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第二章 气相色谱法3

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天然药物化学基础第二章第三节

天然药物化学基础第二章第三节

②样品难溶于洗脱剂
将样品溶解于少量甲醇或丙酮后，均匀拌入适量 吸附剂（1:2~1:3），水浴挥干溶剂。均匀平铺至 柱子顶端。
39
①梯度洗脱：洗脱剂极性从小到大。 ②洗脱剂液面高度始终要高于柱面。 ③控制洗脱剂流速为匀速。 ④有色成分收集各色带洗脱液。 ⑤无色成分则采用等分收集（一般为3倍柱体积） ⑥浓缩洗脱液，薄层检识后合并相同流分。混合成 分则进一步分离。
5
基本概念： 活化：在一定温度下加热去除吸附剂中的水分， 使其吸附能力提高，活性增强的过程。 去活化：向吸附剂中加入一定量水分，使其吸附 能力降低，活性减弱的过程。 液相色谱：流动相为液体的称为液相色谱。
气相色谱：流动相为气体的称为气象色谱。
6
色谱法的分类：
吸附色谱法 分配色谱法 色谱法 聚酰胺色谱法 离子交换色谱法 凝胶色谱法
要求：不与被分离成分反应。 不溶于两相溶剂中。 常用支持剂： 含水硅胶、硅藻土、纤维素、滤纸
42
分配色谱中的固定相和流动相： 固定相：被支持剂固定的溶剂，如水等称为固 定剂。 流动相：与固定相不相混溶的另一相溶剂。
43
（三）固定相与流动相
分配色谱的类型： 根据固定相和流动相相对极性大小不同： 正相分配色谱：极性：固定相>流动相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ反相分配色谱：极性：流动相>固定相 适用范围：
8
①把含有A、B两组 分的混合样品加到 色谱柱顶端，A、B 均被吸附到固定相 上。（Ⅰ号柱）
9
②用适当的流动相 冲洗色谱柱，当流 动相流过时，已被 吸附在固定相上的 两种组分又溶解于 流动相中，而被解 吸附，并随流动相 向前移进。（Ⅱ号 柱）
10
④如此，随着流动相 的不断冲洗，在色谱 柱上不断地发生吸附、 解吸附、再吸附、再 解吸附……的过程。 （Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号 柱）

第二章 药物分析方法—分析化学部分

第二章 药物分析方法—分析化学部分

④色谱峰的区域宽度
峰宽(W)与半峰宽(W 峰宽(W)与半峰宽(W1/2) (W)与半峰宽 峰宽(W) ★★峰宽 从色谱峰两侧的转折点(拐点)作 从色谱峰两侧的转折点(拐点) 切线，在基线上的截距叫峰底宽, 切线，在基线上的截距叫峰底宽, 简称峰宽； 简称峰宽； 半峰宽(W1/2) ★★半峰宽 峰高一半处色谱峰的宽度叫半峰宽。 峰高一半处色谱峰的宽度叫半峰宽。 由于色谱峰顶呈圆孤形，色谱峰的半峰宽并不等于峰底宽的 由于色谱峰顶呈圆孤形， 一半。 一半。
⑤峰高和峰面积 峰高(h) ★★峰高 ★★峰高(h) 是组分在柱后出现浓度极大时的 检测信号， 检测信号，即色谱峰顶至基线的 距离。 距离。 ★★峰面积(A) ★★峰面积(A) 峰面积
⑥保留值 ★ ★保留时间 (tR): 是指被测组 保留时间( 保留时间 分从进样开始到柱后出现浓度最 大值时所需的时间， 大值时所需的时间 ， = 组分在流 动相中停留的时间 + 在固定相 中所停留的时间 ★ ★调整保留时间(tR′) ： 组分的保留时间与死时间的差值： 调整保留时间( 组分的保留时间与死时间的差值： 调整保留时间 tR′=tR-t0 它表示与固定相发生作用的组分比载气在色谱柱中多滞留的时 组分在固定相中所滞留的时间 间，实际上是组分在固定相中所滞留的时间。 实际上是组分在固定相中所滞留的时间。
二、气相色谱法的基本概念 1．色谱常用术语 ．
①色谱流出曲线 是由检测器输出的电信号强度对时间作图所绘制的曲线， 是由检测器输出的电信号强度对时间作图所绘制的曲线， 又 称为色谱曲线图或色谱图。 称为色谱曲线图或色谱图。 色谱图
②基线
是在操作条件下，没有组分流出时的流出曲线。 是在操作条件下，没有组分流出时的流出曲线。 稳定的基线应是一条平行于横轴的直线。 稳定的基线应是一条平行于横轴的直线。 噪音：使基线发生细小的波动的现象 噪音： 基线是在实验操作条件下， 基线是在实验操作条件下，反映检测器系统噪音 随时间变化的曲线。 随时间变化的曲线。

第二章 气相色谱法(2)

第二章 气相色谱法(2)

