气相色谱地原理及定性定量分析报告

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1、气相色谱的原理与定性定量分析根本原理气相色谱是将有机物别离的一种方法，它也可以对混合物的组成进展定性定量分析。混合物是通过在流动相和固定相中的相作用而别离的。流动相和固定相构成色谱法的根底。流动相可以有气体和液体两种状态，固定相如此有液体和固体两种状态。流动相是气体的称作气相色谱。流动相是液体的称做液相色谱。气相色谱是一种分配色谱，其固定相是由特定的液体黏附在一些固体基质上组成的。各种气相色谱仪虽然在功能、价格和操作上有所不同，但其都是由气流系统、别离系统、检测系统和数据处理系统所组成的。如如下图：气相色谱的气流系统主要包括气源和气体纯化与调节装置。气源一局部是作为流动相的载气，我们所使用的载

2、气是氮气。气源的另一局部是作为后期检测所用的燃烧气体，主要是氢气和空气。由于进入别离系统的气体纯度需要保证，所以不论气源纯度如何，都应通过气体净化装置才能进入色谱别离系统。虽然根据检测器或色谱柱不同，气相色谱的气体纯度有所差异，但所有气体的纯度至少要达到99以上，许多情况下应达99?99。气相色谱别离系统包括样品汽化室和色谱柱两局部。气相色谱别离技术需要所测有机物样品必须在气态才能进展，因此，首先需要将液态或固态的样品加热 (100一300)汽化才能进入色谱柱进展别离。这样气相色谱进样是用人工或自动注射的方式将有机样品首先注入汽化室。气相色谱的定性定量分析气相色谱主要功能不仅是将混合有机物中的

3、各种成分别离开来，而且还要对结果进展定性定量分析。所谓定性分析就是确定别离出的各组分是有机物质，而定量分析就是确定别离组分的量有多少。色谱在定性分析方面远不如其它的有机物结构鉴定技术，但在定量分析方面如此远远优于其它的仪器方法。有机物进入气相色谱后得到两个重要的测试数据:色谱峰保存值和面积，这样气相色谱可根据这两个数据进展定性定量分析。色谱峰保存值是定性分析的依据，而色谱峰面积如此是定量分析的依据。 定性分析气相色谱的定性分析主要有保存值定性法、化学试剂定性法和检测器定性法。气相色谱的保存值有保存时间和保存体积两种，现在大多数情况下均用保存时间作为保存值。在一样的仪器操作条件和方法下，一样的有

4、机物应有同样的保存时间，即在同一时间出峰。但必须注意：有同样保存时间的有机物并不一定一样。气相色谱保存时间定性分析方法就是将有机样品组分的保存时间与有机物在一样的仪器和操作条件下保存时间相比拟，如果两个数值一样或在实验和仪器容许的误差X围内，就推定未知物组分可能是的比拟有机物。但是，因为同一有机物在不同的色谱条件和仪器中保存时间有很大的差异，所以用保存时间值对色谱别离组分进展定性只能给初步的判断，绝对多数情况下还需要用其它方法作进一步确实认。一个最常用确实证方法是将可能的有机物加到有机样品中再进展一次气相色谱分析，如果有机样品中确含有机物的组分，如此相应的色谱峰会增大。这样比拟两次色谱图峰值的

5、变化，就可以确定前期初步推断是否正确。 定量分析气相色谱是对有机物各组分定量分析最有效的方法，其准确性远远超越光谱和质谱等仪器对有机物组分的定量分析。所谓定量分析就是要通过气相色谱测试有机混合样品中各种组分的准确含量。气相色谱的定量分析是指在某些条件限定下，仪器检测系统的响应值 (色谱峰面积)与相应组分的量或浓度成正比关系。这样气相色谱的定量分析首先要取得很好的别离和定性效果，即有机混合物中的各组分要被完全别离开，没有很好别离的气相色谱结果是不能进展定量分析的。其次要解决色谱峰面积和组分重量的关系问题，这方面涉与色谱峰面积准确测量，定量校正因子和定量计算方法3个根本性问题。因此，气相色谱的定量

