第十二章 气相色谱法
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第十二章色谱分析基础
2020/1/31
1. 气相色谱分离过程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
（2） 灵敏度高 可以检测出μ g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。
（3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。
（4） 应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。
不足之处： 被分离组分的定性较为困难。
2020/1/31
5. 分配比与保留时间的关系
滞留因子（retardation
factor）：
RS
uS u
us：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线
速度；滞留因子RS也可以用质量分数ω表示：
RS
ms ms mM
1 1 ms
1 1 k
mM
若组分和流动相通过长度为L的分离柱，需要的时间分
2020/1/31
二、色谱分离过程
色谱分离过程是在色谱柱内完成的。 填充柱色谱: 气固(液固)色谱和气液(液液)色谱，两者的 分离机理不同。 气固(液固)色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液(液液)色谱的固定相: 由 担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 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。
1. 气相色谱分离过程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
（2） 灵敏度高 可以检测出μ g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。
（3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。
（4） 应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。
不足之处： 被分离组分的定性较为困难。
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5. 分配比与保留时间的关系
滞留因子（retardation
factor）：
RS
uS u
us：组分在分离柱内的线速度；u：流动相在分离柱内的线
速度；滞留因子RS也可以用质量分数ω表示：
RS
ms ms mM
1 1 ms
1 1 k
mM
若组分和流动相通过长度为L的分离柱，需要的时间分
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二、色谱分离过程
色谱分离过程是在色谱柱内完成的。 填充柱色谱: 气固(液固)色谱和气液(液液)色谱，两者的 分离机理不同。 气固(液固)色谱的固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。 气液(液液)色谱的固定相: 由 担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解能力的不同。 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。
无机及分析化学第十二章色谱分析法
液相色谱法
按两相所处状 态不同分类
流动相为液体，当固定相为固体吸附剂时，称为液-固色谱； 当固定相为液体，称为液-液色谱。
气相色谱法
流动相为气体，当固定相为固体吸附剂时，称为气-固色谱； 当固定相为液体，称为气-液色谱。
按操作形式 不同分类
柱色谱法 将固定相装于柱管内，构成色谱柱，利用色谱柱分离混合组 分的方法。
1. 气相色谱法的分类 (1) 按固定相的物态 可分为气-固色谱、气-液色谱。 (2) 按色谱原理不同 可分为吸附色谱、分配色谱。 (3) 按色谱柱的不同 可分为填充柱色谱法、毛细管柱色谱法。 2. 气相色谱法的特点 气相色谱法具有分辨效能高，选择性好，试样用量少、灵敏度高、分析速度快及 应用广泛等特点。主要用来分离测定一些气体及易挥发性物质。对于挥发性较差 的液体、固体，需采用制备衍生物或裂解等方法，增加挥发性来测量。
薄层色谱法 将固定相涂铺在平板上，制成薄层板，点样后，用展开剂(流 动相)将其展开，然后用薄层板斑点定位后进行定量和定性分 析的方法。
纸色谱法
以滤纸作为载体，以滤纸上面吸附的水作为固定相，然后与 薄层色谱法相同的操作形式进行分离分析的方法。
按色谱过程的 分离原理分类
吸附色谱法
用吸附剂作固定相，利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的 差异来进行的分离分析方法。 分配色谱法
第三节 柱色谱
一、原理 柱色谱法是把固体吸附剂填充在直立的填充色谱柱内。将要分离的溶液试样由顶端加 入，然后连续地加入流动相或者洗脱液，随着展开剂自上而下流过，被分离的组分在 吸附剂表面不断产生吸附-解吸，再吸附-再解吸的过程，不同的组分，与固定相的吸 附能力有差异，与固定相吸附弱的组分，在柱内迁移速度较快，先流出色谱柱；与固 定相吸附强的组分，在柱内迁移速度较慢，后流出色谱柱，从而达到分离的目的。
《气相色谱法》课件
定义
气相色谱法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，利用不同物质 在固定相和流动相之间的分配系数差 异进行分离。
原理
通过将待测样品中的各组分在两相之 间进行吸附、脱附、溶解、挥发的过 程，使各组分在两相中具有不同的分 配系数，从而实现分离。
发展历程与现状
发展历程
气相色谱法自20世纪50年代问世以来，经历了不断改进和完 善的过程，逐渐成为一种高效、快速、灵敏的分析方法。
气相色谱法的优缺点
优点
高分离效能
气相色谱法具有很高的分离效能，能够分离复杂 混合物中的各种组分。
快速分析
通过优化色谱条件，可以实现快速分析，提高工 作效率。
ABCD
高灵敏度
通过先进的检测技术，气相色谱法能够检测出低 浓度的物质，满足痕量分析的要求。
应用广泛
气相色谱法可以应用于各种领域，如环境监测、 食品检测、药物分析等。
分离柱
常用的分离柱有填充柱和 毛细管柱，选择合适的分 离柱是关键。
分离温度
温度对分离效果影响较大 ，需根据被测物质性质选 择合适的温度范围。
检测技术
热导检测器
基于热导原理，对气体或蒸气进行检测。
氢火焰离子化检测器
用于检测有机化合物，具有高灵敏度和选择性。
电子捕获检测器
用于检测电负性物质，如有机氯、有机磷等。
信号处理
检测器输出的信号需要经过放大、处 理和记录，以便准确测量各组分的浓 度。
进样系统
功能
进样系统负责将样品引入色谱柱。
类型
常见类型有直接进样、分流进样和不分流 进样等。
进样量控制
进样方式
进样量的大小和准确度对实验结果有重要 影响，因此需要精确控制进样量。
气相色谱法是一种分离和分析复杂混 合物中各组分的方法，利用不同物质 在固定相和流动相之间的分配系数差 异进行分离。
原理
通过将待测样品中的各组分在两相之 间进行吸附、脱附、溶解、挥发的过 程，使各组分在两相中具有不同的分 配系数，从而实现分离。
发展历程与现状
发展历程
