实验一气相色谱分析条件的选择和色谱峰的定性鉴定
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气相色谱各种分析条件是这样确定的!在气相色谱分析中,我们要快速有效的分离一个复杂的样品,并获得满意的结果,除了要选择一根最佳色谱柱以外,还要对分离操作条件进行仔细的选择。
色谱柱的好坏关系到分离的效果,而分离条件的设置又影响着色谱柱的分离。
色谱柱和分离操作条件之间是是相辅相成的关系。
本文将主要介绍气相分析操作条件的确定。
初始操作条件的确定确定初始操作条件;色谱柱形式的选择;分离条件优化;程序升温。
1、确定初始操作条件进样量要根据样品浓度、色谱柱容量和检测器灵敏度来确定。
样品浓度不超过mg/ml时填充柱的进样量通常为1~5μL,而对于毛细管柱,若分流比为50:1时,进样量一般不超过2μL。
如果这样的进样量不能满足检测灵敏度的要求,可考虑加大进样量,但以不超载为限。
进样口温度主要由样品的沸点范围决定,还要考虑色谱柱的使用温度。
即首先要保证待测样品全部气化,其次要保证气化的样品组分能够全部流出色谱柱,而不会在柱中冷凝。
原则上讲,进样口温度高一些有利,一般要接近样品中沸点最高的组分的沸点,但要低于易分解组分的分解温度,常用的条件是250~350℃。
实际操作中,进样口温度可在一定范围内设定,只要保证样品完全汽化即可,而不必进行很精确的优化。
注意,当样品中某些组分会在高温下分解时,就应适当降低汽化温度。
必要时可采用冷柱上进样或程序升温汽化(PTV)进样技术。
色谱柱温度的确定主要由样品的复杂程度和汽化温度决定。
原则是既要保证待测物的完全分离,又要保证所有组分能流出色谱柱,且分析时间越短越好。
组成简单的样品最好用恒温分析,这样分析周期会短一些。
特别是用填充柱时,恒温分析时色谱图的基线要经程序升温时稳定得多。
对于组成复杂的样品,常需要用程序升温分离,因为在恒温条件下,如果柱温较低,则低沸点组分分离得好,而高沸点组分的流出时间会太长,造成峰展宽,甚至滞留在色谱柱中造成柱污染;反之,当柱温太高时,低沸点组分又难以分离。
气相色谱实验报告一、实验目的1、了解气相色谱仪的基本结构和工作原理。
2、掌握气相色谱仪的操作方法和实验条件的选择。
3、学习利用气相色谱法进行定性和定量分析。
二、实验原理气相色谱法是一种以气体为流动相的色谱分离分析方法。
混合物中各组分在固定相与流动相之间的分配系数不同,当两相做相对运动时,各组分在两相间进行反复多次的分配,从而使各组分得到分离。
分离后的组分依次进入检测器,产生的信号经放大后由记录仪记录下来,得到色谱图。
根据色谱峰的保留时间进行定性分析,根据色谱峰的面积或峰高进行定量分析。
三、实验仪器与试剂1、仪器气相色谱仪(配有氢火焰离子化检测器)微量注射器色谱柱(填充柱或毛细管柱)2、试剂正己烷、正庚烷、甲苯等标准样品未知样品四、实验步骤1、仪器准备打开气相色谱仪的电源,设置柱温、进样口温度和检测器温度。
打开载气(如氮气)钢瓶,调节载气流量至合适值。
2、色谱柱的老化将新安装的色谱柱接入色谱仪,在高于使用温度 20 30℃的条件下通载气老化一段时间,以除去柱内残留的溶剂和挥发性杂质。
3、标准溶液的配制分别准确称取一定量的正己烷、正庚烷、甲苯等标准样品,用适当的溶剂(如无水乙醇)配制成一系列不同浓度的标准溶液。
4、进样与分析用微量注射器吸取适量的标准溶液,注入气相色谱仪进样口,记录色谱图。
重复进样多次,以确保数据的准确性和重复性。
5、未知样品的测定用微量注射器吸取未知样品,按照与标准溶液相同的操作条件进行进样分析,记录色谱图。
五、实验数据处理1、定性分析根据标准样品的保留时间,确定未知样品中各组分的出峰位置,从而对未知样品进行定性分析。
2、定量分析采用外标法或内标法进行定量分析。
外标法:以标准溶液的浓度为横坐标,相应的峰面积为纵坐标,绘制标准曲线。
根据未知样品中各组分的峰面积,在标准曲线上查出对应的浓度。
内标法:选择一种合适的内标物,加入到标准溶液和未知样品中。
以标准溶液中组分与内标物的峰面积比为横坐标,浓度比为纵坐标,绘制工作曲线。
