第十六章气相色谱法s
[暨南大学课件][分析化学][教案PPT][精品课程]第十六章-第一节-色谱法概述-2
![[暨南大学课件][分析化学][教案PPT][精品课程]第十六章-第一节-色谱法概述-2](https://img.taocdn.com/s3/m/5ee2901dfe4733687f21aa55.png)
空间排阻色谱法
▪ 根据空间排阻（steric exclusion）理论，孔 内外同等大小的溶质分子处于扩散平衡状态：
Xm
Xs
▪ 渗透系数： Kp =Xs/Xm （0＜Kp＜1 ） 由溶质分子的线团尺寸和凝胶孔隙的大小
所决定。在一定分子线团尺寸范围内，Kp与 分子量相关，即组分按分子量的大小分离。
2020/6/17
吸附色谱法
➢ 流动相 有机溶剂（硅胶为吸附剂） ➢ 洗脱能力：主要由其极性决定。 ➢ 强极性流动相占据吸附中心的能力强，洗
脱能力强，使k值小，保留时间短。
➢ Snyder溶剂强度o：吸附自由能，表示洗 脱能力。o值越大，固定相对溶剂的吸附
能力越强，即洗脱能力越强。
2020/6/17
2020/6/17
分配色谱法
▪ 洗脱顺序 由组分在固定相或流动相中溶解度的 相对大小而决定。 正相液液分配色谱：极性强的组分后被洗脱。 （库仑力和氢键力）
反相液液分配色谱：极性强的组分先出柱。
2020/6/17
二、吸附色谱法 (P346)
▪ 分离原理 利用被分离组分对固定相表面吸 附中心吸附能力的差别而实现分离。
▪ 吸附过程是试样中组分的分子(X)与流动相 分子(Y)争夺吸附剂表面活性中心的过程， 即为竞争吸附过程。
▪ 吸附色谱法包括气固吸附色谱法和液固吸附 色谱法
2020/6/17
X m + nYa
Ka
=
[X a ][Ym ]n [X m ][Ya ]n
Ka
[Xa ] [Xm ]
Xa / Sa X m /Vm
（2） 灵敏度高：
可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量.
气相色谱法课件
三)操作参数设置 1.温度 进样口温度应接近于或等于样品中最重组分的 沸点，以保证样品快速汽化。 2.载气流速 常用毛细管GC所用柱内载气流速可根据具体情 况确定，同时还要测定隔垫吹扫气流量和分流 流量，前者一般为2～3mL/min，后者则要依据 样品情况(如待侧组分浓度等)、进样量大小和 分析要求来改变。常用分流比范围为20:1～ 200:1，样品浓度大或进样量大时，分流比可相 应增大，反之则减小。用大口径柱时分流比小 一些(或采用不分流进样)。
返回目录
6. 色谱柱 色谱柱是气相色谱仪中分离的心脏，色 谱柱的选择是确定色谱分析方法的中心 环节；要求色谱柱：效能高，选择性好， 快速（几秒钟至几十分钟）。色谱柱包 括填充柱和毛细管柱。选择色谱柱也就 是选择固定相，固定相指柱中的内容物。
返回目录
7. 固定相 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
返回目录
(二)操作参数设置
(1)进样口温度 进样口温度的设置可以比分流进 样时稍低一些，因为不分流进样时样品在汽化 室滞留时问长，汽化速度稍慢一些不会影响分 离结果，不过，进样口温度的底限是能保证待 测组分在瞬间不分流时完全汽化，否则，过低 的进样口温度会造成高沸点组分的损失，影响 分析灵敏度和重现性。当然，过高的温度又会 造成样品的分解。因此，要根据样品的具体情 况优化进样口温度。
返回目录
同时也是为了防止固体颗粒和不挥发的样品组 分进入色谱柱。注意，填充物应位于衬管的中 间，即温度最高的地方，也是注射器针尖所到 达的地方，这样对提高汽化效率，减少注射器 针尖对样品的歧视更为有效。另外，玻璃毛活 性较大，不适合于分析极性化合物。此时可用 经硅烷化处理的石英玻璃毛。 衬管的上端常用“O”形硅橡胶环密封。用一段 时间后该环会老化而造成漏气。故要及时更换。 当进样口温度超过400℃时，最好采用石墨密 封环。
第16章气相色谱法ppt课件
(分子)的混合物。
环
苯
己
烷
0 5 10 15 20 25 30 tR/sec
苯和环己烷的沸点仅 差0.6℃，但它们在丁二酸 乙二醇聚酯上固定相上的 分配系数有很大差别
b.p. 80.70℃
80.10℃
强极性固定液可以使易极化
的非极性化合物产生诱导力，从
碱 及 碱 土 金 属 的 硅 铝 酸 盐 ， 多 孔 性 。 如 3A 、 4A 、 5A 、 10X及13X分子筛等。除了广泛用于H2、O2、N2、CH4、CO等的 分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。
10
没有明确的价值取向和人生目标，实 现自我 人生价 值就无 从谈起 。人生 价值就 是人生 目标， 就是人 生责任 。每承 担一次 责任
CH2
