10章 氣相色譜法

1、 第11章 氣相色譜法 Gas Chromatography，GC氣相色譜儀1氣相色譜儀2氣相色譜儀3一、分類(lèi)按色譜柱的粗細(xì)分： 填充柱（packed column）氣相色譜法。填充柱是將固定相填充在金屬或玻璃管中（常用內(nèi)徑24 mm，長(zhǎng)14m）。 毛細(xì)管柱（capillary column）氣相色譜法。又分為開(kāi)管毛細(xì)管柱、填充毛細(xì)管柱等。毛細(xì)管柱內(nèi)徑0.10.8 mm，長(zhǎng)30500m。按使用溫度下的固定相的狀態(tài)不同分： 氣-固色譜法（GSC）和氣-液色譜法（GLC）。按分離機(jī)制，可分為吸附及分配色譜法兩類(lèi)。 第一節(jié) 氣相色譜法概述二、氣相色譜流程氣相色譜儀結(jié)構(gòu)流程P21氣相色譜儀的組成1.

2、載氣系統(tǒng)：包括氣源、凈化干燥管和載氣流 速控制；2. 進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器及氣化室；3. 色譜柱：填充柱（填充固定相）或毛細(xì)管柱 （內(nèi)壁涂有固定液）；4. 檢測(cè)器：可連接各種檢測(cè)器，以熱導(dǎo)檢測(cè)器 或氫火焰檢測(cè)器最為常見(jiàn)；5. 色譜工作站： （由采集卡和色譜儀器控制卡+工作軟件微型計(jì)算機(jī)打印機(jī)組成），6. 溫度控制系統(tǒng)：柱室、氣化室的溫度控制。三、氣相色譜法的特點(diǎn)與應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)：分離效率高、選擇性高、靈敏度高、分析速度快（幾秒至幾十分鐘）、樣品用量少及應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn)：不適用于熱穩(wěn)定性差、揮發(fā)性小的物質(zhì)的分離分析。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，能用氣相色譜法直接分析的有機(jī)物約占全部有機(jī)物的20%。它被廣泛應(yīng)用于石油化學(xué)、

3、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)食品、空間研究和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。在藥物分析中，氣相色譜法已成為藥物雜質(zhì)檢查和含量測(cè)定、中藥揮發(fā)油分析、藥物純化、制備等的一種重要手段。第二節(jié) 基本理論 相鄰兩組分要實(shí)現(xiàn)完全分離，必須同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件： 其一，相鄰兩色譜峰間的距離必須足夠遠(yuǎn)。 其二，每個(gè)峰的寬度應(yīng)盡量窄。 一、塔板理論 待分離物進(jìn)入具有一定溫度的分餾塔，混合物立即在兩塊塔板之間達(dá)成一次氣液分配平衡，即進(jìn)行了一次分離。顯然，混合物在這個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行了6次分離。 對(duì)于一定高度L的分餾塔來(lái)說(shuō)，兩塊塔板之間的高度H越小，分離次數(shù)（塔板數(shù)）n越多，分離效率越高。即 因此，早期在石油化工生產(chǎn)中，以塔板數(shù)n或塔板高度H來(lái)評(píng)價(jià)不同分餾

4、塔的分離效率，從而建立了塔板理論。理論塔板假定在柱內(nèi)一小段高度（H）內(nèi)，組分很快在兩相間達(dá)到分配平衡；H稱(chēng)為理論塔板高度。載氣以脈動(dòng)式進(jìn)入色譜柱，且每次進(jìn)氣為一個(gè)板體積；試樣沿色譜柱方向縱向擴(kuò)散忽略不計(jì)；分配系數(shù)在各板上是常數(shù)。 根據(jù)上述假設(shè)并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)組分在色譜柱內(nèi)分離次數(shù)N不多（一般不大于20次）時(shí)，組分在色譜柱內(nèi)各板上的量或濃度符合二項(xiàng)式分布，因此，可用二項(xiàng)式定理來(lái)計(jì)算組分在色譜柱內(nèi)各板上的量或濃度，繪制的曲線為二項(xiàng)式分布曲線，見(jiàn)圖11-3。圖11-3 二項(xiàng)式分布曲線2. 色譜流出曲線方程 當(dāng)分離次數(shù)N大于1000時(shí)，則不能用二項(xiàng)式定理來(lái)計(jì)算組分在色譜柱內(nèi)各板上的量或濃度，但

