第五节第五节 分离条件的选择分离条件的选择 一、分离度（分辨率）及影响因素一、分离度（分辨率）及影响因素二、实验条件的选择二、实验条件的选择一、分离度（一、分离度（Resolution, 分辨率）分辨率）及影响因素及影响因素1分离度定义式分离度定义式 2影响分离的因素（分离方程，分离度计算式）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定义式分离度分离度：相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍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）（衡量色谱分离条件优劣的参数）讨论：讨论：讨论：讨论：2影响分离的因素（计算式）影响分离的因素（计算式）前提前提定义式基础上，相邻两组分的定义式基础上，相邻两组分的n一致（假设）一致（假设） 柱选择项柱选择项柱容量项柱容量项柱效项柱效项a a柱效项及其影响因素：柱效项及其影响因素：影响色谱峰的宽窄影响色谱峰的宽窄主要取决于色谱柱性能及载气流速主要取决于色谱柱性能及载气流速续前 讨论：讨论：vv 增加柱效是提高分离度的一个增加柱效是提高分离度的一个直接有效手段直接有效手段v 提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高提高柱效、改善分离的途径：增加柱长；降低板高v 根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是：根据速率理论，降低板高、提高柱效的方法是： 1 1）采用粒度较小、均匀填充的固定相（）采用粒度较小、均匀填充的固定相（A A项项 ） 2 2）分配色谱应控制固定液液膜厚度（）分配色谱应控制固定液液膜厚度（C C项项 ） 3 3）适宜的操作条件：）适宜的操作条件： 流动相的性质和流速，柱温等等（流动相的性质和流速，柱温等等（B B项项 ） 选用分子量较大、线速度较小的载气选用分子量较大、线速度较小的载气N N2 2气，气， 控制较低的柱温控制较低的柱温b柱选择项及其影响因素：柱选择项及其影响因素：影响峰的间距影响峰的间距 主要受固定相性质，以及柱温影响主要受固定相性质，以及柱温影响续前讨论：讨论： vv 增大柱选择性是改善分离度的增大柱选择性是改善分离度的最有力手段最有力手段v 气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质和柱温气相色谱中，柱选择性取决于固定相性质和柱温 选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别选择合适的固定相使与不同组分的作用产生差别 才能实现分离才能实现分离 一般说，降低柱温可以增大柱的选择性一般说，降低柱温可以增大柱的选择性c柱容量项及其影响因素：柱容量项及其影响因素：影响峰位影响峰位主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响续前讨论：讨论： 综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项因素综合考虑分离度、分离时间和峰检测几项因素 控制控制k的最佳范围的最佳范围 25GC中，增加固定液用量和降低柱温可以增加中，增加固定液用量和降低柱温可以增加 k图示k k 影响峰位影响峰位影响峰位影响峰位n n 影响峰宽窄影响峰宽窄影响峰宽窄影响峰宽窄 影响两峰间距影响两峰间距影响两峰间距影响两峰间距练习如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？如何根据具体情况改进分离度？ 