材料科學研究方法-色譜材料科學與工程學院王虹氣相色譜基本原理在氣液色譜中，被測物質(zhì)各組分的分離是基于各組分在固定液中溶解度的不同。當試樣由載氣攜帶進入色譜柱后，即被固定液所溶解。隨著載氣繼續(xù)流經(jīng)色譜柱，溶解在固定液中的被測組分又從固定液中揮發(fā)出來到氣相中去。隨著載氣的流動，揮發(fā)到氣相中的被測組分又會溶解在前面的固定液中。這樣反復多次溶解、揮發(fā)，再溶解、再揮發(fā)。由于各組分在固定液中的溶解能力不同，溶解度較大的組分較難揮發(fā)，逐漸移在后面；而溶解度較小的組分，則移在了前面，經(jīng)過一段時間之后，各組分就彼此分離了。第二節(jié)氣相色譜儀簡介安捷倫島津北京浙江安捷倫氣相色譜

第二節(jié)氣相色譜儀簡介

氣相色譜儀雖然種類很多，形式也各不一樣，但主要由以下幾部分組成：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄和處理系統(tǒng)

1氣路系統(tǒng)包括載氣和檢測器所用氣體的氣源（氮氣、氦氣、氫氣、壓縮空氣等的鋼瓶和氣體發(fā)生器，氣流路線)。

由于載氣流速的變化會引起保留值和檢測靈敏度的變化，因此高壓氣瓶的載氣要通過穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥或自動流量控制裝置，確保流量恒定。并要經(jīng)過裝有活性炭或分子篩的凈化器，除去載氣中的水、氧等有害雜質(zhì)。

載氣氣路有單柱單氣路和雙柱雙氣路兩種2、進樣系統(tǒng)

進樣系統(tǒng)包括進樣裝置和汽化室（襯管）。

GC進樣可采用微量進樣器或自動進樣器進樣。自動進樣器可自動完成進樣針清洗、潤沖、取樣、進樣、換樣等過程。

進樣口其作用是有效地將樣品導入色譜柱進行分離，如自動進樣器、進樣閥、各種進樣口（填充柱進樣口、分流/不分流進樣口、冷柱上進樣口、程序升溫進樣口）以及頂空進樣器、吹掃－捕集進樣器、裂解進樣器等輔助進樣器。進樣口和進樣技術(shù)特

點填充柱進樣口最簡單的進樣口，所有氣化樣品均進入色譜柱，可接玻璃和不銹鋼填充柱分流/不分流進樣口最常用毛細管柱進樣口，分流進樣最普遍，操作簡單，不分流用于痕量分析冷柱上進樣口樣品以液體形態(tài)直接進入色譜柱，無分流歧視，精度高，重現(xiàn)性好，適用于沸點寬熱不穩(wěn)定樣品，痕量分析程序升溫氣化進樣口將分流/不分流進樣和冷柱上進樣結(jié)合起來，功能多，適用范圍廣，是較理想的GC進樣口大體積進樣采用程序升溫氣化或冷柱上進樣口，配合以溶劑放空功能，進樣量達幾百微升，靈敏度高，環(huán)境分析中廣泛應用，操作復雜閥進樣六通閥定量引入氣體或液體樣品，重復性好，易于自動化，對峰展開影響大，用于永久性氣體分析頂空進樣只取復雜樣品基體上方的氣體進行分析，有靜態(tài)和動態(tài)頂空（吹掃、捕集）之分，適合于環(huán)境分析，食品分析及固體材料中可揮發(fā)物分析裂解進樣在嚴格控制的高溫下將不能氣化或部分不能氣化的樣品裂解成可氣化的小分子化合物，進而用GC分析，適合于聚合物樣品或地礦樣品等分析氣化室溫度可以在50-400℃范圍內(nèi)任意設(shè)定。為保證樣品全部氣化，汽化室的溫度要比柱溫高10-50℃。進樣量和進樣速度會影響色譜柱效率，進樣量過大造成色譜柱超負荷，進樣速度慢會使色譜峰加寬，影響分離效果。因此要將樣品快速、定量地加到柱頭，氣化室將樣品瞬間氣化后進入色譜柱分離。進樣時針尖的位置應位于襯管的中部，襯管中部的溫度最高而兩端的溫度較低。氣化室分流進樣常用間接進樣法，即進樣的樣品氣化后，通過進樣口出的分流裝置按照設(shè)定的分流比，只將較小比例的樣品送進色譜柱，稱為分流進樣。分流進樣分流比計算：分流比=(柱流量+分流出口流量)/柱流量例如，進入色譜柱的柱流量1mL/min，分流出口流量為100mL/min，按照式，可以計算出其分流比為101:1分流進樣時需注意以下4點：1、盡量減少分流歧視（即針尖內(nèi)的溶劑和低沸點組分先氣化）：分流比越大，越有可能造成分流歧視；2、保證樣品快速氣化（適當添加經(jīng)硅烷化處理的玻璃毛）；3、分流進樣時，柱的初始溫度盡可能高一些；4、柱安裝時注意色譜柱與襯管同軸。不分流進樣不分流進樣與分流進樣采用同一個進樣口。不分流進樣時進樣過程中將分流放空閥關(guān)閉，讓樣品全部進入色譜柱。不分流進樣時需注意：1、柱初始溫度盡可能低一些，最好低于溶劑的沸點10?C-20?C，溶劑要與固定相匹配，2、襯管尺寸盡量?。?.25-1mL），使樣品在襯管內(nèi)盡量少稀釋；3、最好使用直通式襯管，對于比較臟的樣品，要加經(jīng)硅烷化處理的玻璃毛并注意經(jīng)常更換；4、根據(jù)溶劑沸點、樣品待測組分沸點和濃度等，優(yōu)化開啟分流閥的時間，一般為30-80S，可以保證95%以上的樣品進入色譜柱。3分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)由色譜柱組成。色譜柱是色譜儀的核心，在此處完成樣品組分的分離。GC色譜柱分為填充柱和毛細管柱。填充柱由不銹鋼或玻璃材料制成，內(nèi)填裝有固定相，柱內(nèi)徑一般為2-4mm，柱長1-10m。毛細管柱又叫空心柱，固定液均勻地涂在內(nèi)徑0.1-0.5毫米的毛細管內(nèi)壁而成。毛細管的材料可以是不銹鋼、玻璃或石英。優(yōu)點分離效率高，分析速度快，樣品用量小。其缺點是樣品負荷量小，因此經(jīng)常需要采用分流技術(shù)毛細管柱常用的毛細管柱分為涂壁開管（WCOT）柱和多孔層開管(PLOT)柱。WCOT是將固定液均勻地涂覆在內(nèi)徑0.1-0.5mm的毛細管內(nèi)壁而成，用于氣-液分析；PLOT是在毛細管內(nèi)壁涂上多孔材料，用于氣-固分析，也可在多孔材料表面在涂一層固定液用于氣-液分析。固定相載體用于涂漬固定液的載體需具有多孔性并且孔徑分布均勻，比表面積大；化學惰性，不與固定液或樣品組分發(fā)生作用；熱穩(wěn)定性好；粒度均勻；具有一定的機械強度等。常用載體分為硅藻土和非硅藻土兩類。硅藻土載體是由稱為硅藻的單細胞海藻骨架組成，主要成分是二氧化硅和少量無機鹽。根據(jù)制備方法不同又分為紅色載體和白色載體。紅色載體常用于非極性固定液，白色載體用于極性固定液。非硅藻土分為有機玻璃微球載體、氟載體、高分子多孔小球（GDX）等。4檢測系統(tǒng)氣相色譜檢測器的作用就是將色譜柱分離后的各組分的濃度信號轉(zhuǎn)變成電信號。檢測器是用來連續(xù)監(jiān)測經(jīng)色譜柱分離后的流出物的組成和含量變化的裝置。

