第十七章气相色谱法
气相色谱法(教材)
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♦ 噪音（noise；N）和漂移（drift；d）
♦ 聚醇：如聚乙二醇PEG−20M ，氢键型 ♦ 聚酯：丁二酸二乙二醇聚酯 ( PDEGS或DEGS)
8
极性分类
♦ 用相对极性 P 来表示
Px
= 10（0 1 −
q1 − qX q1 − q2
）
q1(lgr1) : 苯与环己烷在β,β'-氧二丙腈柱上的相
对保留值的对数。
q2 (lgr2) : 角鲨烷柱上的相对保留值的对数。 qx (lgrx) : 在待测柱上的相对保留值的对数。
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固定液的选择——麦氏常数
♦ 根据作用力
例 正丁基乙基醚中杂质正丙醇的检查。希望正 丙醇先出。醚是质子受体，醇是质子给体，
z ’值越大，固定液对质子受体（戊酮-2）的作
用力越强，y’值越小，固定液对质子给体（丁 醇）作用力越弱。
应选择z ’值大于y’值，即具有高z ’/y’值
的固定液。
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载体（担体）
第十七章 气相色谱法 gas chromatography，GC
以气体为流动相的色谱方 法，主要用于分离分析易挥 发物质。
1
♦ 发展 英国Martin等人于1941年首次提出了用
气体作流动相； 1952年第一次用气相色谱法分离测定复
杂混合物； 1955年第一台商品气相色谱仪； 1956年 Van Deemter等发展了描述色
9
第十七章 色谱分析法概论
在流动相和固定中具有不同的分配系数，分配系数的大小
反映了组分在固定相上的溶解-挥发 或 吸附-解吸的能力。
分配系数大的组分在固定相上溶解或吸附能
力强，因此在柱内的移动速度慢；分配系数小的
组分在固定相上溶解或吸附能力弱，因此在柱内 的移动速度快。
经过一定时间后，由于分配系数的差别，使
各组分在柱内形成差速移行，达到分离的目的。
空间总和）
当色谱柱载气流速为F0(ml／min)时，它与死时间的 关系为：
V0(M) = tM· 0 F
(VM 大，色谱峰展宽，柱效低)
4. 保留值：定性参数，是在色谱分离过程中，试样中各组分
在色谱柱内滞留行为的一个指标。 （它可用保留时间、保留体积和相对保留值等表示） （1）保留时间 tR （retention time）： 从进样到柱后出现待测组分浓度最大值时（色谱峰顶点） 所需要的时间，称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、 tR(2) 所示，
把这些色 带称为 “ 色谱图 ” （chromatography）, 相
应的方法叫作“色谱法”
色谱法是一种分离技术：
其中的一相固定不动，称为固定相 另一相是携带试样混合物流过此固 定相的流体（气体或液体），称为 流动相
各组分被分离后，可进一步进行定性和定量
分析： 经典：分离过程和其含量测定过程是离线的，即 不能连续进行 现代：分离过程和其含量测定过程是在线的，即 能连续进行
p tR tM t 'R k q tM tM
任一组分的 k 值可由实验测得，即为调整保留时间 tR’与 不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间tM 的比值。可将k 看
作色谱柱对组分保留能力的参数，k 值越大，保留时间越长。
第17章气相色谱法
二、气相色谱法的一般流程 载气(高压瓶) ，经降压、脱水及净 化，调至适宜的流量而进入色谱柱，经 检测器流出色谱仪。待流量、温度及基 线稳定后，即可进样。液态样品用微量 注射器吸取，由进样器注入，气态样品 可用六通阀或注射器进样，样品被载气 带入色谱柱。
图19－1气相色谱仪示意图
1.载气瓶 2.减压阀 3.净化器 4.稳压阀 5.柱前压力表 6.转子流量计 7.进样器 8.色谱柱 9.色谱柱恒温箱 10.馏分收集口(柱后分流阀) 11.检测器 12.检测器恒 温箱 13.记录器 14.尾气出口
第十七章 气相色谱法(GC) 第一节 气相色谱法分类和一般程序 一、气相色谱法分类和特点 1.分类 气相色谱法属于柱色谱法 按固定相的物态可分为 气一固(GSC)和气一液 (GLC)
按柱的粗细和填充情况可分为： 填充柱和毛细管柱。 （1）填充柱由不锈钢或玻璃材料制成， 内装固定相。填充柱的形状有U型和螺 旋型二种。内径一般为4 ~ 6mm，长1 ~3m （2）毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁、 多孔层和涂载体空心柱。空心毛细管柱 材质为玻璃或石英，呈螺旋型。内径一 般为0.1 ~ 0.5mm，长度30 ~ 300m。
2.噪声和漂移 无样品通过检测器时，由仪器本身和 工作条件等的偶然因素引起的基线起 伏称为噪声(noise；N)。噪声的大小用 噪声带(峰一峰值)的宽度来衡量(下图)。 例如，不进样时，记录某检测器的基 线带宽为0.02mV，即噪声为0.02mV。
图19-3检测器的噪声和检测限 基线随时间朝某一方向的缓慢变化称为 漂移(drift；d)。通常用一小时内基线水 平的变化来衡量。
高分子多孔微球有如下优点： ①可以合成各种比表面及孔径的聚合物。 ②无有害的吸附活性中心 ③无流失现象,有利于大幅度程序升温。 ④具有强疏水性能，适于分析混合物中的微 量水分。适于多元醇、脂肪酸、腈类和胺类 的分析 ⑤粒度均匀，机械强度高，具有耐腐蚀性能。 ⑥热稳定性好，最高使用温度为200~300C。
第十七章-气相色谱法..
