儀器分析講稿章第一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日色譜分離部分組成：色譜柱：進行色譜分離用的細長管。固定相：管內(nèi)保持固定、起分離作用的填充物。流動相：流經(jīng)固定相的空隙或表面的沖洗劑。第二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

分離原理：當流動相攜帶的混合物流經(jīng)固定相時，其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時間不同，從而按一定次序由固定相中流出。與適當?shù)闹髾z測方法結(jié)合，實現(xiàn)混合物各組分的分離與檢測。

動畫第三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

第四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

色譜法的類型：按固定相的幾何形式分類：1）柱色譜法，2）紙色譜法，3）薄層色譜法。按分離過程的機制分類：1）吸附色譜法，2）分配色譜，3）離子交換色譜4）排阻色譜法按流動相所處的狀態(tài)分類：

氣相色譜法液相色譜法氣-固色譜法液-固色譜法氣-液色譜法液-液色譜法第五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

氣相色譜儀通常由五部分組成：Ⅰ載氣系統(tǒng)：氣源、氣體凈化器、供氣控制閥門和儀表。Ⅱ進樣系統(tǒng)：進樣器、汽化室。Ⅲ分離系統(tǒng)：色譜柱、控溫柱箱。Ⅳ檢測系統(tǒng)：檢測器、放大器及控溫裝置。Ⅴ

記錄系統(tǒng)：記錄儀、積分儀或色譜工作站。關(guān)鍵部件：色譜柱（決定組分分離優(yōu)劣）、檢測器（決定測定靈敏度的高低）。第六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日國產(chǎn)氣相色譜儀第七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日氣相色譜儀動畫第八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

色譜圖（chromatogram）：

以組分的濃度變化引起的電信號作為縱坐標，流出時間作橫坐標，種曲線稱為色譜曲線。第九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日色譜圖界面第十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日色譜曲線第十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

常用術(shù)語：基線：在操作條件下，僅有純流動相進入檢測器時的流出曲線。峰高：色譜峰頂點與峰底之間的垂直距離稱為峰高(peakheight)。用h表示。峰面積：峰與峰底之間的面積稱為峰面積(peakarea)，用A表示。峰的區(qū)域?qū)挾龋?/p>

a、峰底寬YD=4σ=1.70Yh/2b、半峰寬Yh/2=2.355σc、標準偏差峰寬σ=1/2Y0.607h第十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

保留值:1)保留時間

：從進樣至被測組分出現(xiàn)濃度最大值時所需時間tR。2)保留體積：從進樣至被測組分出現(xiàn)最大濃度時流動相通過的體積，VR。死時間：不被固定相滯留的組分，從進樣至出現(xiàn)濃度最大值時所需的時間稱為死時間(deadtime)，tM。死體積:不被固定相滯留的組分，從進樣至出現(xiàn)濃度最大值時流動相通過的體積稱為死體積(deadvolume)，VM。（F0為柱尾載氣體積流量）

VM=tMF0第十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

調(diào)整保留值:

1)調(diào)整保留時間：扣除死時間后的保留時間。

tR?=tR

–tM

2)調(diào)整保留體積：扣除死體積后的保留體積。

VR?=VR

–VM

或VR?=tR?F0相對保留值（relativeretention）：在相同的操作條件下，待測組分與參比組分的調(diào)整保留值之比，用ri，s

表示第十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

相對保留值是色譜定性的重要參數(shù)：值越大，分離越好。值為1時，兩組分不能分離。色譜分析的實驗依據(jù)：1)根據(jù)色譜峰的位置（保留時間）可以進行定性分析。2)根據(jù)色譜峰的面積或峰高可以進行定量分析。3)根據(jù)色譜峰的展寬程度，可以對某物質(zhì)在實驗條件下的分離特性進行評價。第十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日§2-2氣相色譜分析理論基礎(chǔ)一、GC法基本原理1.柱型：（1）填充柱(內(nèi)填固定相,內(nèi)徑2~6mm,長0.5~10m）（2）毛細管柱（內(nèi)壁涂固定液內(nèi)徑0.2~0.5μm,長10~60m）2.分離過程(分配過程），8/-2；

氣-固色譜(固體吸附劑）：吸附-脫附-吸附-脫附……分離。（原理：吸附與脫附）

氣-液色譜（固定液）：溶解-揮發(fā)-溶解-揮發(fā)……分離。（原理：兩相分配）第十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日分配系數(shù)在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動相間達到分配平衡時的濃度比值，用K表示。分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)：氣相色譜分析的分離原理是基于不同物質(zhì)在兩相間具有不同的系數(shù)的分配系數(shù)。第十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

容量因子（capacityfactor）在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動相之間分配達到平衡時的質(zhì)量比，稱為容量因子，也稱分配比，用k表示。

