气相色谱c(3月)10-11-5讲课稿

解： tR2t0(1k2)k2232
n16(tR2 ) 1600 w
t' R2
1.1
t' R1
R n1 k2 0.8 4 1k2
R1 L1
R2
L2
L2
2．柱温的选择
T
B 2Dg
K 固定相检测本底
✓ 原则： 1）在能保证R的前提下，尽量使用低柱温， 但应保证适宜的tR及峰不拖尾，减小检测本底 2）根据样品沸点情况选择合适柱温 柱温应低于组分沸点50~1000C 宽沸程样品应采用程序升温
选择载气应与检测器匹配 • TCD→选H2，He（u 大，粘度小） • FID→选N2（u 小，粘度大）
4．进样条件的选择
• 气化室温度——一般稍高于样品沸点（一般不高 于500C），保证样品全部气化。一般稍高于柱温。
• 检测室温度——应高于柱温30~500C，防止样品 冷凝于检测器。
• 进样量——不可过大，一般0.1~n ，否则造成
讨论：
R1.0tR 4 基本分离 R1.5tR 6 完全分离
R1.0完全未分开
2．影响分离的因素（计算式）
R n1 k2 4 1k2
----基本分离方程
柱效项
柱容量项
柱选择项
n理
L H理
H A B /u C u
K2 k2 tR' 2
K1 k1 tR' 1
前提——定义式基础上，相邻两组分的峰宽一致（假设W1≈W2）
图示
back
（3）内标法
对内标物的要求： P507
1，纯度较高 2，不是试样中的组分 3，在色谱中与各组分完全分离，但其保留时 间与被测组分的保留时间不要相差太大，应尽 量靠近 4，从样品前处理考虑，内标物与被测组分的 物理化学性质最好接近，以保证有相近的提取 率
内标法（一份样品加内标，已知校正因子）
精确称量m（样品）,ms（内标） mi=Aifi’ ms=Asfs’
mi%m mi 100A Asi ffis''
ms 100 m
内标法： 进样量对结果影响不大
已知校正因子
内标标准曲线法（不同浓度的标准品分别 加内标，一份样品加内标）
Ai/As=a+bC r=0.999 内标一点法 （内标对比法，一份标准品
3.定量方法 RSD<2%
⑴ 归一化法 若样品中有n个组分，进样量为 m （已知校正因子）
m1%m m1 10% 0
优点m1：%a.不A1需f1精A 确2 fA 体21f积1 进样An fn 10% 0 b.操作条件不需严格控制（如载气流速
是否稳定）； c.可用代替计算，用峰高校正因子
缺点(应用条件)：必须所有组分在操作时间内流 出，检测器对它们都产生信号;知道校正因子
解: (1) nA=16(16.40/1.11)2=3493 nB=16(17.63/1.21)2=3397 nav=(3493+3397)/2=3445=3.44×103
(2) H=L/n=30.0/3445=8.708×10-3cm
=8.71×10-3cm
(3) n2=3445×2.25/1.124=6.90×103 源于n1/n2= ( R1/R2)2
（2）外标法 m∝A 标准曲线法 A=a+bC
r=0.999 外标一点法(比较法)
计算与作图 两种方法
Ci Ai (Ci )s (Ai )s
1，浓度尽量接近 2，标准曲线通过原点
✓ 外标法特点：
例如：农残测定
1）不需要校正因子，不需要所有组分出峰
2）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大
→每次进样量应一致，否则产生误差
无关 • 适合测定微量组分 ➢ 内标法缺点：
制样要求高；找合适内标物困难；已知校正因子
GC中常用内标法定量（进样量少，进样误差大）
比较
第七节 应用与示例
1.药物制剂中含醇量测定 2.药物中有机溶剂残留量测定 3.药物的含量测定 VE 盐酸林克霉素 盐酸克林霉素 4.中药中挥发油研究
OV-17
续前
➢ 讨论： ✓ 综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项因素
控制k的最佳范围 2~5 ✓ GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加 k
图示
p449
k 影响峰位 n 影响峰宽窄
α影响两峰间距
二、实验条件的选择： P497
• 色谱条件包括分离条件和操作条件 • 分离条件是指色谱柱 • 操作条件是指载气流速、进样条件及检测器
1．色谱柱的选择 2．柱温的选择 3．载气与流速的选择 4．进样条件的选择
1．色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）
