1、1气相色谱法测定丁醇中少量甲醇含量一、实验目的1. 掌握用外标法进行色谱定量分析的原理和方法。2. 了解气相色谱仪氢火焰离子检测器 FID 的性能和操作方法。3. 了解气相色谱法在产品质量控制中的应用。4. 学习气相色谱法测定甲醇含量的分析方法。二、实验原理在丁醇生产的过程中，不可避免地有甲醇产生。甲醇是无色透明的具有高度挥发性的液体，是一种对人体有害的物质。甲醇在人体内氧化为甲醛、甲酸，具有很强的毒性，对神经系统尤其是视神经损害严重，人食入 5 g 就会出现严重中毒，超过 12. 5 g 就可能导致死亡，在白酒的发酵过程中，难以将甲醇和乙醇完全分离，因此国家对白酒中甲醇含量做出严格规定。根据
2、国家标准（GB10343-89） ，食用酒精中甲醇含量应低于 0.1gL-1(优级)或 0.6 gL-1（普通级） 。气相色谱法是一种高效、快速而灵敏的分离分析技术，具有极强的分离效能。一个混合物样品定量引入合适的色谱系统后，样品被气化后，在流动相携带下进入色谱柱，样品中各组分由于各自的性质不同，在柱内与固定相的作用力大小不同，导致在柱内的迁移速度不同，使混合物中的各组分先后离开色谱柱得到分离。分离后的组分进入检测器，检测器将物质的浓度或质量信号转换为电信号输给记录仪或显示器，得到色谱图。利用保留值可定性，利用峰高或峰面积可定量。外标法是在一定的操作条件下，用纯组分或已知浓度的标准溶液配制一系
3、列不同含量的标准溶液，准确进样，根据色谱图中组分的峰面积（或峰高）对组分含量作标准曲线。在相同操作条件下，依据样品的峰面积（或峰高） ，从标准曲线上查出其相应含量。利用气相色谱可分离、检测丁醇中的甲醇含量，在相同的操作条件2下，分别将等量的试样和含甲醇的标准样进行色谱分析，由保留时间可确定试样中是否含有甲醇，比较试样和标准样中甲醇峰的峰面积，可确定试样中甲醇的含量。三、仪器与试剂1. 仪器：天美 CG7900 气相色谱仪，氢火焰检测器（FID） ，色谱工作站，毛细管柱，10L 微量注射器 1 支，100mL 容量瓶 1 只，25mL 容量瓶 5 只，5mL 吸量管 1 只。2. 试剂甲醇（色谱
4、醇） ，60%乙醇水溶液（不含甲醇） 。取 1L 进样无甲醇峰即可。四、实验步骤1. 色谱柱的准备将内径为 0.32mm、长为 30m，液膜厚 0.5m 的石英毛细管柱安装调试正常。2. 色谱操作条件：检测器 FID；进样口温度 180；检测器温度 200；柱温 50。3. 甲醇标准溶液的配制100mL 容量瓶中装有少量 60%的丁醇溶液, 然后电子天平上准确称量 0.5000g 的色谱甲醇于此容量瓶中, 最后用 60%的丁醇溶液定容, 此溶液为 5g/L 的甲醇储备液。准确吸取标准甲醇储备液 1.0，2.0，3.0，4.0，5.0mL, 分别置于 5 个 25mL 容量瓶中, 用 60%乙醇
5、稀释到刻度, 混匀，分别得到 0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mg/mL 的甲醇标准溶液系列,。4. GC-7900 气相色谱使用方法（1）打开气体发生器，确认净化器上各开关阀处于全开的位置（ON） ，等到氮气，氢气，空气的压力达到相应的值后（约 30-40min） ，打开仪器电源开关，进入 D-37900 工作站，设定进样口温度 180，检测器温度 200，柱温 50。点开对应的检测器信号通道（FID：1 通道） ，等仪器升温稳定。（2）点火：查看检测器温度，等检测器温度达到设定值后，确认仪器右侧下面气路面板上对应检测器的空气和氢气阀处于全开的位置。按点火键，确认所使用的检测器火已点
6、着（看是否有水蒸气产生和基线是否有变化） 。等基线水平后，依次进样分析。（3）实验结束后，应当先将氢气发生器关闭，然后把柱箱温度设为 30 度，把进样器和检测器关闭，降温，等柱箱温度低于 50以下才能退出软件，关闭仪器电源开关，关闭气体发生器。4. 标准工作曲线的制作用微量注射器吸取 1L 各色谱级甲醇注入色谱仪，获得色谱图，以保留时间作为对照定性，确定甲醇色谱峰。在色谱工作站建立新方法（面积外标法） ，在确定的色谱条件下, 依次由低到高分别用注射器准确取 1L 标准使用液进行分析, 每个浓度点用色谱仪分析 3 次，测得它们的峰面积, 结果以甲醇平均峰面积为纵坐标 Y，甲醇浓度为横坐标 x，绘