太小，两组分未分开太小，两组分未分开太小，两组分未分开太小，两组分未分开应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低柱温应改变固定相极性，降低柱温k k 太小，太小，太小，太小，n n 也太小，也太小，也太小，也太小，应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温应增大固定液用量，降低柱温n n 太小，许多组分未分开太小，许多组分未分开太小，许多组分未分开太小，许多组分未分开应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效应设法降低板高，提高柱效二、实验条件的选择：二、实验条件的选择：色谱条件包括分离条件和操作条件色谱条件包括分离条件和操作条件分离条件是指色谱柱分离条件是指色谱柱操作条件是指载气流速、进样条件及检测器操作条件是指载气流速、进样条件及检测器1色谱柱的选择色谱柱的选择2柱温的选择柱温的选择3载气与流速的选择载气与流速的选择4进样条件的选择进样条件的选择1色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）色谱柱的选择（以气液分配色谱为主）（1）固定相的选择）固定相的选择（2）柱长的选择）柱长的选择（1）固定相的选择）固定相的选择固定液的选择：固定液的选择： 1）按）按 “相似相溶相似相溶”原则：极性相似或官能团相似原则：极性相似或官能团相似 2）按组分性质主要差别：）按组分性质主要差别： 沸点相差大的选非极性固定液沸点相差大的选非极性固定液 沸点相差小的选极性固定液沸点相差小的选极性固定液 3）柱温）柱温 1.5选择选择L，一般较短，一般较短(0.66m) 不可以无限延长柱子不可以无限延长柱子练习例：两组分在例：两组分在1 m长柱子上的分离度为长柱子上的分离度为0.75，问使用，问使用 多长柱子可以使它们完全分离？多长柱子可以使它们完全分离？解：解：2柱温的选择柱温的选择原则：原则： 1）在能保证）在能保证R的前提下，尽量使用低柱温，的前提下，尽量使用低柱温， 但应保证适宜的但应保证适宜的tR及峰不拖尾，减小检测本底及峰不拖尾，减小检测本底 2）根据样品沸点情况选择合适柱温）根据样品沸点情况选择合适柱温 柱温应低于组分沸点柱温应低于组分沸点501000C 宽沸程样品应采用程序升温宽沸程样品应采用程序升温续前程序升温好处：程序升温好处： 改善分离效果 缩短分析周期 改善峰形 提高检测灵敏度程序升温方式程序升温方式3载气与流速的选择载气与流速的选择n选择载气应与检测器匹配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）n选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响4进样条件的选择进样条件的选择气化室温度气化室温度一般稍高于样品沸点一般稍高于样品沸点检测室温度检测室温度应高于柱温应高于柱温30500C进样量进样量不可过大，否则造成拖尾峰不可过大，否则造成拖尾峰注：注： 检测器灵敏度足够检测器灵敏度足够进样量尽量小进样量尽量小 最大允许进样量最大允许进样量使理论塔板数降低使理论塔板数降低10%的进样量的进样量例题例题对于一对较难分离的组分现分离不理想，为对于一对较难分离的组分现分离不理想，为了提高它们的色谱分离效率，在气相色谱法了提高它们的色谱分离效率，在气相色谱法中，最好采用的措施为（中，最好采用的措施为（ ）。）。A、改变载气流速、改变载气流速B、 改变固定液改变固定液 C、 改变载体改变载体D、 改变载气性质改变载气性质例题例题例：已知物质例：已知物质A和和B在一根在一根30.0cm长的柱上的保留时间分别为长的柱上的保留时间分别为 16.40和和17.63min，不被保留组分通过该柱的时间为，不被保留组分通过该柱的时间为1.30min， 峰底宽为峰底宽为1.11和和1.21min，试计算，试计算 （1）柱的分离度（）柱的分离度（2）柱的平均塔板数（）柱的平均塔板数（3）塔板高度）塔板高度 （4）达）达1.5分离所需柱长分离所需柱长解：解：续前例题例题某气相色谱柱中流动相体积是固定相体积的某气相色谱柱中流动相体积是固定相体积的20倍，倍，载气流速为载气流速为6 cm/s，柱的理论塔板高度为，柱的理论塔板高度为0.6 mm，两组分在柱中的分配系数比为两组分在柱中的分配系数比为1.1，后出柱的第二组，后出柱的第二组分的分配系数为分的分配系数为120.当两组分达完全分离时，问当两组分达完全分离时，问1、两组分的容量因子各是多少？、两组分的容量因子各是多少？2、柱的理论塔板数是多少？、柱的理论塔板数是多少？3、柱长是多少？、柱长是多少？4、第二组分的保留时间是多少？