色谱法概述及气相色谱

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1、第一章 色谱法绪论一 色谱法发展史 P1 “色谱法”名称的由来 石油醚(流动相)碳酸钙 (固定相)色 谱 带是利用混合物不同组分在固定相固定相和流流 动相动相中分配系数(或吸附系数、渗透 性等)的差异，使不同组分在作相对运动的两相中进行反复分配，实现分 离的分析方法。色谱法 气相色谱( Gas chromatography )填充柱气相色谱（Packed column gas chromatography) 毛细管气相色谱 (Capillary column gas chromatography)裂解气相色谱(Pyrolysis gas chromatography )顶空气相色谱 ( Hea

2、dspace gas chromatography)气相质谱联用技术（Gas chromatography-Mass spectrometry) 液相色谱( Liquid chromatography )高效液相色谱( High performance liquid chromatography)超临界流体色谱( Supercritical fluid chromatography)高效毛细管电泳(High performance capillary electrophoresis)毛细管电色谱(Capillary electrochromatography)液相质谱联用技术（Liquid c

3、hromatography- Mass spectrometry二、色谱方法的一些新技术三、色谱法的特点（1）分离效率高复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。 （2） 灵敏度高可以检测出g.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。 （3） 分析速度快一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。 （4） 应用范围广气相色谱：沸点低于400的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。不足之处：被分离组分的定性较为困难。 联用技术四、 色谱法的分类 P7根据流动相的 物态可分为气相色谱(GC)液相色谱(LC)超临界流体色谱 (SFC)根据

4、固定相的外形分柱色谱平板色谱平 板 色 谱根据分离机理 可分为吸附色谱分配色谱离子交换色谱排阻色谱五、色谱色谱文献 P11发表色谱文献的主要期刊Journal of Chromatography .A 色谱Journal of Chromatography .B 分析测试通报The Journal of Microcolumn Separation 分析科学学报Chromatographia 分析仪器Journal of Chromatography ScienceJournal of High Resolution ChromatographyLCGCAnalyst一 色谱流出曲线及有关术语

5、 P19第二章 色谱法原理(一）保留值定性1 死时间t0流动相 平均线速度柱长2 保留时间tr3 校正(调整)保留时间4 死体积V05 保留体积Vr6 校正(调整)保留体积7 相对保留值ri,s8 分离因子(二）峰高与峰面积定量（三）区域宽度柱效峰底宽度W 半峰宽W1/2 标准偏差(四）色谱流出曲线上的信息1 根据色谱峰的个数，可判断样品所含的最少 组份数。2 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析。3 根据色谱峰的面积或峰高, 可以进行定量分析4 色谱峰的保留值及其区域宽度是评价色谱柱 分离效能的依据5 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(或流动 相)选择是否合适的依据。三 色谱分析的基本原理组

6、分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？(一）分配系数K和分配比k组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度1 分配系数组分一定时，K主要取决于固定相性质组分及固定相一定时,温度增加,K减小试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础选择适宜的固定相可改善分离效果影响K的因素固定相 温度2 分配比(容量因子)k组分在固定相中的质量 组分在流动相中的质量K与k都是与组分及固定相的热力学性质有 关的常数。K与k都是衡量色谱柱对组分保留能力的参 数，数值越大，该组分的保留时间越长。k可直接从色谱图上获得。3 分配系数K与分配比k的关系4 分离因子与分配系数K及分配比k的关系(二）色谱理论 （自习为主）1 塔板

7、理论柱分离效能指标* k=1塔板号 载载气塔板体积积数01234柱出口0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 161 0.5 0.25 0.125 0.063 0.032 0.016 0.008 0.004 0.002 0.001 0 0 0 0 0 00 0.5 0.5 0.375 0.25 0.157 0.095 0.056 0.032 0.018 0.010 0.005 0.002 0.001 0 0 00 0 0.25 0.375 0.375 0.313 0.235 0.165 0.111 0.072 0.045 0.028 0.016 0.010

8、0.005 0.002 0.0010. 0 0 0.125 0.25 0.313 0.313 0.274 0.22 0.166 0.094 0.070 0.049 0.033 0.022 0.014 0.0080 0 0 0 0.063 0.157 0.235 0.274 0.274 0.247 0.207 0.151 0.110 0.08 0.057 0.040 0.0270 0 0 0 0 0.032 0.079 0.118 0.138 0.138 0.124 0.104 0.076 0.056 0.040 0.028 0.020理论塔板数理 论 塔 板 高 度色谱柱长度柱效能柱效能 指标

9、指标当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大 (塔板高度 H 越小)，被测组分在柱内 被分配的次数越多，柱效能越高，所 得色谱峰越窄。 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不 同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量 柱效能的指标时，应指明测定物质。有效塔板数有效板高2 速率理论影响柱效的因素 （自习为主）流动相 线速度范弟姆特方程1) 涡流扩散项A固定相颗粒越小，填充的越均匀A越小，H越小，柱效越高，色谱峰越窄。2) 分子扩散项B/u(纵向扩散项)流动相柱内谱带构型相应的响应信号产生原因：浓度梯度影响因素：流动相流速；气体扩散系数3) 传质阻力项Cu气相传质阻力固定相颗粒越小，载气分子量越小气相传质阻

