1、色譜定量分析色譜分析的重要作用之一是對(duì)樣品定量。色譜法定量的依據(jù)是：組分的重量或在載氣中的濃度與檢測器的響應(yīng)信號(hào)成正比。在此，響應(yīng)信號(hào)指峰面積或峰高，表示為：，其中：wi為欲測組分i的量，Ai為組分i的峰面積，fi為比例系數(shù)，在此稱為校正因子。由此可見，要準(zhǔn)確定量，首先要準(zhǔn)確測出峰面積與定量校正因子。一、峰面積的測量1. 對(duì)稱峰面積的測量 對(duì)稱色譜峰近似地看作一個(gè)等腰三角形，按照三角形求面積的方法，峰面積為，經(jīng)驗(yàn)證明該方法計(jì)算的面積只有實(shí)際面積的0.94倍，故再乘一系數(shù)1.065，這是目前應(yīng)用較廣的計(jì)算法。2. 不對(duì)稱峰面積的測量在色譜分析中，經(jīng)常會(huì)遇到不對(duì)稱峰，多數(shù)不對(duì)稱峰為拖尾峰，峰面積的

2、計(jì)算方法為：取峰高0.15倍處和0.85倍處峰寬的平均值，乘峰高：3. 大色譜峰尾部的小峰面積的測量分析某主成分中痕量組分時(shí)，常會(huì)遇到主峰未到基線，雜質(zhì)峰開始餾出的情況。此時(shí)，雜質(zhì)峰面積計(jì)算法如下：沿主峰尾部劃出雜質(zhì)峰的基線，由峰頂作主峰基線的垂線。峰頂為A，垂線與主峰尾部交點(diǎn)為B，峰高一半處峰寬為b，則A=ABb。4. 基線漂移時(shí)峰面積的測量基線漂移時(shí)的峰面積，形狀與大峰后面拖尾的小峰的峰縫相似，計(jì)算方法相同。5. 重合峰面積的測量在色譜分析中，常會(huì)遇到分離不完全的重合峰，峰面積可如下計(jì)算：兩峰重合，如果交點(diǎn)位于小峰半高以下，可由峰高乘半高峰寬法計(jì)算兩峰面積。如果兩峰交點(diǎn)位于小峰半高以上，通

3、常是由交點(diǎn)作基線的垂線，再用剪紙稱重法計(jì)算。6. 峰高乘保留時(shí)間法同系物間，半高峰寬與保留時(shí)間呈線形關(guān)系：，對(duì)于填充柱。當(dāng)色譜峰很尖、很窄、半高峰寬不易測準(zhǔn)時(shí)，可用保留時(shí)間代替半高峰寬。7. 自動(dòng)積分儀法使用自動(dòng)積分儀測量峰面積，速度快，比其他方法測量的精密度高，可大大節(jié)省人力，提高分析自動(dòng)化程度。8. 峰高在定量分析中的作用峰高也可作為定量指標(biāo)，對(duì)于一定的樣品，如果操作條件保持不變，在一定的進(jìn)樣量范圍內(nèi)，半高峰寬是不變的，峰高可直接代表組分的濃度，由峰高代替面積計(jì)算。方法快速、簡便，適用于固定不變的常規(guī)分析。與使用面積定量法比較，對(duì)于出峰早的組分，由于半高峰寬很小，相對(duì)測量誤差大，這時(shí)用峰高

4、定量更準(zhǔn)確。對(duì)于出峰晚、峰較寬的組分，用峰面積定量更準(zhǔn)確。二、定量校正因子1. 定量校正因子的提出定量校正因子是定量計(jì)算公式中的比例常數(shù)，其物理意義是單位峰面積所代表的被測組分的量。定量分析的依據(jù)是被測組分的量與響應(yīng)信號(hào)成正比，但是，同一含量的不同物質(zhì)，由于其物理、化學(xué)性質(zhì)的差別，即使在同一檢測器上產(chǎn)生的信號(hào)大小也不同，直接用響應(yīng)信號(hào)定量，必然產(chǎn)生較大誤差。因此提出了定量校正因子。定量校正因子對(duì)信號(hào)加以校正，校正后的峰面積可定量地代表物質(zhì)的含量。物質(zhì)的響應(yīng)還與檢測器的靈敏度有關(guān)。單位量的同一物質(zhì)在不同靈敏度檢測器上，校正因子不同，但物質(zhì)間的相對(duì)響應(yīng)值相同，故進(jìn)行面積校正時(shí)，常用相對(duì)值。由此提出

