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第十一章 气相色谱法

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第十一章 色谱法

第十一章 色谱法

内标法
计算公式 ： mi
Ai f i ' ms As f s '
Ai f i ' mi ms As f s '
mi Ai f i 'ms Ai Ci % 100% 100% 常数 m总 As f s 'm总 As
Ai/As
Wi
内标法标准曲线
内标物的选择:
r21 =
t t
' R2 ' R1
=
V
V
' R2 ' R1
r21 同种固定液对难分离物质对的选择性度量 r21 越大，两组分分离越容易 在气相色谱中， r21的大小仅与固定相种类和 柱温有关。在液相色谱中， r21与固定相、流 动相及柱温有关。 r21是色谱定性的重要参数， 实验室之间可通用。
§2、色谱法基本理论
评价 ：简单，准确。
不适用于试样中组分不能全部出峰的情况。
§2、色谱法基本理论 适用条件： 用于测定试样中个别组分 具体方法：选用一定量的纯物质作内标, 固定内标物和样
品的取样量, 配制一系列具有相同浓度内标物和不同浓度待测 组份纯物质的一系列溶液进行测定, 以Wi(已知的待测组份含量) 对Ai/As (待测物质与内标物的峰面积之比)作图:
(2) 基线 只有流动相经过检测器时，所产生的信号， 反映实验条件的稳定情况。稳定时为直线。
tR 进 样 tM 空 气 峰 tR’
2. 关于保留值的术语 （1） 用时间表示的保留值 tR保留时间：进样柱后出现Cmax值时所需时间 tM死时间: 不与固定相作用的组分的保留时间
t R 调整保留时间:
改变柱温也可改变r21。
§2、色谱法基本理论 三、色谱定性定量方法 1. 定性分析

第十一章常用的分离和富集方法.

第十一章常用的分离和富集方法.

第十一章常用的分离和富集方法制作人：杨敏岚施忠斌§ 11-1概述§ 11-2沉淀分离法§ 11-3溶剂萃取分离法§ 11-4离子交换分离法§ 11-5液相色谱分离法教学内容：回收率、分离因索、分配系数、分配比、萃取率、分离系数、交联度、交换容量、离了亲和力、比移值等含义；沉淀分离法、溶剂萃取分离法、离子交换分离法、液相色谱分离法教学重点：分离效果的评价；纸色谱法教学难点：分离机理2前处理■ ■取样f溶样f消除干扰掩蔽分离测定原理方法亠计算数据处理结果气液分离: 液液分离方法论文撰写「氢氧化物I NaOH、NH3-沉淀分离I硫化物：H Q S固相萃取I有机沉淀剂：H2C2O4，丁二酮肪I离子交换分离/阳离子交换树脂禺于交映分禺伽离子交换树脂挥发和蒸憎克氏定氮法，CX预氧化T法螯合物萃取r萃取分离V离子缔合物萃取I I三元络合物萃取r支撑型液J液膜分离-乳状液型液膜生物膜气固分离•超临界流体萃取V其他分离方法：萃淋树脂、螯合树脂、浮选、色谱分离法分离分析法：气相色谱法，液相色谱法、电泳分析法4有机沉淀剂: 种类多•选择性好•晶形好•可灼烧除去• 6 § 11-1概述液相色«分离法评价分离效果的指标:1、回收率（RQ R A ・；；"X100% R A 臺99.9% R^^95% A分离前w 的质量R2. S R /A （分离因索）：S R /A = 0X100% S B /A<0,1% S R /A V W-」％R A' ------ AN+B（共沉淀分离与富集待测组分）容易共沉淀•选择性不离：应«先沉淀微■组分. 设A ——待测组分。

