第十七章 气相色谱法 - 章节小结
第17章气相色谱法
二、气相色谱法的一般流程 载气(高压瓶) ，经降压、脱水及净 化，调至适宜的流量而进入色谱柱，经 检测器流出色谱仪。待流量、温度及基 线稳定后，即可进样。液态样品用微量 注射器吸取，由进样器注入，气态样品 可用六通阀或注射器进样，样品被载气 带入色谱柱。
图19－1气相色谱仪示意图
1.载气瓶 2.减压阀 3.净化器 4.稳压阀 5.柱前压力表 6.转子流量计 7.进样器 8.色谱柱 9.色谱柱恒温箱 10.馏分收集口(柱后分流阀) 11.检测器 12.检测器恒 温箱 13.记录器 14.尾气出口
第十七章 气相色谱法(GC) 第一节 气相色谱法分类和一般程序 一、气相色谱法分类和特点 1.分类 气相色谱法属于柱色谱法 按固定相的物态可分为 气一固(GSC)和气一液 (GLC)
按柱的粗细和填充情况可分为： 填充柱和毛细管柱。 （1）填充柱由不锈钢或玻璃材料制成， 内装固定相。填充柱的形状有U型和螺 旋型二种。内径一般为4 ~ 6mm，长1 ~3m （2）毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁、 多孔层和涂载体空心柱。空心毛细管柱 材质为玻璃或石英，呈螺旋型。内径一 般为0.1 ~ 0.5mm，长度30 ~ 300m。
2.噪声和漂移 无样品通过检测器时，由仪器本身和 工作条件等的偶然因素引起的基线起 伏称为噪声(noise；N)。噪声的大小用 噪声带(峰一峰值)的宽度来衡量(下图)。 例如，不进样时，记录某检测器的基 线带宽为0.02mV，即噪声为0.02mV。
图19-3检测器的噪声和检测限 基线随时间朝某一方向的缓慢变化称为 漂移(drift；d)。通常用一小时内基线水 平的变化来衡量。
高分子多孔微球有如下优点： ①可以合成各种比表面及孔径的聚合物。 ②无有害的吸附活性中心 ③无流失现象,有利于大幅度程序升温。 ④具有强疏水性能，适于分析混合物中的微 量水分。适于多元醇、脂肪酸、腈类和胺类 的分析 ⑤粒度均匀，机械强度高，具有耐腐蚀性能。 ⑥热稳定性好，最高使用温度为200~300C。
第十七章-气相色谱法..
相对极性Px分类：
β,β ' -氧二丙腈：P =100
角鲨烷：
P =0
其余：Px=0---100 分为5级 0—20 0或1 非和弱极性
角鲨烷、甲基硅 橡胶
21—40 2 中等极性 DNP、OV-17
41—60 3 中等极性 氰基硅橡胶
61—80 4 极性
二、实验条件的选择性
R(
n 4
)
r2r,12,1 1
k2k2 1
（a） （ b） （c）
a：柱效项 b：柱选择性项 c：柱容量项
1.提高r21和k
（1） r21 反映了固定液的选择性， r21值越大（即固定液选 择性 好），分离度就越大，分离越好。若r21 =1 ，则 R = 0 ，两组分不能分离。
1. 填充柱
2. 毛细管柱(开管柱)
四、检测系统 1. 热导池检测器 2. 氢火焰离子化检测器 3. 电子捕获检测器 4. 火焰光度检测器
五、温度控制系统 控制和测量汽化室、色谱柱、检测器温度。
色谱柱温控方式：恒温分析、程序升温。
三、气相色谱法的特点
1. 高选择性 2. 高效能 3. 高灵敏度 4. 分析速度快 5. 应用范围广 沸点在500℃以下，热稳定好，分 子量在400以下的组分的分离和测定
对于气体、气态烃等低沸点混合物，柱温选在比平均沸 点低50℃至平均沸点范围内分析。
对于沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温。
程序升温：指在一个分析周期里，色谱柱的温度随时 间由低温到高温呈线性或非线性地变化，使沸点不同的组分， 在其最佳柱温下流出，从而改善分离效果，缩短分析时间。
总结：范第姆特方程 H=A+B/U+CU
第17章 气相色谱法
样品环：定量进样、压力过渡
液体进样器：
不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10μL； 毛细管色谱常用1μL；新型仪器带有全自动液体进样 器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完 成。 气化室：将液体试样瞬间气化的装置。无催化 作用。 进样器；汽化室
3. 色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。毛细管色谱柱主要为石英毛细管，内径0.1-0.5 mm, 长度几十米 。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。 气-固色谱：固体吸附剂 气-液色谱：担体+固定液
常用气相色谱检测器的性能 TCD FID ECD FPD 类型 浓度 质量 浓度 质量 适用范围 各类气相物质 含碳有机物 含电负性物质 含 S、P 有机物 通用性选择性 通用型 通用型 选择型 选择型 10mVcm/g 10-2mVs/g 800AmL/g 400mVs/g 灵敏度 S -9 10-12g/s 10-14g/mL 10-11(S)~10-12(P) 检测限 DL 210 g/mL 100ng/g 1ng/g 0.1ng/g 10ng/g 最小检测浓度 104 107 102~104 102(S),102~103(P) 线性范围
