气相色谱法2剖析
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<二>、载体（担体）
1.载体：化学惰性的多孔固体颗粒
2.要求 （A）单位体积有较大的表面积
（B）化学稳定性好
（C）热稳定性好
（D）机械强度好
（E）表面无吸附性和催化性
3. 种类
硅藻土类
红色载体：比表面积大，适于分析非极性或弱极性的物质 白色载体：比表面积小，适于分析各种极性化合物
硅藻土类：有机玻璃、微球载体、高分子多孔微球等，常用于特殊分析
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二、气-固色谱的固定相
1. 气-固色谱的固定相：固体吸附剂 2. 常用的固体吸附剂：
活性炭、 硅胶、 氧化铝、 分子筛 （非极性）（强极性）（弱极性） （特殊作用）
3.人工合成的固定相：高分子多孔微球 4. 分析对象：
永久性气体如（O2、N2、H2、Ar……）或气态烃。
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定义变量 q
q
lg
t
' r
(丁
二
烯
）
t（'r 正丁烷）
被测固定液的相对极性：
PX
100
10（0 q1
q
）
X
q1 q2
1. β,β′-氧二丙睛；2. 角鲨烷；X.待测液。 PX值
0~20 ： +1级 非极性固定液 20~40 ： +2级 弱极性固定液 40~60 ： +3级 中等极性固定液 60~80 ：+4级 强极性固定液 80~100 ：+5级 强极性固定液
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（2）固定液的选择 “相似相溶”原则
（A）分离非极性物质，一般选用非极性固定液，组分按沸 点高低的顺序出峰，（沸点低的先出峰）。
如：用异三十烷作固定液分离甲烷、 乙烷、 丙烷 沸点：-161.5oC、-88.6 oC、-47 oC
出峰顺序：甲烷、 乙烷、 丙烷
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（B）分离极性物质，一般选用极性固定液，组分按极性大 小的顺序出峰，（极性小的先出峰）。
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2.固定液的特性（评价指标）
极性：固定液的官能团对样品官能团和亚甲基的作用能力， 用相对极性来表示
（1）相对极性
规定：
β,β′-氧二丙腈的极性为100 ①
角鲨烷（异三十烷）的极性为0 ②
未知固定液 ③
1
2
3
选择一对物质（如正丁烷—丁二烯或环己烷—苯），让它们 分别通过柱①②③
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第十一章 气相色谱法 （Gas Chromatography）
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§3. 气相色谱固定相
一、气液色谱固定相
担体 固定液
{ 气液色谱固定相
载体
固定液 → 高沸点的有机物
<一>、固定液
1.要求
（1）选择性好 （2）热稳定性好 （3）化学稳定性好 （4）对试样组分有适当的溶解能力 （5）在操作温度下有较低蒸气压
如：使用聚乙二醇-600分离乙醛和丙烯醛的混合物
O CH3 C H
极性小，先出峰
O CH2 CH C H
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（C）分离非极性和极性的混合物，一般选用极性固定液，组 分按极性大小的顺序出峰，（极性小的先出峰）。 （D）分离能形成氢键的物质，一般选择极性或氢键型固定液 ，按氢键形成的难易程度出峰。（不易形成氢键的先出峰）。 （E）分离复杂组分样品，一般选用混合固定液。
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二、固定液的选择
1. 固定液的选择
（1）对分析样品要有较大的分配系数， （2）对被分离物质对有较好的选择性。
2.固定液/载体（质量）配比
Clu
[2 3
k (1 k)2
•
d
Hale Waihona Puke Baidu
2 f
Dl
]u
配比↓→df↓→柱效↑
配比太小，固定液无法覆盖载体→柱效↓
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三、载体的粒度和筛分范围的选择
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4. 载体表面的处理
Si OH
Al O
Fe O
硅醇基团
氧化铝基团
氧化铁基团
（A）酸洗：除去载体表面的碱性杂质，如Al、Ca、Mg等，适于分析酸性 物质及酯类等。 （B）碱洗：除去载体表面的酸性杂质，如Al2O3等，适于分析碱性物质 （C）硅烷化：硅烷化试剂使硅醇→硅醚，除去表面氢键作用力，在分析水 、醇、胺等时无拖尾。 （D）釉化法：在Na2CO3或K2CO3溶液中浸泡，然后在高温下煅烧，使载 体表面形成一玻璃状的“釉层”，适于分析高沸点、强极性和易形成氢键 的物质。
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（2）特性常数
罗氏常数 Rohrschneider 麦氏常数 McReynolds
3. 固定相的选择 （1）分子间作用力
静电力（定向力）：极性分子的永久偶极间存在的静电作用 诱导力：极性分子的永久偶极与非极性分子的诱导偶极之间
的作用力 色散力：非极性分子的瞬间偶极之间的作用。 氢键力：X—H…Y，静电引力（强）
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§5 气相色谱仪（五大系统）
气相色谱流程图
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气相色谱流程图
载气
进样器
色谱柱
样品
检测器
色谱图
显示器 信号处理
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一、气路系统 载气源、净化器、稳压阀、流量计
§4 色谱分离操作条件的选择 一、载气及其流速的选择
1. 速率理论
H A B Cu u
极值处
dH B du u2 C 0
B uopt C
Hmin A 2 BC
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求A、B、C值的方法： （1）取三点，解三元一次方程组 （2）u→∽时，B/u→0，这时H=A+Cu
取一点，求B
A 2d p
Cgu
0.01k 2 [(1 k)2
.