它利用溶質(zhì)（被測物）的某一物理或化學性質(zhì)與流動相有差異的原理，當溶質(zhì)從色譜柱流出時，會導致流動相背景值發(fā)生變化，并將這種變化轉(zhuǎn)變成可檢測的信號，從而在色譜圖上以色譜峰的形式記錄下來。氣相色譜的檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器和記錄器等部件組成。氣相色譜檢測器的性能要求是通用性強或?qū)Ｓ眯院?；響應范圍寬，可用于常量和痕量分析；穩(wěn)定性好，噪音低；死體積小，響應快；線性范圍寬，便于定量；操作簡便耐用。檢測器分類氣相色譜檢測器按其原理與檢測特性可分為濃度型檢測器、質(zhì)量型檢測器、通用型檢測器、選擇性檢測器、破壞性檢測器、非破壞性檢測器等。1）濃度型檢測器：在一定濃度范圍內(nèi)，響應值R大小與流動相中被測組分濃度成正比（R∝C）。如：熱導池檢測器(TCD)、電子捕獲檢測器(ECD)、液相色譜法中的紫外-可見光檢測器(UVD)、電導檢測器與熒光檢測器也是濃度型檢測器。2）質(zhì)量型檢測器：在一定濃度范圍內(nèi)，響應值R大小與單位時間內(nèi)通過檢測器的溶質(zhì)的量（被測溶質(zhì)質(zhì)量流速）成正比，即響應值R與單位時間內(nèi)進入檢測器中的某組分質(zhì)量成正比R∝dm/dt。常見的有氫火焰離子化檢測器(FID)、火焰光度檢測器(FPD)、氮磷檢測器(NPD)、質(zhì)量選擇檢測器(MSD)等檢測器分類3）通用型檢測器：是對所有溶質(zhì)或含有溶質(zhì)的柱流出物都有響應的檢測器。通用型檢測器有TCD、光離子化檢測器(PID)、液相色譜中的示差折光檢測器。通用型檢測器容易受共存非被測組分的干擾4）選擇性檢測器：只對某類溶質(zhì)或含有該類溶質(zhì)的柱流出物有響應，而對其他物質(zhì)無響應或響應很小的檢測器。常用的選擇性檢測器有PND、ECD、FPD等。還有液相色譜中的紫外-可見光檢測器、電導檢測器、熒光檢測器、化學發(fā)光檢測器、安培檢測器和光散射檢測器等等。檢測器分類5）非破壞性檢測器：檢測過程中不改變樣品化學結(jié)構(gòu)和存在形態(tài)的檢測器。常用的選擇性檢測器有PND、ECD、FPD等。還有液相色譜中的紫外-可見光檢測器、電導檢測器、熒光檢測器、化學發(fā)光檢測器、安培檢測器和光散射檢測器等等。熱導檢測器（THERMALCONDUCTIVITYDETECTOR--TCD）熱導檢測器熱導是指熱量從高溫物體向低溫物體傳導的過程。通過測量樣品氣流導熱性能的變化，檢測流出組分。TCD檢測器屬于通用型檢測器。原理：根據(jù)不同的物質(zhì)具有不同的熱導系數(shù)，組分與載氣導熱率的差異進行檢測。惠斯頓電橋影響熱導檢測器靈敏度的因素