氢焰检测器的原理
(1)当含有机物 CnHm的载气由喷嘴喷出进入 火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基 ： CnHm ──→ · CH (2)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进 来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应： · + O ──→CHO+ + e CH (3)生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子 碰撞而发生分子离子反应： CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO (4) 正离子和电子在外加电场下分别向两极 定向运动而产生微电流（约10-6～10-14A）； (5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离子 室的被测组分质量成正比---质量型检测器。
《分析化学》(十七)气相色谱法
《分析化学》(十七)气相色谱法一、教学内容本节课的教学内容来自于《分析化学》第十七章，主要讲述气相色谱法的基本原理、仪器设备及其在分析化学中的应用。
具体包括气相色谱法的定义、原理、分类，气相色谱仪的结构、操作步骤，以及气相色谱法在环境、医药、食品等领域的应用实例。
二、教学目标1. 使学生了解气相色谱法的基本原理和仪器设备，掌握气相色谱法的操作步骤。
2. 培养学生运用气相色谱法分析实际问题的能力。
3. 提高学生对分析化学实验的兴趣，培养学生的实验操作技能。
三、教学难点与重点1. 气相色谱法的原理及其在实际分析中的应用。
2. 气相色谱仪的结构及操作步骤。
3. 气相色谱法的实验操作技能。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、气相色谱仪模型、实验仪器等。
2. 学具：实验报告册、实验试剂、实验仪器等。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍气相色谱法在环境监测、医药、食品等领域的应用实例，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：讲解气相色谱法的基本原理、分类，气相色谱仪的结构及操作步骤。
3. 例题讲解：分析实际案例，讲解气相色谱法的应用。
4. 随堂练习：学生自主完成气相色谱法的实验操作，巩固所学知识。
5. 板书设计：绘制气相色谱法的原理图，突出重点内容。
6. 作业设计：（2）思考题：针对本节课的内容，提出思考题，引导学生深入思考。
六、板书设计1. 气相色谱法原理图2. 气相色谱仪结构图3. 气相色谱法操作步骤七、作业设计1. 实验报告：（1）实验目的：掌握气相色谱法的操作步骤，分析实际样品。
（2）实验原理：气相色谱法的基本原理。
（3）实验步骤：气相色谱法的操作步骤。
（4）实验结果及分析：对实验数据进行处理和分析。
2. 思考题：（1）气相色谱法在实际分析中的应用有哪些？（2）气相色谱仪的主要组成部分是什么？（3）如何优化气相色谱法的实验条件？八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：介绍气相色谱法在其他领域的应用，如气象学、化学品的检测等，激发学生的学习兴趣。
《分析化学》17-3气相色谱法qxspC
分离条件的选择
一、分离度（分辨率）及影响因素 二、实验条件的选择
一、分离度（分辨率）及影响因素
1．分离度定义式 2．影响分离的因素（分离方程，分离度计算式）
1．分离度定义式 分离度：相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍
（衡量色谱分离条件优劣的参数）
保留值之差（峰顶间距 ） tR2 tR 1 R W 峰宽和之半 W 1 2 2
A A i i 同系物或结构异构体 C % 100 % 10 % i A A A A 1 i n i 优点： • 简便，准确 • 定量结果与进样量、重复性无关（前提→柱子不超载） • 色谱条件略有变化对结果几乎无影响 缺点： • 所有组分必须在一定时间内都出峰 • 必须已知所有组分的校正因子 • 不适合微量组分的测定
4．内标对比法（已知浓度样品对照法） 配制等量加入内标物的样品溶液和对照品溶液
过程：（ m ）样 m i s 利用 A f 和 f i A s的比值消除 i s （ m ）纯 m i s
前提： m A 0 i m s~ i A s的截距为
（ C ） A ） i% i A s 对 （ 对
• •
选择载气应与检测器匹配 TCD→选H2，He（u 大，粘度小） FID→选N2（u 小，粘度大）
4．进样条件的选择
•
•
•
气化室温度——一般稍高于样品沸点 检测室温度——应高于柱温30~500C 进样量——不可过大，否则造成拖尾峰
注： 检测器灵敏度足够→进样量尽量小 最大允许进样量——使理论塔板数降低10%的进样量
b．柱选择项及其影响因素：