5、可由二項(xiàng)式定理，再經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)得出流出曲線方程 （11-2a）或 （11-2b） 式（11-2a）和（11-2b）又稱(chēng)為塔板理論方程，用于描述流出色譜柱的組分濃度c隨載氣體積或洗脫時(shí)間而變化的關(guān)系。 用該方程所畫(huà)的曲線，是一條左右對(duì)稱(chēng)的鐘形曲線，即正態(tài)分布曲線（見(jiàn)圖9-3）。那么，式 11-2a或11-2b完全可以用正態(tài)分布方程(高斯方程)來(lái)替代,即 （11-3a）或 （11-3b） 式（11-2b）與（11-3b）比較，可得 ；為正態(tài)分布方程的標(biāo)準(zhǔn)差。 式中mC0為單一物質(zhì)進(jìn)入并全部流出色譜柱的總量，非試樣（混合物！）的總量。3色譜流出曲線方程的討論（1）色譜峰的峰高及峰高與m、n和 t

6、R的關(guān)系 當(dāng) 時(shí) ，由式（11-3b）可知，c值最大，即 （11-4） 式（11-4）中，cmax相當(dāng)于色譜峰的峰高（h），因此，由式（11-4）可知： 當(dāng)一定時(shí)，h與m（進(jìn)樣量）成正比，即h是色譜定量分析的參數(shù)之一。 當(dāng)m、tR一定時(shí)，h與 成正比。 當(dāng)m、n一定時(shí)，h與tR成反比。 當(dāng)t tR，t tR或 t tR時(shí)，c cmax或 h hmax。 （11-5）t tR c cmaxt tR c cmax（2）色譜峰的形狀4柱效方程根據(jù) ，則 ，將 和 ，代入得 （11-6） 由上式可見(jiàn)，色譜峰越窄，塔板數(shù)n越多，板高H就越小，柱效能越高。 通常: 氣相色譜填充柱的n在103以上，H在1m

7、m左右； 毛細(xì)管柱n為105106，H在0.5mm左右。不同物質(zhì)在同一色譜柱上有不同的理論塔板數(shù)。其原因是：不同物質(zhì)在同一色譜柱上分配系數(shù)不同有效塔板數(shù)和有效塔板高度因組分在tM時(shí)間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配，所以計(jì)算出來(lái)的n大于實(shí)際柱效，因此需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度。為什么組分在tM時(shí)間內(nèi)不能被分離？ 死體積包含從進(jìn)樣口到檢測(cè)器出口一切未被固定相占領(lǐng)的空間tM為以一定的載氣體積通過(guò)死體積區(qū)域所消耗的時(shí)間。P8塔板理論的貢獻(xiàn)： 形象地描述了溶質(zhì)在色譜柱中的分配平衡和分離過(guò)程. 導(dǎo)出流出曲線的數(shù)學(xué)模型，并成功地解釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置. 闡明了保留值與K的關(guān)系 提出了評(píng)價(jià)柱效的n和H的

8、計(jì)算公式5塔板理論的局限性 無(wú)法闡明n和H的色譜本質(zhì)和含義。 不能解釋造成譜峰擴(kuò)張的原因和影響板高的各種因素。 無(wú)法說(shuō)明同一物質(zhì)在不同載氣流速下具有不同的理論塔板數(shù)。 為解決塔板理論所存在的這些局限性， 1956年荷蘭色譜專(zhuān)家Van Deemter從動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行了詳細(xì)的研究，給出了影響柱效的主要因素。 他指出：溶質(zhì)分子在柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑與渦流擴(kuò)散、濃度梯度所造成的分子擴(kuò)散及傳質(zhì)阻力使氣液兩相間的分配平衡不能瞬間達(dá)到是造成色譜峰擴(kuò)展、柱效下降、板高增加的主要原因。二、 速率理論-影響柱效的因素 因此，他認(rèn)為影響板高（或n或色譜峰展寬）的因素由三項(xiàng)構(gòu)成： H = A + B/u + Cu 速率方