气相色谱分析的常规步骤气相色谱分析工作原理在实际工作中,当我们拿到一个样品,我们该怎样如何定性和定量,建立一套完整的分析方法是关键,下面介绍一些常规的步骤:1、样品的来源和预处理方法GC能直接分析的样品必需是气体或液体,固体样品在分析前应当溶解在适当的溶剂中,而且还要保证样品中不含GC不能分析的组分(如无机盐),可能会损坏色谱柱的组分。
这样,我们在接到一个未知样品时,就必需了解的来源,从而估量样品可能含有的组分,以及样品的沸点范围。
如能确认样品可直接分析。
假如样品中有不能用GC直接分析的组分,或样品浓度太低,就必需进行必要的预处理,包括接受一些预分别手段,如各种萃取技术、浓缩和稀释方法、提纯方法等。
2、确定仪器配置所谓仪器配置就是用于分析样品的方法接受什么进样装置、什么载气、什么色谱柱以及什么检测器。
3、确定初始操作条件当样品准备好,且仪器配置确定之后,就可开始进行尝试性分别。
这时要确定初始分别条件,紧要包括进样量、进样口温度、检测器温度、色谱柱温度和载气流速。
进样量要依据样品浓度、色谱柱容量和检测器灵敏度来确定。
样品浓度不超过mg/mL时填充柱的进样量通常为1—5uL,而对于毛细管柱,若分流比为50:1时,进样量一般不超过2uL。
进样口温度紧要由样品的沸点范围决议,还要考虑色谱柱的使用温度。
原则上讲,进样口温度高一些有利,一般要接近样品中沸点的组分的沸点,但要低于易分解温度。
4、分别条件优化分别条件优化目的就是要在最短的分析时间内达到符合要求的分别结果。
在更改柱不冷不热载气流速也达不到基线分别的目的时,就应更换更长的色谱柱,甚至更换不同固定相的色谱柱,由于在GC中,色谱柱是分别成败的关键。
5、定性鉴定所谓定性鉴定就是确定色谱峰的归属。
对于简单的样品,可通过标准物质对比来定性。
就是在相同的色谱条件下,分别注射标准样品和实际样品,依据保留值即可确定色谱图上哪个峰是要分析的组分。
定性时必需注意,在同一色谱柱上,不同化合物可能有相同的保留值,所以,对未知样品的定性仅仅用一个保留数据是不够的,双柱或多柱保留指数定性是GC中较为牢靠的方法,由于不同的化合物在不同的色谱柱上具有相同保留值的几率要小得多。
气相色谱定性定量分析一.定性分析气相色谱的优点是能对多种组分的混合物进行分离分析,(这是光谱、质谱法所不能的)。
但由于能用于色谱分析的物质很多,不同组分在同一固定相上色谱峰出现时间可能相同,进凭色谱峰对未知物定性有一定困难。
对于一个未知样品,首先要了解它的来源、性质、分析目的;在此基础上,对样品可有初步估计;再结合已知纯物质或有关的色谱定性参考数据,用一定的方法进行定性鉴定。
(一)利用保留值定性1.已知物对照法各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保留值,可以作为定性指标。
即通过比较已知纯物质和未知组分的保留值定性。
如待测组分的保留值与在相同色谱条件下测得的已知纯物质的保留值相同,则可以初步认为它们是属同一种物质。
由于两种组分在同一色谱柱上可能有相同的保留值,只用一根色谱往定性,结果不可靠。
可采用另一根极性不同的色谱柱进行定性,比较未知组分和已知纯物质在两根色谱柱上的保留值,如果都具有相同的保留值,即可认为未知组分与已知纯物质为同一种物质。
利用纯物质对照定性,首先要对试样的组分有初步了解,预先准备用于对照的已知纯物质(标准对照品)。
该方法简便,是气相色谱定性中最常用的定性方法。
2.相对保留值法对于一些组成比较简单的已知范围的混合物或无已知物时,可选定一基准物按文献报道的色谱条件进行实验,计算两组分的相对保留值:(5)式中:i-未知组分;s-基准物。
并与文献值比较,若二者相同,则可认为是同一物质。
(ris仅随固定液及柱温变化而变化。
)可选用易于得到的纯品,而且与被分析组分的保留值相近的物质作基准物。
2. 保留指数法又称为Kovats指数,与其它保留数据相比,是一种重现性较好的定性参数。
保留指数是将正构烷烃作为标准物,把一个组分的保留行为换算成相当于含有几个碳的正构烷烃的保留行为来描述,这个相对指数称为保留指数,定义式如下:(6)IX为待测组分的保留指数,z与z+n为正构烷烃对的碳数。
规定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指数为600、700、800,其它类推。
