气相色谱法的固定相和流动相一
高中生物学实验中涉及的两种色谱法
表 １ 按两相的状态分
名称 气相色谱法 气 固色谱 法 气液 色谱 法 液固色谱法 液 固色谱法 液液 色谱法
流动相 气 体 液体
固定相 固体 液体 固体 液体
不 同的色谱法 ， 本文对此进行 比较分析 。
有机溶剂 。由于样 品 中各 物质在两 相 的分 配 比（ 解 溶 度） 同， 不 因而扩散速 度不同 ， 从而达到分离的 目的。 高 中生物学 中叶绿 体 色素的分 离实验 ， 就是采 用 纸 色谱法 。把 色素 提取 液 划 在滤 纸 的滤 液细线 位 置 上， 当层析液 （ 动相 ） 滤纸 的 毛细管 作用 下 ， 续 流 在 连
１ 色谱法的一般原理和分类 １ １ 色谱法的起 源 色谱法起 源于 ２ ． Ｏ世 纪初 。１０ ９６
表 ２ 按载体 的形式分 名称 载体 色谱过程
年俄国植 物学家 Ｔｗ ｔ 茨维特 ） ｓｅ （ ｔ 用碳酸 钙填充 竖立的
玻璃管 ， 以石油醚洗脱植物色素提取液 ， 经过一 段时间
不 断地沿着滤 纸前进 通过 滤液细 线时 ， 试样 中各组 分 便 随着流动相溶 剂 向前移 动 ， 并在 流动相 和固定相 溶
剂之间连续一次又一次 的分配 。结果分配 比较 大的色 素移动速度较快 ， 移动距离较远 ； 分配 比较小 的移动较 慢， 移动距离较短 ， 中各组分分别聚集在 滤纸的不 试样 同的位置上 ， 从而 出现不 同的色素条带 （ ３ 。 图 ）
之后 ， 同色素在 碳酸钙 柱 中以不 同 的速率 流动 而实 不 现分离 ， 由一条 色带 分散 为数 条 不 同颜 色 的 图谱 （ 图 １， ） 由此得名 “ 色谱 法 ” 由于 Ｔｗ ｔ 的开 创性 工 作 ， 。 ａｅ ｔ 人们尊称他为“ 色谱学之父” 。
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。
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。
14-3气相色谱法固定相与流动相
气相色谱法的固定相
（一）固体固定相 具有一定吸附活性的固体吸附剂。
常用有： 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。 主要用来分析永久性气体和一些低沸点物质
气相色谱法的固定相
（二）液体固定相
液体固定相由载体（担体）和固定液组成气。 1. 载体(担体)——承担固定液的惰性物质
可能强的分离能力。
（4）黏度适中，凝固点低，对载体表面有良好浸润性，便于涂渍
均匀。
LOGO
气相色谱法的固定相
固定液 鲨鱼烷 阿皮松 甲基硅橡胶
（2）常用的固定液
相对极性 0
7～8
极性级别 最高使用温度（℃） 应用范围
+1
140
标准非极性固定液
+1
300
各类高沸点化合物
13
+1
350
非极性化合物
邻苯二甲酸二壬酯
气相分色析谱法化的学固定相
气相色谱法的固定相
LOGO
气相色谱法的固定相
【主要内容】
一、固体固定相 二、液体固定相
气相色谱法的固定相
在色谱柱内不移动、起分离作用的物质称为固定相。 混合组分在色谱柱上能否分离，主要取决于所用固定相，选择
固定相是GC的关键问题 填充柱中固定相分两类：
1. 固体固定相 2. 液体固定相
玻璃化，堵住微孔）等。
LOGO
气相色谱法的固定相
2. 固定液
固定液一般为高沸点的有机物，均匀地涂在载体表面，呈液膜 状态。
（1）固定液应具备的条件如下:
（1）化学稳定性好，对被测组分和载气呈化学惰性。
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
气相色谱法的机理及其在环境监测中的应用一．气相色谱法的概述气相色谱法（gas chromatography 简称GC）是色谱法的一种，它是俄国学者茨威特于1906年首先提出的。
色谱分析是一种对多组分混合物的分离、分析工具，它主要利用物质的理化性质不同进行分离并测定混合物中各组分的含量。
