色譜法中的定量分析報(bào)告

可編輯版/2.4.2定量分析方法在色譜分析中,根據(jù)色譜圖可以作定量分析。色譜圖中每一個(gè)峰代表著一個(gè)組分,而組分在混合物中的含量大小與色譜圖中峰面積的大小呈線性函數(shù)的關(guān)系,即Ai＝fici式中Ai——待測(cè)組分i所對(duì)應(yīng)的峰面積;fi——待測(cè)組分i的校正因子;ci——待測(cè)組分i的量。要進(jìn)行準(zhǔn)確的定量,必須首先測(cè)量組分的峰面積<或峰高>,再測(cè)出定量校正因子,即可進(jìn)行定量計(jì)算。1.峰面積的測(cè)量理想色譜圖有兩個(gè)基本的要求：第一是混合物完全分離成單一組分的色譜峰;第二是每個(gè)色譜峰都是高斯峰。理想的色譜圖有利于定性分析,也有利于定量分析。但實(shí)際的色譜圖不是理想的,往往完全對(duì)稱(chēng)的峰,形狀各異,因此給定量分析帶來(lái)困難,引入了誤差。為了力求準(zhǔn)確,色譜工作者對(duì)各種峰形和分離度差的峰的面積測(cè)量研究了許多方法?，F(xiàn)簡(jiǎn)述如下：a.峰高乘半峰寬法適用高斯峰,把色譜峰看作是一個(gè)等腰三角形<見(jiàn)圖4-7-7>。對(duì)于很窄的峰,不對(duì)稱(chēng)峰,分離不完全,重迭較嚴(yán)重的色譜,此法會(huì)引入較大誤差不能使用。A=hy1/2<4-7-38>式中A——峰面積;h——峰高;y1/2——半峰寬。b.峰高乘峰寬法適用于矮而寬的色譜峰<見(jiàn)圖4-7-8>。圖4-7-7峰高乘半峰寬度計(jì)算峰面積圖4-7-8用峰高乘峰寬計(jì)算面積c.峰高乘平均寬度法適用于不對(duì)稱(chēng)的色譜峰<見(jiàn)圖4-7-9>。A=1/2h<y0.15+y0.85><4-7-40>所謂平均峰寬是指在峰高0.15和0.85處分別測(cè)得峰寬,然后取平均值。圖4-7-9峰高乘平均峰寬計(jì)算面積d.峰高乘保留時(shí)間法適合于色譜峰較窄。在分析同系物或是化學(xué)性質(zhì)比較相近的化合物時(shí),此法較好。A=hktR<4-7-41>式中k——比例常數(shù)。在作相對(duì)測(cè)量時(shí)k可以消除,不影響定量計(jì)算。e.剪紙稱(chēng)重法當(dāng)色譜峰不對(duì)稱(chēng)、面積又較大時(shí),可用此法進(jìn)行峰面積的測(cè)量。具體做法就是把色譜圖中每一個(gè)峰面積的記錄紙剪下,放在天平上稱(chēng)重。求得質(zhì)量代入公式中計(jì)算。缺點(diǎn)破壞了記錄下來(lái)的色譜圖。f.手描積分儀測(cè)量面積法測(cè)量峰面積最簡(jiǎn)單的儀器是手描積分儀。操作步驟是將積分儀的支點(diǎn)固定好,然后將積分儀的筆尖放在色譜峰上的任意一點(diǎn),讀出轉(zhuǎn)輪上的數(shù)值,使筆尖沿色譜的周邊描繪一周<回到起點(diǎn)>,在轉(zhuǎn)輪上增加的數(shù)值就是色譜峰的面積。目前氣相色譜儀都帶上電子計(jì)算機(jī)<或數(shù)據(jù)處理>,能實(shí)現(xiàn)各種操作的程序控制,其中數(shù)據(jù)處理工作中,能收集各種數(shù)據(jù)如保留時(shí)間、峰高、峰面積等,并且能進(jìn)行各種定量運(yùn)算。2.非理想峰形峰面積的測(cè)量在進(jìn)行峰面積的測(cè)量時(shí),還經(jīng)常遇到基線飄移和色譜峰重疊的情況,這給色譜峰面積的準(zhǔn)確測(cè)量帶來(lái)困難?，F(xiàn)就這兩個(gè)問(wèn)題的一般處理辦法簡(jiǎn)述如下：a.基線漂移在實(shí)際工作中常遇到如圖4-7-10所示的色譜圖。A、B峰形較對(duì)稱(chēng),可從峰的最高點(diǎn)引中線,測(cè)量它的高度作峰高。