相对极性Px分类：
β,β ' -氧二丙腈：P =100
角鲨烷：
P =0
其余：Px=0---100 分为5级 0—20 0或1 非和弱极性
角鲨烷、甲基硅 橡胶
21—40 2 中等极性 DNP、OV-17
41—60 3 中等极性 氰基硅橡胶
61—80 4 极性
二、实验条件的选择性
R(
n 4
)
r2r,12,1 1
k2k2 1
（a） （ b） （c）
a：柱效项 b：柱选择性项 c：柱容量项
1.提高r21和k
（1） r21 反映了固定液的选择性， r21值越大（即固定液选 择性 好），分离度就越大，分离越好。若r21 =1 ，则 R = 0 ，两组分不能分离。
1. 填充柱
2. 毛细管柱(开管柱)
四、检测系统 1. 热导池检测器 2. 氢火焰离子化检测器 3. 电子捕获检测器 4. 火焰光度检测器
五、温度控制系统 控制和测量汽化室、色谱柱、检测器温度。
色谱柱温控方式：恒温分析、程序升温。
三、气相色谱法的特点
1. 高选择性 2. 高效能 3. 高灵敏度 4. 分析速度快 5. 应用范围广 沸点在500℃以下，热稳定好，分 子量在400以下的组分的分离和测定
对于气体、气态烃等低沸点混合物，柱温选在比平均沸 点低50℃至平均沸点范围内分析。
对于沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温。
程序升温：指在一个分析周期里，色谱柱的温度随时 间由低温到高温呈线性或非线性地变化，使沸点不同的组分， 在其最佳柱温下流出，从而改善分离效果，缩短分析时间。
总结：范第姆特方程 H=A+B/U+CU
气相色谱法PPT课件
沿陡峭。如B
A
B
对称因子[ƒs (symmetry factor)]
即拖尾因子(tailing factor):
用来描述峰形对称程度的。
计算公式为：
fs
W0.05h 2A
一、气相色谱法的分类和特点
(一)分类 按固定相的聚集状态分： 气固色谱法(GSC),属吸附色谱 气液色谱法(GLC),属分配色谱
按操作形式分，气相色谱属柱色谱.
按柱的粗细不同分：
填充柱色谱法：将固定相填充在金属
或玻璃管中(内径4mm～6mm)
毛细管柱色谱:毛细管柱(0.1mm～0.5mm)
分为
开口毛细管柱
和固体。(沸点在500℃以下，热稳定性 好，分子量在400以下的物质）。 目前气相色谱法所能分析的有机物，约 占全部有机物(约300万种)的20%。
气相色谱两大弱点： a.受试样蒸汽压限制 b.定性困难
二、气相色谱仪 gas chromatographic instruments
气相色谱仪
气相色谱仪
柱制备对柱效有较大影响，填料装填 太紧，柱前压力大，流速慢或将 柱堵 死；反之空隙体积大，柱效低。
4.检测系统(detection system) 色谱仪的眼睛。包括检测器、控温装 置；若作制备，则在检测器后面接分 步收集器。 作用：按组分浓度或质量随时间的变化，
转化成相应电信号
检测器：
广普型——对所有物质均有响应；
气化室： 将液体试样瞬间气化的 装置。无催化作用。
3.色谱柱系统(column system) 包括恒温控制装置，是色谱仪的心脏部
分。
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。
《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。
11第十七章 气相色谱法-SHAN
不足：1.模拟假设条件提出，同实际情况有 差异，所以色谱分配定量关系不准确。 2.塔板理论不能解释H与色谱峰扩张关系。 3.忽略了纵向扩散的作用。 4.流速差异所造成不同的塔板数。
热力学理论
假设条件：1.组分很快在两相中达到分配平 衡（板高H） 2.载气通过层析柱不是连续前进，而是间歇 式的，每次进气是一个板体积。 3.样品都是加在0号塔板上，纵向扩散忽略 不计。 4.分配系数在各塔板上是常数。
进样口，以agilent GC 6890为例
衬管 螺母与密封垫
侧面 隔垫
分流与不分流进样口
上表面
衍生化GC
在GC方法分析样品时，对羟基、胺基、羧基等官能团进行衍生化有 十分重要的作用，目的是为了增加样品的挥发度或提高检测灵敏度。 主要表现在： 1、改善样品的气相色谱性质，如羟基、羧基等气相色谱特性不好。 2、改善样品的热稳定性。 3、改善样品的分子质量。分子量增大，有利于样品与基质的分离。
