07气相色谱法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 气相色谱法,Gas Chromatography (GC),1,7.1,概述,第七章 气相色谱法,7.2,气相色谱仪,7.3,检测器,7.4,气相色谱柱,7.5,分离条件的选择,7.6,定性和定量分析,2,7.1,概述,1.,气相色谱法,2.,气相色谱法特点,气相色谱法是一种以,气体为流动相,的,柱色谱,方法,（,1,）,原理简单，操作方便,（,2,）,适用于全部色谱分析对象中的,20%,（范围广）,（,3,）,分离效率高、灵敏度高、分析速度快,3,7.1,概述,3.,气相色谱法的适用对象,能够气化且热稳定、不具腐蚀性的液体或气体,（,2,）,能,分离组成极复杂的混合物,，如石油、污染水样及天然精油等,（,1,）,能,分离性质极相似的物质,，如同位素、同分异构体、对映体,4,7. 2,气相色谱仪,7.2.1,气相色谱仪示例,7.2.2,气相色谱仪结构流程,7.2.3,气相色谱仪基本部件,5,7.2.1,气相色谱仪示例,岛津,GC-17A,气相色谱仪,6,7.2.1,气相色谱仪示例,上分,GC122,气相色谱仪,7,7.2.2,气相色谱仪结构流程,温控系统,载气系统,进样系统,色 谱 柱,检测系统,8,7.2.2,气相色谱仪结构流程,气相色谱平面结构流程,载气,净化器,流量计,色谱柱,柱箱,汽化室,检测器,记录器,进样,放空,气相色谱仪流程图,载气,净化器,流量计,色谱柱,柱箱,汽化室,检测器,记录器,进样,放空,气相色谱仪流程图,载气,净化器,流量计,色谱柱,柱箱,汽化室,检测器,记录器,进样,放空,气相色谱仪流程图,载气,净化器,流量计,色谱柱,柱箱,汽化室,检测器,记录器,进样,放空,气相色谱仪流程图,载气,净化器,流量计,色谱柱,柱箱,汽化室,检测器,记录器,进样,放空,气相色谱仪流程图,载气,净化器,流量计,色谱柱,柱箱,汽化室,检测器,记录器,进样,放空,气相色谱仪流程图,9,气相色谱立体结构流程,7.2.2,气相色谱仪结构流程,10,7.2.3,气相色谱仪基本部件,7.2.3.1,气路系统,7.2.3.2,进样系统,7.2.3.3,色 谱 柱,7.2.3.5,温控系统,7.2.3.4,检测系统,11,7.2.3.1,气路系统,气相色谱仪的气路是一个,载气连续运行的密闭系统,常用载气为,氮气,、,氩气,、,氢气,和,氦气,等,载气在进入色谱仪前必须经过,净化,处理,12,7.2.3.2,进样系统,进样器：,液体样品,:,微量注射器,进样系统：进样器,+,气化室,气化室：,将液体试样瞬间气化的装置。,气体样品,:,医用注射器,或,六通阀,13,7.2.3.3,色谱柱,又称,分离柱,，是色谱仪的心脏，安装在,温控,的柱室内,1,、柱材质,不锈钢管或玻璃管，内径,3-6,毫米。,长度根据需要确定,2,、柱填料,粒度为,60-80,或,80-100,目的色谱固定相。,气,-,固色谱：,固体吸附剂,气,-,液色谱：,担体,+,固定液,14,7.2.3.3,色谱柱,色谱柱的制备对柱效有较大影响,填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将柱堵死,填料装填太松，空隙体积大，柱效低,色谱柱详见第四节,15,7.2.3.4,温控系统,温度,是气相色谱分离条件的重要参数；,气化室,、,色谱柱,、,检测器,三部分在气相色谱仪工作时均需控制温度；,16,7.2.3.4,温控系统,气化室：,保证液体试样瞬间气化,.,色谱柱,：,保证固定液处于液态；,保证试样处于气态；,准确控制分离需要的温度,检测器：,保证被分离后的组分通过检测器时不会发生冷凝,.,17,7.2.3.4,检测系统,色谱仪的眼睛，包括,检测器,、,放大器,、,记录仪,三部分,1,、检测系统的功能,被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其,浓度,或,质量,随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录并显示，给出色谱图,有关检测器原理、结构详见第三节,18,7.3,检测器,7.3.1,检测器类型,7.3.2,检测器性能指标,7.3.3,常用气相色谱检测器,19,7.3.1,检测器类型,热导检测器,（,TCD,）,1,、根据适用范围分类,火焰