常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（DMCS），六甲基二硅烷胺（HMDS）等。
16
没有明确的价值取向和人生目标，实 现自我 人生价 值就无 从谈起 。人生 价值就 是人生 目标， 就是人 生责任 。每承 担一次 责任
(2)非硅藻土类—有玻璃微球、石英微球和聚四氟乙烯等。
填充柱气液色谱担体一览表
种类 硅 红色 藻 硅藻土 土 担体 类
（1）固定液的相对极性（relative polarity，P ） ：
规定角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，β,β‘-氧二丙腈的 相对极性为100，又把0~100分成五级，每20为一级。
CH3
CH3
CH3
Si
CH3
Si O Si
O n
CH3
CH3
CH3
CH3
角鲨烷（异三十烷）squalane
气相色谱法色谱图分析化学课件
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
气相色谱法
填充柱：多为U 形或螺旋形，内径2~4 mm，长1~10m，常 用的1~3 m ，内填固定相； 开管柱：分为涂壁、多孔层和涂载体开管柱。内径 0.1~0.5mm，长达15-100m。通常弯成直径10~30cm的螺 旋状。开管柱因渗透性好、传质快，因而分离效率高(n 可达106)、分析速度快、样品用量小。 过去是填充柱占主要，但现在，这种情况正在迅速 发生变化，除了一些特定的分析之外，填充柱将会被更 高效、更快速的开管柱所取代！
优点
①分离效率高，分析速度快，例如可将汽油样品在
两小时内分离出200多个色谱峰，一般的样品分
析可在20分种内完成。
②样品用量少和检测灵敏度高，例如气体样品用量
为 1毫升，液体样品用量为0.1微升固体样品用
量为几微克。用适当的检测器能检测出含量在百
万分之十几至十亿分之几的杂质。
优点
③选择性好，可分离、分析恒沸混合物，沸点相近的物质， 某些同位素，顺式与反式异构体邻、间、对位异构体，
0.32mm。进样口温度应高于柱温30～50℃；进样量一般不超过数
微升；柱径越细进样量应越少。检测器为氢火焰离子化检测器， 检测温度一般高于柱温，并不得低于100℃，以免水气凝结，通
常为250～350℃。
除检测器种类、固定液品种及特殊指定的色谱 柱材料不得任意改变外，其余如色谱柱内径、 长度、载体牌号、粒度、固定液涂布浓度、载
气阻3 Air
0~0.25MPa
专用毛细管柱气路流程图
常见气路系统
常见的有单柱单气路、多（双）柱单气路、双柱双气路。
1、单柱单气路 一个柱子、一条气路，最简单、多用。 2、多（双）柱单气路： 将两根装有不同固定相柱子串联起来，解决单柱不易解
决的问题。
第十六章色谱法分离原理介绍
色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分 要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间 的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色 谱过程的热力学性质有关。 但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以 致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组 分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程 的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方 面来研究色谱行为。
us tm Rs u tr
Rs若用质量分数表示，即
nm Rs nm n s
1 1 ns 1 k 1 nm
对组分和流动相通过长度为 L 的色谱柱， 其所需时间分别为
tr
L us
tm
L u
整理得
t r t m (1 k )
tr tm tr Vr k tm t m Vm
= C s / Cm
分配系数是由组分和固定相的热力
学性质决定的，它是每一个溶质的特征
值，它仅与两个变量有关：固定相和温
度。与两相体积、柱管的特性以及所使
用的仪器无关。
2.分配比 k 分配比又称容量因子，它是指在一定温 度和压力下，组分在两相间分配达平衡时， 分配在固定相和流动相中的物质的量比。 即 k = 组分在固定相中的物质的量 / 组分在流动相中的物质的量
简单地认为：在每一块塔板上，溶质在 两相间很快达到分配平衡，然后随着流动相按 一个一个塔板的方式向前移动。对于一根长为 L的色谱柱，溶质平衡的次数应为：
n=L/H
