加柱子塔板数;(2)速率理论：减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻力，可降低塔板高度。30毛细管色谱柱的结构特点：(1)不装填料阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.2mm。(2)气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。(3)固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则气相和液相传质阻力大大降低。(4)毛细管色谱柱柱效高达每米3000～4000块理论塔板，一支长度100米的毛细管柱，总的理论塔板数可达104～106。31、毛细管色谱具有以下优点：(1)分离效率高：比填充柱高10～100倍;(2)分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度；(3)色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式;(4)灵敏度高，一般采用氢焰检测器；(5)涡流扩散为零。32、毛细管色谱的类型：(1)涂壁毛细管柱：将固定液直