第十一章 色谱分析法——定性定量分析

◇相对保留值只受柱温与固定相性质的影响，而与柱长、固定相的填充情况、 载气流速等无关。
②步骤 a.选择一个基准物质S（或称参比物质）
参比组分通常选容易得到纯品的，而且与被分析组分相近的物质作基准物 质，如正丁烷、环己烷、正戊烷、苯、对二甲苯、环己醇、环己酮等。
b.控制柱温和固定相的性质与手册所规定的相同，将给定的基准物Ｓ加入被测 样品中，以求出各组分i的ris值。
二、定量方法
归一化法
m1 A1 f1
m2 A2 f2
……
mi Ai fi
……
mn An fn
wi
m1
m2
mi ......
mn
100%
fi Ai
n
100%
( fi Ai )
i 1
fi' Ai
n
100%
( fi' Ai )
i 1
简化计算 （1）如果各组分的f i接近（例如同系物中沸点相近的各组分），则可简化为：
HEWLET PTACKAR
5972A
D
Mass Selectiv eDetecto r
Sample
DC AB
Sample
HEWLETT PACKARD
5890
Gas Chromatograph (GC)
B A CD
Separation
Mass Spectrometer (MS)
A B C D
Identification
r21
tR 2 tR 1
tR2 t R1
相对保留值只与柱温和固定相性质 有关，与其他色谱操作条件无关，它表 示了固定相对这两种组分的选择性。
从色谱图上所获悉的信息
1、样品中所含组分的最少个数； 2、定性分析：保留时间 3、定量分析：峰高、峰面积。 4、色谱柱的分离效果：色谱峰的保留值和区域宽度。
二、气相色谱的定性分析方法
2、计算方法： ①数学近似测量法 （1）对称峰：
峰高（h）乘半峰宽（Y 1/2）法： A = 1.065 h·Y1/2
（2）不对称峰：峰高乘平均峰宽法：
A = h·（Y 0.15 + Y 0.85 ）/ 2
②真实面积测量法
自动积分和微机处理法
Y 0.85
Y 0.15
定量校正因子（ f i ） 1、绝对校正因子（ f i ）：
气相色谱的定量分析 一、定量依据
样品中组分的质量与组分色谱峰的面积或峰高成正比。
m i = f i ·A i 或 m i = f i ·h i
组
绝色
分
对谱
的
校峰
质
正面
量
因积
子
文献查出
①准确测定Ai和hi ②准确求出f i ③计算mi
峰 高
峰面积A 1、定义：色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫峰面积。
（1）试样中不含有该物质； （2）内标物的保留时间应与待测组分接近（即两个峰靠近），但能够完 全分开。 （3）内标物的加入量，应接近被测组分的量。
3、内标法优缺点 优点 （1）内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不 大。 （2）无须样品中各组分均出峰，只要求待测组分和内标物出峰。
2 2.354
4
区域宽度越窄，其
效率越高，分离的 效果也越好。
4、保留值 （1）时间表示的保留值 ①死时间（t M）： 不与固定相吸附或溶解的气体（如气体样品中的空气、液体样品进样时带进的
空气等，称为惰性组分），它们最先出峰，通常称为空气峰。从进样开始到惰性组 分从柱中流出，呈现浓度极大值时所需的时间称为死时间。
空气峰有时有，有时没有。
tM
②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。
③调整保留时间（t R ’）： （1） t′R = tR－tM （2）反映组分在固定相中停 留的时间
（3）在实验条件一定时， t′R 决定于组分的性质，是定性 的基本参数。
（2） 相对保留值r21 组分2与组分1调整保留值之比：
不必测出 待测组分浓度
Ai/As
外标标准曲线法
对照品 样品 完全相同 完全相同 不必测出 待测组分浓度 Ai（或hi）
特别注意：不同浓度的标准溶液、待测样品的进样量要相同，色谱条件要相同。
（2）特点：
①外标法不使用校正因子，准确性较高； ②对进样量的准确性控制要求较高。 ③操作条件变化对结果准确性影响较大;
标准溶液 样品
每次进样量 操作条件 校正因子 横坐标 纵坐标
两种标准曲线法的比较
内标标准曲线法
对照品+内标物 样品+内标物 不需严格定量 尽可能相同
◇目的：确定试样的组成，即确定每个色谱峰各代表何种组分。
◇理论依据：在一定的固定相和一定的操作条件下，每种物质都有各自确定的保 留值或确定的色谱数据，并且不受其他组分的影响。也就是说，保留值具有特征 性。但在同一色谱条件下，不同物质也可能具有相同或相似的保留值，即保留值 并非是专属的。
◇因此，对于一个完全未知的混合样品单靠色谱法定型比较困难，往往需要采用 多种方法综合解决，例如与质谱、红外光谱仪等联用。
（1）峰高是色谱峰顶点与基线的距离。峰面积是 指每个组分的流出曲线与基线间所包围的面积。
h （2）峰高和峰面积的大小与组分的浓度有关。
（3）分析条件一定时，峰高和峰面积是定量分 析的依据。
3、区域宽度
（1）标准偏差（）：指峰高0.607倍处色谱峰宽度 的一半 （2）半峰宽（W1/2）：色谱峰高一半处的宽度， W1/2 =2.354 （3）峰底宽（Wb）：Wb= 4
（5）计算组分i的百分含量
ms As fs mi Ai fi
mi fi Ai ; ms fs AS
mi ms