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。
气相色谱法有不同的分类方法。
由于所用的固定相不同，可以将其分为两种，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2～6毫米。
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0.1～0.5毫米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0.25～0.5毫米。
在实际工作中，气相色谱法是以气液色谱为主。
二．气相色谱法所用仪器的结构机理及流程2.1结构机理气相色谱法所用的仪器为气相色谱仪。
气相色谱是以气体做流动相的色谱过程，它包括气-固色谱(即气-固吸附色谱)和气-液色谱(即气-液分配色谱)。
用气体做流动相的主要优点是气体的粘度小，因而在色谱柱内流动的阻力小；同时因为气体的扩散系数大，因此组分在两相间的传质速度快，有利于高效、快速地分离。
和气-固色谱相比，气-液色谱由于它可供选择的固定液多，它的应用范围更为广泛。
目前，气相色谱已广泛用于沸点在500℃以下、热稳定的各种组分的分离和测定。
气相色谱复习题及答案
⽓相⾊谱复习题及答案⽓相⾊谱分析复习题及参考答案（46题）⼀、填空题1、⽓相⾊谱柱的⽼化温度要⾼于分析时最⾼柱温℃，并低于的最⾼使⽤温度，⽼化时，⾊谱柱要与断开。
答：5—10 固定液检测器2、⽓相⾊谱法分析⾮极性组分时应⾸先选⽤固定液，组分基本按顺序出峰，如为烃和⾮烃混合物，同沸点的组分中⼤的组分先流出⾊谱柱。
答：⾮极性沸点极性3、⽓相⾊谱分析中等极性组分⾸先选⽤固定液，组分基本按顺序流出⾊谱柱。
答：中极性沸点4、⼀般说，沸点差别越⼩、极性越相近的组分其保留值的差别就，⽽保留值差别最⼩的⼀对组分就是物质对。
答：越⼩难分离5、⽓相⾊谱法所测组分和固定液分⼦间的氢键⼒实际上也是⼀种⼒，氢键⼒在⽓液⾊谱中占有地位。
答：定向重要6、分配系数也叫，是指在⼀定温度和压⼒下，⽓液两相间达到时，组分分配在⽓相中的与其分配在液相中的的⽐值。
答：平衡常数平衡平均浓度平均浓度7、分配系数只随、变化，与柱中两相⽆关。
答：柱温柱压体积8、分配⽐是指在⼀定温度和压⼒下，组分在间达到平衡时，分配在液相中的与分配在⽓相中的之⽐值。
答：⽓液重量重量9、⽓相⾊谱分析中，把纯载⽓通过检测器时，给出信号的不稳定程度称为。
答：噪⾳10、顶空⽓体分析法依据原理，通过分析⽓体样来测定中组分的⽅法。
答：相平衡平衡液相11、⽓相⾊谱分析⽤归⼀化法定量的条件是都要流出⾊谱柱，且在所⽤检测器上都能。
答：样品中所有组分产⽣信号12、⽓相⾊谱分析内标法定量要选择⼀个适宜的，并要与其它组分。
答：内标物完全分离13、⽓相⾊谱分析⽤内标法定量时，内标峰与要靠近，内标物的量也要接近的含量。
答：被测峰被测组分14、⽓相⾊谱法分析误差产⽣原因主要有等⽅⾯。
答：取样进样技术、样品吸附分解、检测器性能、仪器的稳定性、数据处理与记录。
15、666、DDT⽓相⾊谱分析通常⽤净化萃取液，测定时⼀般⽤检测器。
答：硫酸电⼦捕获⼆、选择题（选择正确的填⼊）16、⽤⽓相⾊谱法定量分析样品组分时，分离度⾄少为：（1）（2）（3）（4）（5）>答：（3）17、表⽰⾊谱柱的柱效率，可以⽤：（1）分配⽐（2）分配系数（3）保留值（4）有效塔板⾼度（5）载⽓流速答：（4）18、在⾊谱分析中，有下列五种检测器，测定以下样品，你要选⽤哪⼀种检测器（写出检测器与被测样品序号即可）。
气相与液相色谱的异同点
气相色谱法与高效液相色谱法的异同点气相色谱法和高效液相色谱法是色谱法中的一种，因流动相物态不同，才有此分类。
一、气相色谱法与高效液相色谱法的不同点1、流动相气相色谱法的流动相是气体（又称载气），液相色谱法的流动相为液相（又称淋洗液）。
2、分类（按固定相不同）气相色谱法中，按固定相不同可分为：气---固色谱法；气---液色谱法。