橋電流

橋電流增加，使鎢絲溫度提高，鎢絲和熱導池體的溫差加大，氣體就容易將熱量傳出去，靈敏度就提高。池體溫度

池體溫度降低，池體和鎢絲溫差大，提高靈敏度。但池體溫度過低，被測試樣會冷凝在檢測器中。

載氣種類

載氣與試樣的熱導系數(shù)相差愈大，則靈敏度愈高。熱導系數(shù)大的氫氣或氦氣作載氣，靈敏度高。特點：TCD結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，幾乎對所有物質(zhì)都有響應，通用性好，而且線性范圍寬，價格便宜。缺點是靈敏度較低。適用范圍：與載氣導熱率不同的可氣化物質(zhì)氫火焰離子化檢測器（FID）氫火焰離子化檢測器是GC最常用的檢測器之一，屬于質(zhì)量型檢測器。對有機化合物具有很高的靈敏度，信號值大小取決于碳原子數(shù)目，是有機物的通用型檢測器。原理：以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳有機物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色譜柱分離出的組分。

火焰離子化機理有機物在火焰中先形成自由基，然后與氧產(chǎn)生正離子，再同水反應生成H3O+離子。1）當含有機物（CnHm）的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反應產(chǎn)生自由基：CnHm→·CH2）產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應：·CH+O→CHO++e-3）生成的正離子CHO+

與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應：CHO++H2O→H3O++CO火焰離子化機理4)化學電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14A）；5)在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器。6)組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離。7)離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線影響操作條件的因素

離子室的結(jié)構(gòu)影響靈敏度，操作條件的變化，包括氫氣、載氣、空氣流速及純度和檢測室的溫度。特點：靈敏度很高，比熱導檢測器的靈敏度高約103倍；檢出限低，可達10-12g?g-1；死體積小，響應速度快，線性范圍也寬，可達106，結(jié)構(gòu)不復雜，操作簡單。適用范圍：大多數(shù)含碳有機化合物。不能檢測永久性氣體：CO2、SO2、NOx、硫化氫H2O。

電于捕獲檢測器結(jié)構(gòu)：兩個電極（不銹鋼棒作正極，在兩極施加直流或脈沖電壓），筒狀的β放射源（貼在陰極壁上）原理：一個能源和一個電場。能源多數(shù)用Ni63或H3放射源，放射源的β射線將載氣（N2或Ar）電離，產(chǎn)生次級電子和正離子，在電場作用下，電子向正極方向移動，形成恒定基流。當載氣帶有電負性溶質(zhì)進入檢測器時，電負性溶質(zhì)就能捕獲這些低能量的自由電子，形成穩(wěn)定的負離子，負離子再與載氣正離于復合成中性化合物，使基流降低而產(chǎn)生負信號——倒峰。通過放大可記錄得到響應信號，其大小與進入池中組分量成正比。因負峰不便觀察，常通過極性轉(zhuǎn)換使負峰變?yōu)檎?。載氣電極放大器池體電子捕獲檢測器---選擇性的檢測器(1)適用范圍：電負性物質(zhì)（如含鹵素、硫、磷、氰等）（檢出限約10-14g?cm-3）。較多應用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測定。(2)缺點：線性范圍窄，只有103左右，且響應易受操作條件的影響，重現(xiàn)性較差，對大多數(shù)烴類沒有響應。色譜數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理最基本的功能是將檢測器輸出的模擬信號隨時間變化的曲線即色譜圖畫出來。1、數(shù)據(jù)采集描述一個色譜峰，一般至少需要采集10個數(shù)據(jù)點。一般根據(jù)峰寬來設(shè)定數(shù)據(jù)采集的速率。對窄峰，采集速率應足夠快對寬峰，采集速率可慢一些2、色譜峰的檢測峰的檢測和判別是以水平基線上的信號為依據(jù)，在基線上預設(shè)一個“門檻值”，越過該值時，色譜峰的檢測開始。色譜峰的自動識別方式一般采用：依據(jù)信號斜率的變化檢測依據(jù)積分面積的增量檢測色譜數(shù)據(jù)處理注意：只有當同時滿足峰寬范圍、門檻值和最小峰面積三個條件的峰才被認為是樣品的色譜峰。計算機積分儀給出的峰面積和峰高的單位不是采用常規(guī)的面積單位，而是用信號強度和時間單位表示。如，峰高常用mV或μA，峰面積則用μVs或nAs。半峰寬是比峰寬更為常用的參數(shù)，大多數(shù)計算機或積分儀給出的是半峰寬。峰面積和峰高一般與組分的量成正比，故是定量分析的依據(jù)。第三節(jié)色譜定性和定量分析（一）色譜的定性分析色譜定性分析就是要確定各色譜峰所代表的化合物。由于各種物質(zhì)在一定的色譜條件下均有確定的保留值，因此保留值可作為一種定性指標。目前各種色譜定性方法都是基于保留值的。但是不同物質(zhì)在同一色譜條件下，可能具有相似或相同的保留值，即保留值并非專屬的。因此僅根據(jù)保留值對一個完全未知的樣品定性是困難的。如果在了解樣品的來源、性質(zhì)、分析目的的基礎(chǔ)上，對樣品組成作初步的判斷，再結(jié)合下列的方法則可確定色譜峰所代表的化合物。定性方法相對保留值法已知物增高法DAD輔助定性多波長定性其它方法純物質(zhì)對照法色譜聯(lián)用技術(shù)保留指數(shù)法第三節(jié)色譜定性和定量分析1.利用純物質(zhì)對照定性在一定的色譜條件下，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，就可以定性鑒定未知物。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)。杭白菊的提取物龍腦的純物質(zhì)龍腦的純物質(zhì)杭白菊的提取物杭白菊的提取物杭白菊的提取物杭白菊的提取物龍腦的純物質(zhì)利用純物質(zhì)對照定性第三節(jié)色譜定性和定量分析2.加入已知物增加峰高法當未知樣品中組分較多，所得色譜峰過密，用上述方法不易辨認時，或僅作未知樣品指定項目分析時均可用此法。首先作出未知樣品的色譜圖，然后在未知樣品加入某已知物，又得到一個色譜圖。峰高增加的組分即可能為這種已知物。某溶劑色譜圖溶劑＋水色譜圖加入已知物增加峰高法鑒定溶劑中水分3利用相對保留值定性相對保留值αis是指組分i與基準物質(zhì)s調(diào)整保留值的比值，它僅隨固定液及柱溫變化而變化，與其它操作條件無關(guān)。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用來進行定性鑒定相對保留值測定方法：在某一固定相及柱溫下，分別測出組分i和基準物質(zhì)s的調(diào)整保留值，通常選容易得到純品的，而且與被分析組分相近的物質(zhì)作基準物質(zhì)，如正丁烷、環(huán)己烷、正戊烷、苯、對二甲苯、環(huán)己醇、環(huán)己酮等。再按下式計算即可