9、程（范.弟姆特方程式） 渦流擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)傳質(zhì)阻抗項(xiàng)H：理論塔板高度，u：載氣的線速度(cm/s) 減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效； 還存在著最佳流速。 A、B、C三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？（一）一般填充柱的速率理論方程（Van Deemter方程）流量F（ml/min）=r2u601. 渦流擴(kuò)散項(xiàng)A A = 2dp dp：固定相的平均顆粒直徑 ：固定相的填充不均勻因子 固定相顆粒越小， dp，填充 的越均勻，A，H，柱效n。色譜峰較窄。2. 分子擴(kuò)散項(xiàng)B/U由于柱中存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴(kuò)散 色譜峰 展寬 彎曲因子，填充柱色譜， 組，出正峰 載 = 組，不出峰 載 He N2選氫氣做載氣（3）T

10、池，池體與熱絲溫差，靈敏度 保證T檢 T柱，以免造成檢測(cè)器污染 （4）濃度型檢測(cè)器， A 1/u， 以A定量，應(yīng)保持u一定 （峰面積定量依據(jù)） 綜述：較大的橋電流、較低的池體溫度、低分子量的載氣以及具有大的電阻溫度系數(shù)的熱敏元件可獲得較高的靈敏度。2.氫焰檢測(cè)器（FID）（1）特點(diǎn)（2）結(jié)構(gòu)（3）檢測(cè)原理和離子化機(jī)理（4）操作條件選擇和注意事項(xiàng)1特點(diǎn)：質(zhì)量型檢測(cè)器優(yōu)點(diǎn)：專(zhuān)屬型檢測(cè)器（只能測(cè)含C有機(jī)物） 靈敏度高（ TCD） 響應(yīng)快 線性范圍寬缺點(diǎn)：燃燒會(huì)破壞離子原形，無(wú)法回收 （制備純物質(zhì)，不采用）（2）結(jié)構(gòu)毛細(xì)管柱接FID時(shí)，一般都要采用尾吹（make up gas）。 尾吹氣是從柱出口處直

11、接進(jìn)入檢測(cè)器的一路氣體，又叫補(bǔ)充氣或輔助氣，一般要求20 mLmin1的載氣流量。見(jiàn)圖11-10。尾吹作用：減小檢測(cè)器死體積。降低譜帶展寬。提高靈敏度。（3）檢測(cè)原理和離子化機(jī)理離子化機(jī)理：化學(xué)電離理論 氫焰自由基正離子 含碳有機(jī)物在H2-Air火焰中燃燒產(chǎn)生碎片離子，在電場(chǎng)作用下形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度，檢測(cè)被色譜柱分離的組分。以苯為例： （4）操作條件選擇和注意事項(xiàng)1）載氣的選擇：（N2:H2 :Air = 1:11.5:10） 載氣N2氣 燃?xì)釮2氣 助燃?xì)饪諝?）使用溫度：高于柱溫501000C3）注意問(wèn)題： 質(zhì)量型檢測(cè)器，h u， 以h定量，應(yīng)保持u恒定（峰高定量依據(jù)）

12、（1）特點(diǎn) （2）結(jié)構(gòu) （3）檢測(cè)原理 （4）注意事項(xiàng) 3. 電子捕獲檢測(cè)器(ECD) 缺點(diǎn)：線性范圍窄，只有103左右。 重現(xiàn)性較差。（1）特點(diǎn)：濃度型檢測(cè)器優(yōu)點(diǎn)：專(zhuān)屬型檢測(cè)器（對(duì)具有電負(fù)性物質(zhì)（如含鹵 素、硫、磷、氰等的物質(zhì)）的檢測(cè)） 靈敏度高 （檢出限約1O-14gcm-3）。 響應(yīng)快 實(shí)際上它是一種放射性離子化檢測(cè)器，有一個(gè)能源和一個(gè)電場(chǎng)。能源多數(shù)用63Ni或3H放射源，其結(jié)構(gòu)如下圖。 （2）結(jié)構(gòu)電子捕獲檢測(cè)器 Electron Capture Detector (ECD)63Nie-X-濃度型檢測(cè)器 靈敏度高，線性范圍窄 10-14 g/mL 1024-+sample（3）檢測(cè)原理

