第一节 气相色谱分析概述第二节 气相色谱分析理论基础第三节 .

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不动的,称为固定相,另一相是携带混合物流过此固定相的流 体,称为流动相。
§2-1 气相色谱分析概述
一、色谱法分类:
(1) 按流动相的物态,色谱法可分为气相色谱法(流动相为
气体 ) 和 液相色谱法 ( 流动相为液体 ) ;再按固定相的物态,又 可分为 气固色谱法 ( 固定相为固体吸附剂 ) 、 气液色谱法 ( 固定 相为涂在固体上或毛细管壁上的液体 )、液固色谱法 和液液色
关,并随柱温、柱压的变化而变化。 (2)分配系数只决定于组分和两相性质,与两相体积无关。 分配比不仅决定于组分和两相性质,且与相比有关,亦即组分 的分配比随固定相的量而改变。
(3)对于一给定色谱体系(分配体系),组分的分离最终 决定组分在每相中的相对量,而不是相对浓度,因此分 配比是衡量色谱柱对组分保留能力的参数。 (4)组分在柱内的线速度uS将小于u,则两速度之比称为滞留 因子(retardation factor)RS 。
保留时间(retention time)tR——指被测组分从进
样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间,如图2-2中 O'B。
调整保留时间(adjusted retention time)tR‘ ——
指扣除死时间后的保留时间 ,如图2-2中A'B,即 tR'=tR-tM (2-1)
§2-1 气相色谱分析概述
§2-1 气相色谱分析概述
二、气相色谱分析。 气相色谱法是利用气体作为流动相的一种色谱法。在此 法中,载气(是不与被测物作用,用来载送试样的惰性气体, 如氢、氮等)载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相,使 试样中各组分分离,然后分别检测。其简单流程如图2-1所 示
§2-1 气相色谱分析概述
图2-1
§2-1 气相色谱分析概述
三、气相色谱仪组成(图2-1) Ⅰ.载气系统,包括气源、气体净化、气体流速控制和测量; Ⅱ.进样系统,包括进样器、气化室; Ⅲ.色谱柱和柱箱,包括温度控制装置; Ⅳ.检测系统,包括检测器、检测器的电源及控温装置; Ⅴ.记录系统,包括放大器、记录仪,有的仪器还有数据处理 装置。
力下,在两相间达到分配平衡时,组分在两相中的质量比:
5.分配比к与分配系数K的关系为:
mS к= mM
(2-9)
VM m S / VS cS K= = =к =к.β V c M m M / VM S
(2-10)
由式(2-10)可见: (1)分配系数是组分在两相中浓度之比,分配比则是组分在
两相中分配总量之比。它们都与组分及固定相的热力学性质有
RS=uS/u
(2-11)
色谱分离基本理论 1.塔板理论(plate theory) 塔板理论假定: (1) 在这样一小段间隔内,气相平均组成与液相平均组成可 以很快地达到分配平衡。这样达到分配平衡的一小段长称为 塔板高度(height equivalent to theoretical plate)H; (2) 载气进入色谱柱,不是连续的而是脉动式的,每次进气 为一个板体积; (3) 试样开始时都因在第0号塔板上,且试样沿色谱柱方向的 扩散(纵向扩散)可略而不计;
(2-5)
r21亦可用来表示固定相 (色谱柱)的选择性。r21值越大, 相邻两组分的t'R相差越大,分离得越好,r21=1时,两组分不 能被分离。
§2-1 气相色谱分析概述
区域宽度 (peak width) ——色谱峰区域宽度是色谱流出曲 线中一个重要的参数。从色谱分离角度着眼,希望区域宽度 越窄越好。通常度量色谱峰区域宽度有三种方法:
表2-1 组分在n=5,k=1,m=1柱内任一板上分配表
由图2-3可以看出,组分从具有5块塔板的柱中冲洗出来 的最大浓度是在n为 8或9时。流出曲线呈峰形但不对称。 这是由于柱子的塔板数太少的缘故。当n>50时,就可以得到 对称的峰形曲线。在气相色谱中,n值是很大的,约为103~ 106,因而这时的流出曲线可趋近于正态分布曲线 这样, 流出曲线 上 的浓度C与时间t的关系 可由下式表示: C=
GCMS-QP2010气/质联用仪
§2-1 气相色谱分析概述