6、分析实质上就是如何测定色谱峰面积，并在确定定量校正因子的根底上选择适宜的定量计算方法。 色谱峰面积测量有机样品进入气相色谱，各组分经过检测器就产生相应的响应信号，这种信号就是色谱峰。信号的大小与各组分含量相关，因而色谱峰面积大小就与相应组分的浓度显著相关。这样，气相色谱定量分析首先要准确得到待分析组分的色谱峰面积。对于完全分开并且对称的标准色谱峰面积确实定是很容易的事情，但大多数情况下气相色谱峰并不是理想的，对于这类色谱峰面积的测量需要采取许多方法。现在的气相色谱仪都有计算机数据处理系统，使用积分仪，在设定适宜的参数后就可以直接给出色谱峰面积数据。色谱峰面积的准确测量非常重要，它是气相色谱定量

7、分析最根本的数据。 定量校正因子由于仪器条件和其它因素的影响，进入气相色谱中有机物各组分的量或浓度与仪器检测器的响应信号并不完全一样，也就是说各组分的量或浓度(W)并不等同于色谱峰面积 (A)，但两者成正比关系，可用下式表示:W = f A上式中f是定量校正因子，它与气相色谱仪器操作条件和检测器类型等都有关系。一般而言，热导检测器在氢气和氦气为载气旷定量校正因子根本上可以通用，两者误差不超过3，但假如用氮气作载气，如此校正因子不再可用。气相色谱定量校正因子的测定有很多种方法，也涉与太多的数学转换，但主要原理是用组分的标准物质，以准确的量参加到有机混合样品中，然后进展气相色谱分析，所得峰面积进展

8、必要的计算分析就可以得到校正因子。一般来说，对于同一仪器，同一批有机物样品，在做气相色谱定量分析前都需要测定定量校正因子，而不能参考文献或在其它条件下测定的定量校正因子。定量校正因子测量一般使用浓度的基准物质和被测物质，在设定的色谱条件下，然后以准确体积进样，最后根据所得色谱峰面积和进样量可以依据下式求出校正因子:f = A1m2 / A2m1上式中A1和A2分别是基准物质和被测物质的色谱峰面积;m1和m2分别是基准物质和被测物质的进样量或浓度。只要有了定量校正因子，就可以根据色谱峰面积对各组分进展定量分析。必须指出:气相色谱的定量校正因子是针对相应的组分而言的，也就是说气相色谱图上的每一个峰

9、都有一个校正因子，而不是一个校正因子适用于全部组分。如表所示:有4种组分的气相色谱定量分析，4个峰都有各自的定量校正因子，虽然这4个校正因子差异不大，但都不能互换使用。 定量计算方法在得到气相色谱峰面积和相应的定量校正因子后，就可以选择适宜的计算方法对相应的组分进展定量分析了。气相色谱的定量分析一般采用归一化法、内标法和外标法三种方法。归一化法是将有机样品中所有组分的含量之和定为100，计算出其中某一组分含量的百分数。归一化法的优点是方便简单，样品进样量和流动相载气流速等对计算结果影响不大。主要问题是归一化法必须在有机样品中各组分都完全分开，即气相色谱峰面积能准确地计算的前提下才能进展。因此，

10、归一化法仅对组分少，且色谱峰很标准的有机样品进展定量分析。内标法是向有机样品中参加标准含量的纯有机物 (可以和样品中组分一样，也可以是不一样)进展气相色谱测定，然后利用欲测组分和内标物的色谱峰面积和定量校正因子进展定量分析。内标法的特点是不需要全部组分的色谱峰面积和校正因子，只需欲测组分和内标物的色谱峰面积和校正因子就可进展定量分析，这就防止了归一化方法的缺点。内标法的缺点是需要标准称取有机样品和内标物的重量，而且选用的内标物必须能与有机样品有很好的互溶性，且不能与样品中任一组分进展化学反响。另外，内标物还必须不与样品中的任一组分峰重叠，且最好能在欲测组分色谱峰附近出峰，以减少误差。假如选用有