第十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

K與k的關(guān)系式：

Phaseratio(相比，b):VM/VS,反映各種色譜柱柱型及其結(jié)構(gòu)特征填充柱（Packingcolumn）:6~35毛細管柱（Capillarycolumn）:50~1500第十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日分配系數(shù)K討論：1)分配系數(shù)是組分在兩相中濃度之比，分配比則組分在兩相中質(zhì)量之比。都與組分及固定相熱力學(xué)性質(zhì)、柱溫、柱壓有關(guān)。2)分配系數(shù)K與相比無關(guān)，分配比k則相反。3)分配比是衡量色譜柱對組分保留能力的重要參數(shù)。k值越大，保留時間越長，k=0時，保留時間為tM。第二十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日滯留因子：Rs=us/u（us柱內(nèi)流速，u柱外流動相流速）Rs也可用質(zhì)量分數(shù)來表示：若色譜柱長為L：

tR＝L/us(2-13)tM＝L/u

(2-14)tR/tM＝u/us=1/Rs=(1+k)(2-15)容量因子k可以由實驗測得。第二十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日二、色譜分離基本理論

試樣在色譜柱中分離過程的基本理論包括：

a.試樣中各組分在兩相間的分配情況(與組分的分配系數(shù)、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān),用保留值來衡量）；

b.各組分在色譜柱中的運動情況（組分在固定相和流動相之間的傳質(zhì)阻力有關(guān)，用色譜峰的半峰寬來衡量）.第二十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1.塔板理論，11/2；

1)將色譜分離過程比擬作蒸餾過程：將連續(xù)的色譜過程看作是一個許多小段平衡的過程和重復(fù);2)色譜柱看作是一個蒸餾塔：色譜柱可分成許多個假想的小段(塔板），在每一個小段看作是一個塔板;3)當欲分離的組分隨著載氣進入色譜柱后，就在兩相間進行分配。由于流動相不斷地移動，組分就在這些塔板間隔的氣液兩相間不斷地達到分配平衡。第二十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第二十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日分離過程如下圖所示第二十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第二十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日流出曲線：呈現(xiàn)正態(tài)分布（n>50).流出曲線上的濃度c與時間t的關(guān)系如下：第二十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

理論塔板數(shù)、塔板高度計算塔板理論認為，一根柱子可以分為n段，在每段內(nèi)組分在兩相間很快達到平衡，把每一段稱為一塊理論塔板。設(shè)柱長為L，理論塔板高度為H，則

H=L/n式中n為理論塔板數(shù)。理論塔板數(shù)（n）可根據(jù)色譜圖上所測得的保留時間（tR）和峰底寬（Y）或半峰寬（Y1/2

）按下式推算：或第二十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日有效塔板數(shù)（n有效）的計算公式為；

n有效或H有效是消除了死時間影響的，所以能較為真實反應(yīng)柱效能的好壞。同一色譜柱對不同物質(zhì)的柱效能是不一樣的。

H有效=L/n有效n=1+kk2?n有效第二十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日注意：不應(yīng)把柱效能看作有無實現(xiàn)分離可能的依據(jù)，而只能把它看作是在一定條件下柱分離能力發(fā)揮程度的標志。塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實驗結(jié)果，也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。第三十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

2、速率理論（J.J.VanDeemter1956）1956年荷蘭學(xué)者范弟姆特等提出了色譜過程的動力學(xué)理論。范第姆特方程式(VanDeemterequation)H塔板高度，越小越好；A項為渦流擴散項；B/u項為分子擴散項；Cu為傳質(zhì)項；u為載氣線速度，單位為cm/s。影響因素：A，B，C，u.第三十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1）渦流擴散項(Multipathterm,A)因填充物顆粒大小及填充的不均勻性——同一組分各分子運行路線長短不同——流出時間不同——峰形展寬（“渦流：）。A=2dp其中dp—填充物平均直徑；—填充不規(guī)則因子。討論：固定相顆粒越小，即dp↓,填充得越均勻，A↓

，H↓，柱效n↑

。對于空心毛細管柱，無渦流擴散，即A=0。流動方向第三十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2）分子擴散項(Longitudinaldiffusionterm,B/u)隨著流動相的推進，因濃度梯度組分分子而向前后自發(fā)地擴散，使譜峰展寬。

B=2Dg—稱為彎曲因子，它表示固定相幾何形狀對自由分子擴散的阻礙情況；Dg—組分在氣相中的擴散系數(shù)。討論：分子擴散項與流速有關(guān)，流速↓，組份停留時間↑，擴散↑；擴散系數(shù)Dg∝（M載氣)-1/2