如果一個(gè)小峰在大峰的拖尾上如圖中C,測(cè)小峰的基線應(yīng)以大峰的峰尾線為準(zhǔn),從小峰的最高點(diǎn)向小峰的基線引中線,以此中線長(zhǎng)度作為峰高。對(duì)于基線嚴(yán)重飄移的峰如圖中D,可從峰的開(kāi)始到峰的結(jié)束作切線,作為基線,再由峰的最高點(diǎn)向基線引中線,以中線長(zhǎng)度作為峰高。圖4-7-10基線飄移時(shí)峰高的測(cè)量b.色譜峰重疊時(shí)面積的測(cè)量當(dāng)兩組分含量相近,而分辨率大于1/2,都可以在兩峰間最低點(diǎn)向基線作垂線,作為兩峰的分界線,用積分儀或剪紙法可求其面積。如圖4-7-11所示。當(dāng)兩組分分辨率不大于1/2,這時(shí)可采取在峰的兩邊作切線再求三角形的面積。用這種方法誤差較大。如圖4-7-12所示。圖4-7-11兩峰不分離時(shí),峰面積的測(cè)量圖4-7-12兩峰嚴(yán)重重疊時(shí),峰面積的測(cè)量當(dāng)一個(gè)小峰出現(xiàn)在一個(gè)大峰拖尾的一側(cè)時(shí),這時(shí)小峰與大峰的分界線,可以大峰的拖尾為準(zhǔn)。如圖4-7-13所示。圖4-7-13小峰出現(xiàn)在大峰拖尾一側(cè)時(shí),峰的分界線的確定當(dāng)出現(xiàn)3個(gè)或者3個(gè)以上重疊的非對(duì)稱(chēng)峰時(shí),它們的峰高的測(cè)量比兩個(gè)非對(duì)稱(chēng)峰重疊時(shí)的計(jì)算更加麻煩?，F(xiàn)在普遍使用曲線分析器,能對(duì)10個(gè)未完全分離的不對(duì)稱(chēng)重疊峰,在10～15min內(nèi)一一給出它們的面積。應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行重疊峰的剖析更有獨(dú)到之處,不僅精密度更高,而且速度也快。3.相對(duì)校正因子色譜峰面積Ai與待測(cè)組分ci的量呈線性函數(shù)關(guān)系,即Ai＝fici式中fi——校正因子。只要測(cè)出i組分所對(duì)應(yīng)的峰面積Ai,求出校正因子fi,就可以把峰面積換算成i組分的量或濃度<質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)>。在氣相色譜定量分析中,不管是使用內(nèi)標(biāo)法還是歸一化法都需要引入校正因子,以求得較準(zhǔn)確的結(jié)果。可見(jiàn)校正因子在氣相色譜定量分析中是非常重要的。校正因子的幾種表示法：當(dāng)ci用質(zhì)量mi來(lái)表示時(shí),fmi稱(chēng)為絕對(duì)質(zhì)量校正因子。當(dāng)ci用摩爾數(shù)來(lái)表示時(shí),fNi稱(chēng)為絕對(duì)摩爾校正因子。在實(shí)際分析工作中,絕對(duì)校正因子既不易測(cè)得,也無(wú)法應(yīng)用,因此常采用相對(duì)于某一標(biāo)準(zhǔn)物s的質(zhì)量校正因子和摩爾校正因子,即相對(duì)質(zhì)量校正因子和相對(duì)摩爾校正因子。用Fmi/s和FNi/s分別表示相對(duì)質(zhì)量校正因子和相對(duì)摩爾校正因子。因此還有所謂相對(duì)體積校正因子Fvi/s,這是適用于氣體樣品的計(jì)量。相對(duì)體積校正因子就是相對(duì)摩爾校正因子<因?yàn)橐荒柸魏螝鈶B(tài)物質(zhì),在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下都是22.4L>,故對(duì)于氣體分析,用相對(duì)摩爾校正因子,可得體積相對(duì)校正因子。Rosie等人曾提出相對(duì)摩爾響應(yīng)值的概念,并以苯作標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定苯的相對(duì)摩爾響應(yīng)值為100。