n称为理论塔板数。与精馏塔一样，色谱 柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加，随板 高H的增大而减小。
根据上述假定，在色谱分离过程中，该组 分的分布可计算如下： 开始时，若有单位质量，即m=1（例 1mg或1μ g）的该组分加到第0号塔板上，分 配平衡后，由于k=1，即ns=nm故nm=ns=0.5。 当一个板体积（lΔ V）的载气以脉动形式进 入0号板时，就将气相中含有nm部分组分的 载气顶到1号板上，此时0号板液相（或固相） 中ns部分组分及1号板气相中的nm部分组分， 将各自在两相间重新分配。故0号板上所含 组分总量为0．5，其中气液（或气固）两相
色谱
cs —固定相中组分的浓度 cm —流动相中组分的浓度 K — 分配系数仅与组分、固定相和流动相的 性质有关。在一定条件（固定相、流动相、 温度）下，是组分的特征常数。
2. 保留因子（质量分配系数或分配比）
在一定温度和压力下，达到分配平衡时，
组分在流动相与固定相中的质量之比。
ms k mm
(四) 色谱峰区域宽度 １.标准偏差（σ） σ是正态分布曲线上两拐点间距离之半。 柱效参数
2. 半峰宽(W1/2 或Ｙ1/2)
峰高一半处的峰宽。
W1/2 = 2.355σ
柱效参数
3.峰宽 (基线宽度) Ｗ（Ｙ） 通过色谱峰两侧拐点作切线在基线上 的截距称为峰宽。
W = 4σ
W = 1.699W1/2
柱效参数
（五）分离度 (R)
R t R2 t R1 (W1 W2 ) / 2 2(t R2 t R1 ) W1 W2
tR1, tR2 -------成分１，２的保留时间 W1, W2 ---------成分１，２的峰宽 R=1，两峰略有重叠 R=1.5，两峰完全分离（基线分离） 定量时，要求R≥1.5
16.2 色谱法的基本原理 一.色谱过程 吸附→解吸→再吸附→再解吸 两种组分的理化性质原本存在着微小的差 异，经过反复多次地吸附→解吸→再吸附→再 解吸的过程使微小差异累积起来，结果使吸附 能力弱的组分先流出色谱柱，吸附能力强的组 分后流出色谱柱，从而使各个组分得到了分离。
色谱过程
二、色谱流出曲线和有关概念
二.色谱法的分类
1．按固定相与流动相的分子聚集状态分类
气-固色谱法 （GSC）
气相色谱法
气-液色谱法（GLC）
液-固色谱法（LSC）
分析化学课件 PPT讲义 气相色谱法
正庚烷 9.0
苯 乙酸乙酯 4.0 7.0
相对校正因子 0.64 0.70 0.78 0.79
77
第六节 定性定量分析
为测定混合样品中i组分的含量，称取1.80g样品，加入内 标物0.400g，混合进样后，其色谱峰面积分别为Ai=27.0cm2 ，As=27.0cm2，其相对校正因子分别为1.00和1.11，计算i组 分的含量。
25
第三节 色谱柱与载气
26
第三节 色谱柱与载气
27
第三节 色谱柱与载气
28
第三节 色谱柱与载气
例：苯与环己烷 (苯80.1℃，环己烷80.7℃) 。苯为弱极 性，环己烷为非极性，极性差别是主要矛盾。非极性固定液 很难分开。中等极性的固定液，如用邻苯二甲酸二壬酯，则 苯的保留时间是环己烷的1.5倍。
7
第一节 概述
三、气相色谱仪的基本组成
8
第一节 概述
9
第一节 概述
10
第一节 概述
11
第一节 概述
12
第一节 概述
13
第一节 概述
14
第一节 概述
15
第一节 概述
16
第二节 气相色谱基本理论
17
第二节 气相色谱基本理论
18
第二节 气相色谱基本理论
19
第二节 气相色谱基本理论
29
第三节 色谱柱与载气
30
第三节 色谱柱与载气
31
第三节 色谱柱与载气
32
第三节 色谱柱与载气
33
第四节 检测器
34
第四节 检测器
35
第四节 检测器
36
第四节 检测器
37
第四节 检测器
气相色谱法河北医科大学分析化学
注意：高温下，酸性或碱性物质使聚酯水解，200℃以 上水蒸汽也使其水解，因此限制了聚酯在分析有机化合物的 水溶液方面的应用。
14
3.极性分类法
（1）相对极性法P： ➢ 规定：
非极性固定液角鲨烷相对极性为0 强极性固定液β，β’－氧二丙睛相对极性为100
15
续前
测定方法：
即
选取一对物质：苯
与环己烷或正丁烷与丁
二烯，分别测定它们在
以上选定的两种固定液
和被测固定液上的相对 保留值的对数，
注：相对极性分为五级
P=0～20
“＋1”
Px
100(1
q1 q1
qx q2
)
P=21～40 P=41～60 P=61～80 P=81～100
“＋2” “＋3” “＋4” “＋5”
载气→减压→净化→稳压→ →色谱柱→检测器→记录仪
进样 载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制和测量 进样系统：包括进样器、气化室、加热系统 色谱柱系统：包括恒温控制系统、色谱柱 检测系统：包括检测器、控温装置 记录系统：包括放大器、记录器、数据处理装置