4用保留指數(shù)定性保留指數(shù)又稱為柯瓦（Kováts）指數(shù)，它表示物質(zhì)在固定液上的保留行為，是目前使用最廣泛并被國際上公認的定性指標。保留指數(shù)也是一種相對保留值，它是把正構(gòu)烷烴中某兩個組分的調(diào)整保留值的對數(shù)作為相對的尺度，并假定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)為n100。被測物的保留指數(shù)值可用內(nèi)插法計算。是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)。。測定方法：將正構(gòu)烷烴作為標準，規(guī)定其保留指數(shù)為分子中碳原子個數(shù)乘以100（如正己烷的保留指數(shù)為600）。其它物質(zhì)的保留指數(shù)是通過選定兩個相鄰的正構(gòu)烷烴，其分別具有Z和Z＋1個碳原子。被測物質(zhì)X的調(diào)整保留時間應在相鄰兩個正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留值之間，如圖所示。大量實驗數(shù)據(jù)表明，化合物調(diào)整保留時間的對數(shù)值與其保留指數(shù)間的關(guān)系基本上是一條直線關(guān)系。因此可用內(nèi)插法計算保留指數(shù)IX優(yōu)點1）以正構(gòu)烷烴為參比標準，把某組分的保留行為用兩個緊靠近它的正構(gòu)烷烴來標定。這樣使Ix值計算更為準確。2）Ix值具有形象化特點。它是與被測物質(zhì)具有相同調(diào)整保留時間的假想的正構(gòu)烷烴的碳數(shù)乘以100來表示的，I=733，X=7.33說明在該柱上，苯的保留值在庚與辛之間，相當于含有7.33個碳原子的正構(gòu)烷烴。3)測得Ix值與文獻值對照就可定性鑒定，而不必用純物質(zhì)相對照。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)。只要柱溫與固定相相同，其準確度和重現(xiàn)性都很好。4)保留指數(shù)與化合物結(jié)構(gòu)的相關(guān)性要比其它保留值強，因此有利于判別化合物結(jié)構(gòu)。5)保留指數(shù)是對數(shù)值，一組同系物的I值與化合物沸點和碳數(shù)成直線關(guān)系。利用保留值隨分子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)變化規(guī)律定性(1)．碳數(shù)規(guī)律:在一定溫度下，同系物的調(diào)整保留時間的對數(shù)值與其分子中碳原子數(shù)n呈線性關(guān)系，即(2)．沸點規(guī)律:在一定色譜條件下，同族具有相同碳數(shù)碳鏈的位置異構(gòu)體，其調(diào)整保留時間的對數(shù)與其沸點呈線性關(guān)系，即5利用雙柱或多柱定性由于一組同系物保留指數(shù)I值與化合物沸點和碳數(shù)成直線關(guān)系，對同系物進行對比作圖，圖中是利用雙柱定性。如果在二根不同的色譜柱上同時測定未知物的保留指數(shù)I值，然后在此圖上橫、縱坐標上找到未知物的保留指數(shù)I值，各畫垂直于坐標軸的直線二線相交處落在某化合物的直線上就是這類化合物。6、選擇檢測器定性

選擇檢測器定性只對某類或某幾類化合物有信號。例如FID檢測器對有機物響應，對某些H2O、H2S等無機物不產(chǎn)生信號；ECD對電負性強的物質(zhì)有響應；FPD對S、P化合物信號大。7、色譜和各種光譜或波譜聯(lián)用方法定性

