气相色谱法的固定相和流动相一

B 2rDg
式中，r表示扩散阻碍因子，填充柱＜1，毛细管柱因 无扩散障碍r ＝1。 Dg为组分在载气中的扩散系数。
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第二节气相色谱法的基本理论
3．传质阻力项 试样被载气带入色谱柱后，试样组分在
两相间溶解、扩散、平衡的过程称为传质过程，影响这
个过程进行速度的阻力，称为传质阻力。传质阻力的大
3．样品都加在第0号塔板上，并且样品的纵向扩散可 以忽略。
4．分配系数在各塔板上是常数。
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第二节气相色谱法的基本理论
理论塔板数（n）和峰宽的关系：
n ( tR )2 5.54( t R )2 16( tR )2

W1/ 2
W
理论塔板高度（H）可由色谱柱长（L）和理论
塔板数来计算：
相对 极性 0 7～8 13 25
28
52 68
72
100
极性 级别 +1 +1 +1 +2
+2
+3 +3
+4
+5
最高使用 温度（℃）
应用范围
140
标准非极性固定液
300
各类高沸点化合物
350
非极性化合物
100
中等极性化合物
300
中等极性化合物
275
中等极性化合物
250
氢键型化合物
200
极性化合物
100Байду номын сангаас
1.浓度型检测器(concentration sensitive detector) 测 量载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与 组分浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的 质量及载气流速无关。如热导检测器和电子捕获检 测器等。
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第四节 检测器
2.质量型检测器（mass flow rate sensitive detector） 测量载气中组分进入检测器的质量流速变化，即检测 器的响应值与单位时间内进入检测器的组分质量成正 比。如氢焰离子化检测器和火焰光度检测器等。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
2．固定液的分类 常用化学分类和极性分类。 化学分类是以固定液的化学结构为依据，可分为烃
类、硅氧烷类、醇类、酯类等，其优点是便于按被 分离组分与固定液的“结构相似”原则来选择固定 液。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
极性分类是按固定液的相对极性大小分类。
高、分离效能高、灵敏度高、应用范围广等。
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第一节概 述
（二）气相色谱法的分类
按固定相的聚集状态不同，分为气-固色谱法（GSC） 和气-液色谱法（GLC）；
按柱内径粗细不同，分为填充柱色谱法和毛细管柱色 谱法；
按分离原理不同，分为吸附色谱法和分配色谱法。
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第一节概 述
二、气相色谱仪的基本组成及工作流程 气相色谱仪一般由五部分组成，如下图所示:
第三节气相色谱的固定相和流动相 高分子多孔微球（GDX）是一种人工合成的固定相，它既可 作为载体，又可作为固定相，其分离机制一般认为具有吸附、 分配及分子筛3种作用。
高分子多孔微球的主要特点是：①疏水性强，选择性好，分离 效果好，特别适于分析混合物中的微量水分。②热稳定性好， 最高使用温度达200～300℃，且无流失现象，柱寿命长。③比 表面极大，粒度均匀，机械强度高，耐腐蚀好。④无有害的吸 附活性中心，极性组分也能获得正态峰。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
化学键合相也是新型固定相，它是将固定液的官 能团通过化学反应键合到载体表面而制得的固定 相，具有分配与吸附两种作用。其特点为化学性 能稳定，热稳定性好，传质快，柱效高，分离效 果好，不流失，但价格较贵。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
三、气相色谱的流动相
气相色谱法中的流动相是气体，称为载气，常用的载 气有氢气、氮气、氦气、氩气和二氧化碳。
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◆知识要求
1．掌握气相色谱法定性依据,定量分析原理及方法,定性 分析与定量分析的应用。
2．熟悉气相色谱法的特点及其分类，气相色谱仪的基本 组成及流程，气相色谱法的基本理论：塔板理论、速 率理论，气相色谱的固定相和流动相，气相色谱法中 色谱柱及柱温的选择、载气及流速的选择、其他条件 的选择。
3．了解常用的检测器。
（1）4.6×104片； （2） 4.6×103片； （3） 0.65mm； （4） 0.65m 2. A组分的调整保留时间为多少？ （1）13分钟 （2）14分钟 （3）15分钟 （4）16分钟
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第二节气相色谱法的基本理论
二、速率理论
荷兰学者范第姆特于1956年建立了色谱过程的动力学 理论，即速率理论，提出了范第姆特方程：
小用传质系数来表示，它包括气相传质阻力系数Cg 和液 相传质阻力系数 Cl ，因前者较小，所以 C Cl 。
Cl

