第16章 气相色谱法

铁硅酸钠配合物，使载体呈白色。其颗粒疏松，表面孔径大约8～ 9um，比表面积为1.0m2/g， 吸附性弱。常与极性固定液配伍
气液色谱担体
担体名称 种类 硅 藻 土 类 红色 硅藻土 担体 6201 红色担体 201 红色担体 301 釉化红色担体 适用于涂渍非极性固定液分析非极性物 质 由 201 釉化而成，性能介于红色与白色 硅藻土担体之间，适用于分析中等极性 物质 适用于涂渍极性固定液分析极性物质 催化吸附性小，减小色谱峰拖尾 上海试剂厂 特点及用途 生产厂家
（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
+B W A 0 . 05 h = fs = 2A 2A
第二节 气相色谱法的基本概念和 基本理论

一、 基本概念 二、 基本理论
一、 基本概念

1.色谱流出曲线
色谱流出曲线(elution curve)是经色谱柱分离后
的样品组分通过检测器所产生的电信号强度随时 间变化的曲线，又称色谱图。
（1）基线(baseline)


在操作条件下，仅有 载气通过检测器系统 时所产生的响应信号， 是一条平行于横轴的 直线称为基线。 基线反应检测系统的 噪音随时间变化的情 况。
分配系数比又称分离因子，是指混合物中相邻两 组分的分配系数、容量因子或调整保留时间之比
K k 1 a= = 1= K2 k2
' tR2 ' tR1


混合样品中两个组分要能分开，它们的保留时间必须不等： 容量因子或分配系数不等是混合样品分离的先决条件 ' ' t R1 t R 2 或k1 k 2 或K1 K 2
2.保留值
保留值是表示样品中各组分在色谱柱中滞留时间的数值 它是定性分析的参数，一般用时间或体积表示。 （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）的 保留时间。 调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM

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。
n=L/H

由塔板理论可以导出塔板数和峰宽的关系 L tR 2 tR 2 H= n= （ ） = 5.54 （ ） n W1 / 2
计算案例


在2 m ,5%d的阿皮松柱，柱温为100℃，记录纸速 为2.0cm/min的实验条件下，测得苯的保留时间为 1.5分，半峰宽为0.20cm，求理论塔板数和理论塔 板高度。 tR 2 1.50 2 解： n = 5.54 （ ） = 5.54( ) = 1.2 103 W1 / 2 0.20 / 2.0 2000 H= = 1.7(mm) 3 1.2 10
第五章 重量分析法 第六章 滴定分析法概论 第七章 酸碱滴定法 第八章 非水溶液的酸碱滴定法 第九章 沉淀滴定法


第十四章 原子吸收分光光度法
第十五章 液相色谱法 第十六章 气相色谱

第十七章 高效液相色谱法
第十八章 联用技术简介
第十六章 气相色谱
gas chromatography,GC
（2）固定液的分类

化学分类:根据结构，按官能团名称不同分
烃类、聚硅氧烷类、醇类、酯类
极性分类:
规定：角鲨烷（异三十烷）的相对极性为零，β，β’—氧
二丙睛的相对极性为100。 其它固定相的相对极性在0～100之间，把0～100分为五 级，每20为一级，用“+”表示。0或+1为非极性固定液， +2，+3为中等极性的固定液，+4，+5为极性固定液。
2.特点


分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。 选择性高 气相色谱法可以分离化学结构极为相近的化合物，如同分异构体 灵敏度高,样品用量少 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量. 分析速度快 在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析 应用范围广 适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。（20%的有 机物） 不足之处 不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。

放大器、记录仪或数据处理仪。
温度控制系统：
对气化室、柱室、检测室等加热、恒温和自动控制温度的变化。
三、气相色谱法的一般流程
气相色谱仪示意图
三、气相色谱法的一般流程

