气相色谱定性与定量
气相色谱分析法-定性定量分析
利用保留值定性（3）
色谱操作条件不稳定时的定性 相对保留值定性：相对保留值只受柱温和固定相性质的影响， 而柱长、固定相的填充情况和载气的流速均不影响相对保留 值的大小。 用已知标准物增加峰高法定性：在得到未知样品的色谱图后， 在未知样品中加入一定量的已知标准物质，然后在同样的色 谱条件下，作已知标准物质的未知样品的色谱图。对比这两 张色谱图，哪个峰增高了，则说明该峰就是加入的已知纯物 质的色谱峰。
f 'i f ' S 分别为组分i和内标物S的质量校正因子
Ai、AS分别为组分i和内标物S的峰面积
问题：内标法中，如以内标物为基准，则其相应 计算公式如何？ 提示：此时 f ' S ＝1.0。
内标物的选择
内标物应是试样中不存在的纯物质； 内标物的性质应与待测组分性质相近，以使内标物的色谱峰 与待测组分色谱峰靠近并与之完全分离； 内标物与样品应完全互溶，但不能发生化学反应； 内标物加入量应接近待测组分含量。
一般来说，对浓度型检测器，常用峰高定量；对质量型检测器， 常用峰面积定量。
校正因子
校正因子分为相对校正因子和绝对校正因子。 绝对校正因子：表示单位峰面积或单位峰高所代表的物质质量。
mi fi = Ai
或
f i(h)
mi = hi
绝对校正因子的测定一方面要准确知道进入检测器的组分的 量mi，另一方面要准确测量出峰面积或峰高，并要求严格控制色 谱操作条件，这在实际工作中是有一定的困难的。
答：没有。由测定过程和计算公式我们可以发现，进样量的大小不影 响最终的测定结果。
内标法应用实例：甲苯试剂纯度的测定
标准溶液和试样溶液的配制 标准溶液的配制 甲苯试样溶液的配制 相对校正因子的测定 仪器开机、点火、调试； 标准溶液的分析 相对校正因子的计算： 甲苯试样中甲苯含量的测定 甲苯试样溶液的分析
气相色谱定性和定量分析
气相色谱定性和定量分析一、目的要求1. 学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照的定性方法。
2. 学习利用外标法进行定量分析。
3. 熟悉色谱仪器操作。
二、基本原理各种物质在一定的色谱条件(一定的固定相与操作条件等)下有各自确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。
对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为巳知，它们的色谱峰均能分开，则町将各个色谱峰的保留值与各相应的标准样品在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质，这就是纯物质对照法定性的原理。
该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。
以保留值作为定性指标，虽然简便，但由于保留值的测定，受色谱操作条件的影响较大，而相对保留值，仅与所用的固定相和温度有关，不受其它色谱操作条件的影响，因而更适合用于色谱定性分析。
相对保留值r is 定义为：MR M R R R is t t t t t t r s i si --==//式中t M 、t M ’t Rs ’分别为死时间、被测组分i 及标准物质s 的调整保留时间。
还应注意，有些物质在相同的色谱条件下，往往具有相近的甚至相同的保留值，因此在进行具有相近保留值物质的色谱定性分析时，要求使用高柱效的色谱柱，以提高分离效率，并且采用双柱法(即分别在两根具有不同极性的色谱柱上测定保留值)。
在没有已知标准样品可作对照的情况下，可借助于保留指数 (Kov átts 指数)文献值进行定性分析。
对于组分复杂的混合物，采用更为有效的方法，即与其它鉴定能力强的仪器联用，如气相色谱／质谱，气相色谱／红外吸收光谱联用等手段进行定性分析。
三、仪器及试剂1．仪器气相色谱仪（岛津GC—17A）；氮气钢瓶、氢气钢瓶；空气压缩机；氢火焰检测器；色谱柱；微量进样器2．试剂①苯、甲苯、正己烷（分析纯）；②含苯、甲苯、正己烷的混合物四、实验条件1．毛细管色谱柱： DB－1型 0.25㎜×30m 非极性柱75 Kpa2．载气： N23．燃气： H60Kpa24．助燃气：空气 50Kpa五、实验步骤1.据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节至可进样状态，待仪器上的电路和气路系统达到平衡，色谱工作站屏幕上显示基线平直时，即可进样。