离子化检测器,（,FID,）,通用型,对所有物质均有响应,选择型,对特定物质有高灵敏响应,电子捕获检测器,（,ECD,）,火焰光度检测器,（,FPD,）,20,7.3.1,检测器类型,热导检测器,（,TCD,）,2,、根据检测原理分类,火焰离子化检测器,（,FID,）,浓度型,响应与浓度的变化成比例,质量型,响应与单位时间内的物质量成比例,电子捕获检测器,（,ECD,）,火焰光度检测器,（,FPD,）,21,7.3.2,检测器性能指标,1,、灵敏度,单位物质（浓度或质量）,通过检测器时,产生的信号大小,，称为对该物质的灵敏度,（,Sensitivity,，,S,），,灵敏度是响应信号对进入检测器的被测物质量的变化率。,灵敏度,是衡量,所有仪器,检测器性能的一项指标。,记录仪信号变化率,通过检测器的样品量（浓度和质量）的变化率,22,7.3.2,检测器性能指标,在实际工作中，我们常常从色谱图上测量峰的面积来计算检测器的灵敏度。,根据灵敏度的定义，可得：,浓度型检测器,气体组分,W,一,样品量（,mg,），,A,一色谱峰面积（,mVmin,），,h,一峰高（,mV,），,c,一该物质在流动相的浓度（,mg/mL,）,F,0,一色谱柱出口处载气流速（,mL/min,）。,S,c,单位：,mVmL/mg,或,mVmL/mL,23,7.3.2,检测器性能指标,质量型检测器,A,一色谱峰面积（,cm,2,），,W,一样品量（,mg,）。,S,m,单位：,mVs/mg,24,7.3.2,检测器性能指标,2,、检测限,检测限,（,Detection Limit,，,D,）,定义为当,检测器产生的信号,等于,噪声的,3,倍,时，单位时间或单位体积内进入检测器的组分的,最小物质量,。,25,7.3.2,检测器性能指标,检测限可表示为：,D,不仅决定于,S,，而且受制于,N,，它是衡量检测器性能好坏比较全面的指标。,D,值越,小,的检测器，越有利于痕量分析。,N,:,噪声信号，,单位为,mV,26,7.3.2,检测器性能指标,3,、线性范围,线性范围,（,Linear Range,）,是指检测器,响应信号,与,被测组分质量或浓度,呈,线性关系,的范围。,线性范围越,宽,，越有利于定量测定,27,7.3.2,检测器性能指标,4,、响应时间,进入检测器的某一组分的输出信号达到其真值的,63,所需的时间。,一般要求小于,1s,。,灵敏度高,检测限小,响应快,线性范围宽,稳定性好,理想的检测器,28,7.3.3,常用气相色谱检测器,7.3.3.1,热导检测器,7.3.3.2,火焰离子化检测器,7.3.3.3,电子捕获检测器,7.3.3.4,火焰光度检测器,7.3.3.5,检测器性能比较,29,7.3.3.1,热导检测器,1,、热导池结构,池体：,热敏元件：,一般用不锈钢制成,电阻率高，电阻温度系数大的钨丝,30,7.3.3.1,热导检测器,热导系数反映了物质的传热本领，热导系数大的组分，传热的本领大；反之，传热的本领小。,热导检测器是,根据,不同物质与载气,具有,不同的热导系数,而设计的,。,31,7.3.3.1,热导检测器,2,、,TCD,检测原理,进样前：,R,2,=R,3,R,参,=R,测,则：,R,参,R,3,=R,测,R,2,此时，,电桥平衡,，,a,、,b,两端电位相等，,无电压信号输出,；记录仪走直线（,基线,）,a,b,32,7.3.3.1,热导检测器,2,、,TCD,检测原理,进样后：,R,参,R,测，,原因？,则：,R,参,R,2,R,测,R,1,电桥失去平衡,，,a,、,b,两端存在着电位差，,有电压信号输出,。信号与,组分浓度,相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的,峰状图形。,a,b,33,载气携带试样组分流过测量臂，而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差：,R,参,R,测,测量臂,载气,+,试样,参考臂,载气,34,7.3.3.1,热导检测器,3,、,TCD,特点,气相色谱常用的检测器。其,结构简单，稳定性好,对有机物或无机物都有响应，,适用范围广,灵敏度较低,，线性范围约为,10,4,。,35,7.3.3.1,热导检测器,4,、影响灵,TCD,灵敏度的因素,桥路电流,I,(,热丝工作电流,),：,I,增大,，钨丝的温度升高 ，钨丝与池体之间的温差增大 ，有利于热传导，检测器,灵敏度提高,。