高效液相色谱法中，按固定相不同可分为：液---固色谱法；液---液色谱法。
3、固定相气固（液固）色谱的固定相：多孔性的固体吸附剂颗粒，如活性炭，活性氧化铝，硅胶等。
气液（液液）色谱的固定相：化学惰性的固体微粒（担体），固定液+担体。
4、特点气相色谱法的特点：高效能、选择性好、灵敏度高、操作简单、应用广泛。
高效液相色谱法的特点：高压、高速、高效、高灵敏度。
5、应用范围气相色谱法的应用范围：对于难挥发和热不稳定的物质是不适用的。
高效液相色谱法的应用范围：从原则上说，高沸点难挥发且相对分子质量大的有机物都适用。
6、分离机理（1）气相色谱法：气相色谱是一种物理的分离方法。
利用被测物质各组分在不同两相间分配系数（溶解度）的微小差异，当两相作相对运动时，这些物质在两相间进行反复多次的分配，使原来只有微小的性质差异产生很大的效果，而使不同组分得到分离。
（2）液相色谱法：高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论，在技术上，流动相改为高压输送;色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成，同时柱后连有高灵敏度的检测器，可对流出物进行连续检测。
概括为：气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程；气液色谱的分离机理：气液(液液)两相间的反复多次分配过程。
液固色谱的分离机理：溶质分子和溶剂分子对吸附剂活性表面的竞争吸附。
7、仪器构造（1）气相色谱法：由载气系统、进样系统、色谱柱、检测系统和数据处理系统组成。
进样系统、色谱柱和检测器的温度均在控制状态。
（2）液相色谱法：高效液相色谱仪主要由进样系统、输液系统、分离系统、检测系统和数据处理系统组成。
气相色谱法工作原理
气相色谱法工作原理
气相色谱法（Gas chromatography, GC）是一种常用的分离和
分析技术，其工作原理基于样品分子在固定相和流动相之间的分配平衡。
在气相色谱法中，样品首先被注入进色谱柱，色谱柱通常是由具有高表面活性的固定相填充的长管状物质构成。
接下来，通过使用一个称为载气的流动相，样品组分被推送通过色谱柱。
在色谱柱内，样品组分与固定相发生相互作用。
具有极性的组分会与固定相之间的化学吸附力发生作用，而非极性的组分则会通过色谱柱的惰性表面发生物理吸附作用。
这些作用力会导致样品组分在色谱柱内以不同的速度进行分离。
最终，在色谱柱的出口处，各个组分将会陆续出现。
为了检测和分析这些组分，常常会使用一种称为检测器的设备。
检测器可以根据被分离组分的特性，如折射率、导电性或化学反应性，对它们进行识别和测量。
由于气相色谱法的灵敏度高、分离效果好、分析速度快等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
无论是在环境监测、食品质量控制还是药物分析等方面，气相色谱法都扮演着重要的角色。
气相色谱
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 组分在流动相中浓度 Cs K Cm K
（分配系数是色谱分析的依据）
分配系数K是由组分及固定液的热力学性质决定的， 随柱温，柱压变化，与柱中气相、液相的体积无关。 当K=1时，组分在固定相和流动相中浓度相等； 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于在流动相中的浓 度； 当K<1时，组分在固定相中的浓度小于在流动相中的浓 度。
（2-11）
1 1 m 1 k 1 S mM
组分和流动相通过长度为L的色谱柱所需时间分别
L tR us
(2 13)
tM
L u
(2 14 )
推导：t R t M (1 k )
' tR tM tR k tM tM
(2 15) (2 16 )
k可由实验测得。
