第七章 气相色谱法GC
气相色谱法
气相色谱法气相色谱法1、气相色谱法（gc）是以气体为流动相的色谱分析法。
2、气相色谱缺点要求样品气化，不适用于大部分沸点高和热不稳定的化合物，对于腐蚀性能和反应性能较强的物质更难于分析。
大约有15%-20%的有机物能用气相色谱法进行分析。
3、气相色谱仪的组成气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温控系统、记录系统。
4、气路系统包括气源、净化器和载气流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气:。
5、进样系统包括进样装置和气化室。
气体进样器（六通阀）：试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；液体进样器：不同规格的微量注射器，填充柱色谱常用10μl；毛细管色谱常用1μl；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。
6、进样方式分流进样：样品在汽化室内气化，蒸气大部分经分流管道放空，只有极小一部分被载气导入色谱柱；不分流进样：样品直接注入色谱的汽化室，经过挥发后全部引入色谱柱。
7、分离系统色谱柱：填充柱（2-6 mm直径，1-5 m长），毛细管柱（0.1-0.5 mm直径, 几十米长）。
8、温控系统的作用温度是色谱分离条件的重要选择参数，气化室、色谱柱恒温箱、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度。
气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；色谱柱恒温箱：准确控制分离需要的温度。
9、检测系统作用：将色谱分离后的各组分的量转变成可测量的电信号。
指标：灵敏度、线性范围、响应速度、结构、通用性。
通用型——对所有物质均有响应；专属型——对特定物质有高灵敏响应。
检测器类型：浓度型检测器、热导检测器、电子捕获检测器、质量型检测器、氢火焰离子化检测器、火焰光度检测器。
10、热导检测器的主要特点结构简单，稳定性好；对无机物和有机物都有响应，不破坏样品；灵敏度不高。
11、氢火焰离子化检测器的特点优点：(1)典型的质量型检测器；(2)通用型检测器（测含c有机物）；(3)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速、死体积小、线性范围宽等特点；(4)比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g·g-1。
第七章 气相色谱分析法GC
第6章核磁1.填空和判断具有核磁矩的原子核有很多，目前研究和应用对广泛的核磁共振谱是____谱和____谱。
2.在1H NMR中，化合物CH3X质子的化学位移随卤素X的电负性的增加向_______移动。
3.在核磁共振波谱法中，影响相对化学位移的因素有___________、___________、________________和___________。
4.核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。
5.自旋量子数I =1的原子核在静磁场中，相对于外磁场可能有两种取向。
1具有以下自旋量子数的原子核中，目前研究最多、用途最广的是_____A. I = 1/2;B. I = 0;C. I = 1;D. I > 12.下列化合物中的质子，化学位移最小的是_____A. CH3Br;B. CH4;C. CH3I;D. CH3F3.下列原子核没有自旋角动量的是_____A. 14N7;B. 28Si14;C. 31P15;D. 33S164.当外磁场强度H0逐渐增大时，质子由低能级跃迁至高能级所需要的能量_____A. 不变;B. 变小;C. 变大;D. 均有可能5在核磁共振波谱分析中，当质子核外电子云密度增加时_____A.屏蔽效应增强，相对化学位移大，峰在高场出现；B.屏蔽效应减弱，相对化学位移大，峰在高场出现；C.屏蔽效应增强，相对化学位移小，峰在高场出现；D.屏蔽效应减弱，相对化学位移小，峰在低场出现。
6核磁共振波谱法在广义上说也是一种吸收光谱法，但它与紫外-可见及红外吸收光谱法的关键差异之一是_____A.吸收电磁辐射的频率区域不同；B检测信号的方式不同；C记录谱图的方式不同；D样品必须在强磁场中测定。
