气象色谱分析
仪器分析笔记《气相色谱分析》
填充柱（Packing column）：常用不锈钢制成，内径2～4 mm，柱长1～3m。填充吸附剂或覆盖
在载体上均匀固定液膜。
毛细管柱（Capillary column）：常用石英制成，内径0.1～0.5mm，柱长可达数十米。固定液直
接涂在毛细管内壁表面。
B、气相色谱固定相可分为：
1.2.2色谱分离的基本理论
柱效率可用理论塔板数（n）或理论塔板高度（H）表示。柱效率的高低能反映组分在柱内两相间的分配情况和组分通过色谱柱后峰加宽的程度，它与组分在气相中的扩散及在液相中的传质阻力有关。
1、塔板理论
塔板理论是将色谱柱比作蒸馏塔，柱内有若干“想象”的塔板。每两块塔板之间的距离称为板高，各组分就在这些塔板间隔的气液两相间进行分配，经过多次分配平衡后，分配系数小的组分先离开色谱柱，分配系数大的组分，后离开色谱柱。
C、按分离的原理分类
①吸附色谱：利用组分在固定相上的吸附能力强弱不同分离。
②分配色谱：利用组分在固定液中溶解度不同分离。
③凝胶（排阻）色谱：利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透分离
④离子交换色谱法：利用组分在离子交换剂上的亲和力大小不同分离
3、气相色谱仪组成
Ⅰ载气系统：气源、气体净化器、供气控制阀门和仪表；
（1）分配系数
在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相间达到分配平衡时的浓度比，称为分配系数。
式中—— ：组分在固定相中的浓度； ：组分在流动相中的浓度。
该组分与固定液分子间作用力 ；
空气在固定液中不溶解，其 ，故空气在柱子内的滞留时间最短，最先从色谱柱中馏出，因此，将空气的保留时间称之为死时间；
被测组分的 相差越大，越容易分离；
气相色谱分析
保留时间（retention time）tR 被测样品从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间
调整保留时间（adjusted retention time）tR’ tR’=tR-tm
某组分由于溶解或吸附于固定相，比不溶解或不被吸
附的组分在色谱柱中多滞留的时间。
三、气相色谱分析的理论基础
1、基本原理
在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时 的浓度（g·mL-1）比称为分配系数，以K表示。
待测组分在固定相和流动相之间发生的吸附，脱附 或溶解，挥发的过程叫做分配过程。
组分在固定相中的浓度 K 组分在流动相中的浓度 K Cs
Cm
（分配系数是色谱分析的依据）
气相色谱分析
2-1 气相色谱概述 2-2 气相色谱法的基本原理 2-3 色谱分离条件选择 2-4 固定相及其选择 2-5 气相色谱检测器 2-6 气相色谱定性分析 2-7 气相色谱定量方法 2-8 毛细管柱气相色谱法
§2-1 气相色谱法概述
色谱法是一种分离技术。 固定相：使混合物中各组分在两相间进行分配，其中
对于高沸点，不能气化和热不稳定的物质不能 用气相色谱法分离和测定。
§2-2 气相色谱法的基本原理
一、气相色谱流程：
1、高压钢瓶 2、减压阀 3、载气净化干燥管 4、针形阀 5、流量计 6、压力表 7、进样器 8、色谱柱 9、检测器 10、记录仪
图2.1 气相色谱流程图
二、气相色谱仪的组成及各部分的作用：
死体积（dead volume）Vm 指色谱柱在填完后柱管内固定相颗粒间所剩
余的空间，色谱仪中管路和连接头间的空间以及 检测器的空间的总和。当后两项很小，忽略不计 时，
气相色谱的定性分析方法
fm'
Ms Mi
(3)、相对响应值
相对响应值是物质 i 与标准物质 S 的响应值(灵敏度)
之比，单位相同时，与校正因子互为倒数，即
Si
1 fi
和只与试样、标准物质以及检测器类型有关，而与操
作条件和柱温、载气流速、固定液性质等无关，不受
操作条件的影响，因而具有一定的通用性，是一个能
二、气相色谱的定量分析方法
定量分析就是要确定样品中组分的准确含量。气相 色谱的定量分析与大多数的仪器分析方法一样，是一 种相对定量方法，而不是绝对定量方法。
气相色谱定量分析的依据是：在一定的条件下，被
测谱本组峰公分的式峰为i 通面：过积检A测i 成器正的比数。量因(或此浓气度相)色w谱i定与量该分组析分的色基 W i = fi Ai 析再必用式须适中测当的量的f 其 定i称峰量为面计组积算分方A的法i校和，正确将因定色子组谱。分峰由的面式校积可正换知因算，子为定f试量i ，样分
的组分的量 mi ，另一方面要准确测量出峰面积或峰高，
并要求严格控制色谱操作条件，这在实际工作中有一 定困难。因此，实际测量中通常不采用绝对校正因子， 而采用相对校正因子。