死时间（dead time） tm 指不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷）从 进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。 保留时间（retention time）tR 指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O’B。 调整保留时间（adjusted retention time）tR’ tR’=tR-tm 某组分由于溶解或吸附与固定相，比不溶解或不被吸 附的组分在色谱柱中多滞留的时间。
图12.2 色谱流出曲线
（1）基线（base line）
当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实验操 作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称 为基线。 （2）保留值（retention value）
气相色谱法
2)
neff 原 来 neff 需 要
L neff H eff
L原 来 L需 要
' t2 2
L需 要 L原 来
neff 需 要 neff 原 来
neff 原 来 16 ＝ W
2 16 49 45 1239(块 ) 5
5 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(或流动 相)选择是否合适的依据。
三 色谱分析的基本原理
组分保留时间为何不同？ 色谱峰为何变宽？
(一）分配系数K和分配比k
1 分配系数
cs K cm
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中的浓度
影响K的因素
{
固定相 温度
组分一定时，K主要取决于固定相性质
解法1
1)
R neff 4
1
2
neff 需 要 16 R ＝ 1
2
R=1.2,
t r 2 ' 49 5 1.1 t r 1 ' 45 5
2 2
1.1 neff 需 要 16 1.2 ＝ 2788(块) 1.1 1
分离度与k、n及 的关系
n增加到原来的3倍，R增加到原来的1.7倍 k从1增加到3，R增加到原来的1.5倍 (k: 2-7) 从1.01增加到1.1，增加约9％，R增 加到原来的9倍 结论 选择合适的固定相(流动相)以增加 是改善分离度最有效的方法
使试样中的不同组分分 离需要满足的条件
2788 L需 要 1 2.25 (m ) 1239
解法2 1) 同解法1
2)
neff 16R 1
R原 来 L原 来 ＝ R L 需要 需要
11 气相色谱分析法(110)
值。或者：
n有效
16R2 ( r21 )2 r21 1
于是
L
16R 2
( r21 )2 r21 1
H 有效
对于一定的色谱柱和一定的难分离物质对，在一
定的操作条件下，r21与H有效为常数，则L∝R2或 R L . (一般填充柱的H有效≈1mm) .
p314例子：
假设两组分的相对保留值为1.15，要在一根填充 柱上获得完全分离（即R=1.5)，需有效塔板数和柱长 各为多少？
V ’R调整保留体积: V’R=VR-VM
（3）相对保留值 r21(选择性因子ɑ)
r21 =
t' R2
t' R1
=
V' R2
V' R1
r21 同种固定液对难分离物质对的选择性度量
r21 越大，两组分分离越容易 在气相色谱中， r21的大小仅与固定相种类和 柱温有关。在液相色谱中， r21与固定相、流 动相及柱温有关。 r21是色谱定性的重要参数， 实验室之间可通用。
由于相邻两峰的峰基宽相近似，可令
W(1)=W(2)=W，并用
r21
t/ R(2)
t/ R (1)
代入（3）式，结合（2）式则可推导得到R 与 n有效之间的关系式：
R n有效 ( r21 1) ………….(5)
16
r21
这样就把分离度R、柱效能n和柱的选择性r21联系 了起来，根据其中的两个量，就可计算出第三个量的