气相色谱法自20世纪50年代问世以来，经历了不断改进和完 善的过程，逐渐成为一种高效、快速、灵敏的分析方法。
气相色谱法的优缺点
优点
高分离效能
气相色谱法具有很高的分离效能，能够分离复杂 混合物中的各种组分。
快速分析
通过优化色谱条件，可以实现快速分析，提高工 作效率。
ABCD
高灵敏度
通过先进的检测技术，气相色谱法能够检测出低 浓度的物质，满足痕量分析的要求。
应用广泛
气相色谱法可以应用于各种领域，如环境监测、 食品检测、药物分析等。
分离柱
常用的分离柱有填充柱和 毛细管柱，选择合适的分 离柱是关键。
分离温度
温度对分离效果影响较大 ，需根据被测物质性质选 择合适的温度范围。
检测技术
热导检测器
基于热导原理，对气体或蒸气进行检测。
氢火焰离子化检测器
用于检测有机化合物，具有高灵敏度和选择性。
电子捕获检测器
用于检测电负性物质，如有机氯、有机磷等。
信号处理
检测器输出的信号需要经过放大、处 理和记录，以便准确测量各组分的浓 度。
进样系统
功能
进样系统负责将样品引入色谱柱。
类型
常见类型有直接进样、分流进样和不分流 进样等。
进样量控制
进样方式
进样量的大小和准确度对实验结果有重要 影响，因此需要精确控制进样量。
第十二章 色谱分析法
第十二章色谱分析法1、简要说明气相色谱法的分离原理答：气相色谱法的分离原理是利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的分配系数。
当两相作相对移动时，混合物中各组分在两相中反复多次分配，原来微波的分配差异产生了很明显的分离效果，从而依先后顺序流出色谱柱。
2、气相色谱仪有哪些主要部件？各有什么作用？答：气相色谱仪的主要部件有：高压气瓶、气化室、恒温箱、色谱柱、检测器。
高压气瓶：储存载气；气化室：将液体或固体试样瞬间气化，以保证色谱峰有较小的宽度；恒温箱：严格控制色谱柱的温度；色谱柱：分离试样；检测器：将组分及其浓度变化以不同方式转换成易于测量的电信号。
或答：气路系统：是一个载气连续运行的密闭管路系统，通过该系统，可获得纯净、流速稳定的载气。
进样系统：包括进样器和气化室。
其作用是让液体试样在进入色谱柱前瞬间气，快速而定量地加到色谱柱上端。
分离系统：色谱柱是色谱仪的分离系统，试样各组分的分离在色谱柱中进行。
温控系统：主要指对色谱柱、气化室、检测器三处的温度控制。
检测系统：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。
3、试述热导池检测器及氢火焰电离检测器的工作原理。
答：热电池检测器是基于被分离组分与载气的导热系数不同进行检测的。
当通过热导池他体的气体组成及浓度发生变化时，引起热敏元件温度的改变，由此产生的电阻值变化通过惠斯登电桥检测，其检测信号大小和组分浓度成正比。
氢火焰电离检测器是根据含碳有机物在氢火焰中发生电离的原理检测的。
4、根据速率理论方程式，讨论气相色谱操作条件的选择。
答：H = A + B/u + Cu操作条件选择：①使用适当细粒度和颗粒均匀的填充物，并尽量填充均匀，紧密，减小涡流扩散；②载气流速u，当u较小时，分析扩散项B/u成为影响H的主要因素，此时应采用相对分子质量较大的载气（N2、Ar）以使组分在气相中有较小的扩散系数，减小组分在气相中停留的时间；当u较大时，传质阻力项Cu成为影响H的主要因素，此时宜用相对分子质量低的载气（H2、He）使组分在气相中有较大的扩散系数，减小气相传质阻力。
色谱
（4）极性与非极性组分的混合物，一般选用极性固定液。
7．色谱定性和定量分析的依据是什么？各有哪些主要定性和定量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法。
答：色谱定性分析的依据是：保留值。
主要的定性分析方法：（1）利用保留值与已知物对照定性。
（2）利用保留值经验规律定性。
（3）根据文献保留数据定性。
色谱定量分析的依据是：被测组分的质量与其色谱峰面积成正比。
解：
17．化合物A与正二十四烷及二十五烷相混合注入色谱柱进行试验，测得的调整保留时间为：A 10.20min；n-C24H509.81min；n-C25H5211.56min。计算化合物A的保留指数（IA）.
解：
18．对只含有乙醇、正庚烷、苯和乙醇乙酯的某化合物进行色谱分析，其测定数据如下：
化合物
乙醇
第十二章色谱分析法
1．简要说明气相色谱法的分离原理。
答：利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当两相作相对移动时，使这些物质在两相间进行反复多次分配，原来微小的分配差异产生了很明显的分离效果，从而依先后顺序流出色谱柱。
2．气相色谱仪有哪些主要部件，各有什么作用？
答：气相色谱仪的主要部件有：高压气瓶、气化室、恒温箱、色谱柱、检测器。
解：
正庚烷
苯
乙醇乙酯
Ai/cm2
5.0
9.0
4.0
7.0
fi
0.64
0.70
0.78
0.79
计算各组分的质量分数。
解：
19．用甲醇作内标，称取0.0573g甲醇和5.869g环氧丙烷试样，混合后进行色谱分析，测得甲醇和水的峰面积分别为164mm2和186mm2，校正因子分别为0.59和0.56。计算环氧丙烷中水的质量分数。
7．色谱定性和定量分析的依据是什么？各有哪些主要定性和定量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法。
答：色谱定性分析的依据是：保留值。
主要的定性分析方法：（1）利用保留值与已知物对照定性。
（2）利用保留值经验规律定性。
（3）根据文献保留数据定性。
色谱定量分析的依据是：被测组分的质量与其色谱峰面积成正比。
解：
17．化合物A与正二十四烷及二十五烷相混合注入色谱柱进行试验，测得的调整保留时间为：A 10.20min；n-C24H509.81min；n-C25H5211.56min。计算化合物A的保留指数（IA）.
解：
18．对只含有乙醇、正庚烷、苯和乙醇乙酯的某化合物进行色谱分析，其测定数据如下：
化合物
乙醇
第十二章色谱分析法
1．简要说明气相色谱法的分离原理。
答：利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当两相作相对移动时，使这些物质在两相间进行反复多次分配，原来微小的分配差异产生了很明显的分离效果，从而依先后顺序流出色谱柱。
2．气相色谱仪有哪些主要部件，各有什么作用？
答：气相色谱仪的主要部件有：高压气瓶、气化室、恒温箱、色谱柱、检测器。
解：
正庚烷
苯
乙醇乙酯
Ai/cm2
5.0
9.0
4.0
7.0
fi
0.64
0.70
0.78
0.79
计算各组分的质量分数。
解：
19．用甲醇作内标，称取0.0573g甲醇和5.869g环氧丙烷试样，混合后进行色谱分析，测得甲醇和水的峰面积分别为164mm2和186mm2，校正因子分别为0.59和0.56。计算环氧丙烷中水的质量分数。
气相色谱法及其应用-PPT
血液中乙醇，麻醉剂及氨基酸的分析；某些挥发性药 品的分析
第二部分 气相色谱仪系统及功能
GC工作过程示意图
载气系统
分离系统
检测和 记录系统
进样系统
温控系统
一、载气系统
{ 气源
载气系统 净化干燥管
载气流速控制装置
常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气
{ 载气选择依据 检测器 柱效
{
二、进样系统
进样系统
色谱柱的温度控制方式有： 恒温和程序升温 程序升温指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，以达到用 最短时间获得最佳分离的目的。 对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序 升温法进行分析。
