氣相色譜分析法

1、第七章第七章 氣相色譜分析法氣相色譜分析法授課內(nèi)容授課內(nèi)容7.1 概述概述7.2 色譜分析法的理論基礎(chǔ)色譜分析法的理論基礎(chǔ) 7.3 氣相色譜固定相氣相色譜固定相7.4 氣相色譜分離條件的選擇氣相色譜分離條件的選擇7.5 氣相色譜檢測(cè)器氣相色譜檢測(cè)器7.6 氣相色譜的定性方法氣相色譜的定性方法7.7 氣相色譜的定量方法氣相色譜的定量方法7.8 氣相色譜法應(yīng)用及毛細(xì)管柱法氣相色譜法應(yīng)用及毛細(xì)管柱法7.9 氣相色譜分析法的應(yīng)用實(shí)例氣相色譜分析法的應(yīng)用實(shí)例7.10 氣相色譜法例題氣相色譜法例題提提 要要 氣相色譜法是分離和分析測(cè)定的重要方法。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握氣相色譜法進(jìn)行物質(zhì)分離和成分測(cè)定的基本原

2、理、熟悉該方法的術(shù)語(yǔ)、進(jìn)行分離和分析測(cè)定的條件選擇以及有關(guān)結(jié)果的計(jì)算方法。課時(shí)安排：7-10學(xué)時(shí)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)1. 氣相色譜法的理論基礎(chǔ)2. 氣相色譜法的工作原理3. 速率理論與影響塔板高度的因素4. 氣相色譜法的定性方法5. 氣相色譜法的定量原理及方法6. 氣相色譜法的應(yīng)用7. 氣相色譜法的有關(guān)計(jì)算7.1 概述概述7.1.1 色譜法的意義色譜法的意義 色譜法的來(lái)由：色譜法是1906年俄國(guó)植物學(xué)家 Tsweet 創(chuàng)立的，又稱(chēng)色層法或?qū)游龇ǎ且环N用以分離、分析多組分混合物質(zhì)的極有效的物理及物理化學(xué)方法。Tsweet的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)意義意義 色譜法是利用不同物質(zhì)色譜法是利用不同物質(zhì)在流動(dòng)相和固

3、在流動(dòng)相和固定相兩相中分配系數(shù)定相兩相中分配系數(shù)的的不同不同，當(dāng)兩相，當(dāng)兩相作作相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各組分在兩相中經(jīng)過(guò)時(shí)，各組分在兩相中經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配反復(fù)多次的分配，使原來(lái)，使原來(lái)分配系數(shù)分配系數(shù)只只有微小差異的物質(zhì)有微小差異的物質(zhì)能夠得到分離。7.1.2 色譜法的分類(lèi)色譜法的分類(lèi)1. 按兩相狀態(tài)分類(lèi)按兩相狀態(tài)分類(lèi) 氣相色譜（氣相色譜（GC）氣固色譜：流動(dòng)相為氣固色譜：流動(dòng)相為氣體氣體 固定相為固定相為固體吸附劑固體吸附劑氣液色譜氣液色譜：流動(dòng)相為流動(dòng)相為氣體氣體，固定相，固定相為液體為液體 （涂在擔(dān)體上或毛細(xì)管壁上）（涂在擔(dān)體上或毛細(xì)管壁上） 液液相色譜（相色譜（LC） 液固液固色譜：流

4、動(dòng)相為色譜：流動(dòng)相為液體液體 固定相為固定相為固體吸附劑固體吸附劑 液液液液色譜：流動(dòng)相為色譜：流動(dòng)相為液體液體，固定相為，固定相為液體液體 （涂在擔(dān)體上）（涂在擔(dān)體上）2. 按樣品組分在兩相間分離機(jī)理分類(lèi)按樣品組分在兩相間分離機(jī)理分類(lèi) 例如：吸附色譜法, 分配色譜法, 離子交換色譜法, 凝膠滲透色譜法, 離子色譜法, 超臨界流體色譜法 . 等等。 3. 按固定相存在形式分類(lèi) 柱色譜 平板（面）色譜： 紙色譜 薄層色譜4. 按色譜技術(shù)分類(lèi) 為提高組分的分離效能和高選擇性，采為提高組分的分離效能和高選擇性，采取了許多技術(shù)措施；根據(jù)這些色譜技術(shù)取了許多技術(shù)措施；根據(jù)這些色譜技術(shù)的性質(zhì)不同而形成的色

5、譜分類(lèi)：的性質(zhì)不同而形成的色譜分類(lèi)： 程序升溫氣相色譜法程序升溫氣相色譜法 反相氣相色譜法反相氣相色譜法 裂解氣相色譜法裂解氣相色譜法 毛細(xì)管氣相色譜法毛細(xì)管氣相色譜法 制備色譜法制備色譜法.等等等等7.1.3 氣相色譜法的特點(diǎn)氣相色譜法的特點(diǎn)1. 高選擇性：可用在性質(zhì)極為相似物質(zhì)（如同位素、同系物、烴類(lèi)異構(gòu)體等）的分離與測(cè)定。2. 高效能：可以分析極為復(fù)雜的物質(zhì)，如：石油烴、燃燒產(chǎn)物等3. 高靈敏度：可檢測(cè)出10-1110-13 g 的物質(zhì)量，因而可對(duì)痕量組分進(jìn)行分析。如：大氣污染監(jiān)測(cè)10-910-12級(jí)的毒物；農(nóng)副產(chǎn)品、水果、食品、水質(zhì)中的10-610-9 g 的農(nóng)藥殘留量。 1載氣鋼瓶