流体（气体或液体），称为流动相。
液相色谱
液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。 按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。 离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固 定相，不同pH值的水溶液为流动相。
2015/9/4
其他色谱方法
薄层色谱和纸色谱：
比较简单的色谱方法
凝胶色谱法: 超临界色谱: 高效毛细管电泳:
(4) 各种因素相互制约，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。
2015/9/4
五、 分离度
塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分 离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。 难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综 合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素； 区域宽度──色谱过程的动力学因素。 色谱分离中的四种情况如图所示：
第十七章气相色谱法
第十七章气相色谱法思考题和习题1．名词解释：噪音检测限死体积分离度程序升温保留温度分流进样分流比线性分流相对重量校正因子麦氏常数2．说出下列缩写的中文名称：TCD FID ECD TID FPD WCOT柱PLOT柱SCOT柱FSOT柱3．简述范氏方程在气相色谱中的表达式以及在分离条件选择中的应用。
4．某色谱柱理论塔板数很大，是否任何两种难分离的组分一定能在该柱上分离？为什么？5．气相色谱仪主要包括哪几部分？简述各部分的作用。
6．在气相色谱中，如何选择固定液？7．说明氢焰、热导以及电子捕获检测器各属于哪种类型的检测器，它们的优缺点以及应用范围。
8．在气相色谱分析中，应如何选择载气流速与柱温？9．气相色谱定量分析的依据是什么？为什么要引入定量校正因子？常用的定量方法有哪几种？各在何种情况下应用？10．毛细管柱气相色谱有什么特点？毛细管柱为什么比填充柱有更高的柱效？11．当出现下列三种情况时，Van Deemter曲线是什么形状？（1）B/u=Cu=0；（2）A=Cu=0；（3）A=B/u=012．用气相色谱法分离某二元混合物时，当分别改变下列操作条件之一时，推测一下对t R、H、R的影响（忽略检测器、气化室、连接管道等柱外死体积）。
（a）流速加倍，（b）柱长加倍，（c）固定液液膜厚度加倍，（d）色谱柱柱温增加。
13．当色谱峰的半峰宽为2mm，保留时间为4.5min，死时间为1min，色谱柱长为2m，记录仪纸速为2cm/min，计算色谱柱的理论塔板数，塔板高度以及有效理论塔板数，有效塔板高度。
（11200 ，0.18mm；6790，0.29mm）14．在某色谱分析中得到如下数据：保留时间t R =5.0min ，死时间t 0=1.0min ，固定液体积V s =2.0ml ，载气流速F =50ml/min 。
计算：（1）容量因子；（2）分配系数；（3）死体积；（4）保留体积。
（4.0，100，50ml ，250ml ）15．用一根2米长色谱柱将两种药物A 和B 分离，实验结果如下：空气保留时间30秒，A 与B 的保留时间分别为230秒和250秒，B 峰峰宽为25秒。
分析化学17气相色谱法
二、 实验条件的第选十择七章 气相色谱法
1. 固定相选择
仪器分析
见第二节.
2. 柱温
色谱柱选定后，柱温是影响分离的最重要条件。柱温降低，分离 度提高，但峰宽增加，分析时间加长。
选择原则：在使难分离物质对得到良好分离，分析时间适宜，峰形对 称的前提下，尽量用低柱温。
• 等温: 在分析过程中柱温保持不变.
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
仪器分析
◆毛细管柱
第十七章 气相色谱法Fra bibliotek仪器分析●石英材质, 外涂聚酰亚胺保护层.
● 内径 0.10～0.53mm，常用规格0.10、0.25、0.32、 0.53mm.
