2025/7/22第五章

氣相色譜法第一節(jié)方法原理一、色譜法的特點、分類和作用Characteristic，classificationactuationofchromatograph

二、氣相色譜分離過程separationprocessofgaschromatograph

fundamentalofgaschromatographanalysis

generalizationofchromatographanalysis

2025/7/22思考：1、甲醇與水的分離方法？2、甲醇與乙醇的分離方法？3、丁醇異構體混合物中含有性質非常接近的叔醇、仲丁醇、異丁醇與正丁醇等4種異構體的分離方法？你能測定該混合物中各組分的含量嗎？

2025/7/22汽油價格是“有車一族”最關心的問題。汽油價格上漲，是不是意味著其質量也相應提高呢？你如何衡量汽油的質量呢？汽油主要成份有那些？化學性質相近的混合物的檢測？解決的方法方法評價一個小問題2025/7/22一個小問題（續(xù)）目前常用的汽油質量檢測方法－－氣相色譜法分離效率高靈敏度高檢測速度快所需樣品量少樣品預處理簡單自動化程度高2025/7/22一、色譜法的特點、分類和作用

1.概述色譜法是混合物最有效的分離、測定方法。

由來：俄國植物學家茨維特在1906年使用的裝置：色譜原型裝置，如圖。色譜柱流動相固定相色譜法2025/7/22茨維特實驗

色譜法由來色譜柱流動相固定相色譜法2025/7/222025/7/22色譜分離過程：A+BABABBAABBA

流動相

色譜柱

檢測器記錄儀（載氣或洗脫液）2025/7/22

實質：（物理化學）分離技術。

試樣混合物的分離過程：試樣中各組分在色譜分離柱中的兩相間不斷進行著的分配過程。一、色譜法的特點、分類和作用

固定相：固定不動；

兩相

流動相：攜帶試樣混合物流過固定相的流體（氣體或液體）。2025/7/222.色譜法分類：以氣體為流動相（載氣）氣相色譜法(GC)氣-固色譜法(GSC)氣-液色譜法(GLC)以固體為固定相以液體為固定相？以液體為流動相（洗脫液）液相色譜法(LC)液-固色譜法(LSC)液-液色譜法(LLC)以固體為固定相以液體為固定相？2025/7/22GC分析流程：

進樣器色譜柱氣化室載氣檢測器信號記錄放空樣品2025/7/22氣相色譜儀結構：2025/7/22(1)氣相色譜：流動相為氣體（稱為載氣）1952年，MartinAJP和SyngeRLM建立了氣相色譜分析法，獲諾貝爾化學獎。按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜2025/7/22氣相色譜儀：2025/7/22(2)液相色譜：流動相為液體（也稱為洗脫液）

按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜

離子色譜：液相色譜的一種，以特制的離子交換樹脂為固定相，不同pH值的水溶液為流動相。2025/7/22

(2)液相色譜：

HPLC分析流程：高壓輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等五大部分組成。2025/7/222025/7/22液相色譜儀：2025/7/22液相色譜儀：2025/7/22按固定相和流動相所處的狀態(tài)分類：流動相總稱固定相色譜名稱氣體氣相色譜（GC）固體氣-固色譜（GSC）液體氣-液色譜（GLC）液體液相色譜（LC）固體液-固色譜（LSC）液體液-液色譜（LLC）2.色譜法分類

2025/7/22（1）氣固色譜（GSC）固體吸附劑：對試樣中各組分的吸附能力的不同。氣固色譜的分離機理:氣固兩相間的吸附/脫附的不斷重復過程；2025/7/22（2）氣液色譜（GLC）固定液：對試樣中各組分的溶解能力的不同。氣液色譜的分離機理：氣液兩相間的反復多次溶解/揮發(fā)的分配過程。2025/7/22按色譜分離過程的物理化學原理分類：名稱吸附色譜分配色譜離子交換色譜凝膠色譜原理利用吸附劑對不同組分吸附性能的差別利用固定液對不同組分分配性能差別利用離子交換劑對不同離子親和能力差別利用凝膠對不同組分分子的阻滯作用差別平衡常數(shù)吸附系數(shù)KA分配系數(shù)KP選擇性系數(shù)KS滲透系數(shù)KPF流動相為液體液固吸附色譜液液分配色譜液相離子交換色譜液相凝膠色譜流動相為氣體氣固吸附色譜氣液分配色譜目前，應用最廣泛的是氣相色譜法（gaschromatography，GC）和高效液相色譜法（highperformanceliquidchromatography，HPLC）。2025/7/22按固定相性質和操作方式分類：固定相形式色譜柱紙薄層板填充柱開口管柱固定相性質在玻璃或不銹鋼柱管內填充固體吸附劑或涂漬在惰性載體上的固定液在彈性石英玻璃或玻璃毛細管內壁附有吸附劑薄層或涂漬固定液等具有多孔和強滲透能力的濾紙或纖維素薄膜在玻璃板上涂有硅膠G薄層操作方式液體或氣體流動相從柱頭向柱尾連續(xù)不斷地沖洗液體流動相從濾紙一端向另一端擴散液體流動相從薄層板一端向另一端擴散名稱柱色譜紙色譜薄層色譜2025/7/22(3)其他色譜方法a.薄層色譜和紙色譜：比較簡單的色譜方法；b.凝膠色譜：測定聚合物分子量分布；c.超臨界色譜：CO2流動相；d.高效毛細管電泳：九十年代快速發(fā)展、特別適合生物試樣分析分離的高效分析儀器。2025/7/223.色譜法的特點（1）分離效率高復雜混合物，有機同系物、同分異構體、手性異構體；（2）靈敏度高可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質量；（3）分析速度快一般在幾分鐘或幾十分鐘內可以完成一個試樣的分析；（4）應用范圍廣