从以上讨论可知，组分在柱内运行的多途径，浓度梯 度造成的分子扩散和组分在气液两相质量的传递不能瞬间 达到平衡，是造成色谱峰扩展，柱效能下降的原因。
速率理论指出了影响柱效能的因素，为色谱分离操作 条件的选择提供了理论指导。但是，许多影响柱效能的因 素彼此以相反的效果存在着。如流速加大，分子扩散项的 影响减小，传质阻力项的影响增大；温度升高，有利于传 质，但又加剧了分子扩散的影响等等。必须全面考虑这些 相互矛盾的影响因素，选择适当的色谱分离操作条件，才 能提高柱效能。
气相色谱法-1
的最少个数；
（ⅱ）根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析； （ⅲ）根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分 析；
（ⅳ）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色 谱柱分离效能的依据；
（V）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流
动相）选择是否合适的依据。
2.1.5 色谱分析法特点及应用
r表示塔板编号，某组分的分配比k=1 ，则根据
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m=1的组分加到第0号塔板上，即 将气相中mm部分组分顶到1号板上，此时0号液相 中ms部分组分及1号板气相中的mm部分组分，将 各自在两相间重新分配，故0号板上所含有组分 总量为0.5，其中气液两相中各为0.25；而1号板上 所含总量同样为0.5，气液两相亦各为0.25。以后 重复循环如教材P12数据及表2—1所示。进入检 测器就会产生信号，如图2—4所示：
气液色谱的分离机理：
气液(液液)两相间的反复多次分配过程。
1. 气相色谱分离过程
当试样由载气携带进入色谱 柱与固定相接触时，被固定相 溶解或吸附； 随着载气的不断通入，被溶 解或吸附的组分又从固定相中 挥发或脱附； 挥发或脱附下的组分随着载 气向前移动时又再次被固定相 溶解或吸附； 随着载气的流动，溶解、挥 发，或吸附、脱附的过程反复 地进行。
另一相是携带试样混合物流过固定相的流体 (气体或液体)，称为流动相。
（动画）
色谱法
当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发 生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异, 与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动 相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使 得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固 定相中流出。 与适当的柱后检测方法结合, 实现混合物中各组分的分离与检 测。 两相及两相的相对运动构成 了色谱法的基础。
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。
气相色谱法基础讲解
(3)在制作内标标准曲线时 (3)在制作内标标准曲线时 应注意什么? 应注意什么?
在用内标法做色谱定量分析时，先配制一定重量比的被测组分和 内标样品的混合物做色谱分析，测量峰面积，做重量比和面积比 的关系曲线，此曲线即为标准曲线。在实际样品分析时所采用的 在实际样品分析时所采用的 色谱条件应尽可能与制作标准曲线时所用的条件一致，因此， 色谱条件应尽可能与制作标准曲线时所用的条件一致，因此，在 制作标准曲线时，不仅要注明色谱条件(如固定相 柱温、 如固定相、 制作标准曲线时 ， 不仅要注明色谱条件 如固定相 、 柱温 、 载气 流速等)，还应注明进样体积和内标物浓度。在制作内标标准曲 流速等 ， 还应注明进样体积和内标物浓度 线时，各点并不完全落在直线上，此时应求出面积比和重量比的 比值与其平均位的标准偏差，在使用过程中应定期进行单点校正， 若所得值与平均值的偏差小于2，曲线仍可使用，若大于2，则应 重作曲线，如果曲线在铰短时期内即产生变动，则不宜使用内标 法定量。