二、塔板理论
最早由Martin等人提出塔板理 论，把色谱柱比作一个精馏塔， 沿用精馏塔中塔板的概念来描述 组分在两相间的分配行为，同时
引入理论塔板数作为衡量柱效率
的指标。
该理论假定：
（i）在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅速达到平
衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。 （ii）以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续进行的， 而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm）。 （iii）所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴 （纵）向扩散可忽略。
m为组分质量，Vr为保留体积，n为理论塔板数。 当V=Vr 时，C值最大，即
Cmax
n m 2 Vr
由流出曲线方程可推出：
tr 2 tr 2 n 5.54( ) 16( ) W1/2 W
而理论塔板高度（H）即：
L H n
从上两式可以看出，色谱峰W越小，n就越大，而H就越
小，柱效能越高。因此，n和H是描述柱效能的指标。
分加到第0号塔板上，分配平衡后，由于k=1，即ns=nm故
nm=ns=0.5。当一个板体积（lΔV）的载气以脉动形式进入0 号板时，就将气相中含有nm部分组分的载气顶到1号板上， 此时0号板液相（或固相）中ns部分组分及1号板气相中的nm 部分组分，将各自在两相间重新分配。故0号板上所含组分总 量为0.5，其中气液（或气固）两相各为0.25而1号板上所 含总量同样为0.5．气液（或气固）相亦各为0.25。以后每
三、速率理论
1956年荷兰学者van Deemter等在研究气液色谱时，提出
了色谱过程动力学理论——速率理论。他们吸收了塔板理 论中板高的概念，并充分考虑了组分在两相间的扩散和传 质过程，从而在动力学基础上较好地解释了影响板高的 各种因素。该理论模型对气相、液相色谱都适用。 van Deemter方程的数学简化式为

仪器分析(第四版)第二章

仪器分析(第四版)第二章
一个板体积 3.试样开始都加在0号板上，且试样沿色谱方向的扩 散（纵向扩散）忽略不计 4.分配系数在各塔板上是常数


3
塔板高度
H
2 1 A 0
L
L H n
P12例
n>50，对称的峰形曲线 气相色谱中，n约为103-106，呈趋于正态分布曲线
理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留
时间（tR）和峰底宽（Y）或半峰宽（ Y1/2 ）按下
4）k与保留时间的关系
若流动相在柱内线速度为u（一定时间内载气在柱内
流动的距离，若固定相对组分有保留作用，组分在
柱内的线速度us小于u，两者比值为滞留因子
R S uS / u
也可用质量分数表示：
mM RS w mS m M
1 1 mS 1 k 1 mM

推导：
组分和流动相通过长度为L的色谱柱，所需时间为：

理论上可以推导出：
VS 1 kK K VM
相比，: VM / VS, 反映各种色谱柱柱型及其结构特征 填充柱（Packing column）: 6~35 毛细管柱（Capillary column）: 50~1500

结论：
分在两相中质量比，均与组分及固定相的热力学性
1）分配系数是组分在两相中的浓度之比，分配比是组
试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测 器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号，由记录仪所记录下的信号——时间曲线 或信号——流动相体积曲线，称为色谱流出曲线，
常用术语：
基线： 在操作条件下，仅有纯流动相进入检 测器时的流出曲线。 稳定的基线为一直线
基线漂移：基线随时间定向缓慢变化

2气相色谱分析法(GC)-生化分析

2气相色谱分析法(GC)-生化分析

根据固定相的状态不同，又可将其分为气-固色谱 和气-液色谱。
二、气相色谱结构流程
process of gas chromatograph
1-载气钢瓶； 2-减压阀； 4-针形阀； 7-气化室； 5-流量计； 8-色谱柱；
3-净化干燥管； 6-压力表； 9-检测器；
10-放大器； 11-温度控制器； 12-记录仪
chromatographic
columns and choice of operating condition
第三节 分离操作条件的选择
choice of chromatographic operating condition
二、其它操作条件的选择
choice
of other operating condition
1. 基本原理及方法
基本原理：
在一定条件下，高分子及非挥发性有机化合物遵循一定
的裂解规律，即特定的样品能够产生特征性的裂解产物及产 物分布，采用气相色谱分析、鉴定裂解产物，据此可对原样
品进行表征。
方法：
样品置于裂解器中，在严格控制的条件下，快速加热，
使之迅速分解成为可挥发的小分子产物，然后直接将裂解产 物送入色谱柱中进行分离，获得定性定量数据。
1.作为担体使用的物质应满足的条件
•
•
比表面积大，孔径分布均匀；
化学惰性，表面无吸附性或吸附性很弱，与被分离组份
不起反应； • • 具有较高的热稳定性和机械强度，不易破碎； 颗粒大小均匀、适度。一般常用60~80目、80~100目。
2.担体（硅藻土类）
红色担体：
孔穴密集、孔径小、比表面积大，对强极性化合物吸 附和催化性较强，可使它们因吸附而拖尾。只适于分离非 极性或弱极性化合物。 白色担体：

仪器分析 第三版 课后答案

仪器分析 第三版 课后答案

第二章气相色谱分析习题答案1.简要说明气相色谱分析的基本原理借助两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。

组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。

2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分？各有什么作用？载气系统：包括气源、气化净化和气体流速控制部件。

除去水、氧等有害物质，使流量按设定值恒定输出。

进样系统：包括进样器、气化室。

作用时将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化。

色谱柱和柱箱：包括温度控制装置。

作用是分离样品中的各组分。

检测系统：包括检测器、放大器、检测器的电源控温装置。

从色谱柱流出的各组分，通过检测器把浓度信号转变为电信号，经过放大器放大后送到数据处理装置得到色谱图。

记录及数据处理系统：将检测到的电信号经处理后，并显示。

3.当下列参数改变时：(1)柱长缩短，(2)固定相改变(3)流动相流速增加，(4)相比减少，是否会引起分配系数的改变？为什么？答：固定相改变会引起分配系数的改变，因为分配系数只与组分的性质及固定相与流动相的性质有关。