5、了相對(duì)校正因子，即某物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)絕對(duì)校正因子之比值。常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，熱導(dǎo)池是苯，氫焰離子化檢測器是正庚烷。人們通常將相對(duì)二字省略，仍稱校正因子。隨著被測組分使用的計(jì)量單位不同，又可分為質(zhì)量校正因子，摩爾校正因子和體積校正因子。2. 校正因子的表達(dá)式（1） 質(zhì)量校正因子fm單位面積所代表組分質(zhì)量，是最常用的定量校正因子 （1）式中：mi,Ai分別為被測物的質(zhì)量和峰面積； ms,As分別為標(biāo)準(zhǔn)物的質(zhì)量和峰面積。（2） 摩爾校正因子fM單位峰面積所代表組分的摩爾數(shù) （2）Mi，Ms分別為被測物和標(biāo)準(zhǔn)物的相對(duì)分子質(zhì)量。（3） 體積校正因子fv對(duì)于氣體樣品，體積校正因子按下式計(jì)算： （3）（4） 相對(duì)

6、響應(yīng)值Sis相對(duì)響應(yīng)值也叫相對(duì)應(yīng)答值，相對(duì)靈敏度等，指某組分i與等量基準(zhǔn)組分s的響應(yīng)值之比，當(dāng)計(jì)算單位與相對(duì)校正因子相同時(shí)，他們與相對(duì)校正因子的關(guān)系為： （4）3. 峰高定量校正因子對(duì)于用峰高進(jìn)行定量的峰，要使用峰高定量校正因子，峰高定量校正因子受操作條件影響較大，因此一般不能直接引用文獻(xiàn)值，必須在實(shí)際操作條件下用標(biāo)準(zhǔn)純物質(zhì)測定。對(duì)于同系物，峰高定量校正因子可按下式估算： （5）其中：為組分對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物面積校正因子；為常數(shù)。對(duì)于保留值較大的組分，值可忽略不計(jì)，上式近似表示為： （6）具體計(jì)算方法為：測兩個(gè)純物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)物與欲測樣品組分）的Wh/2與tR值，根據(jù)，解方程組求和值，然后根據(jù)測得的保留時(shí)間

7、，再從文獻(xiàn)上查得面積校正因子，即可求出。該方法不適用于不對(duì)稱的色譜峰和保留時(shí)間過小的色譜峰。4. 校正因子的測量方法（1） 測量方法準(zhǔn)確稱取被測組分和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，最好使用色譜純試劑，在實(shí)驗(yàn)條件下，準(zhǔn)確稱量進(jìn)樣，準(zhǔn)確測量峰面積，分別按式（1）、（2）、（3），計(jì)算質(zhì)量校正因子，摩爾校正因子和體積校正因子。（2） 校正因子的換算如果將校正因子改為相對(duì)于另一標(biāo)準(zhǔn)物的校正因子，可按下式計(jì)算： （7） （8）其中：，s表示兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)物。5. 校正因子的估算（1） 熱導(dǎo)檢測器校正因子的估算（i） 內(nèi)插法同系物的摩爾相對(duì)響應(yīng)值與其分子量成線形關(guān)系：，式中、為常數(shù)，M為被測組分的相對(duì)分子質(zhì)量，若已知同系物中

8、兩個(gè)組分的相對(duì)響應(yīng)值，就可求出、值，從而求出同系物中其他組分的值。該方法計(jì)算值能與實(shí)測值較好的吻合。（ii）加和法加合法也有人稱為基團(tuán)截面積法，Littwood等人證實(shí)，一個(gè)化合物的摩爾相對(duì)響應(yīng)值，可由該分子剖析后各指定的結(jié)構(gòu)單位的相對(duì)響應(yīng)值單位加合法計(jì)算，各種結(jié)構(gòu)基團(tuán)的相對(duì)響應(yīng)值見表1。例如：甲乙酮有2個(gè)甲基、一個(gè)乙基、一個(gè)羰基，查表計(jì)算值為99，實(shí)驗(yàn)值為98；又如叔丁醇有3個(gè)-CH3，一個(gè)-COH，查表計(jì)算值為96，實(shí)測值為96。此法適合于估算基本醇、酮、醚和鹵化物的相對(duì)響應(yīng)值。表1 有機(jī)物各結(jié)構(gòu)因子的相對(duì)響應(yīng)值基團(tuán)相對(duì)響應(yīng)值基團(tuán)相對(duì)響應(yīng)值-CH312-C-OH60-CH2-11-CH-O

