气相色谱图分析

t R2 t R1 2(t R2 t R1 ) R Wb2 Wb1 Wb2 Wb1 2
R=1.0时，两组分稍有重叠；R=1.5时，两组分基本
上可以全分离；R<1.0时，两组分明显重叠。
3. 总分离效能指标 R ：相邻两组分色谱保留值之差与此 两组分半峰宽和之半的比。
t R2 t R1 R Y1 Y1
四、色谱柱的分离效能 色谱柱的主要作用在于使两种或两种以上组分的混合 物分离。常用选择性、分辨率、柱效率等来表示色谱柱的 分离效能。 tR VR 1. 分离因子 12 ：两组分保留值之比。 12 t R VR 。
2 2 1 1
也有用调整保留值之比。 12
2 tR 1 tR
顺序与物质性质有关，信号大小与物质的量有关。
6.2 气相色谱的分离系统
一、分离原理 1. 气固色谱 气固色谱中的固定相是一种具有表面活性的吸附剂， 当样品随载气流过色谱柱时，由于吸附剂对各个组分的吸 附能力不同，经过反复多次的吸附与解吸的过程，使各组 分得以分离。 2. 气液色谱 气液色谱中的固定相是在化学惰性的固体微粒（用来 支持固定液的，称作担体，支持剂）表面，涂上一层高沸 点有机物的液膜，这种高沸点有机化合物称作固定液。 在气液色谱柱内，被测物质中各组分的分离是基于各 组分在固定液中溶解度的不同（即分配系数K的不同）将 各组分分离的。
② 固定液的选择方法 固定液的选择原则是相似相溶原则。 A.分离非极性组分：采用非极性固定液，两者间是色散 力。各组分按沸点顺序彼此分离（沸点规律）。 B.分离极性组分：采用极性固定液，分子间主要是定向 力。各组分按极性大小出峰（极性规律）。 C.分离极性组分与非极性组分混合物：采用极性固定液， 按极性顺序出峰。 当样品组分复杂，用一种固定液不能达到分离要求 时，往往使用混合固定液。 D.氢键型物质的分离：可用氢键型固定液。

2 VR 1 VR
，
12 ，只有 t R >> tM 时，它们才比较接近。 12 分离因子常用来表征柱子的选择性，其值较大时，一
般分离较好。但也有例外。
2. 分离度R（分辨率）：相邻两组分色谱保留值之差与此 两组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值。 分离度是描述混合物中相邻两组分在色谱柱中分离情 况的重要指标。
组分分配系数的差别 组分分配彻底是因为 反复多次的分配（103 106 次 ） 分
二、色谱柱 形状有：U形、螺旋形 材料有：玻璃、不锈钢、铝等 色谱柱有两种：
气固填充柱 把固定相填充到柱中 填充色谱柱 气液填充柱 L=1-10m常用1-5m,内径 =2-4mm 空心毛细管柱:将固定液直接涂在毛细管内壁 L=50-300m,内径 =0.1-0.5mm
⑵ 固定液的选择 气液色谱用的固定液一般是高沸点有机化合物，在操 作温度下，固定液有较低的蒸汽压，一般小于0.5mmHg， 否则易挥发损失。 固定液选择影响到各组分保留时间的大小，直接关系 到各组分能否分离。 各组分分配系数大小，是由该组分在固定液中的溶解 度决定的。而溶解度取决于组分与固定液之间分子的作用 力。
tR
=
n理 (
tR
tM
tM
k 2 ) n理 ( ) 1 k 1
2
五、最佳分离条件的选择 1. 对分离度的要求 ⑴ 定性、定量： 若进行定性分析，R可要求低些。 若进行定量分析，R就要求高些。 ⑵ 分析误差 要求分析误差小些，则R应大些。 ⑶ 组分含量 当欲分离的两组分含量相差越大，则在同样的分析误 差下，完全分离所需的分离度就越大。 一般R 1.5时，基本上能满足分析要求。 R=0.8 1.0 1.5 分离程度 89% 98% 99.7%
⑴ 理论塔板高度 H 理 ：相当于一个理论塔板的高度。其值
以柱长与理论塔板数之比来表示。 H 理 式中：L —柱长
n 理—理论塔板数
L n有效
L n理
⑵ 有效塔板高度 H 有效： H 有效