;M載氣↑，H↓

；(彎曲因子）：有填充且均勻，才會變小，H也才變小。第三十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3）傳質(zhì)阻力項(Mass-transferterm,Cu)氣相傳質(zhì)過程：指試樣組分從氣相移動到固定相表面的過程氣相傳質(zhì)阻力：指試樣組分從氣相移動到固定相表面進行濃度分配時所受到的阻力，引起色譜峰擴展。

流動相固液界面固定液組分分子ClCg采用粒度小的填充物和相對分子質(zhì)量小的載氣可使Cg減小，提高柱效。第三十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日液相傳質(zhì)阻力:指組分從固定相的氣液界面移動到液相內(nèi)部進行質(zhì)量交換到達分配平衡,又返回氣液界面的過程中所受到的阻力,也造成峰擴展.流動相固液界面固定液組分分子ClCg固定相的液膜厚度薄，組分在液相的擴散系數(shù)大，則液相傳質(zhì)阻力就會小。第三十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日討論：減小填充顆粒直徑dp和采用分子量小的流動相，使Dg增加可以提高柱效能；減小液膜厚度df，Cl下降,組分在液相中的擴散系數(shù)(Dl)增大,液相傳質(zhì)阻力就小。載氣流速增大時,傳質(zhì)阻力項就增大,以致成為塔板高度增加的主要原因.第三十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日范弟姆特方程范第姆特方程對分離條件的選擇具有指導(dǎo)意義：通過選擇適當?shù)墓潭ㄏ嗔６取⑻畛渚鶆虺潭?、擔體粒度、載氣種類、柱溫、液膜厚度及載氣流速可提高柱效。第三十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日§2-3色譜分離條件的選擇一、分離度（resolution）影響分離的因素：1）各組分與固定相分子間的相互作用大小區(qū)別；2）固定相3）分離條件（流速、柱溫、固定液量、擔體、進校、汽化溫度等）。第三十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

相鄰兩峰完全分離的判斷（外觀）：1）兩峰之間的距離相差足夠大；2）峰窄。第三十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

相鄰兩峰完全分離的判斷（理論）：分離度R相鄰兩色譜峰保留值之差與兩組分色譜峰底寬度平均值之比，用R表示。R越大，表明兩組分分離效果越好保留值之差取決于固定液的熱力學(xué)性質(zhì)；色譜峰寬窄反映色譜過程動力學(xué)因素及柱效能高低。分離度是色譜柱的總分離效能指標。第四十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日R=1.5R=0.75R=1.0響應(yīng)信號保留時間t,min第四十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

對于峰形對稱且滿足正態(tài)分布的色譜峰：R=1,分離程度為98%；R=1.5，分離程度可達99.7%。所以R=1.5時可認為色譜峰已完全分開。第四十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日當兩組分的色譜峰分離較差，峰底寬度難于測量時，可用半峰寬度代替峰底寬度，并用下式來表示分離度：注意：R’與R的物理意義一致，但是數(shù)值不同，R＝0.59R’，應(yīng)用時應(yīng)該注意所采用分離度的計算方法。續(xù)第四十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

二、色譜分離基本方程設(shè)兩相鄰峰的峰寬相等，即Y1=Y2=Y，則

又知（2-27）第四十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日另（2-15）（2-5）R隨體系的熱力學(xué)性質(zhì)（α，k)變化，也與柱效n有關(guān)。第四十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、分離度與柱效的關(guān)系：分離度與n的平方根成正比。增加柱長或減小柱高可以改進分離度。2、分離度與容量比的關(guān)系：k增加，分離度R增加，但當k>10，則R的增加不明顯。改變k的方法有：適當增加柱溫(GC)、改變相比。3、分離度與柱選擇性的關(guān)系：越大，柱選擇性越好，對分離有利。改變的方法有：降低柱溫、改變流動相及固定相的性質(zhì)和組成。最有效的辦法是改變固定相。第四十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日分離度、柱效和選擇性參數(shù)的聯(lián)系注：三個指標中，只要已知其中二個，就可以推算出第三個指標。第四十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

例題：設(shè)有一對物質(zhì)，其r2,1=α=1.15,要求在Heff=0.1cm的某填充柱上得到完全分離，試計算至少需要多長的色譜柱？解：要實現(xiàn)完全分離，R≈1.5,故所需有效理論塔板數(shù)為： 使用普通色譜柱，有效塔板高度為0.1cm,故所需柱長應(yīng)為：第四十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