(2)、相对校正因子
相对校正因子是指组分 i 与另一标准物 S 的绝
对校正因子之比，用表示：
fi'
fi fs
mi / Ai ms / As
中组分的含量。
1、峰面积的测量
在使用积分仪和色谱工作站测量蜂高和峰面积时，仪器可根据 人为设定积分参数(半峰宽、峰高和最小峰面积等)和基线来计算 每个色谱峰的峰高和峰面积。然后直接打印出峰高和峰面积的结 果，以供定量计算使用。
当使用一般的记录仪记录色谱峰时，则需要用手工测量的方法 对色谱峰和峰面积进行测量。虽然目前已很少采用手工测量法去 测量色谱峰的峰高和峰面积。但是了解手工测量色谱峰峰高和峰 面积的方法对理解积分仪和色谱工作站的工作原理及各种积分参 数的设定是大有裨益的。所以，以下简单介绍两种常用的手工测 量法。
仪器分析气相色谱分析
甲醇淋洗、烘干
酸。一些拖尾，可加 H3PO4 或 KOH 添加剂解决。
碱洗
5-10%NaOH 甲醇液回流， 水、甲醇淋洗、烘干
除 Al2O3 酸性作用点。用于胺类等碱性物质。
硅烷化 釉化
加入 DMCS 或 HMDS 等硅 烷化试剂，使与-SiOH 反应 2%Na2CO3 浸泡担体，过滤 得滤液再水稀 3 倍，用稀滤 液淋洗担体，烘干后再高温 处理
气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理 吸附——脱吸能力不同实现物质的分离。只适于 较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。
气液色谱：利用待测物在气体流动相和固定在惰 性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分 离。
第一节 气相色谱仪
102G型气相色谱仪
102型气相色谱仪 常用于学生实验
GC-7890气相色谱仪
350~550oC 活化
永久气体�
不同极性 170oC
除水、通气活化
水+气体氧 +CH4+低级醇
化
物
二 气液色谱固定相——载体+固定液 由载体和固定液构成； 载体为固定液提供大的惰性表面,以承担固定
液,使其形成薄而匀的液膜。 1. 载体 也称担体
惰性的,多孔性固体颗粒。 对载体的要求：稳、匀、大。 载体类型：分为硅藻土型和非硅藻土型,后硅藻土型
第3章 气相色谱分析
3.1、气相色谱仪 3.2、气相色谱流动相与固定相 3.3、气相色谱检测器 3.4、 气相色谱分离分析条件 3.5、气相色谱定性方法 3.6、气相色谱定量方法 3.7、 毛细管柱气相色谱法简介 3.8、气相色谱的应用
气相色谱过程：待测物样品被被蒸发为气体 并注入到色谱分离柱柱顶,以惰性气体 指不与 待测物反应的气体,只起运载蒸汽样品的作用, 也称载气 将待测物样品蒸汽带入柱内分离。 其分离原理是基于待测物在气相和固定相之 间的吸附——脱附 气固色谱 和分配 气液色 谱 来实现的。因此可将气相色谱分为气固色 谱和气液色谱。
气相色谱分析法ppt课件
GC技术不断完善，出现了毛细管柱、高效液相色谱（HPLC）等新技 术。
现状
目前，气相色谱法已经成为化学分析领域中最常用的分离和分析方法 之一，广泛应用于环境、食品、医药、石油化工等领域。
应用领域与意义
01 环境监测
02 食品安全
03 医药分析
04 石油化工
05 意义
用于大气、水、土壤等环 境中污染物的检测和分析 。
载气系统
01
02
03
载气种类
常用的载气有氢气、氮气 、氦气等，选择载气需考 虑样品的性质和分析要求 。
载气纯度
高纯度的载气可以减少杂 质对分析结果的影响，提 高分析的准确性和灵敏度 。
载气流速
适当的载气流速可以保证 样品在色谱柱中得到充分 分离，同时避免色谱峰展 宽。
进样系统
进样方式
包括手动进样和自动进样 两种方式，自动进样可以 提高分析效率和重复性。
02
根据分析要求选择合适 的色谱柱长度和内径。
03
考虑色谱柱的耐用性和 使用寿命，选择质量可 靠的色谱柱品牌。
04
对于复杂样品的分析， 可采用多维色谱技术以 提高分离效果和分析准 确性。
05
气相色谱操作条件优化 与实验设计
载气流速对分离效果影响研究
载气流速对色谱峰的影响
流速过快可能导致峰形变宽，流速过慢则可能使峰形变窄或产生 前沿峰。
凝收集。
顶空分析法
将样品置于密闭容器中 ，加热使挥发性成分挥 发至容器顶部空间，然
后进行分析。
进样方式及技巧
01
02
03
04
手动进样
使用微量注射器将样品注入进 样口，注意注射速度、注射量
气相色谱分析的常规步骤
气相色谱分析的常规步骤气相色谱（Gas Chromatography，GC）是一种分离和定性分析挥发性有机物的常用技术。
下面是气相色谱分析的常规步骤：1.样品的准备：首先，需要选择适宜的样品进行分析。