6
第二节气相色谱固定相和流动相
一、气－液色谱固定相 固定相组成：载体+固定液
红色：吸附力强，与非极性物质配伍 白色：吸附力弱，与极性物质配伍 （2）非硅藻土类：玻璃微球，石英微球，
氟塑载体，含氟化合物
8
红色担体：锻烧后天然硅藻土中所含的铁形成氧化铁，呈淡红色 白色担体：加助溶剂Na2CO3，氧化铁转化为无色硅酸钠铁盐，呈白色
孔径 粘合剂 机械强度 表面积 化学活性 常用固定液 分离对象
气相色谱法
气相色谱法色谱是一种用来分离，分析多组分混合物质的极有效方法。
它的分离原理是基于混合物各组分在互不相溶的两相间进行反复多次的分配，由于组分性质和结构上的差异，在色谱柱中的前进速度有所不同，从而按不同的次序先后流出。
这种利用物质在两相间进行分配而使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术。
这种分离技术与适当的柱后检测方法相结合，应用于分析化学领域中，就是色谱分离分析法。
色谱分析已成为近代分析的重要手段之一。
通常所说的色谱即指色谱分析法，又称色层法、层析法。
色谱法的最早应用是用于分离植物色素。
1903年，色谱法的创始人俄国的植物学家茨维特（M.Tswett）做了一个植物色素分离实验：在一玻璃管中放入碳酸钙，将含有植物色素（植物叶的提取液）的石油醚倒入管中。
此时，玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。
然后用纯石油醚冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断地向下移动，并逐渐分开成几个不同颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。
色谱法也由此而得名。
后来，用色谱法分析的物质已极少为有色物质，但色谱一词仍沿用至今，在50年代，色谱法有了很大的发展。
1952年，詹姆斯和马丁以气体作为流动相分析了脂肪酸同系物并提出了塔板理论。
1956年范第姆特总结了前人的经验，提出了反映载气流速和柱效关系的范笨姆特方程，建立了初步的色谱理论。
同年，高莱(Golay)发明了毛细管拄，以后又相继发明了各种检测器，使色谱技术更加完善。
50年代末期，出现了气相色谱和质谱联用的仪器，克服了气相色谱不适于定性的缺点。
色谱法是各种分离技术（如蒸馏、精密分馏、萃取、升华、重结晶等）中效率最高和应用最广的一种方法。
它目前已成为天然产物、石油化工、医药化工、环境科学、生命科学、能源科学、有机和无机新型材料等各个领域中不可缺少的重要工具。
1色谱分类及特点1.1色谱分类方法色谱分析法有很多种类，从不同的角度出发可以有不同的分类方法。
第16章 气相色谱法
第16章Gas chromatography16. 1 内容提要16.1.1 基本概念气相色谱法(GC)──是以气体为流动相的色谱分析法。
气液色谱法(GLC)──以气体为流动相，液体为固定相的色谱法。
气固色谱法(GSC)──以气体为流动相，固体为固定相(一般指吸附剂)的色谱法。
填充柱气相色谱法──使用填充色谱柱的气相色谱法。
毛细管柱气相色谱法──使用毛细管柱的气相色谱法。
程序升温气相色谱法──将色谱柱按照预定的程序连续地或分阶段地进行升温的气相色谱法。
多维气相色谱法──将两个或更多个色谱柱组合，通过切换，可对组分进行正吹、反吹或切割等操作的气相色谱法。
全二维气相色谱法(GC×GC)──把两个分离机理不同又互相独立的色谱柱串联结合，两柱间装有调制毛细管接口，由第一根色谱柱分离后的每一个馏分，经调制毛细管聚焦后在以脉冲方式送入第二根色谱柱进行进一步分离，最后得到以柱1的保留时间为x轴，柱2的保留时间为y轴，信号强度为z轴的三维立体色谱图，这种色谱法称为全二维气相色谱法。
气相色谱仪──以气体为流动相而设计的色谱分析仪。
主要有气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理记录系统、温度控制系统等组成。
载气──用作流动相的气体。
常用的载气有N2，H2，He，Ar等。
载体──承载固定液的惰性固体，又称担体。
固定液──指涂渍在载体或色谱柱内壁表面上起分离作用的物质。
填充柱──填充了固定相的色谱柱。
毛细管柱──内径为0.1～0.5mm 的色谱柱，一般指管内壁附有固定相的空心柱，又称开管柱(open tubular column)。
壁涂毛细管柱(WCOT)──内壁上直接涂渍固定液的毛细管柱。
壁处理毛细管柱(WTOT)──指柱内壁进行物理或化学方法处理的毛细管柱，先多用后者。
多孔层毛细管柱(PLOT)──内壁上有吸附剂或惰性固体的毛细管色谱柱。
载体涂渍毛细管柱(SCOT)──内壁上沉积载体后再涂渍固定液的毛细管柱。