9、H61-CH10-CH2-OH62-C-9C6H5-99H-1F57-O-62Cl67-C=O64Br74-O-C=O77I83 （2） 氫焰離子化檢測器校正因子的估算（i） 內(nèi)插法與熱導(dǎo)池的內(nèi)插法相同，在同系物中，摩爾相對(duì)響應(yīng)值與分子中在碳數(shù)或分子量也是線形的，因此，可以在知道同系物中兩個(gè)許粉的相對(duì)響應(yīng)值后，計(jì)算其它組分的相對(duì)響應(yīng)值。（ii） 有效碳數(shù)法實(shí)驗(yàn)證明，相對(duì)響應(yīng)值與其有效碳數(shù)成正比。如以正庚烷為標(biāo)準(zhǔn)，即正庚烷的有效碳數(shù)為7.00，質(zhì)量校正因子為1，其它有機(jī)物的質(zhì)量校正因子按下式計(jì)算 （9） 式中 組分i的分子量； 有效碳數(shù)。有機(jī)物原子的有效碳數(shù)見表2。表2 有機(jī)物中有效碳數(shù)的貢獻(xiàn)原

10、子有機(jī)物類型有效碳數(shù)的貢獻(xiàn)原子有機(jī)物類型有效碳數(shù)的貢獻(xiàn)C烷烴1.0O伯醇（RH2-OH）-0.6C芳烴1.0O仲醇R2CHOH-0.75C烯烴0.95O叔醇RCOH-0.25C炔烴1.3酯類C羰基0.9Cl二個(gè)或二個(gè)以上在烷基上的碳-0.12（每個(gè)）C羧基0.032Cl在烯烴上的碳+0.05C腈基0.3N胺類類似O在相應(yīng)醇上C醚類-1.0三、百分含量的計(jì)算1. 歸一化法歸一化法是常用的一種簡便、準(zhǔn)確的定量方法。使用這種方法的條件是樣品中所有組分都出峰，將所有出峰組分的含量之和按100%計(jì)，當(dāng)測量參數(shù)為面積時(shí)，計(jì)算式如下： （10）式中 試樣中組分i的百分含量； 組分i的校正因子； 組分i的峰面

11、積。如果測量參數(shù)為峰高，計(jì)算式如下： （11）式中 組分i的峰高校正因子； 組分i的峰高。如果樣品中組分是同分異構(gòu)體或同系物，若已知校正因子近似相等，就可以不用校正因子，將面積直接歸一化，即可按下式計(jì)算： （12）或 （13）歸一化定量的優(yōu)點(diǎn)是方法準(zhǔn)確，進(jìn)樣量的多少與結(jié)果武官，儀器與操作條件對(duì)結(jié)果影響小。缺點(diǎn)是某些組分在所用檢測器上可能不出峰，如H2O在氫焰離子化檢測器上等；樣品中含有沸點(diǎn)高，出峰很慢的組分（如果用其它定量方法，可用反吹法除去），不需定量的個(gè)別組分可能分離不好，重疊在一起，影響面積的測量，使其應(yīng)用受到一定程度的限制。在使用選擇性檢測器時(shí)，一般不用該法定量。2. 內(nèi)標(biāo)法當(dāng)分析樣品

12、不能全部出峰，不能用歸一化法定量時(shí)，可考慮用內(nèi)標(biāo)法定量。方法：準(zhǔn)確稱取樣品，選擇適宜的組分作為欲測組分的參比物，在此稱為內(nèi)標(biāo)物。加入一定量的內(nèi)標(biāo)物，根據(jù)被測物和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量及在色譜圖上相應(yīng)的峰面積比按下式求組分的含量。 （14）式中 試樣中組分i的含量； 加入內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量； 內(nèi)標(biāo)物的峰面積； 試樣的質(zhì)量； 組分i的峰面積； 。對(duì)內(nèi)標(biāo)物的要求是：不能與樣品或固定相發(fā)生反應(yīng)；能與樣品完全互溶；與樣品組分很好的分離，又比較接近；加入內(nèi)標(biāo)的量要接近被測組分的含量；要準(zhǔn)確稱量。如果用峰高作為測量參數(shù)，上式也可將面積改為峰高，將面積校正因子改為峰高校正因子進(jìn)行定量。內(nèi)標(biāo)法定量也比較準(zhǔn)確，而且不象歸一化法有

13、使用上的限制。主要缺點(diǎn)是：每次需要用分析天平準(zhǔn)確稱量內(nèi)標(biāo)和樣品，日常分析使用很不方便，樣品中多了一個(gè)內(nèi)標(biāo)物，顯然對(duì)分離的要求更高些。3. 外標(biāo)法外標(biāo)法又稱校正曲線法。用已知純樣品配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行試驗(yàn)，測量各種濃度下對(duì)應(yīng)的峰高或峰面積，繪制響應(yīng)信號(hào)-百分含量標(biāo)準(zhǔn)曲線。分析時(shí)，進(jìn)入同樣體積的分析樣品，從色譜圖上測出面積或峰高，從校正曲線上查出其百分含量。在一些工廠的常規(guī)分析中，樣品中各組分中的濃度一般變化不大，在檢量線通過原點(diǎn)（O點(diǎn)）時(shí)可不必做校正曲線，而用單點(diǎn)校正法來分析。即配制一個(gè)和被測組分含量十分接近的標(biāo)準(zhǔn)樣，定量進(jìn)樣，由被測組分與外標(biāo)組分峰面積或峰高比來求被測組分百分含量。 （15