所以：(1)柱长缩短不会引起分配系数改变(2)固定相改变会引起分配系数改变(3)流动相流速增加不会引起分配系数改变(4)相比减少不会引起分配系数改变4.当下列参数改变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减小，(4)相比增大，是否会引起分配比的变化？为什么？答：k=K/β,而β=V M/V S,分配比除了与组分，两相的性质，柱温，柱压有关外，还与相比有关，而与流动相流速，柱长无关．故：(1)不变化，(2)增加，(3)不改变，(4)减小5.试以塔板高度H做指标，讨论气相色谱操作条件的选择解：提示：主要从速率理论(vanDeemerequation)来解释，同时考虑流速的影响，选择最佳载气流速.P13-24。

(1)选择流动相最佳流速。

气相色谱

气相色谱

在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时 的浓度（g· mL-1）比称为分配系数，以K表示。 待测组分在固定相和流动相之间发生的吸附，脱附 或溶解，挥发的过程叫做分配过程。
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中浓度 Cs K Cm K
（分配系数是色谱分析的依据）
分配系数K是由组分及固定液的热力学性质决定的， 随柱温，柱压变化，与柱中气相、液相的体积无关。 当K=1时，组分在固定相和流动相中浓度相等； 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于在流动相中的浓 度； 当K<1时，组分在固定相中的浓度小于在流动相中的浓 度。
（2-11）
1 1 m 1 k 1 S mM
组分和流动相通过长度为L的色谱柱所需时间分别
L tR us
(2 13)
tM
L u
(2 14 )
推导：t R t M (1 k )
' tR tM tR k tM tM
(2 15) (2 16 )
k可由实验测得。
死时间（dead time） tm 指不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷）从 进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。 保留时间（retention time）tR 指被测样品从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时 间O’B。 调整保留时间（adjusted retention time）tR’ tR’=tR-tm 某组分由于溶解或吸附与固定相，比不溶解或不被吸 附的组分在色谱柱中多滞留的时间。
图12.2 色谱流出曲线
（1）基线（base line）
当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实验操 作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称 为基线。 （2）保留值（retention value）

化验基础知识

化验基础知识

第二章 有效数字的处理
• 三、有效数字运算法则
• 1.在加减法运算中，每数与它们的和或差的有 效数字的保留，以小数点后面有效数字位数最少 的为标准。在加减法中，因是各数值绝对误差的 传递，所以结果的绝对误差必须与各数中绝对误 差最大的那个相当。
• 例如：2.0375＋0.0745＋39.54 = ？
第三章 高效液相色谱法
• 注意事项 • 1.虽然泵能耐压6000PSI的压力，但不要使泵
处于4000PSI以上的压力为宜。 • 2.安装与拆卸色谱柱时应注意柱的连接方向，
千万不能接反。否则可能导致柱效降低，甚至损 坏色谱柱。 • 3.严禁开空泵。在无流动相通过时不要扳动进 样阀的操作杆，使用时要注意尽可能少扳动，以 免磨损内部的密封垫圈。 • 4.为了延长检测器灯源的使用寿命，在色谱泵 稳定后再打开检测器电源开关，分析结束后立即 关闭检测器。 • 5.应使用高纯度、高质量的溶剂和试剂。
第三部分 仪器分析法
• 第一章 比色法 • 一、原理与适用范围 • 在可见光区，除某些物质有吸收外，很
多物质本身并没有吸收，但可在一定条件 下加入显色试剂或经过处理使其显色后， 根据颜色深浅与浓度成正比关系，则可用 比色法测定含量。
第一章 比色法
• 二、仪器 • 可见分光光度计（或比色计）其应用波
三、注意事项
• 1.沉淀法测定，取供试品应适量。取样量多，生 成沉淀量亦较多，致使过滤洗涤困难，带来误差； 取样量教少，称量与各操作步骤产生的误差较大， 使分析的准确度较低。
• 2.不具挥发性的沉淀剂，用量不宜过量太多， 以过量20～30%为宜。过量太多，生成络合物， 产生盐效应，增大沉淀的溶解度。
挥发性低、热稳定性差、分子量大的高分子化合 物以与离子型化合物等的定性、定量分析。中国 药典主要用于药品的含量测定、有关物质检查、 杂质限度检查和鉴别等。 • 三、仪器 • 高效液相色谱仪主要由输液泵系统、进样器系 统、色谱柱、检测器、记录器、显示器与数据处 理机（或兼有组分收集系统）等组成。使用时应 按仪器的说明书进行操作。

《仪器分析》作业题解答

《仪器分析》作业题解答

第二章气相色谱法1.简要说明气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。

组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。

2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统．进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中．19.有哪些常用的色谱定量方法?试比较它们的优缺点和使用范围?（1）．外标法：外标法是色谱定量分析中较简易的方法．该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。

使浓度与待测组份相近。

然后取固定量的上述溶液进行色谱分析．得到标准样品的对应色谱图，以峰高或峰面积为纵坐标，以浓度为横坐标作峰高或峰面积对浓度的标准曲线．该曲线为一通过原点的直线．分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后．由标谁曲线即可查出其百分含量．此法的优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析和自动分析；但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性．（2）．内标法：当只需测定试样中某几个组份．或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法．具体做法是：准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析．根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高)]和相对校正因子．求出某组分的含量．内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的，因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差．内标法的要求是：内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应与试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份．内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。