⑶ 理论塔板数 n理 ：把色谱柱比拟为分馏塔，以理论塔板 数做为描述色谱柱效率的一个指标。
n理 16 ( tR 2 t ) 5.54 ( R ) 2 Wb Y1
二、色谱分析的发展方向 1. 从宏观分析向微观分析方向发展。 2. 从体相到表相，不同层次的分析。
3. 从表观分析到分子内部结构变化的分析。
4. 从静态分析到动态分析。 5. 从定性到定量，出现食品分析的数据库和计算机化的 局面。 此外，分析微生物学、菌种技术与色谱技术结合， 可以确定菌种的选育、变性。
六、填充色谱柱的制备 1. 固定液的用量和涂渍 用量：一般固定液：担体=5～25：100
涂渍：固定液的涂渍一般采用静态法。
方法是：称取固定液，溶解在适当的有机溶剂中。 溶解时，将烧杯放入水浴中，然后加入担体，在一定温度 下摇动烧杯，让溶剂均匀挥发，挥发完后，即涂渍完毕。
2. 装柱 装柱要求担体填充均匀、紧密。填充方法有三种： 泵抽装填法：柱后接一真空泵抽气，使担体填充紧密。适 用于长柱子填装。 振荡装填法：将色谱柱装在振荡器上，边装边振荡，使担 体填充紧密、均匀。 手工装填法：边装边敲击的手工填装法。 3. 色谱柱的老化 填充完毕后，柱子不能马上使用，需做老化处理。 老化的目的： ① 彻底除去填充物中的残余溶剂和某些挥发性杂质。 ② 使固定液更均匀地、牢固地分布在担体表面。 老化的方法：把色谱柱安入色谱仪，用较低的载气流速， 在略高于操作时的柱温下，处理十几个小时，直至记录仪 上的基线平直。
三、流出曲线和有关术语 试样中各组分经色谱柱分离后，依次流出色谱柱，经 检测器转为电信号，然后由记录仪将各组分及浓度变化记 录下来而得到色谱图。 色谱图：① 反映分离的状况。 ② 反映样品的运行状况。
③ 对物质进行定性、定量分析。
1. 流出曲线： 色谱图以组分的变化（转变为电讯号，以mv或mA表 示）为纵座标，流出时间为横座标，这种曲线，即为流出 曲线。
第六章 气相色谱分析(P214)
概述 气相色谱的分离系统 气相色谱的检测系统 气相色谱的定性与定量
6.1 概述
一、色谱分析的应用概况 在现代所有的分析仪器中，没有一种像色谱仪这样在 实际中得到如此迅速和广泛的应用。 目前，色谱分析广泛应用在食品学科，它通过对不同 的物质分析、分离和组合，对物质进行定性和定量的分析， 若色谱分析和质谱分析（MS）或核磁共振（NMR）联用， 则能对物质进行立体结构的分析。
⑶ 柱温的选择 每种固定液都有一定的使用温度。柱温不能高于固定 液的最高使用温度。
柱温影响到组分的分配系数、扩散系数等。
提高柱温可以改善气相和液相传质速率，有利于提高 柱效能。
一般柱温选在试样各组分的平均沸点左右或比平均沸
点稍低一些。
⑷ 进样温度、进样时间、进样量
进样温度：指进样后汽化室的温度。一般选择汽化温度比 柱温高30～70℃。 进样时间：进样速度必须很快，一般进样时，时间应在1 秒以内。 进样量：进样量一般比较少。液体样品一般0.1～5 l ， 气体样品0.1～10ml。
2(1)

2(2)
2(t R 2 t R1 ) Y1
2(1)
Y1
2(2)
2
Y 1 、 Y 1 分别为相邻两组分的半峰宽。 式中： 2(2) 2(1)
由此可以看出： R 1.7 R 。
4. 柱效率：色谱柱在分离过程中由动力学因素所决定的 色谱分离效率。 柱效率通常以塔板数和塔板高度来衡量。
2. 分离条件的选择 ⑴ 担体的选择 气液色谱中的担体，是一种化学惰性的、多孔性的固 体颗粒。
红色担体：如6201红色担体，201红色担体等 硅藻土型 白色担体：由红色担体加Na2CO3煅烧而成。如：101，102 担体 氟担体 非硅藻土型 玻璃担体
对担体的选择：使用较小而均匀的担体能提高柱效能， 对于4～6mm的柱子，使用60～80目担体较合适。
