1、2020/9/3,第二章 氣相色譜分析 Gas Chromatographic Analysis ,GC,2020/9/3,一本章教學(xué)內(nèi)容 1. 氣相色譜分離的基本原理和基本概念 2. 氣相色譜分離的理論基礎(chǔ) 3. 影響氣相色譜分離的因素和分離條件的選擇 4. 氣相色譜儀的組成與工作原理 5. 氣相色譜柱的性能與選擇 6. 氣相色譜定性和定量分析的方法,2020/9/3,二重點(diǎn)與難點(diǎn) 1. 塔板理論，包括流出曲線方程、理論塔板數(shù)(n)及有效理論塔板數(shù)(neff)和塔板高度(H)及有效塔板高度(Heff)的計(jì)算 2. Van Deemter方程在色譜分離條件的優(yōu)化與選擇中的具體應(yīng)用 3. 分離度

2、和基本分離方程 4. 碳數(shù)規(guī)律、沸點(diǎn)規(guī)律和保留指數(shù)在實(shí)際定性分析中的應(yīng)用,2020/9/3,三教學(xué)目標(biāo) 1. 熟練掌握色譜分離方法的原理 2. 掌握色譜流出曲線（色譜峰）所代表的各種技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確含義 3. 能夠利用塔板理論和速率理論方程判斷影響色譜分離各種實(shí)驗(yàn)因素 4. 理解柱效率的物理意義及其計(jì)算方法 5. 掌握分離度的計(jì)算及影響分離度的重要參數(shù) 6. 學(xué)會(huì)各種定性和定量的分析方法,2020/9/3,第二章 氣相色譜分析 gas chromatographic analysis ,GC,第一節(jié) 氣相色譜概述,一、色譜法的產(chǎn)生 二、色譜法在分析化學(xué)中的作用地位 三、色譜法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 四、色譜

3、法的定義 五、色譜法的分類,2020/9/3,一、色譜法的產(chǎn)生,色譜法最早由俄國植物學(xué)家Tswett于1906年首先提出來的。他在研究植物葉子的色素成分時(shí)，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內(nèi)，然后加入石油醚，使其自由流下，結(jié)果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。,當(dāng)時(shí)Tswett把這種色帶叫做“色譜”（Chromatographie，Tswett于1906年發(fā)表在德國植物學(xué)雜志上用此名，英譯名為Chromatography）。在這一方法中把玻璃管叫作“色譜柱”，碳酸鈣叫作“固定相”，純凈的石油醚叫作“流動(dòng)相”。這種方法因此得名為色譜法。,2020/9/3,1931年德國的K

4、uhn和Lederer才重復(fù)了Tswett的某些實(shí)驗(yàn)，用氧化鋁和碳酸鈣分離了-，-，和-胡蘿卜素，此后用這種方法分離了60多種這類色素。 1940年Martin和Synge提出液液分配色譜法即固定相是吸附在硅膠上的水，流動(dòng)相是某種有機(jī)溶劑。 1941年Martin和Synge提出用氣體代替液體作流動(dòng)相的可能性,2020/9/3,1952年James和Martin發(fā)表了從理論到實(shí)踐比較完整的氣液色譜方法因而獲得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1956年Van Deemter等在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)展了描述色譜過程的速率理論，1965年Giddings總結(jié)和擴(kuò)展了前人的色譜理論，為色譜的發(fā)展奠定了理論

5、基礎(chǔ)。 1957年Golay開創(chuàng)了開管柱氣相色譜法習(xí)慣上稱為毛細(xì)管柱氣相色譜法。,2020/9/3,1944年Consden等就發(fā)展了紙色譜 1949年Macllean等制作薄層板使薄層色譜法（TLC ）得以實(shí)際應(yīng)用 60年代末把高壓泵和化學(xué)鍵合固定相用于液相色譜，出現(xiàn)了高效液相色譜（HPLC）。 80年代初毛細(xì)管超臨界流體色譜（SFC）得到發(fā)展 90年代由Jorgenson等集前人經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來的毛細(xì)管電泳”（CZE），得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用,2020/9/3,二、色譜法在分析化學(xué)中的作用地位,色譜分析法的特點(diǎn)是它具有高超的分離能力，而各種分析對(duì)象又大都是混合物，為了分析鑒定它們是由什么物質(zhì)組