7.乙烯质子的相对化学位移与乙炔质子的相对化学位移相比_____，其原因是_____。
A较大；因为磁各向异性效应，使乙烯质子处在屏蔽区，乙炔质子处在去屏蔽区；B较大；因为磁各向异性效应，使乙烯质子处在去屏蔽区，乙炔质子处在屏蔽区；C较小；因为磁各向异性效应，使乙烯质子处在去屏蔽区，乙炔质子处在屏蔽区；D较小；因为磁各向异性效应，使乙烯质子处在屏蔽区，乙炔质子处在去屏蔽区。
气相色谱法
第七章 气相色谱法
7-2 气相色谱固定相
一 气-固色谱固定相 二 气-液色谱固定相
7-3 气相色谱检测器 7-4 气相色谱法的实验技术
一 分离操作条件的选择 二 样品衍生化方法
7-1 气相色谱仪的基本组成：
关键部件： 色谱柱：是混合物中各组分能否分离的关键。 （色谱仪的“心脏” （色谱仪的“心脏”） 检测器：决定分离后的组分能否产生信号。 （色谱仪的“眼睛” （色谱仪的“眼睛”） 因此，色谱仪的核心是分离系统和检测系统。 →☆←
7-2 气相色谱固定相
一 、气-固色谱固定相 、气固定相：多孔性的较大表面积的固体吸附 剂颗粒。（易吸潮失活，使用前需活化） 分离对象：永远性气体及低分子量，低沸 点的烃类等。 →☆←
二、 气-液色谱固定相
１．载体（又称担体）
固定相：涂在载体表面上的固定液。
作用：提供一个具有较大表面积的惰性表面，使固定液 显均匀薄膜状地牢固保留在其表面上。 载体要求：（1 载体要求：（1）表面多孔且分布均匀； （2）表面积大； （3）化学惰性好； （4）热稳定性好； （5）机械强度好。 一般使用硅藻土载体。由天然硅藻土经锻炼制得，按制 造方法不同，可分为红色载体和白色载体。 →☆←
一般选择气化室温度高于样品中沸点最高的 组分的沸点10-50℃。以保证样品在气化室中瞬 组分的沸点10-50℃。以保证样品在气化室中瞬 间气化。但温度不能高于各组分的化学稳定温度。 （2）柱温的选择 通常情况，比各组分平均沸点稍低。 柱温不能高于固定液的最高使用温度。防止 固定液挥发流失。 柱温提高时：组分的保留时间缩短，扩散时 间减少，柱效提高，但各组分保留时间靠近，分 离度降低。 →☆←
3 衍生物的制备
衍生化试剂一般活性很高，需在无水条件进行 反应，且通常在密封体系内完成。 衍生反应结束后，可直接取样分析，必要时可 用干燥惰性气体吹去副产物及过量试剂。有时衍生 反应不能计量地转化，给定量分析带来误差。 可采用下列方法补救： 让衍生试剂大大过量，推动平衡向生成物方向 移动。 加入一个与样品性质接近的标准物，让两者都 与衍生试剂反应，假定两者转化率相同，由于衍生 前后二者比例不变，根据类比，进行定量。 →☆←
气相色谱法
气相色谱法（gas chromatography 简称GC）是色谱法的一种。
色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。
如果用液体作流动相，就叫液相色谱，用气体作流动相，就叫气相色谱。
气相色谱法由于所用的固定相不同，可以分为两种，用固体吸附剂作固定相的叫气固色谱，用涂有固定液的担体作固定相的叫气液色谱。
按色谱分离原理来分，气相色谱法亦可分为吸附色谱和分配色谱两类，在气固色谱中，固定相为吸附剂，气固色谱属于吸附色谱，气液色谱属于分配色谱。
按色谱操作形式来分，气相色谱属于柱色谱，根据所使用的色谱柱粗细不同，可分为一般填充柱和毛细管柱两类。
一般填充柱是将固定相装在一根玻璃或金属的管中，管内径为2～6mm。
毛细管柱则又可分为空心毛细管柱和填充毛细管柱两种。
空心毛细管柱是将固定液直接涂在内径只有0.1～0.5mm的玻璃或金属毛细管的内壁上，填充毛细管柱是近几年才发展起来的，它是将某些多孔性固体颗粒装入厚壁玻管中，然后加热拉制成毛细管，一般内径为0.25～0.5mm。
在实际工作中，气相色谱法是以气液色谱为主。
定量方法可分以下三种：1、内标准法取标准被测成分，按依次增加或减少的已知阶段量，各自分别加入各单体所规定的定量内标准物质中，调制标准溶液。
分别取此标准液的一定量注入色谱柱，根据色谱图取标准被测成分的峰面积和峰高和内标物质的峰面积和峰高的比例为纵座标，取标准被测成分量和内标物质量之比，或标准被测成分量为横坐标，制成标准曲线。
然后按单体中所规定的方法调制试样液。
在调制试样液时，预先加入与调制标准液时等量的内标物质。
然后按制作标准曲线时的同样条件下得出的色谱，求出被测成分的峰面积或峰高和内标物质的峰积或峰高之比，再按标准曲线求出被测成分的含量。
所用的内标物质，应采用其峰面积的位置与被测成分的峰的位置尽可能接近并与被测成分以外的峰位置完全分离的稳定的物质。