第二章 色谱法原理

第二章 色谱法原理

保留时间是色谱法定性的基本依 据，但同一组分的保留时间常受到流
动相流速的影响，因此色谱工作者有
时用保留体积来表示保留值。
6. 保留体积VR 指从进样开始到被测组分在柱后出 现浓度极大点时所通过的流动相的体积。 保留时间与保留体积关系：
VR= tR Fco
7.调整保留体积VR 某组分的保留体积扣除死体积后，称 为该组分的调整保留体积。
以后每当一个新的板体积载气以脉动式进入 色谱柱时，上述过程就重复一次，如下所示：
塔板号r 进样 q p 0 0.5 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.125 0.125 1 2 3
进气1△V q p
进气2△V q 0.125 0.125+0.125 p 0.125 0.125+0.125
色谱图（无铅汽油）
农药
碳酸饮料
2、 区域宽度 色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线 的重要参数之一，用于衡量柱效率及反 映色谱操作条件的动力学因素。表示色 谱峰区域宽度通常有三种方法。
1.标准偏差---即0.607倍峰高处色谱 峰宽的一半。 2.半峰宽Y1/2---即峰高一半处对应的峰 宽。它与标准偏差的关系为 Y1/2=2.354 3.峰底宽度Y---即色谱峰两侧拐点上的 切线在基线上截距间的距离。它与标 准偏差的关系是 Y = 4
始于马丁（Martin）和辛格（Synge）
提出的塔板模型。
分馏塔：在塔板上多次气液平衡，按沸
点不同而分离。
色谱柱：组分在两相间的多次分配平衡，
按分配系数不同而分离。
板式精馏塔
塔板理论的导出 将色谱分离过程比拟作蒸 馏过程，引用了处理蒸馏过程 的概念、理论和方法来处理色 谱过程。把色谱柱比作一个分 馏塔，色谱柱可由许多假想的 塔板组成（既色谱柱可分成许 多小段），

第2章气相色谱法

第2章气相色谱法

对分离较差，峰底宽度难于测量，则用下式表示分离度
R'
tR2 tR1
1 2
(Y12(1)

Y1 2
(
2)
)
20
C
W G

色谱分离基本方程式
体系的热力 学性质
R 1 n ( 1) ( k )
4
k 1
n

(
k
k
1)
2

n有效
R1 4
n有效
( 1)
现现 代代 仪器分析 仪器分析
改变k的方法是：
改变柱温：影响分配系数 改变相比：即改变固定相的量及柱的死体积(采用细颗粒的固定相，
填充紧密且均匀)
分离度与柱选择性的关系
α是色谱柱选择性的量度， α越大，色谱柱选择性越好，分离效 果越好
通过改变固定相，使各组分的分配系数有较大的差别
L

16R
2
(
1)2
17
W CG
现现 代代 仪器分析 仪器分析
B/u分子扩散项：“塞子”前后存在着浓度差
B 2Dg
弯曲因子
气相分子扩散系数

Dg
1
M 载气
摩尔质量大的载气可使B值变小，有利于分离
载气流速愈小，保留时间愈长，分子扩散项的影响也愈 大，从而成为色谱峰扩散的主要因素
18
W CG
现现 代代 仪器分析 仪器分析
调VM整，保或留V体R’=积tRV’·RF’0：指扣除死体积后的保留体积：VR’=VR－
相对保留值r21
指组分2与另一组分1的调整保留值之比。相对保留值只与柱 温及固定相性质有关，与其它色谱操作条件无关，它表示了 色谱柱对这两种组分的选择性： r21相差越大，分离越好。 r21 ＝1，不能分离

天然药物化学(中药化学)中药化学第二章2(3)色谱分离技术

天然药物化学(中药化学)中药化学第二章2(3)色谱分离技术

浓缩
柱层析操作（跑柱子）
二）、薄层色谱
粒径 5~40 m
1．吸附剂
硅胶
硅胶H 硅胶G 硅胶GF254 硅胶HF254
常用
氧化铝 硅藻土
聚酰胺
微晶纤维素
想一想 H、G、F各代表何种意思？试解释硅胶HF365？
种类
玻璃板 塑料膜
厚度 2mm
规格
5cm×20cm 10cm×10cm 10cm×15cm
紫外分析仪(三用)
6．检视装置
摄像设备
薄层色谱扫描仪(CS9301型）
7、操作技术
分类 自制薄层板
无黏合剂 含黏合剂
10%～15%煅石膏
0.2%～0.5%羧甲基纤维素钠水 溶液
1．薄层板 制备
市售薄层 板
操作方法
普通薄层板(玻璃、聚酰胺薄膜和铝基)
分类
高效薄层板（固定相粒径为5~7 ）um
操作方法
临用前一般应在110℃活化30分钟。聚酰胺薄膜不需活 化。铝基片薄层板和聚酰胺薄膜可根据需要剪裁
制板操作方法
• 将1份固定相和3份水（或羧甲基纤维素钠水 溶液）在研钵中沿同一方向研磨混匀，去除 表面的气泡后，置玻璃板上使涂布均匀，或 倒入涂布器（见图8-14）中，在玻板上平稳 地移动涂布器进行涂布(涂层厚度为0.2mm～ 0.3 mm)，取涂好的薄层板，置水平台上于室 温下晾干后，在110℃活化30分钟，立即置于 有干燥剂的干燥器中备用 。
薄层色谱（TLC） 纸色谱（PC) 薄膜色谱（TFC）
一、吸附色谱：利用吸附剂对被分离化合物分子 的吸附能力的差别而实现分离的一类色谱。
硅胶
氧化铝 活性炭 聚酰胺
吸附原理
物理吸附
化学吸附——碱 性化合物