（1）固定相的选择 （2）柱长的选择
（1）固定相的选择
➢ 固定液的选择： 1）按 “相似相溶”原则：极性相似或官能团相似 2）按组分性质主要差别： 沸点相差大的选非极性固定液 沸点相差小的选极性固定液 3）柱温 < 固定液最高使用温度——防止固定液流失
L2 60cm
第六节 定性定量分析
一、定性分析
1.己知物对照法 未知物 对照物 同一柱 tR相同 可能为同一物质 2.相对保留值 柱温与固定相与文献相同
1.2
tR1 tR2
VR1 VR2
1－未知物 2－标准物
3.两谱联用定性 GC-MS联用仪 GC-IR
注意：程序升温时保留时间有变化， 常用调整保留时间与保留温度定性
二、定量分析 P504
1.峰面积测量 A=1.065*h*W 0.5 2.校正因子
绝对校正因子 fi’=mi/Ai
需准确体积进样
相对校正因子 fi=fi’/fs’
标准物s TCD 苯
FID 正庚烷
相对质量校正因子
fg
fi '(W) fs '(W)
mi As ms Ai
进样量不需淮确
操作条件变化关系不大
流动相的性质和流速，柱温等等（B项↓ ） ✓ 选用分子量较大、线速度较小的载气——N2气， ✓ 控制较低的柱温
b．柱选择项及其影响因素：
影响峰的间距 主要受固定相性质，以及柱温影响
因 为R 1
所以 1， R
1R0 ，无法分离
微小变化R对的影响都很大
1.1 1.2 R一倍
续前
➢ 讨论：
❖ 增大柱选择性是改善分离度的最有力手段 ❖ 气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质（影响K
拖尾峰
ul
✓ 注： 检测器灵敏度足够→进样量尽量小
最大允许进样量——使理论塔板数降低10%的进样量
讨论：
流速加倍 柱温加倍 柱长加倍 固定液用量加倍 记录仪纸速加倍
tR
1/2 tR 变小
2tR 2 tR’ 不变
H
增大 -------不变 -------不变
R
变小 变小 1.414R -------不变
W 1W 2 1.1 11.21
n 16(tR )2 W
n1
16(16.40)2 1.11
3493
n2
16(17.63)2 1.21
3397
nn1n2(34 9333)93 7445
2
2
续前
HL30 08.710 3mm n 3445
Rn RL
R1 L1 1.06 30
R2
L2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.5 L2
[例] 已知一色谱柱在某温度下的速率方 程的A=0.08; B=0.65; C=0.003, 求最佳线速 度μ和最小塔板高H.
解: 欲求 μ最佳和H最小,要对速率方程微分,即 dH/dμ＝d(A+B/μ+Cμ)/dμ
＝-B/μ2+C＝0
而,最佳线速: μ最佳＝(B/C)1/2 最小板高: H最小＝A+2(BC)1/2
例：用气相色谱分析某一试样组分 ，得如下数据：死时间为1.5min，保留 时间为6.5min，固定液体积为2.5ml， 载气平均流速为0.8 ml/min。
计算 （1）该组分的容量因子和分 配系数
（2）死体积，保留体积和调整 保留体积
例：A. B两物质在一根2米长的 柱子上进行气相色谱分析，用热导 检测，测得tRA= 250秒，tRB= 310 秒，tR空气= 10秒，要达到完全分 离，此柱的理论塔板数至少要多少 ？
续前
✓ 程序升温好处： 改善分离效果 缩短分析周期 改善峰形 提高检测灵敏度
3．载气与流速的选择 选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响
uop Hmin uop B C HminA2 BC
分离是主要矛 盾 u uop 分析时间是主要矛u盾 uop uuop选N2气Bu uuop选H2气Cu
✓ 注：根据R>1.5选择L，一般较短(0.6~6m) 不可以无限延长柱子
•难分离组分→毛细管柱
练习
例：两组分在1 m长柱子上的分离度为0.75，问使用 多长柱子可以使它们完全分离？
解： Rn RL
R1 L1
R2
L2
0.75 1 1.5 L2
L2 4m
练习
例：两组分A,B，柱长2 m，空气保留时间30秒，A保 留时间230秒， B保留时间250秒，B峰宽30秒， 求柱理论塔板数，分离度；若完全分开，柱长至 少多少米？
➢ 载体的选择：种类，粒度
续前
➢ 固定液配比的选择： • 高沸点组分→比表面积小的载体