化验员读本第十六章重点
第十六章气相色谱法色谱分析法是利用物质的物理及物理化学性质的差异，将多组分混合物进行分离和测定的方法。
第一节色谱分析法的原理及分类色谱分析法是一种物理的分离方法，其分离原理是将被分离的组分在两相间进行分布，其中一相是具有大表面积的固定相，另一相是推动被分离的组分流过固定相的惰性流体，叫流动相。
当流动相载带被分离的组分经过固定相时，利用固定相与被分离的各组分产生的吸附或分配作用的差别，被分离的各组分在固定相中的滞留时间不同，使不同的组分按一定的先后顺序从固定相中被流动相洗脱出来，从而实现不同组分的分离。
实现色谱分离的先决条件是必须具备（固定相）和（流动相）。
固定相可以是一种固体吸附剂或为涂渍于惰性载体表面上的液态薄膜，此液膜可称作固定液。
流动相可以是具有惰性的气体、液体或超临界流体，其应与固定相和被分离的组分无特殊的相互作用。
第二节气相色谱法简介气相色谱法主要用于低分子量、易挥发有机化合物的分析。
一、方法特点及应用范围气相色谱法的主要特点：是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。
二、气相色谱流出曲线的特征被分析的样品经气相色谱分离、鉴定后，由记录仪绘出样品中各个组分的流出曲线，即色谱图。
色谱图是以组分的流出时间(t)为横坐标，以检测器对各组分的电讯号响应值(mV)为纵坐标。
色谱图上可得到一组色谱峰，每个峰代表样品中的一个组分。
（一）色谱峰的位置从进样开始至每个组分流出曲线达极大值所需的时间，可作为色谱峰位置的标志，此时间称为保留时间，用tR表示。
气相色谱流出曲线图中与横坐标保持平行的直线，叫做基线，它表示在实验条件下，纯载气流经检测器时（无组分流出时）的流出曲线。
基线反映了检测器的电噪声随时间的变化。
从进样开始到惰性组分（指不被固定相吸附或溶解的空气或甲烷）从柱中流出呈现浓度极大值的时间，称为死时间。
它反映了色谱柱中未被固定相填充的柱内死体积和检测器死体积的大小，与被测组分的性质无关。
从保留时间中扣除死时间后的剩余时间，称为调整保留时间，反映了被分析的组分因与色谱柱中固定相发生相互作用，而在色谱柱中滞留的时间，其由被测组分和固定相的热力学性质所决定，因此调整保留时间从本质上更准确的表达了被分析组分的保留特性，它已成为气相色谱定性分析的基本参数，比保留时间更为重要。
第十六章 色谱分析法概论 - 章节小结
一、主要内容1．基本概念保留时间t R：从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔。
死时间t0：分配系数为零的组分即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。
调整保留时间t R'：某组分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的组分在柱中多停留的时间。
相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比。
分配系数K：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相与流动相中的浓度之比。
保留因子k：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质量之比。
分离度R：相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。
分配色谱法：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别或分配系数的差别而实现分离的色谱法。
吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别或吸附系数的差别而实现分离的色谱法。
离子交换色谱法：利用被分离组分离子交换能力的差别或选择性系数的差别而实现分离的色谱法。
分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸或渗透系数的差别而进行分离的色谱法。
涡流扩散：在填充色谱柱中，由于填料粒径大小不等，填充不均匀，使同一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱，使色谱峰展宽的现象。
纵向扩散：由于浓度梯度的存在，组分将向区带前、后扩散，造成区带展宽的现象。
传质阻抗：组分在溶解、扩散、转移的传质过程中所受到的阻力称为传质阻抗。
保留指数I：在气相色谱法中，常把组分的保留行为换算成相当于正构烷烃的保留行为，也就是以正构烷烃系列为组分相对保留值的标准，即用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标定组分的保留，这个相对值称为保留指数，又称Kovats指数。