气相色谱分析最佳实验条件的选择1、实验目的掌握气相色谱仪基本结构、工作原理和操作, 了解气相色谱仪 ECD 检测器灵敏度的含义,掌握精密度及准确度测定方法。
2、实验原理(1电子捕获检测器(electron capture detector,ECD:结构:检测室内有正负电极与β-射线源,目前所使用的最佳的放射源是 63Ni , 在衰变中没有γ辐射,产生的β射线能量低,半衰期长,可用到 400℃。
原理:检测室内的放射源放出β-射线粒子(初级电子,与通过检测室的载气碰撞产生次级电子和正离子, 在电场作用下, 分别向与自己极性相反的电极运动, 形成检测室本底电流, 当具有负电性的组分 (即能捕获电子的组分进入检测室后, 捕获了检测室内的电子,变成带负电荷的离子,由于电子被组分捕获,使得检测室本底电流减少,产生倒的色谱峰信号。
ECD 主要用于分析卤素化合物、部分金属螯合物和甾族化合物。
工作条件:载气一般选用高纯氮气,气体中微量氧和微量水会污染检测室,必须用净化管除去。
灵敏度指分析方法对单位浓度或单位量的待测物质的变化所引起的响应量变化的程度。
常用标准曲线的斜率来度量灵敏度,灵敏度因实验条件而变。
标准曲线的直线部分以下式表示:A =kc+a式中:A ——仪器的响应量; c ——待测物质的浓度;a ——校准曲线的截距; k ——方法的灵敏度, k 值大,说明方法灵敏度高。
(2精密度即平行测定的结果互相靠近的程度,用偏差表示。
标准偏差用 S 表示: 样本相对标准又称变异系数, 是样本标准偏差在样本均值中所占的百分数, 记为 Cv 。
(3准确度表示测定值与真值之间的符合程度。
可以用加标回收的方法进行∑=−−=ni i x n s 12(11%100×=s C v评价。
3、仪器与试剂(1试剂正己烷 (分析纯 ,丙酮 (分析纯 ,单体六六六组分(分析纯。
(2仪器岛津 Shimadzu GC-2010,配备电子捕获检测器、自动进样器和 GC solution工作站; J &W 公司 DB-5 毛细管柱,柱长 30 m;内径250μm ;液膜厚度0.25μm 。
气相色谱的定性与定量分析一、 实验目的:1、 学习计算色谱峰的分享度2、 掌握根据纯物质的保留值进行定性分析3、 掌握用归一化法定量测定混合物各组分的含量4、 学习气相色谱信的使用方法二、 方法原理1、 柱效能的测定:色谱柱的分享效能,主要由柱效和分离度来衡量。
柱效率是以样品中验证分离组分的保留值用峰宽来计算的理论塔板数或塔板高度表示的。
22211654.5⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=bR RW t W t n 理论塔板数: nL H =理论塔板高度: 式中R t 为保留值(S 或mm ):21W 为半峰宽(S 或mm ):b W 为峰底宽(S 或mm ):L 为柱长(cm )。
理论塔板数越大或塔板高度越小,说明柱效率越好。
但柱效率只反应了色谱对某一组分的柱效能,不能反映相邻组分的分离度,因此,还需计算最难分离物质对的分离度。
分离度是指色谱柱对样品中相邻两组分的分离程度,对一个混合试样成功的分离,是气相色谱法完成定性及定量分析的前提和基础。
分离度R 的计算方法是:)()(22112112W W t t R R R +-=或 2112)(2B b R R W W t t R +-=分离度数值越大,两组分分开程度越大,当R 值达到1.5时,可以认为两组分完全分开。
2、 样品的定性:用纯物质的保留值对照定性。
在一个确定的色谱条件下,每一个物质都有一个确定的保留值,所以在相同条件下,未知物的保留值和已知物的保留值相同时,就可以认为未知物即是用于对照的已知纯物质。
但是,有不少物质在同一条件下可能有非常相近的而不容易察觉差异的保留值,所以,当样品组分未知时,仅用纯物质的保留值与样品的组分的保留值对照定性是困难的。
这种情况,需用两根不同的极性的柱子或两种以上不同极性固定液配成的柱子,对于一些组成基本上可以估计的样品,那么准备这样一些纯物质,在同样的色谱条件下,以纯物质的保留时间对照,用来判断其色谱峰属于什么组分是一种简单而行方便的定性方法。