一般指聯(lián)機定性，例如色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC–MS、LC–MS)；色譜—傅立葉變換紅外光譜聯(lián)用(GC-FTIR)；色譜—核磁共振聯(lián)用(GC–NMR)。

一般用計算機檢索，要有標準譜圖。8、化學方法定性

利用化學反應，使用前樣品中某些化合物與特征試劑反應，生成相應的衍生物。(1)柱前衍生化法:例如酮，加入2，4-二硝基苯肼，生成沉淀，在譜圖上消失。(2)柱上衍生化法：如裝有5A分子篩的前置柱，可吸附C3—C11的正構(gòu)烷烴，KOH處理的石英粉，將羧酸和酚除去等。(3)柱后衍生化法：柱后流出物收集后，加入特征試劑與其反應，可對未知物定性。分析化學中所學的所有方法都可應用。第三節(jié)色譜定性和定量分析（二）定量分析定量分析的任務(wù)是求出混合樣品中各組分的百(萬)分含量。

色譜定量的依據(jù)是，當操作條件一致時，被測組分的質(zhì)量（或濃度）與檢測器給出的響應信號成正比。即：

式中mi為被測組分i的質(zhì)量；Ai為被測組分i的峰面積；

fi為被測組分i的校正因子。一般色譜峰面積或峰高與組分的量成正比?？梢?，進行色譜定量分析時需要：（1）準確測量檢測器的響應信號——峰面積或峰高；（2）準確求得比例常數(shù)——校正因子；（3）正確選擇合適的定量計算方法，將測得的峰面積或峰高換算為組分的百分含量。1、峰面積測量方法

峰面積是色譜圖提供的基本定量數(shù)據(jù)，峰面積測量的準確與否直接影響到定量結(jié)果。對于不同峰形的色譜峰要采用不同的測量方法。（1）對稱高斯峰的峰面積--峰高乘以半峰寬法。Ai=1.065hW1/2（3-8）（2）不對稱形峰面積的測量--峰高乘平均峰寬法對于不對稱峰的測量如仍用峰高乘以半峰寬，誤差就較大，因此采用峰高乘平均峰寬法。Ai=1/2(W0.15h+W0.85h)h（3-9）式中W0.15h

和W0.85h分別為峰高0.15倍和0.85倍處的峰寬。（3）對于同系物--峰高乘保留時間法在一定操作條件下，同系物之間存在半峰寬規(guī)律：W1/2=btR+a（3-10）同系物的半峰寬與保留時間成正比，對于難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰（未完全重疊），可用此法測定峰面積，對于填充柱a=0，峰尖、窄時，也可用btR代替W1/2A=1.065hbtR

（3-11）（4）自動積分和微機處理法最近幾年隨計算機的應用，微處理機大量用到色譜儀上，可以更為精確地測量峰面積計算混合物中各組分的含量。多數(shù)色譜儀都配有色譜工作站，可進行多種多樣的色譜數(shù)據(jù)處理。國外的色譜工作站還可對色譜儀進行參數(shù)設(shè)定和控制。2、定量校正因子F

定量校正因子是指單位峰面積所代表組分的濃度。（1）相對校正因子的表達式相對校正因子

是組分的絕對校正因子

與標準物質(zhì)的絕對校正因子

之比。式中mi、m

S和Ai、As分別為被測物和標準物的質(zhì)量（克數(shù)）和峰面積。當mi、mS以摩爾為單位時，所得相對校正因子稱為相對摩爾校正因子，用（fM

）表示；當mi、mS用質(zhì)量單位時，稱為相對質(zhì)量校正因子，以（fm），表示。例1：測定相對校正因子把二氯苯三個異構(gòu)體和苯組成混合物，每種物質(zhì)在混合物中的含量均為25%，然后在PME色譜柱上分離并測定混合物中各組分的峰面積，數(shù)據(jù)如下：苯10.0cm2；間二氯苯7.53cm2鄰二氯苯7.36cm2對二氯苯7.95cm2現(xiàn)以苯為標準求二氯苯三個異構(gòu)體的相對校正因子

（2）相對校正因子的測定方法相對校正因子值只與被測物和標準物以及檢測器的類型有關(guān)，而與操作條件無關(guān)。因此，

值可自文獻中查出引用。若文獻中查不到所需的

值，也可以自己測定。常用的標準物質(zhì)，對熱導檢測器（TCD）是苯，對氫焰檢測器（FID）是正庚烷。測定相對校正因子最好是用色譜純試劑。若無純品，也要確知該物質(zhì)的百分含量。測定時首先準確稱量標準物質(zhì)和待測物，然后將它們混合均勻進樣，分別測出其峰面積，再進行計算。定量方法歸一法外標法內(nèi)標法疊加法其它

面積百分比法第三節(jié)色譜定性和定量分析1.歸一法特點：定量準確度較高，但要求樣品所有組分出峰，且有所有組分的標準樣品。

xi=(fiAi/ΣfiAi)×100%

校正因子:

fi=mi/Ai

把所有出峰組分的含量之和按100%計的定量方法稱為歸一化法。歸一化法的優(yōu)點是簡單、準確，操作條件變化時對定量結(jié)果影響不大。但此法在實際工作中仍有一些限制，比如，樣品的所有組分必須全部洗出，且出峰。某些不需要定量的組分也必須測出其峰面積及fi