13、在兩極施加直流或脈沖電壓。放射源的射線將載氣（N2或Ar）電離，產(chǎn)生次級(jí)電子和正離子，在電場(chǎng)作用下，電子向正極走向移動(dòng)，形成恒定基流。 當(dāng)載氣帶有電負(fù)性溶質(zhì)進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，電負(fù)性溶質(zhì)就能捕獲這些低能量的自由電子，形成穩(wěn)定的負(fù)離子，負(fù)離子再與載氣正離于復(fù)合成中性化合物，使基流降低而產(chǎn)生負(fù)信號(hào)倒峰 。負(fù)峰不便觀察和處理，通過(guò)極性轉(zhuǎn)換即為正峰。 可用以下反應(yīng)式表示：捕獲中和電荷射線（4）注意事項(xiàng)采用高純N2（99.999%）作載氣，載氣必須嚴(yán)格純化，徹底除去水和氧。為了保持ECD池潔凈，不受柱固定相污染，應(yīng)盡量選用低配比的耐高溫或交聯(lián)固定相。（1）特點(diǎn) （2）結(jié)構(gòu) （3）檢測(cè)原理 4. 火焰光度檢測(cè)器

14、(FPD) 缺點(diǎn)：線性范圍窄，（P：1034，S：102）（1）特點(diǎn)：質(zhì)量型檢測(cè)器優(yōu)點(diǎn)：專(zhuān)屬型檢測(cè)器（用于含硫、磷的物質(zhì)的檢 測(cè)） 靈敏度高 （ P：檢出限可達(dá)10-12gS-1 S： 10-11gS-1）。 選擇性好（2）結(jié)構(gòu) （3）檢測(cè)原理 根據(jù)硫和磷化合物在富氫火焰中燃燒時(shí)，生成化學(xué)發(fā)光物質(zhì)，并能發(fā)射出特征波長(zhǎng)的光，記錄這些特征光譜，就能檢測(cè)硫和磷。以硫?yàn)槔?，有以下反?yīng)發(fā)生： 當(dāng)激發(fā)態(tài)S2*分子返回基態(tài)時(shí)發(fā)射出特征波長(zhǎng)光max為394nm。 對(duì)含磷化合物燃燒時(shí)生成磷的氧化物，然后在富氫火焰中被氫還原，形成化學(xué)發(fā)光的HPO碎片，并發(fā)射出max為526nm的特征光譜。這些光由光電信增管轉(zhuǎn)換成

15、信號(hào)，經(jīng)放大后由記錄儀記錄。五、計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基本的功能是將檢測(cè)器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行采集、信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算，并打印出信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線，即色譜圖。 現(xiàn)代的色譜儀都有一個(gè)色譜工作站（由采集卡和色譜儀器控制卡+工作軟件微型計(jì)算機(jī)打印機(jī)組成），不僅能完成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的所有任務(wù)，還能對(duì)色譜儀器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制。 第5節(jié) 分離條件的選擇一、色譜柱的總分離效能指標(biāo)分離度 分離度（resolution，R）又稱(chēng)分辨率，其定義為：相鄰兩組分色譜峰的保留時(shí)間之差與兩峰底寬度之和一半的比值，即 設(shè)色譜峰為正常峰，且W1W2 = 4。若R = l，峰尖距（tR）為4，此分離狀態(tài)稱(chēng)為4分離，峰

16、基略有重疊，裸露峰面積95.4%（tR2）。 若R = 1.5，峰尖距為6，稱(chēng)為6分離，兩峰完全分開(kāi)，裸露面積99.7%（ tR3）。 在作定量分析時(shí)，為了能獲得較好的精密度與準(zhǔn)確度，應(yīng)使Rl.5（中國(guó)藥典2010版規(guī)定）。4 分離，R=1,峰相互重疊程度為4.6%。單峰面積積分誤差2.3%。tR1tR244 tR=4基線226 分離，R=1.5,峰相互重疊程度為0.3%單峰面積積分誤差0.15%。AB6 6 6 33基線 tR第9章27R=1.5完全分離二、色譜基本分離方程式柱效項(xiàng)選擇項(xiàng)容量因子項(xiàng)柱效（n）、容量因子（k）及選擇性因子（）對(duì)分離度（R）的影響1.提高柱效，增加分離度 方法：