7、制标准工作曲线，得到线性方程和相关系数。5. 丁醇样品中甲醇含量的测定在相同色谱条件下, 吸取 1L 白酒样品进行分析，分析结果由色谱工作站直接计算得出。样品重复测定 3 次, 取平均值, 便可得到白酒样品中甲醇的含量。思考题：1. 为什么甲醇标准溶液要以 60%丁醇水溶液为溶剂配制？配制甲醇标准溶液还需要注意些什么？4答：因为待测的为丁醇，所以为了排除其他因素，保证实验的准确性需要控制变量，则需要标准溶液中也含有等量的丁醇。配制甲醇溶液需要润洗移液管，读刻度时视线要与凹液面在一个水平面上面，向容量瓶中加入 60%丁醇水溶液时到最后 1-2 毫米时要用胶头滴管逐滴加入。2. 外标法定量的特点是
8、什么？外标法定量的主要误差来源有哪些？答：（1）将未知样品中某一物质的峰面积与该物质的标准品的峰面积直接比较进行定量。（2）待测样品中所含的测定物质含量过少，仪器无法分析得到结果；在加入物质到色谱仪中时，加入的体积没有掌握好，加入的体积有误差。气 相 色 谱 法 概 述气相色谱法：以气体为流动相的色谱分析法称为气相色谱法。一. 气相色谱法的分类根据所用的固定相不同可分为：气固色谱、气一液色谱。按色谱分离的原理可分为：吸附色谱 和 分配色谱。根据所用的色谱柱内径不同又可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱。二. 气相色谱法的特点它具有分离效能高、灵敏度高、选择性好、分析速度快、用样量少等特点，还可制备
9、高纯基本要点：1. 了解气相色谱的优点及适用范围；2. 理解固定相及重要操作条件的选择；3. 理解常用检测器的原理及适用范围；4. 理解常用定性分析及定量分析方法的优点。5物质。在仪器允许的气化条件下，凡是能够气化且稳定、不具腐蚀性的液体或气体，都可用气相色谱法分析。有的化合物沸点过高难以气化或热不稳定而分解，则可通过化学衍生化的方法，使其转变成易气化或热稳定的物质后再进行分析。1. 高效能、高选择性 性质相似的多组分混合物：同系物、 同分异构体等；分离制备高纯物质，纯度可达 99.99%。2灵敏度高 可检出 10-13-10-11g 的物质；3分析速度快 几分钟到几十分钟；4*应用范围广 低
10、沸点、易挥发的有机物和无机物（主要是气体） 。局限性：不适于高沸点、难挥发、热稳定性差的高分子化合物和生物大分子化合物分析。三. 气相色谱仪主要组成部件及分析流程一般气相色谱仪由五个部分组成：1. 气路系统：气源、气体净化、气体流量控制和测量装置。2. 进样系统：进样器、气化室和控温装置。3. 分离系统：色谱柱、柱箱和控温装置。 4. 检测系统：检测器和控温装置。5. 记录系统：记录仪或数据处理装置。载气（常用 N2 和 H2、Ar）由高压钢瓶供给，经减压、净化、调节和控制流量后进入色谱柱。待基线稳定后，即可进样。样品经气化室气化后被载气带入色谱柱，在柱内被分离。分离后的组分依次从色谱柱中流出
11、，进入检测器，检测器将各组分的浓度或质量的变化转变成电信号（电压或电流） 。经放大器放大后，由记录仪或微处理机记录电信号-时间曲线，即浓度（或质量）时间曲线即色谱图。根据色谱图，可对样品中待测组分进行定性和定量分析。 由此可知：色谱柱和检测器是气相色谱仪的两个关键部件。 气相色谱分离条件的选择一.载气及流速1. 载气对柱效的影响：主要表现在组分在载气中的扩散系数 D m(g)上，它与载气分子量的平方根成反比，即同一组分在分子量较大的载气中有较小的 D m(g) 。根据速率方程： udkquddHsfmpp 22)1(26（1）涡流扩散项与载气流速无关；（2）当载气流速 u 小时，分子扩散项对柱
12、效的影响是主要的，因此选用分子量较大的载气，如 N2、Ar ，可使组分的扩散系数 D m(g)较小，从而减小分子扩散的影响，提高柱效；（3）当载气流速 u 较大时，传质阻力项对柱效的影响起主导作用，因此选用分子量较小的气体，如 H2、He 作载气可以减小气相传质阻力，提高柱效。2. 流速（u）对柱效的影响：从速率方程可知，分子扩散项与流速成反比，传质阻力项与流速成正比，所以要使理论塔板高度 H 最小，柱效最高，必有一最佳流速。对于选定的色谱柱，在不同载气流速下测定塔板高度，作 H-u 图。由图可见，曲线上的最低点，塔板高度最小，柱效最高。该点所对应均流速即为最佳载气流速。在实际分析中，为了缩短