第二章 气相色谱分析
§2-1 气相色谱分析概述
色谱法是一种分离技术,这种分离技术应用于分析化学中,就 是色谱分析。它以其具有高分离效能、高检测性能、分析时间 快速而成为现代仪器分析方法中应用最广泛的一种方法。其分
离原理是,使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是
保留值是由色谱分离过程中的热力学因素所控制的,在 一定的固定相和操作条件下,任何一种物质都有一确定
的保留值,这样就可用作定性参数。
§2-1 气相色谱分析概述
死时间 (dead volume)VM ——指色谱柱在填充后柱管内 固定相颗粒间死时间(dead time)tM 指不被 固定相吸附 或溶解的气体(如空气、甲烷)从进样开始到柱后出现浓度 最大值时所需的时间,如图2-2 中 O‘A’ 所示。显然,死 时间正比于色谱柱的空隙体积。
H有效=
L n有效
(2-16)
有效塔板数和有效塔板高度消除了死时间的影响,因而
能较为真实地反映柱效能的好坏。
色谱柱的理论塔板数越大,表示组分在色谱柱中 达到分配平衡的次数越多, 固定相的作用越显著,因而对分离越有利。但 还不能预言并确定各组分是否有被分离的可能,
§2-1 气相色谱分析概述
相对保留值 (relative retention value)r21——指某组分2 的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比: r21=
t ' R ( 2) t ' R (1)
=
V ' R ( 2) V ' R (1)

t R ( 2) t R (1)

VR ( 2 ) VR (1)ຫໍສະໝຸດ Baidu
(dead volume)VM——指色谱柱在填充后固定相 死体积 颗粒间所留的空间、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 VM=tMFO (2-2)
保留体积(reteiton volume) VR ——指从进样开始到柱后 被测组分出现浓度最大值时所通过 的载气体积,即 VR=tRFO (2-3)
于各组分在固定液中溶解度的不同。当载气携带被测物质进入 色谱柱,和固定液接触时,气相中的被测组分就溶解到固定液
中去。载气连续进入色谱柱,溶解在固定液中的被测组分会从
固定液中挥发到气相中去。
随着载气的流动,挥发到气相中的被测组分分子又会溶 解在前面的固定液中。 这样反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。由于各组分在固 定液中溶解能力不同。溶解度大的组分就较难挥发,停留在柱
谱法等。
§2-1 气相色谱分析概述
(2) 按固定相使用的形式,可分为柱色谱法(固定相装在 色谱柱中)、纸色谱法(滤纸为固定相)和薄层色谱法(将吸 附剂粉末制成薄层作固定相)等。 (3) 按分离过程的机制,可分为吸附色谱法(利用吸附剂表面 对不同组分的物理吸附性能的差异进行分离)、分配色谱法(利用
不同组分在两相中有不同的分配 来进行分离)、离子交换色谱法 (利用离子交换原理)和排阻色谱法(利用多孔性物质对不同大小 分子的排阻作用)等。
基线噪声(baseline noise) ——指由各种因素所引起的基线起
伏。 保留值( retention value)——表示试样中各组分在色谱柱中的 滞留时间的数值。通常用时间或用将组分带出色谱柱所 需载气的体积来表示。如前所述,被分离组分在色谱中
的滞留时间,主要取决于它在两相间的分配过程,因而
§2-2 气相色谱分析理论基础
气—固色谱分析和气—液色谱分析的基本原理 1.气—固色谱分析中的固定相是一种具有多孔及较大表面积 的吸附剂颗粒。试样由载气携带进入柱子时,立即被吸附剂 所吸附 。载气不断流过吸附剂时,吸附着的被测组分又被洗
脱下来。这种洗脱下来的现象称为 脱附。脱附的组分随着载
气继续前进时,又可被前面的吸附剂所吸附。随着载气的流 动,被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱附过程。
(4) 分配系数在各塔板上是常数。