气相色谱定性和定量分析实验报告
气相色谱定性和定量分析实验报告摘要：本次实验使用气相色谱法进行样品的定性和定量分析。
对纯乙醇，甲醇/浓盐酸，乙醇/浓盐酸三种样品进行了分析。
通过实验结果可以发现，气相色谱法具有高精确度、灵敏度和分辨率的特点，是一种较好的分析方法。
关键词：气相色谱；定性分析；定量分析；精确度；分辨率一、实验介绍1、实验目的1) 掌握气相色谱法的基本原理和操作方法；2) 了解气相色谱法在样品定性和定量分析中的应用和优势；3) 掌握气相色谱法分析结果的数据处理方法。
2、实验仪器本次实验使用的主要仪器设备如下：气相色谱仪样品进样口色谱柱氢气瓶色谱专用软件3、实验样品本次实验使用的样品如下：纯乙醇甲醇/浓盐酸乙醇/浓盐酸二、实验步骤1、静态头空进样法分析纯乙醇a、设置气相色谱仪的工作条件进样口温度：200℃氢气瓶压力：80 kpa氧化铝填料直径：3mmb、样品的准备与操作使用微量注射器，将2μl的纯乙醇样品改菲托管中，然后通过进样口注入气相色谱仪。
c、分析结果得到如下气相色谱图：根据气相色谱图中的峰形、保留时间等特征参数与文献数据进行比对，可以初步确定研究对象为纯乙醇。
2、动态头空进样法分析甲醇/浓盐酸、乙醇/浓盐酸a、设置气相色谱仪的工作条件进样口温度：220℃氢气瓶压力：100 kpa氧化铝填料直径：3mmb、样品的准备与操作使用微量注射器，将2μl的甲醇/浓盐酸、乙醇/浓盐酸样品改菲托管中，然后通过进样口注入气相色谱仪。
c、分析结果得到如下气相色谱图：根据气相色谱图中的峰形、保留时间等特征参数与文献数据进行比对，可以初步确定研究对象为甲醇/浓盐酸、乙醇/浓盐酸。
三、实验结果与分析通过以上的实验操作和数据处理，可以得到以下结论：1、通过气相色谱法可以较准确地定性分析样品中的物质成分；2、当样品量较小时，可以使用静态头空进样法进行分析；3、当样品含有较多杂质时，可以使用动态头空进样法进行分析；4、气相色谱法在精确度、灵敏度和分辨率等方面具有较强的优势。
气相色谱仪的定性、定量分析
常用峰面积定量被测组分经
校正过的峰面积（或峰高）占样品中各组分 经校正过的峰面积（或峰高）的总和的比例
来表示样品中各组分含量的定量方法。 当试样中所有组分均能流出色谱柱，且
完全分离，并在检测器上都能产生信号时， 可用归一化法计算组分含量。
4、标准曲线法 标准曲线法也称外标法或直接比较法， 是一种简便、快速的定量方法，具体方法与 分光光度分析中的标准曲线法相似。 优点：绘制好标准工作曲线后测定工作 就变得相当简单，可直接从标准曲线上读出
含量，因此特别适合于大批样品分析。缺点： 每次样品色谱分析的色谱操作条件（检测器 的响应性能、柱温、流动相流量及组成、进 样量、柱效等）很难完全相同，因此容易出 现圈套误差。
这个结论并不准确可靠。
（2）双柱法定性。若要得到更为准确可靠 的结论，可再用另一根极性完全不同的色谱 柱，做同样的对照比较。如果结论同上，那 么最终的定性结果相对更为可靠。
（3）色谱操作条件不稳定时的定性。这时 可以采用相对保留值定性或用已知标准物增
加峰高法定性。 ① 相对保留值定性； ② 用已知标准物增加峰高法定性。 2、利用保留指数定性 在利用已知标准物直接对照定性时，已
缺点是必须在所有样品中加入内标物， 选择合适的内标物比较困难，内标物的称量 要准确，操作较复杂。
3、标准加入法 标准加入法是一种将欲测组分的纯物质 加入到待测样品中，然后在相同的色谱条件 下，分别测定加入欲测组分纯物质前后欲测 组分的峰面积（或峰高），从而计算欲测组 分在样品中的含量的方法。
优点：不需要别处的标准物质作内标物， 只需要欲则组分的纯物质，进样量不必十分 准确，操作简单，是色谱分析中较常用的定 量分析方法。缺点：要求加入欲测组分前后 两次色谱测定的色谱操作条件完全相同，否 则将引起分析测定的误差。
色谱课讲义(7)-气相色谱定性与定量
气相色谱定量
（2）不对称峰面积的测量一峰高乘平均峰 宽法 对于不对称峰的测量如仍用峰高乘 半峰宽，误差就较大，因此采用峰高乘 平均峰宽法。 A=1/2h（W0.15＋W0.85） 式中W0.15和 W0.85分别为峰高0．15倍和 0．85倍处的峰宽。
气相色谱定性
lg tr' A1n C1
式中A1和C1是常数，n为分子中的碳原子数 （n≥3）。该式说明，如果知道某一同系 物中两个或更多组分的调整保留值，则 可根据上式推知同系物中其它组分的调 整保留值。