仪器分析-气相色谱分析

仪器分析-气相色谱分析

• 3、保留值：是试样各组分在
色谱柱中保留行为的量度，它 反映组分与固定相间作用力大 小，通常用保留时间和保留体 积表示。 死时间tM：不被固定相吸附或 溶解的组分（如空气、甲烷） 从进样到出现其色谱蜂最大值 所需的时间，图中O'A'所示。 保留时间tR ：指某组分通过 色谱柱所需时间，即试样从进 样到出现峰极大值时的时间， 图中Ｏ‘Ｂ所示。 调整保留时间tR’ 死时间后的 保留时间，它是组分在固定相 中的滞留时间。图中A’B所示， 即 tR’ = tR － tM
通常以有效塔板数neff 和有效塔板高度Heff 表示：
neff H eff
t t 2 5.5 4( ) 1 6( )2 W1 / 2 Wb L neff
' R
' R
2-2-3 速率理论
• 塔板理论存在的假定有缺陷,不能解释塔板高度H
受那些因素影响. 1956年，荷兰化学工程师van Deemter提出了色谱过程动力学速率理论。 • van Deemter方程：H=A+B/u+C*u u 为流动相线速度； A，B，C 为常数. 其中: A — 涡流扩散系数； B — 分子扩散系数； C — 传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系 数）
• 1、气路系统
• 载气：H2，N2，He，Ar等 • 净化器：提高载气纯度 • 稳压恒流装置，气体流速控制和测量。
• 2、进样系统
• 进样器： 微量注射器、六通阀 • 气化室：瞬间气化，死体积尽可能小
• 3、分离系统
• 色谱柱有填充柱和毛细管柱两大类
2-1-3 组成
• • • • •
4、温控系统 色谱柱、气化室、检测室三处温度控制 气化室温度应使试样瞬间气化但又不分解； 检测器除氢火焰外都对温度敏感； 柱温的变化影响柱的选择性和柱效，因此柱室的 温度控制要求精确，温控反复根据需要可以恒温， 也可以程序升温。

第二章第4节 气相色谱仪

第二章第4节 气相色谱仪
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3． 氢火焰离子化检测器（FID：hydrogen
flame ionization detector） （1）特点
a. b. c. 典型的质量型检测器， 对有机化合物具有很高的灵敏度， 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏
度低或不响应。 d. 氢焰检测器结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速 等特点。 e. 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达 10-12g·g-1。
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2．热导检测器(TCD:Thermal Conductivity Detector)
根据不同的物质具有 不同的热导系数原理 制成的。热导检测器 由于结构简单，性能 稳定，几乎对所有物 质都有响应，通用性 好，而且线性范围 宽，价格便宜，因此 是应用最广，最成熟 的一种检测器。其主 要缺点是灵敏度较低。
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稳流阀
• 程序升温用气相色谱仪通常还配有稳流 阀，以维持柱升降温时气流的稳定。其 工作原理是针阀在输入压力保持不变的 情况下旋到一定的开度，使流量维持不 变。当进口压力 稳定，针阀两端的压力 差 ，当 等于弹簧压力时，膜片两边达到 平衡。当柱温升高时，气体阻力增加， 出口压力 增加，流量降低。因为 是恒定 的，所以 小于弹簧压力，这时弹簧向上 压动膜片，球阀开度增大，出口压力 增 大，流量增加， 也相应下降，直至 等于 弹簧压力时，膜片又处于平衡，使气体 流量维持不变。
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气相色谱外观
气路系统
进样系统
分离系统
检测器
温控系统
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气相色谱立体结构流程
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气相色谱法的建立

气相色谱法的建立

气相色谱法的建立第一章前言1，气相色谱法气相色谱法是根据气-固、气-液、气-液-固之间的相平衡，借溶质分配系数的不同而进行分离的方法。

建立相平衡的“界面”最好是无穷大，气相色谱法能满足在这个极大的表面上瞬间建立相平衡的条件。

由于一般用惰性气体作载气，故可认为溶质和载气分子之间基本上没有相互作用。

为减少色谱柱中的纵向扩散，流动相最好用分子量大的载气。

另外，还存在一个使理论塔板高度（H）最小的最佳线性流速。

但气相色谱法在选择色谱柱时基本上可以忽略这些。

研究固定相液体、载体表面、吸附剂以及溶质在液相中或固体表面上的分子间相互作用，才是选择色谱柱的必要事项。

2，哪些样品可以作为分析对象分析样品的物性（如沸点、官能团、反应性、溶解的溶剂系统等）与选择气相色谱的分离条件密切相关。

保留体积（Vg）与样品沸点（TB）之间的关系：式中：M1—液相的分子量，γ—溶质的活度系数（同系物溶质的γ基本相同，则保留体积的对数与TB成直线关系），T—色谱柱温。

（1）溶质之间沸点相差20℃时：容易用标准色谱柱分离；（2）溶质之间沸点相差10℃时：若选择与溶质有相似极性的固定液，很容易分离；（3）溶质之间沸点相差5℃时：用较长的色谱柱或用结构与溶质很类似的固定液；（4）溶质之间沸点相差0~2℃时：当两者的沸点相近时，若每种溶质的官能团不同，选用与其中一种溶质的极性相近的固定液就容易进行分离。

但对具有相同官能团的同系物要选择可以利用结构差异的固定相（如分离o-，m-，p-位取代苯可用FFAP/Carbopak C等气-液-固体系）；（5）溶质沸点在-50℃以下：用强吸附剂作填料，而且柱温要置于低温；（6）溶质沸点在-50~20℃：用吸附剂或以吸附剂为载体，且在担体上涂渍极性固定液的填料；（7）溶质沸点在20~300℃：几乎所有的填料均可使用；（8）溶质沸点在300℃以上：用高沸点固定液或根据情况将样品衍生化后再供分析用，或者用液相色谱法测定。

第二章(中药制剂的鉴别)

第二章(中药制剂的鉴别)