三、分離操作條件的選擇 1、載氣流速的選擇（與分析時間、柱效有關(guān)）

實際工作中，為了縮短分析時間，常使流速稍高與最佳流速。H最小

=A+2(BC)1/2第四十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日分析時間與流速的關(guān)系流速與載氣的關(guān)系第五十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2.柱溫的選擇：柱溫不能高于固定液最高使用溫度，否則固定液揮發(fā)流失。但柱溫也不能太低,否則被測組分在兩相中的擴散速率大為減小,分配不能迅速達到平衡,峰形變寬,柱效下降,并延長分析時間.b.22/-1，柱溫對組分分離的影響較大，提高柱溫使各組分的揮發(fā)靠攏，不利于分離。

c.柱溫選擇的原則，22/1：在使最難分離的組分能盡可能好的分離的前提下，盡可能采取較低的柱溫，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。第五十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日根據(jù)混合物沸點高低選擇固定液和柱溫。

1）高沸點物：低柱溫和低含量固定液。

2）中等沸點物：中等柱溫和中等含量固定液

3）低沸點或氣態(tài)物：較高柱溫和固定液含量。

4）沸點范圍寬的試樣：程序升溫。程序升溫就是柱溫按預(yù)定的加熱速度，隨時間作線性的增加。程序升溫好處：（1）改善分離效果;（2）縮短分析周期;（3）改善峰形;（4）提高檢測靈敏度.續(xù)第五十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第五十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3.固定液的性質(zhì)和用量，22/-3，；

固定液的性質(zhì)對分離是起決定作用的。固定液液膜薄，柱效能提高，并可縮短分析時間。但固定液用量太低，液膜越薄，允許的進樣量也就越少。4.擔體的性質(zhì)和粒度，22/-1，擔體的表面結(jié)構(gòu)和孔徑分布決定了固定液在擔體上的分布以及液相傳質(zhì)和縱向擴散的情況。對擔體粒度要求均勻細小，這樣有利提高柱效。第五十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日5.進樣時間和進樣量，23/-5：進樣量必須很快，進樣時間一般都在一秒以內(nèi)。最大允許的進樣量，應(yīng)控制在峰面積或峰高與進樣量呈線性關(guān)系范圍。6.氣化溫度，24/3：進樣后要有足夠的氣化溫度，使液體試樣迅速氣化后被載氣帶入柱中。在保證試樣不分解的情況下，適當提高汽化溫度對分離及定量有利。一般選擇氣化溫度比柱溫高30-70℃。第五十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

§2-4固定相及其選擇選擇適當?shù)墓潭ㄏ嗍巧V分析中的關(guān)鍵。固定相的類型：

吸附劑（氣-固色譜固定相）固定相{

擔體+固定液（氣-液色譜固定相）

第五十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日一、氣-固色譜固定相

1.適用范圍，24/1：分離常溫下的氣體及氣態(tài)烴類物質(zhì)，往往可取得滿意的分離效果。

2.固定相：吸附劑非極性：活性炭（非極性）弱極性：氧化鋁（弱極性）強極性：硅膠，分子篩（強極性）

3.發(fā)展：石墨化碳黑、碳分子篩高分子多孔微球(GDX):1）親和力小,適用微量水分析.2）強極性物質(zhì)測定；3）腐蝕性氣體測定。第五十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第五十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第五十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日二、氣-液色譜固定相固定相：由擔體（載體）+固定液組成

1.擔體：化學(xué)惰性、多孔性物質(zhì)，提供大的惰性表面，承擔固定液，使固定液以薄膜狀態(tài)分布在其表面上。

a.要求：1）表面化學(xué)惰性；2）多孔性；3）熱穩(wěn)定性好；4）均勻細小。

b.分類：硅藻土型:又分為紅色擔體、白色擔體。（處理：酸洗、堿洗、硅烷化）。非硅藻土型:氟擔體、玻璃微球擔體，GDX

等。

第六十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日硅藻土硅藻土主要由古代的硅藻遺體組成。主要化學(xué)成分是含水的SiO2。硅藻土具有典型的硅藻生物結(jié)構(gòu)，具有微細的紋理。純凈的硅藻土呈白色，外觀呈土狀易于碎裂成粉末，易溶于堿而不溶于酸，吸附性強，熔點高。第六十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日擔體分類、特點及應(yīng)用第六十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日擔體鈍化處理原因：具有吸附活性與催化活性，造成固定液分布不均，色譜峰拖尾，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或不可逆吸附等。目的：改進擔體孔隙結(jié)構(gòu)，屏蔽活性中心，提高柱效。方法：酸洗、堿洗、硅烷化、釉化等。第六十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日注：DMCS：二甲基二氯硅烷。HMDS：六甲基二硅烷第六十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日硅烷化實例：續(xù)前第六十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日續(xù)前擔體的選擇原則：（1）當固定液質(zhì)量分數(shù)大于5%時，可選用硅藻土型（白色或紅色）擔體。（2）當固定液質(zhì)量分數(shù)小于5%時，可選用處理過的擔體。（3）對于高沸點組分，可選用玻璃微球擔體。（4）對于強腐蝕性組分，可選用氟擔體。第六十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2.固定液

a.要求:1)揮發(fā)性??；2）熱穩(wěn)定性好；3）溶解能力合適；4）高的選擇性；5）化學(xué)穩(wěn)定性好。

b.固定液的分離特征，29/1)固定液的分離特征（極性）是選擇固定液的基礎(chǔ)；在氣相色譜中常用“極性”來說明固定液和被測組分的性質(zhì)。

2)固定液選擇，一般依“相似相溶”的原則進行;