,检测器的响应值,SI,3,，,但稳定性下降，基线不稳,。,桥路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。,（,P231,）,36,7.3.3.1,热导检测器,池体温度：,池体温度与钨丝温度相差越大,，越有利于热传导，检测器的,灵敏度也就越高,;,但池体温度不能低于分离柱温度,，以防止试样组分在检测器中冷凝。,37,7.3.3.1,热导检测器,载气种类：,载气与试样的,热导系数,相差越大,，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测,灵敏度越高,。,载气的,热导系数大,，传热好，检测灵敏度高。,通常选用热导系数大的气体如氢气作载气。,38,7.3.3.1,热导检测器,39,7.3.3.2,火焰离子化检测器,FID,，也称,氢火焰离子化检测器,，简称,氢焰检测器,，是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。,40,7.3.3.2,火焰离子化检测器,1,、,FID,结构,在发射极（阴极）和收集极（阳极）之间加有一定的直流电压（,100300V,）构成一个外加电场。,氢焰检测器需要用到三种气体：,N,2,（载气携带试样组分）,H,2,（为燃气）,空气,（助燃气）。,使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。,41,7.3.3.2,火焰离子化检测器,2,、,FID,检测原理,当含有机物,C,n,H,m,的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在,C,层发生裂解反应产生自由基：,C,n,H,m,CH,（自由基）,A,区：预热区,B,层：点燃火焰,C,层：热裂解区,D,层：反应区,产生的自由基在,D,层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：,CH + O,2, CHO,+,+ e,（正离子）,42,7.3.3.2,火焰离子化检测器,2,、,FID,检测原理,生成的正离子,CHO,+,与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：,CHO,+,+ H,2,O,CO,H,3,O,化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流,（约,10,-6,10,-14,A,），放大后得到色谱峰。,（正离子）,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,CH,4,CH,4,CH,4,CH,4,CH,4,CH,4,CHO,+,CHO,+,CHO,+,CHO,+,CHO,+,CO,2,CO,2,CO,2,H 0,2,H 0,2,H 0,2,H 0,2,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,e,-,e,-,e,-,色谱柱,喷嘴,43,7.3.3.2,火焰离子化检测器,2,、,FID,检测原理,在一定范围内，,微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比,，所以氢焰检测器是质量型检测器,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,CH,4,CH,4,CH,4,CH,4,CH,4,CH,4,CHO,+,CHO,+,CHO,+,CHO,+,CHO,+,CO,2,CO,2,CO,2,H 0,2,H 0,2,H 0,2,H 0,2,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,H,2,e,-,e,-,e,-,色谱柱,喷嘴,44,7.3.3.2,火焰离子化检测器,3,、,FID,特点,典型的,质量型检测器,;,对,有机化合物具有很高的灵敏度,;,结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速快,;,无机气体、水、四氯化碳等,含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应,;,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,-12,gg,-1,。