① 分子间作用力 分子间作用力有以下几种： A.色散力：非极性分子间的作用力 非-非 由分子中瞬时 偶极而引起的互相吸引或排斥力。非极性物质之间的力主 要是色散力。 B.诱导力：极性分子与非极性分子间的作用力 非-极 极 性分子的永久偶极与它所诱导产生的另一非极性分子的诱 导偶极之间的作用力，可利用极性固定液分离两种极化程 度不同的非极性物质。 C.定向力（库仑力）：极性分子间的作用力 极-极 是分 子间永久偶极的相互作用力。定向力>>诱导力 D.氢键力：是定向力的一种特殊类型。含N、O、F的化 合物分子越大，氢键力越弱。
式中：FC —载气流速
FC —常压、室温条件下柱出口处载气流速
⑤ 保留体积 VR ：对应于保留时间所流过的载气体积。
。 VR tR FC
⑥调整保留体积 VR ：对应于调整保留时间所流过的体
FC 。 VR t R 积。
利用流出曲线可解决以下问题： ① 根据色谱峰的位置可以进行定性鉴定。 ② 根据色谱峰的面积或高度可以进行定量测定。 ③ 根据色谱峰的位置及宽度，可以对色谱分离情况进行 评价。
Y1 2.354
2
⑸ 拐点（扭转点）：流出曲线上二阶导数为零的两个点。 如图中E、F点。经计算拐点位于0.607h处，拐点间的距 i 2 离 。 ⑹ 峰底宽 Wb ：从峰两边的拐点作切线与基线相交部分 的宽度。如图中IJ。Wb 4 。 ⑺ 保留值：表示组分在色谱柱中停留的时间或者把组分 带出色谱柱所需的载气体积。
2
⑷ 有效塔板数 n有效：由调整保留值与色谱峰宽所算得的 塔板数。
n有效 2 2 tR tR 16 ( ) 5.54 ( ) Wb Y1
2
⑸ 理论塔板数与有效塔板数之间的关系：
n理 t ( R )2 n有效 tR
2 2 tR tR n有效 n理 ( ) n理 ( ) tM tR tR
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保留值有多种，现分别叙述。
① 死时间 tM ：惰性物质通过色谱柱到出现浓度极大点的 时间。
② 保留时间 t R ：进样开始到样品中组分出峰最高点所用 的时间。 （实际保留时间）：扣除死时间后组 ③ 调整保留时间 t R t R tM 。 分的保留时间。 tR
。 ④ 死体积 Vm ：色谱柱内气相的体积。 Vm tM FC
3.高灵敏度。
4.分析速度快。 5.应用广泛。
气相色谱法有上述优点，但也有它的缺点，即从色 谱图上不能直接给出它定性的结果 。
五、流程 在气相色谱中，作为流动相的气体称作载气。 载气→减压阀→净化干燥管→稳压阀→流量计→压力 表→进样口→气化室→色谱柱→检测器→记录仪→电子计 算机积分仪 由记录仪得到的色谱图可进行定性或定量分析。出峰
现以某一组分的流出曲线来说明有关色谱术语。
2. 有关术语 ⑴ 基线： 没有样品只有载气进入色谱柱，经检测器，在 记录仪上得出的线。它反映检测器噪声随时间变化。稳定 的基线是条直线，是仪器是否正常工作的指标。 ⑵ 色谱峰：在操作条件下，样品进入色谱柱，经检测器 转变为相应的电信号，由记录仪反映出信号随时间变化的 曲线。如图中CAD。 ⑶ 峰高h：峰的顶点与基线之间的距离。如图中AB。 ⑷ 半峰宽Y1 2 ：指峰高一半处的峰宽度。如图中GH。
三、气相色谱 气相色谱是用气体作为流动相的层析法。根据固定 相状态的不同：
气固色谱：多孔性固体为固定相，如分子筛、硅胶、活性炭 气相色谱 气液色谱：蒸汽压低，热稳定性好，操作温度下呈液态的物质 涂在担体上做固定相。
目前，大部分气相色谱是以液体为固定相的气液色 谱。
四、气相色谱分析的特点 1.高效率。 2.高选择性。
K 组分在固定相中的浓度 g 组分在流动相中的浓度 g ml ml
=
C固 C流
当载气携带样品进入柱中，气相中的被测物质就溶解 在固定液中。载气连续流经色谱柱，溶解在固定液中的被 测组分会从固定液中挥发到气相中去。随着载气流动，挥 发到气相中的被测组分又会溶解在前面的固定液中，这样 反复多次的溶解、挥发、再溶解、再挥发。在固定液中溶 解度大的组分，较难挥发，K值大，随流动相移动速率小， 后出柱；而K值小的组分先出柱。