3)極性大小與分子間相互作用力有關(guān)：

①靜電力；

②誘導(dǎo)力；③色散力；④氫鍵力；第六十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日固定液的極性表示方法，30/-2：（1）相對極性P來表示假定：1.強極性液β，β’氧二丙腈相對極性為100;2.非極性液角鯊?fù)橄鄬O性為0;x.待測固定液的極性為P；制作上述物質(zhì)作固定液的三根色譜柱，然后分別分離試驗物質(zhì)；試驗物質(zhì)：正丁烷-丁二烯，or環(huán)己烷-苯.1：強極性；2：非極性；x:待測極性第六十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日相對極性P分級：各種固定液的相對極性P均在0~100之間，每20為一級，又可將其分為五級：（1）P在0~＋1間的為非極性固定液；（2）P在＋1~＋2間的為弱極性固定液；（3）P在＋3的為中等極性固定液；（4）P在＋4~＋5間的為強極性固定液。第六十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

第七十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

第七十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2)麥氏常數(shù)來固定液的極性羅胥耐特(Rohrschneider)選用了5種不同作用力的化合物作為探測物（苯、己醇、甲己酮、硝基甲烷、吡啶），以非極性固定液角鯊?fù)闉榛鶞蕘肀碚鞑煌潭ㄒ旱姆蛛x性質(zhì)－麥氏常數(shù)。麥克雷諾(McReynoleWO)在羅氏工作的基礎(chǔ)上，選用10種物質(zhì)來表征不同固定液的分離性特性。實際上通常采用麥氏的前五種探測物，即苯、丁醇、2－戊酮、硝基丙烷、吡啶測得特征常數(shù)（麥氏常數(shù)）已能表征固定液的相對極性。固定液的總極性越大，極性就越強；麥氏常數(shù)越小，則固定液的極性越接近非極性。（詳細情況見表-2-6。）第七十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日計算方法P：待測固定液；S：角鯊?fù)楣潭ㄒ?。I：保留指數(shù)。第七十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第七十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日C.固定液的選擇，32/1)原則：應(yīng)用“相似相溶”的原理

2)固定液選擇及色譜流出規(guī)律：①分離非極性物質(zhì)，選非極性固定液，各組分按沸點次序流出色譜柱，沸點低先出，高后出；②分離極性物質(zhì)，選極性固定液，各組分按極性次序分離，極性小的先出，極性大的后出；③分離非極性和極性混合物，選極性固定液，非極性先出，極性組分后出；④對于能形成氫鍵的試樣，選極性或氫鍵型的固定液，不易形成氫鍵的先出，最易形成氫鍵的最后流出.⑤對于試樣性質(zhì)不夠了解的情況，一般選用4種固定液。有人主張大部分任務(wù)可用三根毛細管柱完成。

第七十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日4種固定液：SE-30（甲基硅橡膠）、DC-710（苯基甲基硅氧烷）、PEG-20M（聚乙二醇-20000）、DEGS（丁二酸二乙二醇聚酯）。三根毛細管：甲基硅橡膠柱（非極性）、三氟丙基甲基聚硅氧烷柱（中等極性）、聚乙二醇-2M柱（中強極性）。第七十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

§2-5氣相色譜檢測器一、氣相色譜檢測器的類型作用：將經(jīng)色譜柱分離后的各組分按其特性及含量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電訊號.濃度型檢測器：測量的是載氣中某組分瞬間濃度的變化，即檢測器的響應(yīng)值和組分的瞬間濃度成正比。如熱導(dǎo)池檢測器（TCD）和電子捕獲檢測器（ECD）質(zhì)量型檢測器：測量的是載氣中某組分質(zhì)量比率的變化，即檢測器的響應(yīng)值和單位時間進入檢測器的組分質(zhì)量成正比。如氫火焰離子化檢測器（FID）和火焰光度檢測器（FPD） 第七十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

