气相色谱中常用的术语和参数

气相色谱法的基本知识及应用本讲主要学习气相色谱的基本理论以及气相色谱仪器和气相色谱的基本应用。

一、基本概念、分类及公式1、色谱法的定义及发展色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分离。

当两相做相对移动时，使被测物质在两相之间进行多次分配，这样原来的微小差异产生了很大的效果，使各组分分离，以达到分离分析及测定一些物理化学常数的目的。

例如，苯加氢生成环己烷的反应，由于苯和环己烷的沸点只相差0.6 oC，一般的蒸馏方法很难分离，所以采用萃取蒸馏的方法分离。

而用填充柱气相色谱法，半米长的丁二酸乙二醇聚酯固定相填充柱上，二者可以实现很好的分离，因为他们在这种固定相上的分配系数差异较大，即使用其他的固定相，只要延长色谱柱的长度，也能够实现很好的分离。

如何理解色谱法(Gas Chromatography )主要有2点：一是要有两相，二是要有差异。

两相：固定相和流动相具体到气相色谱：固定相就是色谱柱(column)，流动相就是气体或者称为载气(carrier gas )。

差异就是指分配系数的差异。

Gas Chromatography下面可以用一个比较粗糙的例子来帮助理解色谱法。

Gas Chromatography：海底的通道就如同色谱柱一样，只对兴趣的人有保留作用，这样达到选择性质保留溶质的效果，而保留差别的大小决定了分离的基础。

换作另外一个通道，比如是植物类的，例如花，那么又对另外一类人又吸引力，那么在海底通道上没有差别的人群也许在这个花的通道上能够看出差别，总之，只要他们之间有差别，总能够找到这个差别把他们区分开。

色谱法发展的历史：1906年俄国植物学家Tswett命名自己发明的分离植物色素的新方法为色谱法。

因为他并不是一个著名的学者，因此他发表出来的文章并没有得到重视。

1931年，德国的Kuhn和Lederer重复了Tswett的实验，得到很好的结果，色谱法因此得到很大的推广。

1940年，Martin和Synge提出了液液分配色谱法，又把塔板的概念引入色谱法中，初步建立了塔板理论。

• GC中，用皂膜流量计在柱后测得。
柱后载气
肥皂液
2、死时间和死体积
• 死时间（dead time，以tM表示）：
不保留物质从进样 到柱后出现浓度最 大值所需的时间， 以 s 或 min 为单位 表示。
2、死时间和死体积
死时间
HPLC中以甲醇-水系统为流动相时，甲醇的 保留时间。 GC中空气峰（GC-ECD）中的保留时间。
（2）由色谱柱的操作参数进行计算
tM
L2 pdp2
• 式中， 为柱阻抗因子； 为流动相的动力黏度； L为柱长；△p为柱压力降；dp为固定相粒径。
HPLC中tM的准确求算方法
（3）依据经验公式计算 当从进样阀到检测器的连接管路的内部体积足 够小时，tM可按下述公式计算：
tM
L u
• 式中，u为流动相的平均线速度。
甲烷峰（GC-FID）中的保留时间。
2、死时间和死体积
GC 死时间的测定
由色谱柱的结构参数进行计算
HPLC 由色谱柱的操作参数进行计算
依据经验公式计算
GC中tM的准确求算方法
tM
t t R(n+i) R(n-i) t t R(n+i) R(n-i)
tR(n)2 2tR(n)
• 式中tR(n+i)、tR(n) 、tR(n-i)为同系物（如正构烷 烃）中间隔碳原子数相等的组分的保留时间。
第二章 色谱法的基本术语及理论
主要内容
第一节 色谱分离与保留作用 第二节 有关色谱保留的基本术语及参数 第三节 塔板理论 第四节 速率理论 第五节 色谱峰展宽的柱外因素
主要内容
第六节 分离度及影响因素 第七节 系统适应性试验 第八节 测定法 第九节 色谱吸附或分配等温线

