1、气 相色谱实验 浙江大学 化学系 陈关喜 一、本实验 的 目 的 GC法分离丁醇异构体及 其含 量测定 1 掌握气相色谱仪的基本构成及基本操作 2 掌握色谱柱分离化学物质的原理，以及影 响分离度的因素 3 掌握分离度的计算方法 4 掌握气相色谱中保留值定性与内标法定量 的分析方法二、 气相色谱 仪简介三、仪器组 成 1、载气 气相色谱使用的载气必须是化学惰 性的 载气要求非常纯净，必要时还需要 现场净化除水、去杂 常用的有：氮气、氦气、氩气、氢 气、二氧化碳 载气的选择主要考虑与检测器的类 型匹配2、进样口 “瞬间”进样 微量进样器 温度比难挥发组分的 沸点高50 以上 填充色谱柱进样量为 0
2、.1 20 L 毛细管色谱柱 10 -3 10 -2 L3、色谱柱 填充柱 化学惰性、规格均一的填料 填料表面均匀涂覆液态的固定相 大多数填充柱长度为1.5 10m ， 内径2 4 mm 毛细管色谱柱 熔融石英毛细管色谱柱 内径小于1 mm ， 长度几米上百米4、柱温控制 温控误差在0.1 以内 适宜的柱温为略高于样品的平均沸 点 降低柱温，能提高分离度、延长分 析所需时间 提高柱温，出峰速度加快、分离度 下降 如果样品中各组分沸点相差悬殊， 则要采用程序升温方法， 兼顾低沸点组分和高沸点组分，得 到合适的出峰时间分布5、检测 器 Detector 检测器 Typ e 类型 Support g
3、ases 辅助气 Selectivity 选择性 Detectability 检测限 Dynamic range 响应范围 Flame ionization (FID) Mass flow Hydrogen and air Most organic compounds 100 pg 10 7 Thermal conductivity (TCD) Concentration Reference Universal 1 ng 10 7 Electron capture (ECD) Concentration Make-up Halides, nitrates, nitriles, peroxide
4、s, anhydrides, organometallics 50 fg 10 5 Nitrogen-phosphorus (NPD) Mass flow Hydrogen and air Nitrogen, phosphorus 10 pg 10 6 Flame photometric (FPD) Mass flow Hydrogen and air possibly oxygen Sulphur, phosphorus, tin, boron, arsenic, germanium, selenium, chromium 100 pg 10 3 Photo-ionization (PID)
5、 Concentration Make-up Aliphatics, aromatics, ketones, esters, aldehydes, amines, heterocyclics, organosulphurs, some organometallics 2 pg 10 7 氢火焰离 子 化 检 测 器(FID) 氢 气 在 空 气中燃烧形成氢 火焰 有 机 化 合 物在该火焰中燃 烧，产生离 子 和 电 子 火 焰 的 上 方附加一个强电 场和一个集 电 极 离 子 和 电 子就会在电场作 用 下 定 向 移动，并在集电 极上形成电 压 差 质量型检测 器 灵 敏 度 高 、噪音
6、低、线性 响应范围宽 构 造 简 单 、维护简便、耐 用性好 样品彻底烧 毁四、色谱原 理 当样品通过进样口汽化进入色谱柱 ，化合物 分子会溶 解在固定相，随后 在温度、气流作用下再次汽化到流 动相，这 个过程不 断反复，微弱的性 质差别被不断累计放大，直至流出 色谱柱； 有两种力同时影响组分的分离，即 （1 ） 建立在 拉乌尔定律基础上的蒸汽 压平衡力和 （2 ） 组分分子与 固定相分 子间的作 用力，组分最终从柱后流 出的次序就是这两种力相互“ 竞争 ” 的结果 。 与固定相亲和力强的化合物，汽化 到流动相 比较难， 流出色谱柱的时间 （保留时间Retention time，Rt）也就比较