恒温150 ℃
程序升温50~250℃， 8℃/min
正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较
程序升温不仅可以改善分离，而且可 以缩短分析时间。
组分峰影响。
优点
准确度高
岛津GC-2014型
1 . 热导池检测器 (TCD)
A R1 R2 B 参比 测量
工作原理：纯载气是一条 直线，当有有试样气通过 时，由于导热系数与载气 不同，测量池中热敏电阻 上的温度发生变化，其阻 值随之改变，电桥平衡遭 破坏，AB两点间的电位 不再相等，记录仪上即出 现峰电位。待测组分的导 热系数越大，测量池中热 敏电阻上的温度变化越大， 其电阻值也越大。
V0 t0Fc
5 . 保留体积Vr
Vr tr Fc
6 .校正(调整)保留体积
三、峰高与峰面积－定量分析的依据
四、区域宽度－柱效
峰底宽度W
半峰宽W1/2 标准偏差σ
W 4 W1/2 2.35
五、 分离度 定义： R tr2tr1 2(tr2tr1) 12(W1W2) (W1W2) tr2, tr1: 组分2和组分1的保留时间 W2, W1: 组分2和组分1的峰底宽度
第二部分 气相色谱仪系统及功能
GC工作过程示意图
载气系统
分离系统
检测和 记录系统
进样系统
温控系统
一、载气系统
{ 气源
载气系统 净化干燥管
载气流速控制装置
常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气
{ 载气选择依据 检测器 柱效
{
二、进样系统
进样系统
色谱柱的温度控制方式有： 恒温和程序升温 程序升温指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，以达到用 最短时间获得最佳分离的目的。 对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序 升温法进行分析。
恒温150 ℃
程序升温50~250℃， 8℃/min
正构烷烃恒温和程序升温色谱图比较
程序升温不仅可以改善分离，而且可 以缩短分析时间。
组分峰影响。
优点
准确度高
岛津GC-2014型
1 . 热导池检测器 (TCD)
A R1 R2 B 参比 测量
工作原理：纯载气是一条 直线，当有有试样气通过 时，由于导热系数与载气 不同，测量池中热敏电阻 上的温度发生变化，其阻 值随之改变，电桥平衡遭 破坏，AB两点间的电位 不再相等，记录仪上即出 现峰电位。待测组分的导 热系数越大，测量池中热 敏电阻上的温度变化越大， 其电阻值也越大。
V0 t0Fc
5 . 保留体积Vr
Vr tr Fc
6 .校正(调整)保留体积
三、峰高与峰面积－定量分析的依据
四、区域宽度－柱效
峰底宽度W
半峰宽W1/2 标准偏差σ
W 4 W1/2 2.35
五、 分离度 定义： R tr2tr1 2(tr2tr1) 12(W1W2) (W1W2) tr2, tr1: 组分2和组分1的保留时间 W2, W1: 组分2和组分1的峰底宽度
第12章 色谱分析导论 2011
r
V0 = t0 Fco 其中， 其值为： 其中，Fco为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为：
Fco = F0 Tc p0 − pw • Tr p0
检测器出口流速； 室温； 柱温； 大气压； 室温时水蒸汽压。 F0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。
e. 保留体积 r：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相 保留体积V 的体积。 的体积。
第十二章 色谱分析导论 Chromatography
第一节 概述 历史、色谱分离过程、分类 历史、色谱分离过程、 第二节 色谱流出曲线 色谱图及相关术语 第三节 色谱理论基础 塔板理论 速率理论 第四节 分离度及色谱分离方程、 分离度及色谱分离方程、影响分离的因素
第一节
一、发展历史
概述
1903年，俄国植物学家茨维特Mikhail Tswett 最 先发明了色谱。他采用填充有固体CaCO3细粒子 的玻璃柱，将植物色素的混合物(叶绿素和叶黄素 chlorophylls & xanthophylls)加于柱顶端，然后以 石油醚溶剂淋洗，被分离的组份在柱中显示了不 同的色带，他称之为色谱 (希腊语中 “chroma”=color; “graphein”=write) 。 50年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术的 发展；复杂组分分析发展的要求。 1937-1972年，15年中有12个Nobel奖是有关 色谱研究的！
色谱柱
色谱分离基本原理： 二、 色谱分离基本原理： 使用外力使含有样品的流动相（气体、 使用外力使含有样品的流动相（气体、液 体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、 体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与 流动相互不相溶的固定相表面, 流动相互不相溶的固定相表面,样品中各组份在两 相中进行不同程度的作用, 相中进行不同程度的作用,与固定相作用强的组份 随流动相流出的速度慢，反之， 随流动相流出的速度慢，反之，与固定相作用弱 的组份随流动相流出的速度快。 的组份随流动相流出的速度快。由于流出的速度 的差异， 的差异，使得混合组份最终形成各个单组份的 “带(band)”或“区(zone)”，对依次流出的各个 或 ， 单组份物质可分别进行定性、定量分析。 单组份物质可分别进行定性、定量分析。
V0 = t0 Fco 其中， 其值为： 其中，Fco为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为：
Fco = F0 Tc p0 − pw • Tr p0
检测器出口流速； 室温； 柱温； 大气压； 室温时水蒸汽压。 F0-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。
e. 保留体积 r：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相 保留体积V 的体积。 的体积。
第十二章 色谱分析导论 Chromatography
第一节 概述 历史、色谱分离过程、分类 历史、色谱分离过程、 第二节 色谱流出曲线 色谱图及相关术语 第三节 色谱理论基础 塔板理论 速率理论 第四节 分离度及色谱分离方程、 分离度及色谱分离方程、影响分离的因素
第一节
一、发展历史
概述
1903年，俄国植物学家茨维特Mikhail Tswett 最 先发明了色谱。他采用填充有固体CaCO3细粒子 的玻璃柱，将植物色素的混合物(叶绿素和叶黄素 chlorophylls & xanthophylls)加于柱顶端，然后以 石油醚溶剂淋洗，被分离的组份在柱中显示了不 同的色带，他称之为色谱 (希腊语中 “chroma”=color; “graphein”=write) 。 50年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术的 发展；复杂组分分析发展的要求。 1937-1972年，15年中有12个Nobel奖是有关 色谱研究的！
色谱柱