通用檢測器有：1、熱導(dǎo)池檢測器，TCD(Thermalconductivitydetector) 測一般化合物和永久性氣體2、氫火焰離子化檢測器,FID(Hydrogenflameionizationdetector)測一般有機化合物專用檢測器有：3、電子俘獲檢測器，ECD(Electroncapturedetector)測帶強電負性原子的有機化合物4、火焰光度檢測器，F(xiàn)PD(Flamephotometricdetector)測含硫、含磷的有機化合物特殊檢測器有：FTIR、MS、測化合物結(jié)構(gòu)第七十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日二、熱導(dǎo)池檢測器（TCD），廣譜，濃度型特點：結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度適宜，穩(wěn)定性好,對所有物質(zhì)都響應(yīng),廣譜型檢測器.熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)池體+熱敏元件（電阻絲）（a)雙臂熱導(dǎo)池（b)四臂熱導(dǎo)池第七十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日基本原理35/3：基于不同物質(zhì)具有不同熱導(dǎo)系數(shù).第八十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日氣相色譜的測量電橋:惠斯登電橋原理R1和R2分別是為參比池和測量池的鎢絲電阻，分別連于電橋中作為兩臂。且R1＝R2。沒試樣時，電橋平衡時：

(R1+△R1).R4=(R2+△R2).R3加入樣品時電橋不平衡時:(R1+△R1).R4≠(R2+△R2).R3產(chǎn)生信號與濃度定量關(guān)系。第八十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日影響熱導(dǎo)池檢測器靈敏度的因素：

a.橋路工作電流：100~200mA(N2:100~150mA,H2:150~200mA).（增加電流使靈敏度迅速增加）

b.熱導(dǎo)池體溫度，一般池體溫度不應(yīng)低于柱溫.c.載氣，載氣與試樣熱導(dǎo)系數(shù)愈大，靈敏度愈高.

一般用氫氣作載氣.d.熱敏元件阻值，選阻值高，電阻溫度系數(shù)大的.e.一般熱導(dǎo)池的死體積較大，且靈敏度較低，應(yīng)選用微型池體（2.5μL）的熱導(dǎo)池.第八十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日三、氫火焰離子化檢測器（FID），廣譜，質(zhì)量型

1.特點38/1：對含碳有機化合物有很高的靈敏度，適宜于痕量有機物分析.2.結(jié)構(gòu)；fig2-11主要部件是一個離子室，它一般用不銹鋼制成，包括氣體入口，火焰噴嘴，一對電極和外罩.正極與負極之間加有150-300V的電壓。動畫第八十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3.作用機理CnHm→·CH（自由基）；

·CH＋O*→2CHO+＋e－；

CHO+＋H2O→H3O+＋COCHO+、H3O+→往負極；

e－→往正極；產(chǎn)生微電流

4.操作條件的選擇

a.氣體流量載氣：一般用氮氣；燃氣：氫氣。氫/載比=1:1~1:1.5；助燃氣：空氣。氫氣/空氣=1:10.b.使用溫度：不是主要影響因素.第八十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日四、電子捕獲檢測器（ECD），濃度型

1.特點40/1：對具有電負性的物質(zhì)（X、S、P、N、O）有響應(yīng)，電負性越強，靈敏度越高.2.結(jié)構(gòu)，fig2-14

在檢測器池體內(nèi)有一圓筒狀β放射源（63Ni或3H）作為負極，一個不銹鋼棒作為正極.在此兩極間施加一直流或脈沖電壓.第八十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3.作用機理：

β放射源為－，不銹鋼棒為＋

N2（高純載氣）進入；

N2→N＋2＋e－向反極遷移成基流；具有電負性組分AB進入；

AB＋e－→AB－＋EAB－＋N＋2→N2＋AB

由于被測組分捕獲電子，其結(jié)果使基流降低，產(chǎn)生負信號成倒峰，組分濃度越高，倒峰越大。4、影響因素：載氣純度、流速和溫度。第八十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日五、火焰光度檢測器（FPD）

1.特點41/：對含磷、含硫的化合物有高選擇性和高靈敏度的一種檢測器.2.結(jié)構(gòu)：火焰噴嘴、濾光片、光電倍增管三部分組成。

3.作用機理

RS＋空氣＋O2→SO2

＋CO22SO2

＋8H→2S＋4H2OS＋S→S2*S2*→S2

＋

hvλ=350-430nm

P：含磷試樣以HPO碎片的形式發(fā)射出λ=480~600nm的特征光.火焰光度檢測器可同時測定硫、磷和含碳有機物，即火焰檢測器、氫焰檢測器聯(lián)用

第八十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日第八十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

第八十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日六、檢測器的性能指標衡量檢測器質(zhì)量的指標：靈敏度：高（靈敏度S、檢出限D(zhuǎn)、最小檢出量Q0）;響應(yīng)速度：快(響應(yīng)時間）；線性范圍：寬（線性范圍）；穩(wěn)定性：好。第九十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