6、成和含量是多少，必須進(jìn)行分離，所以色譜法成為許多分析方法的先決條件和必需的步驟。從表2-1的數(shù)據(jù)可以看出色譜法在近年來各類分析化學(xué)方法中占在十分重要的地位。,2020/9/3,表2-1 不同年代各種分析方法所占的比例,2020/9/3,三、色譜法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn),1色譜法的特點(diǎn) 色譜法是以其高超的分離能力為特點(diǎn)， 它的分離效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它分離技術(shù)如蒸餾、萃取、離心等方法。,2020/9/3,2色譜法的優(yōu)點(diǎn) （1）分離效率高：例如毛細(xì)管氣相色譜柱（0.10.25m i. d）3050m其理論塔板數(shù)可以到 7萬12萬。而毛細(xì)管電泳柱一般都有幾十萬理論塔板數(shù)的柱效，至于凝膠毛細(xì)管電泳柱可達(dá)上千萬理論塔板數(shù)

7、的柱效。 （2）應(yīng)用范圍廣：它幾乎可用于所有化合物的分離和測(cè)定，無論是有機(jī)物、無機(jī)物、低分子或高分子化合物，甚至有生物活性的生物大分子也可以進(jìn)行分離和測(cè)定。,2020/9/3,（3）分析速度快： 一般在幾分鐘到幾十分鐘就可以完成一次復(fù)雜樣品的分離和分析。近來的小內(nèi)徑（0.1mm i. d）、薄液膜（0.2m）、短毛細(xì)管柱（110 m）比原來的方法提高速度510倍。 （4）樣品用量少： 用極少的樣品就可以完成一次分離和測(cè)定。,2020/9/3,（5）靈敏度高: 例如GC可以分析幾納克的樣品，F(xiàn)ID、ECD檢測(cè)限為10-9 gL和10-12 gL。 （6）分離和測(cè)定一次完成: 可以和多種波譜分析儀

8、器聯(lián)用。 （7）易于自動(dòng)化，可在工業(yè)流程中使用。,2020/9/3,四、色譜法的定義,色譜法或色譜分析（chromatography） 也稱之為色層法或?qū)游龇ǎ且环N物理化學(xué)分析方法，它利用混合物中各物質(zhì)在兩相間分配系數(shù)的差別，當(dāng)溶質(zhì)在兩相間做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，各物質(zhì)在兩相間進(jìn)行多次分配，從而使各組分得到分離。 可完成這種分離的儀器即色譜儀。,2020/9/3,色譜法(chromatography)： 以試樣組分在固定相和流動(dòng)相間的溶解、吸附、分配、離子交換或其他親和作用的差異為依據(jù)而建立起來的各種分離分析方法稱色譜法。,2020/9/3,五、色譜法的分類,1. 按流動(dòng)相和固定相的物理狀態(tài)分類 按流

9、動(dòng)相的物態(tài)，色譜法可分為氣相色譜法 ( 流動(dòng)相為氣體 ) 和液相色譜法(流動(dòng)相為液體)； 按固定相的物態(tài)，又可分為氣固色譜法(固定相為固體吸附劑)、氣液色譜法(固定相為涂在固體 擔(dān)體上或毛細(xì)管壁上的液體)、液固色譜法和液液色譜法等。,2020/9/3,2.按固定相使用的形式類法 a.柱色譜法（固定相裝在色譜柱中)； b.紙色譜法(濾紙為固定相)； c.薄層色譜法(將吸附劑粉末制成薄層作固定相)等。,2020/9/3,3.按分離過程的機(jī)制 分類法 a.吸附色譜法(利用吸附劑表面對(duì)不同組分的物理吸附性能的差異進(jìn)行分離)； b.分配色譜法(利用不同組分在兩相中有不同的分配來進(jìn)行分離)； c.離子交換色譜法(利用離子交換原理)； d.排阻色譜法(利用多孔性物質(zhì)對(duì)不同大小分子的排阻作用)等。,2020/9/3,4.色譜分類圖示 a. 按流動(dòng)相和固定相的狀態(tài)分類,2