14、）式中 試樣中組分i的含量； 標(biāo)準(zhǔn)樣中組分i的含量； 標(biāo)準(zhǔn)樣中組分i的峰面積。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單和計(jì)算方便。缺點(diǎn)是儀器和操作條件對(duì)分析結(jié)果影響很大，不像歸一化和內(nèi)標(biāo)法定量操作中可以互相抵消。因此，標(biāo)準(zhǔn)曲線使用一段時(shí)間后應(yīng)當(dāng)校正。4. 疊加法疊加法又叫內(nèi)加法，是以樣品中已有的組分做內(nèi)標(biāo)，比較該組分加入前后面積的改變，計(jì)算被測組分含量。其步驟如下：先做樣品色譜圖，然后在原樣品中定量加入原樣品中含量較小組分的純樣品，同樣條件下，再進(jìn)一色譜樣得一色譜圖。圖中Ai、Aj是原樣品中組分i、j的峰面積，、是原樣品中加組分i后，組分i、j的峰面積。設(shè)，是原樣品組分i的實(shí)際峰面積，是原樣品假如純樣品后組分i

15、增加的峰面積。同一樣品，雖進(jìn)樣量不同，但儀器靈敏度不變，其峰面積比保持不變。對(duì)于組分i： （16）式中 加入組分i的質(zhì)量； 試樣的質(zhì)量。 5. 轉(zhuǎn)化定量法轉(zhuǎn)化定量法是氣譜中使用的一種定量方法，將被測組分在進(jìn)入檢測器前利用催化劑轉(zhuǎn)化為同一組分，一般常轉(zhuǎn)化為CO2和CH4，使定量工作簡化。設(shè)某組分進(jìn)樣量為（mg）、相對(duì)分子質(zhì)量為分子中含碳原子數(shù)為、轉(zhuǎn)化為CO2后所得峰面積為、每毫升CO2的峰面積為，則組分i的絕對(duì)量為如果樣品中所有組分都出峰，可用歸一化法定量。 （17）四、定量分析誤差的來源除峰面積與校正因子測量精度外，定量結(jié)果的準(zhǔn)確性還受如下因素的影響：1. 樣品的穩(wěn)定性及代表性樣品的代表性是得

16、到準(zhǔn)確定量結(jié)果的前提。氣相色譜分析的許多樣品是氣體或揮發(fā)性液體，因此，要特別注意泄露、揮發(fā)等問題，同時(shí)，從取樣到進(jìn)樣要快速，盡量避免樣品組分的揮發(fā)損失。液譜中取樣要注意樣品的代表性、均勻性，樣品是否完全溶解組成均勻的液體，溶解樣品的溶劑最好就是流動(dòng)相，或是與流動(dòng)相互溶的溶劑。2. 進(jìn)樣系統(tǒng)影響采用定體積進(jìn)樣法作定量分析，進(jìn)樣的重復(fù)性是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。對(duì)于氣體樣品，一般都采用進(jìn)樣閥，重復(fù)性好，液體樣品一般用為量注射器，其重復(fù)性主要取決于分析人員的操作技術(shù)，還與進(jìn)樣量大小，進(jìn)樣器質(zhì)量，插針位置等有關(guān)。3. 柱系統(tǒng)的影響如果色譜柱不能將組分完全分離，有重疊峰或嚴(yán)重拖尾峰，那么，無論用何種測量方法也會(huì)有誤差。因此，保證色譜峰良好的分離是定量準(zhǔn)確的必要條件。同時(shí)，柱子要穩(wěn)定，以保證良好的重現(xiàn)性。4. 氣相色譜操作條件的影響（1） 柱溫柱溫直接影響保留值和峰高，不同組分保留值的對(duì)數(shù)值隨柱溫（1/TC）變化的直線斜率是不同的，如果要減小柱溫造成的誤差，柱溫應(yīng)控制在0.5范圍以內(nèi)。（2） 檢測溫度對(duì)于熱導(dǎo)池檢測器，溫度升高，靈敏度下降，它的影響比柱溫影響小，允許溫度變化1，相對(duì)測量法定量時(shí)此影響可抵消。對(duì)于氫焰，檢測室溫度對(duì)靈敏度沒有影響，等于或高于柱溫即可。（3） 載氣流速的影響對(duì)于濃度型檢測器，