13、分析时间，选用的载气流速稍高于最佳流速。图 1 H-u 曲线二. 固定液的配比 又称为液担比。从速率方程式可知，固定液的配比主要影响 Csu，降低 df，可使 Csu 减小从而提高柱效。但固定液用量太少，易存在活性中心，致使峰形拖尾；且会引起柱容量下降，进样量减少。在填充柱色谱中，液担比一般为 525。三. 柱温的选择重要操作参数，主要影响来自于 K、 k、 D m(g) 、 Ds(l) ；从而直接影响分离效能和分析速度。柱温与 R 和 t 密切相关。提高 t，可以改善 Cu， 有利于提高 R，缩短 t。但是提高柱温又会增加 B/u 导致 R 降低，r 21 变小。但降低 t 又会使分析时间增
14、长。 在实际分析中应兼顾这几方面因素，选择原则是在是在难分离物质对能得到良好的分离，分析时间适宜且峰形不托尾的前提下，尽可能采用较低的柱温。同时，选用的柱温不能高于色谱柱中固定液的最高使用温度（通常低 20-50） 。 对于沸程宽的多组分混合物可采用“ 程序升温法”，可以使混合物中低沸点和高沸点的组分都能获得良好的分离。四. 气化温度的选择 气化温度的选择主要取决于待测试样的挥发性、沸点范围。稳定性等因7素。气化温度一般选在组分的沸点或稍高于其沸点，以保证试样完全气化。对于热稳定性较差的试样，气化温度不能过高，以防试样分解。五. 色谱柱长和内径的选择 能使待测组分达到预期的分离效果，尽可能使用
15、较短的色谱柱。一般常用的填充柱为 l3m。填充色谱柱内径为 34mm。六.进样时间和进样量的选择1. 进样迅速（塞子状）防止色谱峰扩张；2. 进样量要适当：在检测器灵敏度允许下，尽可能少的进样量：液体样 0.110ul，气体试样为 0.110ml 色谱柱一. 气相色谱柱的分类色谱柱是由柱管和固定相组成，按照拄管的粗细和固定相的填充方式分为（1）填充柱；（2）毛细管柱。二. 填充柱气相色谱固定相在影响色谱柱分离效果的诸多因素中选择适当的色谱固定相是关键。必须使待测各组分在选定的固定相上具有不同的吸附或分配，才能达到分离的目的。 （一）气-液色谱（分配色谱）固定相气-液色谱的固定相是由高沸点物质固
16、定液和惰性担体组成。1. 担体（或载体） 是一种化学惰性的多孔固体颗粒，支持固定液，表面积大， 稳定性好（化学、热） ，颗径和孔径分布均匀；有一定的机械强度，不易破碎。（1）担体的种类和性能：硅藻土型：红色硅藻土担体强度好，但表面存在活性中心，分离极性物质时色谱峰易拖尾；常用于分离非、弱极性物质。白色硅藻土担体表面吸附性小，但强度差，常用于分离极性物质。非硅藻土型担体：有氟担体，适用于强极性和腐蚀性气体的分析；玻璃微球，适合于高沸点物质的分析；高分子多孔微球既可以用作气-固色谱的吸附剂，又可以用作气- 液色谱的担体。(2)担体的预处理：除去其表面的活性中心，使之钝化。酸洗法（除去碱性活性基团）
17、 ；碱洗法（除去酸性活性的基团） ；8硅烷化（消除氢键结合力） ；釉化处理（使表面玻璃化、堵住微孔）等。2固定液涂在担体上作固定相的主成分（l）对固定液的要求：化学稳定性好：不与担体、载气和待测组分发生反应；热稳定性好：在操作温度下呈液体状态，蒸气压低，不易流失；选择性高：分配系数 K 差别大；溶解性好：固定液对待测组分应有一定的溶解度。（2）组分与固定液分子间的相互作用：组分与固定液分子间相互作用力通常包括：静电力、诱导力、色散力和氢键作用力。 在气-液色谱中，只有当组分与固定液分子间的作用力大于组分分子间的作用力，组分才能在固定液中进行分配。选择适宜的固定液使待侧各组分与固定液之间的作用力
18、有差异，才能达到彼此分离的目的。（3）固定液的分类：固定液有四百余种，常用相对极性分类。（a）规定强极性的 ， -氧二丙腈的相对极性 P=100；（b）规定非极性的角鲨烷（异三十烷）的相对极性 P=0；（c）其它固定液与它们比较，测相对极性：选一物质对正丁烷丁二烯分别测得它们在这两种固定液及被测柱上的相对保留值 q： (1)logt则，被测固定液的相对极性 Px 为：(2)1(02qxq1、q 2、q x 分别为物质对正丁烷丁二烯在氧二丙腈、异三十烷、被测柱上的相对保留值。把 P= 0100 之间分为五级，20 为一级，以“” 表示。l、2 为弱极性；3 为中等极性；4、5 为强极性。通常把非