GC：適用于沸點低于400℃的有機或無機試樣的分析。HPLC：適用于沸點高于400℃、熱不穩(wěn)定有機物分析。2025/7/22二、氣相色譜的分離原理

GC主要是利用物質的極性、沸點及吸附性質的差異來實現(xiàn)混合物的分離。

基本原理：樣品在汽化室氣化后，由流動相（即載氣）帶入色譜柱，柱內含有固定液或固體固定相，由于樣品中各組分的性質（極性、沸點及吸附性能）不同，與固定相的作用力不同，達到分離。2025/7/22GC分析流程：

樣品色譜柱氣化室載氣檢測器信號記錄放空2025/7/22氣相色譜分離過程：當氣化后的試樣由載氣攜帶進入色譜柱與固定相接觸時，被固定相溶解或吸附；隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附;揮發(fā)或脫附下的組分隨著載氣向前移動時又再次被固定相溶解或吸附;隨著載氣的流動，溶解/揮發(fā)或吸附/脫附的過程反復地進行。2025/7/22色譜分離過程：A+BABABBAABBA

載氣

檢測器記錄儀或洗脫液BA2025/7/22二、氣相色譜分離原理

色譜分離過程：是在色譜柱內完成的。（1）氣固(液固)色譜的固定相:多孔性的固體吸附劑（2）氣液(液液)色譜的固定相:擔體＋固定液2025/7/22（1）氣固(液固)色譜（GSC）固體吸附劑：對試樣中各組分的吸附能力的不同。氣固色譜的分離機理:氣固兩相間的吸附/脫附的不斷重復過程；2025/7/22（2）氣液(液液)色譜（GLC）固定液：對試樣中各組分的溶解能力的不同。氣液色譜的分離機理：氣液兩相間的反復多次溶解/揮發(fā)的分配過程。2025/7/22三、色譜流出曲線與術語1．流出曲線和色譜峰2．基線、噪音和漂移3、色譜峰高和峰面積：色譜定量參數(shù)3．保留值：色譜定性參數(shù)4．色譜峰的區(qū)域寬度：色譜柱效參數(shù)2025/7/22保留時間1.流出曲線（色譜圖）和色譜峰色譜峰2025/7/221.色譜圖和色譜峰流出曲線（色譜圖）：電信號強度隨時間變化曲線。色譜峰：流出曲線上突起部分。2025/7/22正常峰（對稱）非正常峰

前伸峰拖尾峰色譜峰前伸峰a、d

拖尾峰b、c

分叉峰e“饅頭”峰f2025/7/222.基線、噪音和漂移基線：當沒有待測組分進入檢測器時，反映檢測器噪音隨時間變化的曲線（只有載氣進入色譜柱形成的曲線）（穩(wěn)定-水平直線）;噪聲：儀器本身所固有的，以噪聲帶表示（儀器越好，噪音越小）;漂移：基線向某個方向穩(wěn)定移動（儀器未穩(wěn)定造成）。2025/7/22基線2025/7/22色譜峰分析結果色譜圖2025/7/223.峰高和峰面積（定量參數(shù)）峰高h：峰頂?shù)交€的距離。

峰面積A：組分的流出曲線與基線間所包圍的面積。2025/7/222025/7/22

4.保留值（定性參數(shù)）（1）用時間表示的保留值:

保留時間（tR）：組分從進樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時所需的時間；

死時間（t0）：不與固定相作用的氣體（如空氣）的保留時間；

調整保留時間（tR＇）：tR＇=tR－t0

2025/7/22保留時間（tR）：組分從進樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時所需的時間。2025/7/22死時間（t0）：不與固定相作用的組分（如空氣）的保留時間。2025/7/22調整保留時間（tR＇）：扣除死時間后的保留時間。

tR＇=tR－t0

2025/7/22

（2）用體積表示的保留值保留體積（VR）：

VR=tR×F0Fc：流動相的平均流量，單位：mL/min。死體積（V0）：

V0=t0×F0調整保留體積（VR‘）：

VR＇=VR－V0=

tR＇×F02025/7/225.相對保留值r21（定性參數(shù)）P178

組分2與組分1調整保留值之比。r21=t′R2/t′R1=V′R2

/V′R1

≠tR2/tR1≠VR2/VR1

相對保留值r21：只與柱溫和固定相性質有關，與其他色譜操作條件無關。2025/7/22

（1）半峰寬（W1/2）：h/2處的峰寬：

（2）峰寬（Wb）：色譜峰兩側拐點所作的切線與基線相交兩點之間的距離。Wb

=1.699W1/2

（3）標準偏差（σ）：0.607h處色譜峰寬度的一半。6.色譜峰寬度2025/7/22色譜峰寬度與柱效2025/7/22色譜峰寬度與柱效2025/7/227.分配系數(shù)（partionfactor）：K

組分在固定相和流動相間發(fā)生的吸附/脫附，或溶解/揮發(fā)的過程叫做分配過程。在一定溫度下，組分在兩相間的分配達到平衡時的濃度（單位：g/mL）比，稱為分配系數(shù)，用K表示，即：不同組分的分配系數(shù)K的差異是色譜分離的依據(jù)。20