fi Ai fs AS
wi
mi m
100%
ms
fi Ai fs AS m
100%
ms m
fi Ai fs AS
100%
ms fiAi 100% m fsAs
2、内标物应满足以下要求：
c.将所测组分的相对保留值ris与手册数据对比作出定性判断。
③特点： a.由于相对保留值是被测组分与加入的参比组分的调整保留值之比，因此当载 气的流速和温度发生微小变化时，被测组分与参比组分的保留值同时发生变化， 而它们的比值即相对保留值则不变。因此在柱温和固定相一定时相对保留值为 定值，可作为定性的较可靠参数。
wi
Ai
n
100%
Ai
i 1
（2）如果峰形对称、窄长，操作条件稳定，可用峰高代替峰面积
wi
fi' hi
n
100%
( fi' hi )
i 1
优点
①不需要准确进样； ②仪器和操作条件变动对结果影响不大； ③计算方便。
缺点
①所有几个组分必须全部流出色谱柱并产生响应信号和测出峰面积； ②即使是不必定量的组分也必须求出峰面积； ③所有组分的f ′i值均需求出，否则此法不能使用。
单位面积对应的物质量。
fi
mi hi
fi
mi Ai
或
f i受操作条件影响较大，不易测准，无使用价值，在实际工作中很少使用。
2、相对校正因子（ f ′i ） （1）定义：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。
fi'
fi fs
◇fi：组分i的绝对校正因子 ◇fs：标准物质s的绝对校正因子
（2）相对校正因子f ′i的测定 精确称取样品mi 精确称取标准物质ms
混匀进 样
测Ai和As
f
' i
fi fs
mi / Ai ms / As
mi ms
As Ai
（3）常用的标准物质： TCD：苯 FID：正庚烷
（4）f ′i只与被测组分i、标准物质s和检测器类型有关，而与其他操作条件（如进 样量、柱温、流速等）无关。
（2）特点： ①可避免载气流速的微小变化对保留时间的影响； ②可避免色谱图图形复杂时准确测定保留时间的困难。这是在确认某一复杂样品 中是否含有某一组分的最好办法。
3、与其他分析仪器联用的定性方法
小型化的台式色谱质谱联用仪（GC-MS；LCBiblioteka BaiduMS）
色谱-红外光谱仪联用仪；
组分的结构鉴定
1.0 DEG/MI N
1、保留值定性法 （1）标准物质对照法 ①依据：各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保留值，可以作为定性指标。 即通过比较已知纯物质和未知组分的保留值定性。
②判断方法：如待测组分的保留值与在相同色谱条件下测得的已知纯物质的保 留值相同，则可以初步认为它们是属同一种物质。
③说明： ◇由于两种组分在同一色谱柱上可能有相同的保留值，只用一根色谱柱定性，结 果不可靠。可采用另一根极性不同的色谱柱进行定性，比较未知组分和已知纯物 质在两根色谱柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可认为未知组分与已 知纯物质为同一种物质。
知识目标：
气相色谱法的定性分析
1、知道气相色谱流出曲线及常用的基本术语。 2、知道气相色谱的定性和定量方法
一、色谱流出曲线
色谱流出曲线：以组分电信号为纵坐标，流出时间为横坐标所得的曲线称为色谱流 出曲线或色谱图。该曲线反映了试样在色谱柱分离的效果，是组分定性和定量的依 据，同时也是研究色谱动力学和热力学的依据。
b.相对保留值定性法适用于没有待测组分的纯物质的情况，也可与已知物对照 法相结合，先用此法缩小范围，再用已知物进行对照。
2、峰高定性法 （1）方法：取两份未知样品，在其中一份中加入已知纯物质，然后在相同条 件下，分别测定两份样品的色谱图，对比色谱图，如果某一组分峰高增加，则 未知样品中可能含有已知物质。
内标法 当组分不能全部流出色谱柱，或检测器对样品中某些组分不产生信号，或只测
定样品中某一组分，采用内标法可获得准确结果。
1、测定步骤 （1）称取样品m样（其中：样品中待测组分i的质量用mi表示） （2）选定内标物。称取内标物ms。 （3）将内标物加入到已准确称量的样品中去。 （4）进样，测定待测组分的峰面积Ai和内标物的峰面积As。
◇实际过程中，将未知物质与已知纯物质的保留时间对照进行定性时，要求载 气的流速、载气的温度和柱温一定要恒定，载气流速的微小波动、载气温度和 柱温的微小变化，都会使保留时间有变化，从而对定性结果产生影响。
（2）相对保留值定性法 ①相对保留值
◇相对保留值是指两个组分的调整保留值之比。
ris
t R (i) t R (S )
缺点
（1）选择合适的内标物较困难； （2）每次需准确称量内标和样品； （3）必须知道待测物和内标物的校正因子。
外标法
1、标准曲线法
（1）测定步骤
①用被分析组分的纯样品配置成不同含量的标准样。 ②将一定体积的标准样品分别注入色谱柱，测出峰高或峰面积； ③以浓度为横坐标，峰高（或峰面积）为纵坐标，绘制标准曲线； ④在相同的条件下，注入与标准样品体积相同的样品，测A或h； ⑤在标准曲线上查出相应的含量。
1．苯；２．甲苯；３．乙苯；４．对二甲苯；5．间二甲苯； 6．邻二甲苯
色谱图常用术语 1、基线 在实验条件下，色谱柱只有流动相
进入检测器时流出的曲线。 基线
基线在稳定的条件下应是一条水平 的直线。它的平直与否可反应出实验条 件的稳定情况。
只有在基线平稳后才能开始进样。
2、峰高h（mv或mm）与峰面积（A）