B 一共存组分（直接测定A ） A:A-选择方法测定 分离 溶剂萃取分离法 离子交换分离法分离后A 的质*常*分析痕S 分析§ 11・2沉淀分离法「无机沉淀剂 沉淀剂-一、方法例: 有机沉淀剂 —BN+A （分离干扰组分〉无机沉淀剂: B 沉淀分离方法（-）沉淀分离干扰组分（适合于常量组分分离）BaSO4 I r EOTA 标（二〉共沉淀的分离和富集f 有机二、共沉淀剂SrSO,. PbSO^晶格相同正胶 负胶«R 作用 3 (―〉HgJ -------- H,WO. + 丹宁一共 I例：H^WO, + 丹宁 ------- 2* —•r —2・ 八 + 'Zn + 4 SCN --------- Zn(SCN )4 Zn 甲基»MV 3作用[CV* SC ：< 缔合物一Zn(SCN)?'.( CV*h例： Ba2」干扰）.Zn-^+M^SO^（干扰） （待测） Zu"例：Ph"(微*) + NajCO,+ CM N^co ------------ CaCOjI(外加)＞载体或共沉淀剂 无机 Pb"（一）无机共沉淀剂，例:+ Fe （OH ）3一-~ SrSO.痕量»子— 无机共沉淀剂吸附 混晶 Al 矢 + Fe(OH )3——Fe(OH )3 j- Al^ SrSOq i - PZ Pbh+ SrSO^ （二）有机共沉淀剂MV**SCN'<«体)有机沉淀剂: 种类多•选择性好•晶形好•可灼烧除去•610三、提高沉淀分离的选样性L 控制酸度：例CSJ Cd2+分离在KCN 的氨件溶液屮通入H Q S, C0被沉淀，Cu"不沉淀.Cu(CN)<-2. 利川络合掩蔽作用例Pb"、6*分离在EDTA 存在下，控制pH2.8~4.9,CaC2O4i ，与Pb"分离3. 利川掘化还原反应■改变离了存（匸状态究竞萃取分离法分为几类呢?§11-3溶剂萃取分离法一萃取分离法分为固…液、气•…液和液…•液萃取法.液•…液萃取法亦称溶剂萃取法。

11_气相色谱法

11_气相色谱法

范· 弟姆特方程式：
B H A Cu u
涡流扩散项
分子扩散项
传质阻力项
§11－4 气相色谱分离操作条件的 选择
一、载气种类及流速的选择
B H A Cu u
分子扩散项与 流速成反比 传质阻力项与 流速成正比
在曲线的最低点H最小，即柱效能最高。与该点对应 的流速为最佳流速u最佳。 此时分析速度较慢，在实际工作中，为了缩短分析 时间，往往使流速稍高于最佳流速。
结构简单
优点
灵敏度高 响应快
稳定性好
目前应用广泛的一种较理想的检测器
氢焰检测器的结构
操作条件的选择
1.载气流速的选择：
一般用N2作载气 载气流速的选择主要考虑分离效能。
2.氢气流速：
一般N2：H2（流速）的最佳比： 在1：1～1：1.5之间
3.空气流速：
一般氢气和空气流速的比例： 1：10
4.极化电压：
若色谱柱长为L ，塔板间距离（亦称理论塔板高度）
L 为H，色谱柱的理论塔板数为n ，则 n H
n理论
tR tR 5.54 16 Y W 1/ 2 b
2
2
在一定长度的色谱柱内，塔板高 度H愈小，塔板数愈大，组分被分配 的次数愈多，则柱效能愈高。
（1）准确测量峰面积
色谱定量测定需要 （2）求出定量校正因子；
（3）选择定量方法。
自动积分仪和微机的应用
测量峰面积最方便的工具
数字电子积分仪能以数字形式把测得的峰面积和 保留时间自动打印出来。 先进的色谱仪 都带有微机
●自动对分析数据进行数学处理，自动显示分析结果 ●自动控制操作过程，选择最佳分析方法和分析条件

第十一章 气相色谱法

第十一章 气相色谱法
双柱双气路：可以补偿气流不稳定及固定液流失对检测 器的干扰，特别适合于程序升温。
程序升温：指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高 温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳 分离的目的。
（二）进样系统
包括进样装置和气化室。
1、进样器：微量注射器（液体），六通阀（气体） 2、气化室：液体样品引入后需要瞬间气化而不分解
气固色谱（GSC）：
多孔性固体为固定相， 分离的对象主要是一些永久性的气体和低沸点的化合物。
气液色谱（GLC）
固定相是用高沸点的有机物涂渍在惰性载体上。 由于可供选择的固定液种类多，故选择性较好，应用亦广泛。。
第 一 节 气相色谱仪
一 结构流程
一 结构流程
GC工作过程
气路系统 分离系统
+
CH3 Si CH3 Cl Cl
CH3 Si CH3 OO
Si O Si
+ HCl
二甲基 二氯硅
烷
3 气固色谱固定相
永久性气体 分离对象 惰性气体
低沸点有机化合物
固体吸附剂
硅胶－强极性 氧化铝－弱极性 活性炭－非极性 分子筛－强极性（特殊吸附作用）
4 .合成固定相
a.高分子多孔微球
极性：苯乙烯－二乙烯苯共聚物
A R1 R2 B 参比 测量
只有载气通过时 R1*R参比=R2*R测量
载气+组分 R1*R参比≠R2*R测量
测量依据：利用载气与组分热导系数的差异进行测量
b.影响热导检测器灵敏度的因素
桥路电流：但I大，RN大，基线不稳，精密 S I 3
度降低，且金属丝易氧化烧坏。 载气：导热系数大小：H2>He>N2
浸润性。 c. 热稳定性好。 d. 有一定的机械强度，使固定相在制备

