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1、气相色谱法的应用1n n差示分光光度法的原理是什么？差示分光光度法的原理是什么？n n薄层色谱中一般以薄层色谱中一般以Rf f作为定性依据，作为定性依据，Rf f的的定义是什么？定义是什么？n n薄层扫描法的扫描方式有哪些？薄层扫描法的扫描方式有哪些？n n薄层扫描定量法常用的定量方法有哪三种薄层扫描定量法常用的定量方法有哪三种？5 待分离组分 和载气ABCD第一节第一节 气相色谱的气相色谱的基本原理基本原理 可以利用气相色可以利用气相色谱保留值进行定谱保留值进行定性分析，利用峰性分析，利用峰面积或峰高进行面积或峰高进行定量分析。定量分析。 塔板理论认为，一根柱子可以分成塔板理论认为，一根柱子
2、可以分成n n段，在每段内组分段，在每段内组分在两相间很快达到分配平衡，每一段称为一块理论塔板。在两相间很快达到分配平衡，每一段称为一块理论塔板。设柱长为设柱长为L L，理论塔板高度为，理论塔板高度为H H，则，则 （式中（式中n n为理论塔板数）为理论塔板数）n n当理论塔板数（当理论塔板数（n n）足够大时，色谱柱流出曲线趋近）足够大时，色谱柱流出曲线趋近于正态分布，理论塔板数（于正态分布，理论塔板数（n n）可以根据色谱图上所）可以根据色谱图上所得的保留时间得的保留时间t tR R和峰宽和峰宽WW或半高峰宽或半高峰宽WWh/2h/2计算：计算：n n n n或或 n n n nn n或或
3、或或HH是描述色谱柱效能的指标，一般而言，色谱柱是描述色谱柱效能的指标，一般而言，色谱柱是描述色谱柱效能的指标，一般而言，色谱柱是描述色谱柱效能的指标，一般而言，色谱柱的理论塔板数（的理论塔板数（的理论塔板数（的理论塔板数（n n）越大，理论塔板高（）越大，理论塔板高（）越大，理论塔板高（）越大，理论塔板高（HH）越小，）越小，）越小，）越小，则表示色谱柱的柱效越高。则表示色谱柱的柱效越高。则表示色谱柱的柱效越高。则表示色谱柱的柱效越高。 7n n组分在组分在组分在组分在t tMM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和时间内不参与柱内分配。需引入有效塔
4、板数和时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度：有效塔板高度：有效塔板高度：有效塔板高度： n n n n n n但是，实际的色谱分离过程与塔板理论的描述并不完全但是，实际的色谱分离过程与塔板理论的描述并不完全相符，范第姆特在此基础上发展和建立了速率理论。相符，范第姆特在此基础上发展和建立了速率理论。8n n速速率率理理论论提提出出了了范范第第姆姆特特方方程程式式。它它是是在在塔塔板板理理论论的的基基础础上上引引入入影影响响板板高高的的动动力力学学因因素素而而导导出出的的。它它表表明明了了塔塔板板高高度度（H H）与与载载气气线线速速（u u）以以及及影影响响H H的三项因素之间的
5、关系，其简化式为的三项因素之间的关系，其简化式为n n n n式中式中A A、B B、C C为常数：为常数：A A项称为涡流扩散项，项称为涡流扩散项，B B/ / u u 项称为分子项称为分子扩散项，扩散项，C C u u 项称为传质项；项称为传质项； u u 为载气线速率，即一定时间内为载气线速率，即一定时间内载气在色谱柱中的流动距离，单位为载气在色谱柱中的流动距离，单位为cm/scm/s。由式中关系可见，。由式中关系可见，当当u u 一定时，只有当一定时，只有当A A、 B B/ / u u 、 C C u u 项较小时，项较小时， H H 才能有较才能有较小值，才能获得较高的柱效能；反之
6、，色谱峰扩张柱效能较低。小值，才能获得较高的柱效能；反之，色谱峰扩张柱效能较低。 9n n将将A A、B B、C C的关系式带入简式（式的关系式带入简式（式5-55-5），得：），得：n n n n n n 由上式可以看出由上式可以看出: : 色谱柱填充的均匀程度、载体粒度的色谱柱填充的均匀程度、载体粒度的大小、载气种类和流速、柱温、固定相的液膜厚度等因素大小、载气种类和流速、柱温、固定相的液膜厚度等因素对柱效能及色谱峰扩张的影响，从而对于气相色谱分离条对柱效能及色谱峰扩张的影响，从而对于气相色谱分离条件的选择具有指导意义。件的选择具有指导意义。101112色谱柱流量控制器稳压器空气氢气载气进
7、样口检测器电子部件PC一、气相色谱仪器一、气相色谱仪器气相色谱结构流程气相色谱结构流程气相色谱仪主要部件气相色谱仪主要部件1、 载气系统载气系统 包括气源、净化干燥管和载气流速控制；包括气源、净化干燥管和载气流速控制；常用的载气有：氢气、氮气、氦气常用的载气有：氢气、氮气、氦气净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性净化干燥管：去除载气中的水、有机物等杂质（依次通过分子筛、活性炭等）炭等）载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气流速恒定。2、 进样装置进样装置 进样装置：进样器进样装置：进样器+气化室；
8、气化室； 气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。气体进样器（六通阀）：推拉式和旋转式两种。 试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中试样首先充满定量管，切入后，载气携带定量管中的试样气体进入分离柱；的试样气体进入分离柱；填充柱进样口填充柱进样口隔垫吹扫出口载气玻璃衬管填充柱隔垫吹扫出口分流出口载气玻璃衬管F2F1毛细柱进样口毛细柱进样口液体进样器：液体进样器： 不同规格的专用注射器，填充不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用柱色谱常用10L；毛细管色谱常用；毛细管色谱常用1L；新型仪器带有全自动液体进样；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样器，清洗、润冲、取样、进样