二 微量升华法
1原理：
利用某些成分的升华性，在一定温度下将其从制剂中升华分 离出来，并以升华物所具有的某些理化性质作为制剂鉴别的 依据。 2 特点： 简便、实用，由于升华性仅为少数中药化学成分所具有且升 华物纯度较高，故专属性较好。 3 操作方法： 微量升华法常用，少数使用坩埚法或蒸发皿法。
三 光谱法
4 常用的一般化学反应 主要用于制剂中生物碱、黄酮类、蒽醌类、皂苷、香豆 素、萜类以及各种矿物类成分的鉴别 （1）生物碱
碘化铋钾反应
碘化汞钾反应 硅钨酸反应 苦味酸反应
产生红棕色沉淀
产生类白色沉淀 产生白色沉淀 产生黄色结晶性沉淀
需在酸性条件下进行。注意事先排除其它成分的干扰。 少数生物碱不与上述通用沉淀试剂反应，而具有专属性较强 的其它反应。
荧光显色
喷雾显色
6 操作过程
薄层板活化→点样→展开→显色与检视→结果判断 （1）薄层板的活化
吸附原理的薄层法用板应在110℃活化30分钟，放干燥器中备用。 ①市售薄层板：如在贮放期间被空气中杂质污染，使用前可用三 氯甲烷、甲醇或二者的混合溶剂在展开缸中上行展开预洗后活化。 ②自制薄层板：除另有规定外，将1份固定相和 3份水（或0.2% ～ 0.5% 羧甲基纤维素钠水溶液）在研钵中向同一方向研磨混合，去除表面 的气泡后铺板，置水平台上室温下晾干后，在反射光及透射光下检查其 质量，若板面不均匀、不平整或有麻点、有气泡、有破损及污染等情况 ，应重新铺制检查合格后活化。
附：自制薄层板
自制薄层板通常使用玻璃，规格常有 10cm×10cm 、 10cm×15cm 、 20cm×10cm、20cm×20cm。 常用的固定相有硅胶 G 、硅胶 GF254 、硅胶 H 、硅胶 HF254 等。其颗粒大 小，一般要求直径为10～40μm。 薄层板多采用湿法制备，能使固定相在玻板上涂成一层符合厚度要求的 均匀薄层（250～300μm） 。

第二章气相色谱分析法作业

第二章气相色谱分析法作业

第二章气相色谱分析法一、简答题1.色谱内标法是一种准确度较高的定量方法。

它有何优点？2.分离度R是柱分离性能的综合指标。

R怎样计算？在一般定量、定性或制备色谱纯物质时，对R如何要求？3. 什么是最佳载气流速？实际分析中是否一定要选择最佳流速？为什么？4. 在色谱分析中，对进样量和进样操作有何要求？5. 色谱归一化定量法有何优点？在哪些情况下不能采用归一化法？6. 试析影响气相色谱仪的热导池检测器的灵敏度的主要因素。

7. 柱温是最重要的色谱操作条件之一。

柱温对色谱分析有何影响？实际分析中应如何选择柱温？8. 色谱柱的分离性能可用分离效率的大小来描述。

分离效率怎样表示？其大小说明什么问题？要提高分离效率应当怎么办？9. 在一根色谱柱上，欲将含 A、B、C、D、E 五个组分的混合试样分离。

查得各组分的分配系数大小如: K B> K A> K C> K D,K E=K A,试定性地画出它们的色谱流出曲线图，并说明其理由？10. 色谱固定液在使用中为什么要有温度限制？柱温高于固定液最高允许温度或低于最低允许温度会造成什么后果？11. 在气相色谱分析中为了测定下面组分，宜选用哪种检测器？为什么？⑴蔬菜中含氯农药残留量；⑵测定有机溶剂中微量水⑶痕量苯和二甲苯的异构体；⑷啤酒中微量硫化物12. 某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上分离效果却很差，试分析原因。

13. 根据Van Deemter方程，推导出A、B、C常数表示的最佳线速u opt和最小板高H min。

14. 已知：f i’、f s’、A i、A s分别为待测组分（i）和内标物质（s）的相对质量校正因子和色谱峰面积，m s、m分别为内标物的质量和待测试样的质量，请推导出计算i组分质量分数的色谱定量分析内标法公式。

15. 用热导池检测器时，为什么常用H 2和He 作载气而不常用氮气作载气？ 16. 简述根据色谱流出曲线可以解决那些问题？17. 什么是塔比板理论？它对色谱的贡献和它的局限性是什么？18.毛细管色谱柱与填充色谱柱有哪些主要差别？Van Deemter 方程式用于这两种色谱柱的表现形式有何差异？19. 气相色谱对用于固定相的固定液有哪些要求? 为什么？ 20.对于永久性气体的分离为什么常采用气—固色谱？ 二、计算题1.若在1m 长的色谱柱上测得分离度为0.68,要使它完全分离，则柱长至少应为多少米？2. 在2m 长的色谱柱上，测得某组分保留时间（t R ）6.6min ，峰底宽（Y ）0.5min ，死时间（t m ）1.2min ，柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速（F c ）40ml/min,固定相（V s ）2.1mL,求：(提示：流动相体积，即为死体积)⑴ 分配容量k ⑵ 死体积V m⑶ 调整保留时间 ⑷ 分配系数 ⑸ 有效塔板数n eff ⑹ 有效塔板高度H eff3. 已知组分A 和B 的分配系数分别为8.8和10，当它们通过相比β=90的填充时，能否达到基本分离（提示：基本分离R s=1）4. X 、Y 、Z 三组分混合物min 5)(=X R t ，经色谱柱分离后，其保留时间分别为：min 5)(=X R t ，min 7)(=Y R t ,min 12)(=Z R t ,不滞留组分的洗脱时间m in 5.1=M t ，试求：(1)Y 对X 的相对保留值是多少？ (2) Z 对Y 的相对保留值是多少？ (3)Y 组分的色谱柱中的容量因子是多少？ (4)X 对Y 的容量因子之比是多少？5. 一试样经气相色谱分析，在6.5min 时显示一个色谱峰，峰的宽度为5mm ，记录纸移动的速度为101min mm -⋅，在柱长2m 的色谱柱中其理论塔板是多少？相应的理论塔板高度是多少？6. 有一气液色谱柱，长2m ，在不同线速时，相应的理论塔板数如下：u /cm ·s -14.0 6.0 8.0 n 323 308 253计算：（1）最佳线速；（2）在最佳线速时，色谱柱的理论塔板数。