,45,7.3.3.2,火焰离子化检测器,4,、影响,FID,灵敏度的因素,各种气体流速和配比的选择,N,2,流速的选择主要考虑分离效能，,N,2,H,2,= 1,1,1,1.5,氢气,空气,=1,10,极化电压,正常极化电压选择,在,100,300 V,范围内。,46,7.3.3.3,电子捕获检测器,也称,电子俘获检测器，,ECD,是一种放射性离子化检测器，与火焰离子化检测器相似，也需要一个能源和电场。,1,、,ECD,结构,能源多数用,63,Ni,或,3,H,放射源。,47,7.3.3.3,电子捕获检测器,检测器内腔有,两个电极,和筒状的,放射源,。,2,、,ECD,工作原理,放射源贴在阴极壁上，以不锈钢棒作正极，在两极施加直流或脉冲电压。,48,7.3.3.3,电子捕获检测器,放射源的,射线将载气（,N,2,或,Ar,）电离，产生次级电子和正离子，在电场作用下，电子向正极走向移动，形成恒定基流。,49,7.3.3.3,电子捕获检测器,当载气带有电负性溶质进入检测器时，电负性溶质就能捕获这些低能量的自由电子，形成稳定的负离子。,负离子再与载气正离子复合成中性化合物，使基流降低而产生负信号,倒峰 。,50,7.3.3.3,电子捕获检测器,选择性很强,，,对具有电负性物质,（如含卤素、硫、磷、氰等）,有很高灵敏度,。,4,、,ECD,特点,较多应用于农药残留量,、大气及水质污染分析，以及生物化学、医学、药物学和环境监测等领域中。,它的缺点是,线性范围窄,，且响应易受操作条件的影响，重现性较差。,51,7.3.3.4,火焰光度检测器,FPD,是根据,硫、磷化合物,在富氢火焰中燃烧时能发射出,特征波长的光,而设计的。,由,燃烧系统,和,光学系统,组成。,1,、结构,对,硫、磷化合物,的,专用,高灵敏度检测器。,52,7.3.3.4,火焰光度检测器,当含硫的化合物随载气进入富氢火焰中燃烧时，其机理一般认为：,2,、,FPD,工作原理,当激发态,S,*,2,分子返回基态时发射出特征波长的光,(,max,为,394 nm),，并由光电倍增管转换成电信号，经微电流放大器放大，最后送至记录系统。,53,类型,检测限,线性范围,适用范围,TCD,浓度型,通用型,10,-8,mgmL,-1,10,4,有机物和无机物,FID,质量型,基本通用,10,-13,gg,-1,10,7,含碳有机物,ECD,浓度型,选 择型,10,-14,gmL,-1,10,2,10,4,卤素及亲电子物、农药,FPD,质量型,选 择型,10,-13,gg,-1,(P),10,-11,gg,-1,(S),10,4,(P),10,3,(S),含硫、磷化合物、农药,7.3.3.5,检测器性能比较,P371,表,201,54,7. 4,气相色谱柱,7.4.2,气液色谱填充柱,7.4.1,气固色谱填充柱,55,填充柱： 柱管,+,固定相,柱管： 内径,26mm,长,0.510m,的,U,型或,螺旋形的不锈钢或玻璃管。,固定相： 具有多孔性及较大表面积的吸附剂颗粒。,7.4.1,气固色谱填充柱,1,、气固色谱填充柱,56,活性炭,（非极性）,(2),活性氧化铝,（弱极性）,(3),硅胶,（极性）,(4),高分子多孔微球（,GDX,系列）,（不同极性）,(5),分子筛,（极性）,7.4.1,气固色谱填充柱,2,、气固色谱固定相,固体吸附剂,P235,表,7.2,57,小颗粒表面涂渍上一薄层固定液,1,、气液色谱固定相,载体,+,固定液,7.4.2,气液色谱填充柱,载体：,也称支持体，担体,化学惰性,的,多孔,性固体颗粒。,具有较大的比表面积、较高的热稳定性和机械强度，颗粒大小均匀，一般,40100,目。,载体,固定液,58,载体类别,红色载体,白色载体,煅烧成分,天然硅藻土,硅藻土,+,助溶剂,（碳酸钠）,结构,孔径较小,表孔密集,颗 粒疏松,孔径较大,比表面积,较大,较小,机械强度,较好,较差,分离物质极性,非极性、弱极性,极性,活性吸附中心点,多,少,59,载体的表面处理,硅藻土载体表面有活性中心。,使用前要进行化学处理，以,改进孔隙结构,，,屏蔽活性中心,。,处理方法有,酸洗、碱洗、硅烷化,等。,7.4.2,气液色谱填充柱,（,1,）酸洗（除去碱性基团）；,（,2,）碱洗（除去酸性基团）；,（,3,）硅烷化（消除氢键结合力）。