色谱分离基本原理： 二、 色谱分离基本原理： 使用外力使含有样品的流动相（气体、 使用外力使含有样品的流动相（气体、液 体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、 体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与 流动相互不相溶的固定相表面, 流动相互不相溶的固定相表面,样品中各组份在两 相中进行不同程度的作用, 相中进行不同程度的作用,与固定相作用强的组份 随流动相流出的速度慢，反之， 随流动相流出的速度慢，反之，与固定相作用弱 的组份随流动相流出的速度快。 的组份随流动相流出的速度快。由于流出的速度 的差异， 的差异，使得混合组份最终形成各个单组份的 “带(band)”或“区(zone)”，对依次流出的各个 或 ， 单组份物质可分别进行定性、定量分析。 单组份物质可分别进行定性、定量分析。
第十二章色谱分析法
分类，该实验属于__________色谱；按色谱分离机
理分类，该实验属于________色谱。
（北师大）
三、气相色谱分离过程及有关术语
(一) 气相色谱分离过程
A+B 色谱柱 检测器 记录仪
(1)载气试样
B A
(2)载气试样
A+B B
A
(3)载气试样
B A
(4)载气试样
B
(5)载气试样
图12.2 气相色谱分离过程示意图
存在的空间。
分离原理:
不同的物质在互不相溶的两相中，具有不同 的分配系数，当两相做相对移动时，物质就会在 两相间进行反复多次的分配，从而在移动速度上 产生差异，最后使得各组分得以分离。
二．色谱法的分类
1．按两相的状态分： 流动相 固定相 类型 液体 固体 液-固色谱 液体 液体 液-液色谱 气体 固体 气-固色谱 气体 液体 气-液色谱
第十二章
色谱分析法
第一节 概述
一．色谱法简介
创立:
1903年俄国的植物学家茨维特研究植物叶片中的色素成分时 首先提出来的。分离色素装置如图示。
固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚
色带
固定相和流动相:
固定相是相对于仪器位置固定不动的一相，
流动相是相对于固定相不断运动的一相，
两相一定要有相对运动，且互不相溶， 固定相和流动相为色谱分离中的样品提供了一个
t ' R (2) t 'R (1)
R (2)
V 'R (2) V 'R (1)
1
t 'R (1) )
相对保留值仅与柱温和固定相性质有关，而与 载气流量等其它实验条件无关，因此，它是色谱定性 分析的重要参数之一。 相对保留值还可以用来表示色谱柱的选择性。 R2,1值越大，两组分的tR 值相差越大，越容易实现分 离，当R2,1 =1 时，两组分色谱峰重叠。
理分类，该实验属于________色谱。
（北师大）
三、气相色谱分离过程及有关术语
(一) 气相色谱分离过程
A+B 色谱柱 检测器 记录仪
(1)载气试样
B A
(2)载气试样
A+B B
A
(3)载气试样
B A
(4)载气试样
B
(5)载气试样
图12.2 气相色谱分离过程示意图
存在的空间。
分离原理:
不同的物质在互不相溶的两相中，具有不同 的分配系数，当两相做相对移动时，物质就会在 两相间进行反复多次的分配，从而在移动速度上 产生差异，最后使得各组分得以分离。
二．色谱法的分类
1．按两相的状态分： 流动相 固定相 类型 液体 固体 液-固色谱 液体 液体 液-液色谱 气体 固体 气-固色谱 气体 液体 气-液色谱
第十二章
色谱分析法
第一节 概述
一．色谱法简介
创立:
1903年俄国的植物学家茨维特研究植物叶片中的色素成分时 首先提出来的。分离色素装置如图示。
固定相——CaCO3颗粒 流动相——石油醚
色带
固定相和流动相:
固定相是相对于仪器位置固定不动的一相，
流动相是相对于固定相不断运动的一相，
两相一定要有相对运动，且互不相溶， 固定相和流动相为色谱分离中的样品提供了一个
t ' R (2) t 'R (1)
R (2)
V 'R (2) V 'R (1)
1
t 'R (1) )
相对保留值仅与柱温和固定相性质有关，而与 载气流量等其它实验条件无关，因此，它是色谱定性 分析的重要参数之一。 相对保留值还可以用来表示色谱柱的选择性。 R2,1值越大，两组分的tR 值相差越大，越容易实现分 离，当R2,1 =1 时，两组分色谱峰重叠。
色谱分析2
色谱法的目的：分离混合物。即要求组分的峰距离足够大，色 谱峰越窄越好。 组分保留时间为何不同？色谱峰宽窄不一？ 组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制；
（组分和固定相的结构和性质,如分配系数）
色谱峰宽度：色谱过程的动力学因素控制； （两相中的运动阻力，扩散） 影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评 价指标及其关系。
(1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越 小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，即 使分配系数只有微小的差别，仍可获得好的分离效果。所得 色谱峰越窄。
(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔 板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定 物质。 (3) 柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组 分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法 分离。 (4) 塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效（如塔板高度H） 的因素及提高柱效的途径。
2.有效塔板数和有效塔板高度
组分在 t0 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：
tR 2 tR 2 n理 5.54( ) 16( ) W1/ 2 Wb
n有效
' ' tR t 5.54( ) 2 16( R ) 2 W1/ 2 Wb
H 有效
L n有效
同一根色谱柱对不同组分的柱效能是不一样的，当 用这些指标表示柱效能的时候，应说明对何种组分
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K越大，出峰越慢；
试样一定时，K主要取决于固定相性质；
（组分和固定相的结构和性质,如分配系数）
色谱峰宽度：色谱过程的动力学因素控制； （两相中的运动阻力，扩散） 影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评 价指标及其关系。
(1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越 小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，即 使分配系数只有微小的差别，仍可获得好的分离效果。所得 色谱峰越窄。
(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔 板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定 物质。 (3) 柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组 分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法 分离。 (4) 塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效（如塔板高度H） 的因素及提高柱效的途径。