2k 3(1 k)2

df2 Dl
式中，df为固定液液膜厚度，k为容量因子，Dl为组分在 固定液中的扩散系数。
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第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动 您能根据范第姆特方程式的含义，解
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第四节 检测器
2．灵敏度(sensitivity) 又称响应值或应答值，它是指单 位物质的含量（质量或浓度）通过检测器时所产生的信 号变化率，浓度型用Sc表示，质量型用Sm表示。
3．检测限（D）又称敏感度 灵敏度未反映检测器的噪 音水平，灵敏度虽高，但噪音较大时，微量组分也是无 法检测的。检测限综合灵敏度与噪音来评价检测器的性 能。检测限定义为某组分的峰高为噪音的二倍时，单位 时间内引入检测器中该组分的质量（或浓度）。
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第四节 检测器
一、检测器的性能指标 1．噪音（N）和漂移（M） 在没有样品通过检测器
时，由仪器本身及工作条件等偶然因素引起的基 线起伏称为噪音。通常用噪音带（峰-峰值）的宽 度来衡量噪音的大小，其单位用mV或mA表示。 基线随时间朝某一方向的缓慢变化称为漂移，用每 小时内基线水平的变化来表示 ，单位为mV/h或 mA/h。
HL n
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第二节气相色谱法的基本理论
有效塔板数:
neff