1、靈敏度 QR△R△Q0檢測器的R-Q關(guān)系曲線檢測器靈敏度亦稱響應(yīng)值或應(yīng)答值。靈敏度是響應(yīng)值對進樣量的變化率：

S=ΔR/ΔQ第九十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日靈敏度的測定將一定量的標準物質(zhì)注入色譜儀中，利用所測定標準物質(zhì)的色譜峰面積和色譜儀操作參數(shù)進行計算。第九十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

濃度型檢測器靈敏度的計算公式質(zhì)量型檢測器靈敏度的計算公式第九十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

2、檢出限D(zhuǎn)：指檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信號時，在單位體積或時間需向檢測器進入的物質(zhì)質(zhì)量（g).(恰能鑒別的信號至少應(yīng)該是噪聲3倍）3、最小檢出量：檢測器恰能產(chǎn)生和噪聲相鑒別的信號時所需進入色譜柱的最小物質(zhì)質(zhì)量或濃度。第九十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

4、響應(yīng)時間：檢測器迅速和真實反映通過它的物質(zhì)濃度變化，即響應(yīng)速度快。5、線性范圍：試樣量與信號之間保持線性關(guān)系的范圍（用最大進校量與最小進校量的比值來表示）。 第九十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

§2.6氣相色譜定性方法一、概述：現(xiàn)狀：GC定性分析還存在一定問題.其應(yīng)用僅限于當未知物通過其它方面的考慮(如來源，其它定性方法的結(jié)果等）后，已被確定可能為某幾個化合物或?qū)儆谀撤N類型時作最后的確證；其可靠性不足以鑒定完全未知的物質(zhì)。近年，GC/質(zhì)譜、GC/光譜聯(lián)用技術(shù)的開發(fā)，計算機的應(yīng)用，打開了廣闊的應(yīng)用前景。第九十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日二、根據(jù)色譜保留值進行定性，46/1、值留值法1）各種物質(zhì)在一定的色譜條件（固定相、操作條件）下均有確定不就的保留值，因此保留值可作為一種定性指標。

2）一般適宜采用僅與柱溫有關(guān)，而不受操作條件影響的相對保留值r21作為定性指標.

第九十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日利用純物質(zhì)對照定性

在一定色譜條件下，一個未知物只有一個確定的保留時間。因此將已知純物質(zhì)在相同的色譜條件下的保留時間與未知物的保留時間進行比較，就可定性鑒定未知物。若二者相同，則未知物可能是已知的純物質(zhì)；不同，則未知物就不是該純物質(zhì)。

純物質(zhì)對照法定性只適用于組分性質(zhì)已有所了解，組成比較簡單，且有純物質(zhì)的未知物。

第九十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日保留值與峰形進行比較：

a.首先充分利用對未知物了解到的情況（來源，性質(zhì)等）估計出未知物可能是哪幾種化合物；

b.再從文獻中找出這些化合物在某固定相上的保留值，最后確定少數(shù)可能的化合物；

c.將未知物與可能化合物的標準試樣在相同的色譜條件下進行比較（保留值與峰形）：

保留值相同，但峰形不同，不能認為是同一物質(zhì)；混合測定有新峰或在未知峰上有不規(guī)則的形狀（例如峰略有分叉等）出現(xiàn)，并非同一物質(zhì)；混合后峰增高而半峰寬并不相應(yīng)增加，則表示兩者很可能是同一物質(zhì).第九十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日d.多柱法驗證：采用雙柱或多柱法進行定性分析.即采用兩根或多根性質(zhì)（極性）不同的色譜柱進行分離，觀察未知物和標準試樣的保留值是否始終重合.第一百頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2.保留指數(shù)法保留指數(shù)（retentionindex）I是柯互茨（Kovats）于1958年所提出的，所以又稱柯互茨指數(shù)。它表示物質(zhì)在固定液上的保留值行為，是目前使用最廣泛并被國際上公認的定性指針。它具有重現(xiàn)性好、標準統(tǒng)一及溫度系數(shù)小等優(yōu)點。保留指數(shù)僅與固定相的性質(zhì)、柱溫有關(guān)，與其它實驗條件無關(guān)。第一百零一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日保留指數(shù)法方法：保留指數(shù)I是把物質(zhì)的保留行為用兩個緊靠近它的標準物（一般是兩個正構(gòu)烷烴）來標定，并以均一標度來表示.要求：被測物i的保留值X值(TR’或VR’)應(yīng)恰好在兩個正構(gòu)烷烴的X值之間，即XZ<Xi<Xz+n；正構(gòu)烷烴的保留值人為定為碳數(shù)乘以100；第一百零二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日測定方法欲求某物質(zhì)的保留指數(shù)，只要與相鄰的正構(gòu)烷烴混合在一起（或分別），在給定的條件下進行色譜實驗，找出相應(yīng)保留值，按下面公式進行計算即可。第一百零三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