19、极性固定液的相对极性以“”表之。如阿皮松 L 级别为“” ，是非极性固定液；邻苯二甲酸壬酯级别为“2”，是弱极性固定液。（4）固定液的选择：一般是根据试样的性质（极性和官能团） ，按照“相似相溶”的原则选择适当的固定液。9具体可从以下几方面考虑：l）分离非极性混合物一般选用非极性固定液组分和固定液分子间的作用力主要是色散力。试样中各组分按沸点由低到高的顺序出峰。常用的有：角鲨烷（异三十烷） 、十六烷、硅油等；2）分离中等极性混合物一般选用中等极性固定液组分和固定液分子间的作用力主要是色散力和诱导力。试样中各组分按沸点由低到高的顺序出峰。3）分离极性组分选用极性固定液组分和固定液分子间的作用力主
20、要是定向力。待测试样中各组分按极性由小到大的顺序出峰。例如：用极性固定液聚乙二醇一 20M 分析乙醛和丙烯醛时，极性较小的乙醛先出峰。 4）分离非极性和极性(易极化 )组分的混合物选用极性固定液： 非极性组分先流出，极性（或易被极化）的组分后出峰。例如：采用中等极性的邻苯二甲酸二壬酯作固定液，沸点相差极小的苯（沸点 80.l）和环乙烷（沸点为 80.8）可以定量分离，环己烷先出峰，若采用非极性固定液则很难使二者分离。5）对于能形成氢键的组分选用强极性或氢键型的固定液如：多元醇、腈醚、酚和胺等的分离，不易形成氢键的先出峰。（二）气-固（吸附）色谱固定相 固体吸附剂1. 活性炭：非极性吸附剂，分析
21、低碳烃和气体及短链极性化合物。 2.氧化铝：弱（中等）极性吸附剂，主要用于分析 C1 C4 烃类及其异构体。3.硅 胶：强极性吸附剂，常用于分析硫化物：COS、H 2S、SO 2 等。4. 分子筛（人工合成的硅酸盐）：强极性吸附剂，用于在室温条件下使H2，O 2，N 2，CH 4，CO 得到良好分离。5. 高分子多孔微球：极性和非极性吸附剂，可分析极性的多元醇、脂肪酸、腈类、胺类 或 非极性的烃、醚、酮等；尤其适合分析有机物中的微量水。 气相色谱检测器待测组分经色谱柱分离后，通过检测器将各组分的浓度或质量转变成相应的电信号，经放大器放大后，由记录仪或微处理机得到色谱图，根据色谱图对待测组分进行
22、定性和定量分析。10气相色谱监测器根据其测定范围可分为：通用型检测器：对绝大多数物质够有响应；选择型检测器：只对某些物质有响应；对其它物质无响应或很小。 根据检测器的输出信号与组分含量间的关系不同，可分为：浓度型检测器：测量载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组分在载气中的浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量无关。质量型检测器：测量载气中某组分进入检测器的质量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进人检测器某组分的质量成正比目前已有几十种检测器，其中最常用的是热导池检测器、电子捕获检测器（浓度型） ；火焰离子化检测器、火焰光度检测器（质量型）和氮磷检测器等。一检测器的性能指标灵敏
23、度（高） 、稳定性（好） 、响应（快） 、线性范围（宽）（一）灵敏度应答值单位物质量通过检测器时产生的信号大小称为检测器对该物质的灵敏度。响应信号(R)进样量(Q)作图，可得到通过原点的直线，该直线的斜率就是检测器的灵敏度，以 S 表示：(3)QRS由此可知：灵敏度是响应信号对进入检测器的被测物质质量的变化率。气相色谱检测器的灵敏度的单位，随检测器的类型和试样的状态不同而异：对于浓度型检测器：当试样为液体时，S 的单位为 mVml/mg，即 1mL 载气中携带 1mg 的某组分通过检测器时产生的 mV 数；当试样为气体时，S 的单位为 mVmlml，即 1ml 载气中携带 1ml 的某组分通过