保留体积V R：是从进样开始到某组分在柱后出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相体积。
调整保留体积V R'：是由保留体积扣除死体积后的体积。
保留比R'：设流动相的线速度为u，组分的移行速度为v，将二者之比称为保留比。
华中师范大学等六校合编《分析化学》(第4版)(下册)配套题库-章节题库-气相色谱法【圣才出品】
第十六章气相色谱法一、选择题1．增加气相色谱的柱温，可能出现下列哪种情况？（）A．保留时间缩短，色谱峰变低，变窄，峰面积保持一定B．保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积保持一定C．保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积变小D．保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积变大【答案】B2．气－液色谱可以通过改变柱子的选择性改变（）。
A．载气的种类和流速B．载体的种类和粒度C．固定相的种类或柱温D．固定相的涂渍量【答案】C3．在使用热导检测器时，为了提高检测的灵敏度，可使用的载气为（）。
A．N2B．O2C．H2D．CO2【答案】C4．在气－液色谱中，保留值实际反映下列哪种物质分子间的相互作用力？（）A．组分和载气B．载气和固定相C．组分和固定相D．组分和担体【答案】C【解析】在气相色谱中，流动相（载气）对分离起的作用不大。
故保留值反映的是组分与固定相之间的作用力。
5．下列不是气－固色谱中各组分分离的基础的是（）。
A．组分性质的不同B．组分溶解度的不同C．组分在吸附剂上吸附能力的不同D．组分在吸附剂上脱附的能力不同【答案】B6．气－液色谱柱中，与分离度无关的因素是（）。
A．增加柱长B．改用更灵敏的检测器C．调节流速D．改变固定液的化学性质【答案】B【解析】分离度与检测器的灵敏度无关。
7．气相色谱法中，提高热导检测器灵敏度的方法是（）。
A．加大进样量B．选氢气作载气C．提高检测器温度D．提高载气流速【答案】B【解析】载气与试样的热导系数相差越大，灵敏度越高。
选择热导系数大的氢气或氦气作为载气有利于提高灵敏度。
8．气相色谱法使用的氢火焰离子化检测器工作原理是（）。
A．组分在氢火焰中发射波长B．组分在氢火焰中热致电离C．组分的温度差D．组分的极性【答案】B【解析】氢火焰离子化检测器（FID）以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机化合物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据粒子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的部分。
气相色谱法(上课实用)
二,气液色谱的固定相
将固定液均匀涂渍在载体而成.
1. 担体(亦称载体) 担体(亦称载体)
载体是固定液的支持骨架,使固定液能在其表面上 形成一层薄而匀的液膜.载体应有如下的特点: 第一,具有多孔性,即比表面积大; 第二,化学惰性且具有较好的浸润性; 第三,热稳定性好; 第四,具有一定的机械强度,使固定相在制备和填 充过程中不易粉碎. 载体可以分成两类:硅藻土类和非硅藻土类.
13
§17-3
气相色谱法理论基础
二,气相色谱法的基本理论
1. 塔板理论—1941年,Martin,synge 将色谱柱比作一个分馏塔,在每个塔板高度间隔内, 被测组分在气液两相间达到分配平衡.这个塔板高度 H L 称为理论塔板高度,以H表示.假设色谱柱的长度为L, 则一根色谱柱相当的理论塔板数N理=L/H. 根据塔板理论,N理与色谱峰的峰宽有关,其关系 式如下:
t'R =16 t'R N = 5.54( ) ( ) Wb Y1 / 2
有
2
2
有效塔板高度的计算公式为:
H有= L/N有
15
§17-3
气相色谱法理论基础
N有可用来衡量柱效能,但应注意两点:
(1)使用N有或H有表示柱效能时,除说明色谱操作条件 外,还应指出是对何种物质而言. (2) N有越多,表示柱效能越高,有利于分离. 例11-1:已知某组分的色谱峰底宽度为40s,死 11-1 40s 时间为14s,保留时间6.67min,求N理, N有各为多少? 解:6.67min=400s
极性化合物. 极性化合物.
7
§17-2
气相色谱固定相及其选择原则
2. 固定液 (1) 固定液应具有的性质 第一,选择性好,对被分离组分的分配系 数要有适当的差值. 第二,热稳定性好,即沸点高,挥发性小. 第三,对被测组分有适当的溶解能力. 第四,化学稳定性好,与样品或载气不能 发生不可逆的化学反应.