气相色谱法基础讲解 气相色谱法基础讲解
气相色谱法是在以适当的固定相做成的柱管内，利用气体（载气） 气相色谱法是在以适当的固定相做成的柱管内，利用气体（载气）作为 移动相，使试样（气体、液体或固体）在气体状态下展开， 移动相，使试样（气体、液体或固体）在气体状态下展开，在色谱柱内 分离后，各种成分先后进入检测器，用记录仪记录色谱谱图。 分离后，各种成分先后进入检测器，用记录仪记录色谱谱图。 在对装置 进行调试后，按各单体的规定条件调整柱管、检测器、温度和载气流量。 进行调试后，按各单体的规定条件调整柱管、检测器、温度和载气流量。 进样口温度一般应高于柱温30-50度。如用火焰电离检测器，其温度应 进样口温度一般应高于柱温 度 如用火焰电离检测器， 等于或高于柱温，但不得低于100度，以免水汽凝结。色谱上分析成分 等于或高于柱温，但不得低于 度 以免水汽凝结。 的峰的位置，以滞留时间（从注入试样液到出现成分最高峰的时间） 的峰的位置，以滞留时间（从注入试样液到出现成分最高峰的时间）和 滞留容量（滞留时间×载气流量）来表示。这些在一定条件下， 滞留容量（滞留时间×载气流量）来表示。这些在一定条件下，就能反 应出物质所具有特殊值，并据此确定试样成分。 应出物质所具有特殊值，并据此确定试样成分。 根据色谱上出现的物质成分的峰面积或峰高进行定量。 根据色谱上出现的物质成分的峰面积或峰高进行定量。峰面积可用面积 测定仪测定，按半宽度法求得（即以峰1/2处的峰宽×峰高求得）。峰 处的峰宽× ）。峰 测定仪测定，按半宽度法求得（即以峰 处的峰宽 峰高求得）。 高的测定方法是从峰高的顶点向记录纸横座标准垂线， 高的测定方法是从峰高的顶点向记录纸横座标准垂线，找出此垂线与峰 的两下端联结线的交点，即以此交点至峰顶点的距离长度为峰高。 的两下端联结线的交点，即以此交点至峰顶点的距离长度为峰高。
关于气相色谱法测定气体中甲醇含量数据分析
关于气相色谱法测定气体中甲醇含量数据分析摘要甲醇作为重要的化工原料，有着广泛的用途，但甲醇为较高毒性的物质，长期接触低剂量甲醇可引起各种慢性呼吸道疾病，鼻咽癌、结肠脑瘤、细胞核基因突变，甚至引起白血病等。
加之国内外许多生产和使用甲醇的企业不可避免地向空气中排放甲醇，造成一定的空气污染。
因此，必须对一些使用甲醇的工作场所进行检测，从而保证从业人员的健康，本文介绍了一种顶空毛细管色谱法分析气体污染物中甲醇含量。
关键词甲醇；气相色谱法；测定；气体1 气相色谱法气相色谱法即用气体作为移动相的色谱法。
根据所用固定相的不同可分为两类：固定相是固体的，称为气固色谱法；固定相是液体的则称为气液色谱法。
气相色谱法（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。
测定空气中微量甲醇的方法已有过报道，但多是采用分光比色法，而采用气相色谱法较少，特别是采用液体标样标定气体中甲醇含量则更少。
分光比色法采样时间较长，试样需要化学处理，操作烦琐。
本方法采用porapak Q柱、FID检测器，用外标法进行定量，平均相對误差<2%，该方法省力、省时，操作时间短，试样不需处理，分析一个试样只需15min，灵敏度高，最小检测量为1125×10-8g。
由于采用氢火焰离子化检测器，排除了常规气体干扰，有机物质C1、C2、C3在甲醇前面出峰，C4以上在甲醇后面出峰，有机烃对甲醇也无干扰。
本方法分析速度快、准确，操作简便，经现场实际检测，可用于安全动火分析[1]。
2 试验方法2.1 仪器及试剂主要仪器：GIRDEL3000色谱仪；试剂：异丙醇（不含甲醇），甲醇（色谱纯）。
2.2 色谱柱的选择为了选择最佳分离条件，采用FFAP柱、PEG1500柱、porapak Q柱三种分析柱，对饱和烃、甲醇、乙醇、苯、甲苯、丙酮进行了保留时间的测定，试验证明，porapak Q柱对分析空气中甲醇含量是比较理想的。