在气相色谱中，载气经高压 瓶供给，减压阀降压，进入 净化器脱水及净化后，由针 形阀调节载气的压力和流量。 流量计和压力表用来表示载 气的柱前流量和压力。然后， 经过进样器,样品在进样器注 入(如样品为液体，则经气化 室瞬间气化为气体)。由载气 携带样品进入色谱柱，将各 组分分离，分离后的各组分 依次进入检测器，检测器将 各组分的浓度(或质量)的变化， 经放大后，在记录器上记录 下来。
它还可以说明填充均匀程度、载气粒度、载气流速、 柱温、固定液液膜厚度等柱效的影响。
第三节 色谱柱
一、 气-液色谱填充柱 二、 气-固色谱填充柱 三、 毛细管色谱柱

一、 气-液色谱填充柱
固定相：涂渍在载体上的固定液

1.固定液
（1）对固定液的要求 操作条件下蒸气压低，流失慢，柱寿命长。 选择性能高 对样品中各组分有足够的溶解能力 稳定性好 粘度要小
分析化学
“十二五”职业教育国家规划教材
主编
石慧 刘德秀
化学工业出版社
目 录

第一章 绪论 第二章 分析天平与称量方法 第三章 误差与分析数据处理

第十章 配位滴定法
第十一章 氧化还原滴定法 第十二章 电化学分析法 第十三章 紫外-可见分光光度法

第四章 样品的采集及常见的与处理 方法
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 三、 气相色谱法的一般流程
一、 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
一般常用60~80目、80~100目。
（2）载体的分类

载体
硅藻土型 非硅藻土型
红色载体 白色载体
红色载体：
硅藻土与粘合剂直接煅烧而成。天然硅藻土中的铁形成了氧化铁而
呈红色。其表面孔穴密集，孔径较小平均为1um，比表面积为 4.0m2/g， 机械强度大，吸附性强。

白色载体：
硅藻土与20%的碳酸钠混合煅烧而成，煅烧后氧化铁生成了无色的
塔板理论的特点和不足：

特点：
塔板理论成功地解释了色谱流出曲线的形状、浓度极大
点的位置以及柱效的评价。

不足：
它的某些假设与实际色谱仪过程不符，
只能定性地给出塔板数和塔板高度的概念，不能解释柱
效与载气流速的关系，不能说明影响柱效的因素。
2.速率理论（rate theory）

速率理论
大连催化剂厂
白色 硅藻土 担体
101 白色担体 101 酸洗 101 硅烷化白色担体 102 白色担体 高分子微球
上海试剂厂
由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成 经酸碱处理，比表面积 0.02 m2 / g ,可在 较高温度下使用，适宜分析高沸点物质。 由四氟乙烯聚合而成，比表面积 10.5 m2 / g 适宜分析强极性物质和腐蚀性物质
（3）固定液的选择
相似相溶原理

非极性物质应首选非极性固定液 中等极性物质应首选中等极性固定液 强级性化合物首选极性固定液


能形成氢键的物质选用氢键型固定液
组分的沸点差别为主要矛盾，选非极性固定液，若极性差别 为主要矛盾，则选极性固定液
2.载体

（1）对载体的要求
比表面积大，空穴结构好 表面没有吸附能力(或很弱) 不与样品或固定液发生化学反应，且热稳定性好 粒度均匀，有一定的机械强度

只要色谱柱的塔板足够多，组分的K值仅有微小的 差别，也可得到较好的分离。
（2）理论塔板数(number of theoretical plates,n) 板高(plate height,H)

理论塔板数和板高是衡量柱效的指标
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：
气相色谱仪
气相色谱-质谱联用仪
二、 气相色谱仪的基本组成

1. 载气系统：
包括气源、净化干燥管和载气流速控制;
2. 进样系统：
进样器及气化室；


3. 分离系统：
色谱柱和柱室，是气相色谱仪的心脏；
4. 检测系统：
将载气中待分离组分的浓度或质量信号转变成易测的电信号；


5. 记录系统：
样品的分离过程图
二、 基本理论