影响峰的间距 主要受固定相性质，以及柱温影响
1 因为 R
第十七章气相色谱法
第十七章气相色谱法思考题和习题1．名词解释：噪音检测限死体积分离度程序升温保留温度分流进样分流比线性分流相对重量校正因子麦氏常数2．说出下列缩写的中文名称：TCD FID ECD TID FPD WCOT柱PLOT柱SCOT柱FSOT柱3．简述范氏方程在气相色谱中的表达式以及在分离条件选择中的应用。
4．某色谱柱理论塔板数很大，是否任何两种难分离的组分一定能在该柱上分离？为什么？5．气相色谱仪主要包括哪几部分？简述各部分的作用。
6．在气相色谱中，如何选择固定液？7．说明氢焰、热导以及电子捕获检测器各属于哪种类型的检测器，它们的优缺点以及应用范围。
8．在气相色谱分析中，应如何选择载气流速与柱温？9．气相色谱定量分析的依据是什么？为什么要引入定量校正因子？常用的定量方法有哪几种？各在何种情况下应用？10．毛细管柱气相色谱有什么特点？毛细管柱为什么比填充柱有更高的柱效？11．当出现下列三种情况时，Van Deemter曲线是什么形状？（1）B/u=Cu=0；（2）A=Cu=0；（3）A=B/u=012．用气相色谱法分离某二元混合物时，当分别改变下列操作条件之一时，推测一下对t R、H、R的影响（忽略检测器、气化室、连接管道等柱外死体积）。
（a）流速加倍，（b）柱长加倍，（c）固定液液膜厚度加倍，（d）色谱柱柱温增加。
13．当色谱峰的半峰宽为2mm，保留时间为4.5min，死时间为1min，色谱柱长为2m，记录仪纸速为2cm/min，计算色谱柱的理论塔板数，塔板高度以及有效理论塔板数，有效塔板高度。
（11200 ，0.18mm；6790，0.29mm）14．在某色谱分析中得到如下数据：保留时间t R =5.0min ，死时间t 0=1.0min ，固定液体积V s =2.0ml ，载气流速F =50ml/min 。
计算：（1）容量因子；（2）分配系数；（3）死体积；（4）保留体积。
（4.0，100，50ml ，250ml ）15．用一根2米长色谱柱将两种药物A 和B 分离，实验结果如下：空气保留时间30秒，A 与B 的保留时间分别为230秒和250秒，B 峰峰宽为25秒。
气相色谱笔记总结
目录1.气相色谱仪基本结构 (1)1.1气路系统 (1)1.1.1气源系统 (1)1.1.2净化系统 (2)1.1.3阀件系统 (2)1.2进样系统 (2)1.2.1填充柱进样口 (3)1.2.2分流进样口 (4)1.2.3不分流进样 (6)1.2.4冷柱上进样 (7)1.2.5程序升温汽化进样 (8)1.2.6大体积进样 (10)1.2.7阀进样 (10)2.检测器选择 (10)2.1氢火焰离子化检测器（FID） (10)2.1.1检测器工作机理 (11)2.1.2氢火焰离子室结构 (12)2.1.1操作条件 (12)2.2热导池检测器（TCD） (13)2.2.1检测机理 (13)2.2.2参数分析 (14)2.2.3热导池结构 (15)2.2.4操作条件 (16)2.2.5注意事项 (17)2.3火焰光度检测器（FPD） (18)2.3.1检测器结构 (18)2.3.2操作条件 (19)2.4脉冲光火焰检测器 (19)3.色相色谱基本概念和各项指标 (20)3.1检测器性能指标 (20)3.1.1灵敏度 (20)3.1.2噪声 (22)3.1.3检测限（D） (22)3.1.4最小检测量 (23)3.1.5线性范围 (23)3.1.6响应时间 (23)3.2气相色谱基本概念 (23)3.2.1基线 (23)3.2.2色谱峰 (23)3.2.3峰高 (23)3.2.4峰面积 (24)3.2.4保留值 (24)3.2.5保留值 (24)3.2.6死值 (24)3.2.7调整值 (24)4.气相色谱方法建立 (25)4.1方法的一般步骤 (25)4.2方法的验证 (26)4.3色谱工作的日常注意事项 (26)5.定性分析 (26)5.1利用已知物保留值对照定性 (26)5.1.1利用已知物保留值对照定性 (26)6.定量分析 (27)6.1气相色谱定量校正因子 (27)6.1.1定量校正因子定义 (27)6.1.2定量校正因子测定方法 (28)6.2定量分析方法 (28)6.2.1归一化法 (28)6.2.2外标法 (29)6.2.3内标法 (29)6.2.4叠加法 (30)6.3影响气相色谱定量分析准确度的主要因素 (31)6.4气相色谱定量分析的误差及分析数据的处理 (31)6.4.1误差来源 (31)6.4.2准确度与精密度，误差与偏差 (31)6.4.3分析数据取舍 (32)7.气相色谱柱 (32)7.1色谱柱分类 (33)7.2填充柱 (33)8.最佳色谱柱系统选择依据 (34)8.1评价气象色谱柱的性能指标 (35)8.1.1塔板数 (35)8.1.2拖尾因子 (36)1.气相色谱仪基本结构气相色谱仪尽管外形、结构多种多样，但是它的组成总是包括五部分（见图1.1），即载气系统、汽化进样系统、色谱柱分离系统、信号检测系统和信号数据处理系统。
分析化学17气相色谱法
二、 实验条件的第选十择七章 气相色谱法
1. 固定相选择
仪器分析
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.
