分析化学气相色谱法
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分析化学气相色谱法
气相色谱优缺点
优点：
1. 分离能力强： 理论板数103～106 2. 灵敏度高： 10-11～10-13g 3. 选择性高：可分离对映体等难分离物质 4. 快速：一次分析可在几秒~几十分钟完成 5. 可用于无发色团组分分析
缺点： 1.只适用于热稳定性好、易气化的物质分析 2.分析非挥发性物质时需衍生化 3.由于进样量少，定量进样有一定困难
包括进样器 (微量进样针或自动进样器)、隔垫和气化 室。 功能: 将试样引入GC系统并蒸发成气体。
3. 色谱柱系统（Column system）
◆色谱柱，柱温箱 ◆ 色谱柱类型:
填充柱（柱内径 2～5mm) 毛细管柱 (柱内径0.1～0.53mm) ◆ 柱温可按程序改变（程序升温）
4. 检测和数据处理系统（Detection and data system）
(二) 载体
基本要求 类型
钝化方法
比表面积大; 化学惰性; 热稳定性好; 有一定机械强度
硅藻土 白色载体（Chromosorb W，101等）
红色载体（Chromosorb P，6201等）
非硅藻土类 (玻璃微球，特氟龙)
酸洗（AW）
碱洗 (BW)
减弱载体表面吸附 活性
硅烷化 (DMCS, HMDS)
固定液一般为高沸点物质
要求
(1) 在使用温度下蒸汽压 <10 Pa (2)热稳定性好，化学惰性 (3)选择性好 (4)对被测物有一定溶解度
固定液分类： ●按化学结构分类:Βιβλιοθήκη Baidu烷烃, 聚硅氧烷, 聚二醇, 酯和聚酯 烷烃类: 异三十烷(squalane ), 阿皮松(Apiezon)
聚硅氧烷类:
CH3
O
聚酯类:丁二酸二甘醇聚酯( Diethylene glycol succinate polyester，DEGS)
● 按极性分类
固定液的极性是指固定液与被测物之间相互作用力的函数， 与纯粹的从化学结构定义的极性不同，它是相对的。
相对极性:
Px
10(01q1qx) q1q2
qlgt， Rt环 ， R苯己烷或qlgtt， ,R R正 丁己 二烷 烯
◆ 检测器，数据获取和处理装置
5. 控制系统（Control system）
温度控制，载气流量控制，（自动进样控制），信号控制
第二节 固定相
一、气-液色谱固定相（Gas-liquid stationary phase） 气-液色谱固定相由固定液(stationary liqiud,immobilized liquid) 和载体（ support）组成 （一）固定液
CH3
CH3
H3C Si O Si O n Si CH3
CH3
R
CH3
R=-CH3, methylsilicone, OV-1, OV-101, SE-30, non-polar R=94% methyl, 5% phenyl, 1% vinyl, SE-54, weakly polar R= 50% methyl, 50% phenyl, OV-17, middle polar R= 50% methyl, 25% cyanopropyl, 25% phenyl, OV-225, polar
气相色谱仪
随着电子技术和 计算机技术的发 展，气相色谱仪 的各种参数（温 度、载气流速、 自动进样等）控 制均已实现自动 化
气相色谱流程示意图
1. 载气系统（gas supply system）
包括气体钢瓶或气体发生器，压力调节器，净化管，流量控制器， 等。 功能: 提供清洁、流量恒定的载气
2. 进样系统(sample injection system)
P 0-10，+1；21-40, +2;……..; 81-100, +5。P值越大，极性 越强。
一些常用的固定液
固定液的选择
无严格规则，一般可按“相似性原则”（rule of similarity）
非极性组分：选择非极性固定液 色散力为主，按照沸点从低到高的顺序出峰
极性组分：选择极性固定液 偶极作用力为主，按照极性从小到大的顺序出峰