样品可以是固体、液体或气体。
必要时，需要进行样品前处理，如样品的溶解、提取、浓缩等步骤。
2.样品的注入：将样品注入气相色谱仪中。
常用的样品注入方式包括进样器注射、固相微萃取等。
在进样器注射过程中，要保证样品量准确、进样均匀。
3.柱的选择：根据需要分离的物质性质选择合适的色谱柱。
气相色谱常用的柱材有硅胶、聚酯、聚醚、聚酰胺等。
柱的内径和长度也需要根据实验要求选择。
4.柱的条件设置：设置适宜的柱温、载气流速和柱头压力等条件。
柱温主要影响样品的分离效果和分析时间，载气流速和柱头压力则会影响分离效果和峰形。
5.柱温程序：通过设置温度程序来控制样品在柱中的保留时间。
常见的温度程序包括等温、线性升温、程序升温等。
6.检测器的选择与设置：根据分析要求选择适宜的检测器。
常见的气相色谱检测器有火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、质谱检测器（MS）等。
根据检测器的不同，需要进行相应的参数设置。
7. 数据采集和处理：通过连接计算机或数据采集仪器，记录样品的峰面积或峰高等数据。
常见的数据处理软件有Chromeleon、ChemStation 等，可以进行峰面积计算、色谱图解析、峰识别和峰定性等操作。
8.结果的分析和报告：根据实验目的，对分析结果进行解释和分析。
可以使用标准品比对或质谱库查询来进行物质的鉴定。
根据需要，可以撰写实验报告或生成分析结果的报告。
9.仪器的维护与清洁：使用完毕后，及时清洁色谱柱和进样器，保持仪器的干净和良好的性能。
同时，定期进行仪器的校验和维护，确保仪器的准确性和精度。
总结：气相色谱分析常规步骤包括样品准备、样品注入、柱的选择和条件设置、柱温程序设置、检测器选择与设置、数据采集和处理、结果分析和报告、仪器维护与清洁等方面。
气相色谱分析
2021/8/1
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1.色谱法概述
色谱法是一种分离技术。在分析化学 领域中是一种新型的分离分析方法。 气相色谱是色谱中普遍使用的一种。
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1.1 色谱法的产生和发展
俄 国 植 物 学 家 Tsweet 发 明 的 方 法后来被称为“经典液相色谱 法”。 （1906年） 所使用的玻璃管称为色谱柱。 管内的碳酸钙填充物称为固定 相。 淋洗液称为流动相或淋洗剂。 混合物中的各组分被称为溶质。
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❖色谱法普遍用来分离无色物质，但色谱法 这个名称一直被沿用下来。
❖1941年Martin和Synge 发现了液-液（分配）
色谱法，阐述了气-固吸附色谱原理，提出 气-液色谱法设想； (1952 年诺贝尔化学奖)
❖色谱学成为分析化学的重要分支学科，则 是以气相色谱的产生、发展为标志。
内径细 0.1-0.5mm 柱长 50-300m/常用石英
毛细管柱
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2.5 检测系统
➢检测器、控温装置 ➢将经色谱柱分离后的各组分按其特性及
含量转化为相应的电讯号。
➢根据检测原理不同，浓度型、质量型
➢浓度型：热导池、电子捕获检测器 ➢质量型：氢火焰离子化、火焰光度检测
器
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2021/8/1
3
第 一 1 色谱法概述 章 2 气相色谱仪
气 3 气相色谱分析理论基础
相 色
4 分离条件的选择
谱 5 检测器
分 析
6 定性定量方法
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4
主要参考书目
❖ 仪器分析，朱明华，高等教育出版社 ❖ 现代仪器分析，杜廷发，国防科技大学
气相色谱分析法
3. 分配比(容量因子)k 分配比(容量因子)k 在实际工作中,也常用分配比来表征色谱分配 在实际工作中, 平衡过程.分配比是指,在一定温度下, 平衡过程.分配比是指,在一定温度下,组分在两 相间分配达到平衡时的质量比: 相间分配达到平衡时的质量比:
组分在固定相中的质量 ms k= = 组分在流动相中的质量mM
色谱法: 又称色层法或层析法,是一种 色谱法: 物理化学分析方法,它利用不同溶质(样 品)与固定相和流动相之间的作用力(分 配,吸附,离子交换等)的差别,当两相 做相对移动时,使得各组分按一定顺序从 固定相中流出,实现混合物中各组分的分 离.