24、检测器时产生的 mV 数；对于质量型检测器：当试样为液体和气体时，S 的单位均为：mVsg，即每秒钟有 1g 的组分被载气携带通过检测器所产生的 mV 数。灵敏度不能全面地表明一个检测器的优劣，因为它没有反映检测器的噪音水平。由于信号可以被放大器任意放大，S 增大的同时噪声也相应增大，因此，仅用 S 不能正确评价检测器的性能。（二）检测限（敏感度）11噪声当只有载气通过检测器时，记录仪上的基线波动称为噪声，以 RN 表示。噪声大，表明检测器的稳定性差。检测限是指检测器产生的信号恰是噪声的二倍（2R N）时，单位体积或单位时间内进入检测器的组分质量，以 D 表示。灵敏度、噪声、检测限三者之间的关
25、系为：(4)SRN2检测限的单位：对于浓度型检测器为 mgml 或 mlml；对质量型检测器为：g/s。检测限是检测器的重要性能指标，它表示检测器所能检出的最小组分量，主要受灵敏度和噪声影响。D 越小，表明检测器越敏感，用于痕量分析的性能越好。在实际分析中，由于进入检测器的组分量很难确定（检测器总是处在与气化室、色谱柱、记录系统等构成的一个完整的色谱体系中） 。所以常用最低检出量表示：图 2 检测器噪声（三）最低检出量恰能产生 2 倍噪声信号时的色谱进样量，以 Q0 表示。 （三）线性范围检测器的线性范围是指其响应信号与被测组分进样质量或浓度呈线性关系的范围。通常用最大允许进样量 QM 与最小
26、检出量 Q0 的比值来表示。比值越大，检测器的线性范围越宽，表明试样中的大量组分或微量组分，检测器都能准确测定。二.（氢）火焰离子化检测器火焰离子化检测器是根据气体的导电率是与该气体中所含带电离子的浓度呈正比这一事实而设计的。一般情况下，组分蒸汽不导电，但在能源作用下，组分蒸汽可被电离生成带电离子而导电。1. 火焰离子化检测器的结构：该检测器主要是由离子室、离子头和气体供应三部分组成。结构示意图见下图。 12图 3 火焰离子化检测器离子室是一金属圆筒，气体入口在离子室的底部，氢气和载气按一定的比例混合后，由喷嘴喷出，再与助燃气空气混合，点燃形成氢火焰。靠近火焰喷嘴处有一圆环状的发射极（通常是由
27、铂丝作成） ，喷嘴的上方为一加有恒定电压（+300V）的圆筒形收集极（不锈钢制成） ，形成静电场，从而使火焰中生成的带电离子能被对应的电极所吸引而产生电流。 2. 火焰离子化检测器的工作原理 由色谱柱流出的载气（样品）流经温度高达 2100的氢火焰时，待测有机物组分在火焰中发生离子化作用，使两个电极之间出现一定量的正、负离子，在电场的作用下，正、负离子各被相应电极所收集。当载气中不含待测物时，火焰中离子很少，即基流很小，约 10-14A。当待测有机物通过检测器时，火焰中电离的离子增多，电流增大（但很微弱 10-810 -12A） 。需经高电阻（10 8l0 11）后得到较大的电压信号，再由放大
28、器放大，才能在记录仪上显示出足够大的色谱峰。该电流的大小，在一定范围内与单位时间内进入检测器的待测组分的质量成正比，所以火焰离子化检测器是质量型检测器。 火焰离子化检测器对电离势低于 H2 的有机物产生响应，而对无机物、久性气体和水基本上无响应，所以火焰离子化检测器只能分析有机物（含碳化合物） ，不适于分析惰性气体、空气、水、CO、CO 2、CS 2、NO、SO 2 及 H2S 等。三.电子捕获检测器1.电子捕获检测器的结构：早期电子捕获检测器由两个平行电极制成。现多用放射性同轴电极。在检测器池体内，装有一个不锈钢棒作为正极，一个圆筒状-放射源（ 3H、 63Ni）作负极，两极间施加流电或脉冲
29、电压。13图 4 电子捕获检测器2. 电子捕获检测器的工作原理 当纯载气（通常用高纯 N2）进入检测室时，受射线照射，电离产生正离子（N 2+）和电子e-，生成的正离子和电子在电场作用下分别向两极运动，形成约 10-8A 的电流基流。加入样品后，若样品中含有某中电负性强的元素即易于电子结合的分子时，就会捕获这些低能电子，产生带负电荷阴离子（电子捕获）这些阴离子和载气电离生成的正离子结合生成中性化合物，被载气带出检测室外，从而使基流降低，产生负信号，形成倒峰。倒峰大小（高低）与组分浓度呈正比，因此，电子捕获检测器是浓度型的检测器。其最小检测浓度可达 10-14g/ml，线性范围为 103 左右。