,60,a),热稳定性好、蒸汽压低,流失少；,b),化学稳定性好,不与其它物质反应；,c),对试样各组分有合适的溶解能力（分配系数,K,适当）；,d),对各组分具有良好的选择性；,e),粘度低，能在担体表面形成均匀液膜。,（,1,）、对固定液的要求：,7.4.2,气液色谱填充柱,3,、固定液,61,a),静电力,极性与极性分子之间，,(,又称取向力、定向力,),b),诱导力,极性与非极性分子之间,c),色散力,非极性分子之间，与沸点成正比,d),氢键力,强度介于化学键力和范德华力,之间的静电吸引，亦属取向力。,前三种统属范德华力，后者属特殊范德华力。,（,2,）、固定液与组分的作用力：,7.4.2,气液色谱填充柱,62,1959,年由,Rohrschneider,提出用,相对极性,P,来表示,固定液的分离特征,。,规定,:,非极性固定液,角鲨烷,的极性为,0,，,强极性固定液,-,氧二丙睛,的极性为,100,其它固定液的相对极性以它们为标准。,（,3,）、固定液的相对极性,7.4.2,气液色谱填充柱,63,选择一对物质（,正丁烷,丁二烯,或,环己烷,苯）,，来进行试验。分别测定它们在氧二丙腈、角鲨烷及欲测固定液的色谱柱上的相对保留值，将其取对数后，得到,:,（,3,）、固定液的相对极性,7.4.2,气液色谱填充柱,或,64,若在,-,氧二丙睛，角鲨烷及被测固定液上的,q,值分别是,q,1,，,q,2,和,q,x,，则固定液的相对极性,Px:,由此测得的各种固定液构相对极性均在,0,100,之间。,7.4.2,气液色谱填充柱,65,（,4,）、固定液的选择,一般遵循“,相似相溶,”原理,非极性组分,非极性固定液,沸点低的物质先流出；,极性物质,极性固定液,极性小的物质先流出,各类极性混合物,极性固定液,极性小的物质先流出；,氢键型物质,氢键型固定液,不易形成氢键的物质先流出；,复杂混合物,两种或以上混合固定液,7.4.2,气液色谱填充柱,66,5.3.1,气相色谱仪,例如：,苯和环己烷的色谱分离,苯沸点,80.1,0,C,环己烷沸点,80.7,0,C,采用非极性固定液 ，出峰顺序由蒸汽压决定，所以分不开；,但是苯容易极化,t,R(,苯）,/t,R,（环己烷）,（,1,）用弱极性的邻苯二甲酸二辛酯,1.5,（,2,）用极性的聚乙二醇,-4003.9,（,3,）用,，氧二丙氰,6.3,7.4.2,气液色谱填充柱,67,7.5,分离条件的选择,1,、柱长的选择,增加柱长对提高分离度有利,(,L,R,2,),，但组分的保留时间,t,R,，且柱阻力,，不便操作。,柱长选用原则,：在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。,68,（,1,）,.,载气种类的选择,载气对柱效的影响：高流速,低摩尔质量,低流速,高摩尔质量,检测器要求：热导检测器,导热系数大,氢气,氢焰检测器,氮气,载气性质：安全性、经济性,2,、载气及其流速的选择,7.5,分离条件的选择,69,（,2,）,.,载气流速的选择,根据,H-u,曲线，,可见,曲线的最低点，塔板高度,H,最小，柱效最高，其相应的流速是最佳流速,（,u,opt,）,。,实际流速通常,稍大于最佳流速,，以缩短分析时间。,7.5,分离条件的选择,70,3.,柱温的确定,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。,柱温一般选择在,接近或略低于,组分平均沸点,时的温度。,组分复杂，沸程宽的试样，采用,程序升温,。,7.5,分离条件的选择,71,适用对象：,沸点范围宽的多组分混合物,在程序开始时，柱温较低，低沸点的组分得到分离，中沸点的组分移动很慢，高沸点的组分还停留在柱口附近；随着柱温的不断升高，组分由低沸点到高沸点依次得到分离。,程序升温：,色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留时间、色谱峰分布均匀且峰形对称。,72,正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较,7.5,分离条件的选择,73,7.6,定性和定量分析,7.6.1,样品制备,7.6.2,定量分析,7.6.3,定量分析,74,GC,分析对象是在气化室温度下能生成气态的物质。为保护色谱柱、降低噪声、防止生成新物质（杂峰），需要在进样前对样品进行处理。