实验1 气相色谱分析条件的选择和色谱峰的定性鉴定一、目的要求1.了解气相色谱仪的基本结构、工作原理与操作技术;2.学习选择气相色谱分析的最佳条件,了解气相色谱分离样品的基本原理;3.掌握根据保留值,作已知物对照定性的分忻方法。
4.掌握归一化法测定混合物各组分的含量。
二、基本原理气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。
由于物质的物性不同,其试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同,虽然载气流速相同,各组份在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定时间的流动后,便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的讯号经放大后,在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
根据出峰位置,确定组分的名称,根据峰面积确定浓度大小。
对—个混合试样成功地分离,是气相色谱法完成定性及定量分析的前提和基础。
而其中气相色谱分离条件的选择至为关键。
主要涉及以下几个方面:1. 载气对柱效的影响:载气对柱效的影响主要表现在组分在载气中的扩散系数D m(g)上,它与载气分子量的平方根成反比,即同一组分在分子量较大的载气中有较小的D m(g) 。
根据速率方程:(1)涡流扩散项与载气流速无关;(2)当载气流速u 小时,分子扩散项对柱效的影响是主要的,因此选用分子量较大的载气,如N2、Ar,可使组分的扩散系数D m(g)较小,从而减小分子扩散的影响,提高柱效;(3)当载气流速u 较大时,传质阻力项对柱效的影响起主导作用,因此选用分子量较小的气体,如H2、He 作载气可以减小气相传质阻力,提高柱效。
2. 载气流速(u)对柱效的影响:从速率方程可知,分子扩散项与流速成反比,传质阻力项与流速成正比,所以要使理论塔板高度H最小,柱效最高,必有一最佳流速。
对于选定的色谱柱,在不同载气流速下测定塔板高度,作H-u 图。
气相色谱分析-定性分析方法气相色谱的定性分析就是要确定色谱图中每个色谱峰毕竟代表什么组分,因此必需了解每个色谱峰位置的表示办法及定性分析的办法。
(一)常用的保留值简介在气相色谱分析中,常用的保留值为保留时光tR、调节保留时光t'R、保留体积VR、调节保留体积V'R、相对保留值ris、比保留体积从和保留指数Ix。
各种保留值的计算公式如下: 1.保留时光tR 2.调节保留时光t'R t'R=tR-tM 死时光tM与被测组分的性质无关。
因此以保留时光与死时光的差值,即调节保留时光t'R,作为被测组分的定性指标,具有更本质的含义。
t'R反映了被测组分和固定相的热力学性质,所以用调节保留时光t'R比用保留时光tR作为定性指标要更好一些。
3.保留体积VR VR=tRFc 4.调节保留体积V'R V'R =(tR-tM)Fc=t'RFc=VR-VM 5.相对保留值ris 为了抵消色谱操作条件的变幻对保留值的影响,可将某一物质的调节保留时光:t'R(i)与一标准物(如正壬烷)的调节保留时光:t'R(s)相比,即为相对保留值(如相对壬烷值) 相对保留值ris仅与固定相的性质和柱温有关,与色谱分析的其它操作因素无关,因此具有通用性。
6.比保留体积Vg 比保留体积是气相色谱分析中的另一个重要保留值,其可按下式计算:式中t'R(i)—i组分的调节保留时光,min; m—固定液的质量,g;—在柱温、柱压下,柱内载气的平均体积流速; F'0—室温下由皂膜流量计测得的载气流速,ML/min; Tc—柱温,K; T0—室温,K; p0—室温下的大气压力,Pa; pw—室温下的饱和水蒸气压,pa; j—压力校正因子。
7.科瓦茨(Kovats)保留指数Ix 科瓦茨保留指数是气相色谱领域现已被广泛采纳的一定性指标,其规定为:在任一色谱分析操作条件下,对碳数为n的任何正构烷烃,其保留指数为100n。
实验一气相色谱分析条件的选择和色谱峰的定性鉴定
一、目的要求
1.了解气相色谱仪的基本结构、工作原理与操作技术;
2.学习气相色谱分析最佳条件的选择,了解气相色谱分离样品的基本原理;
3.掌握根据保留值,作已知物对照定性的分析方法。