17、增加柱長(zhǎng) 使用小顆粒固定相 改變柱溫2.增加k(保留值)，提高分離度 方法： 改變固定相(更換色譜柱) 改變流動(dòng)相 改變柱溫3.增加選擇性，提高分離度 方法： 改變固定相(更換色譜柱) 改變流動(dòng)相 改變柱溫提高分離度的方法1分離度與柱效的關(guān)系提高柱效的方法：增加柱長(zhǎng) 使用小顆粒固定相 改變柱溫柱效越高，分離度越大。增加柱長(zhǎng)提高柱效增加分離度優(yōu)點(diǎn)： 柱長(zhǎng)增加一倍，分離效率n增加一倍。 柱長(zhǎng)增加一倍，分離度R增加 倍。 改變柱長(zhǎng)時(shí)，容量因子k和選擇性不變。缺點(diǎn)： 增加柱長(zhǎng)，tR,峰展寬 對(duì)于一定理論板高的柱子，分離度的平方與柱長(zhǎng)成正比，即Sample: 1.Uracil 2.Procainamid

18、e 3.Pseudoephedrin 4.Acetylprocainamide 5.Theophylline 6.Caffeine5,4 不同柱長(zhǎng)色譜參數(shù)使用小顆粒固定相顆粒越小，HETP越低，柱效越高，分離度越好改變柱溫 柱溫，k，n , R。柱溫：145oC柱溫：145oC溫度高，分析時(shí)間短，但分離效果差溫度低，分離效果較好，但分析時(shí)間長(zhǎng)柱溫：45oC1.01.0011.000.0010.010.0910.330.5 從1.01 1.1，增加9。R增加9倍。從1.5 2.0，增加33。R增加1.5倍。1-2已足夠。2分離度與選擇性因子的關(guān)系 =1，R=0k00.51.0

19、2.03.05.0105010000.330.50.670.750.850.910.980.99當(dāng)k很小時(shí)，隨k增大，R增大。k5以后，k增大，R的增加緩慢。k10后，增大k對(duì)R的改進(jìn)不明顯，反而使3分離度與容量因子的關(guān)系 改變k的方法：改變固定相改變柱溫（GC）或流動(dòng)相（LC）改變相比 （改變VS及柱死體積Vm)實(shí)例：通過(guò)改變流動(dòng)相洗脫強(qiáng)度延長(zhǎng)保留時(shí)間增加容量因子提高分離度。4.分離度與分離時(shí)間的關(guān)系 實(shí)例分析色譜分離中的四種情況如圖所示： 例1 已知物質(zhì)A和B在一個(gè)30.0cm柱上的保留時(shí)間分別為16.40和17.63min.不被保留組分通過(guò)該柱的時(shí)間為1.30min.峰寬為1.11和1.

20、21min,計(jì)算:(1) 柱分辨率;(2) 柱的理論塔板數(shù)（以組分計(jì)）;(3) 理論塔板高度（以組分計(jì)）;(4) 欲使分離度達(dá)到1.5所需柱的長(zhǎng)度;(5) 在較長(zhǎng)柱上把物質(zhì)B洗脫出柱所需要的時(shí)間是多少？ 解: (1) R=2(17.63-16.40)/(1.11+1.21)=1.06 (2) n=16(17.63/1.21)2=3397 (3) H=L/n=30.0/3397=8.70810-3cm =8.8310-3cm (4) n2=33972.25/1.124=6.80103 源于n1/n2= (R1/R2)2 L=nH=6.801038.8310-3=70.7cm (5) tr2=tr

