气相色谱中用保留值定性的方法
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GC定性定量方法一、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。
(r is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)I X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。
气相色谱中用保留值定性的方法1. 利用已知物直接对照进行定性分析利用已知物直接对照法定性是一种最简单的定性方法,在具有已知标准物质的情况下常使用这一方法。
将未知物和已知标准物在同一根色谱柱上,用相同的色谱操作条件进行分析,作出色谱图后进行对照比较。
如图,中将未知试样(a)与已知标准物质(b)在同样色谱条件下得到的色谱图直接进行比较,可以推测未知样品中峰2可能是甲醇,峰3 可能是乙醇,峰4可能是正丙醇,峰7 可能是正丁醇,峰9 可能是正戊醇。
当然,以上的推测只是初步的,如要得到准确的结论,有时还需要进一步的确认。
在利用已知纯物质直接对照进行定性时是利用保留时间(t R)直接比较,这时要求载气的流速,载气的温度和柱温度一定要恒定。
载气流速的微小波动,载气温度和柱温度的微小变化,都会使保留值(t R)改变,从而对定性结果产生影响。
使用保留体积(V R)定性,虽可避免载气流速变化的影响,但实际使用是很困难的,因为保留体积的直接测定是很困难的,一般都是利用流速和保留时间来计算保留体积。
为了避免载气流速和温度的微小变化而引起的保留时间的变化对定性分析结果带来的影响,可采用以下两个方法:(1)用相对保留值定性由于相对保留值是被测组分与加入的参比组分(其保留值应与被测组分相近)的调整保留值之比,因此,当载气的流速和温度发生微小变化时,被测组分与参比组分的保留值同时发生变化,而它们的比值——相对保留值则不变。
也就是说,相对保留值只受柱温和固定相性质的影响,而柱长,固定相的填充情况(即固定相的紧密情况)和载气的流速均不影响相对保留值(r is)。
因此在柱温和固定相一定时,相对保留值(r is)为定值,可作为定性的较可靠参数。
(2)用已知物增加峰高法定性在得到未知样品的色谱图后,在未知样品中加入一定量的已知纯物质,然后在同样的色谱条件下,作已加纯物质的未知样品的色谱图。
对比两张色谱图,哪个峰加高了,则该峰就是加入的已知纯物质的色谱峰。
实验十一气相色谱的保留值法定性及归一化法定量一、实验目的了解气相色谱仪的结构、性能及使用方法,掌握气相色谱保留值定性分析和归一化法定量分析的方法。
熟悉SP-6890 型气相色谱仪的使用,掌握用微量注射器进样的技术。
二、实验原理本实验用氮气作载气,毛细管色谱柱,用氢火焰检测器(FID),检测未知试样中的指定组分。
并对苯、甲苯、对二甲苯混合试样中各种组分进行定量测定。
在一定色谱条件(固定相和操作条件)下,各物质均有其确定不变的保留值,因此,可利用保留值的大小进行定性分析。
对于较简单的多组分混合物,若其色谱峰均能分开,则可将各个峰的保留值,与各相应的标准样品在同一条件所测的保留值一一进行对照,确定各色谱峰所代表的物质。
这一方法是最常用、最可靠的定性分析方法,应用简便。
但有些物质在相同的色谱条件下往往具有近似甚至完全相同的保留值,因此,其应用常限制于当未知物已被确定可能为某几个化合物或属于某种类型时作最后的确证。
倘若得不到标准物质,就无法与未知物的保留值进行对照,这时,可利用文献保留值及经验规律进行定性分析。
对于组分复杂的混合物,则要与化学反应及其它仪器分析法结合起来进行定性分析。
在气相色谱法中,定量测定是建立在检测信号(色谱峰的面积)的大小与进入检测器组分的量(可以是重量、体积、物质量等)成正比的基础上。
实际应用时,由于各组分在检测器上的响应值(灵敏度)不同,即等含量的各组分得到的峰面积不同,故引入了校正因子,可选用一标准组分s(一般以苯为标准物质)的校正因子广为相对标准,为此,引入相对校正因子f(即一般所说的校正因子),则被测物i的相对校正因子表达为f i= f i'/f s'=m i A s/m s A i= V i A s/V s A i • P / P s式中 ,m=v- p , v为溶液的体积,p 为物质的密度。
本实验中要测定的苯、甲苯、二甲苯系同系物,可近似认为其密度夕相等。
气相色谱定性和定量分析一、目的要求1. 学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照的定性方法。