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
气相色谱法
而取决于组分及两相的性质，并随柱温、柱 压变化而变化。
容量因子k 决定于组分及固定相的热力学性质，
随柱温、柱压的变化而变化，还与流动相及 固定相的体积有关。
理论上可以推导出：
VS 1 kK K VM
t VR R k t M VM
相比（Phase ratio） ＝VM / VS: 反映各种色谱柱柱型及其结构特征
2、柱温的选择 能使沸点最高的组分达到分离的前提下， 尽量选择较低的温度。但以保留时间适宜，峰 形不托尾为度。 3、固定液与担体的选择 由实验手册查出参考值，再由实验选择。 4、汽化室与检测室温度 汽化温度、检测室温度高于柱温30-70度。 5、进样量 根据担液比及柱子形式决定进样量，进样 时间要短（1秒内完成）。
二、色谱分离基本方程式 设两相邻峰的峰宽相等，即w1=w2，则
R
又知
2(t R ( 2) t R (1) ) w1 w2
t R ( 2 ) t R (1) w2
tR 2 n 16( ) W
W2
16t
2 R ( 2)
n
4t R ( 2 ) n
另
t ( 2) R tM
k2
§2-4 固定相及其选择 一、固定相的类型：
吸附剂型固定相
固定相{
担体+固定液型固定相
常用吸附剂型固定相有：
常用担体+固定液型固定相中： 常用担体有： 1、红色担体：（101型担体）
特点是：表面空隙小、比表面积大、机械强度 高、担液能力强、表面有吸附中心。
2、白色担体：（6201型担体）
特点是：表面空隙较大、比表面积较小、机械 强度较差、担液能力中、表面无吸附中心。
- 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)。
5
第一节概 述
（二）气相色谱法的分类
按固定相的聚集状态不同，分为气-固色谱法（GSC） 和气-液色谱法（GLC）；
按柱内径粗细不同，分为填充柱色谱法和毛细管柱色 谱法；
按分离原理不同，分为吸附色谱法和分配色谱法。
6
第一节概 述
二、气相色谱仪的基本组成及工作流程 气相色谱仪一般由五部分组成，如下图所示:
B 2rDg
式中，r表示扩散阻碍因子，填充柱＜1，毛细管柱因 无扩散障碍r ＝1。 Dg为组分在载气中的扩散系数。
17
第二节气相色谱法的基本理论
3．传质阻力项 试样被载气带入色谱柱后，试样组分在
两相间溶解、扩散、平衡的过程称为传质过程，影响这
个过程进行速度的阻力，称为传质阻力。传质阻力的大
其中起分离作用的部件叫什么？起分析作 用的部件叫什么？
9
第二节气相色谱法的基本理论
第二节 气相色谱法的基本理论 一、塔板理论
马丁和辛格于1941年提出了塔板理论,塔板理论假设： 1．在塔板内，样品中某组分可以很快达到分配平衡，H
称为理论塔板高度。
10
第二节气相色谱法的基本理论
2．流动相间歇式通过色谱柱，每次进入量为一个塔 板体积。
3．样品都加在第0号塔板上，并且样品的纵向扩散可 以忽略。
4．分配系数在各塔板上是常数。
11
第二节气相色谱法的基本理论
理论塔板数（n）和峰宽的关系：
n ( tR )2 5.54( t R )2 16( tR )2
W1/ 2
W
理论塔板高度（H）可由色谱柱长（L）和理论
塔板数来计算：
（1）4.6×104片； （2） 4.6×103片； （3） 0.65mm； （4） 0.65m 2. A组分的调整保留时间为多少？ （1）13分钟 （2）14分钟 （3）15分钟 （4）16分钟
14
第二节气相色谱法的基本理论
二、速率理论
荷兰学者范第姆特于1956年建立了色谱过程的动力学 理论，即速率理论，提出了范第姆特方程：
1
◆知识要求
1．掌握气相色谱法定性依据,定量分析原理及方法,定性 分析与定量分析的应用。