2、绝对标准曲线法取标准被测成分按依次增加或减少阶段法，各自调制成标准液，注入一定量后，按色谱图取标准被测成分的峰面积或峰高为纵座标，而以标准被测成分的含量为横坐标，制成标准曲线。
GC测定苯系物
表二 质量校正因子及样品质量分数
组分
苯 甲苯 乙苯 间二甲苯
质量/g （标准）
峰面积 （图1）
校正因子 1.00
峰面积 （图3）
质量分数 （样品）
七、思考题 1、为什么本实验可以用归一化法定量? 2、气相色谱仪一般由哪几部分组成？
GC仪器组成：
载气系统
温控系统
进样系统
色谱柱
检测系统
记录系统
岛津GC-2014C
间二甲苯
相对质量校正因子fi
fi
fi mi / Ai fs ms / As
As gmi Ai gms
归一化法定量：
wi
mi
m1 m2 L
mn
fi Ai f1A1 f2A2 L
fnAn
三、仪器与试剂
气相色谱仪（配有氢火焰离子化检测器）：岛津GC-2014C 毛细管色谱柱：OV-1701（30m×0.32mm×1.0μm）
五、注意事项 1、保持室内通风，无明火。 2、不要随意按动仪器面板按键或改动仪器测量参数。 3、小心使用进样针。 4、苯系物有一定毒性，废液回收。 5、苯系物易挥发，操作要迅速，且注意防止污染。
六、数据处理及结果
1、色谱定性：比较色谱图2与色谱图1，对应峰（保留时间相同或相近）前后峰
高之比（见表一）最大的是（ ）号峰，该峰为乙苯峰。
表一 峰高比
峰号 1 2 3 4
色谱图2各峰高
色谱图1各峰高
峰高比（图2/图1）
2、根据色谱图1的数据，以苯作为标准物质，分别计算各组分的质量校正因子。 见表二。注：出峰顺序分别为苯、甲苯、乙苯、间二甲苯。
3、根据色谱图3的数据，用归一化法计算混合样品中各组分的质量分数（结果保 留到小数点后第三位，即0.XXX）。见表二。
气相色谱法 第六、七章(94)
5) 数据处理系统
化学
将检测器输出的模拟信号随时间的变化曲线， 即色谱图绘制。 记录仪 自动积分仪 色谱工作站
6) 数据处理系统
柱箱
汽化室
检测器
分离效能
灵敏度
稳定性
（二） 微量注射器的使用
化学
1.进样量
进样量过大
峰形不对称 峰形变宽 分离度变小 保留值发生变化 峰高和峰面积与进样量 不呈线性关系
Title 检测限
响应时间
响应时间越小，检测性能越好。
（4）影响氢火焰检测器灵敏度的因素
化学
①各种气体流速和配比：载气流速影响检测限，
一般载气流速以低些为妥。 痕量分析：氮氢比在1:1响应值最大 常量分析：增大氢气流速，氮氢比降至 0.43～0.72范围内。
空气作为助燃气，流速过小，供氧量不足，响应值低。流 速过大，火焰不稳，易出现噪声峰。300-500ml ／min
第七章 气相色谱法
化学
第七章
气相色谱法
化学
7.1 色谱法及其分类、特点 7.2 气相色谱分析流程 7.3 色谱图及相关术语 7.4 气固色谱及分离原理 7.5 氢火焰离子化检测器 7.6 气相色谱仪的结构与使用 7.7 气液色谱及分离原理 7.8 踏板理论及柱效能指标 7.9 速率理论 7.10 热导池检测器 7.11 色谱操作条件的选择
3) 分离系统
化学
分离系统
柱箱 精密恒温箱 参数：柱箱尺寸 和柱箱控温参数 色谱柱（核心） 组成：柱管和固定相 分类：填充柱和毛细 管柱
4) 检测系统
化学
作用：将分离后样品组分的信息转变为易于测量的电信号， 然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。
热导池检测器
N2000气相色谱(GC)中文说明书 第七章
第七章 第一次进样示例进入N2000工作站并打开一个或两个通道后，用户首先关心的是如何进行第一次样品测试的操作。
为此，我们先对怎样进行第一次进样测试做一介绍。
就如我们老版本UPPER 进行第一次进样操作般，开机并进入N2000色谱工作站，打开一个或两个通道后，您可以不去考虑软件的众多功能，只须操作色谱仪器进样并按下色谱工作站摇控开关（或点击N2000工作站的通道数据采集按扭）；待第一次进样分析完毕后，我们即得到了以后所需要的谱图数据。
具体操作步骤如下： 7．1 进入N2000色谱工作站进入N2000色谱在线工作站：开机，等待计算机已运行完WINDOWS操作平台后，点击开始菜单，从程序菜单中拉出在线工作站并点击即可进入本工作站，如下图7-1所示：图7－17.2 串行口设置一般第一次进样前都检测工作站是与计算机哪一串行口相联，即设置串行口，具体操作如下：7.2.1按7.1步操作拉出N2000色谱工作站，点击图标，系统将跳出一个称为串行口选择的窗口，如图7－2所示：图7－27.2.2 当串行口选择窗口跳出后,请根据你所用的工作站ID 数据采集卡与计算机串行口联接情况,进行串行口的选择设置，选择完毕后点击按扭。
