分析化学气相色谱法.ppt
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第2章 气相色谱分析法
将两者混合起来进行色谱实验，如果发现有 新峰或在未知峰上有不规则的形状（例如峰略 有分叉等）出现，则表示两者并非同一物质； 如果混合后峰增高而半峰宽并不相应增加， 则表示两者很可能是同一物质. 3.多柱法：在一根色谱柱上用保留值鉴定组分有 时不一定可靠，因为不同物质有可能在同一色 谱柱上具有相同的保留值.所以应采用双柱或多 柱法进行定性分析.即采用两根或多根性质（极 性）不同的色谱柱进行分离，观察未知物和标 准试样的保留值是否始终重合.
§2.5 GC检测器 一、概述 1.作用：将经色谱柱分离后的各组分按其特性及含 量转换为相应的电讯号。 2.分类： 浓度型：测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化， 即检测器的响应值和组分的浓度成正比。 热导TCD ； 电子捕获ECD； 质量型：测量的是载气中某组分进入检测器的速 度变化。即检测器响应值和组分的质量成正比。 氢焰FID； 火焰光度FPD；
二、根据色谱保留值进行定性 定性方法的可靠性与色谱柱的分离效率有密切的 关系，为了提高可靠性，应该采用重现性较好 和较少受到操作条件影响的保留值. 由于保留时间（或保留体积）受柱长、固定液 含量、载气流速等操作条件的影响比较大，因 此一般适宜采用仅与柱温有关，而不受操作条 件影响的相对保留值r21作为定性指标. 1.对于比较简单的多组分混合物，如果其中所有 待测组分均为已知，它们的色谱峰也能一一分 离，那么为了确定各个色谱峰所代表的物质， 可将各个保留值与各相应的标准试样在同一条 件下所测得的保留值进行对照比较，确定各个 组分.
§2.6 气相色谱定性方法
一、概述：各种物质在一定色谱条件下都有确定不 变的保留值，因此保留值可作为一种定性指标 . 现状：GC定性分析还存在一定问题.其应用仅限 于当未知物通过其它方面的考虑(如来源，其它 定性方法的结果等）后，已被确定可能为某几个 化合物或属于某种类型时作最后的确证；其可靠 性不足以鉴定完全未知的物质。 近年，GC/MS、GC/光谱联用技术的开发，计算机 的应用，打开了广阔的应用前景。
(完整版)第11章 气相色谱法和高效液相色谱法
不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度最大 值时流动相通过的体0为柱尾载气体积流量）
VM = tM F 0
▪ 调整保留值: 1) 调整保留时间：扣除死时间后的保留时间。
tR =׳tR – tM 2) 调整保留体积：扣除死体积后的保留体积。
VR = ׳VR – VM 或 VR = ׳tR ׳F0 ▪ 相对保留值（relative retention）
§11-1 色谱分析理论基础
一、 概述
▪ 色谱法又名色层法、层析法。 ▪ 色谱法的产生：由Tsweet于1906年创立。Tsweet在
研究植物叶色素成分时，得名“色谱法”的分离方 法。到了1931年，Kuhn等用同样的方法成功地分 离了胡萝卜素和叶黄素，开始为人们所重视。 ▪ 现在，“色谱法”已广泛用于无色物质的分离， “色谱”已失去了它原来“色”的含义，但其名称 一直沿用至今。
四、色谱柱效能
1、塔板理论（ Martin and Synge 1941）
▪ 塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段 内组分在两相间很快达到平衡，把每一段称为一块理 论塔板。设柱长为L，理论塔板高度为H，则
WD = 4σ
Wh/2=2.355σ W0.607h=2σ
▪ 保留值:
1) 保留时间 ：从进样至被测组分出现浓度最大值 时所需时间tR。
2) 保留体积 ：从进样至被测组分出现最大浓度时 流动相通过的体积，VR。 死时间：
不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度最大 值时所需的时间称为死时间(dead time)，tM。 ▪ 死体积:
▪ 容量因子k （容量比，分配比；实际应用中常用）： 指在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡 时，在固定相与流动相中的质量比——更易测定。
VM = tM F 0
▪ 调整保留值: 1) 调整保留时间：扣除死时间后的保留时间。
tR =׳tR – tM 2) 调整保留体积：扣除死体积后的保留体积。
VR = ׳VR – VM 或 VR = ׳tR ׳F0 ▪ 相对保留值（relative retention）
§11-1 色谱分析理论基础
一、 概述
▪ 色谱法又名色层法、层析法。 ▪ 色谱法的产生：由Tsweet于1906年创立。Tsweet在
研究植物叶色素成分时，得名“色谱法”的分离方 法。到了1931年，Kuhn等用同样的方法成功地分 离了胡萝卜素和叶黄素，开始为人们所重视。 ▪ 现在，“色谱法”已广泛用于无色物质的分离， “色谱”已失去了它原来“色”的含义，但其名称 一直沿用至今。
四、色谱柱效能
1、塔板理论（ Martin and Synge 1941）
▪ 塔板理论认为，一根柱子可以分为n段，在每段 内组分在两相间很快达到平衡，把每一段称为一块理 论塔板。设柱长为L，理论塔板高度为H，则
WD = 4σ
Wh/2=2.355σ W0.607h=2σ
▪ 保留值:
1) 保留时间 ：从进样至被测组分出现浓度最大值 时所需时间tR。
2) 保留体积 ：从进样至被测组分出现最大浓度时 流动相通过的体积，VR。 死时间：
不被固定相滞留的组分，从进样至出现浓度最大 值时所需的时间称为死时间(dead time)，tM。 ▪ 死体积:
▪ 容量因子k （容量比，分配比；实际应用中常用）： 指在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡 时，在固定相与流动相中的质量比——更易测定。
色谱分析—气相色谱(分析化学课件)
③分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑ ④选择分子量大的载气(如N2)，以减小纵向扩散，增加柱效
速率理论
C ·u-传质阻力项
降低固定相液膜厚度，并增加组分在固定相中的扩散系数，可以减少传质 阻力，提高柱效。
塔板理论
将色谱分离过程比作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程 分割成多次的平衡过程的重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡 过程）。 塔板理论的假设： （1）在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到； （2）将载气看作成脉冲（间歇）过程； （3）试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； （4）每次分配的分配系数相同。
其同分异构体，选择性地测定维生素E。 内标法为定量分析依据。
维生素E的含量测定
二、实验仪器及试剂： 仪器：气相色谱仪、HP-5石英毛细管色谱柱（30.0m×320 μm ）、火焰 离子化检测器（FID）和氢气钢瓶等； 试剂：正三十二烷、正己烷、维生素E对照品和维生素E软胶囊。
维生素E的含量测定
三、实验步骤： 1.测定的色谱条件与系统适应性试验：
4、标准溶液的配制： 精密称取维生素E对照品20mg，量取正三十二烷内标物10mL，定
容至100mL，得标准溶液； 5、供试液的制备： 精密称取维生素E胶丸20mg，加内标物10mL，定 容至100mL，得供试品溶液； 6、测定：待基线平直后，分取供试液和标准溶液各1-3 μL注入气相色 谱仪，记录峰面积，再计算含量。
色谱图
3.分配系数和分配比
分配系数 色谱过程中，处于动态平衡时组分在固定相与流动相中的
浓度之比为分配系数。
组分在固定相中的浓度 K = 组分在流动相中的浓度
= cs cm
K随温度变化而变化，与固定相、流动相的体积无关。
色谱图
速率理论
C ·u-传质阻力项
降低固定相液膜厚度，并增加组分在固定相中的扩散系数，可以减少传质 阻力，提高柱效。
塔板理论
将色谱分离过程比作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程 分割成多次的平衡过程的重复（类似于蒸馏塔塔板上的平衡 过程）。 塔板理论的假设： （1）在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到； （2）将载气看作成脉冲（间歇）过程； （3）试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； （4）每次分配的分配系数相同。
其同分异构体，选择性地测定维生素E。 内标法为定量分析依据。
维生素E的含量测定
二、实验仪器及试剂： 仪器：气相色谱仪、HP-5石英毛细管色谱柱（30.0m×320 μm ）、火焰 离子化检测器（FID）和氢气钢瓶等； 试剂：正三十二烷、正己烷、维生素E对照品和维生素E软胶囊。
维生素E的含量测定
三、实验步骤： 1.测定的色谱条件与系统适应性试验：
4、标准溶液的配制： 精密称取维生素E对照品20mg，量取正三十二烷内标物10mL，定
容至100mL，得标准溶液； 5、供试液的制备： 精密称取维生素E胶丸20mg，加内标物10mL，定 容至100mL，得供试品溶液； 6、测定：待基线平直后，分取供试液和标准溶液各1-3 μL注入气相色 谱仪，记录峰面积，再计算含量。
色谱图
3.分配系数和分配比
分配系数 色谱过程中，处于动态平衡时组分在固定相与流动相中的
浓度之比为分配系数。
组分在固定相中的浓度 K = 组分在流动相中的浓度
= cs cm
K随温度变化而变化，与固定相、流动相的体积无关。
色谱图
色谱法概论PPT课件
能。
色谱法与其他技术的联用
色谱-质谱联用（GC-MS, LC-MS）
通过将色谱的分离能力与质谱的高灵敏度检测相结合，可实现对复杂样品中目标化合物 的定性和定量分析，广泛应用于药物代谢、环境监测等领域。
色谱-光谱联用（GC-IR, LC-UV/Vis）
色谱与光谱技术的联用可以提供更丰富的化合物结构和组成信息，有助于深入了解化合 物的性质和行为。
实验材料
确保色谱柱、试剂、溶 剂等材料的质量和纯度，
以满足实验要求。
实验设备
检查色谱仪、检测器、 注射器等设备的运行状 况，确保实验过程中设
备正常工作。
实验设计
根据实验目的和要求， 设计合理的色谱条件和
实验方案。
实验安全
注意实验过程中的安全 问题，如使用有毒有害
试剂时的防护措施。
实验操作步骤
色谱柱安装与条件设置
数据整理
整理实验过程中记录的数据，包括 色谱图、峰面积等。
结果分析
对实验结果进行深入分析，探究可 能的原因和影响因素。
03
02
结果判断
根据实验目的和要求，判断实验结 果是否符合预期。
结论总结
总结实验结果，得出结论，并提出 进一步改进和完善的建议。
04
04 色谱法在分析化学中的应 用
在食品分析中的应用
食品成分分析
色谱法用于分离和检测食品中的营养 成分，如脂肪、蛋白质、碳水化合物、 维生素和矿物质等，以确保食品质量 和安全。
食品添加剂分析
食品污染物分析
色谱法用于检测食品中的有害物质， 如农药残留、重金属、霉菌毒素等， 以防止食品污染和保障食品安全。
色谱法用于检测食品中添加的防腐剂、 色素、香料等成分，以控制食品添加 剂的使用量，保障消费者健康。
《分析化学》(十七)气相色谱法
