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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q气相色谱使用的载气必须是化学惰性的q载气要求非常纯净，必要时还需要现场净化除水、去 杂q常用的有：氮气、氦气、氩气、氢气、二氧化碳q载气的选择主要考虑与检测器的类型匹配2、进样口q“瞬间”进样q微量进样器q温度比难挥发 组分的沸点高50 以上q填充色谱柱进 样量为0.1 20 Lq毛细管色谱柱 10-3 10-
2、2 L3、色谱柱q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 q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q温控误差在0.1以内q适宜的柱温为略高于样品的平均沸点q降低柱温，能提高分离度、延长分析所需时间q提高柱温，出峰速度加快、分离度下降q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 检测检测 器Type 类类型Support gases 辅辅助气Selectivity 选择选择 性Detectabil
3、ity 检测检测 限Dynamic range 响应应范围围Flame ionization (FID)Mass flowHydrogen and airMost organic compounds100 pg107Thermal conductivity (TCD)ConcentrationReferenceUniversal1 ng107Electron capture (ECD)ConcentrationMake-upHalides, nitrates, nitriles, peroxides, anhydrides, organometallics50 fg105Nitrogen-ph
4、osphorus(NPD)Mass flowHydrogen and airNitrogen, phosphorus10 pg106Flame photometric (FPD)Mass flowHydrogen and air possibly oxygenSulphur, phosphorus, tin, boron, arsenic, germanium, selenium, chromium100 pg103Photo-ionization (PID)ConcentrationMake-upAliphatics, aromatics, ketones, esters, aldehyde
5、s, amines, heterocyclics, organosulphurs, some organometallics2 pg107p 氢火焰离子化检测器 (FID)u氢气在空气中燃 烧形成氢火焰 u有机化合物在该 火焰中燃烧，产生离子 和电子 u火焰的上方附加 一个强电场和一个集电 极u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 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 n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
6、质差别被不断累计放大，直至流出色谱柱；n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。n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）也就比较长；n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。n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： 六、校正因子nf i 校正因子
7、，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！mi=f iAi nf i 相对校正因子七、仪器与试剂n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0.25m载气：氮气 辅助气：氢气、空气微量注射器：5Ln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
8、运行，并设定一个初步的分析条件2、配制定量标准溶液：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1L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1L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1L未知样品溶液，在上述色谱条件下 进样，重复
9、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1L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。