串行口的设置选择好后，重复7.1.1步操作，等待系统运行完毕，进入N2000在线工作站，并跳出一个叫作通道的窗口，如图7－3所示：图7－3图7－47.3通道的选择当系统跳出通道窗口时,你先得选择一个或两个通道（选择了的通道，如图7－4所示，选择，系统将进入在线工作站。
7.4采样控制设置对于第一次进样实验，我们一艘无须顾虑太多，只需对系统所默认的方法稍做修改即可进样采集谱图操作，所需修改的参数主要是积分对话栏中采样控制中的几个设置（可修改也可不修改），如图7－5所示：图7－5（加黑线处）7.4.1采样结束时间：一般分析实验不需一个小时的时间，我们可以根据所做实验时间进行修改，比如改为30分钟。
修改时间是，一般系统会先跳出一提示窗口（图7－7），提示你必须在此输入一正值，否则系统将不接受你的输入。
气象色谱法GC
单柱单气路：适用于恒温分析 双柱双气路：适用于程序升温分析
气路系统结构： 气路系统要求 载气纯净 密闭性好 流速稳定及流速测量准确 管路连接：不锈钢管、螺母、亚环、“O”密封圈
a.气体钢瓶
气相色谱中常用气体钢瓶： 载气：氮气、氢气、氦气、氩气 氢火焰检测器：氢气、空气或氧气 气体钢瓶颜色 氮气 黑瓶 黄字 氦气
注意安全
银灰瓶 氩气
空气
氢气
白字
淡绿瓶红字
b.减压阀
作用：将高压气体调节到较小的压力 10～15MPa 减压阀 0.1～0.5MPa
实验室常见减压阀类型： 氧气减压阀——氮气、空气、氧气 氢气减压阀——氢气
乙炔减压阀——乙炔
不能混用
c.净化干燥管
作用：除去气体中的水分和杂质
②. 聚合物固定相 e、高分子多孔微球(GDX系列)： 新型的有机合成固定相 (苯乙烯与二乙烯苯共 聚)，适用于水、气体及低级醇的分析。 特点： 固体固定相的性能与制备和活化条件有很大关 系，同一种固定相，不同的活化条件，分离效果差 异较大，使用时应注意。固体固定相种类有限，常
用于永久性气体和低沸点物质的分析。
ⅱ、气-液色谱固定相
气-液色谱固定相：固定液+担体（支持体） ①.固定液：
气相色谱固定液主要是一些高沸点的有机化合物
1) 对固定液的要求
b.热稳定性好； a.高沸点，难挥发； c.化学稳定性好； d.应对被分离试样中的各组分具有适当且不同的溶解能力； e.具有高选择性。
2) 固定液与组分分子间的作用力
★气相色谱仪由六大系统组成：气路系统、 进样系统、分离系统、温控系统、检测系统、 数据记录处理系统。
气相色谱法
3）高分子多孔微球（GDX，苯乙烯、二乙烯基苯聚合交联而成： 常用于药物分析（乙醇量、水分、残留有机溶剂）定性、定量
有机合成高分子聚合物 吸附 + 分配 + 分子筛机制 4）化学键合相（化学键合多孔微球固定相） 稳定性好，分析极性和非极性组分 吸附 + 分配机制
一、 气相色谱速率理论
Van Deemter 等人在研究气液色谱时提出了速率理论，他在 塔板理论的基础上引入了影响板高的动力学因素，将色谱 过程与柱内组分的分子运动联系起来，认为影响板高的因 素有三，并建立了速率方程（范第姆特方程）。
RC
质量型检测器：测量组分质量的变化
响应值与单位时间进入检测器的组分质量成正比
[FID、FPD、NPD(TID)]
2、按对组分的选择性分
R dw dt
通用型检测器：TCD
专属型检测器：FID（含C、H）、FPD（含S、P ）、NPD
（含N、P ）、ECD（含电负性基团）
三、检测器的性能指标 噪音（noise；N）
适用范围：溶剂、一般气体和惰性气体，工业流程中气体， 药物中微量水分
3）使用注意事项 A、热导检测器为浓度型检测器，当进样量一定时，峰面积 与载气流速成反比，而峰高受流速影响较小。因此，用A定 量时，需严格保持流速稳定。 B、为避免热丝烧断，没有通载气时不能加桥电流，关仪器 时应先切断桥电流再关载气。 C、在热导池体温度与载气流速等实验条件恒定时，检测器 的灵敏度取决于载气与组分的热导率之差。在用TCD 检测 器时，用氮气为载气，灵敏度低、易出倒峰 一般选氢气为载气。 见 p255 表12-1 D、检测器温度不得低于柱温，通常检测器温度高于柱温 2050C。
离子色谱、气相色谱、GC-MS知识点