11、机样品中一样组分的纯物质作为内标物，如此首先要在一样条件下测定末加内标物的样品气相色谱图，然后再测试参加内标物的样品气相色谱，然后通过对两种情况下相关色谱峰面积的差异，经过必要的转换，计算出相应组分的含量。外标法是在进样量、色谱仪器与操作等分析条件严格固定不变的前提下，先使用不同含量的组分纯物质等量进样进展色谱分析，求出纯物质含量和色谱峰面积的关系，并给出相应的定量校证曲线或给出线性方程式。然后将有机样品在一样条件下进展色谱分析，并根据定量校正曲线或线性方程式，计算出所需组分的定量分析结果。外标法方法也比拟简便，尤其适合一样样品的大批量测试，这对工业化生产或环境中某种有机物的检测或控制非常有效

12、。但这一方法对液体或挥发性不好的有机物组分定量分析时，往往误差较大。气相色谱定性定量分析 字体： 大 中 小进入论坛 一定性分析 气相色谱的优点是能对多种组分的混合物进展别离分析，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一样，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；在此根底上，对样品可有初步估计；再结合纯物质或有关的色谱定性参考数据，用一定的方法进展定性鉴定。 一利用保存值定性1. 物对照法 各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保存值，可以作为定性指标。即通过比拟纯物质和未知组分的保存值定性

13、。如待测组分的保存值与在一样色谱条件下测得的纯物质的保存值一样，如此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一样的保存值，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展定性，比拟未知组分和纯物质在两根色谱柱上的保存值，如果都具有一样的保存值，即可认为未知组分与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. 相对保存值法 对于一些组成比拟简单的X围的混合物或无物时，可选定一基准物按文献报道的色谱条件进展实验，计算两组分的相对保存值： (5)

14、式中：i-未知组分；s-基准物。 并与文献值比拟，假如二者一样，如此可认为是同一物质。ris仅随固定液与柱温变化而变化。 可选用易于得到的纯品，而且与被分析组分的保存值相近的物质作基准物。 2. 保存指数法 又称为Kovats指数，与其它保存数据相比，是一种重现性较好的定性参数。 保存指数是将正构烷烃作为标准物，把一个组分的保存行为换算成相当于含有几个碳的正构烷烃的保存行为来描述，这个相对指数称为保存指数，定义式如下： (6) IX为待测组分的保存指数，z与 z+n 为正构烷烃对的碳数。规定正己烷、正庚烷与正辛烷等的保存指数为600、700、800，其它类推。 在有关文献给定的操作条件下，将选

15、定的标准和待测组分混合后进展色谱实验要求被测组分的保存值在两个相邻的正构烷烃的保存值之间。由上式计算如此待测组分X的保存指数IX，再与文献值对照，即可定性。 3. 联用技术 气相色谱对多组分复杂混合物的别离效率很高，但定性却很困难。而质谱、红外光谱和核磁共振等是鉴别未知物的有力工具，但要求所分析的试样组分很纯。因此，将气相色谱与质谱、红外光谱、核磁共振谱联用，复杂的混合物先经气相色谱别离成单一组分后，再利用质谱仪、红外光谱仪或核磁共振谱仪进展定性。未知物经色谱别离后，质谱可以很快地给出未知组分的相对分子质量和电离碎片，提供是否含有某些元素或基团的信息。红外光谱也可很快得到未知组分所含各类基团的

16、信息。对结构坚决提供可靠的论据。近年来，随着电子计算机技术的应用，大大促进了气相色谱法与其它方法联用技术的开展。 二定量分析 在一定的色谱操作条件下，流入检测器的待测组分i的含量mi质量或浓度与检测器的响应信号峰面积A或峰高h成正比： mi = fiAi 或 mi= fi hi 式中，fi 为定量校正因子。要准确进展定量分析，必须准确地测量响应信号，确求出定量校正因子fi 。 此两式是色谱定量分析的理论依据。1峰面积的测量 (1)峰高乘半峰宽法：对于对称色谱峰，可用下式计算峰面积： (7) 在相对计算时，系数1.06可约去。 2峰高乘平均峰宽法： (8)对于不对称峰的测量，在峰高0.15和0.