由此,任一化合物相對(duì)于苯的摩爾響應(yīng)值<RMRi/φ>存在如下關(guān)系。式中Aφ——苯的面積;Nφ——苯的摩爾數(shù)。由此可知,相對(duì)摩爾響應(yīng)值即相對(duì)摩爾校正因子,同理,相對(duì)質(zhì)量響應(yīng)值即相對(duì)質(zhì)量校正因子。這些校正因子之間相互換算關(guān)系如下：<1>FNi/s和Fmi/s的相互換算式中Mi——組分i的相對(duì)分子質(zhì)量;Ms——標(biāo)準(zhǔn)物s的相對(duì)分子質(zhì)量。由于故即如果用苯作標(biāo)準(zhǔn)物,則<2>不同標(biāo)準(zhǔn)物的相對(duì)校正因子的相互換算因?yàn)樗訤mi/s=Fmi/φ·Fmφ/s＝Fmi/φ/Fms/φ<4-7-50>同理FNi/s＝FNi/φ/FNs/φ<4-7-51>式中Fmi/φ——組分i相對(duì)于苯的質(zhì)量校正因子;FNi/φ——組分i相對(duì)于苯的摩爾校正因子;Fms/φ——標(biāo)準(zhǔn)物s相對(duì)于苯的質(zhì)量校正因子;FNs/φ——標(biāo)準(zhǔn)物s相對(duì)于苯的摩爾校正因子。<3>用熱導(dǎo)檢測(cè)器時(shí),以氫氣為載氣的相對(duì)摩爾校正因子換算成以氦氣為載氣的相對(duì)摩爾校正因子,即FNi/s<H2>=0.84FNi/s<He>+14<4-7-52>使用定量校正因子首先分清是在何種檢測(cè)器上的校正因子,不同檢測(cè)器校正因子不相同。熱導(dǎo)檢測(cè)器應(yīng)注意所使用的載氣的種類(lèi)。不同載氣校正因子也不一樣,例如用氦氣時(shí)查到用氫氣的校正因子需進(jìn)行換算。還應(yīng)注意校正因子的種類(lèi)和測(cè)量校正因子的標(biāo)準(zhǔn)物,文獻(xiàn)中一般用苯作標(biāo)準(zhǔn)物,如果改用其他標(biāo)準(zhǔn)物則需進(jìn)行換算。4.定量計(jì)算方法a.定量進(jìn)樣法根據(jù)檢測(cè)器靈敏度的定義,質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算：式中u1——記錄紙移動(dòng)速度<cm·min-1>;u2——記錄器的靈敏度<mV·cm-1>;Fco——載氣流速<mL·min-1>;Ai——組分的色譜峰面積<cm2>;m——被測(cè)樣品混合物的進(jìn)樣量<mg>;Si——組分i在檢測(cè)器上的靈敏度;mi——組分i在被測(cè)樣品混合物中的量<mg>;wi——組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。b.外標(biāo)法又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)曲線法或已知樣校正法。配制已知濃度的標(biāo)樣,準(zhǔn)確地注射一定質(zhì)量<或體積>的標(biāo)樣進(jìn)行色譜分析,測(cè)量各組分的峰面積<或峰高>,求出各組分的校正因子,或作出峰面積<或峰高>對(duì)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,如圖4-7-14,然后在與標(biāo)準(zhǔn)試樣完全相同的條件下,注射同樣質(zhì)量<或體積>的被測(cè)樣品,測(cè)量待測(cè)組分i的峰面積<或峰高>,根據(jù)上述校正因子<fi>或所作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,計(jì)算被測(cè)組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。式中wi——樣品中組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Ai——組分i的峰面積;fi——絕對(duì)質(zhì)量校正因子。