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水、除杂处理
适用对象：特别用于永久性气体和惰性气体的分离
高分子多孔小球（GDX）
特点：极性和非极性吸附剂，疏水性很强，球形颗粒，大小 均匀，有利于色谱柱的填充，可改变GDX的极性和孔径来 提高柱效。 适用对象： ①极性样品：多元醇、脂肪酸、腈类、胺类
②非极性样品：烃、醚、酮等
③有机物中微量水的测定
邻苯二甲酸二丁 酯
邻苯二甲酸二壬 酯
100
二氯甲烷、 丙酮
非极性和弱极性 物
160
乙醚、甲醇 弱极性物质（醇、 醛、酮
常见的固定液
名称 温度最高使 常用溶剂 相对极性 用 /℃ 适用对象（参考）
磷酸三甲 苯酯
有机皂土 聚乙二醇 （ 1500~200 00）
130
二氯甲烷、 丙酮
甲苯 丙酮、乙 醇、氯仿
（二）固定液 1、对固定液的要求
①挥发性小 ②化学稳定性好
③热稳定性好
④选择性高 ：填充柱一般要求 21＞1.15；毛细管柱， 21＞1.08 ⑤溶解性好 ⑥有合适的溶剂溶解
2、组分与固定液分子间的相互作用
（ 1 ）定向力（静电力）： 由于极性分子具有永久 偶极矩而产生的一种静电相互作用力。 结论： ①是和组分分子、固定液分子的极性有关的一个力 （极性愈强，作用力愈大，组分保留值越大 ） ②作用力是一个和温度有关的参数
＋2
＋4 氢键型
弱极性物质（醇、 醛、酮
芳烃 极性化合物，醛、 酮、酯，分离芳烃 和非芳烃
200 80~200
β β ＇－ 氧二丙腈
100
甲醇、丙 酮
＋5
芳烃和非芳烃分离， 低级烃，含氧化合 物
精品课件！
精品课件！
三、聚合物固定相
它既起固定液作用直接用于分离，也可作为 载体在其表面涂渍固定液后再用。 由于是人工合成的，可控制其孔径大小及表 面性质。圆球型颗粒容易填充均匀，数据重现性 好。在无液膜存在时，没有“流失”问题，有利 于大幅度程序升温。
成为均匀的薄膜
⑤要有较大的孔隙率，以便减小柱压降
1、担体的种类 红色硅藻土 硅藻土型
担体
非硅藻土型
白色硅藻土
（1）红色硅藻土担体
特点：
①表面孔穴密集，孔径比较小（1μm），比表面较 大（4.0m2/g）能负载较多的固定液；
②机械强度好，不易破碎； ③分离效能高，用于分析非极性和弱极性化合物； ④一般红色担体和非极性固定液配伍。 缺点：担体表面存在活性中心，在分离极性物质时 色谱峰易拖尾 国产：6201，201；301等
这类高分子多孔微球特别适用于有机物中痕 量水的分析, 也可用于多元醇、脂肪酸、脂类等 的分析。
缺点：
色谱峰容易出现拖尾，降低柱效，而且进样 量越大，拖尾越严重。 在某些情况下，如高温使用时，常具有催化 活性，所以不宜分析高沸点和含有活性组分的 样品。
活性炭
特点：非极性吸附剂，表面活性大而不均一，使用温度
应低于300℃ 适用对象：
①分离永久性气体（N2、CO2 、CH4等）
②低沸点烃类 ③不宜分析高沸点组分和具有活性组分样品（峰拖尾严 重，降低柱效）
色散力是非极性分子间的作用力，它的产
生是由于分子具有周期性变化的瞬间偶极矩，
并伴随有一同步的电场产生，这电场又会使邻
近的分子极化，极化了的分子反过来又使瞬间
偶极矩的变化幅度增大，于是产生了色散力。
（4）氢键力 氢键力也是一种分子间的力。当化合物中的某
氢原子和两个电负性很大而原子半径较小的原子
相结合时，就会形成氢键
（2）白色硅藻土担体
特点：
①表面孔径比较粗，约8～ 9μm，且比表面较小 （1.0m2/g）
②由于表面活性中心减少，表面惰性好，主要用 于分析极性和碱性物质； ③白色担体和极性固定液配伍。
缺点：机械强度较差，易碎。在固定液涂渍和装 柱时要细心操作，避免破损。 国产：101，102系列
比较两种载体的优缺点
（4）釉化处理（使表面玻璃化、堵住微孔）
特点：担体上固定液涂渍量少，柱子适宜于分离
高沸点化合物，柱效比较高 (5)其他处理方法
担体ห้องสมุดไป่ตู้选择遵循的原则
①固定液质量分数＞5％，选用硅藻土型担体 ②固定液质量分数＜5％，选用经预处理的担体
③分离高沸点组分时，选用玻璃微球担体
④分离强腐蚀性组分时，选用氟载体