dp Dg
]u
dp↓→H↓→柱效↑
{ 但dp太小时
柱压增大→容易漏气 ↑→填充越不易均匀
载体的粒度直径为柱内径的1/20~1/25
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四、柱温
{ 温度↑→
气相、液相传质速率加快→柱效↑
加剧纵向扩散（B/u）→柱效↓
希望柱 温低
选择性↓→分离度R↓
2. 缩短分析时间，u实际略高于。Uopt
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3. 载气的选择
B 2rDg uu
Dg
Cu C gu Cl u
(C g u
0.01k 2 [(1 k)2
.
dp Dg
]u)
1
M
（1）当u较小时，B/u起主导作用，M载↑ （2）当u较大时，Cu起主导作用，M载↓ （3）考虑检测器对载气的要求。
但温度太低→K↓→峰形变宽→柱效↓ 柱温选择的一般原则：在使最难分离的组分有尽可能好的分
离前提下，采取适当低的柱温，但以 保留时间适宜，峰形不拖尾为准。 柱温上限：固定液的最高使用温度 多组分混合物：程序性升温
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五、色谱柱的长度
R2 L
原则：在保证一定的R的前提下，应用较短的柱子
<二>、载体（担体）
1.载体：化学惰性的多孔固体颗粒
2.要求 （A）单位体积有较大的表面积
（B）化学稳定性好
（C）热稳定性好
（D）机械强度好
（E）表面无吸附性和催化性
3. 种类
硅藻土类
红色载体：比表面积大，适于分析非极性或弱极性的物质 白色载体：比表面积小，适于分析各种极性化合物
硅藻土类：有机玻璃、微球载体、高分子多孔微球等，常用于特殊分析
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二、气-固色谱的固定相
1. 气-固色谱的固定相：固体吸附剂 2. 常用的固体吸附剂：
活性炭、 硅胶、 氧化铝、 分子筛 （非极性）（强极性）（弱极性） （特殊作用）
3.人工合成的固定相：高分子多孔微球 4. 分析对象：
永久性气体如（O2、N2、H2、Ar……）或气态烃。
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定义变量 q
q
lg
t
' r
(丁
二
烯
）
t（'r 正丁烷）
被测固定液的相对极性：
PX
100
10（0 q1
q
）
X
q1 q2
1. β,β′-氧二丙睛；2. 角鲨烷；X.待测液。 PX值
0~20 ： +1级 非极性固定液 20~40 ： +2级 弱极性固定液 40~60 ： +3级 中等极性固定液 60~80 ：+4级 强极性固定液 80~100 ：+5级 强极性固定液
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（2）固定液的选择 “相似相溶”原则
（A）分离非极性物质，一般选用非极性固定液，组分按沸 点高低的顺序出峰，（沸点低的先出峰）。
如：用异三十烷作固定液分离甲烷、 乙烷、 丙烷 沸点：-161.5oC、-88.6 oC、-47 oC
出峰顺序：甲烷、 乙烷、 丙烷
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（B）分离极性物质，一般选用极性固定液，组分按极性大 小的顺序出峰，（极性小的先出峰）。
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2.固定液的特性（评价指标）
极性：固定液的官能团对样品官能团和亚甲基的作用能力， 用相对极性来表示
（1）相对极性
规定：
β,β′-氧二丙腈的极性为100 ①
角鲨烷（异三十烷）的极性为0 ②
未知固定液 ③
1
2
3
选择一对物质（如正丁烷—丁二烯或环己烷—苯），让它们 分别通过柱①②③
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第十一章 气相色谱法 （Gas Chromatography）
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§3. 气相色谱固定相
一、气液色谱固定相
担体 固定液
{ 气液色谱固定相
载体
固定液 → 高沸点的有机物
<一>、固定液
1.要求
（1）选择性好 （2）热稳定性好 （3）化学稳定性好 （4）对试样组分有适当的溶解能力 （5）在操作温度下有较低蒸气压
如：使用聚乙二醇-600分离乙醛和丙烯醛的混合物