仪器分析习题第十一章 气相色谱分析

仪器分析习题第十一章 气相色谱分析

第十一章 气相色谱分析(一)选择题11-1 下列各种气体，所用钢瓶的颜色是：（ ）A ． A ． 天蓝色；B ：深绿色；C ：黑色；D ：白色;E ：灰色（1）H 2 (2)Ar (3)O 2 (4)C 2H 2 (5)N 211-2俄国植物学家茨维特（Tswet M.）在研究植物色素的成分时所采用的色谱方法是属于： A ：气-液色谱 B ：气-固色谱 C ：液-液色谱 D ：液-固色谱 E ：纸上色谱 11-3 由于对气相色谱作出杰出贡献而在1952年获得诺贝尔奖金的科学家是： A ：茨维特 B ：瓦尔西 C ：马丁 D ：海洛夫斯基 E ：罗马金-赛柏11-4 色谱柱内的平均压力P 的计算式为（P i 为柱内进口压力,P 0为柱出口压力）: A:p =20p p i + B:p =02030]1)/(1)/([32p p p p p i i --C:p =02030]1)/(1)/([23p p p p p i i --D:p =02030]1)/(1)/([32p p p p p i i -- E ： p =03020]1)/(1)/([32p p p p p i i --11-5 设进口压力为0.164a Mp ,出口压力为0.101a Mp ,试计算色谱柱内平均压力p （单位：a Mp ).A.0.0333;B.0.0756;C.0.132;D.0.135;E.0.30311-6当对一个试样进行色谱分离时,首先要选择的是A.载气;B.固定;C.检测器;D.柱温;E.流速11-7 扣除了死体积后的保留体积称为：A ：调整保留体积B ：校正保留体积C ：净保留体积D ：比保留体积E ：相对保留体积11-8 11-8 经压力校正因子校正后的保留体积称为：A ：调整保留体积B ：校正保留体积C ：净保留体积D ：比保留体积E ：相对保留体积11-9 11-9 经压力校正因子校正后的调整体积称为：A ：实际保留体积B ：校正保留体积C ：净保留体积D ：比保留体积E ：相对保留体积11-10．反映色谱柱柱型特性的参数是：A ：分配系数B ：分配比C ：相比D ：保留值E ：相对保留值11-11．在色谱柱内影响柱压力的主要因素是：A ：载气线速度B ：气相扩散C ：液相扩散系数D ：柱填充的均匀程度E ：分配比 11-12．气相色谱中，与含量成正比的是：A ：保留体积B ：保留时间C ：相对保留值D ：峰高E ：峰面积11-13．在气-固色谱中，样品中各级组分的分离是基于：A ：组分的性质的不同B ：组分的溶解度的不同C ：组分在吸附剂上的吸附能力的不同D ：组分的挥发性的不同E ：组分在吸附剂上的脱附能力的不同11-14．在气-液色谱中，首先流出色谱柱的组分是：A ：吸附能力小的B ：脱附能力大的C ：溶解能力大的D ：挥发性大的E ：溶解能力小的11-15．某组分在色谱柱中分配到固定相中的质量为A m （单位：为g ），分配到流动相中的质量为B m （单位：为g ），而该组分在固定相中的浓度为A C （以g 1-⋅ml为单位），在流动相中的浓度为B C （以g 1-⋅ml 为单位），此组分的分配系数为：A ：A m /B m B ：B m /A mC ：A m / (B m +A m )D ：A C /B CE ：B C /A C11-16．只要柱温、固定相性质不变，即使柱径、柱长、填充情况及流动相的流动速度有所变化，衡量色谱柱对被分离组分保留能力参数可保持不变的是：A ：保留值B ：校正值C ：相对校正值D ：分配比（或分配容量）E ：分配系数 11-17．对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄决定于组分在色谱中的： A ：保留值 B ：分配系数 C ：扩散速度 D ：分配比 E ：理论塔板数11-18．气-液色谱中，保留值实际上反映下列哪 些物质分子间的相互作用力？A ：组分和载气B ：载气和固定相C ：组分和固定液D ：组分和载体，固定液E ：组分和载体11-19．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的：A ：分配比B ：分配系数C ：扩散速度D ：理论塔板数E ：理论塔板高度11-20．降低液相传质阻力，以提高柱效，可采用下列措施，其中哪 一项是不合适的？ A ：适当降低固定液液膜厚度 B ：增大液相扩散系数 C ：增加柱温 D ：当k>1时，适当增大k 值（二） （二） 填空题：11-1．指出下列流出曲线 图中各线段的名称、符号。