2. 色谱法分类
流动相为气体( (1)气相色谱:流动相为气体(称为载气). 气相色谱 流动相为气体 称为载气) 按分离柱不同可分为:填充柱色谱和毛细管柱色谱; 按分离柱不同可分为:填充柱色谱和毛细管柱色谱; 按固定相的不同又分为: 按固定相的不同又分为:气固色谱和气液色谱
组分在固定相中的浓度 cs K= = 组分在流动相中的浓度 cM
分配系数是色谱分离的依据. 分配系数是色谱分离的依据.
分配系数 K 的讨论
组分在固定相中的浓度 K= 组分在流动相中的浓度
一定温度下,组分的分配系数 越大,出峰越慢; 一定温度下,组分的分配系数K越大 出峰越慢; 越大,
试样一定时,K主要取决于固定相性质; 试样一定时, 主要取决于固定相性质 主要取决于固定相性质; 试样一定时 每个组份在各种固定相上的分配系数 不同; 每个组份在各种固定相上的分配系数K不同 每个组份在各种固定相上的分配系数 不同; 选择适宜的固定相可改善分离效果; 选择适宜的固定相可改善分离效果; 选择适宜的固定相可改善分离效果 试样中的各组分具有不同的 值是分离的基础; 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础 试样中的各组分具有不同的 值是分离的基础; 某组分的 = 0时,即不被固定相保留,最先流出. 某组分的K 某组分的 时 即不被固定相保留,最先流出.
分析化学手册 5 气相色谱分析
分析化学手册 5 气相色谱分析《分析化学手册 5 气相色谱分析》一、气相色谱分析简介气相色谱分析（Gas Chromatography,GC）是一种分离不同分子组分物质所用的技术。
它由一个柱，一个活性柱材料，一台负责改变柱内组分气体比例的汽油机，一台采样泵和一台探测器组成。
柱架中装有一个分子过滤固定柱，这种柱架可以把混合溶液中的分子分离出来。
在一个GC实验中，通常将混合溶液放入GC中并用一种类似汽油机装置将混合物作为气体进入GC柱架，汽油机将其进一步压缩，并进行热加热，以便混合物的组成物被分离，经过一定的时间，每一种组分物质都会按其分子量、电荷等参数沿着柱架向下流动，最终被探测器检测到。
二、气相色谱分析原理气相色谱分析的基本原理是利用柱内复杂的分子过滤作用来分离有机物。
它是通过热活化或汽油机压力改变试液混合物中各组成物质之间的相对比例，从复杂的混合溶液中将有机物分离出来，经过探测器的检测以便实现色谱分析的目的。
在气相色谱仪的回收环节，由活性柱材料提供的结合功能，首先结合溶液柱中的无机离子和较大分子物质，然后再结合较小分子物质，又因为物质在结合和脱离活性柱材料的过程中，各物质的临界点不一样，所以其分子组成的组分物质以根据其临界点的差异，以不同的速率流动到检测器，实现色谱分析的目的。
三、气相色谱分析应用气相色谱在药学、生物学以及化学分析中有着广泛的应用。
气相色谱的薄层色谱可用来快速分析样品中的各成分，而深层色谱则可以测定分子混合中低量组分，它可以测定出健康体检、环境检测和油品分析中排放出的有毒物质等多种样品，它不仅涉及到分离和测定，而且可以测量有机物的活性和氧化指示物的水平。
此外，气相色谱还可用于分析宏观物料，如燃料油、生物油脂、染料等，从而检查产品质量，还可以检测气体、蒸气、液体和固体中可挥发物质等。
四、气相色谱分析技术气相色谱分析技术是一种高效、可靠的分离和检测分析技术，它将有机物浓度范围从比重分数降低到50-100微克/克,精确度高于重量少于10-8克。
气相色谱结果分析
气相色谱结果分析气相色谱（Gas Chromatography, GC）是一种常见的分离和检测化合物的分析方法。
它不仅在医药、化工、化妆品等领域中被广泛应用，而且在食品行业中也有广泛的用途。
在实际数据处理中，根据气相色谱检测结果进行分析，对于误差及信息可信度的评估都非常重要。
本文将介绍气相色谱结果分析的基本方法和应用。
气相色谱分析的基本原理气相色谱将需要分析的样品通过溶解或热解的方式，将其转变为气态分子，并在柱内的涂层物上进行分离，最后在检测器中进行检测。
气相色谱分析的三个要素分别是样品、柱和检测器。