tM
L u
• 式中，u为流动相的平均线速度。
丁黎
中国药科大学色谱分析课程
2、死时间和死体积
• 死体积（dead volume，以VM表示） • 不保留物质从进样到柱后出现浓度最大值所需
消耗的流动相的体积，等于死时间乘以流动相 的流速。
• 死体积包括进样器至色谱柱管路的空间、固定 相颗粒间隙、柱出口管路及检测器内腔空间的 总和。
丁黎
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3、调整保留时间和调整保留体积
• 调整保留体积（adjusted retention volume，以V′
表V 示R ）：或称校正保留体积，即保留体积扣除
死体积后的保留值，其公式如下：
VR VRVM
丁黎
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4、相对保留值
•
相对保留值（relative
丁黎
中国药科大学色谱分析课程
HPLC中tM的准确求算方法
（2）由色谱柱的操作参数进行计算
tM
L2 pdp2
• 式中， 为柱阻抗因子； 为流动相的动力黏度； L为柱长；△p为柱压力降；dp为固定相粒径。
丁黎
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HPLC中tM的准确求算方法
（3）依据经验公式计算 当从进样阀到检测器的连接管路的内部体积足 够小时，tM可按下述公式计算：
• 保留指数（retention index，以 I 表示），又称 为柯瓦指数（Kovats index），是使用最广泛， 并得到国际公认的定性指标。它具有重现性好 （精度可达 ± 0.1指数单位），标准物统一及 温度系数小等优点。
丁黎
中国药科大学色谱分析课程
5、保留指数
保留指数是国际公认的用于气相色谱法中物质 的鉴定和定性的相对保留值。

食品仪器分析—气相色谱常识气相色谱法特点1、高灵敏度：可作超纯气体、高分子单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析。