● 常用类型：涂壁毛细管 (WCOT)
载体涂层毛细管 (SCOT)
交联毛细管（用于GC-MS）
● 载气流速： 1～2 mL/min
●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
第十七章 气相色谱法
第十七章 色谱分析法概论-分析化学
I X 100 [Z n
' ' lg t R lg t ( x) R( z )
lg t
' R( z n)
lg t
' R( z )
]
Ix为待测组分的保留指数，z 与 z+n 为
正构烷烃对的碳原子数。
P
16
乙酸正丁酯的保留指数测定
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
第十七章 色谱分析法概论
P
1
第一节 色谱法的分类和发展
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
色谱分析法是一种物理或物理化学分离分 析方法。 始于20世纪初； 30与40年代相继出现了薄层色谱与纸色谱； 50年代气相色谱兴起、色谱理论、毛细管色 谱； 60年代气相色谱-质谱联用； 70年代高效液相色谱； 80年代末超临界流体色谱、高效毛细管电泳 色谱。
• R=1 4σ分离 • R=1.5 6σ分离 95.4% 99.7%
w1
w1
tR2－tR1
P
21
三、分配系数与色谱分离
xie 仪 器 分 析
第 十 七 章 色 谱 分 析 法 概 论
1、分配系数 在一定温度和压力下，达到分配平衡 时，组分在固定相和流动相中的浓度之比 CS K Cm 2、容量因子
m
X+
H+
SO3－R
S
X+ SO －R 3 H+
P
30
阳离子交换树脂
xie 仪 器 分 析
第十七章气相色谱法
16.在一根1m 长的色谱柱上分离A 、B 、C 三组分，测得保留时间分别为022'''、652'''、313'''，半峰宽分别为13s 、17s 和20s ，试计算色谱柱对A 、B 、C 的理论板数和理论塔板高度。
解：642)13140(54.5)(54.5222/11=⨯==W t n R cm mn L H 16.0642111=== 594)17176(54.5)(54.5222/12=⨯==W t n R cm mn L H 17.0594122=== 516)20193(54.5)(54.5222/13=⨯==W t n R cm mn L H 19.0516133=== 17.某气相色谱系统的固定液体积V s =2.0ml ，死时间t 0=1.0min ，柱温下的载气流速F=50ml/min 。
某化合物在该系统中分析时得到保留时间t R =5.0min ，计算：①保留因子；②分配系数；③死体积；④保留体积；⑤调整保留体积。
解：①40.10.10.50=-='=t t k R②1000.21504=⨯⨯==s m V V kK ③ml V V m 501500=⨯=≈ ④ml Ft V R R 2500.550=⨯==⑤ml V V V R R200502500=-=-=' 18.用一根色谱柱分离组分A 、B ，A 峰与B 峰保留时间分别为320s 和350s ，死时间为25s ，若两峰峰宽相等，要使两峰完全分离则色谱柱长至少为多少？（假设理论塔板高度0.11mm ） 解：1.12532025350=--=''=RARBt t α 两峰峰宽相等，cm H R L 47911.0)11.11.1(5.116)1(16222=⨯-⨯⨯=-=αα19.用一色谱柱分离A 、B 两组分，此柱的理论板数为4200，测得A 、B 的保留时间分别为15.05min 及14.82min 。
2014第十七章气相色谱法
15
例：以正丁烷-丁二烯为基准，在氧二丙腈和角鲨烷 上测得的相对保留值分别为6.24和0.95，试求正丁烷丁二烯相对保留值为1时，固定液的极性Px。
t 解： q lg R（丁二烯） lg 21 t R（正丁烷）
Px 100 100 2.7
16
100( q1 q x ) q1 q 2 100 (lg 6.24 lg 1 ) lg 6.24 lg 0.95
弹性石英毛细管柱，多用来作快速分析。
大内径毛细管柱（megaobore column）：内径为320um和
530um，常做成厚液膜柱。
集束毛细管柱（multicapillary column）：由许多支小内径