2.有效塔板数和有效塔板高度
组分在 t0 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：
tR 2 tR 2 n理 5.54( ) 16( ) W1/ 2 Wb
n有效
' ' tR t 5.54( ) 2 16( R ) 2 W1/ 2 Wb
H 有效
L n有效
同一根色谱柱对不同组分的柱效能是不一样的，当 用这些指标表示柱效能的时候，应说明对何种组分
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K越大，出峰越慢；
试样一定时，K主要取决于固定相性质；
《气相色谱法》课件
应用领域
广泛应用于化学、生命科学、环境科学以及制药和石油等行业。
气相色谱仪的组成
仪器组成及原理
了解气相色谱仪的各个部件 以及其工作原理对有效分析 至关重要。
样品处理方法
对样品进行预处理可以提高 气相色谱法的分离效果和检 测灵敏度。
检测器种类及选择
不同的检测器适用于不同类 型的化合物，选择适合的检 测器可以提高分析的准确性。
气相色谱法的优缺点
优点
• 高分离效率 • 高灵敏度 • 快速分析
缺点
• 需要专业的技术知识 • 对样品的预处理要求严格 • 不能分析不易挥发的大分子化合物
Hale Waihona Puke 结与展望气相色谱法在科学研究中的重要性
气相色谱法是一项重要的分析工具，为科学研究提供了精确、快速、高效的分析手段。
可能的研究方向
未来的研究可以探索新的应用领域和改进气相色谱法的分离效果和检测灵敏性。
操作步骤
1
柱的装配
2
将柱装入气相色谱仪中，并确保柱
的正确安装和连接。
3
样品的进样
4
将处理过的样品注入气相色谱仪中，
实现样品的分析和检测。
5
样品制备
如何准备样品以确保样品的准确性 和可靠性。
柱的条件设置
配置适当的柱温和载气流速等条件， 以实现目标化合物的分离。
数据分析
对色谱图进行解析和数据处理，得 出分析结果及结论。
《气相色谱法》PPT课件
欢迎进入《气相色谱法》PPT课件！本课程将带您了解什么是气相色谱法，其 在科学研究中的应用及操作步骤。让我们一起开始这段令人兴奋的科学之旅 吧！
什么是气相色谱法
定义
气相色谱法是一种分离和分析化合物的方法，通过样品的蒸发和气相流动来实现分离。
广泛应用于化学、生命科学、环境科学以及制药和石油等行业。
气相色谱仪的组成
仪器组成及原理
了解气相色谱仪的各个部件 以及其工作原理对有效分析 至关重要。
样品处理方法
对样品进行预处理可以提高 气相色谱法的分离效果和检 测灵敏度。
检测器种类及选择
不同的检测器适用于不同类 型的化合物，选择适合的检 测器可以提高分析的准确性。
气相色谱法的优缺点
优点
• 高分离效率 • 高灵敏度 • 快速分析
缺点
• 需要专业的技术知识 • 对样品的预处理要求严格 • 不能分析不易挥发的大分子化合物
Hale Waihona Puke 结与展望气相色谱法在科学研究中的重要性
气相色谱法是一项重要的分析工具，为科学研究提供了精确、快速、高效的分析手段。
可能的研究方向
未来的研究可以探索新的应用领域和改进气相色谱法的分离效果和检测灵敏性。
操作步骤
1
柱的装配
2
将柱装入气相色谱仪中，并确保柱
的正确安装和连接。
3
样品的进样
4
将处理过的样品注入气相色谱仪中，
实现样品的分析和检测。
5
样品制备
如何准备样品以确保样品的准确性 和可靠性。
柱的条件设置
配置适当的柱温和载气流速等条件， 以实现目标化合物的分离。
数据分析
对色谱图进行解析和数据处理，得 出分析结果及结论。
《气相色谱法》PPT课件
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什么是气相色谱法
定义
气相色谱法是一种分离和分析化合物的方法，通过样品的蒸发和气相流动来实现分离。
分析化学(第四版_高职高专第十二章 色谱分析法
分析化学
（第四版）
高职高专化学教材编写组 编
第十二章 色谱分析法
“十二五”职业教育国家规划教材
主要内容
第一节 概述 第二节 气相色谱仪 第三节 气相色谱理论基础 第四节 气相色谱分离条件的选择 第五节 气相色谱分析方法 第六节 高效液相色谱法简介 第七节 色谱法应用实例
知识目标：
学习目标
理解色谱分析基本术语。
（2）按分离原理分类
① 吸附色谱法 在气-固色谱和液-固色谱中，组分与固定相间的作用是吸
附和脱附作用，故该固定相被称为固体吸附剂，对应的色谱则 称为吸附色谱。组分在固体吸附剂上的吸附能力越强，在色谱 柱内停留的时间越长，流过色谱柱需要的时间越长，反之则越 短。不同的组分在同种固体吸附剂上吸附能力不同，流过色谱 柱需要的时间也不同，因此分先后流出色谱柱而得到分离。
气相色谱仪基本结构-温控系统
一般地，气化室温度比柱温高30℃~70℃，以保证试样能瞬 间气化而不分解。
检测器温度与柱温相同或略高于柱温，以防止样品在检测器 冷凝。检测器的温度控制精度要求在±0.1C以内，色谱柱的温度 也要求能精确控制。
气相色谱仪基本结构 5．检测、记录系统
检测记录系统包括：检测器、放大器和记录仪。 目前许多气相色谱仪采用了色谱工作站的计算机系统，不仅可 对色谱仪进行实时控制，还可自动采集数据和完成数据处理。 气相色谱检测器的种类很多，常用的有热导检测器、火焰离子 化检测器、电子捕获检测器和火焰光度检测器等。
② 分配色谱法 在气-液色谱和液-液色谱中，固定相是由一种惰性固体（即 载体或担体）和表面涂渍的高沸点有机化合物液体（称为固定 液）组成，而能与被分离的组分起作用的是固定液。组分随流 动相进入色谱柱后，会溶解在固定液中，然后又从固定液中挥 发出来，再进入流动相。即组分在固定液中反复地进行溶解、 挥发、再溶解、再挥发的过程，不断在流动相和固定相两相间 进行分配并达到平衡。故气-液色谱和液-液色谱被分别称为气液分配色谱和液-液分配色谱。
（第四版）
高职高专化学教材编写组 编
第十二章 色谱分析法
“十二五”职业教育国家规划教材
主要内容
第一节 概述 第二节 气相色谱仪 第三节 气相色谱理论基础 第四节 气相色谱分离条件的选择 第五节 气相色谱分析方法 第六节 高效液相色谱法简介 第七节 色谱法应用实例
知识目标：
学习目标
理解色谱分析基本术语。
（2）按分离原理分类
① 吸附色谱法 在气-固色谱和液-固色谱中，组分与固定相间的作用是吸
附和脱附作用，故该固定相被称为固体吸附剂，对应的色谱则 称为吸附色谱。组分在固体吸附剂上的吸附能力越强，在色谱 柱内停留的时间越长，流过色谱柱需要的时间越长，反之则越 短。不同的组分在同种固体吸附剂上吸附能力不同，流过色谱 柱需要的时间也不同，因此分先后流出色谱柱而得到分离。
气相色谱仪基本结构-温控系统
一般地，气化室温度比柱温高30℃~70℃，以保证试样能瞬 间气化而不分解。
检测器温度与柱温相同或略高于柱温，以防止样品在检测器 冷凝。检测器的温度控制精度要求在±0.1C以内，色谱柱的温度 也要求能精确控制。
气相色谱仪基本结构 5．检测、记录系统
检测记录系统包括：检测器、放大器和记录仪。 目前许多气相色谱仪采用了色谱工作站的计算机系统，不仅可 对色谱仪进行实时控制，还可自动采集数据和完成数据处理。 气相色谱检测器的种类很多，常用的有热导检测器、火焰离子 化检测器、电子捕获检测器和火焰光度检测器等。