◆毛细管柱 ●石英材质, 外涂聚酰亚胺保护层. ● 内径 0.10～0.53mm，常用规格0.10、0.25、0.32、 0.53mm. ● 常用类型：涂壁毛细管 (WCOT) 载体涂层毛细管 (SCOT) 交联毛细管（用于GC-MS） ● 载气流速： 1～2 mL/min ● 应用分流/不分流进样
聚二醇类: 聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）, Carbowax
H2 HO C
H2 C OH
n
PEG-6000 PEG-20M
酯类:
O
R O
O R
R= octyl, DOP (dioctyl phthalate) R=nonyl, DNP (dinonyl phthalate)
极性与非极性混合组分：选择极性固定液 非极性组分先出峰，极性组分按极性顺序出峰
氢键型组分：选择聚二醇类固定液 按照形成氢键能力大小顺序出峰
复杂组分混合物：可选混合固定液，采用混涂、混装、串联方式。
选择固定液时，要重点关注被分离组分间的主要差异是什么，据此 选择合适的固定液。
例：不同固定液对分离的影响
二、气-固色谱固定相
吸附剂: 石墨化炭黑，硅胶，氧化铝，用于分析低分子量醇、烷烃和 醛酮
分子筛: 用于分析 H2,O2, CO, N2, CO2, CH4等 高分子多孔微球（GDX）: 药物分析中常用语分析乙醇、有机化合物
中微量水分。
例：废气成分检测 固定相：5A 分子筛; TCD检测器
三、载气（Carrier gas）
第四节 检测器
浓度型检测器: TCD, ECD 质量型检测器: FID, FPD, NPD
N2: 最常用的气相色谱载气；热导率低，用于热导检测时的灵敏 度低
H2: 热导率高，使用热导检测器时常用该载气。 易燃，需注意安 全
He: 热导率高，常用于 GC-MS
第三节 柱类型
◆填充柱: ● 玻璃或不锈钢材质 ● 内径 2～4mm, 长 0.5～4m ● 固定相颗粒： 60/80目 或 80/100目 ● 常用载气流速： 20～60 mL/min ● 柱效： 800～1000/m ● 常规药物分析时常用
气相色谱优缺点
优点：
1. 分离能力强： 理论板数103～106 2. 灵敏度高： 10-11～10-13g 3. 选择性高：可分离对映体等难分离物质 4. 快速：一次分析可在几秒~几十分钟完成 5. 可用于无发色团组分分析
缺点： 1.只适用于热稳定性好、易气化的物质分析 2.分析非挥发性物质时需衍生化 3.由于进样量少，定量进样有一定困难
包括进样器 (微量进样针或自动进样器)、隔垫和气化 室。 功能: 将试样引入GC系统并蒸发成气体。
3. 色谱柱系统（Column system）
◆色谱柱，柱温箱 ◆ 色谱柱类型:
填充柱（柱内径 2～5mm) 毛细管柱 (柱内径0.1～0.53mm) ◆ 柱温可按程序改变（程序升温）
4. 检测和数据处理系统（Detection and data system）
(二) 载体
基本要求 类型
钝化方法
比表面积大; 化学惰性; 热稳定性好; 有一定机械强度
硅藻土 白色载体（Chromosorb W，101等）
红色载体（Chromosorb P，6201等）
非硅藻土类 (玻璃微球，特氟龙)
酸洗（AW）
碱洗 (BW)
减弱载体表面吸附 活性
硅烷化 (DMCS, HMDS)
固定液一般为高沸点物质
要求
(1) 在使用温度下蒸汽压 <10 Pa (2)热稳定性好，化学惰性 (3)选择性好 (4)对被测物有一定溶解度
固定液分类： ●按化学结构分类:Βιβλιοθήκη Baidu烷烃, 聚硅氧烷, 聚二醇, 酯和聚酯 烷烃类: 异三十烷(squalane ), 阿皮松(Apiezon)
聚硅氧烷类:
CH3
O
聚酯类:丁二酸二甘醇聚酯( Diethylene glycol succinate polyester，DEGS)
● 按极性分类
固定液的极性是指固定液与被测物之间相互作用力的函数， 与纯粹的从化学结构定义的极性不同，它是相对的。
相对极性:
Px
10(01q1qx) q1q2