的毛细管组成的毛细管束，具有容量高分析速度快的特点，适 于工业分析用。
43
毛细管色谱柱的结构特点
31
（二）提高n
1. 载气流速和种类
H A B
C
opt
，需选择分子量较大 的载气，如氮气、氩气 高流速时， Cu项起主导作用，可选择分子量较小 的载气，如氢气、氦气
32
2. 柱温的选择
最高温度：固定液最高使用温度 最低温度：一般必须高于固定液的熔点
34
4. 其他条件的选择
气化室温度：取决于试样的沸点 检测室温度：高于或等于柱温 进样时间和进样量：快，1秒以内，线性关系
载体粒度：减小，柱效将明显提高，但是粒度过细，
阻力增加，操作不便，一般载体直径为柱内径的 1/20~1/25之间
35
三、样品的预处理
分离法
将高分子化合物分解为低分子化合物的方法
18
（二）载体
17章 气相色谱法
2017/5/4
钝化是除去或减弱载体表面的吸附性 能。常用的钝化方法有：
酸洗（除去碱性基团）
碱洗（除去酸性基团） 硅烷化（除去载体表面硅醇基，消除
氢键结合力）
2017/5/4
气液分配色谱应用（1）
2017/5/4
气液分配色谱应用（2）
2017/5/4
气液分配色谱应用（3）
1 丙酮 2 甲酸 3 乙酸 4 丙酸 5 异丁酸 6 丁酸 7 异戊酸
2017/5/4
2.人工合成固定相—高分子多孔小球(GDX) 结构：苯乙烯与二乙烯苯共聚
型号：Chromosorb 系列，Porapak系列，
第十七章 气相色谱法
gas chromatographic analysis
GC
2017/5/4
以气体作为流动相的色谱法 ——气相色谱法
2017/5/4
主要内容
气相色谱法的分类和一般流程 气相色谱的固定相和载气 气相色谱的检测器
分离条件的选择
毛细管气相色谱法 定性和定量分析
色谱柱。
2017/5/4
若分离非极性和极性混合物，一般 选用极性固定液； 若分离沸点差别大的混合物，一般 选用非极性固定液。
2017/5/4
具有酸性或碱性的极性物质，可选 用强极性固定液并加酸性或碱性添 加剂； 分离复杂的组分，可采用两种或两
种以上的混合液。
2017/5/4
特例：苯（80.1C）与环己烷（80.7C)， 沸点相差0.6C，均为非极性分子，若 用非极性固定液很难使其分离。苯比环
2017/5/4
第一节 气相色谱法的分类及一般流程 一 气相色谱法的分类 二 气相色谱法的特点 三 气相色谱法的一般流程
第十七章 气相色谱法
第十七章气相色谱法思考题和习题1．名词解释：噪音检测限死体积分离度程序升温保留温度分流进样分流比线性分流相对重量校正因子麦氏常数2．说出下列缩写的中文名称：TCD FID ECD TID FPD WCOT柱PLOT柱SCOT柱FSOT柱3．简述范氏方程在气相色谱中的表达式以及在分离条件选择中的应用。
4．某色谱柱理论塔板数很大，是否任何两种难分离的组分一定能在该柱上分离？为什么？5．气相色谱仪主要包括哪几部分？简述各部分的作用。
6．在气相色谱中，如何选择固定液？7．说明氢焰、热导以及电子捕获检测器各属于哪种类型的检测器，它们的优缺点以及应用范围。
8．在气相色谱分析中，应如何选择载气流速与柱温？9．气相色谱定量分析的依据是什么？为什么要引入定量校正因子？常用的定量方法有哪几种？各在何种情况下应用？10．毛细管柱气相色谱有什么特点？毛细管柱为什么比填充柱有更高的柱效？11．当出现下列三种情况时，Van Deemter曲线是什么形状？（1）B/u=Cu=0；（2）A=Cu=0；（3）A=B/u=012．用气相色谱法分离某二元混合物时，当分别改变下列操作条件之一时，推测一下对t R、H、R的影响（忽略检测器、气化室、连接管道等柱外死体积）。
（a）流速加倍，（b）柱长加倍，（c）固定液液膜厚度加倍，（d）色谱柱柱温增加。
13．当色谱峰的半峰宽为2mm，保留时间为4.5min，死时间为1min，色谱柱长为2m，记录仪纸速为2cm/min，计算色谱柱的理论塔板数，塔板高度以及有效理论塔板数，有效塔板高度。
（11200 ，0.18mm；6790，0.29mm）14．在某色谱分析中得到如下数据：保留时间t R =5.0min ，死时间t 0=1.0min ，固定液体积V s =2.0ml ，载气流速F =50ml/min 。
计算：（1）容量因子；（2）分配系数；（3）死体积；（4）保留体积。
