仪器分析第2章气相色谱法.docx

第2章气相色谱法
教学时数：5学时
教学要求：
1、掌握色谱法的基本原理，塔板理论与速率理论，色谱分离效能指标。
2、了解气相色谱法的流程和气相色谱仪
3、理解固定相及重要操作条件的选择（如载体、固定相、温度等的选择）
4、理解常用检测器原理、优缺点及适用范围
5、掌握用气相色谱进行定性、定量分析的方法
教学重点与难点
1、理论塔板数、有效理论塔板数、塔板高度、有效塔板高度的计算。
2、分离度、柱效、选择性之间联系与区别。
3.固定相及重要操作条件的选择
4、色谱定性与定量方法及分析应用。

2.1气相色谱法概述
色谱法作为一种分离手段，其最大特点是分离效率高，它能把各种性质极为相似的物质彼此分离，而后加以检出和测定，是各种分离技术中效率最高和应用最广的一种方法。
在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相；自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相；装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱。当流动相中样品混合物经过固定相时，由于各组分在性质和结构上的差异，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。
一、色谱法的分类
色谱法有多种类型，从不同的角度可以有不同的分类法。
1、按两相的状态分——以流动相命名
分类流动相固定相类型液相色谱液体固体液-固色谱液体液体液-液色谱气相色谱气体固体气-固色谱气体液体气-液色谱2、从采用的色谱柱形式分——以固定相使用形式命名
柱色谱法、毛细管色谱法、平板色谱法（纸色谱法、薄层色谱法、薄膜色谱法）
3、按分离过程的机制分
吸附色谱法——利用吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能的差异进行分离
分配色谱法——利用不同组分在两相中有不同的分配来进行分离
离子交换色谱法——利用离子交换原理
排阻色谱法——利用多孔性物质对不同大小分子的排阻作用
二、色谱法的特点
1、色谱法的优点
A、分离效率高。几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同一根色谱柱上得到分离，能解决许多其他分析方法无能为力的复杂样品分析。
B、分析速度快。一般可在几分钟至几十分钟的时间内完成一个复杂样品的分析。
C、检测灵敏度高。不经过预浓缩可以直接检测10-9g级的微量物质。如采用预浓缩技术，检测下限可以达到10-12g数量级。
D、样品用量少。一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样品。
E、选择性好。选择合适的分离模式和检测方法可只分离或检测感兴趣的物质。
F、多组分同时分析。很短的时间内（20min）实现几十种成分的同时分离与定量。
G、易于自动化。现已可实现从进样到数据处理的全自动化操作。
2、色谱法的缺点
A、定性能力较差。已发展了色谱法与其他多种具有定性能力的分析技术的联用。
B、需要与其它分析方法联用
三、气相色谱仪
气相色谱法是利用气体作为流动相的一种色谱法。在此法中，载气(是不与被测物作用，用来载送试样的惰性气体，如氢、氮等)载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离，然后分别检测。

1、载气系统：系统的气密性、载气流速的稳定性以及测量流量的准确性，对色谱结果均有很大的影响，因此必须注意控制。
2、进样系统：进样系统包括进样器和气化室两部分。
进样的大小，进样时间的长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结果的准确性和重现性。
3、色谱柱和柱箱（分离系统）：分离系统由色谱柱组成。色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。
色谱柱的分离效果除与柱长、柱径和柱形有关外，还与所选用的固定相和柱填料的制备技术以及操作条件等许多因素有关。
4、检测系统：选用不同的检测器对信号进行检测
5、记录系统：
分离系统是核心部件。本章主要讨论分离系统和检测系统。
四、色谱流出曲线及有关术语
1、基线仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值。
2、保留值
死时间tM不被固定相吸附的气体从进样开始到柱后出现浓度最大时的时间。
保留时间tR试样从进样开始到柱后出现峰极大点时所需的时间tR
思考：保留值的大小反映色谱柱的什么性质？（反映了色谱柱的固定相对组分的作用能力）
其大小对色谱分离有什么意义？（保留值不宜太大，否则分析时间太长）
调整保留时间t（S或cm）t=tR—tM试样在固定相中停留的总时间。
死体积VM
保留体积VR进样开始到组分在柱后出现浓度极大点时通过的流动相体积。
相对保留值γ2，1γ2，1==
思考：为什么要提出相对保留值的概念？有什么实际应用价值？
因保留值的大小与很多操作条件有关（如柱长L、填充情况及流动相流速等），情况较复杂，缺少可比性。因此，提出相对保留值的概念。对于多组分的分离意义重大。r21=1，则无法分离。其大小可判断固定相选得是否合适。
相对保留值只与柱温、固定相性质有关，与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关。故是色谱分析