仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法第一节 概述 气相色谱法（gas chromatography, GC）是以气体为流动相的色谱法当气化的被测物质随载气进入色谱柱时，基于被测物质在气相和固定相之间吸附-解吸附（气-固色谱）或分配（气-液色谱）差异进行分离气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理吸附-解吸能力不同实现物质的分离气液色谱：利用待测物在载气和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分离仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法 气相色谱优缺点 优点：1.分离能力强： 理论板数1031062.灵敏度高： 10-1110-13g3.选择性高：可分离对映体等难分离物质4.快速：一次分析可在几秒几十分钟完成5.可用于无发色团组分分析缺点：1.只适用于热稳定性好、易气化的物质分析2.分析非挥发性物质时需衍生化3.由于进样量少，定量进样有一定困难仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法气相色谱仪仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法气相色谱流程示意图随着电子技术和计算机技术的发展，气相色谱仪的各种参数（温度、载气流速、自动进样等）控制均已实现自动化仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法1. 载气系统（gas supply system） 包括气体钢瓶或气体发生器，压力调节器，净化管，流量控制器，等。
功能: 提供清洁、流量恒定的载气2. 进样系统(sample injection system) 包括进样器 (微量进样针或自动进样器)、隔垫和气化室功能: 将试样引入GC系统并蒸发成气体仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法3. 色谱柱系统（Column system） 色谱柱，柱温箱 色谱柱类型: 填充柱（柱内径 25mm) 毛细管柱 (柱内径0.10.53mm) 柱温可按程序改变（程序升温）4. 检测和数据处理系统（Detection and data system） 检测器，数据获取和处理装置5. 控制系统（Control system） 温度控制，载气流量控制，（自动进样控制），信号控制 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法第二节第二节 固定相固定相一、气-液色谱固定相（Gas-liquid stationary phase）气-液色谱固定相由固定液(stationary liqiud,immobilized liquid) 和载体（ support）组成（一）固定液固定液一般为高沸点物质 (1) 在使用温度下蒸汽压 He N24. 热丝电阻值载气 热导率 载气 热导率 H2 224.3 CH4 45.8 He 175.6 propane 26.4 N2 31.5 ethanol 22.3 Air 31.5 acetone 17.6 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法二、氢焰离子化检测器（Flame ionization detector，FID)u结构含碳有机物在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，在电场作用下形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离的组分。
仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法离子化机理离子化机理 机理不十分清楚，化学离子化是可能的离子化机理. 以苯为例:影响FID灵敏度的因素： 1. 气体流速比例: N2:H2 = 1:11:1.5；H2:Air = 1:10 2. 检测器温度: 100 （常用200-250 ）仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法FID特点 质量型检测器 结构简单、耐用 灵敏度高 (10-13 g/s) 响应动态范围宽 (107) 响应值与有机物中含碳原子的数目有关 对不可燃化合物（H2O, CO2, SO2, CS2, NOx）无响应仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法三、电子捕获检测器（Electron capture detector，ECD）63Ni or 3H结构:检测原理: 放射源发出的-电子使载气分子离子化，在电场作用下形成稳定的基流； 具有强电负性元素的有机分子捕获-电子，使基流降低，形成倒峰仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法电子捕获检测器的特点 对含电负性基团（卤素、硝基、过氧化物）具有选择性响应 (10-15 g/s) 对胺、醇、碳氢化合物基本不敏感 响应动态范围较窄 (102) 非线性响应: 需用高纯 N2 (99.999%) 作为载气 非破坏性检测仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法其他重要检测器火焰光度检测器 (Flame photometric detector，FPD) 对含S和P化合物具有选择性响应 热离子检测器 (thermionic detector，TID）：也称氮磷检测器（Nitrogen phosphorus detector，NPD), 对含N和 P化合物具有选择性响应 质谱检测器 (MSD) 傅里叶变换红外检测器（FTIR）仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法第五节 色谱条件选择一、色谱条件选择的依据Where is separation factor, k2 is retention factor (capacity factor) of compound 2 which is retained stronger than compound 1. 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法1. 固定相选择 见第二节.2. 柱温 色谱柱选定后，柱温是影响分离的最重要条件。