30、电子捕获检测器是一种高选择性检测器。高选择性是指只对含有电负性强的元素的物质，如含有卤素、S 、P 、N 等的化合物等有响应.物质电负性越强，检测灵敏度越高。四. 火焰光度检测器火焰光度检测器是利用在一定外界条件下（即在富氢条件下燃烧）促使一些物质产生化学发光，通过波长选择、光信号接收，经放大把物质及其含量和特征的信号联系起来的一个装置。1火焰光度检测器的结构燃烧室、单色器、光电倍增管、石英片（保护滤光片）及电源和放大器等。图 5 火焰光度检测器2. 工作原理 当含 S、P 化合物进入氢焰离子室时，在富氢焰中燃烧，有机含硫化合物首先氧化成 SO2，14被氢还原成 S 原子后生成激发态的 S2*
31、分子，当其回到基态时，发射出 350430nm 的特征分子光谱，最大吸收波长为 394nm。通过相应的滤光片，由光电倍增管接收，经放大后由记录仪记录其色谱峰。此检测器对含 S 化合物不成线性关系而呈对数关系（与含 S 化合物浓度的平方根成正比） 。当含磷化合物氧化成磷的氧化物，被富氢焰中的 H 还原成 HPO 裂片，此裂片被激发后发射出 480600nm 的特征分子光谱，最大吸收波长为 526nm。因发射光的强度（响应信号）正比于 HPO 浓度。 气相色谱定性定量分析一定性分析气相色谱的优点是能对多种组分的混合物进行分离分析， （这是光谱、质谱法所不能的） 。但由于能用于色谱分析的物质很多，不
32、同组分在同一固定相上色谱峰出现时间可能相同，进凭色谱峰对未知物定性有一定困难。对于一个未知样品，首先要了解它的来源、性质、分析目的；在此基础上，对样品可有初步估计；再结合已知纯物质或有关的色谱定性参考数据，用一定的方法进行定性鉴定。 （一）利用保留值定性1. 已知物对照法 各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保留值，可以作为定性指标。即通过比较已知纯物质和未知组分的保留值定性。如待测组分的保留值与在相同色谱条件下测得的已知纯物质的保留值相同，则可以初步认为它们是属同一种物质。由于两种组分在同一色谱柱上可能有相同的保留值，只用一根色谱往定性，结果不可靠。可采用另一根极性不同的色谱柱进行定性，比较未
33、知组分和已知纯物质在两根色谱柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可认为未知组分与已知纯物质为同一种物质。利用纯物质对照定性，首先要对试样的组分有初步了解，预先准备用于对照的已知纯物质（标准对照品） 。该方法简便，是气相色谱定性中最常用的定性方法。 2. 相对保留值法 对于一些组成比较简单的已知范围的混合物或无已知物时，可选定一基准物按文献报道的色谱条件进行实验，计算两组分的相对保留值：(5)siRisKtrsi式中：i-未知组分；s-基准物。并与文献值比较，若二者相同，则可认为是同一物质。 （r is 仅随固定液及柱温变化而变化。15）可选用易于得到的纯品，而且与被分析组分的保留值相近的物
34、质作基准物。 2. 保留指数法 又称为 Kovats 指数，与其它保留数据相比，是一种重现性较好的定性参数。保留指数是将正构烷烃作为标准物，把一个组分的保留行为换算成相当于含有几个碳的正构烷烃的保留行为来描述，这个相对指数称为保留指数，定义式如下：(6) )()(lgl10ZRnZRXX ttzIIX 为待测组分的保留指数，z 与 z+n 为正构烷烃对的碳数。规定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指数为 600、700、800，其它类推。在有关文献给定的操作条件下，将选定的标准和待测组分混合后进行色谱实验（要求被测组分的保留值在两个相邻的正构烷烃的保留值之间） 。由上式计算则待测组分 X 的保留指
35、数IX，再与文献值对照，即可定性。 3. 联用技术 气相色谱对多组分复杂混合物的分离效率很高，但定性却很困难。而质谱、红外光谱和核磁共振等是鉴别未知物的有力工具，但要求所分析的试样组分很纯。因此，将气相色谱与质谱、红外光谱、核磁共振谱联用，复杂的混合物先经气相色谱分离成单一组分后，再利用质谱仪、红外光谱仪或核磁共振谱仪进行定性。未知物经色谱分离后，质谱可以很快地给出未知组分的相对分子质量和电离碎片，提供是否含有某些元素或基团的信息。红外光谱也可很快得到未知组分所含各类基团的信息。对结构坚定提供可靠的论据。近年来，随着电子计算机技术的应用，大大促进了气相色谱法与其它方法联用技术的发展。 二定量分