气相色谱定性
沸点规律 同族具有相同碳数碳链的异构体 化合物，其调整保留时间的对数和它们
气相色谱定量
相对定量校正因子 由于物质量wi不易准确测量，要准确
测定定量校正因子fi′不易达到。在实际工 作中，以相对定量校正因子fi代替定量校 正因子fi′。
相对定量校正因子fi定义为：样品中各 组分的定量校正因子与标准物的定量校 正因子之比。用下式表示
气相色谱定量
fi (m)
fi' (m)
气相色谱定量
气相色谱定量
气相色谱定量分析的基础是根据检测器 对溶质产生的响应信号与溶质的量成正 比的原理，通过色谱图上的面积或峰高， 计算样品中溶质的含量。
气相色谱定量
峰面积测量方法 峰面积是色谱图提供的基本定量数据， 峰面积测量的准确与否直接影响定量结 果。对于不同峰形的
100[n
lg tr' (x) lg tr' (Cn ) ]
lg
t
' r
(Cn1
)
气相色谱的定性分析方法
fm'
Ms Mi
(3)、相对响应值
相对响应值是物质 i 与标准物质 S 的响应值(灵敏度)
之比，单位相同时，与校正因子互为倒数，即
Si
1 fi
和只与试样、标准物质以及检测器类型有关，而与操
作条件和柱温、载气流速、固定液性质等无关，不受
操作条件的影响，因而具有一定的通用性，是一个能
二、气相色谱的定量分析方法
定量分析就是要确定样品中组分的准确含量。气相 色谱的定量分析与大多数的仪器分析方法一样，是一 种相对定量方法，而不是绝对定量方法。
气相色谱定量分析的依据是：在一定的条件下，被
测谱本组峰公分的式峰为i 通面：过积检A测i 成器正的比数。量因(或此浓气度相)色w谱i定与量该分组析分的色基 W i = fi Ai 析再必用式须适中测当的量的f 其 定i称峰量为面计组积算分方A的法i校和，正确将因定色子组谱。分峰由的面式校积可正换知因算，子为定f试量i ，样分
的组分的量 mi ，另一方面要准确测量出峰面积或峰高，
并要求严格控制色谱操作条件，这在实际工作中有一 定困难。因此，实际测量中通常不采用绝对校正因子， 而采用相对校正因子。
(2)、相对校正因子
相对校正因子是指组分 i 与另一标准物 S 的绝
对校正因子之比，用表示：
fi'
fi fs
mi / Ai ms / As
中组分的含量。
1、峰面积的测量
在使用积分仪和色谱工作站测量蜂高和峰面积时，仪器可根据 人为设定积分参数(半峰宽、峰高和最小峰面积等)和基线来计算 每个色谱峰的峰高和峰面积。然后直接打印出峰高和峰面积的结 果，以供定量计算使用。
当使用一般的记录仪记录色谱峰时，则需要用手工测量的方法 对色谱峰和峰面积进行测量。虽然目前已很少采用手工测量法去 测量色谱峰的峰高和峰面积。但是了解手工测量色谱峰峰高和峰 面积的方法对理解积分仪和色谱工作站的工作原理及各种积分参 数的设定是大有裨益的。所以，以下简单介绍两种常用的手工测 量法。
气相色谱定性定量分析
气相色谱定性定量分析一.定性分析气相色谱的优点是能对多种组分的混合物进行分离分析，（这是光谱、质谱法所不能的）。
但由于能用于色谱分析的物质很多，不同组分在同一固定相上色谱峰出现时间可能相同，进凭色谱峰对未知物定性有一定困难。
对于一个未知样品，首先要了解它的来源、性质、分析目的；在此基础上，对样品可有初步估计；再结合已知纯物质或有关的色谱定性参考数据，用一定的方法进行定性鉴定。
（一）利用保留值定性1.已知物对照法各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保留值，可以作为定性指标。
即通过比较已知纯物质和未知组分的保留值定性。
如待测组分的保留值与在相同色谱条件下测得的已知纯物质的保留值相同，则可以初步认为它们是属同一种物质。
由于两种组分在同一色谱柱上可能有相同的保留值，只用一根色谱往定性，结果不可靠。
可采用另一根极性不同的色谱柱进行定性，比较未知组分和已知纯物质在两根色谱柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可认为未知组分与已知纯物质为同一种物质。
利用纯物质对照定性，首先要对试样的组分有初步了解，预先准备用于对照的已知纯物质（标准对照品）。
该方法简便，是气相色谱定性中最常用的定性方法。
2.相对保留值法对于一些组成比较简单的已知范围的混合物或无已知物时，可选定一基准物按文献报道的色谱条件进行实验，计算两组分的相对保留值：（5）式中：i-未知组分；s-基准物。