气相色谱法的分类及其特点
是指在一定温度、压力下，组分在气液两相间达到平衡时，组分在 固定相和流动相中的质量比，它与调整保留时间的关系为：
❖ 容量因子越大，调整保留时间越长
k = tR tM
3.分配系数
❖ 2. 分配系数比(separation factior，α)
❖ 1.塔板理论-（plate theory）柱分离效能指标
该理论是把色谱柱比作一个分馏塔，从而把色谱分离过 程比作分馏过程。
❖ 基线反应检测系统的 噪音随时间变化的情 况。
（2）色谱峰
(chromatographic peak)
❖ 色谱流出曲线上突起的部分称为色谱峰。
正常峰为对称型正态分布。
fs=0.95~1.05
不正常峰
拖尾峰 前沿陡峭，后沿拖尾 fs＞1.05
前延峰 前沿平缓，后沿陡峭fs＜0.95
❖ 对称因子
fs
第一节 概 述
❖ 一、 气相色谱法的分类及其特点 ❖ 二、 气相色谱仪的基本组成气相色谱法的分类及其特点
❖ 1.分类
按固定相的不同又分为
❖气固色谱和气液色谱
按分离原理不同可分为
❖吸附色谱法和分配色谱法
按分离柱不同可分为
❖填充柱色谱和毛细管柱色谱
2.特点
❖ 分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。
❖ 半峰宽(peak width at half-height， )
峰高一半处的宽度
❖ 峰宽(peak width，W)
通过色谱峰两侧拐点作切线，在基线上的截距
色谱流出曲线的意义
气相色谱流出曲线可提供很多重要的定性和定 量信息
1.根据色谱流出曲线上峰的个数，可给出该样品中至少 含有的组分数； 2.根据组分峰在曲线上的位置（保留值），可以进行定 性鉴定； 3.根据组分峰的面积或峰高，可以进行定量分析； 4.根据色谱峰的保留值和区域宽度，可对色谱柱的分离 效能进行评价。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
柱温、柱压、柱内载气的平均流速：
Fc Fo
p0pwTc p0 Tr
j
Tc：柱温； Tr ：室温 j为压力校正因子
P0：柱出口压力； PW ：室温下的饱和蒸汽压
j
3[(pi 2 (pi
/ /
po)2 po)3
1] 1
pi：柱前压
2、进样系统
1. 进样装置 2. 液 体 ： 微 量 注 射 器
0.5,1,5,10,25,50 L (一般进样0.1~5 L） 3. 气体：六通阀 (一般 进样0.1~10 mL）
非极性亦可用“－”表示。 表中列出了一些常用固定液的相对极性数据。
（3）固定液的选择
对固定液的选择并没有规律性可循。一般 可按“相似相溶”原则来选择。在应用时，应按 实际情况而定。
（i）分离非极性物质：一般选用非极性固定液， 这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的 先流出，沸点高的后流出。
相对极性：1959年提出用相对极性P来表示 固定液的分离特征。此法规定非极性固定 液角鲨烷的极性为0，强极性固定液β， β′-氧二丙睛的极性为100．然后，选择 一对物质（如丁二烯——正丁烷或环乙烷—— 苯）来进行试验。分别测定它们在氧二丙 腈、角鲨烷及待测固定液的色谱柱上的相 对保留值，将其取对数后，得到:
比较两种载体的优缺点
红色载体
柱效
较高
孔径
小
机械强度 大
比表面 大（3~10 m2/g）
催化活性 有一定的
适宜涂渍 非极性固定液
适于分离 非Hale Waihona Puke 性化合物白色载体 较低 大 小
小（1~3 m2/g） 小
极性固定液 极性化合物
非硅藻土载体有有机玻璃微球，聚四氟乙烯，高 分子多孔微球载体等。这类载体常用于特殊分析， 用于极性样品和强腐蚀性物质HF、Cl2等分析。 但由于表面非浸润性，柱效低。
温控系统
1、气路系统
1、作用：导入稳定压力（低 压）的、 恒定流速的载气。 2、装置：如右图 3、常用的载气： ✓氮气、氢气、氦气、氩气 4、要求：纯净、稳定 5、载气流量：30-100mL/min
转子流量计—给出载气流速的相对值 不能反映柱内真实流速 皂膜流量计—测柱后的流速，进行校 正后得到柱温下的流速