红色载体（Chromosorb P，6201等）
非硅藻土类 (玻璃微球，特氟龙)
酸洗（AW）
碱洗 (BW)
减弱载体表面吸附 活性
硅烷化 (DMCS, HMDS)
二、气-固色谱固定第相十七章 气相色谱法
仪器分析
吸附剂: 石墨化炭黑，硅胶，氧化铝，用于分析低分子量醇、烷烃和 醛酮
分子筛: 用于分析 H2,O2, CO, N2, CO2, CH4等
仪器分析
◆毛细管柱
第十七章 气相色谱法Fra bibliotek仪器分析●石英材质, 外涂聚酰亚胺保护层.
● 内径 0.10～0.53mm，常用规格0.10、0.25、0.32、 0.53mm.
● 常用类型：涂壁毛细管 (WCOT)
载体涂层毛细管 (SCOT)
交联毛细管（用于GC-MS）
● 载气流速： 1～2 mL/min
●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。
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103～106 2. 灵敏度高： 10-11～10-13g 3. 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
第十七章 气相色谱法
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1. 基本概念
固定液相对极性，麦氏常数，程序升温，噪声，漂移，分流比，检测器灵敏度，检测限等。
2．基本理论
（1）差速迁移：在色谱分析中，分配系数不同是组分分离的前提条件。
气相色谱法中，载气种类少，可选余地小，要改变组分之间分配系数的或大小或比例，主要通过选择合适的固定液。
（2）GC中的速率理论：速率理论是从色谱动力学的角度阐述影响柱效的因素，以Van Deemter方程式表示，在填充柱中，速率方程为：
H=A+B/u+Cu =2λdp+ 2gDg/u+
在开管柱中，A＝0，此时速率方程为：
H=B/u+Cgu+Clu =u +
最小板高对应的载气线速度称为最佳线速度，为了减少分析时间，常用的最佳实用线速度大于最佳线速度。
在学习速率理论时，应熟悉速率方程式中各项和各符号的含义，即这些因素是如何影响柱效的，从而理解分离条件的选择。
（3）色谱柱分填充柱及毛细管柱两类，填充柱又分气-固色谱柱及气-液色谱柱。
固定液按极性分类可分成非极性、中等极性、极性以及氢键型固定液。
固定液的选择按相似性原则。
常用硅藻土载体分为红色载体和白色载体，红色载体常用于涂渍非极性固定液，白色载体常用于涂渍极性固定液。
硅藻土载体常需进行钝化，其目的是为了减小载体表面的活性。
载体钝化的方法有酸洗（AW）、碱洗（BW）和硅烷化，这些钝化方法分别除去碱性氧化物（主要是氧化铁）、酸性氧化物（氧化铝）和覆盖硅羟基。
毛细管柱可分为涂壁毛细管柱（WCOT）、载体涂层毛细管柱（SCOT）、多孔层毛细管柱（PLOT）和填充毛细管柱。
检测器分浓度型及质量型两类。
氢焰检测器是质量型检测器，具有灵敏度高，检测限小，死体积小等优点。
热导检测器是浓度型检测器，组分与载气的热导率有差别即能检测。
电子捕获检测器也是一种浓度型检测器，检测含有强电负性基团的物质，具有高选择性和高灵敏度。
为保护检测器和色谱柱，开气相色谱仪时，必须先开载气，后开电源，加热。
关机时，先关电源，最后关载气。
（4）柱温的选择原则为：在使最难分离的组分有尽可能好的分离度的前提下，要尽可能采用较低的柱温，但以保留时间适宜及不拖尾为度。
对宽沸程样品，采用程序升温方式。
（5）定性与定量：定性方法有已知物对照法，相对保留值，保留指数，利用化学方法配合，两谱联用定性。
定量方法常用归一化法和内标法，在没有校正因子情况下，使用内标对比法较好。
3．基本计算
固定液的相对极性
分离方程式 R=
相对重量校正因子=
归一化法 Ci%=
外标法 mi =
内标法 mi=fiAi ms=fsAs mi= Ci%=
内标对比法。