二、基本原理
气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。
由于理化性质不同,试样中各组份在气相和固定相间的分配系数不同,当气化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同,虽然载气流速相同,各组份在色谱柱中的运行速度不同,经过一定时间,便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的信号经放大后,在记录器上记录各组份的色谱峰。
根据出峰位置确定组分的名称,根据峰面积确定浓度大小。
三、仪器和试剂
1.气相色谱仪Agilent 7820A
2.气体进样器1ml
3.色谱条件
色谱柱:DB-FFAP(硝基对苯二酸改性的聚乙二醇毛细管色谱柱)。
检测器:FID。
柱温:程序升温(起始温度40℃,以每分钟5℃的速度升温至120℃,维持1分钟),气化室温度:200 ℃,检测器温度:250 ℃,载气(N2),燃烧气(H2),助燃气(空气)
进样量:气体进样300μL
甲醇、乙醇、丙酮均为分析纯。
四、实验内容
1.样品的配制:分别取甲醇约0.3g(约379μL),乙醇约0.5g(约633μL),丙酮约0.5g (约633μL),分别置100ml量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
2.单标:将对应样品溶液各精密量取1ml,分别置10ml量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
3.混合标样:将样品溶液各精密量取1ml,置10ml量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
4.顶空进样:精密量取1ml待测溶液,置顶空瓶中,密封。
顶空瓶平衡温度90℃,平衡时间30分钟,
5.样品的测定:先按照初始条件设定色谱条件,待仪器的电路和气路系统达到平衡,记录仪上的基线平直时,即可进样。
吸取顶空瓶上层气体300uL注入气化室,记录色谱图,采集色谱数据。
6.柱温的选择:将程序升温速度由5℃/min依次改变为8℃/min,10℃/min进行测试,判断升温速度对分离的影响。
五、数据及处理
1.记录初始实验条件下的色谱条件及色谱结果(各自组分及对应保留时间)。
并根据单一
标准样的保留时间确定混合样品中各峰的物质名称。
记录实验条件:
(1)色谱柱的柱长及内径:
(2)载气及其流量:
(3)燃气及其流量:
(4)助燃气及其流量:
(5)柱温:
(6)检测器及检测温度:
(7)气化室温度:
记录各色谱图上各组分色谱峰的保留时间值,并填入下表中。
编号
t R丙酮t R甲醇t R乙醇
1 2 3
平
均
值
1 2
3
平均
值
1 2 3
平
均
值
单
标
混
合
样
2.采用混合标样作为样品,改变程序升温速度:8℃/min,10℃/min,同上测试,记录各
色谱图上各组分色谱峰的保留时间值,并填入下表中。
判断程序升温速度对分离的影响。
升温速度
t R丙酮t R甲醇t R乙醇
1 2 3
平均
值
1 2 3
平
均
值
1 2 3
平均
值
5℃/min 8℃/min 10℃/min
六、注意事项
1. 开机前检查气路系统是否有漏气,检查进样室硅橡胶密封垫圈是否需更换。
2. 开机时,要先通载气后通电,关机时要先断电源后停气。
3. 柱温、气化室和检测器的温度可根据样品性质确定。
一般气化室温度比样品组分中最高的沸点再高30-50℃即可,检测器温度大于柱温。
4. 用FlD时,不点火严禁通H2,通H2后要及时点火,并保证火焰点着。
5. 仪器基线平稳后,仪器上所有旋钮、按键不得乱动,以免色谱条件改变。
6. 进样方式有直接进样、自动进样、顶空进样。
手动进样时,为获得较好的精密度和色谱峰形状,进样时速度要快而果断,并且每次进样速度、留针时间应保持一致。
7. 关机前须先降温,待柱温降至50℃以下时,才可停止通载气、关机。
七、思考题
1.气相色谱仪的基本结构和分析过程。
2.气相色谱定性分析的基本原理是什么?本实验中怎样定性的?
3.试讨论程序升温速度对分离的影响。