2. 学习利用外标法进行定量分析。
3. 熟悉色谱仪器操作。
二、基本原理各种物质在一定的色谱条件(一定的固定相与操作条件等)下有各自确定的保留值,因此保留值可作为一种定性指标。
对于较简单的多组分混合物,若其中所有待测组分均为巳知,它们的色谱峰均能分开,则町将各个色谱峰的保留值与各相应的标准样品在同一条件下所得的保留值进行对照比较,就能确定各色谱峰所代表的物质,这就是纯物质对照法定性的原理。
该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。
以保留值作为定性指标,虽然简便,但由于保留值的测定,受色谱操作条件的影响较大,而相对保留值,仅与所用的固定相和温度有关,不受其它色谱操作条件的影响,因而更适合用于色谱定性分析。
相对保留值r is 定义为:MR M R R R is t t t t t t r s i si --==//式中t M 、t M ’t Rs ’分别为死时间、被测组分i 及标准物质s 的调整保留时间。
还应注意,有些物质在相同的色谱条件下,往往具有相近的甚至相同的保留值,因此在进行具有相近保留值物质的色谱定性分析时,要求使用高柱效的色谱柱,以提高分离效率,并且采用双柱法(即分别在两根具有不同极性的色谱柱上测定保留值)。
在没有已知标准样品可作对照的情况下,可借助于保留指数 (Kov átts 指数)文献值进行定性分析。
对于组分复杂的混合物,采用更为有效的方法,即与其它鉴定能力强的仪器联用,如气相色谱/质谱,气相色谱/红外吸收光谱联用等手段进行定性分析。
三、仪器及试剂1.仪器气相色谱仪(岛津GC—17A);氮气钢瓶、氢气钢瓶;空气压缩机;氢火焰检测器;色谱柱;微量进样器2.试剂①苯、甲苯、正己烷(分析纯);②含苯、甲苯、正己烷的混合物四、实验条件1.毛细管色谱柱: DB-1型 0.25㎜×30m 非极性柱75 Kpa2.载气: N23.燃气: H60Kpa24.助燃气:空气 50Kpa五、实验步骤1.据实验条件,将色谱仪按仪器操作步骤调节至可进样状态,待仪器上的电路和气路系统达到平衡,色谱工作站屏幕上显示基线平直时,即可进样。
气相色谱分离技术原理当汽化后的试样(Sample)被载气带入色谱柱中运行时,色谱柱中的流动相(Mobile Phase)与固定相(Stationary Phase)之间因各种物质的化学物理特性不同,产生的相互作用大小、强弱术1司,这种作用可以是溶解度,挥发,极性等化学键或者范德华力;组份在两相间经过一定时间的动力学和热力学平衡后,组分在两相间的浓度有所不同,也即该组分对应固定相的分配系数不同,使得各组分被固定相保留的时间不同,彼此分离,随着载气的移动,从而按一定次序由固定相中先后流出,然后进入检测器,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。
如下图简示:在这里分配系数K值如下定义:叱组分在固定相中的浓度6组分在流动相中的浓度%•-定温度下,组分的分配系数爪越大,出峰越慢;• 试样一定时,K主要取决「固定相性质;•每个组份在各种固定相上的分配系数X不同;•试样中的各组分;Mi不同的K值是分离的基础;•某组分的技=0时,即不被固定相保留.最先流出;・选择适宜的固定相可改善分离效果。
在色谱分离理论里有两个经典理论:塔板理论和速率理论。
这里面涉及到组分保留时间和色谱峰变宽的问题。
气相色谱分析有哪些定性和定量分析的方法定性主要的:标样对照定性,利用相对保留值定性。
定量:峰面积测量归一法内标法,外标法。
「、气相色谱定性分析■通常利用组分□知的标准物质在相同色谱分析条件卜的色谱峰的保用时间来确定■ •定色i孽件卜*每•种物质都行•-个确定的保留值二、气相色谱定量分析■』(相色谱定廿分析】:要是确定样品中各种组分的相对或绝对含牡,方法有:口归化法口外标法口内标法4.定量方法■常用的定处方法口归一化法口外标法(标准曲线法)口内标准法口标准龙:入法。
气相色谱仪的定性分析和定量分析有什么不同?当我们开始接触气相色谱仪的时候,就会知道气相色谱仪主要是利用色谱分离的分离技术和检测技术,对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的一种仪器。
就分类来说,由于气相色谱仪的分析方法包括定性分析和定量分析两个部分,所以气相色谱仪的类别可以分为定定性分析和定量分析两种类别。
那么问题来了,气相色谱仪的定性分析和定量分析究竟有什么不同呢?我们来给大家详细介绍以下:首先介绍定性分析,由于定性分析的应用在实际操作中会受到一些限制,所以它的应用范围远远没有定量分析那么广泛。