1.样品样品的准备工作在气相色谱分析中非常重要。
首先应确保样品干燥后粉碎均匀。
接着，样品必须在进入气象管之前被转化为气体状态。
值得注意的是，在将样品转化为气态分子时，还需要添加一定量的内部标准品，以确保数据的准确性和可靠性。
2.柱在柱中的涂层物，也就是固相材料，是分离样品的关键。
「顺时针」柱和「逆时针」柱是两种常见的柱类型，这两种柱分别适用于不同类型的检测物。
涂层质量也会显著影响分离结果。
3.检测器检测器在气象色谱分析中主要用于检测样品的分离和识别，是气象色谱分析中不可或缺的部件之一。
在选择检测器时需要根据检测物分子结构、检测灵敏度和检测速度等多方面因素进行考虑。
气相色谱结果分析的方法气相色谱分析数据处理要依靠计算机软件，可以通过多种方法进行分析。
以下是几种主要的分析方法：1.峰高度分析法在峰高度分析法中，根据检测器收到的信号高度来计算每个成分的组成比例。
这种方法需要依靠标准直方图和谱库数据库来进行数据分析。
2.峰面积分析法峰面积分析法直接测量峰面积来计算每个成分的组成比例。
在这种方法中，需要对每个成分的响应因子进行校正。
3.峰形匹配分析法峰形匹配分析法基于计算机比较分析，使用已知成分的谱库作为比较基准，从而对待测样品的数据进行分析。
气相色谱分析数据的应用气相色谱分析通常成为质量控制体系中的关键部分，因为它具有快速、准确、灵活和可靠的特点。
气相色谱分析
气相色谱分析思 考 题1. 什么叫保留时间？相对保留值？答： 保留时间是被测组分从进样开始到出现最大电信号－色谱峰最高点时所需的时间。
相对保留值是两个组分的调整保留值之比。
(1)(1)21(2)(2)R R RRt V r t V ''==''2. 简要说明气相色谱分析法的分离原理。
答： 气相色谱法的分离原理是基于不同物质组分在流动相（气相）和固定相两相间的作用力不同，当试样通过色谱柱时，试样中的各组分在两相中进行反复多次的分配，最终可使作用力不同的各个组分彼此得以分离。
3. 从给定的色谱图上可以得到哪些信息？ 答： 从流出曲线上可以得到如下的信息：（1） 根据色谱峰的数目，得知该试样中至少含有多少组分； （2） 根据色谱峰的位置，即利用保留值可以进行定性鉴定； （3） 根据峰面积或峰高，可以进行定量分析；（4） 根据峰的保留值和峰宽，可对色谱柱的分离效能作出评价。
4. 气相色谱仪的基本组成包括哪些部分？各有什么作用？ 答： 载气系统、进样系统、色谱柱、检测系统、记录系统（1） 载气系统的作用是提供一定流量的流动相－载气，载气携带样品通过色谱柱，组分得到分离；（2）进样系统的作用是将试样以气态形式加到流动相中，与载气一同进入色谱柱在柱内达到分离的目的；（3） 色谱柱的作用是分离试样中的各个组分；（4） 检测器是将流出色谱柱的组分的量转变成电信号；（5） 记录系统将检测器给出的电信号记录成流出曲线－色谱图。
5. 能否根据理论塔板数来判断分离的可能性？为什么？答：因为理论塔板数的大小只能说明色谱柱对某一组分分离效能的好坏，所以不能作为两个组分能否分离的依据。
6. 试述速率方程式中A ，B ，C 三项的物理意义。
答：速率方程 H = A + B/u + Cu 中A 项为涡流扩散项，它与柱内填充物颗粒大小和填充均匀程度有关；B 项为分子扩散系数，它与柱内扩散路径的弯曲程度和组分在气相中的扩散系数有关；C 项为传质阻力项系数，包括气相传质阻力和液相传质阻力两部分，气相传质阻力是指组分从气相移动到固定相表面，再从固定相表面移动到气相时所受的阻力，液相传质阻力是指组分从固定相的气液界面移动到固定相内部，又返回到气液界面时所受的阻力。
第二章气相色谱分析
流出曲线方程
• C0为进样浓度；tR为保留时间； σ为标准偏差， C为时间t时在柱出口的浓度。
色谱柱长：L，
虚拟的塔板间距离：H， 色谱柱的理论塔板数：n， 则三者的关系为： n=L/H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为：
保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配!