② 分配色谱法 在气-液色谱和液-液色谱中，固定相是由一种惰性固体（即 载体或担体）和表面涂渍的高沸点有机化合物液体（称为固定 液）组成，而能与被分离的组分起作用的是固定液。组分随流 动相进入色谱柱后，会溶解在固定液中，然后又从固定液中挥 发出来，再进入流动相。即组分在固定液中反复地进行溶解、 挥发、再溶解、再挥发的过程，不断在流动相和固定相两相间 进行分配并达到平衡。故气-液色谱和液-液色谱被分别称为气液分配色谱和液-液分配色谱。
气相色谱法PPT课件
根据需要检测的物质性质和浓度范围， 选择合适的色谱柱和检测器，以确保
最佳的分离和检测效果。
设计实验流程
根据气相色谱法的原理和特点，设计 合理的实验流程，包括样品处理、进 样、分离、检测等步骤。
优化实验条件
通过调整实验参数，如温度、压力、 流量等，优化实验条件，提高实验效 率和准确性。
实验操作技巧
样品处理
数据处理系统
功能
数据处理系统用于采集、处理和分析实验数 据，生成报告。
软件要求
需具备强大的数据处理功能，能进行基线校 正、峰识别、定量计算等操作。
硬件配置
数据处理系统的硬件配置需满足数据处理速 度和存储需求。
输出方式
数据处理系统应支持多种数据输出方式，如 文本、图表等，方便结果展示和交流。
03 气相色谱法的操作流程
气相色谱法ppt课件
contents
目录
• 气相色谱法简介 • 气相色谱法的基本构成 • 气相色谱法的操作流程 • 气相色谱法的实验技术 • 气相色谱法的应用实例 • 气相色谱法的未来发展与展望
01 气相色谱法简介
定义与原理
定义
气相色谱法是一种分离和分析复 杂混合物中各组分的方法，通过 不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异实现分离。
样品前处理
样品收集
确保样品具有代表性，避免交叉污染和误差。
样品浓缩
将样品中的待测组分进行浓缩，以便后续分析。
样品净化
去除样品中的干扰物质，提高分析的准确性和可靠性。
样品衍生化
将某些不易检测的化合物通过化学反应转化为更易检测的化合物。
气化与进样
气化
将样品加热使其变成气体，以便进入色谱柱进行分离。
进样
最佳的分离和检测效果。
设计实验流程
根据气相色谱法的原理和特点，设计 合理的实验流程，包括样品处理、进 样、分离、检测等步骤。
优化实验条件
通过调整实验参数，如温度、压力、 流量等，优化实验条件，提高实验效 率和准确性。
实验操作技巧
样品处理
数据处理系统
功能
数据处理系统用于采集、处理和分析实验数 据，生成报告。
软件要求
需具备强大的数据处理功能，能进行基线校 正、峰识别、定量计算等操作。
硬件配置
数据处理系统的硬件配置需满足数据处理速 度和存储需求。
输出方式
数据处理系统应支持多种数据输出方式，如 文本、图表等，方便结果展示和交流。
03 气相色谱法的操作流程
气相色谱法ppt课件
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目录
• 气相色谱法简介 • 气相色谱法的基本构成 • 气相色谱法的操作流程 • 气相色谱法的实验技术 • 气相色谱法的应用实例 • 气相色谱法的未来发展与展望
01 气相色谱法简介
定义与原理
定义
气相色谱法是一种分离和分析复 杂混合物中各组分的方法，通过 不同物质在固定相和流动相之间 的分配系数差异实现分离。
样品前处理
样品收集
确保样品具有代表性，避免交叉污染和误差。
样品浓缩
将样品中的待测组分进行浓缩，以便后续分析。
样品净化
去除样品中的干扰物质，提高分析的准确性和可靠性。
样品衍生化
将某些不易检测的化合物通过化学反应转化为更易检测的化合物。
气化与进样
气化
将样品加热使其变成气体，以便进入色谱柱进行分离。
进样
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。
12 色谱分析法
仪器分析
1、基线—在实验操 作条件下，色谱 柱中只有流动相 通过（没有组分 流出时）的曲线 叫基线。 稳定情况下：一条 水平直线。 基线上下波动称为 噪音。
仪器分析
2、色谱峰的高度h
峰高h —色谱峰最高点与基线之间的距离，可用 mm，mV，mA表示。峰的高低与组分浓度有关， 峰越高越窄越好。
h
仪器分析
1.涡流扩散项 A A = 2λdp
（1）影响因素： ①λ：填充物的不规则程度。λ↓，A↓。 ②dP：填充物的平均颗粒直径。 dP ↓，A↓。
（2）减小A的方法：
①填充色谱柱时要均匀、紧密；
②使用适当细度、颗粒均匀的填充物。
仪器分析
2. 分子扩散项 B / u 以GC为例： B / u = 2γ Dg / u （1）影响因素： ①γ：弯曲因子，填充物对分子扩散的障碍因素， γ ↓，B↓，(B/u)↓。 ②Dg：组分在流动相中的扩散系数。 Dg ↓，B↓， (B/u)↓。 影响Dg的因素： 与载气分子量的平方根成反比； 随T柱↓而↓，随P柱↑而↓。
仪器分析
(2)保留时间tR —— —组分流经色谱 柱时所需时间。 进样开始到柱后 出现最大值时所 需的时间。操作 条件不变时，一 种组分对应有一 个tR定值。
仪器分析
（3）调整保留时间t’R
扣除了死时间的保 留时间。 t’R=tR-t0 t’R 体现的是组分在 柱中被吸附或溶解 的实际时间。
VR kVg KVl
VR KVl Vg
仪器分析
（二）塔板理论
把色谱柱比作一个精馏塔，将连续的色 谱分离过程分割成多次的平衡过程的重 复，同时引入理论塔板数作为衡量柱效 率的指标。 对一个色谱柱来说，若色谱柱长度L固 定，每一块塔板的高度用H表示，称为 塔板高度。
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2.死时间 0 不被固定相 保留的组分，从进样开始到 色谱峰最大值出现时所需的 时间 。(空气、甲烷或乙醚 峰的保留时间）。 实际上为流动相流经色 谱柱所需要的时间：
t
3.调整保留时间
t
' R
t
' R
t R t0
L t0 u
——柱长（cm) ——流动相平均 线速度(cm/s)
4.保留体积 V R
tR t tR t
2
0 0
2 ,1
1
5 .分离度
（一）定义：相邻二色谱峰峰尖距离对峰宽均值的 之比为分离度
R= tR2 - tR1 (W1 + W2) / 2 R----- 分离度 tR1, tR2-----组分1, 2的保留时间 W1, W2-----组分1, 2的峰宽
R＜1, 峰重叠，未分开 R = 1, 认为基本分开，4σ分离 R = 1.5, 两峰完全分离，6σ分离
③分配系数在各塔板内是常数。
④纵向扩散可以忽略。
（一）质量分配和转移
1、单一组分B（kB=0.5）的分配和转移
①设色谱柱的塔板数n=5，即r=0、1、2、3、4 （或n-1）号。
②将单位质量的B加到第0号塔板上。 ③分配平衡后，0号塔板内ms/mm＝ 0.333/0.667。 ④进入一个塔板体积的流动相（一次转移），
影响传质过程的阻力。 结果：（非平衡状态）， 使有些分子较快向前移动，
图12-5 传质阻抗产生的峰展宽
而另一些滞后，引起峰展宽。 传质阻抗系数C，其单位s ，包括 Cm、Cs
A Wh/2 0.05h W0.05h B h
• 基线
在色谱操作条件下仅有 流动相通过检测器时，反 映检测器噪声随时间变化 的曲线。 稳定的基线是一条直线。
• 峰高(h)
从色谱峰顶点到基线的距离
h AB'
• 峰面积 （A）
从色谱峰曲线与基线间包围的面 积
区域宽度
1.标准偏差 σ
两个拐点E和F之间的距离
分配色谱
填充柱色谱
毛细管柱色谱
二、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
第一节 分析流程及常用术语
一、气相色谱仪的一般流程