、第二组分的保留时间是多少？例题例题A、B两药物在同一色谱条件下的分配系数分两药物在同一色谱条件下的分配系数分别是别是45、50，已知相比（，已知相比（Vm/Vs）为）为30，流，流动相线速度为动相线速度为7 cm/s,色谱柱理论塔板高度为色谱柱理论塔板高度为0.5 mm。要使上述两药物达到完全分离，分。要使上述两药物达到完全分离，分析时间至少为多少？析时间至少为多少？例题例题在一个在一个3m 长的色谱柱上，分离一个样品结长的色谱柱上，分离一个样品结果为：果为：t空气空气=1.0 min, tR1=14.0 min, tR2=17.0 min,W2=1.0 min。计算。计算1、两组分的调整保留时间、两组分的调整保留时间2、用组分、用组分2计算色谱柱的有效塔板数及有效塔板高计算色谱柱的有效塔板数及有效塔板高度度3、两组分的容量因子、两组分的容量因子4、两组分的分配系数比及分离度、两组分的分配系数比及分离度5、欲使两组分的分离度为、欲使两组分的分离度为1.5，所需的最短柱长为，所需的最短柱长为多少多少第七节第七节 毛细管气相色谱法简介毛细管气相色谱法简介( (了解了解) )毛细管柱的制备毛细管柱的制备毛细管柱性能的评价毛细管柱性能的评价毛细管气相色谱法的进样方法毛细管气相色谱法的进样方法毛细管气相色谱的检测方法毛细管气相色谱的检测方法毛细管气相色谱的定性、定量方法毛细管气相色谱的定性、定量方法程序升温技术程序升温技术二维色谱与应用二维色谱与应用石英毛细管柱拉制示意图石英毛细管柱拉制示意图进样方式：分流进样进样方式：分流进样毛细管气相检测毛细管气相检测 毛细管气相色谱与填充色谱的比较毛细管气相色谱与填充色谱的比较一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析第八节第八节 定性定量分析定性定量分析一、定性分析一、定性分析1利用保留值定性利用保留值定性 1）已知对照物定性：定性专属性差）已知对照物定性：定性专属性差注：不同组分如在某一色谱条件下保留值相同，应注：不同组分如在某一色谱条件下保留值相同，应 更改色谱柱再检测，粗步推算是否为一个纯物质峰更改色谱柱再检测，粗步推算是否为一个纯物质峰2）相对保留值定性）相对保留值定性3）利用保留指数定性：唯一可靠、）利用保留指数定性：唯一可靠、 准确、重复性好准确、重复性好2利用化学反应定性利用化学反应定性：收集柱后组分，官能团反应：收集柱后组分，官能团反应 定性鉴别（非在线）定性鉴别（非在线）3利用两谱联用定性利用两谱联用定性：GC-MS，GC-FTIR二、定量分析：二、定量分析：以峰高或峰面积定量以峰高或峰面积定量（一）峰面积的测量一）峰面积的测量（二）定量校正因子（二）定量校正因子 （三）定量方法（三）定量方法（一）峰面积的测量（一）峰面积的测量2非正常峰（不对称峰）非正常峰（不对称峰） 1对于正常峰对于正常峰 3自动求和（自动积分仪或色谱工作站）：自动求和（自动积分仪或色谱工作站）： 直接给出直接给出A，h，W1/2注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内注：当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内 （不超载），（不超载），W W1/21/2与进样量无关与进样量无关（二）定量校正因子（二）定量校正因子 1两种表示方法两种表示方法续前2相对校正因子的测定相对校正因子的测定3注意事项：注意事项： 相对校正因子与待测物、基准物和检测器类型有关，相对校正因子与待测物、基准物和检测器类型有关，相对校正因子与待测物、基准物和检测器类型有关，相对校正因子与待测物、基准物和检测器类型有关， 与操作条件（进样量）无关与操作条件（进样量）无关与操作条件（进样量）无关与操作条件（进样量）无关 基准物：基准物：基准物：基准物：TCDTCDTCDTCD苯；苯；苯；苯；FIDFIDFIDFID丁庚烷丁庚烷丁庚烷丁庚烷 以氢气和氦气作载气测的校正因子可通用以氢气和氦气作载气测的校正因子可通用以氢气和氦气作载气测的校正因子可通用以氢气和氦气作载气测的校正因子可通用 以氮气作载气测的校正因子与两者差别大以氮气作载气测的校正因子与两者差别大以氮气作载气测的校正因子与两者差别大以氮气作载气测的校正因子与两者差别大（三）定量方法（三）定量方法1归一化法归一化法2外标法外标法 