21、1(R2/R1)2=17.631.52/1.062 =35.3min 例2有一根 1m長(zhǎng)的柱子，分離組分1和2得到的色譜圖如下。圖中橫坐標(biāo)為記錄筆走紙距離。若欲得到 R=1.2的分離度，有效塔板數(shù)應(yīng)為多少？色譜柱要加到多長(zhǎng)？解：先求出組分2對(duì)組分1的值求有效塔板數(shù)neff neff16（0.8）21.1/(1.1-1)21239 若使R=1.2,所需塔板數(shù)可計(jì)算,即 因此,欲使分離度達(dá)到1.2,需有效塔板數(shù)為2788塊,則所需柱長(zhǎng)為 L=2788/13291m=2.25m例題3：在一定條件下，兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間分別為85秒和100秒，要達(dá)到完全分離，即R=1.5 。計(jì)算需要多少塊有效塔板。

22、若填充柱的塔板高度為0.1 cm，柱長(zhǎng)是多少？解： r21= 100 / 85 = 1.18 n有效 = 16R2 r21 / (r21 1) 2 = 161.52 (1.18 / 0.18 ) 2 = 1547（塊） L有效 = n有效H有效 = 15470.1 = 155 cm 即柱長(zhǎng)為1.55米時(shí)，兩組分可以得到完全分離。例題4： 在一定條件下，兩個(gè)組分的保留時(shí)間分別為12.2s和12.8s，計(jì)算分離度。要達(dá)到完全分離，即R=1.5 ，所需要的柱長(zhǎng)。解：選擇載氣應(yīng)與檢測(cè)器匹配TCD選H2，He（u 大，粘度?。〧ID選N2（u 小，粘度大）選擇流速和載氣應(yīng)同時(shí)考慮對(duì)柱效和分析時(shí)間的影響1

23、載氣及其流速的選擇三、分離操作條件的選擇2. 柱溫的選擇改變柱溫產(chǎn)生的影響柱效增加柱溫可加快氣相、液相的傳質(zhì)速率，有利于降低塔板高度，改善柱效；但同時(shí)又會(huì)加劇縱向擴(kuò)散，從而導(dǎo)致柱效下降。 分離度柱溫升高， K 減小，分離度下降。分析時(shí)間降低柱溫，分析時(shí)間增加柱溫應(yīng)控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內(nèi)。使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。組成簡(jiǎn)單的試樣，采用恒溫分離，柱溫一般選擇在組分平均沸點(diǎn)左右。選擇原則恒溫分離： 對(duì)于高沸點(diǎn)樣品（300400），柱溫可低于其沸點(diǎn)100200。 對(duì)于沸點(diǎn)低于300的樣品，柱溫可選在比各組分的平

24、均沸點(diǎn)低50平均沸點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)。 在同一個(gè)分析周期內(nèi)，柱溫按預(yù)定的加熱速度，隨時(shí)間作線性或非線性的變化，這種升溫方式稱(chēng)為程序升溫。 優(yōu)點(diǎn)：是能縮短分析時(shí)間、改善峰形、提高分離度與增加檢測(cè)靈敏度。缺點(diǎn)：有時(shí)會(huì)引起基線漂移。 4.組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。恒溫：45oC程序升溫：30180oC恒溫：145oC溫度低，分離效果較好，但分析時(shí)間長(zhǎng)程序升溫，分離效果好，且分析時(shí)間短溫度高，分析時(shí)間短，但分離效果差表 毛細(xì)管氣相色譜程序升溫和恒溫的比較內(nèi)容恒溫程序升溫樣品沸點(diǎn)范圍沸點(diǎn)范圍小于120C70420C樣品組分?jǐn)?shù)10分析速度慢快檢測(cè)限隨峰形變化很少變化進(jìn)樣速度快不必很快具體隨進(jìn)樣方式

25、而定固定相選擇能廣泛選擇選擇范圍有限盡量選用交聯(lián)鍵合固定相載氣純度不嚴(yán)格要求純度高流速控制只需恒壓必須恒流4.檢測(cè)器溫度 檢測(cè)器溫度:一般選擇比柱溫高3070。5.進(jìn)樣時(shí)間 一般在1秒內(nèi)完成，越快越好；進(jìn)樣時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致色譜峰變寬； 3.汽化室溫度 汽化室溫度一般比柱溫高20 50 6. 進(jìn)樣量的選擇 進(jìn)樣量柱效進(jìn)樣量過(guò)大，使色譜柱超載，柱效急劇下降，峰形變寬檢測(cè)器 進(jìn)樣量過(guò)大，峰高或峰面積與進(jìn)樣量的線性關(guān)系被破壞 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器線性檢測(cè)范圍之內(nèi) 第6節(jié) 分析方法（一）利用標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行定性定性分析定性分析定性分析一、定性分析1.利用保留值或相對(duì)保留值定性的實(shí)驗(yàn)方法 試樣和標(biāo)