值。此外，測量低含量尤其是微量雜質(zhì)時，誤差較大。萘、聯(lián)苯和菲的色譜圖第三節(jié)色譜定性和定量分析3.外標法特點：簡單，定量準確度高，只要樣品待測組分出峰且完全分離，不需校正因子。結(jié)果取決于進樣精度和操作條件的穩(wěn)定性。

xi=(Ai/AE)×Ei其中，Ei為標準樣中組分i的含量，AE為標準樣中組分i的峰面積，Ai為待測試樣中組分i的峰面積。外標法實際上就是常用的標準曲線法。首先用純物質(zhì)配制一系列不同濃度的標準試樣，在一定的色譜條件下準確定量進樣，測量峰面積（或峰高），繪制標準曲線。進樣測定時，要在與繪制標準曲線完全相同的色譜條件下準確進樣，根據(jù)所得的峰面積（或峰高），從曲線查出被測組分的含量。第三節(jié)色譜定性和定量分析2.內(nèi)標法當樣品各組分不能全部從色譜柱流出，或有些組分在檢測器上無信號，或只需對樣品中某幾個出現(xiàn)色譜峰的組分進行定量時可采用內(nèi)標法。

xi=(msAifs,i/mAs)×100%其中fs,i為組分i的校正因子fi與內(nèi)標物的校正因子fs的比值。內(nèi)標法的關(guān)鍵是選擇合適的內(nèi)標物，它必須符合下列條件：（1）內(nèi)標物應是試樣中不存在的純物質(zhì)，性質(zhì)與被測物相近，能完全溶解于樣品中，但不能與樣品發(fā)生化學反應。（2）內(nèi)標物的峰位置應盡量靠近被測組分的峰，或介于幾個被測組分峰的中間并與這些色譜峰完全分離。（3）內(nèi)標物的質(zhì)量（峰面積）應與被測物質(zhì)的質(zhì)量（峰面積）接近，能保持色譜峰大小差不多。

內(nèi)標法的優(yōu)點：（1）因為ms/m比值恒定，所以進樣量不必準確；（2）又因為該法是通過測量Ai/As比值進行計算的，操作條件稍有變化對結(jié)果沒有什么影響，因此定量結(jié)果比較準確。（3）該法適宜于低含量組分的分析，且不受歸一法使用上的局限。

內(nèi)標法的缺點：每次分析都要用分析天平準確稱出內(nèi)標物和樣品的質(zhì)量，這對常規(guī)分析來說是比較麻煩的；其次，在樣品中加入一個內(nèi)標物，顯然對分離度的要求比原樣品更高。3．怎樣選擇內(nèi)標物?

內(nèi)標法是一種間接，相對的校準方法。在測定樣品時，加入一種內(nèi)標物質(zhì)來校正并消除操作條件對分析結(jié)果產(chǎn)生的影響，提高分析結(jié)果的準確度。使用內(nèi)標法時，在樣品中加入的內(nèi)標物，要能與待測組分分離，又不受試樣中其它組分峰干擾，測定內(nèi)標物和待測組分的峰面積與相對響應值，即可求出待測組分在樣品中的百分含量。內(nèi)標物的選擇很重要。內(nèi)標物應當是己知化合物，而且是純樣，已知的內(nèi)標物量加到樣品中去，它應當和被分析的樣品組分有基本相同或盡可能一致的物理化學性質(zhì)(如化學結(jié)構(gòu)、極性、揮發(fā)性及在溶劑中的溶解度等)、色譜行為和響應特征，最好是被分析物質(zhì)的一個同系物。當然，在色譜分析條件下，內(nèi)標物必須能與樣品中各組分能充分分離。需要指出的是，在少數(shù)情況下，分析人員可能比較關(guān)心化合物在一個復雜過程中所得到的回收率，此時，內(nèi)標物可以使用一種在這種過程中很容易被完全回收的化合物作內(nèi)標物，來測定感興趣化合物的百分回收率，而不必遵循以上所說的選擇原則。6．有哪些因素會影響內(nèi)標物和被測組分的峰高或峰面積的比值？在常量定量分析中，如果沒有自動進樣器，用外標法定量，有時重現(xiàn)性與穩(wěn)定性會非常差，按照GMP方法驗證對于精密度的要求，同一樣品進6針以上的RSD和配制6個樣品的定量結(jié)果RSD都能滿足小于1.5%的要求，那么這個方法用外標法就是完全適用的，但是前面的影響因素是一定要都考慮到的，否則談?wù)撨@個方法是否適用就有失偏頗了。7．在制作內(nèi)標標準曲線時應注意什么?用內(nèi)標法定量時，要先配制一定重量比的被測組分和內(nèi)標樣品的混合物做色譜分析，測量峰面積，做重量比和面積比的關(guān)系曲線，此曲線即為標準曲線。因此，在制作標準曲線時，不僅要注明色譜條件(如固定相、柱溫、載氣流速等)，還應注明進樣體積和內(nèi)標物濃度。在制作內(nèi)標標準曲線時，各點并不完全落在直線上，此時應求出面積比和重量比的比值與其平均位的標準偏差，在使用過程中應定期進行單點校正，若所得值與平均值的偏差小于2，曲線仍可使用，若大于2，則應重作曲線，如果曲線在較短時期內(nèi)即產(chǎn)生變動，則不宜使用內(nèi)標法定量。654.4 定性與定量分析

