气相色谱原理及分析方法大全_精品文档.pdf
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气气相相色色谱谱分分析析气气相相色色谱谱分分析析第一章第一章气相色谱分析气相色谱分析GasChromatography（GC）要求：
要求：
1:
理解混合物中各组分在色谱柱内分离的原因理解混合物中各组分在色谱柱内分离的原因;2:
理解色谱分析法的两个重要理论理解色谱分析法的两个重要理论;3:
掌握分离度的计算及影响分离度的重要色谱参数掌握分离度的计算及影响分离度的重要色谱参数;4:
了解气相色谱法的优点及适用范围了解气相色谱法的优点及适用范围;5:
了解固定相及重要操作条件的选择了解固定相及重要操作条件的选择;6:
了解常用检测器原理，优缺点及适用范围了解常用检测器原理，优缺点及适用范围;7:
掌握色谱分析的定性、定量方法掌握色谱分析的定性、定量方法.气气相相色色谱谱分分析析1.1色谱法的特点色谱法的特点、分类及作用分类及作用1.2气相色谱分析理论基础气相色谱分析理论基础1.3色谱分离条件的选择色谱分离条件的选择1.4固定相及其选择固定相及其选择1.5气相色谱仪气相色谱仪1.6气相色谱定性方法气相色谱定性方法1.7气相色谱定量方法气相色谱定量方法1.8毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法1.9气相色谱分析的特点及其应用范围气相色谱分析的特点及其应用范围气气相相色色谱谱分分析析1.1色谱法的特点、分类和作用色谱法的特点、分类和作用1.1.11.1.1概述概述混合物最有效的混合物最有效的分离、分析分离、分析方法。
方法。
俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装置：
年使用的装置：
色谱原型装置，如图。
色谱原型装置，如图。
色谱法是一种分离技术色谱法是一种分离技术.试样混合物的分离过程也就是试样中各试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。
行着的分配过程。
其中的一相其中的一相固定不动固定不动，称为，称为固定相（固定相（stationaryphasestationaryphase）；另一相是另一相是携带试样混合物流过携带试样混合物流过此固定相的此固定相的流体（气体或液体），称为流体（气体或液体），称为流动相（流动相（mobilemobilephasephase）。
动画动画气气相相色色谱谱分分析析色谱法色谱法混合物中各组分在两相间混合物中各组分在两相间（固定相和流动相固定相和流动相）进行分配进行分配，当流动相中所含混合物经过固定当流动相中所含混合物经过固定相时相时，就会与固定相发生作用就会与固定相发生作用。
由于各组分在性质和结构上的差由于各组分在性质和结构上的差异异，与固定相发生作用的大小与固定相发生作用的大小，强弱也有差异强弱也有差异。
因此因此在同一推动在同一推动力作用下力作用下，不同组分在固定相中不同组分在固定相中滞留时间有长有短滞留时间有长有短，从而按先后从而按先后不同次序从固定相中流出不同次序从固定相中流出。
流动相流动相BA动画动画气气相相色色谱谱分分析析1.1.21.1.2分类分类（11）气相色谱气相色谱：
流动相为气体流动相为气体（称为载气称为载气）。
按分离柱不同可分为：
填充柱色谱和毛细管柱色谱；按分离柱不同可分为：
填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相的不同又分为：
气固色谱和气液色谱按固定相的不同又分为：
气固色谱和气液色谱气气相相色色谱谱分分析析（22）液相色谱液相色谱：
流动相为液体流动相为液体（也称为淋洗液也称为淋洗液）。
按固定相的不同分为：
液固色谱和液液色谱按固定相的不同分为：
液固色谱和液液色谱。
气气相相色色谱谱分分析析（33）其他色谱方法其他色谱方法薄层色谱和纸色谱：
薄层色谱和纸色谱：
比较简单的色谱方法比较简单的色谱方法凝胶色谱法凝胶色谱法：
测聚合物分子量分布。
超临界色谱超临界色谱:
CO2流动相流动相。
高效毛细管电泳高效毛细管电泳:
九十年代快速发展九十年代快速发展、特别特别适合生物试样分析分离的高效适合生物试样分析分离的高效分析仪器分析仪器。
气气相相色色谱谱分分析析1.1.3.1.1.3.色谱法的特点色谱法的特点
（1）分离效率高复杂混合物，有机同系物、异构体。
手性异构体。
（2）灵敏度高可以检测出g.g-1（10-6）级甚至ng.g-1（10-9）级的物质量。
（3）分析速度快一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。
（4）应用范围广气相色谱：
沸点低于400的各种有机或无机试样的分析。
液相色谱：
高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。
不足之处：
不足之处：
被分离组分的定性较为困难被分离组分的定性较为困难。
气气相相色色谱谱分分析析11.11.44色谱的流出曲线与色谱的流出曲线与术语术语色谱图以色谱图以组分浓度组分浓度为纵坐标，为纵坐标，流出时间流出时间为横坐标，为横坐标，这种曲线称为色谱流出曲线，也称色谱峰。
这种曲线称为色谱流出曲线，也称色谱峰。
气气相相色色谱谱分分析析11基线基线（baseline）（baseline）操作条件稳定后操作条件稳定后，无样品通过时检测器所反映无样品通过时检测器所反映的信号的信号-时间曲线时间曲线。
如图如图OMOM22保留值保留值（11）死时间死时间ttmm（deaddeadtimetime）惰性气体从进样开始到色谱峰顶惰性气体从进样开始到色谱峰顶（浓度最大浓度最大）所对应的时间所对应的时间如图如图OOAA所示所示。
（22）保留时间保留时间ttRR（retentionretentiontimetime）组分从进样开始到柱后出现最大值所对应时间组分从进样开始到柱后出现最大值所对应时间。