《分析化学》(十七)气相色谱法一、教学内容本节课的教学内容来自于《分析化学》第十七章，主要讲述气相色谱法的基本原理、仪器设备及其在分析化学中的应用。
具体包括气相色谱法的定义、原理、分类，气相色谱仪的结构、操作步骤，以及气相色谱法在环境、医药、食品等领域的应用实例。
二、教学目标1. 使学生了解气相色谱法的基本原理和仪器设备，掌握气相色谱法的操作步骤。
2. 培养学生运用气相色谱法分析实际问题的能力。
3. 提高学生对分析化学实验的兴趣，培养学生的实验操作技能。
三、教学难点与重点1. 气相色谱法的原理及其在实际分析中的应用。
2. 气相色谱仪的结构及操作步骤。
3. 气相色谱法的实验操作技能。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、气相色谱仪模型、实验仪器等。
2. 学具：实验报告册、实验试剂、实验仪器等。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍气相色谱法在环境监测、医药、食品等领域的应用实例，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：讲解气相色谱法的基本原理、分类，气相色谱仪的结构及操作步骤。
3. 例题讲解：分析实际案例，讲解气相色谱法的应用。
4. 随堂练习：学生自主完成气相色谱法的实验操作，巩固所学知识。
5. 板书设计：绘制气相色谱法的原理图，突出重点内容。
6. 作业设计：（2）思考题：针对本节课的内容，提出思考题，引导学生深入思考。
六、板书设计1. 气相色谱法原理图2. 气相色谱仪结构图3. 气相色谱法操作步骤七、作业设计1. 实验报告：（1）实验目的：掌握气相色谱法的操作步骤，分析实际样品。
（2）实验原理：气相色谱法的基本原理。
（3）实验步骤：气相色谱法的操作步骤。
（4）实验结果及分析：对实验数据进行处理和分析。
2. 思考题：（1）气相色谱法在实际分析中的应用有哪些？（2）气相色谱仪的主要组成部分是什么？（3）如何优化气相色谱法的实验条件？八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：介绍气相色谱法在其他领域的应用，如气象学、化学品的检测等，激发学生的学习兴趣。
第五章 色谱分析法分析化学
• VM 为色谱柱中流动相的体积，即柱内固定相间的空隙体积 • Vs为色谱柱中固定相的体积。在气液色谱中它为固定液体积；在 气固色谱中则为吸附剂表面容量 • VM 与 Vs之比称为相比以 β 表示
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色谱分析法
§11-2 固定相
气固色谱固定相 气液色谱固定相
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固定液
固定液分类方法
如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手册中，一
般将固定液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、芳烃、醇、 酯、聚酯、胺、聚硅氧烷等， 最高最低使用温度 高于最高使用温度易分解，温度低呈固体；
混合固定相
对于复杂的难分离组分通常采用特殊固定液或将两种甚至两种以 上配合使用；
SQ APL OV-101 OV-3 OV-7 OV-17 OV-22 DNP OV-210 OV-225
150 300 350 350 350 300 350 130 250 250
乙醚 苯 丙酮 甲苯 甲苯 甲苯 甲苯 乙醚 氯仿
0 — +1 +1 +2 +2 +2 +2 +2 +3
非极性和弱极 性各类 高 沸点有机化合物 各类高沸点弱 极性有 机 化合物，如芳烃
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气固色谱固定相
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固定相 / 气液色谱固定相
气液色谱固定相 [ 固定液 + 担体（支持体）]
•
•
固定液在常温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液体状态。 固定液的种类繁多，选择余地大，应用范围不断扩大。
担体：化学惰性的多孔性固体颗粒，具有较大的比表面积。
气相色谱法色谱图分析化学课件
原理
基于样品中各组分在固定相和流动相 之间的分配平衡，利用不同组分在色 谱柱中的保留时间差异实现分离。
发展历程及应用领域
发展历程
自20世纪50年代问世以来，气相色谱法经历了从填充柱到毛细管柱、从热导检 测到各种高灵敏度检测器的发展历程。
应用领域
广泛应用于环境、食品、医药、化工等领域中挥发性有机物、气体样品的分析 。
进样口温度设置
根据样品的性质和色谱柱的要求设置进样口温度 ，避免样品分解或色谱柱过载。
ABCD
自动进样
使用自动进样器进行进样，需设置合适的进样参 数和序列。
进样量控制
根据色谱柱的容量和检测器的灵敏度控制进样量 ，避免色谱峰过宽或检测不到目标化合物。
案例分析：实际样品前处理与进样过程演示
样品前处理
以某农药残留检测为例，首先使用溶 剂萃取法将农药从农产品中萃取出来 ，然后使用固相萃取法进一步净化样 品。
内标法
在样品中加入已知量的内标物质，通过测量 内标物质和待测组分的色谱峰面积之比，计 算待测组分的含量。内标法可以消除实验操 作过程中可能引入的误差，提高定量分析的
准确性。
07
实验操作规范与安全注意事项
实验室安全规章制度解读
实验室准入制度
进入实验室前需接受安全培训，了解实验室安全规章制度和应急 处理措施。
01
数据采集
使用专业色谱数据工作站进行数 据采集，确保数据的准确性和完 整性。
数据存储
02
03
数据导出