7、长； 保留时间还取决于蒸汽压和汽化焓 ，即与沸 点密切相 关；保留时间受色 谱柱温度、流动相速度的影响也很 明显。 根据相似相溶的原理，不同极性的 色谱柱适 合分离相 应极性的化合物。五、分离度 左图是典型的气相色谱图 右图第2 、3峰部分重叠 分离度计算： ) ( 2 1 ) 2 ( 2 / 1 ) 1 ( 2 / 1 1 2 W W t t R R R + =六、校正因 子 f i 校正因子，单位峰面积所代表的某种物质的质量，与物质 的性质有关。无法准确测定！ m i =f i A i f i 相对校正因子 i s s i s i i A m A m f f f * * , = =七、仪器
8、与 试 剂 仪器 气相色谱仪：GC-2014日本 岛津 色谱柱：Rtx-1，长30m，内 径0.25mm ，固定 液膜 厚度0.25 m 载气：氮气 辅助气：氢气、空气 微量注射器：5L 试剂 分析纯的无水乙醇 ；正丁醇 ；2-丁醇 ；2-甲基-1-丙醇；2-甲基-2-丙醇 定性标定溶液：分别取0.5mL四 个丁 醇异 构体标 样于4 个10mL容量 瓶中 ，加 入无 水乙醇定容（实验室提供） 定量标准溶液：学生配制 未知样品溶液：实验室提供， 已知 正丁 醇含量 为0.4050g/10mL八、实验步 骤 1、 按 操 作 说明书使色谱仪正常运行，并设定一个初步的分析条件 2、 配 制 定 量
9、标准溶液：分别取0.5mL四个丁醇异构体标样于同一个10mL容量 瓶 中 ， 每 个标样都需精确称量（精确到0.1mg），加入无水乙醇定容。 3、 最 佳 色 谱条件（柱温）的确定：微量注射器取1 L定量混合标准溶液，进样 检 验 该 色 谱条件的适用性，记录每个柱温（至少三个温度）的出峰情况，计 算不同温度 下 第2 、3 组分之间的分离度。 4、 相 对 校 正因子测定：微量注射器准确量取1 L定量混合标准溶液，在上述最 佳 色 谱 条 件下进样，重复测定三次，记录保留时间和峰面积，如果发现两者 有 明 显 变 化，应再重复多次。 5、 未 知 样 品测定：微量注射器准确量取1 L未知样品
10、溶液，在上述色谱条件下 进 样 ， 重 复测定三次，记录保留时间和峰面积，如果发现两者有明显变化， 应再重复多 次 。 6、 定 性 标 定：微量注射器分别取1 L各异构体的定性标准溶液，在上述色谱条 件 下 测 定 各异构体的保留时间。 7、 关 闭 氢 气、空气，点击System off关 机 。 仪器上的进样口/检测器温度降至 100 以 下 可关闭主机电源并关闭载气、关闭计算机。九、实验结 果 与 讨 论 1、 记 录 色谱操作条件和实验结果。 2、 记录不同柱温下（至少3个温度）下组分2 和3的保留时间和半峰宽， 计算组分2 和3的分离度，并确定最佳柱温，在最佳色谱条件下打 印 混
11、合标准样品色谱图。 3、 确 定 色谱图中各色谱峰所对应的化合物。 4、 计 算 以正丁醇为内标的各组分的相对校正因子，并求出平均值。 5、 在 最 佳色谱条件下打印样品色谱图，并计算样品中各异构体的含 量 （ 以三次测定的平均值，g/L 表示）十、思考题 1、在Rtx-1色谱柱中，丁醇异构体的出峰顺序如何？与沸点、汽化 焓有什么关 系 ？ 2、 峰 面 积和相对校正因子在相对误差上有什么差别？为什么？ 3、 内 标 法定量有哪些优点？方法的关键是什么？ 4、 配 制 混合标准溶液时为什么要准确称量？测量校正因子时是否要 严格控制进 样 量 ？十一、注意 事 项 1、 氢 气 是一种危险气体，使用过程中一定要按要求规范操作，实验 室 要 有良好的通风设备。 2、 实 验 过程中防止高温烫伤。