毛细管柱 几十米 0.l～0.5 不锈钢，玻璃 柱效 mm 或石英；柱状 能高
3.注意事项：填充色谱柱时应均匀、紧密。
4、温度控制系统
1.作用：用来设定、控制柱温、气化室和检 测器的温度。
2.柱温控制方式：恒温和程序升温。 3.温度的选择：依据各组分的沸点来控制。
5、检测记录系统
气相色谱检测器是把载气里被分离的各组分的 浓度或质量转换成电信号的装置。包括检测器、 放大器和记录仪。（第三节介绍）
4.分析速度快 5.应用范围广
§16.2 气相色谱固定相
一、固体固定相
❖主要用来分析永久性气体（H2、O2、N2、 CO 、 CO2 ） 和 一 些 低 沸 点 气 态 烃 类 物 质 （C1 - C4）
常用的固体吸附剂
主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝， 非极性的活性炭和特殊作用的分子筛等。 使用时，可根据它们对各种气体的吸附能 力不同，选择最合适的吸附剂 。
（1）对固定液要求： ❖对试样各组分有适当的溶解能力 ❖选择性好——可用相对调整保留值2.1来衡
量。对于填充柱一般要求2.1＞1.15；对于毛 细管柱，2.1＞1.08； ❖挥发性小：在操作温度下有较低蒸气压，以 免固定液流失 ❖良好的热稳定性 ❖化学稳定性好
（2）固定液的分类方法：
固定液有几百种，根据固定液的化学结构、 官能团性质、固定液相对极性及分析对象 有几种分类方法，目前最常用的是用相对 极性表示。
（3）载体的预处理
硅藻土载体表面不是完全惰性 的，具有活性中心。如硅醇基
OH Si
或含有矿物杂质，如氧化铝、铁等，使色谱峰产 生拖尾。因此，使用前要进行化学处理，以改进
孔隙结构，屏蔽活性中心。处理方法有酸洗（除 去碱性基团）、碱洗（除去酸性基团）、硅烷化
（消除氢键）及釉化（表面玻璃化）。
2．固定液—高沸点有机液体
q
lg
t
' R
丁二烯
t
' R
正丁烷
q
lg
t
' R
丁二烯
t
' R
正丁烷
Px
10010（0q1qx） q1q2
式中:下标1，2和x分别表示氧二丙腈，角鲨烷及被测固定 液中丁二烯与正丁烷相对保留值的对数 由此测得的各种固定液的相对极性均在0～100之间。 一般将其分为五级，每20单位为一级。 相对极性在0～+l之间的叫非极性固定液 +l ～ +2为弱极性固定液 ；+2 ～ +3为中等极性 +4～+5为强极性。
第十六章 气相色谱法
Chromatography
§16.1 概述
一、气相色谱分离原理及流程
（一）气相色谱分离原理
✓气固色谱：根据各组分在固定相和流动 相中吸附能力的不同而进行分离分析
✓气液色谱：根据各组分在固定相和流动 相中溶解能力的不同而进行分离分析
（二）气相色谱流程
二、气相色谱仪
气路系统 进样系统 色谱柱 检测系统
二、液体固定相
载体(担体)和固定液组成气液色谱固定相 1. 载体(担体)——承担固定液的惰性物质 （l）特点 第一，具有多孔性，即比表面积大； 第二，化学惰性且具有较好的浸润性； 第三，热稳定性好； 第四，颗粒均匀，且具有一定的机械强度
（2）载体的种类及性能
大致可分为硅藻土和非硅藻土两类。 硅藻土载体是目前气相色谱中常用的 一种载体，它是由单细胞海藻骨架组 成，主要成分是二氧化硅和少量无机 盐，根据制造方法不同，又分为:红色 载体和白色载体。
三、气相色谱法的特点：
1. 分离效率高—在很短的时间内就能分离测定性 质极为复杂的混合物
2. 选择性好—能分离性质极为接近的物质，如： 同位素，异构体等
3. 灵敏度高—分离微量、痕量组分 用高灵敏度的检测器可测出样品中10 -11~ 1013 g组分 样品用量少：液体0.几L 气体1mL 固体几g
2. 气化室 •样品在气化室瞬间汽化，并 很快被带入色谱柱，气化室 可 控 温 度 为 50~400℃ ， 一 般 比柱温高30~70 ℃
3、分离系统：柱管+固定相
1.作用：分离样品 2.柱类型：填充柱和毛细管柱。 类型 柱长 柱内径 材质、外观 优点
填充柱 1-6m 2-4mm 金属或玻璃管； 制备 U型或螺旋型 简单