如图如图OOBB所示所示。
气气相相色色谱谱分分析析（33）调整保留时间）调整保留时间ttRR扣除死时间后的保留时间扣除死时间后的保留时间.如图如图AABB所示。
所示。
ttRR=t=tRR-ttmm（44）死体积死体积VVMM（deaddeadvolumevolume）色谱柱填充后色谱柱填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留空柱管内固定相颗粒间所剩留空间间、色谱仪管路和连接头间空间以及检测器空间的色谱仪管路和连接头间空间以及检测器空间的总和总和。
VVMM=t=tMMFFooFFoo-载气体积流速载气体积流速（mlml.minmin-11）气气相相色色谱谱分分析析（55）保留体积保留体积VVRR（retentionretentionvolumevolume）进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过的载气体积通过的载气体积。
VVRR=t=tRRFFoo（66）调整保留体积调整保留体积VVRR扣除死体积后的保留体积扣除死体积后的保留体积。
VVRR=t=tRRFoFo或或VVRR=V=VRR-VVMM（77）相对保留值相对保留值rr2121（）组分组分22的的调整调整保留值保留值与另一组分与另一组分11调整调整保留值保留值之比之比。
气气相相色色谱谱分分析析）1（R）2（R21ttr）1（）2（RRVV）1（）2（）1（）2（RRRRVVttrr2121越大越大，分离越好；分离越好；rr2121=11时两组分重叠时两组分重叠.33区域宽度区域宽度（11）标准偏差标准偏差00.607607倍峰高处色谱峰宽度的一半倍峰高处色谱峰宽度的一半，如图如图EFEF一半一半气气相相色色谱谱分分析析（22）半峰宽度半峰宽度YY1122峰高一半处宽度峰高一半处宽度。
如图如图（33）峰底宽度峰底宽度YY色谱峰两侧转折点所作切线在基线上的截距。
色谱峰两侧转折点所作切线在基线上的截距。
如图如图利用色谱流出曲线可解决问题：
利用色谱流出曲线可解决问题：
根据色谱峰位置（保留值）进行定性鉴定；根据色谱峰位置（保留值）进行定性鉴定；根据色谱峰面积或峰高进行定量测定；根据色谱峰面积或峰高进行定量测定；根据色谱峰位置及宽度，可对色谱柱分离情况根据色谱峰位置及宽度，可对色谱柱分离情况进行评价。
进行评价。
气气相相色色谱谱分分析析11.22气相色谱分析理论基础气相色谱分析理论基础11.22.11气固色谱和气气固色谱和气-液色谱分析的基本原理液色谱分析的基本原理1.1.气固相色谱分离分析原理气固相色谱分离分析原理固定相固定相:
具有多孔和较大面积的吸附剂颗粒具有多孔和较大面积的吸附剂颗粒。
分析原理分析原理（动画动画）被测组分在吸附剂表面进行被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附反复的物理吸附、脱附脱附过程过程。
由于被测物质是各个组分的性质不同由于被测物质是各个组分的性质不同，它们它们在吸在吸附剂上的吸附能力不一样附剂上的吸附能力不一样，向前移动速度不一样向前移动速度不一样。
一定一定时间后时间后，即通过一定量的载气后即通过一定量的载气后，试样中各个组分就彼试样中各个组分就彼此分离先后流出色谱柱此分离先后流出色谱柱。
气气相相色色谱谱分分析析22气液相色谱分离分析原理：
气液相色谱分离分析原理：
固定相：
固定相：
化学惰性的固体颗粒表面化学惰性的固体颗粒表面，涂上一层高沸点涂上一层高沸点有机化合物液膜有机化合物液膜。
分析原理分析原理（动画动画）被测组分在固定液被测组分在固定液反复多次溶解反复多次溶解、挥发挥发、再溶解再溶解、再再挥发挥发。
由于各组分由于各组分在固定液中溶解能力不同在固定液中溶解能力不同，停留在柱中停留在柱中时间长短不一样时间长短不一样，经过一段时间经过一段时间，各组分就彼此分离各组分就彼此分离。
气气相相色色谱谱分分析析33分配系数分配系数（partion（partionfactor）factor）（KK）分配过程：
分配过程：
物质在固定相和流动之间发生吸附物质在固定相和流动之间发生吸附、脱附和脱附和溶解溶解、挥发的过程挥发的过程。
分配系数分配系数（KK）：
在一定温度下组分在两相之间分配达在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时到平衡时浓度比浓度比。
MSCCK组分在流动相的浓度组分在流动相的浓度组分在固定相的浓度组分在固定相的浓度分配系数是色谱分离的依据分配系数是色谱分离的依据。
气气相相色色谱谱分分析析分配系数分配系数K的讨论的讨论一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；值是分离的基础；某组分的某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。
时，即不被固定相保留，最先流出。
气气相相色色谱谱分分析析44分配比分配比（kk）partionpartionratioratio在一定温度在一定温度、压力下压力下，在两相间达到分配平衡在两相间达到分配平衡时时，组分在两相中组分在两相中质量比质量比。
MSmmkmmSS组分分配在固定相中质量；组分分配在固定相中质量；mmMM组分分配在流动相中质量组分分配在流动相中质量。
分配比分配比k与分配系数与分配系数K关系：
关系：
kVVkVmVmCCKSMMMSSMS分配比也称：
分配比也称：
容量因子容量因子（capacityfactor）；容量比；容量比（capacityfactor）；气气相相色色谱谱分分析析由上式可知：
由上式可知：
KK：
两相中浓度比：
两相中浓度比。
kk：
组分在两相中分配总量：
组分在两相中分配总量
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