qlgt， Rt环 ， R苯己烷或qlgtt， ,R R正 丁己 二烷 烯
◆ 检测器，数据获取和处理装置
5. 控制系统（Control system）
温度控制，载气流量控制，（自动进样控制），信号控制
第二节 固定相
一、气-液色谱固定相（Gas-liquid stationary phase） 气-液色谱固定相由固定液(stationary liqiud,immobilized liquid) 和载体（ support）组成 （一）固定液
CH3
CH3
H3C Si O Si O n Si CH3
CH3
R
CH3
R=-CH3, methylsilicone, OV-1, OV-101, SE-30, non-polar R=94% methyl, 5% phenyl, 1% vinyl, SE-54, weakly polar R= 50% methyl, 50% phenyl, OV-17, middle polar R= 50% methyl, 25% cyanopropyl, 25% phenyl, OV-225, polar
气相色谱仪
随着电子技术和 计算机技术的发 展，气相色谱仪 的各种参数（温 度、载气流速、 自动进样等）控 制均已实现自动 化
气相色谱流程示意图
1. 载气系统（gas supply system）
包括气体钢瓶或气体发生器，压力调节器，净化管，流量控制器， 等。 功能: 提供清洁、流量恒定的载气
2. 进样系统(sample injection system)
P 0-10，+1；21-40, +2;……..; 81-100, +5。P值越大，极性 越强。
一些常用的固定液
固定液的选择
无严格规则，一般可按“相似性原则”（rule of similarity）
非极性组分：选择非极性固定液 色散力为主，按照沸点从低到高的顺序出峰
极性组分：选择极性固定液 偶极作用力为主，按照极性从小到大的顺序出峰
◆毛细管柱 ●石英材质, 外涂聚酰亚胺保护层. ● 内径 0.10～0.53mm，常用规格0.10、0.25、0.32、 0.53mm. ● 常用类型：涂壁毛细管 (WCOT) 载体涂层毛细管 (SCOT) 交联毛细管（用于GC-MS） ● 载气流速： 1～2 mL/min ● 应用分流/不分流进样
聚二醇类: 聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）, Carbowax
H2 HO C
H2 C OH
n
PEG-6000 PEG-20M
酯类:
O
R O
O R
R= octyl, DOP (dioctyl phthalate) R=nonyl, DNP (dinonyl phthalate)
极性与非极性混合组分：选择极性固定液 非极性组分先出峰，极性组分按极性顺序出峰
氢键型组分：选择聚二醇类固定液 按照形成氢键能力大小顺序出峰
复杂组分混合物：可选混合固定液，采用混涂、混装、串联方式。
选择固定液时，要重点关注被分离组分间的主要差异是什么，据此 选择合适的固定液。
例：不同固定液对分离的影响
二、气-固色谱固定相
吸附剂: 石墨化炭黑，硅胶，氧化铝，用于分析低分子量醇、烷烃和 醛酮
分子筛: 用于分析 H2,O2, CO, N2, CO2, CH4等 高分子多孔微球（GDX）: 药物分析中常用语分析乙醇、有机化合物
中微量水分。
例：废气成分检测 固定相：5A 分子筛; TCD检测器
三、载气（Carrier gas）
第四节 检测器
浓度型检测器: TCD, ECD 质量型检测器: FID, FPD, NPD
N2: 最常用的气相色谱载气；热导率低，用于热导检测时的灵敏 度低
H2: 热导率高，使用热导检测器时常用该载气。 易燃，需注意安 全
He: 热导率高，常用于 GC-MS
第三节 柱类型
◆填充柱: ● 玻璃或不锈钢材质 ● 内径 2～4mm, 长 0.5～4m ● 固定相颗粒： 60/80目 或 80/100目 ● 常用载气流速： 20～60 mL/min ● 柱效： 800～1000/m ● 常规药物分析时常用