混合组分在色谱柱上能否分离，主要取决于所用 固定相，选择固定相是GC的关键问题

固定相主要分二大类：
固体固定相
液体固定相
一、固体固定相――气-固（吸附）色谱固定相
吸附——物理化学过程 吸附剂分类： 非极性吸附剂：如活性炭 吸附剂
极性吸附剂：如硅胶、氧化铝、分子筛等
固体固定相的特点：
优点：比表面积大，200～ 1000m2/g，吸附 容量大、选择性好、价廉、热稳定性好、在较 高温度下使用几乎不流失。操作中，活化后直 接装柱使用。
红色载体 柱效 强度 比表面 活性中心 较高 高 大（3~10 m2/g） 有 白色载体 较低 低 小（1~3 m2/g） 少
适宜涂渍
适于分离
非极性固定液
非极性、弱极性化合物
极性固定液
极性化合物
（ 3 ）非硅藻土担体
玻璃微球： 表面比较光滑，即使经过表面处理，固定液的 涂渍仍然很小，在0.05-0.5％之间 在低于组分沸点 200 ～ 220 ℃的柱温下分析高 沸点的样品 氟载体（聚四氟乙烯）： 主要用于分析强极性和强腐蚀性物质 由于固定液涂渍困难，柱填充时需要在低温下 操作，一般柱效不高，用得较少。
（ v ）分离能形成氢键的试样：一般选用极性或
氢键型固定液。
试样中各组分按与固定液分子间形成氢键 能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出， 最易形成氢键的后流出。
（ⅵ ）复杂的难分离物质：可选用两种或两种以上 混合固定液。
注：对于样品极性情况未知的，一般用最常
用的几种固定液做试验
常见的固定液
对芳香族异构体的分离非常有效。
4、固定液的选择 （i）分离非极性物质：一般选用非极性固定液 组分和固定液分子间的作用力主要是色散力
试样中各组分按沸点由低到高的顺序出峰
常用的有：角鲨烷（异三十烷）、十六烷、硅
油等
（ ii ）分离中等极性物质：一般选用中等极性固 定液 组分和固定液分子间的作用力主要是色散
例：分离沸点相差极小的苯（沸点80.l℃）和环乙烷（沸点
为80.8℃）
若采用非极性固定液则很难使二者分离 采用中等极性的邻苯二甲酸二壬酯作固定液，可以定量
分离，苯的保留时间是环己烷的3.9倍，环乙烷先出峰，
选用极性更强的β，β’-氧二丙腈作固定液，苯的保留
时间是环己烷的6.3倍，就更容易将其分离了
+3 ， 称中等极性固定液
+4～+5 , 称强极性固定液
第一类：非极性固定液 多数是饱和烷烃，如：异角鲨烷。固定液
和组分分子间的作用力是色散力，主要用于
分离烃类和非极性化合物
第二类：弱极性固定液 主要是含甲基的硅氧烷类。固定液和组分分子间 的作用力为色散力。
第三类：中等极性固定液
种类多、应用广，如硅氧烷（OV－17）等 固定液和组分分子间的作用力属于诱导力 和色散力。最高使用温度为200～300℃ ，中
名称 最高使用温 度 /℃ 150 常用溶剂 适用对象（参考）
角鲨烷（异三十烷）
乙醚、甲苯
一般烃类及非极 性化合物 高沸点烃类、酯 类、醚 非极性或弱极性 化合物
阿皮松L（真空润 滑脂L） 甲基硅油
300
苯、氯仿
200～270
甲苯、乙醚
常见的固定液
名称 二甲基硅橡胶 温度最高使 用 /℃ 300～320 常用溶剂 氯仿＋丁醇 （ 1： 1） 适用对象（参考） 高沸点弱极性或 非极性
二、担体和固定液―― 气-液色谱（分配色 谱）固定相 气-液色谱（分配色谱）固定相
固定液
惰性担体
（一）担体
担体又称为载体，是一种化学惰性的 多孔固体颗粒，作用是提供惰性表面，支 持固定液，使固定液以薄膜状态分布在其 表面。
担体的性质要求
①具有化学惰性
②具有好的热稳定性
③有一定的机械强度
④有适当的比表面，表面无深沟，以便使固定液
力和诱导力。
试样中各组分按沸点由低到高的顺序出峰
（iii）分离极性物质：选用极性固定液
组分和固定液分子间的作用力主要是定向力
待测试样中各组分按极性由小到大的顺序出峰
例：用极性固定液聚乙二醇(PEG)-600，分析乙醛、丙烯 醛气体混合物的情形就是这样，乙醛的极性比丙烯醛小， 故先出峰
（vi）分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液， 这时非极性组分先流出，极性组分后流出。
石墨化炭黑
特点：非极性吸附剂，表面均匀，活化点少，主要 靠色散力起作用
适用对象：进行各种表面处理后，可适应各种样品
的分离
碳分子筛
特点：非极性，表面活化点少，疏水性强，柱效高， 耐腐蚀，耐辐射，寿命长 适用对象：用于一些永久气体的分析，适于分析氢 键型化合物
分子筛
特点：人工合成的硅酸盐，强极性吸附剂，比表面 大，最高使用温度为 400 ℃。易吸水，载气要除
等极性，用于分离沸点相近的烷烃、烯烃、芳
烃、环烷烃、醇类和酮类，也可用于各种卤化
物的分离。
第四类：极性固定液
分子中多含有很强的极性基团，固定液和组
分分子间的作用力属于静电力和诱导力。代表
物为，’－－氧二丙腈。适合极性样品的分 离。 特殊类型固定液 代表物有：有机皂土－34，它是一种极性很
强的固定液，最高使用温度为180～200 ℃ ，
②不能分析极性化合物