6、2減壓閥 3凈化干燥管 4針形閥 5流量計(jì) 6壓力表 7進(jìn)樣器和氣化室 8色譜柱 9檢測(cè)器 10放大器 11記錄儀7.1.4 氣相色譜的流程圖氣相色譜的流程圖圖圖1 色譜儀的基本結(jié)構(gòu)色譜儀的基本結(jié)構(gòu)圖圖2 102G型氣相色譜儀型氣相色譜儀102型氣相色譜儀（常用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)）氣相色譜儀（常用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)） 圖圖3 GC-7890氣相色譜儀氣相色譜儀 帶色譜工作站圖圖4 GC-7890氣相色譜儀氣相色譜儀外觀外觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖5 GC-9A氣相色譜儀氣相色譜儀日本 東京 Shimadzu圖圖6 GC-9A氣相色譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣相色譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖7 6890 氣相色譜儀氣相色譜儀 毛細(xì)管柱色譜

7、（美國(guó)安捷倫科技公司 Agilent)圖圖8 6890氣相色譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣相色譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)7.1.5 色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展色譜法的產(chǎn)生和發(fā)展1. 色譜法的產(chǎn)生 俄國(guó)植物學(xué)家 M.Tsweett（茨維特）在1903年3月21日華沙舉行的“自然科學(xué)學(xué)會(huì)生物學(xué)分會(huì)會(huì)議”上，發(fā)表了題為“On a New Categeory of Adsorption Phenomena and Their Appilcation to Biochemical Analysis”的文章，提出了應(yīng)用吸附原理分離植物色素的新方法。 1906年，Tswett命名這個(gè)方法為色譜法（chromatography）。2. 色譜法的發(fā)

8、展（一）色譜法的發(fā)展（一） 1907年，在德國(guó)生物學(xué)會(huì)議上第一次向人們公開(kāi)展示了采用色譜法提純的植物色素溶液及其色譜圖顯現(xiàn)著彩色環(huán)帶的柱管。Tswett將植物葉色素的石油醚提取液傾入一根碳酸鈣顆粒吸附劑的豎直玻璃管柱中，并不斷以純石油醚淋洗柱子，使沖洗液自由下流。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)柱內(nèi)形成間隔清晰的不同顏色的譜帶（抽提液中葉色素各組分分離的結(jié)果）。由于出現(xiàn)有顏色的譜帶，“色譜”因此得名。2. 色譜法的發(fā)展（二）色譜法的發(fā)展（二） 隨著被分離樣品種類(lèi)的增多，該方法廣泛地用于無(wú)色物質(zhì)的分離，“色譜”名稱(chēng)中的“色”失去了原有的意義，但“色譜”這一名稱(chēng)沿用至今。2. 色譜法的發(fā)展（三）色譜法的發(fā)展（三

9、） 30年代初：R.Kuhn把M.Tswett的方法用于類(lèi)胡蘿卜素的 分離，從此色譜法得以廣泛應(yīng)用。 1935年：Adams和Holmes第一次用苯酚和甲醛合成了人工有機(jī)離子交換劑，能交換陽(yáng)離子和有機(jī)氫離子。后來(lái)又合成了陰離子交換劑，既可用于離子交換，又用于色譜分離即現(xiàn)時(shí)流行的離子交換色譜法。至1950年此方法已成型。2. 色譜法的發(fā)展（四）色譜法的發(fā)展（四） 1938年：Izmailov等人將糊狀A(yù)l2O3漿液在玻璃板上鋪成均勻薄層，用于分離植物中的藥用成分，即今日用的薄層色譜。（用于薄層的材料已發(fā)展至多種：如硅酸、聚酰胺等）。 1941年：Martin和Synge設(shè)計(jì)了兩套萃取儀器，將蛋白

10、質(zhì)水解產(chǎn)物的乙酰化氨基酸由水溶液中提取到有機(jī)相而進(jìn)行色譜分離。不久又研究了顆粒硅膠柱中三種衍生化氨基酸混合物在水相和有機(jī)相（氯仿）之間的不等分配，獲得成功，使三個(gè)組分得到良好的分離。這一成功為液液分配色譜奠定了基礎(chǔ)。 1944年：Consden，Gordon和Martin將纖維（濾紙）作固定載體，以水吸附在濾紙上作溶劑，根據(jù)組分在兩相中溶解度不同，即滲透率（速率）不同而使各組分彼此分離，稱(chēng)之為紙色譜法。 1952年：Martin和Synge又研究成功了在惰性載體表面涂漬一層均勻的有機(jī)化合物膜作為固定相，并以氣體為流動(dòng)相，用來(lái)分離脂肪酸混合物即今日的氣液色譜。 1954年：Ray提出以熱導(dǎo)池作為氣相色譜的檢測(cè)器，使氣相色譜的應(yīng)用更加廣泛。2. 色譜法的發(fā)展（五）色譜法的發(fā)展（五） 1957年：Golay首先應(yīng)用小口徑毛細(xì)管柱進(jìn)行色譜分離實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了它具有高分辨率和高效能 即為今日的高效氣相色譜法。 1959年：Porath和Flodin提出了使用具有化學(xué)惰性的多孔凝膠作固定相的空間排阻色譜法，根據(jù)固定相孔隙尺寸不同而