O CH3 C H
极性小，先出峰
O CH2 CH C H
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（C）分离非极性和极性的混合物，一般选用极性固定液，组 分按极性大小的顺序出峰，（极性小的先出峰）。 （D）分离能形成氢键的物质，一般选择极性或氢键型固定液 ，按氢键形成的难易程度出峰。（不易形成氢键的先出峰）。 （E）分离复杂组分样品，一般选用混合固定液。
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二、固定液的选择
1. 固定液的选择
（1）对分析样品要有较大的分配系数， （2）对被分离物质对有较好的选择性。
2.固定液/载体（质量）配比
Clu
[2 3
k (1 k)2
•
d
Hale Waihona Puke Baidu
2 f
Dl
]u
配比↓→df↓→柱效↑
配比太小，固定液无法覆盖载体→柱效↓
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三、载体的粒度和筛分范围的选择
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4. 载体表面的处理
Si OH
Al O
Fe O
硅醇基团
氧化铝基团
氧化铁基团
（A）酸洗：除去载体表面的碱性杂质，如Al、Ca、Mg等，适于分析酸性 物质及酯类等。 （B）碱洗：除去载体表面的酸性杂质，如Al2O3等，适于分析碱性物质 （C）硅烷化：硅烷化试剂使硅醇→硅醚，除去表面氢键作用力，在分析水 、醇、胺等时无拖尾。 （D）釉化法：在Na2CO3或K2CO3溶液中浸泡，然后在高温下煅烧，使载 体表面形成一玻璃状的“釉层”，适于分析高沸点、强极性和易形成氢键 的物质。
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（2）特性常数
罗氏常数 Rohrschneider 麦氏常数 McReynolds
3. 固定相的选择 （1）分子间作用力
静电力（定向力）：极性分子的永久偶极间存在的静电作用 诱导力：极性分子的永久偶极与非极性分子的诱导偶极之间
的作用力 色散力：非极性分子的瞬间偶极之间的作用。 氢键力：X—H…Y，静电引力（强）
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§5 气相色谱仪（五大系统）
气相色谱流程图
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气相色谱流程图
载气
进样器
色谱柱
样品
检测器
色谱图
显示器 信号处理
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一、气路系统 载气源、净化器、稳压阀、流量计
§4 色谱分离操作条件的选择 一、载气及其流速的选择
1. 速率理论
H A B Cu u
极值处
dH B du u2 C 0
B uopt C
Hmin A 2 BC
11:42:43
求A、B、C值的方法： （1）取三点，解三元一次方程组 （2）u→∽时，B/u→0，这时H=A+Cu
取一点，求B
A 2d p
Cgu
0.01k 2 [(1 k)2
.
dp Dg
]u
dp↓→H↓→柱效↑
{ 但dp太小时
柱压增大→容易漏气 ↑→填充越不易均匀
载体的粒度直径为柱内径的1/20~1/25
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四、柱温
{ 温度↑→
气相、液相传质速率加快→柱效↑
加剧纵向扩散（B/u）→柱效↓
希望柱 温低
选择性↓→分离度R↓
2. 缩短分析时间，u实际略高于。Uopt
11:42:43
3. 载气的选择
B 2rDg uu
Dg
Cu C gu Cl u
(C g u
0.01k 2 [(1 k)2
.
dp Dg
]u)
1
M
（1）当u较小时，B/u起主导作用，M载↑ （2）当u较大时，Cu起主导作用，M载↓ （3）考虑检测器对载气的要求。
但温度太低→K↓→峰形变宽→柱效↓ 柱温选择的一般原则：在使最难分离的组分有尽可能好的分
离前提下，采取适当低的柱温，但以 保留时间适宜，峰形不拖尾为准。 柱温上限：固定液的最高使用温度 多组分混合物：程序性升温
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11:42:43
五、色谱柱的长度
R2 L
原则：在保证一定的R的前提下，应用较短的柱子