4.4.4疊加法

式中m和mi分別為試樣質(zhì)量和加入組分i的質(zhì)量；Ai和Aj分別為試樣中組分i和鄰近組分j的峰面積，Ai’和Aj’分別為試樣中加入待測組分之后，組分i和j的峰面積。此方法也不需求校正因子，但要求有純的待測組分，且加入量一定要準確。

測出試樣中待測組分及一鄰近組分的峰值后，在已知量的試樣中加入一定量的待測組分，再測出此兩組分的峰值，按下式求出待測組分的百分含量：程序升溫保留溫度在程序升溫中，組分極大點濃度流出色譜柱時的柱溫叫保留溫度，其重要性相當于恒溫中的tR,VR。對每一個組分在一定的固定液體系中，TR是一個特征數(shù)據(jù)，即定性數(shù)據(jù)，不受加熱速度、載氣流速、柱長和起始溫度影響。在程序升溫色譜分析中，當一多組分寬沸程混合物進樣后，由于起始溫度很低，因此，對少數(shù)低沸點組分為最佳柱溫，得到良好的分離。對于大多數(shù)組分，這個起始溫度是太低了，大都溶解在固定液里，所以，這些組分的蒸氣帶（色譜帶）的移動速度非常慢，幾乎停在柱入口不動，這種現(xiàn)象是程序升溫色譜中所特有的，叫初期凍結(jié)。隨著柱溫的升高，某些組分的蒸氣帶便開始以可觀的速度移動，柱溫越接近保留溫度，即越接近出口處，色譜帶速度增加的越快。例題：在程序升溫色譜分析中，已知組分A的保留溫度為155.2?C，正十二烷為141?C，正十六烷為162?C，問組分A是否是正構(gòu)烷烴？保留指數(shù)是多少？68色譜柱是否與進樣口和檢測器正確地連接進樣口是否漏？更換進樣墊檢查進樣襯管是否損壞柱是否與進樣口連接？?是否使用自動進樣器檢查進樣針更換進樣針推桿樣品瓶中是否有足夠的樣品，以便進樣針能吸到樣品？若使用冷柱頭進樣，檢查TEFLON墊是否有漏點火了嗎？(FID)柱中是否有載氣4.5故障診斷與排除無峰或峰很小69基線不好的問題(檢查氣源的質(zhì)量)使用氣體過濾器70柱過載減少進樣量或?qū)悠废♂?0倍稀釋樣品可以得到較好的結(jié)果試一下較厚液膜的其他色譜柱前面介紹的所有內(nèi)容均適用前伸峰和拖尾峰均說明是非線形的分配——即色譜柱與樣品不匹配使用不同選擇性的色譜柱可以解決這個問題色譜柱故障的診斷與排除

峰型不好（拖尾）71分析過程中基線位置突然變化偏離基線偏離或漂移基線偏離

在整個色譜過程中基線不規(guī)律地升高或降低偏離或漂移是由于下列原因產(chǎn)生的溫度流速確保在兩次進樣之間有足夠的平衡時間檢查體系是否有漏主要檢查進樣口部分柱前前次色譜過程中的殘余的低揮發(fā)性流出物72基線漂移漂移正確地使用高純度的載氣色譜柱老化色譜柱的最高使用溫度不能超過該柱所規(guī)定的最高溫度極限進樣口溫度與檢測器溫度要高于色譜柱的最高使用溫度73基線噪音色譜圖的基線噪音太高進樣墊流失密封墊的類型不對或使用時間過常，需要更換新的密封墊在柱溫箱中老化過夜，以除去易揮發(fā)性化合物vespel密封墊不能超過使用溫度(350℃)襯管被污染較臟的樣品每進樣15—20次后，更換新的襯管氣源可能被污染選擇正確的在線氣體凈化器(traps)每使用四瓶氣體，至少要更換一次氣體凈化器檢測器可能已被污染——清洗檢測器實驗室是否有異常的氣體噪音74進樣墊隔墊類型性能高溫進樣墊適合與進樣口溫度在400℃以上使用（批檢）350℃以上普通用途的高溫進樣墊長壽命的進樣墊，無需特殊保護（可用于自動進樣器）經(jīng)濟型—比BTO、高級綠色墊、長壽命黃色墊（較貴）的流失高，但更經(jīng)濟流失及溫度優(yōu)化的進樣墊(BTO)橙/紅色HP綠色高級進樣墊HP黃色長壽命進樣墊灰色低流失進樣墊紅色低流失進樣墊與灰色低流失進樣墊接近—流失高于BTO、綠色墊、黃色墊75色譜柱密封墊

通用技術(shù)使用輕觸點--不能過緊.保持清潔.在使用前烘焙密封墊.避免污染--指紋、油脂等.檢查使用的密封墊是否有裂紋、碎片、或其它的損壞.76柱故障的診斷與排除：附加峰鬼峰柱頭污染烘焙色譜柱，然后做空運行（無樣品）進樣墊流失：使用高質(zhì)量的產(chǎn)品進樣口污染：