生物化学与分子生物学-第十一章第三节 双酚类

生物化学与分子生物学-第十一章第三节 双酚类
沸点350~400℃，熔点160~163℃，白色粉末 状或晶体，易溶于乙醇，乙醚，甲苯等，微溶 于四氯化碳，难溶于水，可溶于碱水溶液， 加热到510℃可分解燃烧。
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三、双酚A代谢和生物监测指标 • 用途：食品包装、奶瓶、水瓶、牙齿填充
物所用的密封胶、眼镜片等数百种日用品 的制造过程。 • 接触来源：
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五、尿中双酚A的测定
超高效液相色谱-串联质谱法： • 色谱条件同尿样中烷基酚测定。 • 质谱条件：碰撞能量为22eV，监测离子为双酚
A母离子m/z227.2，子离子m/z212.2，m/z211.2 高效液相色谱法-荧光法：同尿样中烷基酚测定
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BPA：双酚A NP：壬基酚 OP：辛基酚
二氯甲烷-甲醇( 90+ 10)溶液洗脱SPE柱：NP 和OP 的极性较低，BPA 的极性相对较高，单纯使用甲醇 或二氯甲烷无法同时洗脱三种目标化合物
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六、血清中双酚A的测定
高效液相色谱-串联质谱法： 气相色谱-质谱法
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（一）高效液相色谱法
1. 原理
• 尿样在酸性环境下，加正己烷超声波提取，去 除部分干扰物，以甲醇-水梯度洗脱，C18柱分离， 荧光检测器检测，保留时间定性，峰高或峰面 积定量。
血清中的双酚A经有机溶剂萃取，氮气吹干， 加内标物13C12-双酚A，用硅烷化试剂衍生后进 行GC-MS法分析，内标工作曲线法定量。
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2.样品处理
• 萃取：血清→ 加6mol/LHCl振荡混匀→ 加乙醚， 剧烈振摇，静置后分层，取有机层→ 乙醚再萃取 两次，合并有机相，用饱和NaCl溶液洗涤

.1.气相色谱法(练习题)-2013

第十一章气相色谱法单选题1. 色谱法作为分析方法的最大特点是：（1）进行定性分析；（2）进行定量分析；（3）分离混合物；（4）分离混合物并分析之。

2. 在气相色谱法中，调整保留值实际上反映了哪些部分的分子间的相互作用? （1）组份与载气；（2）组份与固定相；（3）组份与组份；（4）组份与载气和固定相。

3. 在气相色谱法中，为了测定酒中水的含量，应选用下述哪种检测器？（1）热导池；（2）电子捕获；（3）火焰光度；（4）氢火焰离子化。

4. 在气相色谱法中，为了测定啤酒中微量硫化物的含量，最合适的检测器为：（1）热导池；（2）电子捕获；（3）火焰光度；（4）氢火焰离子化。

5. 用气相色谱法分离和分析苯和二甲苯的异构体，最合适的检测器为：（1）热导池；（2）电子捕获；（3）火焰光度；（4）氢火焰离子化。

6. 在气相色谱法中，为了测定农作物中含氯农药的残留量，应选用下述哪种检测器？（1）热导池；（2）电子捕获；（3）火焰光度；（4）氢火焰离子化。

7. 衡量色谱柱柱效能的指标是：（1）相对保留值；（2）分离度；（3）塔板数；（4）分配系数。

8. 衡量色谱柱选择性的指标是：（1）相对保留值；（2）分离度；（3）塔板数；（4）分配系数。

9 在其它色谱条件相同时，若将色谱柱长增加三倍，则对两个十分接近峰的分离度将：（1）增加1倍；（2）增加2倍；（3）增加3倍；（4）增加1.7倍。

10 用3米长的柱子分离A、B、C三个组份，A是不被保留组份，它们的保留时间分别为1.0、16.4、17.0min，C组份的峰底宽度为1min，则该柱的分离度为：（1）0.68；（2）0.60；（3）0.79；（4）0.56。