2、高选择性：可有效地分别性质极为相近的各种同分异构体和各种同位素。

3、高自动化：操作简便可同时检测多种物质。

4、应用范围广：即可分析低含量的气、液体，亦可分析高含量的气、液体，可不受组分含量的限制。

5、所需试样量少：一般气体样用几毫升，液体样用几微升或几十微升。

啥是气相色谱？它分几类？1、按固定相聚集态分类：①气固色谱：固定相是固体吸附剂，②气液色谱：固定相是涂在担体表面的液体。

2、按过程物理化学原理分类：①吸附色谱：利用固体吸附表面对不同组分物理吸附性能的差异达到分别的色谱。

②安排色谱：利用不同的组分在两相中有不同的安排系数以达到分别的色谱。

③其它：利用离子交换原理的离子交换色谱：利用胶体的电动效应建立的电色谱；利用温度变化进展而来的热色谱等等。

3、按固定相类型分类：①柱色谱：固定相装于色谱柱内，填充柱、空心柱、毛细管柱均属此类。

②纸色谱：以滤纸为载体，③薄膜色谱：固定相为粉末压成的薄漠。

4、按动力学过程原理分类：可分为冲洗法，取代法及迎头法三种。

常用术语及基本概念解释1、固定相和流淌相：一个体系中的某一匀称部分称为相；在色谱分别过程中，固定不动的一相称为固定相；通过或沿着固定相移动的流体称为流淌相。

2、色谱峰：物质通过色谱柱进到鉴定器后，记录器上消失的一个个曲线称为色谱峰。

3、基线：在色谱操作条件下，没有被测组分通过鉴定器时，记录器所记录的检测器噪声随时间变化图线称为基线。

4、峰高与半峰宽：由色谱峰的浓度极大点向时间横座标引垂线与基线相交点间的高度称为峰高，一般以h表示。

色谱峰高一半处的宽为半峰宽，一般以x１／２表示。

5、峰面积：流出曲线（色谱峰）与基线构成之面积称峰面积，用Ａ表示。

6、死时间、保留时间及校正保留时间：从进样到惰性气体峰消失极大值的时间称为死时间。

从进样到消失待测组分色谱峰所需的时间称样品的保留时间。

当后两项很小可忽略不计时，
死体积（V M）： VM = tM ×F0 F0:柱出口处的载气流量， 单位：mL/min。
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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
VR =tR×F0 F0为柱出口处的载气流量，
单位：mL/min。
调整保留体积(VR＇)：某组分的保留体积扣除死体积
。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰
较窄。
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固定相粒度大小对板高的影响
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B/u —分子扩散项 ——指分子沿色谱柱轴向扩散引起的色谱谱带展宽
纵向分子扩散是由浓度梯度造成的。组分从柱入口加入， 随着流动相向前推进，其浓度分布的构型呈“塞子”状。 由于存在浓度梯度, 组分必然自发的向前和向后扩散， 造成谱带展宽。
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综上所述，对液液色谱的Van Deemter 方程式可表达为：
H
2d p
2Dm
u
(
m
d
2 p
Dm
•
sm
d
2 p
Dm
s
d
2 f
Ds
)u
该式与气液色谱速率方程的形 式基本一致，主要区别在液液色谱 中分子扩散项可忽略不计，影响柱 效的主要因素是传质阻力项。
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C ·u —传质阻力项
传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即： C =（Cg + CL）
气相传质过程: 试样组分从 气相移动到固定相 表面的过程
液相传质过程：试样组分从 固定相的气/液界面 移动到液相内部
不能瞬间达到分配平衡，色谱峰变宽
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C ·u —传质阻力项 传质阻力包括气相传质阻力Cg和液相传质阻力CL即：

A、气固色谱分填充柱和毛细管柱两种：
填充柱（Packing column）：常用不锈钢制成，内径2～4 mm，柱长1～3m。填充吸附剂或覆盖
在载体上均匀固定液膜。
毛细管柱（Capillary column）：常用石英制成，内径0.1～0.5mm，柱长可达数十米。固定液直
接涂在毛细管内壁表面。
B、气相色谱固定相可分为：
1.2.2色谱分离的基本理论
柱效率可用理论塔板数（n）或理论塔板高度（H）表示。柱效率的高低能反映组分在柱内两相间的分配情况和组分通过色谱柱后峰加宽的程度，它与组分在气相中的扩散及在液相中的传质阻力有关。
1、塔板理论
塔板理论是将色谱柱比作蒸馏塔，柱内有若干“想象”的塔板。每两块塔板之间的距离称为板高，各组分就在这些塔板间隔的气液两相间进行分配，经过多次分配平衡后，分配系数小的组分先离开色谱柱，分配系数大的组分，后离开色谱柱。
C、按分离的原理分类
①吸附色谱：利用组分在固定相上的吸附能力强弱不同分离。
②分配色谱：利用组分在固定液中溶解度不同分离。
③凝胶（排阻）色谱：利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透分离
④离子交换色谱法：利用组分在离子交换剂上的亲和力大小不同分离
3、气相色谱仪组成
Ⅰ载气系统：气源、气体净化器、供气控制阀门和仪表；
（1）分配系数
在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相间达到分配平衡时的浓度比，称为分配系数。
式中—— ：组分在固定相中的浓度； ：组分在流动相中的浓度。
该组分与固定液分子间作用力 ；
空气在固定液中不溶解，其 ，故空气在柱子内的滞留时间最短，最先从色谱柱中馏出，因此，将空气的保留时间称之为死时间；
被测组分的 相差越大，越容易分离；

气相色谱（gas chromatography 简称GC）是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就。

这是一种新的分离、分析技术，它在工业、农业、国防、建设、科学研究中都得到了广泛应用。

气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。

气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。

气固色谱的“气”字指流动相是气体，“固”字指固定相是固体物质。

例如活性炭、硅胶等。

气液色谱的“气”字指流动相是气体，“液”字指固定相是液体。

例如在惰性材料硅藻土涂上一层角鲨烷，可以分离、测定纯乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等杂质。

气相色谱仪(图2)GC色谱的发展与下面两个方面的发展是密不可分的。

一是气相色谱分离技术的发展，二是其他学科和技术的发展。

1952年James和Martin提出气液相色谱法，同时也发明了第一个气相色谱检测器。

这是一个接在填充柱出口的滴定装置，用来检测脂肪酸的分离。

用滴定溶液体积对时间做图，得到积分色谱图。

以后，他们又发明了气体密度天平。

1954年Ray 提出热导计，开创了现代气相色谱检测器的时代。

此后至1957年，是填充柱、TCD年代。

1958年Gloay首次提出毛细管，同年，Mcwillian和Harley同时发明了FID，Lovelock发明了氩电离检测器（AID）使检测方法的灵敏度提高了2～3个数量级。

20世纪60和70年代，由于气相色谱技术的发展，柱效大为提高，环境科学等学科的发展，提出了痕量分析的要求，又陆续出现了一些高灵敏度、高选择性的检测器。

如1960年Lovelock提出电子俘获检测器（ECD）；1966年Brody等发明了FPD；1974年Kolb和Bischoff提出了电加热的NPD；1976年美国HNU公司推出了实用的窗式光电离检测器（PID）等。

