气相色谱法的基本理论-分析化学

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◆能力要求 熟练掌握气相色谱仪的基本结构及各部件的作 用，学会用气相色谱仪测定样品的含量。
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第一节概 述
第一节 概 述 气相色谱法(gas chromatography GC)是以气体作为流
动相的色谱分离分析方法。
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第一节概 述
一、气相色谱法的特点及分类 （一）气相色谱法的特点 气相色谱法的特点:分析速度快、样品用量少、选择性
A 2 d 涡流扩散项A可表示为： p 式中为填充不规则因子，dP为固定相颗粒的平均直径。
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第二节气相色谱法的基本理论
2．纵向扩散项 由于样品组分被载气带入色谱柱后， 是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空间中，在 “塞子”的前后(纵向)存在着浓度差，而形成浓度梯 度，因此势必使运动着的分子产生纵向扩散。
小用传质系数来表示，它包括气相传质阻力系数Cg 和液 相传质阻力系数 Cl ，因前者较小，所以 C Cl 。
Cl

2k 3(1 k)2

d
2 f
Dl
式中，df为固定液液膜厚度，k为容量因子，Dl为组分在 固定液中的扩散系数。
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第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动 您能根据范第姆特方程式的含义，解
3．样品都加在第0号塔板上，并且样品的纵向扩散可 以忽略。
4．分配系数在各塔板上是常数。
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第二节气相色谱法的基本理论
理论塔板数（n）和峰宽的关系：
n ( tR )2 5.54( t R )2 16( tR )2

W1/ 2
W
理论塔板高度（H）可由色谱柱长（L）和理论
塔板数来计算：
B 2rDg
式中，r表示扩散阻碍因子，填充柱＜1，毛细管柱因 无扩散障碍r ＝1。 Dg为组分在载气中的扩散系数。
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第二节气相色谱法的基本理论
3．传质阻力项 试样被载气带入色谱柱后，试样组分在
两相间溶解、扩散、平衡的过程称为传质过程，影响这
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个过程进行速度的阻力，称为传质阻力。传质阻力的大
释如何控制色谱条件，提高柱效吗？
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第三节气相色谱法的固定相和流动相
第三节 气相色谱法的固定相和流动相
一、气-液色谱的固定相
（一)固定液 1．对固定液的要求
①选择性能高，对不同的组分有不同的分配系数。②对 样品中各组分有足够的溶解能力。③热稳定性要好。④化 学稳定性好，不与组分发生化学反应。⑤蒸汽压低，粘度 小，能牢固地附着于载体上。
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第一节概 述
载气系统 包括气源、气体净化器、气体流速控制和 测量装置。
进样系统 包括进样器、气化室和控温装置。
分离系统 包括色谱柱和色谱柱箱。
检测系统 包括检测器和控温装置。
记录系统 包括放大器、记录仪或数据处理装置。
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第一节概 述
思考
课堂互动
您能说出气相色谱仪的主要构成吗？
H A B Cu u
式中,A、B、C为常数，它们分别为涡流扩散项、纵 向扩散系数和传质阻力系数， u为载气线速度，单位 为cm/s。
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第二节气相色谱法的基本理论 1．涡流扩散项 涡流扩散是气体移动中遇到填充物颗粒时，不断
改变流动方向，而造成同组分的分子经过不同路径，而引起色谱 峰的扩张，如下图所示。
分析化学
第十二章 气相色谱法
◆学习目的⊙ ◆知识要求⊙ ◆能力要求⊙ ◆进入章节学习请点这里第1节第2节第3节第4节第5节第6节
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◆学习目的
通过学习气相色谱法的基本理论：塔板理论和速率 理论，气相色谱仪的基本组成及工作流程，气-液色 谱中的固定液、载体及分离条件和定性定量方法， 加深对气相色谱法分离原理的理解，熟悉气相色谱 仪主要部件的作用，能够正确选择气相色谱法中色 谱柱的条件、气化室温度、检测室温度以及进样量 等条件，能够利用气相色谱分离分析检测信号对待 测各组分进行定性与定量分析。为学习低沸点药物 的分析打下基础。
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第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动
2. A组分的调整保留时间为多少？ （1）13分钟 （2）14分钟 （3）15分钟 （4）16分钟 3. A组分的容量因子为多少？ （1）13 （2）14 （3）15 （4）16
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第二节气相色谱法的基本理论
二、速率理论
荷兰学者范第姆特于1956年建立了色谱过程的动力学 理论，即速率理论，提出了范第姆特方程：
其中起分离作用的部件叫什么？起分析作 用的部件叫什么？
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第二节气相色谱法的基本理论
第二节 气相色谱法的基本理论 一、塔板理论
马丁和辛格于1941年提出了塔板理论,塔板理论假设： 1．在塔板内，样品中某组分可以很快达到分配平衡，H
称为理论塔板高度。
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第二节气相色谱法的基本理论
2．流动相间歇式通过色谱柱，每次进入量为一个塔 板体积。
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◆知识要求
1．掌握气相色谱法定性依据,定量分析原理及方法,定性 分析与定量分析的应用。
2．熟悉气相色谱法的特点及其分类，气相色谱仪的基本 组成及流程，气相色谱法的基本理论：塔板理论、速 率理论，气相色谱的固定相和流动相，气相色谱法中 色谱柱及柱温的选择、载气及流速的选择、其他条件 的选择。
3．了解常用的检测器。
高、分离效能高、灵敏度高、应用范围广等。
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第一节概 述
（二）气相色谱法的分类
按固定相的聚集状态不同，分为气-固色谱法（GSC） 和气-液色谱法（GLC）；
按柱内径粗细不同，分为填充柱色谱法和毛细管柱色 谱法；
按分离原理不同，分为吸附色谱法和分配色谱法。
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第一节概 述
二、气相色谱仪的基本组成及工作流程 气相色谱仪一般由五部分组成，如下图所示:
HL n
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第二节气相色谱法的基本理论
有效塔板数:
neff

( tR

)2

5.54( tR )2 W1/ 2
16( tR W
)2
有效塔板高度:
H eff

L neff
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第二节气相色谱法的基本理论
课堂互动
1.在一根3m长的色谱柱上，分离一个样品的 结果为:A组分的保留时间为17分钟，B组分的 保留时间为14分钟，空气峰的保留时间为1分 钟，A和B两组分色谱峰的基线宽度为1分钟， 用组分A计算色谱柱的理论塔板数n为多少？ 板高H为多少？ （1）4.6×104片； （2） 4.6×103片； （3） 0.65mm； （4） 0.65m