利用保留值进行定性分析是气相色谱仪分析中常用到的方法,保留值是保留时间和保留体积的总称。
当实验操作条件没有发生变化的时候,说明被测物的保留值只与化学性质有关,由此可用于定性分析。
如果被测样品中某一组分与一直标准品的保留值一样的时候,我们可初步判断这组分与标准品可能是一样化合物。
但同时我们需要注意一点,有些时候多种物质在一定的操作条件下是具备相同的保留值的,所以我们不能完全根据保留值相同来判断它们是否是同一种物品。
这种情况下我们选用其他具备不同极性的色谱柱来进行二次甚至是更多次的分析,如果经过多次分析后,保留值还是一样的,那么我们可以判断被测物是同一种物质。
然后介绍定量分析,由于在一定的范围内,色谱峰的峰面积和被测组分中的含量或浓度成线性关系,所以我们通过测量相应的峰面积来判断被测物的含量。
在定量分析中我们常用的方法是内标法和外标法。
内标法是指测量样品中某一组分或某几个组分的含量时,将一定量的某一纯组分加入样品中作为内标物,然后进行色谱分析,通过测量并对比内标物的峰面积和待测组分的峰面积,就可以求出待测组分在被测样品中的含量。
外标法则是用已知浓度的标准品进行色谱分析,得出关于峰面积和浓度的标准曲线,然后在完全相同的条件入被分析物,得到相应的峰面积,最后我们根据标准曲线计算待测样品的浓度。
以上就是气相色谱仪的定性分析和定量分析的不同之处。
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。
保留指数名词解释
保留指数(Retention Index),又称为Kováts指数,是一种利用保留值作为定性依据的较为可靠的参数。
它常用于气相色谱(Gas Chromatography,简称GC)分析中,用于帮助鉴定化合物。
保留指数的定性方法是通过选取两个相邻的正构烷烃作为参考物质,测量它们在相同条件下的保留时间。
然后,对待测化合物的保留时间进行测量,并与参考物质的保留时间进行比较。
保留指数(I)的计算公式如下:
I = 100 ×(t_r - t_0)/(t_n - t_0)
其中,t_r表示待测化合物的保留时间,t_0表示最早出现的正构烷烃的保留时间,t_n表示最晚出现的正构烷烃的保留时间。
保留指数越高,表示该化合物在固定相上的吸附能力较强,相对来说在柱上停留的时间较长。
通过与已知化合物的保留指数进行对比,可以初步判断待测化合物的种类和结构特征。
保留指数不仅可以用于鉴定单一化合物,还可以用于分析复杂混合物中的成分。
它是气相色谱分析中常用的参考参数之一,对于定性分析和鉴定未知化合物具有一定的指导意义。
1。
气相色谱中用保留值定性的方法
1. 利用已知物直接对照进行定性分析
利用已知物直接对照法定性是一种最简单的定性方法,在具有已知标准物质的情况下常使用这一方法。
将未知物和已知标准物在同一根色谱柱上,用相同的色谱操作条件进行分析,作出色谱图后进行对照比较。
如图,中将未知试样(a)与已知标准物质(b)在同样色谱条件下得到的色谱图直接进行比较,可以推测未知样品中峰2可能是甲醇,峰3 可能是乙醇,峰4可能是正丙醇,峰7 可能是正丁醇,峰9 可能是正戊醇。
当然,以上的推测只是初步的,如要得到准确的结论,有时还需要进一步的确认。
在利用已知纯物质直接对照进行定性时是利用保留时间(t R)直接比较,这时要求载气的流速,载气的温度和柱温度一定要恒定。
载气流速的微小波动,载气温度和柱温度的微小变化,都会使保留值(t R)改变,从而对定性结果产生影响。
使用保留体积(V R)定性,虽可避免载气流速变化的影响,但实际使用是很困难的,因为保留体积的直接测定是很困难的,一般都是利用流速和保留时间来计算保留体积。
为了避免载气流速和温度的微小变化而引起的保留时间的变化对定性分析结果带来的影响,可采用以下两个方法:
(1)用相对保留值定性由于相对保留值是被测组分与加入的参比组分(其保留值应与被测组分相近)的调整保留值之比,因此,当载气的流速和温度发生微
小变化时,被测组分与参比组分的保留值同时发生变化,而它们的比值——相
对保留值则不变。
也就是说,相对保留值只受柱温和固定相性质的影响,而柱长,固定相的填充情况(即固定相的紧密情况)和载气的流速均不影响相对保
留值(r is)。
因此在柱温和固定相一定时,相对保留值(r is)为定值,可作
为定性的较可靠参数。
(2)用已知物增加峰高法定性在得到未知样品的色谱图后,在未知样品中加入一定量的已知纯物质,然后在同样的色谱条件下,作已加纯物质的未知样品的
色谱图。
对比两张色谱图,哪个峰加高了,则该峰就是加入的已知纯物质的色
谱峰。