( tR

)2

5.54( tR )2 W1/ 2
16( tR W
)2
有效塔板高度:
H eff

L neff
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第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动
1.在一根3m长的色谱柱上，分离一个样品的结果为:A组分的保 留时间为17分钟，B组分的保留时间为14分钟，空气峰的保留 时间为1分钟，A和B两组分色谱峰的基线宽度为1分钟，用组分 A计算色谱柱的理论塔板数n为多少？板高H为多少？
A 2 d 涡流扩散项A可表示为： p 式中为填充不规则因子，dP为固定相颗粒的平均直径。
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第二节气相色谱法的基本理论
2．纵向扩散项 由于样品组分被载气带入色谱柱后， 是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中，在 “塞子”的前后(纵向)存在着浓度差，而形成浓度梯 度，因此势必使运动着的分子产生纵向扩散。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
3．载体的钝化 (1)酸洗法 (2)碱洗法 (3)硅烷化法
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第三节气相色谱的固定相和流动相
二、气-固色谱的固定相 气-固色谱的固定相有硅胶、氧化铝、石墨化
碳黑、分子筛、高分子多孔微球及化学键合 相等。在药物分析中应用较多的为高分子多 孔微球（GDX）。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
表12-1常用固定液的相对极性
固定液
鲨鱼烷（SQ） 阿皮松（APL） 甲基硅橡胶(SE-30，OV-1) 邻苯二甲酸二壬酯(DNP) 三氟丙基甲基聚硅氧烷 (QF-1) 氰基硅橡胶(XE-60) 聚乙二醇(PEG-20M) 己二酸二乙二醇聚酯 (DEGA)
, -氧二丙腈(ODPN)
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第三节气相色谱的固定相和流动相
(3)分离强极性化合物：选极性强的固定液，极性弱的组 分先流出色谱柱。
(4)分离能形成氢键的物质：选用氢键型固定液，形成氢 键能力弱的组分先流出色谱柱。
(5)分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液；分 离沸点相差较大的混合物，则宜选用非极性固定液。
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第三节气相色谱的固定相和流动相
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第一节概 述
载气系统 包括气源、气体净化器、气体流速控制和 测量装置。
进样系统 包括进样器、气化室和控温装置。
分离系统 包括色谱柱和色谱柱箱。
检测系统 包括检测器和控温装置。
记录系统 包括放大器、记录仪或数据处理装置。
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第一节概 述
思考
课堂互动
您能说出气相色谱仪的主要构成吗？
其中起分离作用的部件叫什么？起分析作 用的部件叫什么？
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第二节气相色谱法的基本理论
第二节 气相色谱法的基本理论 一、塔板理论
马丁和辛格于1941年提出了塔板理论,塔板理论假设： 1．在塔板内，样品中某组分可以很快达到分配平衡，H
称为理论塔板高度。
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第二节气相色谱法的基本理论
2．流动相间歇式通过色谱柱，每次进入量为一个塔 板体积。
该法规定，极性的 , -氧二丙腈的相对极性为100，非 极性的鲨鱼烷的相对极性为0，其他固定液的相对极性 在0～100之间。把0～100分成五级，每20为一级，用 “+”表示。0或+1为非极性固定液；+2，+3为中等极性 固定液；+4，+5为极性固定液。按相对极性对常用气相 色谱固定液分类，如表12-1所示。
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第四节 检测器
二、常用检测器 （一）热导检测器（TCD） 热导检测器是利用被测组分与载气的热导率不同来检
测组分的浓度变化。它具有结构简单、稳定性好、线 性范围宽、测定范围广，且样品不被破坏的特点，易 与其他仪器联用，但灵敏度较低，噪音较大。
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第四节 检测器 1．结构和检测原理
热导检测器由池体和热敏元件组成。池体用铜块或不锈钢块 制成，热敏元件常用钨丝或铼钨丝制成，它的电阻随温度的 变化而变化。
释如何控制色谱条件，提高柱效吗？
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第三节气相色谱法的固定相和流动相
第三节 气相色谱法的固定相和流动相
一、气-液色谱的固定相
（一)固定液 1．对固定液的要求
①选择性能高，对不同的组分有不同的分配系数。② 对样品中各组分有足够的溶解能力。③热稳定性要好。 ④化学稳定性好，不与组分发生化学反应。⑤蒸汽压低， 粘度小，能牢固地附着于载体上。
◆学习目的
通过学习气相色谱法的基本理论：塔板理论和速率 理论，气相色谱仪的基本组成及工作流程，气-液色 谱中的固定液、载体及分离条件和定性定量方法， 加深对气相色谱法分离原理的理解，熟悉气相色谱 仪主要部件的作用，能够正确选择气相色谱法中色 谱柱的条件、气化室温度、检测室温度以及进样量 等条件，能够利用气相色谱分离分析检测信号对待 测各组分进行定性与定量分析。为学习低沸点药物 的分析打下基础。
H A B Cu u
式中,A、B、C为常数，它们分别为涡流扩散项、纵 向扩散系数和传质阻力系数， u为载气线速度，单位 为cm/s。
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第二节气相色谱法的基本理论 1．涡流扩散项 涡流扩散是气体移动中遇到填充物颗粒时，不断
改变流动方向，而造成同组分的分子经过不同路径，而引起色谱 峰的扩张，如下图所示。
1．氮气 它的扩散系数小，使柱效比较高，常用于除热 导检测器以外的几种检测器中作载气。
2．氢气 它具有分子量较小，热导系数较大，粘度小等 特点，在使用热导检测器时常用作载气。
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第四节 检测器
第四节 检测器
检测器（detector）是将色谱柱分离后的各组分的浓 度（或质量）的变化转换为电信号（电压或电流） 的装置。
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◆能力要求 熟练掌握气相色谱仪的基本结构及各部件的作 用，学会用气相色谱仪测定样品的含量。
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第一节概 述
第一节 概 述 气相色谱法(gas chromatography GC)是以气体作为流
动相的色谱分离分析方法。
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第一节概 述
一、气相色谱法的特点及分类 （一）气相色谱法的特点 气相色谱法的特点:分析速度快、样品用量少、选择性
标准极性固定液
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第三节气相色谱的固定相和流动相
3．固定液的选择 选择固定液一般是利用“相似相溶” 原则，一般规律是：
(1)分离非极性物质：一般选用非极性固定液，组分基本上 按沸点顺序流出色谱柱，沸点低的组分先流出色谱柱。
(2)分离中等极性物质：选中等极性固定液，基本上仍按沸 点顺序流出色谱柱，但对于沸点相同的组分，极性弱的 组分先流出色谱柱。
（二）载体 1.对载体的要求 ①表面积大；②化学惰性，表面吸附或催化性很小； ③热稳定性高；④粒度及孔径均匀，有一定机械强度。 2．常用载体 (1)红色载体： 由硅藻土与粘合剂直接煅烧而成。因煅烧
后天然硅藻土中的铁变成了氧化铁使载体呈红色。 (2)白色载体 ：由硅藻土与20％的碳酸钠混合煅烧而成。
因煅烧后铁变成了铁硅酸钠，使载体呈白色。