10、力越小液相传质阻力固定液粘度及液膜厚度越小液相传质阻力越小4) 流动相线速度对板高的影响四 分离度定义：tr2, tr1: 组分2和组分1的保留时间W2, W1: 组分2和组分1的峰底宽度R=1.5完全分离五 基本色谱分离方程式对于难分离相邻两组分：W1W2WP185 (10-12)分离度与k、n及 的关系 k从1增加到3，R增加到原来的1.5倍(k: 2-7) n增加到原来的3倍，R增加到原来的1.7倍 从1.01增加到1.1，增加约9，R增加到原来的9倍结论选择合适的固定相(流动相)以增加是改善分离度最有效的方法1) 各组分的分配系数必须不同。这一条件 通过选择合适的固定相来实现。2) 区

11、域扩宽的速度应小于区域分离的速度 ，即色谱柱的柱效要高。3) 在保证快速分离的前提条件下，色谱柱 应足够长。使试样中的不同组分分 离需要满足的条件第三章 色谱定性、定量方法及应用 P274 一 定性分析1 用已知纯物质对照定性保留值定性峰高增加法定性 2 2 用经验规律和文献值定性用经验规律和文献值定性 (1) 经验规律 碳数规 律在一定温度下，同系物同系物的调整保留时间的 对数与分子中碳数成线性关系如果知道两种或更多同系物的调整保留时间，则可 求出常数A和C。从色谱图查出未知物的 后，根据上式即可求出未知物的碳数。(2) 相对保留值(3) 保留指数 P276 优点Z, Z+1:正构烷烃的碳原

12、子数进样例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲线如下 图所示。由图中测得调整保留距离为：乙酸正 丁酯310.0 mm，正庚烷174.0 mm，正辛烷373.4 mm。求乙酸正定酯的保留指数。在与文献值对照时，一 定要重视文献值的实验 条件，如固定液、柱温 等。而且要用几个已知 组分进行验证。 3 3 联机定性 GC/MS(气相色谱-质谱)例：川桂皮挥发油的化学成分分析色谱柱：SE54(30m0.25mm0.25m) 色谱操作条件载气：氦气，流速1mL/min柱温：初温60保持1min，8 /min升温至 150 ，6 /min升温至190 ，8 /min升 温至250 ，保持1min总离子流色谱

13、图6号峰的质谱图GC/AES(气相色谱原子发射光谱)二甲基硒烯丙基甲基硒甲基亚磺基硒酸甲酯二甲基二硒2丙稀硫硒酸甲酯1丙稀硫硒酸甲酯 双(甲硫)硒烯丙基甲基 硫二甲基二硫二烯丙基硫烯丙基甲基二硫二甲基三硫二烯丙基二硫烯丙基甲基三硫二烯丙基三硫GC-AES同时检测大蒜中碳、硫、硒化合物Se(196.1 nm)C(193.1 nm)S(180.7 nm)4 几种方法联合定性化合物GC-MS色谱保留指数 质谱相似度 OV-101柱 PEG 20M柱 9号峰定性数据 9851149 -蒎烯9349811124 香叶烯9269861156质谱和保留指数两种鉴定方法的结果例：缬草挥发油化学成分的研究多种方

14、法联合定性可大大提高鉴定的可靠性二 定量分析 P2811 定量基础或单位峰面积(或单位峰高)的组分的量定量校正因 子相对校正因子2 常用的几种定量分析方法(1)归一化法 P289试样中所有组分 均须出峰要求操作条件如进样量、载气流速等 变化时对结果的影响较小。优点组分乙苯对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯峰面积12075140105fi0.971.000.960.98校正因子归归一 化定量结结果27.017.531.324.1峰面积积直接归归 一化定量结结果27.217.131.823.9C8芳烃异构体归一化定量分析(2)外标法(校准曲线法) P287或不使用校正因子需准确控制进样量、载气流速等操作

15、条件适合测定大批量样品(3)内标法 P288对内标物的要求：（a）试样中不含有该物质；（b）与被测组分性质比较接近；（c）不与试样发生化学反应；（d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。准确度高优点例: 测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量， 采用内标法。称取试样1500 mg，加入内标物壬 烷150 mg，混合均匀后进样，测得如下数据：组分壬烷 乙苯 对二 甲苯间二 甲苯邻二 甲苯 峰面积 校正因子98 1.0270 0.9795 1.00120 0.9580 0.98 计算样品中乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二 甲苯的含量。解：第四章 气相色谱法一 气相色谱仪 P36GC工作过程载气系统进样系统分离系统检测和 记录系统温控系统（一）载气系统常用载气：氮气、氦气、氢气及氩气气源 净化干燥管 载气流速控制装置载气系统载气选择依据检测器柱效 （二）进样系统 P36注射器气化室进样系统进样器气化室温度比柱温高 出1050取样位置 试样导入色谱柱六通阀进样器（三）分离系统(色谱柱)色谱柱填充柱毛细管柱 柱内径1-10 mm0.05-0.5 mm 柱长度 0.5-10 m10-150 m 总塔板数103 106 样品容量 10-1000 0.1-501 气液色谱固定相 P67 组成担体(载体)固定