（4.0，100，50ml ，250ml ）15．用一根2米长色谱柱将两种药物A 和B 分离，实验结果如下：空气保留时间30秒，A 与B 的保留时间分别为230秒和250秒，B 峰峰宽为25秒。
气相色谱法(中文)
常与非极性固定液配伍。
如201载体、6201载体
(2)白色载体
孔径粗，比表面积小，颗粒疏松，吸
附性弱。
常与极性固定液配伍。
二、气-固色谱固定相
吸附剂——石墨化炭黑、硅胶、氧化铝
分子筛—— 4A、5A、13X A 和 X 表示类型 A型：Al2O3 与 SiO2的摩尔比为1:2 X型：Al2O3 与 SiO2的摩尔比为1:2.8
二、氢焰离子化检测器（FID）
结构与检测原理
氢火焰离子化检测器
检测原理
有机化合物 氢焰 外加电场 离子对
定向运动
离子流(10-5~10-7A) →电信号 →放大 记录（绘制流出曲线）
离子流强度与进入检测器中组分含量及 分子中的含碳量有关，因此，在组分一定 时，测定电流（离子流）强度可以定量。 在没有有机物通过检测器时，氢气燃烧， 在电场作用下，也能产生极微弱的离子流 （10-12－10-11A），此电流称为检测器的本底。
漂移（drift；d）—— 基线随时间
朝某一方向的缓慢变化称为漂移。通
常用1小时内基线水平的变化衡量。
（二）灵敏度
灵敏度（sensitivity）又称响应值或
应答值。
是用来评价检测器质量或比较不同类
型检测器时的重要指标。
1.浓度型检测器（Sc）
1ml 载气中携带 1mg 的某组分通 过检测器所产生的 mv 数。 单位：mv.ml / mg
代入下式计算待测固定液的相对极性
Px：
Px 100 1 （
q1 qX q1 q2
）
相对极性 0~100 可分成 5 级，每20为1级，
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。
第17章气相色谱法
类型
组成
制备
特点及应用
红色担体：硅藻土+粘合孔穴密集、孔径小、比表面大。对强极性
硅藻土
单 细 胞 海 藻 骨剂 900oC 煅烧
化合物吸附和催化性较强，可使它们因吸
(SiO2+小量盐)
附而拖尾。只适于非极性或弱极性物质。 白 色 担 体 ： 硅 藻 土与红色担体性质和特点不同。白色担体适
非硅藻土 有机聚合物
▪ 线性范围愈宽，愈有利于准确定量。
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常用气相色谱检测器的性能
TCD
FID
ECD
FPD
类型
浓度
质量
浓度
质量
适用范围 各类气相物质
通用性选择性 通用型
灵敏度 S
10mVcm/g
检测限 DL 210-9g/mL
最小检测浓度 100ng/g
线性范围
104
含碳有机物 通用型 10-2mVs/g 10-12g/s
苯乙烯和二乙烯基苯共聚物引入极性基团（极性）
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气-固色谱常用的几种吸附剂及性能
吸附剂 活性炭 石墨化碳黑
硅胶 氧化铝 分子筛
GDX
主要化学成分 C
C
SiO2 xH2O
Al2O3 X(MO)y(Al2O3)z
(SiO2)nH2O 多孔聚合物
最高使用 温度 <300 >500
氮、磷检测器；对氮、磷有高灵敏度； 定性检测器(联用仪器)
将两种仪器结合；色-质联用仪
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（2）检测器的性能指标
对检测器的要求：响应快、灵敏度高、稳定性好、线
性范围宽
▪ 灵敏度 S （sensitivity） ▪ 检出限 D (detection limit) ▪ 响应时间 (response time) ▪ 线性范围 (dynamic range)
第十七章 气相色谱法
溴 仿
氯 仿
饮用水中三卤甲烷色谱图
4 火焰光度检测器 (FPD)
5 质谱检测器
温 度 传 感 器 加 热 器
接口
毛 细 管 柱
离子源
离子检测器
6 原子发射光谱检测器
四、色谱分离操作条件的选择
1) 涡流扩散项A
A 2d p
固定相颗粒越小，填充的越均匀
A越小，H越小，柱效越高，色谱峰越窄。
六通阀进样器
1 气液色谱固定相
1) 担体(载体)
红色 硅藻土 白色
组成 {
担体(载体)
固定液
{
{
非硅藻土
对载体的要求
a. 具有多孔性，即比表面积大。
b. 化学惰性，表面没有活性，有较好的 浸润性。