将采集到的数据以特定格式存储 在计算机中，以便后续处理和分 析。
根据需要，将数据导出为常见的 数据格式，如CSV、Excel等，方 便数据共享和交换。
定性分析方法：保留时间法、峰面积法等
基于样品中各组分在固定相和流动相 之间的分配平衡，利用不同组分在色 谱柱中的保留时间差异实现分离。
发展历程及应用领域
发展历程
自20世纪50年代问世以来，气相色谱法经历了从填充柱到毛细管柱、从热导检 测到各种高灵敏度检测器的发展历程。
应用领域
广泛应用于环境、食品、医药、化工等领域中挥发性有机物、气体样品的分析 。
进样口温度设置
根据样品的性质和色谱柱的要求设置进样口温度 ，避免样品分解或色谱柱过载。
ABCD
自动进样
使用自动进样器进行进样，需设置合适的进样参 数和序列。
进样量控制
根据色谱柱的容量和检测器的灵敏度控制进样量 ，避免色谱峰过宽或检测不到目标化合物。
案例分析：实际样品前处理与进样过程演示
样品前处理
以某农药残留检测为例，首先使用溶 剂萃取法将农药从农产品中萃取出来 ，然后使用固相萃取法进一步净化样 品。
内标法
在样品中加入已知量的内标物质，通过测量 内标物质和待测组分的色谱峰面积之比，计 算待测组分的含量。内标法可以消除实验操 作过程中可能引入的误差，提高定量分析的
准确性。
07
实验操作规范与安全注意事项
实验室安全规章制度解读
实验室准入制度
进入实验室前需接受安全培训，了解实验室安全规章制度和应急 处理措施。
01
数据采集
使用专业色谱数据工作站进行数 据采集，确保数据的准确性和完 整性。
数据存储
02
03
数据导出
将采集到的数据以特定格式存储 在计算机中，以便后续处理和分 析。
根据需要，将数据导出为常见的 数据格式，如CSV、Excel等，方 便数据共享和交换。
定性分析方法：保留时间法、峰面积法等
分析化学PPT
阀
后检测器 （FID)
操作键盘
前检测器 （FID)
9
二、Agilengt 7890B气相色谱仪简介
GC 7890B后视图
载气供给 连接 柱箱排 气口 电子电缆 连接
柱箱冷却 进气口 电源连接
捕集肼 10
二、Agilengt 7890B气相色谱仪简介
1、仪器结构
(1)气路系统 (2)进样系统 (3)色谱柱系统 仪器组成 (4)检测器系统 (5)温控系统
33
二、Agilengt 7890B气相色谱仪简介
DB-1
CP-Al2O3/KCL
34
影响色谱柱效率的因素
A. 涡流扩散 (不同路径的影响 ).
• 取决于色谱柱大小、形状和填充的好坏
• 毛细管柱可忽略该项
35
B. 纵向扩散.
•气相中分子的扩散
• 主要决定于气体流速
36
C. 传质阻力.
• 样品组分从气相到液相容易.
分流/不分流（脉冲分流/不分流）进样口 分流方式用于 ----→含量较高组分分析 脉冲分流 ----→允许更大的进样量 不分流方式用于----→痕量组分分析 脉冲不分流 ----→允许更大的进样量 分流比=（分流总流量+隔垫吹扫气)/柱流量
23
二、Agilengt 7890B气相色谱仪简介
分流方式气路：在分流进样期间，样品导入热的进样口并 迅速汽化，少量蒸汽进入色谱柱，大部分从分流/ 吹扫出 口排出。分流进样主要用于高浓度样品分析，它也用于不 能稀释的样品。 不分流方式气路：在进样和样品于衬管汽化以及进入柱期 间，吹扫阀关闭。在进样后指定时间，吹扫阀打开，从分 流出口吹出衬管中剩余的蒸汽。这可避免由于进样体积大 和柱流量小引起的溶剂拖尾。如果使用载气节省，那么载 气节省时间应在吹扫时间之后。 注意:(1)进样口温度过低，将导致高分子量化合物气化不完 全，并不能有效转移到色谱柱内。 (2)进样口温度过高，导致热稳定性差的化合物分解。 (3)用注射器进样时，进样速度要快，一般在1s以内。
气相色谱法 内标法 分析化学课件
演示测定全过程1
打开载气（N2）钢瓶总阀，调节输出压力为0.4MPa。 打开载气净化气开关，调节载气合适柱前压，如0.14MPa，稳流阀控制为4.4 圈，控制载气流量为约30mL/min。
打开气相色谱仪电源开关。 设置柱温为85℃、气化温度为160℃和检测温度为140℃。
演示测定全过程2
待柱温、气化温度和检测温度达到设定值并稳定后，打开空气钢瓶，调节输 出压力为0.4MPa； 打开氢气钢瓶，调节输出压力为0.2MPa。打开空气净化气开关，调节空气稳 流阀为5.0圈，控制其流量为约200mL/min。 打开氢气净化气开关，调节氢气稳流阀为4.5圈，控制其流量为约30mL/min。
内标法举例（解答）
解：由公式
wi
mS
f' i(h)him 试样来自f' S (h)
hS
有
第一次分析
w(H2O)1
0.0115 0.70150.2 2.2679 0.75174.8
0.41%
第二次分析
w(H 2O)2
0.0115 0.70 148.8 2.2679 0.75172.3
0.41%
两次分析的平均值为
课程引入
问题：已知某甲苯试剂，今欲测其纯度，但其中杂质较多，且部分杂质FID 检测器无响应，现欲用气相色谱法FID检测器对其纯度进行检测，你能设计一 可行的分析方案吗？
➢各小组各派一名同学讲解事先准备好的测量方法。 ➢甲苯试剂中除含主成份甲苯外，还含有硫化合物、噻吩、不饱和化合物、 水分等多种杂质？其中部分杂质在FID检测器上无响应。 ➢本项目的检测难度主要是待测试剂中杂质多，部分物质不出峰，因此无法 用“归一化法”进行分析。 ➢可适当采用“标准加入法”测定，让学生上台讲述相当测定过程。 日前常采用的方法是使用气相色谱仪，采用内标法。
《分析化学》课件——10 色谱分析法
选择：
“相似相溶”原则选择适当固定液。
常用固定液
相对极性：
麦氏常数： 5个值代表 各种作用力。
固定液 名称
1、 角鲨烷 （异三十烷）
2、阿皮松 L
商品牌号 SQ
使用温度 （最高）
℃
150
溶剂 乙醚
APL
300
苯
3、硅油
OV-101 350
丙酮
4、 苯基 10%