2．熟悉气相色谱法的特点及其分类，气相色谱仪的基本 组成及流程，气相色谱法的基本理论：塔板理论、速 率理论，气相色谱的固定相和流动相，气相色谱法中 色谱柱及柱温的选择、载气及流速的选择、其他条件 的选择。
3．了解常用的检测器。
H A B Cu u
式中,A、B、C为常数，它们分别为涡流扩散项、纵 向扩散系数和传质阻力系数， u为载气线速度，单位 为cm/s。
15
第二节气相色谱法的基本理论 1．涡流扩散项 涡流扩散是气体移动中遇到填充物颗粒时，不断
改变流动方向，而造成同组分的分子经过不同路径，而引起色谱 峰的扩张，如下图所示。
◆学习目的
通过学习气相色谱法的基本理论：塔板理论和速率 理论，气相色谱仪的基本组成及工作流程，气-液色 谱中的固定液、载体及分离条件和定性定量方法， 加深对气相色谱法分离原理的理解，熟悉气相色谱 仪主要部件的作用，能够正确选择气相色谱法中色 谱柱的条件、气化室温度、检测室温度以及进样量 等条件，能够利用气相色谱分离分析检测信号对待 测各组分进行定性与定量分析。为学习低沸点药物 的分析打下基础。
2
◆能力要求 熟练掌握气相色谱仪的基本结构及各部件的作 用，学会用气相色谱仪测定样品的含量。
3
第一节概 述
第一节 概 述 气相色谱法(gas chromatography GC)是以气体作为流
动相的色谱分离分析方法。
4
第一节概 述
一、气相色谱法的特点及分类 （一）气相色谱法的特点 气相色谱法的特点:分析速度快、样品用量少、选择性
7
第一节概 述
载气系统 包括气源、气体净化器、气体流速控制和 测量装置。
进样系统 包括进样器、气化室和控温装置。
分离系统 包括色谱柱和色谱柱箱。
检测系统 包括检测器和控温装置。
记录系统 包括放大器、记录仪或数据处理装置。
8
第一节概 述
思考
课堂互动
您能说出气相色谱仪的主要构成吗？
20
第三节气相色谱的固定相和流动相
2．固定液的分类 常用化学分类和极性分类。 化学分类是以固定液的化学结构为依据，可分为烃
类、硅氧烷类、醇类、酯类等，其优点是便于按被 分离组分与固定液的“结构相似”原则来选择固定 液。
21
第三节气相色谱的固定相和流动相
释如何控制色谱条件，提高柱效吗？
19
第三节气相色谱法的固定相和流动相
第三节 气相色谱法的固定相和流动相
一、气-液色谱的固定相
（一)固定液 1．对固定液的要求
①选择性能高，对不同的组分有不同的分配系数。② 对样品中各组分有足够的溶解能力。③热稳定性要好。 ④化学稳定性好，不与组分发生化学反应。⑤蒸汽压低， 粘度小，能牢固地附着于载体上。
小用传质系数来表示，它包括气相传质阻力系数Cg 和液 相传质阻力系数 Cl ，因前者较小，所以 C Cl 。
Cl
2k 3(1 k)2
df2 Dl
式中，df为固定液液膜厚度，k为容量因子，Dl为组分在 固定液中的扩散系数。
18
第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动 您能根据范第姆特方程式的含义，解
HL n
12
第二节气相色谱法的基本理论
有效塔板数:
neff
( tR
)2
5.54( tR )2 W1/ 2
16( tR W
)2
有效塔板高度:
H eff
L neff
13
第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动
1.在一根3m长的色谱柱上，分离一个样品的结果为:A组分的保 留时间为17分钟，B组分的保留时间为14分钟，空气峰的保留 时间为1分钟，A和B两组分色谱峰的基线宽度为1分钟，用组分 A计算色谱柱的理论塔板数n为多少？板高H为多少？
A 2 d 涡流扩散项A可表示为： p 式中为填充不规则因子，dP为固定相颗粒的平均直径。
16
第二节气相色谱法的基本理论
2．纵向扩散项 由于样品组分被载气带入色谱柱后， 是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中，在 “塞子”的前后(纵向)存在着浓度差，而形成浓度梯 度，因此势必使运动着的分子产生纵向扩散。