低固定液配比（1%~3%） 低柱温 • 低沸点组分→高固定液配比（5%~25%） 加大k值，达到良好分离
（2）柱长的选择
L n， R，峰 ， 宽 柱 压
k不变，不变 ( R1 )2 L1
H不变n L
R2
L2
气相色谱C(2011年3月)10-115
1．分离度定义式
➢ 分离度：相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍
（衡量色谱分离条件优劣的参数）
R保留峰 值宽 之和 差之 （半 峰 ）顶 W tR12间 W tR距 21 2
R2(tR2tR1)1.17(t7 R2tR1) W 1W 2 W 12(1)W 12(2)
L=nH=6.90×103×8.71×10-3=60.1cm
(4) tR2=tR1(R2/R1)2=17.63×1.52/1.062 =35.3分钟
例：用一根2m长色谱柱将组分A、B 分离，实验结果如下：空气的保留时间 30秒，A峰与B峰的保留时间分别为230 秒和250秒，B峰峰宽为25秒，求色谱柱 的理论塔板数和两峰的分离度；若将两 峰完全分离，柱长至少多少米？
a．柱效项及其影响因素：
影响色谱峰的宽窄 主要取决于色谱柱性能及载气流速
因为R n
所以nR
已知nL或n1 所L 以 或 H n， R H
R n R L 或R 1 H
续前
➢ 讨论：
❖ 增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段 ❖ 提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高 ❖ 根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是： 1）采用粒度较小、均匀填充的固定相（A项↓ ） 2）分配色谱应控制固定液液膜厚度（C项↓ ） 3）适宜的操作条件：
练习
例：已知物质A和B在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为 16.40和17.63min，不被保留组分通过该柱的时间为1.30min， 峰底宽为1.11和1.21min，试计算
（1）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（3）塔板高度 （4）达1.5分离所需柱长
解： R2(tR 2tR 1)2(1.6 7 31.4 6)0 1.06
［例 ］在一根1m长的色谱柱上测得两组分的分离度为0.68,要 使它们完全分离则柱长应为多少？ 解：
( R1 )2 n1 L1
R2
n2
L2
L 2L 1(R R 1 2)2 1 m (0 1 ..6 5)2 84 .8m 7 5 m
即在其他操作条件不变的条件下，色谱柱 长要选择5m左右才能使分离度达R=1.5,组分达 到完全分离。
值）和柱温（K是温度的函数） ✓ 选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别
才能实现分离 ✓ 一般说，降低柱温可以增大柱的选择性
c．柱容量项及其影响因素：
影响峰位 主要受固定相用量、柱温的影响
R k 1 k
k0 R0 kk ，R
1k k时对R的影响 ，
tR ，峰扩张
k5时， kR变慢
k10 时k， R很少 tR，
加内标，一份样品加内标）
(A / A) C
i
s 样
样
1，浓度尽量接近
(A / A) C
2，标准曲线通过原点
i
s标
标
例如：酊剂中乙醇含量测定
内标标准曲线法与内标对比法
进样量对结果影响不大
不需要校正因子
➢ 内标法优点： • 进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响 • 只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰
可得 μ最佳＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/s H最小＝0.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.1683cm
[例] 已知物质A和B在一个30.0cm柱上的保留时间分别为16.40 和17.63分钟.不被保留组分通过该柱的时间为1.30分钟.峰宽为1.11 和1.21mm,计算: (1) 柱的平均塔板数目; (2) 塔板高度; (3)达到1.5分离度所需的柱长度; (4)在较长柱上把物质B洗脱所需要的时间.