圖4-7-14標(biāo)準(zhǔn)工作曲線1,2,3—組分外標(biāo)法的另一種定量法：選標(biāo)準(zhǔn)樣也可以選擇樣品中的一個(gè)組分作外標(biāo)物配成與其濃度相當(dāng)?shù)耐鈽?biāo)混合物。在同一操作條件下,以相同的進(jìn)樣量分別進(jìn)行分析,測(cè)定其外標(biāo)混合物中外標(biāo)物的濃度和峰面積以及樣品中待測(cè)組分的峰面積,計(jì)算公式為式中wi——待測(cè)i組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù);wi——外標(biāo)混合物中外標(biāo)物s的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Ai——待測(cè)組分i的峰面積;As——外標(biāo)混合物中外標(biāo)物s的峰面積。本法操作簡(jiǎn)單,計(jì)算方便,一般常規(guī)分析經(jīng)常使用。進(jìn)行分析時(shí)的所有條件必須嚴(yán)格一致,如有變動(dòng)對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確度影響很大,本法只適合于簡(jiǎn)單的混合物的情況。c.內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法的作法是將一種純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物加入到待測(cè)樣品中。設(shè)加入內(nèi)標(biāo)物量為ms,樣品質(zhì)量m,待測(cè)組分i的量為mi,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wi<%>,令ms/m=K,則式中Ai——待測(cè)組分i的峰面積;As——內(nèi)標(biāo)物s的峰面積;Fwi/s——待測(cè)組分i相對(duì)于內(nèi)標(biāo)物s的相對(duì)質(zhì)量校正因子;fwi——待測(cè)組分i的質(zhì)量校正因子;fws——內(nèi)標(biāo)物s的質(zhì)量校正因子。應(yīng)用內(nèi)標(biāo)法適合于測(cè)定樣品中某幾個(gè)組分,而這些組分在選定的色譜條件下都有信號(hào)且能測(cè)量其峰面積時(shí),可用本法。對(duì)內(nèi)標(biāo)物的要求是既能和被測(cè)樣品互溶又能和組分在色譜圖上分開(kāi);內(nèi)標(biāo)物的濃度應(yīng)與被測(cè)組分濃度相差不大;內(nèi)標(biāo)物的色譜峰最好位于待測(cè)組分色譜峰的中間或緊接前后;內(nèi)標(biāo)物的結(jié)構(gòu)與待測(cè)組分的結(jié)構(gòu)相類(lèi)似。內(nèi)標(biāo)法定量分析準(zhǔn)確度高,沒(méi)有歸一化法那些限制,應(yīng)用比較普遍。缺點(diǎn)是每次分析均需準(zhǔn)確稱(chēng)量?jī)?nèi)標(biāo)物和樣品,操作比較繁瑣,另外引入內(nèi)標(biāo)物后,對(duì)分離的要求比原來(lái)更高。d.歸一化法如果樣品中所有組分都能流出色譜柱而出峰,同時(shí)又能測(cè)定<或查得>各待測(cè)組分的相對(duì)校正因子值,則可考慮用此法定量。計(jì)算各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)的公式為式中wi——待測(cè)組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Ni——待測(cè)組分i的摩爾分?jǐn)?shù);Fwi/s——待測(cè)組分i的相對(duì)質(zhì)量校正因子;FNi/s——待測(cè)組分