OV-3
350
甲基聚硅氧烷
5、 苯基（20%）
载气流速的选择
作图求最佳流速。 实际流速稍大于最佳流速，缩短时间。
三、气相色谱检测器
浓度型检测器：热导池检测器
电子俘获检测器
测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间 变化，检测信号值与组分的浓度成正比。
质量型检测器：氢火焰离子化检测器
火焰光度检测器
测量的是载气中某组分进入检测器的速度 变化，即检测信号值与单位时间内进入检 测器组分的质量成正比。
检测器性能评价指标
在一定范围内，信号E与进入检测器的 物质质量m成正比：
保留时间 tR（retention time）
时间 死时间 t0 (dead time)
tR'= tR － t0
调整保留时间 tR'（adjusted retention time）
保留体积VR（retention volume） 体积 死体积 V0 (dead volume) VR'= VR － V0
Sample
D A
C
B
Sample
HEWLETT PACKARD
5890
Gas Chromatograph (GC)
B A CD
“相似相溶”原则选择适当固定液。
常用固定液
相对极性：
麦氏常数： 5个值代表 各种作用力。
固定液 名称
1、 角鲨烷 （异三十烷）
2、阿皮松 L
商品牌号 SQ
使用温度 （最高）
℃
150
溶剂 乙醚
APL
300
苯
3、硅油
OV-101 350
丙酮
4、 苯基 10%
OV-3
350
甲基聚硅氧烷
5、 苯基（20%）
载气流速的选择
作图求最佳流速。 实际流速稍大于最佳流速，缩短时间。
三、气相色谱检测器
浓度型检测器：热导池检测器
电子俘获检测器
测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间 变化，检测信号值与组分的浓度成正比。
质量型检测器：氢火焰离子化检测器
火焰光度检测器
测量的是载气中某组分进入检测器的速度 变化，即检测信号值与单位时间内进入检 测器组分的质量成正比。
检测器性能评价指标
在一定范围内，信号E与进入检测器的 物质质量m成正比：
保留时间 tR（retention time）
时间 死时间 t0 (dead time)
tR'= tR － t0
调整保留时间 tR'（adjusted retention time）
保留体积VR（retention volume） 体积 死体积 V0 (dead volume) VR'= VR － V0
Sample
D A
C
B
Sample
HEWLETT PACKARD
5890
Gas Chromatograph (GC)
B A CD
仪器分析第5章 气相色谱分析法PPT课件
塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速 达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同（常数）。
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理论塔板数与色谱参数之间的关系为： 理论塔板数n的经验公式
n5.54 (tR )216 (tR)2
Y1/2
仪器分析
第5章 气相色谱分 析法 gas
chromatographic analysis ,GC
2020/7/31 1
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总体概述
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2
第一节 气相色谱法概述
一、色谱法概述
1.色谱法定义 色谱法是一种分离技术，该分离技术应用于
11
液体进样器： 不同规格的专用注射器，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。
气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
12
（3）色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
2020/7/31
6
液固色谱法（固定相为固体吸附剂，流动相为液 体）；
液液色谱法（固定相：担体+固定液，流动相为液 体）。 2.按固定相使用的形式分为：柱色谱法、纸色谱法、 薄层色谱法。
3.按分离过程的机制分为： 吸附色谱法； 分配色谱法； 离子交换色谱法； 排阻色谱法。
30
理论塔板数与色谱参数之间的关系为： 理论塔板数n的经验公式
n5.54 (tR )216 (tR)2
Y1/2
仪器分析
第5章 气相色谱分 析法 gas
chromatographic analysis ,GC
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第一节 气相色谱法概述
一、色谱法概述
1.色谱法定义 色谱法是一种分离技术，该分离技术应用于
11
液体进样器： 不同规格的专用注射器，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。
气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
12
（3）色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
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液固色谱法（固定相为固体吸附剂，流动相为液 体）；
液液色谱法（固定相：担体+固定液，流动相为液 体）。 2.按固定相使用的形式分为：柱色谱法、纸色谱法、 薄层色谱法。