36、析在一定的色谱操作条件下，流入检测器的待测组分 i 的含量 mi（质量或浓度）与检测器的响应信号（峰面积 A 或峰高 h）成正比：mi = fiAi 或 mi= fi hi式中，f i 为定量校正因子。要准确进行定量分析，必须准确地测量响应信号，确求出定量校正因子 fi 。此两式是色谱定量分析的理论依据。1峰面积的测量 (1)峰高乘半峰宽法：对于对称色谱峰，可用下式计算峰面积：16(7)2/065.1hWA在相对计算时，系数 1.06 可约去。 （2）峰高乘平均峰宽法：(8)(285.01.h对于不对称峰的测量，在峰高 0.15 和 0.85 处分别测出峰宽，由下式计算峰面积：此法测量时比较麻
37、烦，但计算结果较准确。（3）自动积分法 具有微处理机（工作站、数据站等） ，能自动测量色谱峰面积，对不同形状的色谱峰可以采用相应的计算程序自动计算，得出准确的结果，并由打印机打出保留时间和 A 或 h 等数据。 2. 定量校正因子 由于同一检测器对不同物质的响应值不同，所以当相同质量的不同物质通过检测器时，产生的峰面积（或峰高）不一定相等。为使峰面积能够准确地反映待测组分的含量，就必须先用已知量的待测组分测定在所用色谱条件下的峰面积，以计算定量校正因子。(9)iiAmf式中： fi 称为绝对校正因子，即是单位峰面积所相当的物质量。它与检测器性能、组分和流动相性质及操作条件有关，不易准确测量。在
38、定量分析中常用相对校正因子，即某一组分与标准物质的绝对校正因子之比，即： (10)isisii Amf式中： Ai、 As 分别为组分和标准物质的峰面积； mi、 ms 分别为组分和标准物质的量。m i、 ms可以用质量或摩尔质量为单位，其所得的相对校正因子分别称为相对质量校正因子和相对摩尔校正因子，用 fm 和 fM 表示。使用时常将“相对” 二字省去。校正因子一般都由实验者自己测定。准确称取组分和标准物，配制成溶液，取一定体积注入色谱柱，经分离后，测得各组分的峰面积，再由上式计算 fm 或 fM 。 4. 定量方法（1）归一化法：如果试样中所有组分均能流出色谱柱，并在检测器上都有响应信号，
39、都能出现色谱峰，可用此法计算各待测组分的含量。其计算公式如下：17(11)%10%102121 ninii fAfAm归一化法简便，准确，进样量多少不影响定量的准确性，操作条件的变动对结果的影响也较小，尤其适用多组分的同时测定。但若试样中有的组分不能出峰，则不能采用此法。 （2）内标法：内标法是在试样中加入一定量的纯物质作为内标物来测定组分的含量。内标物应选用试样中不存在的纯物质，其色谱峰应位于待测组分色谱峰附近或几个待测组分色谱峰的中间，并与待测组分完全分离，内标物的加入量也应接近试样中待测组分的含量。具体作法是准确称取m（g）试样，加入 ms（g）内标物，根据试样和内标物的质量比及相应的峰
40、面积之比，由下式计算待测组分的含量：(12)sisiAf(13)mfmsisiii 由于内标法中以内标物为基准，则 fs=1。内标法的优点是定量准确。因为该法是用待测组分和内标物的峰面积的相对值进行计算，所以不要求严格控制进样量和操作条件，试样中含有不出峰的组分时也能使用，但每次分析都要准确称取或量取试样和内标物的量，比较费时。为了减少称量和测定校正因子可采用内标标准曲线法 简化内标法：在一定实验条件下，待测组分的含量 mi 与 AiA s 成正比例。先用待测组分的纯品配置一系列已知浓度的标准溶液，加入相同量的内标物；再将同样量的内标物加入到同体积的待测样品溶液中，分别进样，测出 Ai/As，
41、作 Ai/Asm 或 Ai/AsC 图，由 Ai（样） /As 即可从标准曲线上查得待测组分的含量。 （3）外标法：取待测试样的纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液，分别取一定体积，进样分析。从色谱图上测出峰面积（或峰高） ，以峰面积（或峰高）对含量作图即为标准曲线。然后在相同的色谱操作条件，分析待测试样，从色谱图上测出试样的峰面积（或峰高） ，由上述标准曲线查出待测组分的含量。外标法是最常用的定量方法。其优点是操作简便，不需要测定校正因子，计算简单。结果的准确性主要取决于进样的重视性和色谱操作条件的稳定性。 毛细管柱气相色谱法18最早的毛细管柱亦称空心柱，是一种又细又长，形同毛细管的开放式管柱