9、、换样等过程自动完成，一次可放置数十个等过程自动完成，一次可放置数十个试样。试样。气化室：将液体试样瞬间气化的装置。气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化作用。无催化作用。3、色谱柱（分离柱和柱温箱）、色谱柱（分离柱和柱温箱）色谱柱：色谱仪的核心部件。色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据需要确毫米。长度可根据需要确定。定。 柱填料：粒度为柱填料：粒度为60-80或或80-100目的色谱固定相。目的色谱固定相。 液液-固色谱：固体吸附剂固色谱：固体吸附剂 液液-液色谱：担体液色谱：担体+固定液固定液 柱制备对柱效有较大影
10、响，填料装填太紧，柱前压力大，流速柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。4. 检测系统检测系统 色谱仪的眼睛，色谱仪的眼睛， 通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成 被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图 检测器：广普型检测器：广普型对所有物质均有响应对所有物质均有响应 专
11、属型专属型对特定物质有高灵敏响应对特定物质有高灵敏响应 常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器5. 温度控制系统温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数温度是色谱分离条件的重要选择参数 气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度 气化室：保证液体试样瞬间气化气化室：保证液体试样瞬间气化 检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝 分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离
12、室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离 19n 保留时间保留时间: 用于确定样品组分，即进行样品定性分析。用于确定样品组分，即进行样品定性分析。n 峰面积峰面积: 用于测定样品的含量，即定量分析。用于测定样品的含量，即定量分析。典型色谱图典型色谱图n nn n（一）色谱柱（填充柱）的选择和制备（一）色谱柱（填充柱）的选择和制备n n 在在气气相相色色谱谱分分析析中中，样样品品中中各各组组分分的的分分离离是是在在色色谱谱柱柱内内完完成成，为为能能够够准准确确而而快快速速地地完完成成某某一一特特定定样样品品的的分分离离分析任务，
13、在很大程度上取决于色谱柱的选择。分析任务，在很大程度上取决于色谱柱的选择。n n 色谱柱是由柱体、担体和固定液三部分组成的。色谱柱是由柱体、担体和固定液三部分组成的。 20n n 常常用用为为不不锈锈钢钢柱柱，一一般般直直型型柱柱易易于于填填充充均均匀匀，螺螺旋旋型型柱柱易易于于得得到到较较合合适适的的长长度度。但但要要注注意意，螺螺旋旋管管的的螺螺旋旋直直径径至至少少必必须须是是柱柱直直径径的的1010倍倍，这这样样才才能能把把扩扩散散和和跑跑道道效效应应降降到最低。到最低。n n n n填填充充柱柱长长度度可可以以从从0.120m0.120m，普普通通分分析析柱柱长长0.13m0.13m。
14、按按理理论论推推测测，柱柱越越长长，理理论论塔塔板板数数越越高高，分分离离效效果果越越好好。但但由由于于载载气气流流经经柱柱子子时时速速度度是是变变化化的的，因因此此处处于于最最佳佳流流速速下下操操作作的的柱柱子子只只有有一一小小段段，这这就就是是说说，若若柱柱太太长长，分分离离效效果果将将随柱长而递减。随柱长而递减。 21n n理想的载体具有下列性质：理想的载体具有下列性质：n n比表面积大；有适宜的孔隙结构；化学惰性且无吸附性；比表面积大；有适宜的孔隙结构；化学惰性且无吸附性；热稳定性和机械强度好；抗破碎强度高；颗粒形状规整，热稳定性和机械强度好；抗破碎强度高；颗粒形状规整，大小均匀；固定
15、液对之有湿润性，涂布后易于填充。大小均匀；固定液对之有湿润性，涂布后易于填充。n n应用最广的载体很大部分是以硅藻土（红、白）为原料应用最广的载体很大部分是以硅藻土（红、白）为原料应用最广的载体很大部分是以硅藻土（红、白）为原料应用最广的载体很大部分是以硅藻土（红、白）为原料n n硅烷化法：由于载体表面存在硅醇基，具有形成氢键的能硅烷化法：由于载体表面存在硅醇基，具有形成氢键的能力，因而常用硅烷化试剂与其起反应以改进载体表面性能力，因而常用硅烷化试剂与其起反应以改进载体表面性能 。常用的硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（。常用的硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷（DMCSDMCS）和六甲基）和六甲基二硅胺（
16、二硅胺（HNDSHNDS）。）。 22n n固固定定液液的的选选择择一一般般是是根根据据被被分分离离物物质质的的性性质质而而定定，需需要要在在开开始始分分析析前前了了解解被被分分离离物物质质中中可可能能含含有有的的组组分分类类型型。对对被被分分离离物物质质的的结结构构、沸沸程程、性性质质了了解解得得越越多多，就就越越容容易易选选择择合适的固定液。合适的固定液。n n固定液选择主要根据固定液选择主要根据“ “相似性原则相似性原则” ”。对于一个有效的正。对于一个有效的正常分离来说，固定液的化学结构与被分离组分的化学结构常分离来说，固定液的化学结构与被分离组分的化学结构越相似，它们之间的作用力（色散力、诱导力、静电力和越相似，它们之间的作用力（色散力、诱导力、静电力和氢键结合力等）就越强，则被分离组分在固定液中的溶解氢键结合力等）就越强，则被分离组分在固定液中的溶解度大，分配系数也大，因而在柱内的保留时间长；反之，度大，分配系数也大，因而在柱内的保留时间长；反之，组分就会被很快洗脱出柱。组分就会被很快洗脱出柱。 23n n综合法：白色担体：固定液的体积为担体重量的综合法：白色担体：固定液的