3内标法内标法 4内标对比法内标对比法 1 1归一化法（归一化法（Normalization ）前提：前提：试样中所有组分都产生信号并能检出色谱峰试样中所有组分都产生信号并能检出色谱峰依据：依据：组分含量与峰面积成正比组分含量与峰面积成正比优点：优点：简便，准确简便，准确定量结果与进样量、重复性无关定量结果与进样量、重复性无关（前提（前提柱子不超载）柱子不超载） 色谱条件略有变化对结果几乎无影响色谱条件略有变化对结果几乎无影响缺点：缺点：所有组分必须在一定时间内都出峰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必须已知所有组分的校正因子不适合微量组分的测定不适合微量组分的测定2外标法（外标法（External standard）：）：以待测组分纯品为对以待测组分纯品为对照物，与试样中待测组分的响应信号相比较进行定量的照物，与试样中待测组分的响应信号相比较进行定量的方法方法a工作曲线法：工作曲线法：i纯品纯品工作曲线，同体积样品与之比较工作曲线，同体积样品与之比较 c前提：进入检测器样品量与峰面积成正比前提：进入检测器样品量与峰面积成正比 b外标一点法：外标一点法：一种浓度对照物对比样品中待测组分含量一种浓度对照物对比样品中待测组分含量前提：截距为前提：截距为0，对照品浓度与待测组分浓度接近，对照品浓度与待测组分浓度接近c外标两点法：外标两点法： 前提：选前提：选 取两点对照品的浓度，需涵盖待测浓度取两点对照品的浓度，需涵盖待测浓度 外标法特点：外标法特点： 1）不需要校正因子，不需要所有组分出峰）不需要校正因子，不需要所有组分出峰 2）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大）结果受进样量、进样重复性和操作条件影响大 每次进样量应一致，否则产生误差每次进样量应一致，否则产生误差图示3内标法内标法(Internal Standard)：无待测物纯品，加入无待测物纯品，加入样品中不含对照物，以待测组分和对照物的响应信号样品中不含对照物，以待测组分和对照物的响应信号对比定量对比定量 对内标物要求：对内标物要求：a内标物须为原样品中不含组分内标物须为原样品中不含组分b内标物与待测物保留时间应接近且内标物与待测物保留时间应接近且R1.5c内标物为高纯度标准物质，或含量已知物质内标物为高纯度标准物质，或含量已知物质内标法优点：内标法优点：进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响进样量不超量时，重复性及操作条件对结果无影响只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰无关只需待测组分和内标物出峰，与其他组分是否出峰无关 适合测定微量组分适合测定微量组分内标法缺点：内标法缺点： 制样要求高；找合适内标物困难；已知校正因子制样要求高；找合适内标物困难；已知校正因子4内标对比法（已知浓度样品对照法）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配制等量加入内标物的样品溶液和对照品溶液内标对比法特点：内标对比法特点： 不需要校正因子不需要校正因子 进样量对结果影响不大进样量对结果影响不大 注：对于正常峰，可以注：对于正常峰，可以h h代替代替A A计算含量计算含量示例n n例例例例1 1：内标法测定无水乙醇中微量水分：内标法测定无水乙醇中微量水分：内标法测定无水乙醇中微量水分：内标法测定无水乙醇中微量水分比较第九节第九节 应用与示例应用与示例本章小结本章小结n掌握塔板理论和速率理论的内容和重要结论掌握塔板理论和速率理论的内容和重要结论n了解气相色谱法检测器的分类和特点了解气相色谱法检测器的分类和特点,掌握掌握FID和和TCD的特点和原理的特点和原理n掌握分离度的影响因素式掌握分离度的影响因素式,熟悉实验条件的选择熟悉实验条件的选择n掌握气相色谱定量分析方法掌握气相色谱定量分析方法n熟悉气相色谱柱的分类及常用固定液的种类熟悉气相色谱柱的分类及常用固定液的种类,了了解气相色谱中固定液选择的原则解气相色谱中固定液选择的原则.