气相色谱法

包括气源、净化干燥管和载气流速控制; 流动相——载气： 流动相——载气： ——载气 （1）不与试样和固定相作用，专用来载运试样的惰性气体。 不与试样和固定相作用，专用来载运试样的惰性气体。 （2）常用的有氢气、氮气和氦气。 常用的有氢气、氮气和氦气。 （3）可用钢瓶和在线气体发生器提供载气。 可用钢瓶和在线气体发生器提供载气。 （4）载气中应该没有烃、水蒸气和氧气。 载气中应该没有烃、水蒸气和氧气。 （5）可用分子筛除去痕量的水和氧气。 可用分子筛除去痕量的水和氧气。
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二.色谱法的特点
（1）分离效率高： ）分离效率高： 复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体。 复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体。 灵敏度高： （2） 灵敏度高： 可以检测出μg μg. 级甚至ng ng. 级的物质量. 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量. （3） 分析速度快： ） 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。 一般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： （4） 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。 400℃ 适用于沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 不足之处：被分离组分的定性较为困难。 不足之处：被分离组分的定性较为困难。
气相色谱法 Gas Chromatography
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• §1. 概述 • §2. 气相色谱分离原理 • §3. 色谱流出曲线及有关术语 • §4. 气相色谱固定相 • §5. 气相色谱分析理论基础 • §6. 气相色谱分离操作条件的选择 • §7. 气相色谱检测器 • §8. 色谱定性分析 • §9. 气相色谱定量方法
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三. 气相色谱分析流程
1-载气钢瓶；2-减压阀；3-针形阀；4-净化干燥管；5-压力表;6-热导 检测器；7-进样器;8-色谱柱;9-温度控制器；10-皂膜流量计；11-放大 器；12-记录仪；
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四.仪器构造
1. 载气（carrier gas）系统 ）系统：
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3. 相对保留值r21
组分2与组分 调整保留值之比 组分 与组分1调整保留值之比： 与组分 调整保留值之比： r21 = t’R2 / t’R1= V’R2 / V’ R1 相对保留值只与柱温和固定相性质有关， 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（柱长、柱径、流速等） 谱操作条件无关（柱长、柱径、流速等），它表示了固 定相对这两种组分的选择性。 定相对这两种组分的选择性。 相对保留值可作为衡量固定相选择性的指标， 相对保留值可作为衡量固定相选择性的指标，又称 选择性因子( 为选择性因子 selectivity factor )。 。
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§2 气相色谱分离原理
一. 气-固色谱分离原理 固色谱分离原理
当流动相中携带的混合物流经固定相时， 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； 生相互作用； 由于混合物中各组分在性质和结构上的差异， 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； 之间产生的作用力的大小、强弱不同； 随着流动相的移动， 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， 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； 次序由固定相中流出； 与适当的柱后检测方法结合， 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。 离与检测。
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§1
概述
俄国植物学家茨维特在1906年使用的色谱原 俄国植物学家茨维特在1906年使用的色谱原 1906 型装置，如图。 型装置，如图。 ♦ 色谱法（chromatography）是一种分离技术 色谱法（chromatography） ♦ 试样混合物的分离过程也就是试样中各组分 在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分 配过程。 配过程。 ♦ 其中的一相固定不动，称为固定相（ 其中的一相固定不动，称为固定相 固定相（ Stationary phase ）； ♦ 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 气体或液体），称为流动相 ），称为流动相（ 体（气体或液体），称为流动相（ Mobile phase ）。
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色谱流出曲线可得到信息： 四. 色谱流出曲线可得到信息： (i) 根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的 根据色谱峰的个数， 最少个数； 最少个数； (ii) 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析； 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 ； 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 色谱峰的保留值及其区域宽度， 分离效能的依据； 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） 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。 选择是否合适的依据。
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二. 气-液色谱分离原理 液色谱分离原理
♥当试样由载气携带进入色谱 当试样由载气携带进入色谱 柱与固定相接触时， 柱与固定相接触时，被固定相 溶解。 溶解。 ♥随着载气的不断通入 ， 被溶 随着载气的不断通入， 随着载气的不断通入 解的组分又从固定相中挥发。 解的组分又从固定相中挥发。 ♥挥发的组分随着载气向前移 挥发的组分随着载气向前移 动时又再次被固定相溶解。 动时又再次被固定相溶解。 ♥随着载气的流动 ， 溶解 、 挥 随着载气的流动， 随着载气的流动 溶解、 发的过程反复地进行。 发的过程反复地进行。
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一.色谱法分类 1.按两相所处的状态分类 1.按两相所处的状态分类 (1) 气相色谱（ 气相色谱（ Gas Chromatography，GC ）