26、準(zhǔn)品分別進(jìn)樣分析測(cè)定各自的色譜圖； 兩圖譜對(duì)照比較：如果試樣中某峰的保留時(shí)間和標(biāo)樣中某峰一致，則可初步確定試樣中含有該物質(zhì)。2.利用加入標(biāo)準(zhǔn)品增加峰高定性的實(shí)驗(yàn)方法 在試樣中加入標(biāo)準(zhǔn)品，觀察試樣中哪個(gè)峰峰高增加了來(lái)確定。實(shí)驗(yàn)方法：1.利用標(biāo)準(zhǔn)品與試樣中某組份的保留值或相對(duì)保留值一致性進(jìn)行定性 2.利用加入標(biāo)準(zhǔn)品增加峰高定性1.相對(duì)保留值 ris 定性（二）利用文獻(xiàn)值對(duì)照進(jìn)行定性 具體做法： 按照文獻(xiàn)規(guī)定的色譜條件（柱溫、固定液與流動(dòng)相、指定的參考物質(zhì)等），在樣品中加入同一種參考物測(cè)定色譜圖，計(jì)算ris 并比較其一致性。來(lái)確定樣品中是否含有某組分。2.Kovats保留指數(shù)定性 保留指數(shù)是一種重現(xiàn)

27、性較其他保留數(shù)據(jù)都好的定性參數(shù)，以 I 表示。正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)人為的規(guī)定它的碳數(shù)乘以100 ，待測(cè)組分的保留指數(shù)則用適當(dāng)?shù)恼龢?gòu)烷烴的保留值來(lái)表示。 保留指數(shù)I只與柱溫和固定液種類(lèi)有關(guān)，不受其他操作條件的影響。 選用適當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)相鄰的正構(gòu)烷烴，測(cè)定與計(jì)算它們的 與 并人為地規(guī)定他們的保留指數(shù)為碳數(shù)乘以100，當(dāng)待定性的組分的 處于兩者之間時(shí)，則把該組分的 ，換算成相當(dāng)于含有非整數(shù)個(gè)碳正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)I，以此作為定性依據(jù)。條件：例5乙酸正丁酯在阿皮松L柱上進(jìn)行分析（柱溫100）。由圖中測(cè)得調(diào)整保留時(shí)間為：乙酸正丁酯310.0sec，正庚烷174.Osec，正辛烷373.4sec，求乙酸正丁酯的保

28、留指數(shù)。（三）利用兩譜聯(lián)用定性氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）氣相色譜-傅里葉紅外光譜聯(lián)用儀（GC-FTIR） GC/MS(氣相色譜-質(zhì)譜)例：川桂皮揮發(fā)油的化學(xué)成分分析色譜柱：SE54(30m0.25mm0.25m) 色譜操作條件載氣：氦氣，流速1mL/min柱溫：初溫60保持1min，8 /min升溫至150 ，6 /min升溫至190 ，8 /min升溫至250 ，保持1min總離子流色譜圖6號(hào)峰的質(zhì)譜圖二、定量分析實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：用峰面積進(jìn)行定量時(shí)，存在下面兩個(gè)問(wèn)題。 相同量的同一種物質(zhì)在不同類(lèi)型檢測(cè)器上往往有不同的響應(yīng)靈敏度； 相同量的不同物質(zhì)在同一檢測(cè)器上的響應(yīng)靈敏度也往往不同，即相同