有效塔板数和有效塔板高度
• 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 • 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 • 组分在 tM 时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数 和有效塔板高度：
Cg 0.01k (1 k )
2
dp
2
Dg
液相传质阻力系数Cl为
由上式看出，固定相的液膜厚度df薄，组分在液相的 扩散系数D1大，则液相传质阻力就小。降低固定液的 含量，可以降低液膜厚度，但k值随之变小，又会使 C1增大。当固定液含量一定时，液膜厚度随载体的比 表面积增加而降低，因此，一般采用比表面积较大的 载体来降低液膜厚度，但比表面太大，由于吸附造成 拖尾峰，也不利分离。虽然提高柱温可增大Dl，但会 使k值减小，为了保持适当的Cl值，应控制适宜的柱 温。
2 色谱流出曲线及有关术语
1)．流出曲线和色谱峰
2)、基线
是柱中仅有流动相通过时，检测器响 应讯号的记录值，稳定的基线应该是一条 水平直线。
3)、峰高
色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h 表示。
4)、保留值
（1）时间表示的保留值
保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极 大值时所需的时间； 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气 ）从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时 间; 调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM
滞留因子（retardation factor）：
气相色谱图分析
五、流程 在气相色谱中，作为流动相的气体称作载气。 载气→减压阀→净化干燥管→稳压阀→流量计→压力
表→进样口→气化室→色谱柱→检测器→记录仪→电子计 算机积分仪
由记录仪得到的色谱图可进行定性或定量分析。出峰
顺序与物质性质有关，信号大小与物质的量有关。
)2
n理
( tR
tR tM
)2
tR
n理
(tR
tM )2 tM 1
n理
( k )2 1 k
五、最佳分离条件的选择
1. 对分离度的要求
⑴ 定性、定量：
若进行定性分析，R可要求低些。
若进行定量分析，R就要求高些。
⑵ 分析误差
要求分析误差小些，则R应大些。
⑶ 组分含量
当欲分离的两组分含量相差越大，则在同样的分析误 差下，完全分离所需的分离度就越大。
n理
16 ( tR )2 Wb
5.54 ( tR Y1
)2
2
⑷ 有效塔板数 n有效：由调整保留值与色谱峰宽所算得的 塔板数。
n有效
16 ( tR )2 Wb
5.54 ( tR Y1
)2
2
⑸ 理论塔板数与有效塔板数之间的关系：
n理 (tR )2
= n有效 tR
n有效
n理
( tR tR
② 固定液的选择方法
固定液的选择原则是相似相溶原则。
A.分离非极性组分：采用非极性固定液，两者间是色散 力。各组分按沸点顺序彼此分离（沸点规律）。
B.分离极性组分：采用极性固定液，分子间主要是定向 力。各组分按极性大小出峰（极性规律）。
C.分离极性组分与非极性组分混合物：采用极性固定液， 按极性顺序出峰。
仪器分析-气相色谱分析
• 3、保留值：是试样各组分在
色谱柱中保留行为的量度，它 反映组分与固定相间作用力大 小，通常用保留时间和保留体 积表示。 死时间tM：不被固定相吸附或 溶解的组分（如空气、甲烷） 从进样到出现其色谱蜂最大值 所需的时间，图中O'A'所示。 保留时间tR ：指某组分通过 色谱柱所需时间，即试样从进 样到出现峰极大值时的时间， 图中Ｏ‘Ｂ所示。 调整保留时间tR’ 死时间后的 保留时间，它是组分在固定相 中的滞留时间。图中A’B所示， 即 tR’ = tR － tM
通常以有效塔板数neff 和有效塔板高度Heff 表示：
neff H eff
t t 2 5.5 4( ) 1 6( )2 W1 / 2 Wb L neff
' R
' R
2-2-3 速率理论
• 塔板理论存在的假定有缺陷,不能解释塔板高度H
受那些因素影响. 1956年，荷兰化学工程师van Deemter提出了色谱过程动力学速率理论。 • van Deemter方程：H=A+B/u+C*u u 为流动相线速度； A，B，C 为常数. 其中: A — 涡流扩散系数； B — 分子扩散系数； C — 传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系 数）