11 在使用热导池检测器时，为了提高检测器的灵敏度，常使用的载气为：（1）氮气；（2）氢气；（3）氧气；（4）氦气。

12 在气相色谱中，实验室之间能通用的定性参数是：（1）保留时间；（2）调整保留时间；（3）相对保留值；（4）调整保留体积。

90355-仪器分析-第十八至二十章

• （3） 基线宽度W 即色谱峰两 侧拐点上的切线在基线上的截 距．
§11.1.色谱法原理
§11.1.色谱法原理
•W1/2 = 2.354σ •W = 4σ
W 1.7W1/ 2
5、色谱流出曲线上体现的信息
§11.1.色谱法原理
（l）色谱峰个数-样品所含的最少组份数． （2）色谱峰的保留值(或位置）-定性分析．
ns
nm
1. 基本术语 K Cs Cm
§11.1.色谱法原理
ns
nm
k值是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数; 取决于组分及固定相热力学性质; 它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还与流动相及 固定相的体积有关。
§11.1.色谱法原理
分配系数K和分配比k k ns C sVs
nm
采用有效塔板数neff和有效塔板高Heff评价柱效能。
neff
5.54( tr ) 2 w1/ 2
16(tr ) 2 w
H eff
L n e ff
塔板理论
§11.1.色谱法原理
用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中的分配平 衡和分离过程;
导出流出曲线的数学模型-成功地解释了流出曲线的形 状及浓度极大值的位置;
C mVm
CS，Cm分别为组分在固定相和流动相的浓度； Vm为柱中 流动相的体积，近似等于死体积。
Vs为柱中固定相的体积，在各种不同的类型的色谱中有不 同的含义。例如：在分配色谱中，Vs表示固定液的体积；
在尺寸排阻色谱中，则表示固定相的孔体积。
• k值越大，组分在固定相中的量越多-柱的容量大。
§11.1.色谱法原理
• 设流动相在柱内的线速度为u，组分在柱内线速度为us， 由于固定相对组分有保留作用，所以us＜u．此两速度 之比称为滞留因子Rs。

水化学分析——11 色谱分析法

➢离子交换色谱法：离子交换色谱法以合成离子交换 树脂为固定相，利用被分离组分与固定相之间发生离 子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱法主要 用来分离离子或可离解的化合物。
第十一章 色谱分析法
➢排阻色谱法：排阻色谱法又称凝胶色谱法，是按分子 大小顺序进行分离的一种色谱方法。体积大的分子不 能渗透到凝聚孔穴中去而被排阻，较早地淋洗出来； 中等体积的分子部分渗透，小分子可完全渗透入内， 最后洗出色谱柱。
df —固定液液膜厚度 Dl — 组分在固定液中扩散系数
第十一章 色谱分析法
将A、B、C带入H=A+B/u+Cu中，即可得到下述色 谱板高方程式（范迪姆特方程式）。
把含有A、B两组分的样品加到色谱柱的顶端，样品组分被吸附 到固定相上。用适当的流动相冲洗，当流动相通过时，被吸附 在固定相上的组分溶解于流动相中，称为解吸。已解吸的组分 随着流动相向前移行，遇到新的吸附剂颗粒，又再次被吸附。 如此在色谱柱上不断发生吸附、解吸、再吸附、再解吸的过程。 若两种组分的极性不同，则吸附剂表面对组分的吸附能力也存 在差异，其结果就使吸附能力弱的组分先从色谱柱中流出，吸 附能力强的组分后流出色谱柱，从而使A、B两组分得到分离。
第十一章 色谱分析法
3、分配比 分配比k又称容量因子，是指在一定温度和压力下，组 分在两相间达到分配平衡时，分配在固定相和流动相 中的总量之比。
分配系数K与分配分比配k系之数间K的和关分系配为比：k在β表为征VM组与分VS的之分比离行为 时，两者完全是等效的。k值可以方便地由 色谱图直接求得，其大小直接影响组分在柱 内的传质阻力、柱效能及柱的物理性质。
➢ 分子扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差。 ➢ 分子扩散项与流速有关，流速u↓，滞留时间↑，扩散↑。 ➢ 组分分子在气相中的扩散系数大约是液相中的105倍，