离子色谱、气相色谱、GC-MS知识点第七节离子色谱法(一)基础知识分类号：W7-0一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离。
答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案：越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器。
目前用得最多的是抑制器。
答案：自身再生7．在离子色谱分析中，为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和，以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现。
答案：流速二、判断题1．离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种。
( )答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
它们的分离机理是相同的。
( )答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
( )答案：正确4．当改变离子色谱淋洗液的流速时，待测离子的洗脱顺序将会发生改变。
( )答案：错误正确答案为：待测离子的洗脱顺序不会改变。
5．离子色谱分离柱的长度将直接影响理论塔板数(即柱效)，当样品中被测离子的浓度远远小于其他离子的浓度时，可以用较长的分离柱以增加柱容量。
( )答案：正确6．离子色谱分析阳离子和阴离子的分离机理、抑制原理是相似的。
( ) 答案：正确7．离子色谱分析样品时，可以用去离子水稀释样品，还可以用淋洗液做稀释剂，以减小水负峰的影响。
( )答案：正确8．离子色谱分析中，水负峰的位置由分离柱的性质和淋洗液的流速决定，流速的改变可改变水负峰的位置和被测离子的保留时间。
气相色谱法
气相色谱固定相 及其选择
• 气液色谱固定相： 载体(担体)和固定液组成 气液色谱固定相 • 决定气相色谱分离的主要因素是：组分与固定 相分子之间的相互作用力。 • 一、固定液 ：是高沸点有机物，涂布在惰性载 体表面构成固定相。 • 1．要求首先是选择性好()，还要求固定液有 良好的热稳定性和化学稳定性；对试样各组分 有适当的溶解能力；在操作温度下有较低蒸气 压，以免流失太快；粘度小，凝固点低(利于涂 布均匀)。
检测系统
• C．影响热导检测器灵敏度的因素 • l)桥电流 桥电流增加，使钨丝温度提高，钨丝和热导 池体的温差加大，气体就容易将热量传出去，灵敏度 就提高。响应值与工作电流的三次方成正比。所以， 增大电流有利于提高灵敏度，但电流太大会影响钨丝 寿命。 • 2)池体温度 池体温度降低，可使池体和钨丝温差加大， 有利于提高灵敏度。但池体温度过低，被测试样会冷 凝在检测器中。池体温度一般不应低于柱温。 • 3)载气种类 载气与试样的热导系数相差愈大，则灵敏 度愈高。故选择热导系数大的氢气或氦气作载气有利 于灵敏度提高。如用氮气作载气时，有些试样 (如甲烷) 的热导系数比它大就会出现倒峰。 • 4)热敏元件的阻值 阻值高、温度系数较大的热敏元件， 灵敏度高。
气相色谱固定相 及其选择
• 2．组分分子与固定液间的作用力 • 在气相色谱中，载气是情性的，且组分在气相中浓度很低，组 分分子间作用力很小，可忽略。在液相中，由于组分浓度低， 组分间的作用力也可忽略。液相里主要存在的作用力是组分与 固定液分子间的作用力，这种作用力反映了组分在固定液中的 热力学性质。作用力大的组分，由于溶解度大，分配系数大。 • 这种分子间作用力是一种较弱的分子间的吸引力，包括： • 定向力：存在极性分子之间； • 诱导力：存在极性分子与非极性分子之间；(环己烷和苯，由于 苯比环己烷容易极化，诱导力较大) • 色散力：存在非极性分子之间； • 氢键作用力：特殊定向力。 • 此外，固定液与被分离组分间还可能存在形成化合物或配合物 等的键合力，如银离子与不饱和化合物形成松弛的夹合物用来 改善分离。
气相色谱法(gas chromatography,GC)
短，两者的乘积不变。在理论上VR要比
tR准确，但测量VR没有测量tR方便。
（2）死体积VM（dead volume） 是
指不与固定相作用的惰性物质通过色谱 柱后出峰时所需的载气体积。也就是从
样进器经色谱柱到检测器出口的流路中，
由气相所占有的体积。即
线相交部分的宽度。
W
在理想状态下，色谱峰呈正态分布。根 据正态分布曲线的特征，在两拐点之间的距