这一方法即可避免载气流速的微小变化对保留时间的影响而影响定性分
析的结果,又可避免色谱图图形复杂时准确测定保留时间的困难。
这是在确认
某一复杂样品中是否含有某一组分的最好办法。
2.利用文献值对照进行定性分析
在利用已知标准物直接对照定性时,已知标准物质的得到往往是一个很困难的
问题。
一个实验室也不可能备有很多的,各种各样的已知标准物质。
为此,#,-. 年匈牙利色谱学家E.Kovars首先提出用保留指数(I)(retention index)作为保留值的标准用于定性分析,这是使用最广泛并被国际上公认的定性指标。
它具有重现性好(精度可达正负0.1指数单位或更低一些),标准物统一及温
度系数小等优点。
保留指数仅与柱温和固定相性质有关,与色谱条件无关。
不同的实验室测定的
保留指数的重现性较好,精度可达正负0.3个指数单位。
所以,以保留指数定
性是有一定的可靠性。
用保留指数定性时需要知道被测的未知物是属于哪一类的化合物,然后查找分
析该类化合物所用的固定相和柱温等色谱条件。
一定要用色谱条件来分析未知物,并计算它的保留指数,然后再与文献中所给出的保留指数值进行对照,给
出未知物的定性分析结果。
保留指数定性与用已知物直接对照定性相比,虽避免了寻找已知标准物质的困难,但它也有一定的局限性,对一些多官能团的化合物和结构比较复杂的天然
产物是无法采用保留指数定性的。
同一物质在同一柱上的保留指数与柱温的关系通常是线性的,利用这一规律可
以用内插法求出不同温度下的保留指数。
例如某物质的保留指数,在100℃时
为654,150℃时为688,用内插法可求得在125℃时为671。
由于不同物质的这一线性关系往往不平行。
因此可以利用两个或三个不同温度
时的保留指数进行对照,使定性分析的结果更为可靠。
保留指数定性与用已知物直接对照定性一样,定性结果的准确度往往也需用其
他方法再加以确认。
随着计算机技术的发展,大量的保留指数可以贮存在计算机中,并可以通过计算将贮存在计算机中的标准保留指数转换成用户色谱条件下的保留指数和保留时间(t' R),然后用计算机的检索功能进行定性分析。
3. 利用保留值规律进行定性分析
如前所述,无论采用已知物直接对照定性,还是采用(保留指数)对照定性,其定性的准确度都不是很高的,往往还需要其他方法再加以确认。
如果将已知物直接对照定性与保留值规律定性结合,则可以大大提高定性分析结果的准确度。
(1)双柱定性采用已知物直接对照定性,在同一根柱子上进行分析比较来进行定性分析。
这种定性分析结果的准确度往往不高,特别对一些同分异构体往往区分不出来。
如1-丁烯与异丁烯在阿皮松、硅油等非极性柱上有相同的保留值,这时如改用极性柱,1-丁烯与异丁烯将有不同的保留值,所以,可以在两根不同极性的柱子上,将未知物的保留值与已知物的保留值进行对比分析,这样就可以大大提高定性分析结果的准确度。
在用双柱定性时,所选择的两根柱子的极性差别应尽可能大,极性差别越大,定性分析结果的可信度越高。
由于非极性柱上各物质出峰顺序基本上是按沸点高低出峰,而在极性柱上各物质的出峰顺序则是主要由其化学结构所决定。
因此双柱定性在同分异构体的确认中有很重要的作用。
在双柱选择上还可以选择氢键缔合能力有较大差异的不同柱子对一些形成能力不同的化合物进行定性分析。
两个纯化合物在性能(极性或氢键形成能力等)不同的二根或多根色谱柱
上有完全相同的保留值(在不同柱上的保留时间不同),则这两个纯化合物基本上可以认定为同一个化合物。
使用的柱子越多,可信度越高。
(2)碳数规律定性大量实验结果表明:同系物间,在一定温度下,调整保留值(也可采用比保留值,相对保留值)的对数与该分子的碳数成线性关系,即
利用碳数规律可以在已知同系物中几个组分保留值的情况下,推出同系物中其他组分的保留值,然后与未知物的色谱图进行对比分析。
在用碳数规律定性时,应先判断未知物类型,才能寻找适当的同系物。
与此同时,要注意当碳原子数 n=1 或 2 时,以及碳数较大时,可能与线性关系发生偏差。
这一规律适用于任何同系物或假同系物,如有机化合物中含有的硅、硫、氮、氧等元素的原子数及某些重复结构单元(如苯环,C=C 键,亚胺基等)的数目均与调整保留值的对数成线性关系。
(3)沸点规律定性大量实验表明:同族具有相同碳原子数目的碳链异构体的调整保留值(也可用比保留值或相对保留值)的对数值与沸点成线性关系,即
关沸点的数据,就可以推断该组分为何种化合物。
与利用碳数规律进行定性一样,对碳链异构体也可以根据其中几个已知组分的调整保留值的对数与相应的沸点作图,然后根据未知组分的沸点,在图上求其相应的保留值,与色谱图上的未知峰对照进行定性分析。