c. 热稳定性好。 d. 有一定的机械强度，使固定相在制备 和填充过程中不易粉碎。
2 气固色谱固定相
2.64
2.30 2.22 1.76
影响热导检测器灵敏度的因素
载气种类； 热丝工作电流； 热丝与池体温度差。
适用范围
测量对象：通用 色谱柱：填充柱
2 氢火焰离子化检测器 (FID)
火焰离子化机理
C6 H 6 裂 解 6CH
6CH 3O 2 6e 6CHO
6CHO 6H 2O 6CO 6H 3O
A R1 R2 B
利用载气与组分热导系数的差异进行测量
载气对热导检测器灵敏度的影响
某些气体与蒸气的热导系数/10-4J· s· -1 (cm· ℃)
气体
热导系数 气体
热导系数
氢气
氦气
22.4
17.41
甲烷
乙烷
4.56
第十七章 气相色谱法
1、名词解释相对极性：Px色谱中的相对极性与化学上的极性不同，它指固定液与被测组分之间相互作用力的强弱。
因此，固定液相对极性不仅与固定液本身有关，而且与被测组分有关。
麦氏常数：某组分在被测固定液和角鲨烷柱上的保留指数之差，用于表示固定液与某类化合物相互作用力的大小。
色谱手册上列出的麦氏常数有5个数据，分别表示与苯、正丁醇、戊彤-2、硝基苯烷、吡啶的作用力大小。
各麦氏常数的总和可作为固定液的相对极性，小于300的为非极性固定液。
检测限：某组分的峰高恰为噪声2倍时，单位时间内由载气引入检测器中该组分的质量或单位体积载气中所含该组分的量。
浓度型检测器：响应值与载气中组分的浓度成正比。
质量型检测器：响应值与单位时间内进入检测器的组分质量成正比。
灵敏度（S）：浓度型检测器时Sc为1ml载气携带一毫克的某组分通过检测器时产生的电压。
质量型检测器时Sm为每秒钟有1g的某组分被载气携带通过检测器时产生的电压。
分流比：进入毛细管柱的物质量与被分流的物质量之比，通常为进入色谱柱的流量与分流流量之比。
漂移：基线在单位时间内单方向缓慢变化的幅值。
噪声：由于仪器本身和工作条件等的偶然因素引起的基线起伏。
相对校正因子：被测物质与标准物质的绝对校正因子之比。
程序升温：在一个分析周期中，按照既定程序改变色谱柱温度，以使沸点差距较大的各组分均得到良好分离。
涂壁毛细管柱：这种毛细管柱把固定液涂在毛细管内壁上。
2、TCD热导检测器FID氢焰离子化检测器ECD电子捕获检测器NPD氮磷检测器TID热离子化检测器FPD火焰光度检测器WCOT柱涂壁毛细管柱PLOT柱多孔层毛细管柱SCOT柱载体涂层毛细管柱FSOT柱融融石英毛细管柱3、见16章第2题4、简述范式方程中各项的含义，他们的改变将如何影响柱效？5、范式方程对选择色谱分离条件有何指导意义？H = A + B/u + Cudp和填充物的填充不规则因子有关。
填充柱色谱中，A=2λdp 所以，采用均匀、较细粒径的载体，并且填充均匀可减小涡流扩散项，提高柱效。
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载气的纯度和净化及压力和流量的控制。
第三节 气相色谱检测器
按照对不同类型组分是否具有选择性响应，分为 通用型和选择性检测器。
流动相为气体或有机溶剂，其洗脱能力主要由其极 性决定。根据检测器输出信号与组分含量间的关系不同 分为浓度型和质量型检测器。
一、检测器的性能指标
对检测器的要求：灵敏度高、选择性好、噪音低、 稳定性好、线性范围宽、死体积上、响应快。
3、载体的钝化
就是以适当方法减弱或消除载体表面的吸附活性。 （1）酸洗法（AW）：适用于分析酸性化合物。 （2）碱洗法（BW）：适用于分析胺类等碱性化合物。 （3）硅烷化法：用于分析形成氢键能力较强的化合物。
二、气固色谱固定相
气固色谱固定相有吸附剂和高分子多孔微球。 吸附剂：石墨化炭黑、硅胶、氧化铝、分子筛等。
Cl=[2k/3(1+k)2]（df/Df)
上述表明，载体的粒度、色谱柱填充的均匀程 度、载气的种类和流速、固定液的液膜厚度和柱温 等因素都对柱效产生直接的影响。因此要提高柱效， 必须综合考虑这些因素的影响，并通过实验选择适 宜的操作条件。
二、实验条件的选择
只有组分完全分离（R≥1.5），才能获得较好 的精密度和准确度。由速率理论可知，要提高相邻 组分的分离度，固定液、柱温及载气的选择是主要 考虑的三个方面。
分子筛常用4A、5A、13X，石墨化炭黑、硅胶、氧 化铝、分子筛等。
高分子多孔微球（GDX）：是一种人工合成的固定 相，由苯乙烯或乙基乙烯苯与二乙烯苯交联共聚而成。