离（此处峰高为0.607 h）为两倍标准偏差
（）
W0.607h 2
Wh / 2 2 2 ln 2
W 4
色谱峰宽度是衡量色谱柱分离效能
的参数。标准偏差 的大小表示经色谱 柱分离后组分流出色谱柱的分散程度。
（四）色谱峰区域宽度
半峰宽Wh/2 （peak width at half height）
即色谱峰高一半处的宽度，又称半高峰宽。
Wh/2
h h/2
基线宽度Wb（peak width at the baseline） 又称峰底宽度（peak width at the base），
是通过色谱峰两侧的拐点所作的切线与基
气相色谱仪由五部分组成 1．载气系统 包括气源、气体净化和 气体流速控制等装置。
2．进样系统 包括进样器、气化室和
温控装置。
3．分离系统 包括色谱柱、柱箱和温
控装置。
4．检测系统 包括检测器和温控装置。 5．记录系统 包括放大器、数据处理
装置及记录仪。
6 2
8
9 10
13
3 5 7
1
11
4
12
14
力有关。
气相色谱法(GC)
气相色谱法一、原理:在硫酸的催化下，使有机酸成为丁酸衍生物，用气相色谱法定量。
二、适用范围: 本法适用于水果，蔬菜、腌制的农产品，清凉饮料、酒精饮料、酱油、蛋黄酱、咖啡等，可分别定量的有机酸有甲酸、乙酸、内酸、异丁酸、正丁酸、乳酸、异戊酸、正戊酸、异己酸、正己酸、乙酰丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、反丁烯二酸、苹果酸、酒石酸、反丙烯酸以及柠檬酸等。
分析时需要的酸的最小含量，因酸的种类不同而异: 分析时需要的酸的最小含量，因酸的种类不同而异:甲酸、乙酸等低相对分了质量酸为1mg，苹果酸、柠檬酸等约乙酸等低相对分了质量酸为1mg，苹果酸、柠檬酸等约10mg，酒石酸若少于10mg便不能获得高精度分析结果。
10mg，酒石酸若少于10mg便不能获得高精度分析结果。
三、试剂离子交换树脂:使用阳离了交换树脂AmberLite(一种人工合成的酚甲醛离子交换树脂)CG120、阴离了交换树脂换树脂)CG120、阴离了交换树脂AmberLite CG4B ; AmberLite IRA410。
四、仪器气相色谱仪:装有氢火焰离了检测器，程序升温装置。
色谱柱:填充10%SiLicone Dc560 （60-80日）的3mm X 2m不锈钢柱或玻璃柱。
五、测定（1）试样制备:将试样在600C热水中均质，离心分离得有机酸提取液。
取一定量(为了以0.1 mol/LNaOH液中和，约需l0mol)通过离子交换树脂柱，使有机酸被阴离子交换树脂吸附。
（2）取下阳离了变换树脂柱，将50mL 2mo1/L氨水通过阴离了交换树脂柱，使酸转变为铵盐洗脱。
洗脱液用旋转式蒸发器浓缩，馏出过剩的氨后，再通过阳离了交换树指柱，使有机酸成为离态。
（3）用酸酞作指示剂，用0.1 mol/LNaOH溶液滴定，用酸酞作指示剂，用0.1 mol/LNaOH溶液滴定，求总酸量。
同时使有机酸成为钠盐。
将相当于滴定值约10毫升的试样浓缩，在具塞试管内干涸。
定值约10毫升的试样浓缩，在具塞试管内干涸。
气相色谱法
14.4.1 固体固定相
一般采用固体吸附剂 ，主要有强极性硅胶、中等 极性氧化铝、非极性活性炭及特殊作用的分子筛。 他们在色谱过程中的分离机制，主要是利用表面 对混合物中不同的组分物理吸附能力的差异而使 之分离的。 固体吸附剂的优点：吸附容量大 热稳定性好 无流失现象 主要应用于永久性气体（氢气、氧气、氮气、 甲烷等）和一些低沸点物质。（特别是对烃类异 构体的分离具有很好的选择性和较高的分离效 率。）
（四） 火焰光度检测器(FPD)
火焰光度检测器，又称硫、磷检测器，它是一种 对含磷、硫有机化合物具有高选择性和高灵敏度的质 量型检测器，检出限可达10-12g· S-1（对P）或10-11g· S11（对S）。这种检测器可用于大气中痕量硫化物以及 农副产品，水中的毫微克级有机磷和有机硫农药残留 量的测定。
S2 + hν
当激发态S2*分子返回基态时发射出特征波长光λmax为394nm。 对含磷化合物燃烧时生成磷的氧化物，然后在富氢火焰中被氢还原， 形成化学发光的HPO碎片，并发射出λmax为526nm的特征光谱。这 些光由光电信增管转换成信号，经放大后由记录仪记录。
14.3.3. 检测器的主要性能指标 1.灵敏度
（二）火焰离子化检测器（FID）
1．特点：质量型检测器 优点：专属型检测器（只能测含C有机物） 灵敏度高（> TCD） 响应快 线性范围宽 缺点：燃烧会破坏离子原形，无法回收 （制备纯物质，不采用）
