气相色谱实验—内标法测定正丁醇的含量

气相色谱实验（2）
内标法测定正丁醇的含量
实验目的：
1．了解气相色谱仪的基本结构和使用毛细管色谱柱操作要点；
2．学习启动、调试气相色谱仪的主要步骤和方法；
3． 学习归一化法和内标法测定组分含量；
4． 了解内标法的定量原理以及选择内标物的原则。

预习要点：
1．毛细管色谱柱的特点；
2．归一化法、内标法及校正因子；
实验原理： 对于试样中少量杂质的测定，或测定试样中某些组分时，可采用内标法定量，用内标
法测定时，需在试样中加入一种物质作内标，而内标物质应符合下列条件：
1、应是试样中不存在的物质
2、峰的位置位于被测组分附近
3、物理及物理化学性质于被测组分相近
4、加入的量于被测组分相近
选择适宜的物质作为欲测组分的参比物，定量加到样品中去依据欲测组分和参比物在检测器上的响应值（峰面积或峰高）之比和参比物加入的量进行定量分析的方法称为内标法。

参比物又称内标物。

内标物应是原样品中不存在的纯物质，该物质的性质应尽可能与欲测组分相近，不与被测样品起化学反应，同时要能完全溶于被测样品中。

内标物的峰应尽可能接近欲测组分的峰，或位于几个欲测组分的峰中间，但必须与样品中的所有峰不重叠，既完全分开。

内标物的量应与欲测组分相近。

当试样中有的组分不出峰，或有的峰难以定性，或只要求测定试样中某个或某几个组分时，可用此法定量。

分析时先将试样准确称重，再加入适量的内标物准确称量，混合均匀后即可取样进行色谱分析，出峰后分别测得内标物与欲测组分的峰面积，并按下式计算欲测组分的含量：
%i W =%100 W
f A W f A S S S i i （1） 式中：W i %------欲测组分的百分含量；
A i 、A s ------分别为欲测组分及内标物的峰面积；
f i 、 f s ------分别为欲测组分及内标物的重量校正因子；
W S 、W----分别为内标物及试样质量；
校正因子可查手册或通过实验测定。

在内标标准曲线法中，一般都加入相同的内标物量，标准溶液和被测试样也都取固定量，因此
f i m s /f S m为一常数，则式（3-21-2）可简为
作标准曲线时，先将被测组分的纯物质配置成不同浓度的标准溶液，取固定量的标准溶液和内标物，混合后进样，绘出色谱图，用峰高乘半峰宽求出其峰面积。

A i和A s。

以P i%为横坐标，
A i/A s为纵坐标，作内标标准曲线。

（如图）3-21-1
用同样方法求出未知试样的A i/A s值，由标准曲线查出试样中被
测组分的含量。

内标物的选择应符合下列要求：
①它应是试样中不含有的组分；
②内标物应为稳定的纯品，能与试样互溶；但不发生化学反应；
③内标物与试样组分的色谱峰能分开，并尽量靠近；
④内标物的量应接近被测组分的含量。

仪器与试剂：
1．SP—2000型气相色谱仪及色谱工作站；
2．弹性石英毛细管柱（SGE—2000，0.32×30m）;
3．氢气、氮气钢瓶，空气泵等；
4．1μl微量进样器，容量瓶，分析天平；
5．正丙醇（色谱纯或分析纯），含有正丁醇的乙醇溶液；
实验步骤:
1．在已称重的容量瓶中加入内标物正丙醇,称准后再加入欲测试样，再称出总质量。

（已由实验室做好）
2．熟悉气相色谱仪及色谱工作站，搞清气路上各调节选钮的作用，注意不得随意转动旋钮。

3．气相色谱仪通载气（N2）30分钟，充分赶净色谱柱中的氧气后，检查氢焰检测器灵敏度、衰减，柱箱、检测器、汽化室（进样器）等温度参数设置是否正确，然后按恒温运行键。

4．打开色谱工作站，确定数据处理方法中的各项指标后，使色谱工作站处于查看基线工作状态。

5．氢火焰离子化检测器（FID）温度达120℃后，调节空气及氢气旋钮，先使空气流量小于300ml/min,氢气流量大于30ml/min，以易于点火，点火后观察基线是否有波动，有波动一般说明点火成功。

将空气流量调准为300ml/min,氢气流量为30ml/min（以压力表的相应值为准）。

6．待基线稳定后，将色谱工作站处于等待采集数据状态，注意取样时间范围应与方法设定中一致。

取已加入内标物的试样0.2μl,注入进样器（注意正确操作，防止损坏进样器及被检测器烫伤），同时按动遥控按钮，数据采集结束后打印报告或记录实验数据。

数据处理：
1．根据同系物出峰的规律，判断出乙醇、正丙醇、正丁醇三个色谱峰的位置，查出正丙醇和正丁醇的峰面积，利用（1）式计算正丙醇的含量，内标物及试样的质量由实验室给出。

正丁醇相对于正丙醇的校正因子为 0.92。

2. 记录色谱操作条件，包括色谱柱的固定相、柱长、内径、；柱温、检测器温度、汽化室温度、流速、灵敏度等。

思考题：
1．在色谱定量中为什么要用校正因子？如何实验测定正丁醇相对于正丙醇的校正因子？
2．你认为实验中选取正丁醇为内标物是否合适？为什么？
3．比较气相色谱法中归一、内标、外标3种定量方法的优缺点。

4．在内标法中，若内标物质量(W s )与样品的质量(W m )之比一定时，也即f i W s ／（f s W m ）为一常数时，内标法的计算和操作是否可以得到简化？
实验扩展：
1．改变色谱柱箱温度，观察色谱峰的变化。

2．改变载气柱流量，观察色谱峰的变化。

——————————————————————————————————————————— 附录：
一一、、毛毛细细管管色色谱谱的的特特点点提高色谱分离能力的途径：
1.由塔板理论：增加柱长，减小柱径，即增加柱子塔板数；
2.由速率理论：减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻力，也即降低塔板高度
11、、毛毛细细管管色色谱谱柱柱的的结结构构
（1） 不装填料阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.2mm 。

（2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。

（3）固定液直接涂在管壁上，总柱内
壁面积较大,涂层很薄，则气相和液相传质阻力大大降低。

（4）毛细管色谱柱柱效高达每米3000～4000块理论塔板，一支长度100米的毛细管柱，总的理论塔
板数可达104～106。

22、、毛毛细细管管色色谱谱具具有有以以下下优优点点：：
（1）分离效率高：比填充柱高10～100倍；
（2）分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱速度
（3）色谱峰窄、峰形对称。

较多采用程序升温方式；
（4）灵敏度高，一般采用氢焰检测器。

（5）涡流扩散为零。

二二、、 结结构构流流程程
具有分流和尾吹装置
氢焰检测器的结构：
(1) 在发射极和收集极之间加有一定的直流电压
（100—300V ）构成一个外加电场。

(2) 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。

氢焰检测器的原理
1. 当含有机物 CnHm 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 ：
CnHm ──→ · CH
2.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 ──→CHO + + e
3.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 2O ──→H 3O + + CO
4.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10-6～10-14A ）；
5. 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。

6. 组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子
被电离。

7.离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的
色谱流出曲线
A 区：预热区
B 层：点燃火焰
C 层：热裂解区：
温度最高
D 层：反应区
影影响响氢氢焰焰检检测测器器灵灵敏敏度度的的因因素素
①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。

②极化电压：
正常极化电压选择在100～300V 范围内。