同时，由于电子技术的发展，原有的检测器在结构和电路上又作了重大的改进。

如TCD出现了衡电流、横热丝温度及衡热丝温度检测电路；ECD出现衡频率变电流、衡电流脉冲调制检测电路等，从而使性能又有所提高。

固定液+担体（support) 1. 固定液： 要求：在操作温度下蒸气压要低；稳定性好；对被分离 组分的选择性要高； 对试样中各组分有足够的溶解能力。
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组分与固定相间作用力：静电力：永久偶极，极性分子 与极性固定液；诱导力：具有永久偶极的极型分子使其它分 子产生偶极距，分离非极性和可极化的组分，如苯和环己烷 偶极距为零，但苯的共轭体系易极化。色散力：非极性分子 中，正负电荷瞬间相对位移，非极性固定液分离非极性组 分；氢键力：含有易产生氢键的基团的固定液分离含有电负 性强的元素的化合物；分子间特殊作用力：形成弱配位键。
按沸点顺序，沸点低者先出 柱。相同沸点的极性组分先 出。
中等极性
中等极性 诱导力和色散力 按沸点顺序。相同沸点的极 性组分后出柱。
极性
极性
能形成氢键的 试样
氢键型
静电力 氢键力
按极性顺序出柱。非极性组 分先出柱。
按形成氢键的能力大小分布均匀；表面吸附性很弱；热稳 定性、化学稳定性好；粒度均匀，有一定的机械强度。 种类和性能：硅藻土型载体： — 红色载体 含氧化铁，常与非极性固定液配伍。 — 白色载体 加碳酸钠作助熔剂，与极性固定液配伍。
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三、气相色谱分离条件选择 1.分离度(resolution)
当峰宽测定困难时：
近似为： R=1.5时，两峰分离程度为99.7%。
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2. R与n，r1/2，k的关系：
R定量描述了相邻两组分在色谱柱中的分离情况，概括 了影响色谱热力学和动力学因素。两组分保留时间的差值取 决于色谱分离的热力学性质，色谱峰的宽窄取决于动力学因 素，可作为评价柱总分离效能的指标。
20ml/min ～60ml/min，一般由实验确定。
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尾吹气柱前压气相色谱专业术语英文气相色谱是一种常用的分离和分析化合物的技术，广泛应用于化学、环境、食品、药物等领域。

在进行气相色谱分析时，一些专业术语是非常重要的，比如尾吹气、柱前压等。

本文将重点介绍这些术语的英文表达，希望能够帮助读者更好地了解气相色谱技术。

一、尾吹气1. 尾吹气（Purge gas）在气相色谱分析中，尾吹气是指用于清洗柱子中残留样品的气体。

通常情况下，尾吹气是惰性气体，比如氮气或者氦气。

其主要作用是将残留在柱子中的化合物气体从柱子中排出，以准确地测定目标化合物。

2. 尾吹气泵（Purge gas pump）用于注入尾吹气的设备，通常是一个压力调节设备，能够精确地控制尾吹气的流量和压力。

尾吹气泵的选择和使用对气相色谱分析的准确性和稳定性至关重要。

二、柱前压1. 柱前压（Column head pressure）柱前压是指气相色谱柱子入口处的气体压力。

它的选择和调整对气相色谱分析有着重要的影响。

通常来说，要根据样品的性质和分析的需求来选择合适的柱前压，以获得最佳的分离效果。

2. 柱前压控制器（Column head pressure controller）柱前压控制器是用于调节和控制柱前压的设备，通常能够通过程序来自动调整柱前压，以确保分析的准确性和重现性。