为简单起见,设色谱柱由5块塔板[n=5, n为柱子的理论 塔板数(number of theoretical plates)]组成, 根据上述假定,在每一块塔板上,溶质在两相间很快 达到分配平衡,然后随着流动相按一个一个塔板的方 式向前移动。开始时,若有单位质量,即m=1(1mg或 1ug) 的该组分加到第 0 号塔板上,分配达平衡后,由 于k =1,即mS=mM,mS=mM=0.5。 在色谱分离过程中该组分的分布可计算如下:
中的时间长些,往前移动得就慢些。而溶解度小的组分,往前
移动得快些,停留在柱中的时间就短些。经过一定时间后,各 组分就彼此分离。
3.在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度 比称为分配系数K。
CS 组分在固定相中的浓度 K= = (2-8) CM 组分在流动相中的浓度 4.分配比(partition ratio)亦称容量因子(capacity factor) 或容量比(capacity ratio) ,以κ表示,是指在一定温度、压
间或距离的单位)。由式(2-13)及(2-14)可见,色谱峰越窄,塔 板数n越多,理论塔板高度H就越小,此时柱效能越高,因而n 或H可作为描述柱效能的一个指标。
将tM除外的有效塔板数(effective plate number)n有效 和 有效塔板高度(effective plate height)H有效可表示为: t'R 2 n有效=5.54( ) =16( t ' R )2 (2-15) Y1 / 2 Y
C0
2
2 ( t t ) R e- 2 2
(2-12)
图2-3 流出曲线
由塔板理论可导出n与色谱峰半峰宽度或峰底宽度的关系:

tR 2 t 2 n = 5.54 ( ) =16 ( ) Y 2 / 1Y
R
(2-13)
H=L/n
(2-14)
式中L为色谱柱的长度, tR及Y1/2 或 Y用同一物理量的单位(时
(1)标准偏差(standard deviation)σ即0.607倍峰高处色谱 峰宽度的一半,如图2-2中EF的一半。
(2)半峰宽度(peak width at half-height)Y1/2 又称半宽度 或区域宽度,即峰高为一半处的宽度,如图2-2中的GH ,它 与标准偏差的关系为: Y1/2 = 2.35σ (2-6) (3)峰底宽度(peak width at peak base ) Y 自色谱峰两侧 的转折点所作切线在基线上的截距,如图2-2中的IJ所示。它 与标准偏差的关系为: Y=4σ (2-7)
§2-1 气相色谱分析概述
四、色谱术语 1.基线(baseline)-当色谱柱后没有组分进入检测器时,在 实验操作条件下,反映检测器系统噪声随时间变化的线称为 基线,稳 定的基线 是一条直 线,如图 2-2中所示 的直线。
图2-2 色谱流出曲线图
§2-1 气相色谱分析概述
基线漂移 (baseline drift)—— 指 基 线 随 时 间 定 向 的 缓 慢 变化。
由于被测物质中各个组分的性质不同,它们在吸附剂上 的吸附能力就不一样, 较难被吸附的组分就容易被脱附,较快地移向前面。容易被
吸附的组分就不易被脱附,向前移动得慢些。经过一定时间, 即通过一定量的载气后,试样中的各个组分就彼此分离而先 后流出色谱柱。
2.气—液色谱分析中的固定相是在化学惰性的固体微粒 (此固体是用来支持固定液的,称为担体)表面, 涂上一层高沸点有机化合物的液膜。这种高沸点有机化合物称 为固定液。在气—液色谱柱内,被测物质中各组分的分离是基
§2-1 气相色谱分析概述
调整保留体积 (adjusted retetion volume)VR'—— 指扣除 死体积后的保留 体积,即 VR'=tR'.FO 或 VR'=VR-VM (2-4) 同样,V'R 与载气流速无关。死体积反映了柱和仪器系统 的几何特性,它与被测物的性质无关 ,故保留体积值中除死 体积后将更合理地反映被测组分的保留特性。
第二章 气相色谱分析
第一节 气相色谱分析概述 第二节 气相色谱分析理论基础 第三节 色谱分离条件的选择 第四节 固定相及其选择 第五节 气相色谱检测器 第六节 气相色谱定性方法 第七节 气相色谱定量方法 第八节 气相色谱分析的特点及 其应用范围
第二章 气相色谱分析
日本岛津公司 :GC-17A
第二章 气相色谱分析
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