气路系统 进样系统Fra bibliotek色谱柱系统检测和记录系统 控制系统 载气→减压→净化→稳压→ →色谱柱→检测器→记录仪 进样
有效理论塔板数和有效理论塔板高度
neff ＝5.54( t ' / W1 / 2 )2 R
neff ＝16( t ' / W )2 R
Heff =L/nef
小结： 塔板理论解释了流出曲线的形状
说明了组分的分配和分离过程
提出了评价柱效的指标 但某些假设与实际色谱过程不符
例1 某色谱柱长2m，测得某组分的保留时间为1.5min，
第十二章 气相色谱法
1. 气相色谱法的特点，气液色谱固定液的分类和
选择原则， 速率理论，色谱条件的选择，定性、
定量方法及适用范围 （掌握）
2. 气相色谱一般流程，检测器的分类、性能指标、 常用检测器（熟悉）
第十二章
气相色谱法（GC）
气相色谱法：以气体为流动相的色谱方法。
一、GC分类 1. 按固定相分 2. 按分离原理分 3. 按柱子粗细分 气-固色谱 气-液色谱 吸附色谱
结果：
组分B: k=0.5, 当N=6和7时，柱出口产生B的浓度最大点。 组分A：k=1，N=8和9时，柱出口处达到浓度最大点。 两组分开始分离，
k小的组分B在柱后先出现浓度极大值, 即先出柱。
一根色谱柱n=103以上，组分有微小的分配系数(容 量因子)差别即可实现完全分离。 分配系数(容量因子)不等是分离的前提。
的 一半 2.峰底宽度（W ） 在色谱峰两边的转折点(也 叫拐点即E F)所画的切线与 基线相交的截距。
wb
W 4
3.半峰宽
w1 2
2.355
峰高一半处的宽度GH
wb
w
1
2
4.峰面积 A 色谱峰与基线延长线所包围
0.607 h
的面积，精确计算时
A 1.065 h w1
2
保留值
1.保留时间 t R 从进样开始到色谱峰最大 值出现时所需的时间
在色谱纸上量得色谱峰的宽度为0.2cm，已知纸速为
2cm· -1，求塔板高度。 min 解：将色谱峰的宽度换算成时间：
Y 0.2cm 2.0cm min
1
0.1 min
tR 2 1. 5 2 n 16( ) 16( ) 1200 W 0.1
L 200cm H 0.17cm 1.7mm n 1200
图12-3 涡流扩散产生的峰展宽
（a）分子经过的路径 （b）峰展宽
• 涡流扩散 原因：柱填充不均匀 A=2dp A：涡流扩散系数，其单位为cm。
：填充不规则因子，填充技术和填料颗粒形
状决定。
dp：填料 (固定相) 颗粒的平均直径，
dp小， A小；但dp 太小， 和柱阻大。
使用适当粒度和颗粒均匀的单体，尽量填充均匀， 可减少涡流扩散。 空心毛细管柱中，A项为零。
二、色谱图及常用术语
色谱图： 检测器输出信号强度 随时间而变化的曲线，称为 色谱流出曲线或色谱图。
色谱峰：在一定色谱条件下，组分 通过检测器时，响应信号随时间 而变化的曲线称为色谱峰。
对称因子 fs= W0.05h / 2A = (A+B) / 2A W0.05h为0.05倍峰高处的峰宽， fs=0.95~1.05为对称峰； fs＜0.95为前沿峰； fs＞1.05为拖尾峰。
（1）γ
填充柱γ<1 ，硅藻土 为0.5—0.7
空心毛细管柱γ＝1 （2）Dg
与组分的性质有关。 与载气的分子量（M）的平方根成反比， 随柱温（T）升高而增大， 随柱压（P）增大而减小。
较低的柱温
（3）u 载气线速度较低时用氮气，较高时宜用氦气或氢气。
3.传质阻抗
传质：
溶解、扩散、转移的过程。
传质阻抗：
2. 纵向扩散 原因：浓度差 组分向“塞子”前后
扩散，使区带展宽。
纵向扩散项 B/u u，
图12-4 纵向扩散产生的峰展宽 （a）柱内谱带构型
影响因素： B=2Dg
2/s，（b）相应的色谱峰 B：纵向扩散系数，其单位为cm
：弯曲因子，反映固定相颗粒对分子扩散的阻碍。
Dg：组分在流动相中的扩散系数。
经过N次转移后，质量分布符合二项式 ： (ms+mm)N的展开式。
如N=3，展开式为： (0.333+0.667)3=0.037+0.222+0.444+0.296 0 1 2 3号
在固定相和流动相中的质量分布由k(K)决定 转移N次后，第r号塔板中的质量Nmr：
N
N! N－r r mr ms mm r!( N－r )!
R 1.5相邻色谱峰可认为完全分离
三、分配系数和色谱分离
（一） 分配系数和容量因子 1.分配系数
cs K cm
与组分、流动相、固定相的性质和温度有关 2.容量因子k
ms k mm Vs kK Vm
ms cs Vs k m m cm Vm
3.分配系数和容量因子的关系
4.分配系数和保留因子与保留时间的关系
2.质量（浓度）最大点的N，即保留体积。
2.两组分的分离
A(KA=1)和B(KB=0.5)两组分
组分A(kA=1)在n=5的色谱柱内和出口的分布 N r 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 0 0 0 0 0 1 0.5 0.5 0 0 0 0 2 0.25 0.5 0.25 0 0 0 3 0.125 0.375 0.375 0.125 0 0 4 0.063 0.250 0.375 0.250 0.063 0 5 0.032 0.157 0.313 0.313 0.157 0.032 6 0.016 0.095 0.235 0.313 0.235 0.079 7 0.008 0.056 0.165 0.274 0.274 0.118 8 0.004 0.032 0.111 0.220 0.274 0.137 9 0.002 0.018 0.072 0.166 0.247 0.137 10 0.001 0.010 0.045 0.094 0.207 0.124
(二) 流出曲线方程
1、二项式分布曲线 以组分A在柱出口处的质量分数对N作图。
N 柱出口 0 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 0.032
k=1的组分从n=5色谱柱中的流出曲线图
6
7 8 9 10
0.079
0.118 0.137 0.137 0.124
图12-1 k=1的组分从n=5柱中的流出曲线
答：塔板高度为1.7mm。
二、速率理论
1956年，荷兰学者范第姆特(Van Deemter)提出了
色谱过程动力学理论——速率理论。
H = A + B/u + Cu
塔板 高度 涡流 扩散 项 纵向 扩散 项
传质 阻抗 项
(一)影响H的动力学因数
1.涡流扩散(eddy diffusion) 也称为多径扩散
从进样开始到色谱峰最大值出现
在LC中为实测值（mL/min)
时所需通过的流动相的体积
V
5.死体积
V
0
R
F ctR
F
c
在GC中为校正到柱稳柱压下 的平均流速
6.调整保留体积
V
7.相对保留值
' R
F c t R V R V 0
t
3.调整保留时间
t
' R
t
' R
t R t0
L t0 u
——柱长（cm) ——流动相平均 线速度(cm/s)
4.保留体积 V R
tR t tR t
2
0 0
2 ,1
1
5 .分离度
（一）定义：相邻二色谱峰峰尖距离对峰宽均值的 之比为分离度
R= tR2 - tR1 (W1 + W2) / 2 R----- 分离度 tR1, tR2-----组分1, 2的保留时间 W1, W2-----组分1, 2的峰宽
R＜1, 峰重叠，未分开 R = 1, 认为基本分开，4σ分离 R = 1.5, 两峰完全分离，6σ分离
③分配系数在各塔板内是常数。
④纵向扩散可以忽略。
（一）质量分配和转移
1、单一组分B（kB=0.5）的分配和转移
①设色谱柱的塔板数n=5，即r=0、1、2、3、4 （或n-1）号。