• 1、气路系统
• 载气：H2，N2，He，Ar等 • 净化器：提高载气纯度 • 稳压恒流装置，气体流速控制和测量。
• 2、进样系统
• 进样器： 微量注射器、六通阀 • 气化室：瞬间气化，死体积尽可能小
• 3、分离系统
• 色谱柱有填充柱和毛细管柱两大类
2-1-3 组成
• • • • •
4、温控系统 色谱柱、气化室、检测室三处温度控制 气化室温度应使试样瞬间气化但又不分解； 检测器除氢火焰外都对温度敏感； 柱温的变化影响柱的选择性和柱效，因此柱室的 温度控制要求精确，温控反复根据需要可以恒温， 也可以程序升温。
气相色谱谱图分析
气相色谱谱图分析气相色谱主要是利用物质的沸点、极性以及吸附性质差异来实现混合物的分离，气相色谱仪由六大系统组成，分别是：载气系统、进样系统、分离系统、温度控制系统、检测系统、数据处理系统。
气相分析过程如图所示：GC基本工作原理是利用试样中各组份在气相和固定相间的分配系数不同，当样品在气化室气化后被载气带入色谱柱，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同进行分离，分离后的物质进入检测器后转化为信号，在数据处理系统中以色谱峰的显示体现，根据色谱图对物质进行定性和定量分析。
在气相色谱分析时，经常会因为很多问题导致谱图出现异常，到底是什么原因呢？1.在溶剂验收时，纯溶剂进样后出现杂峰，就一定是溶剂有杂质？如果进空白针后也存在杂峰，连续进针后，峰面积逐渐减少，优先考虑仪器系统流路问题出现的杂峰。
可以从以下几个方面逐一排查：1）气源是否有问题；2）进样针，洗针瓶，隔垫，衬管，分流平板是否有污染；3）色谱柱是否有污染；4）检测器是否有污染等。
2.出现前沿峰1）样品过载，需稀释样品，减少进样量；2）载气流速过高；3）柱温太低，升高柱温；4）气化室温度太低；5）可能存在干扰峰，需要优化色谱条件；6）色谱柱选型错误，老化程度不够等。
3.出现拖尾峰1）衬管、分流平板或色谱柱被污染，或色谱柱安装不当，存在死体积；2）柱温或进样器温度低，升高温度；3）载气流量偏低；4）进样量大，减少进样量货增大分流比；5）进样器或气化室被高沸点杂质或残留污染等。
4.出现鬼峰1）色谱柱有残留，未完全老化；2）气化室、注射针等被污染或载气纯度不够；3）气化温度过高使样品某些组分分解；4）样品中有空气或TCD、ECD等密封性差（有漏气）等。
5.操作条件不变，原来可以分离的峰不见了？1）色谱柱被污染或者失效；2）载气系统被污染（载气纯度低或过滤器失效）；3）注射垫或注射针漏气等。
6.进样后不出峰或者峰很小？1）检查检测器的信号值，信号值正常时，优先考虑进样口问题；2）进样针漏气或者堵塞；3）进样温度太低导致样品不能气化或柱温太低，导致样品在柱中冷凝；4）如果是FID，需要检查FID火焰是否点燃等。
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。
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博士□兽医硕士专业学位□
硕士√农业推广硕士专业学位□
同等学力在职申请学位□中职教师攻读硕士学位□
工程硕士专业学位□高校教师攻读硕士学位□
风景园林硕士专业学位□
（课程名称：气相色谱分析）
学位课□选修课√补修课□
学院专业：生命学院微生物专业
任课教师：蒲鹏
年级姓名：08级刘小云
学号：S081100
1.气相色谱仪测定原理
色谱系统—采用固定相和流动相分离混合物的系统。
气相色谱能分析的物质分为3类：一是气体，比如氯气，二氧化碳，乙烯等；二是易挥发性的液体或者易升华的固体，例如实验室里常用的大部分溶剂；三是可以转化的物质，此类指的是在常温下虽然呈液态或者固态，不容易汽化，但是，经过一定的化学反应以后，可以形成在高温下比较稳定的气态物质。
我们称此化学反应为衍生化。
例如绝大多数的有机物质，在其碳原子数比较多的时候，一般都沸点比较高，不易挥发，就需要衍生化；甚至有些金属元素，例如部分碱金属，当它们与一定的螯合剂反应以后，产物可以形成高温下比较稳定的气态物质。
不能分析的物质：多肽(蛋白质)；多糖（纤维素，淀粉）；天然和人造大分子物质：橡胶，塑料；不能转化的高沸点物质或者元素。
2.操作步骤
（本实验采用FID检测器，所以操作过程以FID操作规程为例，FID检测器只能测定至少含有C、H两种元素的物质的测定，如甲烷，烃类等。
）
1)选择色谱柱—>6～8％DEGS（聚二乙二醇丁二酸酯）2m×3mm。
选择色谱柱分为三种情况：一是查资料——借鉴别人已经发表的文章，前人发表的文章中不但提供了分离目标物质所采用的色谱柱的类型及相关参数，也提供了流动相及温度等参数，可以参考。