分析化学(书后习题参考答案)_第十一章_气相色谱分析法

1色谱峰扩展，分离变差，塔板高度增 加。该项取决于载气流速的大小及摩尔质量。
Cｕ为传质阻力项，包括气体传质阻力和液体传质阻力。该项与填充物的粒度、固定 液的液膜厚度以及载气流速等因素有关。
范·弟姆特方程式指出了影响柱效能的因素，为色谱分离操作条件的选择提供了理 论指导。由于影响柱效能的因素彼此以相反的效果存在着，如流速加大，分子扩散项的 影响减小，传质阻力项的影响增大；温度升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影 响等等。因此必须全面考虑这些相互矛盾的影响因素，选择适当的色谱分离操作条件， 才能提高柱效能。
8．简单说明两种评价固定液的办法。你认为哪一种评价方法比较合理?试讨论之。 答：气相色谱主要是依据样品在固定相中溶解或吸附能力的不同使之分离的。不同 的样品具有不同的极性，为了使样品很好的分离，一定要根据样品的极性选择具有相同 或相似极性的固定液，固定液的极性通常用以下两种方法表示： （1）相对极性：规定β，β’-氧二丙腈的相对极性为100，角鲨烷的相对极性为零， 以它们作为标准，确定其它各种固定液的相对极性（在0-100之间）。把0-100分成五级， 每20为一级，用“+”号表示，数字越大，极性越强。如：β，β′-氧二丙腈为“+5”， 是强极性固定液；邻苯二甲酸二壬酯为“+2”，是弱极性固定液；阿皮松L为“-”，是 非极性固定液等。 （2）麦氏常数：固定液极性的强弱，代表了物质分子间相互作用力的大小，而物质 分子间的作用力是相当复杂的。已知极性分子间存在着静电力(偶极定向力)；极性分子 和非极性分子间存在着诱导力；非极性分子间存在着色散力；此外能形成氢键的分子间 还存在着氢键力。因而仅用相对极性这个单一的数据来评价固定液是不够的。物质分子 间相互作用力可用xˊ、yˊ、zˊ、uˊ、sˊ这五个常数来表示，这些常数称之为麦氏常 数。通常用这五个麦氏常数的总和来表示一种固定液的极性，麦氏常数愈大，表示分子 间的作用力愈大，固定液极性愈强。例如角鲨烷五个常数的总和为零，表示角鲨烷是标 准非极性固定液；邻苯二甲酸二壬酯为801，是弱极性固定液；β，β′—氧二丙腈为4 427， 是强极性固定液。 用五个麦氏常数表示固定液极性的强弱，当然比用单一的相对极性数值表示更为全 面，更为合理。 9.怎样选择固定液? 答：对于固定液的选择，要根据其相对极性或麦氏常数值，根据试样的性质，按照 “相似相溶”的原则来选择，通常固定液的选择大致可分为以下五种情况。 (1)分离非极性组分，一般选用非极性固定液。试样中各组分按沸点大小次序流出色 谱柱，沸点较低的先出峰，沸点较高的后出峰。
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意义 揭示引起色谱峰展宽的因素，指导选择色谱分离条件
如固定相粒度、流动相的选择柱温、载气流速等
二、速率理论（ Rate theory) 色谱过程动力学理论——Van Deemter方程
讨论
B H A Cu u
目标：降低H，提高柱效，使色谱峰越窄。
讨 论 思 路 指导色谱条件的选择， 使右边的三项减小
不存在的传质阻力、 涡流扩散等降低柱效的因素， 纵向扩散也因为毛细管壁的 双电层 的存在而受到抑制， 因而能够达到很高的理论塔板数，有极好的分离效果。
色谱法前沿进展
新固定相的研究 固定相和流动相是色谱法的主角，新固定相的研究不断扩展 着色谱法的应用领域，如手性固定相使色谱法能够分离和测定手 性化合物；反相固定相没有死吸附，可以简单地分离和测定血浆 等生物药品。
增加柱温，k值也减小，为保持合适Cl值，应控制柱温。
（四）流速 u 由van Deemter 方程 H = A + B/u + Cu
当u一定时，在A、B、C 较小时，H 较小，柱效较高；
反之则柱效较低，色谱峰将展宽。 H-u曲线
H
Hmin 对方程 H = A + B/u + Cu微分
B/u
A + B/u + Cu
问题讨论
H = A + B/u + Cu
p211
第二讲
气相色谱仪
一、气相色谱仪的流程
二、构成：五大系统
（一）气路系统 （二）进样系统 （三）柱分离系统 （四）温控系统
上海GC112A
日本GC-2010
（五）检测记录系统
问题讨论
一、气相色谱仪的流程 载气流程 样品流程 进样 系统 检测记录系统
A、B、C产生的原因
根据A、B、C经验式及H－u曲线
降低H
（一） 涡流扩散项A ( Multipath term )
产生原因 填充物颗粒大小及填充的不均匀性 同一组分运行路线长短不同 流出时间不同
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色谱柱中的类似涡流的流动 dp—填充物平均直径
峰形展宽
减小 A，提高柱效方法 A = 2 dp
塔板理论假定
(1) 色谱柱假想为精馏塔，塔内有一连续的、相等体 积的塔板，每一块塔板的高度称为理论塔板高度H。 (2)在每一块塔板上，组分在两相间瞬间达到一次分配平衡；
然后，随载气从一块塔板向下一块塔板脉动式迁移，使分
配系数不同的组分得到分离。 与组分在某一塔板上的量无关 (3)某组分在所有塔板上的分配系数相同；
三、分离度（ Resolution，R ）及色谱分离方程 概念的引出
(一) 分离度
衡量选择性：用色谱图上两峰间的距离（取决于组分热力学性质）
衡量柱效能：用理论塔板n， n 值越大 (或 H 越小)，
峰越窄，则柱效越高，取决于色谱过程的动力学性质。
a、选择性和柱效能都差
b、选择性好，但柱效能差 c、选择性和柱效能都好 分离效果理想 柱效和选择性对分离的影响
通常在柱后：皂膜流量计(Soap-bubble meter)测流速。
二、进样系统
(Sample injection system)
作用：液体试样瞬间气化，快速、定量加到色谱柱上端。 注射器 注射器
六通阀进样 进样器 自动进样器 气化室 气化室
分离的条件
KA>KB →A组分在移动过程中滞后
随着两组分在色谱柱中移动距离 的增加，两峰间的距离逐渐变大 每一组分的浓度轮廓（即区域 宽度）也慢慢变宽,对分离是不 利的，但又是不可避免的。
A、B两组分沿色谱柱移动时，不同位置处的浓度轮廓。
若使A、B两组分完全离应考虑三点： 完全分离的 第一，两组分的分配系数必须有差异； 第二，区域扩宽的速率应小于区域分离的速度； 必要条件 第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。
不同分离度时，色谱峰分离程度
R
t R2 t R1 1 (Wb1 Wb 2 ) 2