高分子多孔微球使用特点：而高温、峰形对称、无 柱流失寿命长、按极性顺序分离化合物，极性大者先出 峰。。
三、载气
气相色谱中用的流动相称为载气，载气的选择和纯 化，主要取决于选用的检测器、色谱柱以及分析要求。
气相色谱仪由五个部分组成： 1、气路系统 2、进样系统
3、色谱柱系统
4、检测和记录系统 5、控制系统
第二节气相色谱固定相和载气
一、气液色谱固定相
固定相=固定液+载体 （一）固定液
1、固定液的要求： 2、固定液的分类：
（1）按化学结构分类：烃类、聚硅氧烷类、聚乙 二醇类和酯类。
（2）按相对极性分类：
罗胥奈德提出用相对极性P来表征固定液的分离特征。 规定：β，β’－氧二丙腈的相对极性为100，角鲨 烷为0，其它固定液极性按下式计算并与它们比较，在0－ 100之间。按相对极性的大小，把固定液分成5级。
Px=100[1-(q1-qx)/(q1-q2)] q=lgt，R苯/t，R环已烷
q=lgt，R丁二烯/t，R正丁烷
3、固定液的选择 相似性原则： （1）非极性组分：一般选用非极性固定液。 （2）中等极性组分：选用中等极性固定液。
（3）极性组分：选用极性固定液。 （4）能形成氢键的组分：选择氢键型固定液。
（二）载体
载体又称担体，一般是化学惰性的多孔性颗粒。 它为固定液提供一个惰性表面，使其能铺载气之间热导率的差异 来检测组分的浓度变化。
1、结构与检测原理：
2、使用注意事项
三、氢焰离子化检测器
1、结构与检测原理 利用有机物在氢火焰的作用下化学电离而形成离子流， 借测定离子流强度进行检测。
2、使用注意事项
四、电子捕获检测器
电子捕获检测器是一种高选择性、高灵敏度的检测器， 它只对含有强电负性元素的物质有响应。
1、对载体的要求：
2、硅藻土类载体：
（1）红色载体：天然硅藻土煅烧后，其中所含的铁 形成氧化铁，而使载体呈淡红色故称红色载体。适合涂 渍非极性固定液，用于非极性组分的分离分析。
（2）白色载体：煅烧前在原料中，加入少量的助溶 剂，煅烧后使铁生成无色的铁硅酸钠，而使硅藻土呈白 色。常与极性固定液配伍，用于分离极性组分。
漂移d通常指基线在单位时间内单方向缓慢变化的幅 值，单位为mV/h。
3、检测限
某组分的峰高恰为噪声的2倍时，单位时间内载气引 入检测器中该组分的质量（g/s）或单位体积载气中所含 该组分的量（mg/ml）称为检测限。
检测限与灵敏度和噪声的关系：D=2N/S
实际工作中常用最小检 测量或最小检测浓度表示色 谱分析的灵敏度，最小检测 量或最小检测浓度指恰能产 生3倍噪声信号时的进样量或 进样浓度。
3、柱温 选择原则：在使难分离物质对能得到良好的分
离，分析时间适宜，并且峰形不拖尾的前提下，尽 可能采用低柱波温。具体按试样沸点不同而选择。
第十七章气相色谱法
是以气体为流动相的色谱方法。
第一节 气相色谱法的分类和一般流程 一、气相色谱法的分类和特点 1、分类: 按分离机制度、固定相聚集状态和操作形式进 行分类。 2、特点：
(1)分离效能高；(2)高灵敏度； (3)高选择性； (4)简单、快速； (5)应用；广泛；
二、气相色谱法的一般流程
1、灵敏度又称响应值或应答值
对浓度型检测器常用Sc表示：为1ml载气携带1mg 的某组分通过检测器时产生的电压，单位为mV.ml/mg。
对质量型检测器常用Sm表示：为每秒有1g的某组分 被载气携带通过检测器所产生的电压，单位为mV.s/g。
2、噪声和漂移
无样品通过检测器时，由于仪器本身和工作条件等 的偶然因素引起的基线起伏称为噪声N。大小用基线波 动的最大宽度来衡量，单位为mV。
1、结构和检测原理
N2 → N2+ + e AB + e → AB- + E
2、使用注意事项：
第四节 分离条件的选择
一、气相色谱速率理论 H=A+B/u+Cu
影响柱效的动力学因素: 1、涡流扩散也称多径扩散项 A=2λdp 2、纵向扩散也称分子扩散项
B=2γDm 3、传质阻抗项
Cu=（Cg+Cl)u
r==(√n /4).[(α-1)/α][k2/(1+k2)]
要获得满意的分离度，就要提高n,k以及α
1、固定相 k以及α取决于试样中各组分的性质和固定相性质，
所以实验选择合适的固定相的分离的关键；另外还要 考虑固定液的用量要适中。
2、载气流速和种类
H=A+B/u+Cu
实际工作中载气的线速度要稍高于最佳线速度， 使用填充柱时，氮气的最佳实用线速度为10-12cm/s， 氢气为15-20cm/s。。