2．结构
3．检测原理和离子化机理
检测原理：利用组分在氢焰中产生离子流进行检测 有机化合物→离子对→离子流→流向阴、阳极→放大→ 记录 离子流强度与进入检测器中组分的量及分子中的含 碳量有关，含量越大，产生的微电流就越大 离子化机理：化学电离理论 氢焰→自由基→正离子
仪器分析-气相色谱法
组分通过时不在此冷凝
12
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
4. 温度控制系统
• 程序升温：在一个分析周期内
柱温随时间由低温向高温作线 性或非线性变化，从而用最短
时间获得最佳分离
沸点范围很宽的混合物
程序升温方式
13
恒温色谱(a)与程序升温色谱(b)分离直链烷烃比较
6
Agilent 7890A
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气路系统
进样系统
色谱柱
检测系统
信号记录系统
温控系统
7
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气相色谱仪主要组成
1. 气路系统
载气、载气净化器、稳压恒流装置
394 nm
HPO*
526 nm
*
/nm
Air + O2
sample
H2
质量型检测器
26
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
( )1. 气相色谱分析中，混合物能否完全分离取决于色谱柱， 分离后的组分能否检测出来取决于检测器。 ( A )2. 气相色谱分析中，载气种类的选择主要取决于 A. 检测器的种类 C. 被测物的种类 B. 被测物质的状态 D. 固定相的类型
专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，e.g., 电子捕获检测器
16
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
2. 检测器性能评价指标
（1）灵敏度 S
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色谱法是一种重要的分离分析方法，它是 根据组分与固定相和流动相的作用力不同而 达到分离目的的。
7.1 色谱法概述
7.1.1 历史
1906 Michael Tswett 研究植物色素分离，提出色谱法的概念
A+B B A+B A B A
chromatography chroma color
S
t
希腊语
graphein
to write
7.1 色谱法概述
7.1.1 历史
1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论； 1952 James和Martin发展了气相色谱；
AJP Martin and RLM Synge: Nobel prize winners in 1952
1956 Van Deemter提出速率理论； 1967 Kirkland等研制高效液相色谱法；
6 分配系数和分配比（容量因子） 分配系数 K： 一定温度与压力下两相达平衡后， 组分在固定相和流动相浓度的比值
CS K CM
分配比（容量因子）k：一定温度与压力下两相达平衡后， p C SVS 组分在固定相和流动相量的比值
k
q
C MVM
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
CS p / VS VM k K与k的关系：K C M q / VM VS
7.2.1 塔板理论
假设 （1）色谱柱存在多级塔板; （2）组分通过时在每级塔板两相间 达到一次平衡;
7.2.1 塔板理论
7.2.1 塔板理论
C M ( p 1)
C S ( p 1)
M ( p 1)dV
C M ( p)
C M ( p 1)
C S ( p)
C M ( p)dV
C S ( p 1)
液相色谱（LC）
超临界流体色谱（SFC） 吸附色谱（adsorption） 正相色谱 分配色谱（partition） 反相色谱 离子交换色谱（ion exchange）
按机理分
排阻色谱（size exclusion）
7.1 色谱法概述
7.1.2 色谱法分类
柱色谱
按固定相在支持体中 的形状分 平板色谱 微柱色谱 毛细管电动色谱
e v v p 微分方程的解： C M ( p) C M (0) p!