17、85处分别测出峰宽，由下式计算峰面积： 此法测量时比拟麻烦，但计算结果较准确。3自动积分法 具有微处理机工作站、数据站等，能自动测量色谱峰面积，对不同形状的色谱峰可以采用相应的计算程序自动计算，得出准确的结果，并由打印机打出保存时间和A或h等数据。 2. 定量校正因子 由于同一检测器对不同物质的响应值不同，所以当一样质量的不同物质通过检测器时，产生的峰面积或峰高不一定相等。为使峰面积能够准确地反映待测组分的含量，就必须先用量的待测组分测定在所用色谱条件下的峰面积，以计算定量校正因子。 (9)式中： fi 称为绝对校正因子，即是单位峰面积所相当的物质量。它与检测器性能、组分和流动相性质与操作条件

18、有关，不易准确测量。在定量分析中常用相对校正因子，即某一组分与标准物质的绝对校正因子之比，即： (10)式中： Ai、As分别为组分和标准物质的峰面积； mi、ms分别为组分和标准物质的量。mi、ms可以用质量或摩尔质量为单位，其所得的相对校正因子分别称为相对质量校正因子和相对摩尔校正因子，用 fm 和 fM 表示。使用时常将“相对二字省去。校正因子一般都由实验者自己测定。准确称取组分和标准物，配制成溶液，取一定体积注入色谱柱，经别离后，测得各组分的峰面积，再由上式计算fm 或 fM 。 4. 定量方法1归一化法：如果试样中所有组分均能流出色谱柱，并在检测器上都有响应信号，都能出现色谱峰，可用

19、此法计算各待测组分的含量。其计算公式如下： (11) 归一化法简便，准确，进样量多少不影响定量的准确性，操作条件的变动对结果的影响也较小，尤其适用多组分的同时测定。但假如试样中有的组分不能出峰，如此不能采用此法。 2内标法： 内标法是在试样中参加一定量的纯物质作为内标物来测定组分的含量。内标物应选用试样中不存在的纯物质，其色谱峰应位于待测组分色谱峰附近或几个待测组分色谱峰的中间，并与待测组分完全别离，内标物的参加量也应接近试样中待测组分的含量。具体作法是准确称取mg试样，参加msg内标物，根据试样和内标物的质量比与相应的峰面积之比，由下式计算待测组分的含量： (12) (13)由于内标法中以内

20、标物为基准，如此 fs=1。 内标法的优点是定量准确。因为该法是用待测组分和内标物的峰面积的相对值进展计算，所以不要求严格控制进样量和操作条件，试样中含有不出峰的组分时也能使用，但每次分析都要准确称取或量取试样和内标物的量，比拟费时。 为了减少称量和测定校正因子可采用内标标准曲线法 简化内标法： 在一定实验条件下，待测组分的含量mi与AiAs成正比例。先用待测组分的纯品配置一系列浓度的标准溶液，参加一样量的内标物；再将同样量的内标物参加到同体积的待测样品溶液中，分别进样，测出Ai/As，作 Ai/Asm 或Ai/AsC 图，由Ai样/As 即可从标准曲线上查得待测组分的含量。 3外标法：取待测试样的纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液，分别取一定体积，进样分析。从色谱图上测出峰面积或峰高，以峰面积或峰高对含量作图即为标准曲线。然后在一样的色谱操作条件，分析待测试样，从色谱图上测出试样的峰面积或峰高，由上述标准曲线查出待测组分的含量。外标法是最常用的定量方法。其优点是操作简便，不需要测定校正因子，计算简单。结果的准确性主要取决于进样的重视性和色谱操作条件的稳定性。返回顶部 打印本页 关闭窗口 本站统计(间二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯的密度分别为0.864g/mL、0.881g/mL和0.861g/mL