正庚烷

正辛烷FigureSketchmapfordeterminationofrotentionindex乙酸正丁酯實例第一百零四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

由于I的值溫度之間呈線性關(guān)系，所以可以方便的外推求出文獻測定條件下的I

值而進行定性分析，無須標準物質(zhì)。 ITCABX1???X2?第一百零五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日三、與其它方法結(jié)合的定性分析法

1.與質(zhì)譜、紅外光譜等儀器聯(lián)用

2.與化學(xué)方法配合進行定性分析四、利用檢測器的選擇性進行分析：

TCD對無機物和有機物都有響應(yīng)；FID對有機物靈敏度高，對無機物無響應(yīng)；ECD只對含有鹵素、氧、氮等電負性強的組分靈敏度高；FPD只對含硫、磷的物質(zhì)有信號。第一百零六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

§2-7氣相色譜定量法色譜定量分析依據(jù)：在一定操作條件下，分析組分i的質(zhì)量或其在載氣中的濃度與檢測器的響應(yīng)信號（峰面積或峰高）成正比。

mi=fi′?Aimi：待測物質(zhì)質(zhì)量fi′：待測物質(zhì)定量校正因子Ai：待測物質(zhì)色譜峰的積分面積第一百零七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

二、色譜峰的面積求法：1、峰高乘半峰寬法(對稱峰） 2、峰高乘平均峰寬法（不對稱峰）3、峰高乘保留值法（狹窄峰）4、積分儀或色譜工作站（自動）第一百零八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日定量校正因子同一檢測器對不同的物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，兩個相等量的物質(zhì)出的峰面積往往不相等，所以不能用峰面積直接計算物質(zhì)的量。為了使檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號能真實反映出物質(zhì)的含量，就要對響應(yīng)值進行校正，因此引入“定量校正因子”。第一百零九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

絕對校正因子：由食品靈敏度決定，不易準確測定，也無法直接應(yīng)用，所以一般不用。相對校正因子：用標準物質(zhì)為參照物、求出待測物質(zhì)與標準物之間絕對校正因子的比值。對熱導(dǎo)池檢測器的標準物是苯、對氫火焰離子化檢測器的標準物是正庚烷。 第一百一十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

2.摩爾校正因子（MolarcalibrationfactorfM）

各物質(zhì)的量以摩爾數(shù)計，Mi,Ms分別表示被測物與標準物質(zhì)的相對分子質(zhì)量（摩爾質(zhì)量）1.質(zhì)量校正因子（Masscalibrationfactorfm）

第一百一十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3.體積校正因子fv

：

fv=f’i(V)/f’s(V)=fM2-614.相對響應(yīng)值s’（校正因子的倒數(shù)）：

s’=1/f’2-62s’和f’只與試樣、標準物質(zhì)以及檢測器類型有關(guān)，而與操作條件和柱溫、載氣流速、固定液性質(zhì)等無關(guān)校正因子的測定方法：準確稱量被測組分和標準物質(zhì)，混合后，在實驗條件下進樣分析，分別測量相應(yīng)的峰面積，由式2-59、2-60計算質(zhì)量校正因子、摩爾校正因子。第一百一十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

四、定量計算方法1、歸一化法：若樣品中所有的組分均能流出色譜柱且有較好的、可分辨的色譜峰時可用此法定量。第一百一十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

2、內(nèi)標法：若樣品中除待測的幾個色譜峰有良好分離，但其它所有的組分不能全部流出色譜柱或有不可分辨的色譜峰時可用此法定量。 第一百一十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日內(nèi)標物的選擇原則：

a.它應(yīng)該是試樣中不存在的純物質(zhì)；

b.加入的量應(yīng)接近于被測組分；

c.要求內(nèi)標物的色譜峰位于被測組分色譜峰附近，或幾個被測組分色譜峰的中間，并與這些組分完全分離；

d.應(yīng)注意內(nèi)標物與欲測組分的物理及物理化學(xué)性質(zhì)（如揮發(fā)度，化學(xué)結(jié)構(gòu)，極性以及溶解度等）相近.這樣，當操作條件變化時，更有利于內(nèi)標物及欲測組分作均勻的變化.第一百一十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日

3、內(nèi)標標準曲線法：若樣品用量與加入標準物質(zhì)量完全固定，則內(nèi)標法的計算就可以簡化為內(nèi)標標準曲線法，它適用于工廠內(nèi)成批樣品的定量分析。如果經(jīng)常需要測定同一物質(zhì)，可固定試樣的稱取量，