,7.6.1,样品制备,样品制备,75,1,）,水、乙醇和可能被柱强烈吸附的极性物质,柱效下降，需除去。,2,）,非挥发组份,会产生噪声，同时慢慢分解,产生杂峰。,3,）,稳定性差的组分,生成新物质,杂峰。,7.6.1,样品制备,76,7.6.1,定性分析,1,、用已知纯物质对照定性,是气相色谱定性分析中最方便，最可靠的方法。,该法是基于,在一定操作条件下，各组分保留时间是一定值,的原理。,77,7.6.1,定性分析,具体做法：,1,）分别以试样和标准物进样分析,各自的色谱图；,2,）对照：如果试样中某峰的保留时间和标样中某峰重合，则可初步确定试样中含有该物质。,3,）也可通过在样品中加入标准物，看试样中哪个峰增加来确定。,78,7.6.1,定性分析,79,7.6.1,定性分析,2,、根据保留指数定性,保留指数又称,Kovasts,指数,，将正构烷烃的保留指数规定为,100N,（,N,代表碳数），其他物质的保留指数，用,相邻两个正构烷烃的保留指数,进行标定而得到。,80,7.6.1,定性分析,重现性较好，,可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样品。,I,A,:,被测物质保留指数；,t,R,A,:,被测物质的调整保留时间,t,R,N,和,t,R,N+n,:,碳数分别为,N,和,N+n,的正构烷烃的调整保留时间,81,例题,2,：,在阿皮松,L,柱上，柱温,100,时，测得调整保留距离数据为：乙酸正丁酯,310.0 mm,，正庚烷,174.0 mm,，正辛烷,373.4 mm,，求乙酸正丁酯的保留指数。,解：已知,N=7,n=1,，依据公式：,得：,即乙酸正丁酯的保留指数为,775.6,。,在,与文献值对照,时，一定要重视文献值的实验条件，如固定液、柱温等。而且要用几个已知组分进行验证。,82,7.6.1,定性分析,3,、用保留值经验规律定性,当没有待测组分的纯标准样时，又无文献数据时，可用气相色谱中的,经验规律,定性。,83,7.6.1,定性分析,大量实验证明，在一定温度下，,同系物的调整保留时间的对数,与,分子中碳原子数,成线性关系,（,1,）碳数规律,A,和,C,是常数，,n,为分子中的碳原子数（,n3,）,该式说明：,如果知道某一同系物中两个或更多组分的,t,R,，可根据上式推知同系物中其它组分的,t,R,84,7.6.1,定性分析,对于复杂样品，利用双柱或多柱法更有效、可靠。,当柱温一定时，同系物中的同一成分在两根极性不同的色谱柱上的相对保留值成线性关系。,（,2,）双柱定性,r,和,r,为同系物中的同一成分在色谱柱,和,上的相对保留值；,A,和,C,是常数。,可克服在一根柱上，不同物质可能出现相同的保留时间的情况。,85,4,、联用技术定性,气相色谱与质谱、,Fourier,红外光谱、发射光谱等仪器联用，是目前解决复杂样品定性分析最有效工具之一。,7.6.1,定性分析,86,7.6.2,定量分析,1,、定量分析的依据,气相色谱定量分析是根据,检测器对溶质产生的响应信号,与,溶质的量,成正比,的原理，,W,i,=f,i,A,i,，通过色谱图上的,面积或峰高,，计算样品中溶 质的含量。,87,7.6.2,定量分析,2,、峰面积的测量方法,峰面积是色谱图提供的基本定量数据，峰面积测量的准确与否直接影响定量结果。对于不同峰形的色谱峰采用不同的测量方法。,88,7.6.2,定量分析,（,1,）,峰高乘半峰宽法,适用于对称形峰面积的测量,A = 1.065 h Y,1/2,（,2,）,峰高乘平均峰宽法,适用于不对称形峰面积的测量,A = h (Y,0.15,+Y,0.85,) /2,2,、峰面积的测量方法,（,3,）,电子积分法,自动电子积分仪,梯形面积叠加法,，峰宽参数主要依据,峰的峰底宽,89,7.6.2,定量分析,3,、定量校正因子,（,1,）绝对校正因子,单位峰面积或单位信号所代表的组分量。,f,i,值与,检测器性能,、,组分和流动相性质,及,操作条件,等有关。,受仪器及操作条件的影响很大，其应用受到限制，实际定量分析中，一般采用,相对校正因子,。,90,7.6.2,定量分析,（,2,）相对校正因子,相对校正因子是一个无因次量，但它的数值与采用的计量单位有关。由于绝对校正因子很少使用，因此，一般文献上提到的校正因子，就是,相对校正因子。