以上是关于尾吹气和柱前压的一些专业术语的英文表达。

这些术语在气相色谱分析中起着非常重要的作用，对于研究人员和实验人员来说，熟悉这些术语并正确使用它们是非常必要的。

希望本文能够为读者提供帮助，更好地理解和应用气相色谱技术。

柱前压的优化在气相色谱分析中起着至关重要的作用。

适当的柱前压能够提高分离效果和分析速度，从而获得更加准确和可靠的分析结果。

以下是柱前压优化相关的一些专业术语的英文表达。

三、柱前压优化1. 压力程序（Pressure program）对于复杂的样品分析，柱前压优化是非常关键的。

压力程序指的是在气相色谱分析过程中，通过改变柱前压来实现不同分离条件的程序。

§1 色谱法基础§1.1 色谱法原理§1.2 色谱流出曲线§1.3 色谱术语介绍§2 色谱柱系统§2.1 气固填充色谱柱§2.2 气液填充色谱柱§2.2.1固定液的分类§2.2.2固定液选用原则§2.2.3填充柱的制备§2.3 毛细管气相色谱柱§3 气相色谱检测系统§3.1 热导池检测器§3.2 氢火焰离子化检测器§3.3 电子捕获检测器§3.4 热离子检测器§3.5 火焰光度检测器§4 参考资料§4.1 专著§4.2 杂志§4.3 手册§4.4 学术会议文集§4.5 色谱网站1.色谱与色谱概论2.色谱分类3.色谱结构解释4.色谱仪器特点[Last edit by madprodigy]§1 色谱法基础§1.1色谱法原理在互不相溶的两相——流动相和固定相的体系中，当两相作相对运动时，第三组分（即溶质或吸附质）连续不断地在两相之间进行分配，这种分配过程即为色谱过程。

由于流动相、固定相以及溶质混合物性质的不同，在色谱过程中溶质混合物中的各组分表现出不同的色谱行为，从而使各组分彼此相互分离，这就是色谱分析法的实质。

也就是说，当一种不与被分析物质发生化学反应的被称为载气的永久性气体（例如H2 、N2 、He、Ar 、CO2 等）携带样品中各组分通过装有固定相的色谱柱时，由于试样分子与固定相分子间发生吸附、溶解、结合或离子交换，使试样分子随载气在两相之间反复多次分配，使那些分配系数只有微小差别的组分发生很大的分离效果，从而使不同组分得到完全分离，例如一个试样中含A、B二个组分，已知B组分在固定相中的分配系数大于A，即KB > KA ，如图1-1所示。

当样品进入色谱柱时，组分A、B以一条混合谱带出现，由于组分B在固定相中的溶解能力比A大，因此组分A的移动速度大于B，经过多次反复分配后，分配系数较小的组分A首先被带出色谱柱，而分配系数较大的组分B则迟被带出色谱柱，于是样品中各组分达到分离的目的。

气相色谱基本知识1、什么是气相色谱法以气体为流动相（称载气）的色谱分析法称气相色谱法（GC ）。

2.、气相色谱是基于时间的差别进行分离在加温的状态下使样品瞬间气化，由载气带入色谱柱，由于各组分在固定相与流动相（载气）间相对吸附能力/保留性能不同而在两相间进行分配，在色谱柱中以不同速度移动，经一段时间后得到分离，再依次被载气带入检测器，将各组分的浓度或质量转换成电信号变化并记录成色谱图，每一个峰代表最初混合物中不同的组分。

峰出现的时间称为保留时间（t R ），可以用来对每个组分进行定性，根据峰的大小（峰面积）对每个组分进行定量。

涉及的几个术语：固定相（stationary phase ）： 在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相； 流动相（mobile phase ）：与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的另一相； 色谱图：若干物质的流出曲线，即在不同时间的浓度或响应大小；保留时间 （retention time ，t R ）：样品注入到色谱峰最大值出现的时间；3、气相色谱法特点3.⒈选择性高：能分离同位素、同分异构体等物理、化学性质十分相近的物质。

3.⒉分离效能高：一次可进行含有150多个组分的烃类混合物的分离分析。

3.⒊灵敏度高：气相色谱可检测1110-～1310-ｇ的物质。

3.⒋分析速度快：一般几分钟或几十分钟便可完成一个分析周期。

3.⒌应用范围广：450℃以下有不低于27～330Pa 的蒸气压，热稳定性好的物质。

3.⒍缺点：不适应于大部分沸点高的和热不稳定的化合物；需要有已知标准物作对照。

4、气相色谱系统主要包括五大系统：载气系统、进样系统、分离系统、检测系统和记录系统。

基本流程如下脱水管限流器4.1、载气系统：可控而纯净的载气源。

载气从起源钢瓶/气体发生器出来后依次经过减压阀、净化器、气化室、色谱柱、检测器，然后放空。

载气必须是纯洁的（99.999%），要求化学惰性，不与有关物质反应。