第一章 气相色谱法
一 色谱法概论
色谱法是一种重要的分离分析方法，它是根据组分在两相中作用能力不同而达到分离目的的。
色谱法早在1903年由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。 他在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带。这种方法因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离，“色谱”二字虽已失去原来的含义，但仍被人们沿用至今。
色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相 ；
自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相 ；
装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱 。
当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。
色谱法的分类
根据流动相的状态可分为：气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、超临界流体色谱(SFC)
按固定相在支持体中的形状分：柱色谱、平板色谱——纸色谱、薄层色谱
按分离机理分类
利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法，称为吸附色谱法。
利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而达到分离的方法称为分配色谱法。
利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲和力大小不同而达到分离的方法，称为离子交换色谱法。
利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法，称为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。
按机理分：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱
二 色谱流出曲线及有关术语
色谱流出曲线和色谱峰：
由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。曲线上突起部分就是色谱峰。
(一)基线：在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。
气相色谱工作原理：是利用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，
因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
气相色谱仪的组成部分
（1）载气系统：包括气源、气体净化、气体流速控制和测量
（2）进样系统：包括进样器、汽化室（将液体样品瞬间汽化为蒸气）
（3）色谱柱和柱温：包括恒温控制装置（将多组分样品分离为单个）
（4）检测系统：包括检测器，控温装置
（5）记录系统：包括放大器、记录仪、或数据处理装置、工作站
一、气相色谱的简要介绍
气相色谱法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。
色谱法的介绍
色谱分析法的特点是他具有高超的分离能力，而各种分析对象又大都是混合物，为了分析鉴定他们是由什么物质组成和含量是什么，必须进行分离，所以色谱法成为许多分析方法的先决条件和必需的步骤。色谱法在近年来各类分析化学方法中占有十分重要的地位。
色谱法有许多优点：分离效率高：例如毛细管气相色谱柱（0.1~0.25um i.d,）30~50m其理论塔板数可以到7万~12万。应用范围广：几乎可用于所有化合物的分离和测定。分析速度快：一般在几分钟到几十分钟就可以完成一次复杂的样品的分离和分析。样品用量少，用极少的样品就可以完成一次分离和测定。灵敏度高，GC可以分析几纳克的样品，FID可达10-12 g/s, CD达10-13g/s。分离和测定一次完成，可以和多种波谱分析器联用。易于自动化，可在工业流程中使用。
色谱法的基本原理：
使用外力使含有样品的流动相（气体、液体或超临界流体）通过一固定于柱或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。样品中各组份在两相中进行不同程度的作用。与固定相作用强的组份随流动相流出的速度慢，反之，与固定相作用弱的组份随流动相流出的速度快，由于流出的速度的差异，使得混合组份最终形成各个单组份的带或区，对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。
气相色谱的介绍。
气相色谱仪主要由气流系统、色谱分离系统、温度控制系统、检测系统、数据处理及其它辅助部件等构成。
气相色谱过程：待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶，以惰性气体（指不与待测物反应的气体，只起运载蒸汽样品的作用，也称载气）将待测物样品蒸汽带入柱内分离。其分离原理是基于待测物在气相和固定相之间的吸附-脱附（气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的。
气液色谱通常直接称之为气相色谱，它是利用待测物在气体流动相和固定在惰性固体表面的液体固定相之间的分配原理实现分离。
气相色谱系统
气流系统为氮气、氢气及空气等的流路。用氮气做载气，氢气与空气作燃烧气。载气由高压气钢瓶经减压阀流出，进入净化干燥气，然后经稳压阀与稳流阀，以一定的气流通过进样室（汽化室）、色谱柱及检测气，最后放空。
气固色谱法分离原理
气固相色谱法（Gas-solid chromatography, GSC）是一种基于分离物质在气相和固定相之间的分配系数差异来实现分离的方法。它利用定量测定气相和固定相之间的相互作用，对混合物进行分离和定性分析。
在气固相色谱法中，固定相通常是一种高表面积的固体吸附剂，如活性炭或硅胶。这些固定相的高表面积提供了大量的吸附位点，能够有效地与气相成分发生相互作用。样品混合物被注入气相色谱柱的入口，然后由一个气体载气（mobile phase）将样品组分推动通过色谱柱。
在色谱柱中，气相混合物与固相发生相互作用。一般来说，吸附剂具有较强的亲附性能，根据不同组分的亲附性差异，样品组分会以不同的速率被吸附和脱附。亲附性较强的组分会在固相上停留更长的时间，而亲附性较弱的组分会移动得更快。
为了检测样品组分的含量和分离程度，需要使用一个检测器来监测在特定时间点通过的组分。最常用的检测器是火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector, FID）。FID通过气相中的组分燃烧产生的离子来检测样品中的化合物。其他常用的检测器包括热导率检测器（Thermal Conductivity Detector, TCD）和电子捕获检测器（Electron Capture Detector, ECD）。
通过气固相色谱法，可以对样品中的有机化合物、挥发性物质和气体成分进行高效的分离和定性分析。通过调节载气流速、柱温和固相特性，可以实现对不同化合物的分离优化。这种方法在食品、环境、药物分析等领域得到了广泛的应用。