42、，固定液涂在毛细管内壁上。 （柱长：5-100m，内经：0.1-0.7mm）一毛细管柱的类1. 涂壁空心柱 (wall-coated open tublar column，WCOT 柱） 固定液直接涂在毛细管内壁上，最早的毛细管柱。2. 多孔层柱（porous-layer open tublar column，PLOT 柱）吸附型多孔层柱：在管壁上涂一层多孔材料，如分子筛、氧化铝、熔融石英及高分子多孔微球等。分配型多孔层柱：将普通的载体沉于表面，在涂布合适的固定液二毛细管柱气相色谱仪与普通色谱仪的不同处：气路系统：加一尾吹装置减少柱后死体积，改善柱效；进样系统：进样量的准确性（分流、不分流、冷
43、柱头等） 。 三. 毛细管柱的优缺点1. 总柱效高毛细管柱内径一般为 0.10.7mm, 内壁固定液膜极薄 , 中心是空的 , 因阻力很小 , 而且涡流扩散项不存在 , 谱带展宽变小 .由于毛细管柱的阻力很小 , 长可为填充柱的几十倍 , 其总柱效比填充柱高得多 . 2. 分析速度快毛细管柱的相比约为填充柱的数十倍。由于液膜极薄 , 分配比 k 很小，相比大，组分在固定相中的传质速度极快 , 因此有利于提高柱效和分析速度。它可在 1 小时内分离出包含一百多种化合物的汽油成分；可在几分钟内分离十几个化合物。3. 柱容量小毛细管柱的相比高 , k 必然很小 , 因此使最大允许进样量受到限制 , 对
44、单个组分而言 , 约 0.5ug 就达到极限 .为将极微量样品导人毛细管柱 , 一般需采用分流进样法。此法就是将均匀挥发的样品进行不等量的分流 , 只让极小部分样品 ( 约几十分之一或几百分之一 ) 进入柱内。进入柱内的样品量占注射样品量的比例 称为“分流比 ”。 顶空气相色谱法“顶空气相色谱法” 是一种测定液体或固体样品中挥发性组分的气相色谱。方法原理：样品于有一定顶端空间的密闭容器中，在一定温度和压力下，待测挥发组分在两相19达动态平衡时，根据乌拉尔定律： 0iiiPX(14)iiiii KkAPi 组分 i 在气相中的蒸气压；P i0纯组分 i 的饱和蒸气压； i组分 i 的活度系数；当
45、实验条件固定，且试液中组分浓度很低时，P i0、 i 均为常数； Xi 组分 i 在该溶液中物质的量； k 为组分 i 对检测器特性的校正系数，在条件稳定时为常数当用组分 i 的浓度 ci 代替式中物质的量 Xi 时，在测定条件下： (15)iicKA 气相色谱法的应用只要在气相色谱仪允许的条件下可以气化而不分解的物质，都可以用气相色谱法测定。对部分热不稳定物质，或难以气化的物质，通过化学衍生化的方法，仍可用气相色谱法分析。在石油化工、医药卫生、环境监测、生物化学等领域都得到了广泛的应用1在卫生检验中的应用空气、水中污染物如挥发性有机物、多环芳烃苯、甲苯、苯并（a）比等 ；农作物中残留有机氯、
46、有机磷农药等；食品添加剂苯甲酸等；体液和组织等生物材料的分析如氨基酸、脂肪酸、维生素等。2在医学检验中的应用体液和组织等生物材料的分析：如脂肪酸、甘油三酯、维生素、糖类等。3. 在药物分析中的应用抗癫痫药、中成药中挥发性成分、生物碱类药品的测定等。4.商品检验下图为一种香水的成分分析。色谱柱为化学键合交联毛细管柱，固定液位 PEG-20M，柱长30m，内径 0.25mm，键合相层厚度 0.25m，采用程序升温方式：20自 测 题1气相色谱定性分析的依据是什么？为什么要引入定量校正因子？什么是外标法、内标法和归一化法？简述它们的适用范围和各自的优缺点？ 2在气相色谱分析中，为了测定下列物质，各应选择那种检测器为宜？（1） 农作物中含氯农药的残留量；（2）啤酒中微量硫化物的含量；（3） 分离和分析苯和甲苯异构体。3用内标法测定环氧丙烷中的水分含量，称取 0.0115g 甲醇。加到 2.267g 试样中，测得水分和甲醇的色谱峰高分别为 148.8 和 172.3mm。水和甲醇（内标物）的相对质量校正因子分别为0.55 和 0.58，试计算水的质量分数。6