2(t R2 t R1 ) Wb1 Wb 2
部分重叠 R=0.75
Hale Waihona Puke R=1.0能分离，分离 程度可达98%
R=1.5 能完全分离，分离 程度达99.7%，但 延长了分析时间。
当R=1.5时，分离程度可达99.7%，
第十一章 第一讲 第二讲 第三讲 第四讲
气相色谱法（gas chromatography、GC）
GC的基本理论(塔板理论、速率理论、分离度) 气相色谱仪 气相色谱分析条件的选择 气相色谱定性和定量分析
色谱法前沿及文献
日本GC-2010
上海GC112A
第一讲
气相色谱分析的基本原理
基本过程及分离条件 一、塔板理论
气路系统
温控 系统
分离系统
一、气路系统
(Carrier gas supply)
载气连续运行的封闭管路系统，包括气源、流量计及气体净化装置 对气路系统的要求： 密封性好、流速稳定、流速控制方便和测量准确。 载气（Carrier Gas）：要求化学惰性，不与有关物质反应。 最常用的如：N2、 H2 、Ar、He。 净化器（除去水、氧气以及其它杂质）： 载气与硅胶、分子筛、活性碳的净化管的串联。 流量计（流速控制与测量）： 在柱前：使用转子流量计(Rotometer)，但不太准确。
因此，R=1.5 通常用作是否分开的判据。
(二)色谱分离方程－分离度与柱效能、选择性的关系
对于相邻的难分离组分，由于它们的分 配系数 K 相差小，可合理假设Wb1 Wb2
nneff
L t ’ 16( R ) 2 H eff Wb
色谱分离方程式
公式的应用：例12－１，自学
' tR2 r2,1 ' t R1
有关塔板理论的说明：
塔板理论是一种半经验性的理论，用热力学的观点描 述了组分在柱内的分配行为及对柱效能的评价，解释了 流出峰形状。 但该理论是在理想情况下导出的，未考虑动力学因素 对柱内传质的影响，只能定性地给出板高的概念。
塔板理论不能解释：
板高受哪些因素影响？ 峰形为什么会扩张？ 速率理论
影响柱效的动力学因素是什么？
分离度－总分离效能指标（分辨率）
既能反映柱效能又能反映选择性的指标。
定义式：
反映选择性：取决于固定液的热力学性质
R
t R2 t R1 1 (Wb1 Wb 2 ) 2