并与文献值比较，若二者相同，则可认为是同一物质。
（ris仅随固定液及柱温变化而变化。
）可选用易于得到的纯品，而且与被分析组分的保留值相近的物质作基准物。
2. 保留指数法又称为Kovats指数，与其它保留数据相比，是一种重现性较好的定性参数。
保留指数是将正构烷烃作为标准物，把一个组分的保留行为换算成相当于含有几个碳的正构烷烃的保留行为来描述，这个相对指数称为保留指数，定义式如下：（6）IX为待测组分的保留指数，z与z+n为正构烷烃对的碳数。
规定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指数为600、700、800,其它类推。
气相色谱常用定量和定性方法
fM
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3.2.2相对校正因子的查阅
3.2.3.1相对响应值（S ） 一种物质与相同量的参比物质的响应值之比 3.2.3.2 f ＝1/S
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3.2.3定量校正因子的测定
相对校正因子：采用的标准物因检测器不同而 不同： 热导池检测器TCD：苯 火焰离子化检测器FID：正庚烷
保留指数I只与柱温和固定相的性质和被测物质的性质有关，与色谱柱 的尺寸、固定相的液膜厚度、载气流量、流速无关。
2.3.2.2方法
(1)将碳数为Z和Z+1的正构烷烃做标准物，加入到待测样品i中，测得这
三种物质的调整保留值，且tR（Z） < tR（i）< tR（Z+1）
I
100[Z
lg X i lg X Z lg X(Z 1) lg X Z
Xi%=fi×Ai Xs%=fs×As= fi×As Xi%/ Xs%= Ai/As Xi%= Xs% Ai/As
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3.3.4内标法
2.常用的色谱定性分析方法
2.1 根据保留值定性（用纯物质对照） 2.2 用双柱定性 2.3 利用文献值对照定性 2.4 GC-MS联用定性
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2.1 根据保留值定性--最常用的定性方法
2.1.1 依据 相同物质在相同的色谱条件下具有相同的保留值。
（1(）即若：试若样tR中=ti某，组则分R的=i）保留值（tR） 与已知物相同，则试样中含有该物质。 （2）峰增高法：在待测物中加入已知物的纯物质，再与待测物色谱图比较，
]
(2)求出未知物的Ii，并与文献值对照定性 2.3.2.3注意
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峰形的色谱峰采用不同的测量方法。
（l）对称形峰面积的测量——峰高乘半峰宽法 理 论上可以证明，对称峰的面积
A=1．065×h×W1／2
（2）不对称峰面积的测量一峰高乘平均峰宽法
对于不对称峰的测量如仍用峰高乘半峰宽，误
差就较大，因此采用峰高乘平均峰宽法。
A=1/2h（W0.15＋W0.85）
' r ' r
与其他方法结合（联用技术 ）
气相色谱与质谱
气相色谱与Fourier红外光谱
气相色谱与原子发射光谱
气相色谱与其它选择性检测器（PFPD、 SCD、ECD、NPD……）
其它定性方式
确定样品的来源
采用化学反应对样品预处理
双柱、多柱定性
对于复杂样品的分析，利用双柱或多柱法更有 效、可靠，使原来一根柱子上可能出现相同保留值的 两种组分，在另一柱上就有可能出现不同的保留值。
式中：
W0.15和 W0.85分别为峰高0．15倍和0．85倍处的峰宽。
定量校正因子
色谱定量校正因子实际上就是关联色谱峰面积和样品量的一 个系数。定量校正因子分绝对和相对两种，其定义如下： 绝对定量校正因子： 相对定量校正因子：
mi fi Ai
f i ' (m) As mi f i (m) ' Ai ms f s (m)
（3）内标法
为了克服外标法的缺点，可采用内标校准 曲线法。这种方法的特点是：选择一内标物质， 以固定的浓度加入标准溶液和样品溶液中，以 抵消实验条件和进样量变化带来的误差。
Ai f i Ws % Ci % As f s W样
对内标物的要求是：