②将单位质量的B加到第0号塔板上。 ③分配平衡后，0号塔板内ms/mm＝ 0.333/0.667。 ④进入一个塔板体积的流动相（一次转移），
影响传质过程的阻力。 结果：（非平衡状态）， 使有些分子较快向前移动，
图12-5 传质阻抗产生的峰展宽
而另一些滞后，引起峰展宽。 传质阻抗系数C，其单位s ，包括 Cm、Cs
A Wh/2 0.05h W0.05h B h
• 基线
在色谱操作条件下仅有 流动相通过检测器时，反 映检测器噪声随时间变化 的曲线。 稳定的基线是一条直线。
• 峰高(h)
从色谱峰顶点到基线的距离
h AB'
• 峰面积 （A）
从色谱峰曲线与基线间包围的面 积
区域宽度
1.标准偏差 σ
两个拐点E和F之间的距离
分配色谱
填充柱色谱
毛细管柱色谱
二、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
第一节 分析流程及常用术语
一、气相色谱仪的一般流程
气路系统 进样系统Fra bibliotek色谱柱系统检测和记录系统 控制系统 载气→减压→净化→稳压→ →色谱柱→检测器→记录仪 进样
有效理论塔板数和有效理论塔板高度
neff ＝5.54( t ' / W1 / 2 )2 R
neff ＝16( t ' / W )2 R
Heff =L/nef
小结： 塔板理论解释了流出曲线的形状
说明了组分的分配和分离过程
提出了评价柱效的指标 但某些假设与实际色谱过程不符
例1 某色谱柱长2m，测得某组分的保留时间为1.5min，
第十二章 气相色谱法
1. 气相色谱法的特点，气液色谱固定液的分类和
选择原则， 速率理论，色谱条件的选择，定性、
定量方法及适用范围 （掌握）
2. 气相色谱一般流程，检测器的分类、性能指标、 常用检测器（熟悉）
第十二章
气相色谱法（GC）
气相色谱法：以气体为流动相的色谱方法。
一、GC分类 1. 按固定相分 2. 按分离原理分 3. 按柱子粗细分 气-固色谱 气-液色谱 吸附色谱
结果：
组分B: k=0.5, 当N=6和7时，柱出口产生B的浓度最大点。 组分A：k=1，N=8和9时，柱出口处达到浓度最大点。 两组分开始分离，
k小的组分B在柱后先出现浓度极大值, 即先出柱。
一根色谱柱n=103以上，组分有微小的分配系数(容 量因子)差别即可实现完全分离。 分配系数(容量因子)不等是分离的前提。
的 一半 2.峰底宽度（W ） 在色谱峰两边的转折点(也 叫拐点即E F)所画的切线与 基线相交的截距。
wb
W 4
3.半峰宽
w1 2
2.355
峰高一半处的宽度GH
wb
w
1
2
4.峰面积 A 色谱峰与基线延长线所包围
0.607 h
的面积，精确计算时
A 1.065 h w1
2
保留值
1.保留时间 t R 从进样开始到色谱峰最大 值出现时所需的时间
在色谱纸上量得色谱峰的宽度为0.2cm，已知纸速为
2cm· -1，求塔板高度。 min 解：将色谱峰的宽度换算成时间：
Y 0.2cm 2.0cm min
1
0.1 min
tR 2 1. 5 2 n 16( ) 16( ) 1200 W 0.1
L 200cm H 0.17cm 1.7mm n 1200
图12-3 涡流扩散产生的峰展宽
（a）分子经过的路径 （b）峰展宽
• 涡流扩散 原因：柱填充不均匀 A=2dp A：涡流扩散系数，其单位为cm。
：填充不规则因子，填充技术和填料颗粒形
状决定。
dp：填料 (固定相) 颗粒的平均直径，
dp小， A小；但dp 太小， 和柱阻大。
使用适当粒度和颗粒均匀的单体，尽量填充均匀， 可减少涡流扩散。 空心毛细管柱中，A项为零。
二、色谱图及常用术语
色谱图： 检测器输出信号强度 随时间而变化的曲线，称为 色谱流出曲线或色谱图。
色谱峰：在一定色谱条件下，组分 通过检测器时，响应信号随时间 而变化的曲线称为色谱峰。
对称因子 fs= W0.05h / 2A = (A+B) / 2A W0.05h为0.05倍峰高处的峰宽， fs=0.95~1.05为对称峰； fs＜0.95为前沿峰； fs＞1.05为拖尾峰。
（1）γ
填充柱γ<1 ，硅藻土 为0.5—0.7
空心毛细管柱γ＝1 （2）Dg
与组分的性质有关。 与载气的分子量（M）的平方根成反比， 随柱温（T）升高而增大， 随柱压（P）增大而减小。
较低的柱温
（3）u 载气线速度较低时用氮气，较高时宜用氦气或氢气。
3.传质阻抗
传质：
溶解、扩散、转移的过程。
传质阻抗：
2. 纵向扩散 原因：浓度差 组分向“塞子”前后
扩散，使区带展宽。
纵向扩散项 B/u u，
图12-4 纵向扩散产生的峰展宽 （a）柱内谱带构型
影响因素： B=2Dg
2/s，（b）相应的色谱峰 B：纵向扩散系数，其单位为cm
：弯曲因子，反映固定相颗粒对分子扩散的阻碍。
Dg：组分在流动相中的扩散系数。
经过N次转移后，质量分布符合二项式 ： (ms+mm)N的展开式。
如N=3，展开式为： (0.333+0.667)3=0.037+0.222+0.444+0.296 0 1 2 3号
在固定相和流动相中的质量分布由k(K)决定 转移N次后，第r号塔板中的质量Nmr：
N
N! N－r r mr ms mm r!( N－r )!
R 1.5相邻色谱峰可认为完全分离
三、分配系数和色谱分离
（一） 分配系数和容量因子 1.分配系数
cs K cm
与组分、流动相、固定相的性质和温度有关 2.容量因子k
ms k mm Vs kK Vm
ms cs Vs k m m cm Vm
3.分配系数和容量因子的关系
4.分配系数和保留因子与保留时间的关系
2.质量（浓度）最大点的N，即保留体积。
2.两组分的分离
A(KA=1)和B(KB=0.5)两组分
组分A(kA=1)在n=5的色谱柱内和出口的分布 N r 0 1 2 3 4 柱出口 0 1 0 0 0 0 0 1 0.5 0.5 0 0 0 0 2 0.25 0.5 0.25 0 0 0 3 0.125 0.375 0.375 0.125 0 0 4 0.063 0.250 0.375 0.250 0.063 0 5 0.032 0.157 0.313 0.313 0.157 0.032 6 0.016 0.095 0.235 0.313 0.235 0.079 7 0.008 0.056 0.165 0.274 0.274 0.118 8 0.004 0.032 0.111 0.220 0.274 0.137 9 0.002 0.018 0.072 0.166 0.247 0.137 10 0.001 0.010 0.045 0.094 0.207 0.124
(二) 流出曲线方程
1、二项式分布曲线 以组分A在柱出口处的质量分数对N作图。
N 柱出口 0 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 0.032
k=1的组分从n=5色谱柱中的流出曲线图
6
7 8 9 10
0.079
0.118 0.137 0.137 0.124
图12-1 k=1的组分从n=5柱中的流出曲线
答：塔板高度为1.7mm。
二、速率理论
1956年，荷兰学者范第姆特(Van Deemter)提出了
色谱过程动力学理论——速率理论。
H = A + B/u + Cu
塔板 高度 涡流 扩散 项 纵向 扩散 项
传质 阻抗 项
(一)影响H的动力学因数
1.涡流扩散(eddy diffusion) 也称为多径扩散
从进样开始到色谱峰最大值出现
在LC中为实测值（mL/min)
时所需通过的流动相的体积
V
5.死体积
V
0
R
F ctR
F
c
在GC中为校正到柱稳柱压下 的平均流速
6.调整保留体积
V
7.相对保留值
' R
F c t R V R V 0