v V VM KVS
7.2.1 塔板理论
C M ( p) C M (0)
v 峰宽 4 n 流动相气体通过体积v后格塔板上的浓度分布
7.2.1 塔板理论
V e v v p v C M ( p) C M (0) VM KVS p!
7.1 色谱法概述
7.1.4 分离效能指标
1 选择性（相对保留值）selectivity factor
2 ,1
t 'R 2 k 2 K 2 ' t R1 k 1 K 1
2 ,1
' VR '2 VR1
相对保留值由两组分的热力学性质（k）决定，与 色谱柱的长短粗细（峰宽）无关。
' R
' 校正保留体积 VR
' tR t tM k R tM tM
' tR tR tM
VR tR F F 流动相流动线速度
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
5 相对保留值，选择性系数 2 ,1
' t 'R 2 V R ' '2 t R1 VR1
流速一定！
除n=0外，每条曲线都有一个极大点，2个拐点：
dC M ( p ) 0 ,v p dv d 2C M ( p ) 拐点 0 ,v p p 2 dv 切线与横轴的两个交点 v p 1 2 p
极大点
峰底宽 4 p e v v n , v n+1块塔板时 C M ( p ) C M ( 0 )
1937-1972: 12 Nobel prize winners from chromatography
吸附柱色谱
1906
GC
1950年代
GC-MS
1950年代末
HPLC
1960年代
1980年代中期
毛细管电泳和毛细管电动色谱等一系列新的色谱法
7.1 色谱法概述
7.1.2 色谱法分类
气相色谱（GC） 按流动相分
n+1块塔板
p块塔板上质量守恒：
C M ( p 1)dV C M ( p)dV VM dCM ( p) VS dCS ( p)
而
C S ( p) K C M ( p)
dCM ( p) C M ( p 1) C M ( p) dV VM KVS
上式变为
C M ( 0) 0块塔板上溶质只在移动相中存在，
Gaussian分布曲线的特征： Wb 4
W1 2 2 ln2
2
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
4 保留值 保留时间tR —— 进样到出现色谱峰的时间 保留体积VR —— 进样到出现色谱峰时消耗 的流动相体积 死时间tM —— 流动相流过色谱柱的时间 死体积VM —— 色谱柱的空隙体积 校正保留时间 t
纸色谱
薄层色谱
新型色谱
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
1 色谱流出曲线或色谱图（chromatogram） 指样品注入色谱柱后，信号随时间变化的曲线。
W1/2
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
2 基线 无组分通过色谱柱时，检测器的噪音随时间变化的 曲线 3 峰宽 峰底宽Wi 峰半宽W1/2 标准偏差
7 容量因子k与保留值的关系
t tR tM k tM tM
' R
VR VM k VM
色谱基本保留方程
t R t M (1 k )
7.1 色谱法概述
7.1.3 基本概念和术语
证明色谱保留方程： 当组分一半流出色谱柱时
VRC M VM C M VS C S
CS VR VM VS CM VM kVM VM (1 k ) t R t M (1 k )
2 峰宽度 3 分离度 resolution
t R 2 t R1 R W2 W1 2
R < 1.0 两峰明显重叠 R = 1.0 两峰达97.7%分离 R 1.5 基线分离
小结
色谱法研究的核心： 选择最适合的色谱体系和条件， 在最短的时间达到最佳的分离效果。
7.2 色谱法理论
目的——从理论上得到描述色谱流出曲线 的方程，并通过这一方程各参数来研究影 响分离的因素。