3.按分离过程的机制分为： 吸附色谱法； 分配色谱法； 离子交换色谱法； 排阻色谱法。
分析化学第13章气相色相色谱分析
柱后
四臂
化为可以记录的电压信号，从而实
柱前
现其检测功能。
A
B
构成：由池体和热敏元件构成。
通常将参比臂和样品臂组成 Wheatstone 电桥。如图。
柱后
柱前
工作过程：
1）在只有载气通过时，四个臂的温度都保持不变， 电阻值也不变。此时，调节电路电阻使电桥平衡， AB两端无电压信号输出； 2）当有样品随载气进入两个样品臂时，此时热导系 数发生变化，或者说，测量臂的温度发生变化，其电 阻亦发生变化，电桥失去平衡，AB两端有电压信号 输出。当载气和样品的混合气体与纯载气的热导系数 相差越大，则输出信号越强。
物并发射特征分子光谱。测量光谱的强度则可进行定量分析。
含S、P化合物在氢焰中的变化过程如下：
含S 化合物： RS Air O2 SO2 CO2;SO2 8 H 2S 4 H2O S 3900 C S* 跃迁 S hν(354 ~ 430 nm, λmax 394nm) 含 P 化合物
2）池体温度：池体温度低，与热敏元件间温差大，灵敏度提高。但温度过低，可 使试样凝结于检测器中。通常池体温度应高于柱温。
3）载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，则灵敏度越高。通常选择热导系数 大的H2和He作载气。用N2作载气，热导系数较大的试样(如甲烷)可出现倒峰。
4）热敏元件阻值：阻值高、电阻温度系数大（随温度改变，阻值改变大，或者说
与
温度高，分析时间短，但分离效果差
恒
温
对
分
程序升温：30~180oC
离
的
程序升温，分离效果好，且分析时间短
影
响
比
较
四、温控系统
温度控制是否准确、变温速度是否快速是市售色 谱仪器的最重要指标之一。
色谱分析(气相)
(4) 各种因素相互制约(B和C)，如载气流速增大，分子扩散项的 影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又 使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散 的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。
(四）气相色谱固定相
1．气固色谱固定相（吸附色谱）
——活性炭：比表面积大，非极性性质，吸附性较强
美国气相 色谱仪
国产气相色谱 仪
HPLC液相色 谱仪
一、概论
（一）色谱分析法的历史
俄国植物学家Tswett于1901年 发现：利用吸附原理分离植物 色素
1903年发表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to biochemical analysis 1906年Tswett 创立“Chromatography”—“色谱法”新 名词 1907年在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现 彩色环带的柱管
④分析速度快 一般分析可在几分到几十分钟内可以完成，某些快速分 析1s内可以分析数个组分。
气相色谱法分类
气相色谱：气体（称为载气）
按分离柱内径：填充柱色谱 毛细管柱(<1mm)色谱
按固定相：气-固色谱(吸附） 气-液色谱(分配）
（二）气相色谱法的基本概念
1．色谱常用术语 ①色谱图
各组分的浓度(或信号)随流出时间而分布的曲线称为色 谱曲线，常称为色谱曲线图或色谱图。
Y
0.6
HL21 c0 m 0.14 c5 m 1.4m 5 m n 1444
塔板理论的优点：
理论直观，能解释色谱分离过程，流出曲线的形状和 浓度极大点(色谱峰)的位置，提出了柱效及根据流出曲 线计算和评判柱效的依据，应用广泛。
(四）气相色谱固定相
1．气固色谱固定相（吸附色谱）
——活性炭：比表面积大，非极性性质，吸附性较强
美国气相 色谱仪
国产气相色谱 仪
HPLC液相色 谱仪
一、概论
（一）色谱分析法的历史
俄国植物学家Tswett于1901年 发现：利用吸附原理分离植物 色素
1903年发表文章：On a new category of adsorption phenomena and their application to biochemical analysis 1906年Tswett 创立“Chromatography”—“色谱法”新 名词 1907年在德国生物会议上第一次向世界公开展示显现 彩色环带的柱管
④分析速度快 一般分析可在几分到几十分钟内可以完成，某些快速分 析1s内可以分析数个组分。
气相色谱法分类
气相色谱：气体（称为载气）
按分离柱内径：填充柱色谱 毛细管柱(<1mm)色谱
按固定相：气-固色谱(吸附） 气-液色谱(分配）
（二）气相色谱法的基本概念
1．色谱常用术语 ①色谱图
各组分的浓度(或信号)随流出时间而分布的曲线称为色 谱曲线，常称为色谱曲线图或色谱图。
Y
0.6
HL21 c0 m 0.14 c5 m 1.4m 5 m n 1444
塔板理论的优点：
理论直观，能解释色谱分离过程，流出曲线的形状和 浓度极大点(色谱峰)的位置，提出了柱效及根据流出曲 线计算和评判柱效的依据，应用广泛。
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缺点： 1.只适用于热稳定性好、易气化的物质分析 2.分析非挥发性物质时需衍生化 3.由于进样量少，定量进样有一定困难
仪器分析
第十七章 气相色谱法
气相色谱仪
仪器分析
第十七章 气相色谱法
气相色谱流程示意图
随着电子技术和 计算机技术的发 展，气相色谱仪 的各种参数（温 度、载气流速、 自动进样等）控 制均已实现自动 化
5. 控制系统（Control system）
温度控制，载气流量控制，（自动进样控制），信号控制
仪器分析