29、量的不同物質(zhì)產(chǎn)生不同的峰面積或峰高，所以?xún)蓚€(gè)相等量的物質(zhì)得不出相等峰面積。 為了克服第2種影響因素，使檢測(cè)器產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)能真實(shí)地反映物質(zhì)的含量，就要對(duì)峰面積乘以校正系數(shù)進(jìn)行校正，其校正系數(shù)被稱(chēng)為定量校正因子。1. 絕對(duì)定量校正因子 fi 樣品量是峰面積的函數(shù)單位峰面積所代表的待測(cè)組分 i 的量 fi 稱(chēng)為絕對(duì)定量校正因子峰面積是樣品量的函數(shù) Ai=Simi絕對(duì)響應(yīng)值單位量的待測(cè)組分 i 所產(chǎn)生的峰面積兩者之間的關(guān)系: 由于fi、 ,除了受檢測(cè)器和載氣種類(lèi)影響以外,還受其他操作條件的影響（如柱溫、載氣流速、固定液性質(zhì)等），絕對(duì)定量校正因子的應(yīng)用受到了限制。 為某組分i與所選定的參比物質(zhì)s的絕對(duì)

30、定量校正因子之比，即：2. 相對(duì)定量校正因子相對(duì)質(zhì)量校正因子 只與待測(cè)組分，參比物質(zhì)以及檢測(cè)器類(lèi)型和載氣種類(lèi)有關(guān)，而與檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)及操作條件如柱溫、載氣流速、固定液性質(zhì)等無(wú)關(guān)，因而是一個(gè)能通用的常數(shù)。 2. 定量校正因子的測(cè)定 測(cè)定方法為：準(zhǔn)確稱(chēng)取待測(cè)校正因子的物質(zhì)i（純品）和所選定的基準(zhǔn)物質(zhì)s，配制成溶液混勻后進(jìn)樣，測(cè)得兩色譜峰面積Ai和As，用式（11-31）求得物質(zhì)i的質(zhì)量校正因子。TCD苯 FID正庚烷相對(duì)摩爾校正因子（三）定量分析方法 1歸一化法（normalization method） 適用條件：樣品中所有組分必須都能流出色譜柱，且在檢測(cè)器上都能產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，才能用此法進(jìn)行定量計(jì)

31、算。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，定量結(jié)果與進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性無(wú)關(guān)、操作條件略有變化時(shí)對(duì)結(jié)果影響較小。 內(nèi)標(biāo)法（internal standard method ） 選擇一參考物質(zhì)(內(nèi)標(biāo)物質(zhì))，加入到樣品溶液中(以抵消實(shí)驗(yàn)條件和進(jìn)樣量變化帶來(lái)的誤差)，測(cè)定色譜圖，計(jì)算峰面積. 要求：內(nèi)標(biāo)物應(yīng)是試樣中不存在的物質(zhì)，且為高純度的物質(zhì)。內(nèi)標(biāo)物的加入量接近于待測(cè)組分內(nèi)標(biāo)物的色譜峰位于待測(cè)物附近或幾個(gè)待測(cè)組分色譜峰之間習(xí)題8. 用氣相色譜法測(cè)定樣品中A組分的含量，用A組分的純物質(zhì)和內(nèi)標(biāo)物配制溶液，使含物質(zhì)A 為600g/mL，內(nèi)標(biāo)物700g/mL，進(jìn)樣得峰高為14.15cm和14.62cm。稱(chēng)取樣品0.2500g，配

32、成溶液，加入內(nèi)標(biāo)4.00mg，進(jìn)樣，得組分A峰高21.87cm，內(nèi)標(biāo)峰高19.96cm，求樣品中組分A的含量。解：內(nèi)標(biāo)法的優(yōu)點(diǎn)： 定量結(jié)果與進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性無(wú)關(guān)；也不受色譜條件微小變化與儀器穩(wěn)定性的影響。 只要待測(cè)組分及內(nèi)標(biāo)物出峰，且分離度合乎要求，與其他組分是否出峰無(wú)關(guān)。因此，特別適合于中藥復(fù)方制劑中成分的含量測(cè)定。 很適用于微量組分的分析。缺點(diǎn)：樣品配制比較麻煩 內(nèi)標(biāo)物不易尋找3內(nèi)標(biāo)比標(biāo)準(zhǔn)曲線法（internal standard and standard curve method） 方法為：配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并在其中分別加入相同量的內(nèi)標(biāo)物，混勻后進(jìn)樣。以待測(cè)組分與內(nèi)標(biāo)物的峰面積之比（Ai/As）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度與內(nèi)標(biāo)物