2(t R2 t R1 ) Wb1 Wb 2
反映柱效能：取决于色谱过程的动力学性质
R 越大，相邻组分分离越好。
注：定义并没有体现影响色谱分离的诸因素。
作为一个色谱理论，它不仅应说明组分在色谱柱中移动的 速率，而且应说明组分在移动过程中引起区域扩宽的各种因素。 塔板理论 以色谱过程中分配系数恒定为前提， 速率理论 故称为线性色谱理论。
一、塔板理论（ Plate theory－ 1952年，Martin等人提出 )
将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，用塔板 概念来描述组分在柱中的分配行为。
上式因没有扣除t0(与组分在柱内的分配无关)
有时并不能真正反映色谱柱的分离效能。
通常以有效理论塔板数 neff 和有效理论塔板高度Heff表示：
nneff
L t R’ 2 t R’ 5.54( ) 16( ) 2 H eff W1/ 2 Wb
说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质及色谱条件 （固定液种类及其含量、流动相种类及流速、操作条件等）
二、速率理论
三、分离度及色谱分离方程式
色谱法前沿进展
问题讨论
第一讲
气相色谱分析的基本原理 气固色谱
气相色谱（GC）：气体为流动相的色谱法 气液色谱
基本原理
混合组分被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶，以载气 （如N2）将待测物样品蒸汽带入柱内，在色谱柱中，各待测物 将在气相和固定相之间进行反复的作用，［吸附－脱附(气 固) 和分配（气液）］由于各组分的性质不同，它们被吸附的能力 （分配系数）也不同，从而经过一定时间后，各组分产生差速 迁移，先后流出色谱柱，实现彼此的分离。
二、速率理论（ Rate theory)
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：吸收了塔板理论中的板高H概念，考虑了组分在
两相间的扩散和传质过程，从而给出了van Deemter方程。
色谱过程动力学理论——速率理论
B H A Cu u
u ：流动相的线速度 A：涡流扩散系数 B：分子扩散项系数 C：传质阻力项系数
—填充不规则因子
使用细粒的固定相，填充均匀
（二）分子扩散项(B/u， Longitudinal diffusion term)
产生原因：由于浓度梯度引起的。
流动相 （a）柱内组分浓度分布构形 （b）相应的响应信号
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减小 B/u ，提高柱效方法 B =2 Dg
Dg：扩散系数(cm2／s)。
：弯曲因子
相对分子量大的流动相（ Dg ↓） 适当增加流速，组份停留时间短 低温( Dg ↓)
（三）传质阻力项
(Mass-transfer term, Cu)
产生原因：因传质阻力的存在，使分配不能“瞬间”达至平衡。 对于气液色谱 Cg 组分分子 流动相（气相）
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Cl 传质阻力系数 C 液相传质阻力系数C1 气相传质阻力系数Cg
A + Cu
Cu
uopt
最佳流速
u (cm.s-1)
速率方程
H = A + B/u + Cu
注意：许多影响柱效的因素是相互制约的， 应综 合考虑，以速率方程为指导来选择分离条件。
以上介绍了：
影响色谱分离的基本原理、影响柱效的各种因素。