第第十七二章节 固气相定色相谱法
一、气-液色谱固定相（Gas-liquid stationary phase）
仪器分析
气-液色谱固定相由固定液(stationary liqiud,immobilized liquid) 和载体（ support）组成
非极性组分：选择非极性固定液 色散力为主，按照沸点从低到高的顺序出峰
极性组分：选择极性固定液 偶极作用力为主，按照极性从小到大的顺序出峰
极性与非极性混合组分：选择极性固定液 非极性组分先出峰，极性组分按极性顺序出峰
氢键型组分：选择聚二醇类固定液 按照形成氢键能力大小顺序出峰
复杂组分混合物：可选混合固定液，采用混涂、混装、串联方式。
（一）固定液
固定液一般为高沸点物质
要求
(1) 在使用温度下蒸汽压 <10 Pa (2)热稳定性好，化学惰性 (3)选择性好 (4)对被测物有一定溶解度
第十七章 气相色谱法 固定液分类：
仪器分析
●按化学结构分类: 烷烃, 聚硅氧烷, 聚二醇, 酯和聚酯 烷烃类: 异三十烷(squalane ), 阿皮松(Apiezon)
qx q2
)
q
lg
t， R苯 t，
R环己烷
或
q
lg
t， R丁二烯
t, R正己烷
P 0-10，+1；21-40, +2;……..; 81-100, +5。P值越大，极性 越强。
第十七章 气相色谱法 一些常用的固定液
仪器分析
固定液的选择第十七章 气相色谱法
仪器分析
无严格规则，一般可按“相似性原则”（rule of similarity）
O
聚酯类:丁二酸二甘醇聚酯( Diethylene glycol succinate polyester，DEGS)
第十七章 气相色谱法 ● 按极性分类
仪器分析
固定液的极性是指固定液与被测物之间相互作用力的函数， 与纯粹的从化学结构定义的极性不同，它是相对的。
相对极性:
PxBiblioteka 100 (1q1 q1
选择固定液时，要重点关注被分离组分间的主要差异是什么，据此 选择合适的固定液。
第十七章 气相色谱法 例：不同固定液对分离的影响
仪器分析
(二) 载体
基本要求 类型
钝化方法
第十七章 气相色谱法
仪器分析
比表面积大; 化学惰性; 热稳定性好; 有一定机械强度
硅藻土 白色载体（Chromosorb W，101等）
第十七章 气相色谱法
仪器分析
第一节 概述
气相色谱法（gas chromatography, GC）是以气体 为流动相的色谱法。当气化的被测物质随载气进入色谱 柱时，基于被测物质在气相和固定相之间吸附-解吸附 （气-固色谱）或分配（气-液色谱）差异进行分离。
●气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理吸附 -解吸能力不同实现物质的分离。
第十七章 气相色谱法
仪器分析
聚二醇类: 聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）, Carbowax
H2
H2
HO C
C OH
n
PEG-6000 PEG-20M
酯类:
O
R O
O R
R= octyl, DOP (dioctyl phthalate) R=nonyl, DNP (dinonyl phthalate)
红色载体（Chromosorb P，6201等）
非硅藻土类 (玻璃微球，特氟龙)
酸洗（AW）
碱洗 (BW)
减弱载体表面吸附 活性
硅烷化 (DMCS, HMDS)
二、气-固色谱固定第相十七章 气相色谱法
仪器分析
吸附剂: 石墨化炭黑，硅胶，氧化铝，用于分析低分子量醇、烷烃和 醛酮
分子筛: 用于分析 H2,O2, CO, N2, CO2, CH4等
●气液色谱：利用待测物在载气和固定在惰性固体表面 的液体固定相之间的分配原理实现分离。
第十七章 气相色谱法
气相色谱优缺点
优点： 1. 分离能力强： 理论板数103～106 2. 灵敏度高： 10-11～10-13g 3. 选择性高：可分离对映体等难分离物质 4. 快速：一次分析可在几秒~几十分钟完成 5. 可用于无发色团组分分析
高分子多孔微球（GDX）: 药物分析中常用语分析乙醇、有机化合物 中微量水分。
例：废气成分检测 固定相：5A 分子筛; TCD检测器
第十七章 气相色谱法
三、载气（Carrier gas）
CH3
CH3
CH3
聚硅氧烷类:
H3C
Si
O
Si O n Si
CH3
CH3
R
CH3
R=-CH3, methylsilicone, OV-1, OV-101, SE-30, non-polar R=94% methyl, 5% phenyl, 1% vinyl, SE-54, weakly polar R= 50% methyl, 50% phenyl, OV-17, middle polar R= 50% methyl, 25% cyanopropyl, 25% phenyl, OV-225, polar
仪器分析
第十七章 气相色谱法
仪器分析
1. 载气系统（gas supply system）
包括气体钢瓶或气体发生器，压力调节器，净化管，流量控制器， 等。 功能: 提供清洁、流量恒定的载气
2. 进样系统(sample injection system)
包括进样器 (微量进样针或自动进样器)、隔垫和气化 室。 功能: 将试样引入GC系统并蒸发成气体。
第十七章 气相色谱法
3. 色谱柱系统（Column system）
◆色谱柱，柱温箱 ◆ 色谱柱类型:
填充柱（柱内径 2～5mm) 毛细管柱 (柱内径0.1～0.53mm) ◆ 柱温可按程序改变（程序升温）
4. 检测和数据处理系统（Detection and data system）
◆ 检测器，数据获取和处理装置
仪器分析
第十七章 气相色谱法
气相色谱仪
仪器分析
第十七章 气相色谱法
气相色谱流程示意图
随着电子技术和 计算机技术的发 展，气相色谱仪 的各种参数（温 度、载气流速、 自动进样等）控 制均已实现自动 化