（a） 气-固色谱 （b） 气-液色谱 适用于气体和低沸点有机化合物的分析，仪器简单， 适用于气体和低沸点有机化合物的分析，仪器简单，操 作方便，应用广泛。可在不同操作温度条件下使用。 作方便，应用广泛。可在不同操作温度条件下使用。 液相色谱（ (2) 液相色谱（ Liquid Chromatography ，LC） （a）液-固色谱 （b） 液-液色谱 适用于高沸点、不易气化的、 适用于高沸点、不易气化的、热不稳定及生物活性物质的分 通常在室温条件下工作。 析，通常在室温条件下工作。 (3)
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相同， 对于所有物质tM相同，但tR和tR＇不同
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（2）用体积表示的保留值 ）
保留体积（ 保留体积（retention volume, VR）：VR = tR×F0 为色谱柱出口处的载气的体积流速， 单位： （ F0为色谱柱出口处的载气的体积流速， 单位：m L / min。） 。） 死体积（ 死体积（ VM）： 色谱柱内未被固定相占据的空隙的体积 VM = tM ×F0 实际上，死体积是指色谱柱在填充后， （实际上，死体积是指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒 间所生柳的空间、 间所生柳的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测 器的空间的总和。） 器的空间的总和。） 调整保留体积（ 调整保留体积（VR＇）： V R＇ = VR －VM
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超临界流体色谱（ 超临界流体色谱（Supercritical-fluid Chromatography，SFC）
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2.按分离柱不同分类 2.按分离柱不同分类
（1)柱色谱（ Column chromatography ）: 1)柱色谱（ 柱色谱 填充柱色谱 薄层色谱 毛细管柱色谱 纸色谱 （2）平板色谱（ Planar chromatography ） ： 平板色谱（
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4. 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参数。 有三种表示方法： 有三种表示方法： （1）标准偏差 σ)： ）标准偏差( ： 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 （2）半峰宽(Y1/2)： ）半峰宽 ： 色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 =2.354 σ （3）峰底宽 ）峰底宽(Wb)： ： Wb=4 σ
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Carrier Gas Supply
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2. 进样系统 进样系统： sample injection system
1.进样器： 1.进样器： 进样器 液体： 液体： 微量注射器
气体： 气体： 旋转式六通阀
2.气化室： 由电加热的金属块构成，使试样能瞬间气化。 2.气化室： 由电加热的金属块构成，使试样能瞬间气化。 气化室 进样量： 填充柱： 毛细管柱：～ ：～1 3. 进样量： 填充柱：1～20 μL 毛细管柱：～1 μL
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Autowk.baidu.comampler自动进样器
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3. 色谱柱（column） 色谱柱（ ）
（1）填充柱（packed column) 填充固定相 （2）毛细管柱(capillary column) 内壁涂有固定液
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检测器(detector) (detector)： 4. 检测器(detector) 可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰 检测器最为常见； 记录系统： 5. 记录系统： 放大器、记录仪或数据处理仪； 温度控制系统： 6. 温度控制系统 控制柱室(oven)、气化室和检测器的温度 由于各部分要求的温度不同，故需要三套不 同的温控装置。 色谱柱的温控：恒温(isothermal) 程序升温(temperature programming)
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§3 气相色谱固定相
1．气固色谱固定相
（1）活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。 ）活性炭：有较大的比表面积，吸附性较强。 （2）活性氧化铝：有较大的极性。适用于常温下 2、N2 ）活性氧化铝：有较大的极性。适用于常温下O 、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互分离。CO2能被活性 等气体的相互分离。 、 氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。 氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。 （3）硅胶：与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分 ）硅胶：与活性氧化铝大致相同的分离性能， 析上述物质外， 还能分析CO2、N2O、NO、NO2 等 ， 且能够 析上述物质外 ， 还能分析 、 、 分离臭氧。 分离臭氧。
3.按组分在两相间的分离机理分类 3.按组分在两相间的分离机理分类
吸附色谱（ ）、分配色谱 吸附色谱（adsorption chromatography ）、分配色谱 ）、离子交换色谱 离子交换色谱（ （partition chromatography ）、离子交换色谱（ion exchange chromatography ）、空间排阻色谱（size-exclusion ）、空间排阻色谱 空间排阻色谱（ chromatography ）、超临界色谱(Supercritical-fluid Chromatography)、 ）、超临界色谱 超临界色谱( 毛细管电泳( 毛细管电泳(capillary electrophoresis)。
动画
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三. 气相色谱流出曲线及有关术语
1.基线(base line) 基线(base 无试样（ 无试样 （ 仅有流动相 通过检测器时， ）通过检测器时，检测 到的信号即为基线。 到的信号即为基线。 2.保留值
（ 1 ） 时间表示的保留
值（单位s或cm） 单位s cm）
保留时间（ 保留时间（retention time, 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（ 不与固定相作用的气体（如空气） 死时间（ dead time, tM ）：不与固定相作用的气体（如空气）的保 留时间。 留时间。 － tM = L/µ 调整保留时间（ 调整保留时间（tR ＇）：tR＇= tR－tM