柱温降低，分离度提高，但峰宽增加，分析时间加长选择原则：在使难分离物质对得到良好分离，分析时间适宜，峰形对称的前提下，尽量用低柱温 等温: 在分析过程中柱温保持不变. 程序升温(temperature programming): 在一个分析周期中，柱温按照一定程序改变，以利于性质差异大的组分达到合适的分离度该法适用于复杂组分（如宽沸程样品、极性差异大的样品）分析二、 实验条件的选择仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法例：等温和程序升温对分离效果的影响仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法3. 载气 低线速时，用N2 高线速时，用H2或 He 用TCD时，使用H2或 He可提高灵敏度4. 其他条件(1)进样口温度：应保证样品瞬间气化(2)检测器温度: 高于柱温20-50 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法1. 分解法 热裂解法: 适用于高聚物等大分子分析 水解法: 将大分子水解成小分子,蛋白质水解成氨基酸2. 衍生化法 酯化(esterification): -COOH-COOR 硅烷化(silanization): -OH-O-Si(CH3)3 -COOH-COOSi(CH3)3 -NHR-NRSi(CH3)3 酰化(acylation): -OH-OCOR -NN2-NHCOR 三、 样品预处理仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法第六节 定性分析和定量分析 一、系统适用性试验 用规定的对照品溶液或系统适用性试验溶液进行试验，以判定所用色谱系统是否规定的要求。
1色谱柱的理论板数（n） 此参数用于评价色谱柱的分离效能 2分离度（R）: 要求1.5 3重复性: 用于评价连续进样中色谱系统响应值的重复性 4拖尾因子（T） 用于评价色谱峰的对称性 除另有规定外，T应在0.951.05之间 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法第六节 定性分析和定量分析 二、定性分析 1.已知对照品对照法2.采用相对保留值定性3.用Kovats保留指数定性4.以GC-MS、GC-FTIR联用法定性仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法三、定量分析(一) 校正因子(二) 定量方法1.归一化法（Normalization method） 所有组分均应被分离并被检测到 对进样量要求不严格仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法2. External standardization （外标法）（2）外标一点法（one point external standard method）如校正曲线通过原点，可用外标一点法（1）标准曲线法或校正曲线法 （Standard curve methodCalibration curve method）Note: 进样量必须严格准确仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法3.内标法(Internal standard method)对内标物的要求：（1）样品中不存在的物质（2）与被测组分完全分离，但保留时间接近；多种组分同时定量时，内标峰最好处于几个被测组分峰之间（3）纯度高仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法3.内标法(Internal standard method)（1）内标校正因子法（2）内标校正曲线法该法需已知校正因子，或者先测定被测物相对于内标物的校正因子。
在质量为m的样品中加入质量为ms的内标物，GC分析后根据下式计算： 配制一系列不同浓度的对照液，并加入相同量的内标物，进样分析，测得Ai和As，以Ai/As对对照溶液浓度作图，求回归方程供试液配制时也需加入与对照液相同量的内标物，由校正曲线求得待测组分含量 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法（3）内标对比法若内标校正曲线的截距近似为零，可用内标对比法（已知浓度试样对照法）定量在对照品溶液和待测溶液中，分别加入相同量的内标物，配成对照品液和供试液，分别进样，按下式计算待测组分浓度：仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法4.标准加入法(Standard addition method)在供试液中加入一定量待测组分i的对照品（mi ），测定增加对照品后组分i峰面积的增量（Ai ），按下式计算组分i的含量 为消除进样误差，可在供试品色谱图中选择一个参比峰（r），以Ai/Ar代替Ai，则： 仪器分析仪器分析第十七章 气相色谱法谢谢！。