二是查阅专业书籍，对于有的物质，文章可能查阅不到，在《分析化学手册》第五分册中提供了大量的参考数据和图谱，包括各种常用物质的GC分析参数及温度。
三是按照极性对应原则选择色谱柱，即就是强极性物质选择强极性色谱柱，中等极性物质选择中等极性色谱柱，弱极性和非极性物质选择弱极性或者非极性色谱柱。
2)选择检测器—>FID（氢火焰电离检测器，破坏型选择性）
3)把选好的色谱柱接入正确通道—>用色谱柱（方向）把注射室和检测器连接起来，并检查进养口橡胶垫，及时更换。
4)检查气路气密性—>打开所有气体通道（从后往前开），查漏检堵，不漏不堵。
5)通气10～15min—>调节载气流速至适当，排除色谱柱中的空气等杂质气体。
6)检查检测器保护电路和信号输出连接是否正确—>
7)检查并开启电源，运行设置好的参数—>至仪器稳定，色谱柱柱箱门（毛细管柱，填充柱），对于FID还要开启氢气发生器和空气压缩机——点火，——随后进入稳定期（与灵敏度有关，灵敏度越高，稳定期所用时间就越长），具体时间是一个经验值。
8)上样分析
制样：样品处理越简单，系统误差就越小
认识两种微量进样器：（单柱芯微量进样器和双柱芯微量进样器）
润洗：每两个样品之间都要润洗，进样针用完后也要彻底润洗
取样：准确取样
手动进样。
9)识图：纵坐标代表信号的强弱，毫伏mv；横坐标代表时间，分钟min；每个物质都以峰的形式存在。
理想状态下，一个色谱峰代表一种物质，但是由于分离条件的限制（检测器的分析范围，固定液的性质，温度等参数），也可能有的色谱峰代表好几个物质，因此，图谱上有多少色谱峰就至少含有多少种物质。
溶剂峰——不是每个图谱都有。
定性：利用标准物质定性，碳数规律，双柱定性，保留指数定性等。
利用标准物质定性分为单标定性和混标定性。
定量：方法有归一化，校正归一化，单点校正，多点校正（标准曲线法）。
10)关机—>原则：“先入后出”
关闭加热器；
关闭检测器及相关设备；
待注射室和检测器温度接近室温（毛细管，填充）；
关闭主机电源和气源（从前向后关）。
3.样品处理及测定
3.1实验名称:食用油中高级脂肪酸组分分析
3.2测定原理
归一化法：归一化法是把目标物质总量当成1（也就是100％），各个组分在总量中所占百分比的定量方法。
归一化法的优点是对操作上的要求不严格，结果仍然比较可靠。
特别适合于无法准确定量的物质分析。
）
食用油：从动物组织中或植物种籽中提取的以甘油三羧酸酯为主（>97%）的油。
另外小于3％的杂质包括：磷脂，脂蛋白，糖脂，甾醇类（胆固醇，谷甾醇），酚（棉酚，生育酚），色素（叶绿素，胡萝卜素），维生素（A,D,E），黄酮（大豆异黄酮），香味物质（芳香族，酯类，萜烯类），甙，游离脂肪酸
游离脂肪酸+甲醇<KOH>脂肪酸甲酯+水（微量）
甘油三羧酸酯+水< KOH >游离脂肪酸+甘油
游离脂肪酸+甲醇< KOH >脂肪酸甲酯+水
反应达平衡以后，加入去离子水，起到两相萃取的作用，把剩余的底物甲醇、催化剂KOH和其它生成的能溶于水的物质萃取出来，反应就停止了。
3.3实验仪器：
日立663-30型色谱仪，FID（氢火焰电离检测器）
3.4样品处理过程
取1ml苯︰石油醚（1︰1），加入70μl食用油，混匀，加入1ml0.4MKOH－甲醇溶液，混匀，室温反应30min，加入去离子水1～8ml，静置分层，等待上层有机相变得澄清以后取1μl上机分析。
实验的代表性（特殊性）：
取粘稠样品：把吸入推杆推到一档，插入样品中吸入样品要非常缓慢，完全松开推杆，等待一至两分钟，再取出加样枪。
移入溶剂中，推出样品操作也要非常缓慢，推至一档，等待一至两分钟，再推至第二档。
主要特点是缓慢，保证枪头内壁的样品有充足的滑动时间。
用加样枪取挥发性试剂：先反复吸取几次样液，等枪头内部的挥发性试剂的蒸气压达到饱和，再开始取样，操作同一般操作。
3.5测定结果
苦杏仁高级脂肪酸组分分析报告
打印时间：2009年11月17日，16时49分
进样时间：2009年11月17日，15时40分
打开的谱图文件：D:\HW\training\20091117\20080327-KXR(00003,15;57;56).hw
结果分析：
根据测定结果可以分析出，苦杏仁含有的脂类有：6.62%的 C16:0，44.44%的C18:1，48.93%的C18:2，不饱和脂肪烃的含量高，对人体有利。
───────────────────────────序号保留时间名称峰面积% 峰面积
───────────────────────────
1 5.628 C16:0 6.6
2 291555
2 11.018 C18:1 44.44 1957255
3 11.380 C18:2 48.93 2155013 ───────────────────────────总计 100 4403823。