殘留在進樣口或襯管中的物質(zhì)載氣不純使用高純度的載氣及高質(zhì)量的氣體凈化器，并定期更換載氣中雜質(zhì)與固定相發(fā)生反應若使用分離/無分流進樣口：進樣口底部的密封墊可能會與樣品反應有兩種類型的附加峰1.即使不進樣也會出現(xiàn)的峰(鬼峰)，并且在色譜分析過程中也會出現(xiàn)在真實的峰之中2.由樣品產(chǎn)生的附加峰77柱故障的診斷與排除：附加峰即使進純樣，也會出現(xiàn)附加峰做一次空運行--如果這些峰還存在，不是由樣品產(chǎn)生的，按照前面介紹的方法檢查進樣口溫度過熱，可以導致樣品組分的降解每次將進樣口降低20℃，觀察這些峰是否還出現(xiàn)襯管與樣品起反應使用脫活的襯管襯管內(nèi)填充物有活性更換襯管內(nèi)填充物或使用無填充物的襯管樣品在進樣口停留的時間太長增加柱流速樣品組分穩(wěn)定性差盡可能降低進樣口溫度使用脈沖式無分流或脈沖式分流進樣78柱故障的診斷與排除

丟失色譜峰進樣口溫度太低高沸點的化合物不能很快地氣化增加進樣口溫度進樣口溫度太高許多揮發(fā)性的組分在進樣口降解降低進樣口溫度進樣口被污染進樣口的污染物與樣品發(fā)生反應清洗進樣口，更換襯管和進樣墊襯管有活性使用脫活的襯管

色譜圖中沒有出現(xiàn)你希望得到的樣品組分峰79柱故障的診斷與排除

峰型不好

柱過載將樣品稀釋10倍重新進樣使用較厚液膜但固定液相同的色譜柱減少進樣量小體積進樣增加分流比可能是幾個未分離的色譜峰將柱溫降低20℃再進樣局部的分離可以顯示其它額外的樣品組分使用較長的色譜柱試一試不同選擇性或不同極性的柱子如將HP-1換成HP-5如將HP-5換成HP-35或HP-50+例如半揮發(fā)性的苯甲酸（色譜性能不好）80柱故障的診斷與排除

峰型很差合并的峰（未分離的峰）將柱溫降低20-30℃在進樣口的底部安裝柱子的地方安裝絕緣帽

將進樣口溫度增加20-30℃檢查樣品與溶劑的選擇是否正確對極性的化合物使用極性的溶劑峰頂分叉（雙肩峰）檢測器過載減少進樣量或?qū)悠废♂?0倍

或者使用較大的分流比稀釋樣品可以達到較好的效果81色譜柱安裝到進樣口

評定因素安裝深度--柱到針的間隙按照廠方的介紹,在進樣針頭到柱保留1-2厘米的間隙對分析物和樣品基質(zhì)選擇適用的襯管使用專用的柱切割器保證所有的柱接頭及其它接口不漏82色譜柱安裝位置可能引起的問題色譜柱到檢測器安裝位置不正確;使其不能到達FID噴嘴色譜柱到進樣口安裝位置不正確.使其不能到達進樣口色譜柱到進樣口及檢測器的位置安裝正確83便攜式氣相色譜儀微型氣相色譜快速氣相色譜

目前快速GC中采用的毛細管柱多為0.1mm內(nèi)徑柱，長度10m左右快速GC,半峰寬<1s

極快速GC，半峰寬<0.1s

超高速GC，半峰寬<0.01s864.6反氣相色譜法4.6.1原理1966年Davis提出的，inversegaschromatography，IGC。

IGC法是把被測樣品(如聚合物樣品)作為固定相，把某種已知揮發(fā)性的低分子化合物(探針分子)注入汽化室汽化后，用載氣帶入色譜柱中，在氣相－聚合物相兩相中進行分配。由于聚合物的組成和結(jié)構(gòu)不同，與探針分子的相互作用也就不同，由此研究聚合物的各種性質(zhì)、聚合物與探針分子之間的相互作用以及聚合物與聚合物之間的相互作用。874.6反氣相色譜法4.6.1原理IGC可以利用普通的氣相色譜儀器。氣相色譜的原理與計算公式等均適用于反氣相色譜。選擇合適的檢測器，檢測探針分子在色譜柱中的聚合物相中的保留時間tR，直接計算或換算成比保留體積Vg。由此推算出聚合物與探針分子以及聚合物之間的相互作用參數(shù)等，依據(jù)Vg隨溫度或載氣流速的變化還可研究聚合物的性能。884.6反氣相色譜法4.6.2聚合物樣品的制備

一般是將聚合物樣品作為固定液溶解后涂在合適的載體上，再填充到色譜柱中。也可以直接把薄膜狀、纖維狀、粉末狀的聚合物填充到色譜柱中，還可以用聚合物作固定液制備毛細管柱。在用涂漬法制備填充柱時，要注意選擇載體。要求載體表面呈惰性，且無吸附作用。但大多數(shù)載體都有一定的吸附作用，應進行修正。設(shè)凈保留體積VN由兩部分組成：一是作為固定液的聚合物的溶解，用KLVL表示；一是載體表面的溶解，用KSVS表示。894.6反氣相色譜法4.6.2聚合物樣品的制備

測定不同流速下的VN值，外推得到流速趨于零時的凈保留體積(VN)0，改變聚合物的涂漬量，可得一系列的(VN)0值，作圖，可知截距為KL，再由下式計算出Vg：P為聚合物密度。

用聚合物涂漬載體時，聚合物膜的厚度一定要掌握好，測定的要求不同，膜的厚度也不同，須進行條件實驗加以確定。904.7氣相色