5. 控制系统（Control system）
温度控制，载气流量控制，（自动进样控制），信号控制
仪器分析
第第十七二章节 固气相定色相谱法
一、气-液色谱固定相（Gas-liquid stationary phase）
仪器分析
气-液色谱固定相由固定液(stationary liqiud,immobilized liquid) 和载体（ support）组成
非极性组分：选择非极性固定液 色散力为主，按照沸点从低到高的顺序出峰
极性组分：选择极性固定液 偶极作用力为主，按照极性从小到大的顺序出峰
极性与非极性混合组分：选择极性固定液 非极性组分先出峰，极性组分按极性顺序出峰
氢键型组分：选择聚二醇类固定液 按照形成氢键能力大小顺序出峰
复杂组分混合物：可选混合固定液，采用混涂、混装、串联方式。
（一）固定液
固定液一般为高沸点物质
要求
(1) 在使用温度下蒸汽压 <10 Pa (2)热稳定性好，化学惰性 (3)选择性好 (4)对被测物有一定溶解度
第十七章 气相色谱法 固定液分类：
仪器分析
●按化学结构分类: 烷烃, 聚硅氧烷, 聚二醇, 酯和聚酯 烷烃类: 异三十烷(squalane ), 阿皮松(Apiezon)
qx q2
)
q
lg
t， R苯 t，
R环己烷
或
q
lg
t， R丁二烯
t, R正己烷
P 0-10，+1；21-40, +2;……..; 81-100, +5。P值越大，极性 越强。
第十七章 气相色谱法 一些常用的固定液
仪器分析
固定液的选择第十七章 气相色谱法
仪器分析
无严格规则，一般可按“相似性原则”（rule of similarity）
O
聚酯类:丁二酸二甘醇聚酯( Diethylene glycol succinate polyester，DEGS)
第十七章 气相色谱法 ● 按极性分类
仪器分析
固定液的极性是指固定液与被测物之间相互作用力的函数， 与纯粹的从化学结构定义的极性不同，它是相对的。
相对极性:
PxBiblioteka 100 (1q1 q1
选择固定液时，要重点关注被分离组分间的主要差异是什么，据此 选择合适的固定液。
第十七章 气相色谱法 例：不同固定液对分离的影响
仪器分析
(二) 载体
基本要求 类型
钝化方法
第十七章 气相色谱法
仪器分析
比表面积大; 化学惰性; 热稳定性好; 有一定机械强度
硅藻土 白色载体（Chromosorb W，101等）
第十七章 气相色谱法
仪器分析
第一节 概述
气相色谱法（gas chromatography, GC）是以气体 为流动相的色谱法。当气化的被测物质随载气进入色谱 柱时，基于被测物质在气相和固定相之间吸附-解吸附 （气-固色谱）或分配（气-液色谱）差异进行分离。
●气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理吸附 -解吸能力不同实现物质的分离。
第十七章 气相色谱法
仪器分析
聚二醇类: 聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）, Carbowax
H2
H2
HO C
C OH
n
PEG-6000 PEG-20M
酯类:
O
R O
O R
R= octyl, DOP (dioctyl phthalate) R=nonyl, DNP (dinonyl phthalate)
红色载体（Chromosorb P，6201等）
非硅藻土类 (玻璃微球，特氟龙)
酸洗（AW）
碱洗 (BW)
减弱载体表面吸附 活性
硅烷化 (DMCS, HMDS)
二、气-固色谱固定第相十七章 气相色谱法
仪器分析
吸附剂: 石墨化炭黑，硅胶，氧化铝，用于分析低分子量醇、烷烃和 醛酮
分子筛: 用于分析 H2,O2, CO, N2, CO2, CH4等
●气液色谱：利用待测物在载气和固定在惰性固体表面 的液体固定相之间的分配原理实现分离。
第十七章 气相色谱法
气相色谱优缺点
优点： 1. 分离能力强： 理论板数103～106 2. 灵敏度高： 10-11～10-13g 3. 选择性高：可分离对映体等难分离物质 4. 快速：一次分析可在几秒~几十分钟完成 5. 可用于无发色团组分分析
高分子多孔微球（GDX）: 药物分析中常用语分析乙醇、有机化合物 中微量水分。
例：废气成分检测 固定相：5A 分子筛; TCD检测器
第十七章 气相色谱法
三、载气（Carrier gas）
CH3
CH3
CH3
聚硅氧烷类:
H3C
Si
O
Si O n Si
CH3
CH3
R
CH3
R=-CH3, methylsilicone, OV-1, OV-101, SE-30, non-polar R=94% methyl, 5% phenyl, 1% vinyl, SE-54, weakly polar R= 50% methyl, 50% phenyl, OV-17, middle polar R= 50% methyl, 25% cyanopropyl, 25% phenyl, OV-225, polar
仪器分析
第十七章 气相色谱法
仪器分析
1. 载气系统（gas supply system）
包括气体钢瓶或气体发生器，压力调节器，净化管，流量控制器， 等。 功能: 提供清洁、流量恒定的载气
2. 进样系统(sample injection system)
包括进样器 (微量进样针或自动进样器)、隔垫和气化 室。 功能: 将试样引入GC系统并蒸发成气体。
第十七章 气相色谱法
3. 色谱柱系统（Column system）
◆色谱柱，柱温箱 ◆ 色谱柱类型:
填充柱（柱内径 2～5mm) 毛细管柱 (柱内径0.1～0.53mm) ◆ 柱温可按程序改变（程序升温）
4. 检测和数据处理系统（Detection and data system）
◆ 检测器，数据获取和处理装置