样品中不含有内标物质； 峰的位置在各待测组分之间或与之相近； 稳定、易得纯品； 与样品能互溶但无化学反应； 内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组 太大。 分相差不
f i (V ) 22.4mi / M i Ai As mi M s f i (V ) f i (M ) Ai ms M i f s (V ) 22.4ms / M s As
式中Mi和Ms分别为待测组分和标准物的相对分子质量
凡文献查得的校正因子都是指相对校正因子，可用 fM,fm分别表示摩尔校正因子和质量校正因子（通常把相 对二字略去）。 由于以体积计量的气体样品，lmol任何气体在标准 状态下其体积都是22．4L（升），所以摩尔校正因子就
保留时间的对数与分子中碳，原子数成线性关 系，即
lg t A 1n C1
' r
式中A1和C1是常数，n为分子中的碳原子数（n≥3）。该式说明，如 果知道某一同系物中两个或更多组分的调整保留值，则可根据上 式推知同系物中其它组分的调整保留值。
沸点规律
同族具有相同碳数碳链的异构体化合物，其调整
这是气相色谱定性分析中最方便，最可靠的方法。 图19-14是进行对照定性的示意图。这个方法基于在一
定操作条件下，各组分的保留时间是一定值的原理。
如果未知样品。较复杂，可采用在未知混合物中加入 已知物，通过未知物中哪个峰增大，来确定未知物中 成分。
气相色谱定性
碳数规律
大量实验证明，在一定温度下，同系物的调整
保留时间的对数和它们 的沸点呈线性关系，即
lg t A2Tb C2
' r
式中A2和C2均为常数，Tb为组分的沸点（K）
保留指数定性
保留指数又称Kovasts指数，是一种重视性较
其他保留数据都好的定性参数，可根据所用固
定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样
品。
lg t ( x) lg t (Cn ) I x 100 [n ] ' ' lg t r (Cn1 ) lg t r (Cn )
式中m和A分别代表质量和面积，下标i和s分别代表待测组分和标准物。 fi(m)表示相对质量校正因子，由于进入检测器的物质量也可以用摩尔或体积 表示，因此也可用相对摩尔校正因子fi(M)和相对体积校正因子fi(V)表示。
f i ( M ) mi / M i Ai As mi M s Ms f i (M ) f i (m) Ai ms M i Mi f s ( M ) ms / M s As
常用的定量计算方法
（l）归一化法
归一化法是气相色谱中常用的一种定量方 法。应用这种方法的前提条件是试样中各组分 必须全部流出色谱柱，并在色谱图上都出现色
谱峰。当测量参数为峰面积时，归一化的计算
公式为
Ai f i xi 100% A1 f1 A2 f 2 An f n
归一化的优点是简便准确，当操作条件如进样量、载气 流速等变化时对结果的影响较小。 适合于对多组分试 样中各组分含量的分析。 缺点： 各组分必须全部出峰。
（2）外标法
外标法适用于无法用归一和内标进行定量的样品。 外标定量法必须有准确的外标样品作校正曲线，校正 方法有单点(单级)校正和多点(多级)校正，它较内标
法简便，但样品分析和标样分析时进样量必须准确，
色谱条件要严格重复，且应经常对标准曲线进行校准。 常用的外标法计算公式为：
Ai Ci (%) Cs ,i (%) As ,i
气相色谱的定性
气相色谱法是一种高效、快速的分离分析技术，它
可以在很短时间内分离几十种甚至上百种组分的混合
物，这是其他方法无法比拟的。但是，能否准确对每
个化合物进行定性就变得十分关键。 由于色谱法定性分析主要依据是保留值，所以需要标 准样品。而且单靠色谱法对每个组分进行鉴定，往往 不能令人满意。
用已知纯物质对照定性
是体积校正因子。
相对校正因子只与试样、标准物质和检测器类型有 关，与操作条件、柱温、载气流速、固定液性质无关。
相对校正因子的测量
准确称量被测组分和标准物质，混
合后，相
应的峰面积，然后通过公式计算校正因 子，如果数次测量数值接近，可取其平 均值。
气相色谱定量
色谱法定量的依据是：色谱峰的峰高或峰面积与所测组 成的重量（或浓度）成正比，即 Ci=fiAi 或 Ci=fihi
其中，Ci：i物质的浓度 fi：i物质的绝对定量校正因子 Ai、hi：i物质在检测器上的响应值， Ai：峰面积，hi：峰高
峰面积测量方法
峰面积是色谱图提供的基本定量数据，峰面积