,相对校正因子是指,组分,i,与,基准物质,s,的,绝对校正因子之比,91,7.6.2,定量分析,（,3,）相对校正因子的测定,准确称取组分和标准物，配制成一溶液，取一定体积注入色谱柱，经分离后，测得各组分的峰面积，再由下式计算出该组分的相对校正因子。标准物可以是外加的，也可以指定某一被测组分。,相对校正因子只与,试样,、,标准物,和,检测器类型,有关，与其它所有条件无关！可以查表得到。,92,7.6.2,定量分析,4,、常用定量计算方法,（,1,）归一化法,前提：试样中所有组分都产生信号并能检出色谱峰；,检测器对各组分的响应一致。,依据：组分含量与峰面积成正比,93,优点：,简便，准确；,定量结果与进样量、重复性无关；,色谱条件略有变化对结果几乎无影响。,缺点：,所有组分必须在一定时间内都出峰；,必须已知所有组分的校正因子；,不适合微量组分的测定。,94,例题,3,：,对只含有乙醇、正庚烷、苯和乙酸乙酯的某化合物进行色谱分析，其测定数据如下：,化合物 乙醇 正庚烷 苯 乙酸乙酯,A,i,/cm 25.0 9.0 4.0 7.0,f,i,0.64 0.70 0.78 0.79,计算各组分的质量分数。,95,解：用归一化法,同理正庚烷、苯和乙酸乙酯的质量分数分别为,34.7%,、,17.2%,、,30.5%,。,96,7.6.2,定量分析,选择一种与样品性质相近的物质为内标物,(,W,s,),，加入到已知质量,(,W,),的样品中，进行色谱分离，测量样品中被测组分和内标物的峰面积，被测组分的质量,(,W,i,),可按下式计算：,（,2,）内标法,97,7.6.2,定量分析,在测定相对校正因子时，常以内标物本身作为标准物，则,f,s,=1,内标法定量准确，对进样量和操作条件要求不很严格，但必须准确称量样品和内标物。,被测组分含量,:,98,7.6.2,定量分析,内标物要满足以下要求：,（,a,）试样中不含有该物质；,（,b,）与被测组分性质比较接近；,（,c,）不与试样发生化学反应；,（,d,）出峰位置应位于被测组分附近,。,99,例题,4,：用甲醇作内标，称取,0.0573g,甲醇和,5.8690g,环氧丙烷试样，混合后进行色谱分析，测得甲醇和水的峰面积分别为,164mm,2,和,186mm,2,，校正因子分别为,0.59,和,0.56,。计算环氧丙烷中水的质量分数。,7.6.2,定量分析,100,解：,7.6.2,定量分析,101,7.6.2,定量分析,（,3,）外标法,标准曲线法,:,用被测组分的纯物质配制一系列不同浓度的标准溶液，在一定色谱条件下分别进样分离，测得相对应的响应值，绘制浓度。,分为,标准曲线法,及,外标一点法,102,b,外标一点法：,配制一个和待测组分含量十分接近的标准溶液，由,待测组分和外标组分峰面积比,求待测组分的含量。,前提：,截距为,0,，对照品浓度与待测组分浓度接近,103,外标法特点：,1,）不需要校正因子，不需要所有组分出峰,2,）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大每次进样量应一致，否则产生误差,104,例题,5,：,准确称取鸡蛋粉,1.0920g,，置,50mL,容量瓶中加,5mL,乙醇，,2mL50%KOH,混匀，在,60,水浴中皂化,60min,，每,10min,摇动一次，冷却加,5.00mL,正己烷，摇匀，用水定容，移取上层己烷部分,0.5mL,，用,N2,吹干，加,100L,乙醇使其溶解。已知胆固醇标准为,1.02mg/mL,胆固醇标准液和样品各进样,5L,，,A,标,=22072868,，,A,样,=22963836,，试计算鸡蛋粉中胆固醇的含量。,解：根据,鸡蛋粉中胆固醇质量,=,鸡蛋粉中胆固醇含量,=,105,作业：,1.,用气相色谱法分析丙酮、乙醇混合物中各自的含量，以双环戊二烯为标准测定校正因子。将双环戊二烯、丙酮、乙醇以质量比,30,：,40,：,30,混合，测得三个峰面积分别为,15,，,30,，,25cm,2,。如果测得样品中丙酮的峰面积为,15cm,2,，乙醇的峰面积为,10cm,2,，用归一化法求样品中丙酮和乙醇的百分含量。,2.,采用内标法分析燕麦敌,1,号试样中燕麦敌含量时，以正十八烷为内标，称取燕麦敌试样,8.62 g,，加入正十八烷,1.73 g,，经色谱分析测得峰面积,A,燕麦敌,=68.0 mm,2,，,A,正十八烷,=87.0 mm,2,。已知燕麦敌以正十八烷为标准的相对校正因子,f,i,= 2.40,，计算试样中燕麦敌含量。,106,