第四模块色谱检测技术.ppt

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1、第四模块 色谱检测技术,第三节 气相色谱法,第七章色谱分析法,知识目标：理解气相色谱法的分离过程及分类；掌握气相色谱仪的结构组成；掌握气相色谱法的主要应用,学习目标,技能目标：能使用气相色谱仪对药物进行分析,复习提问,1.什么是薄层色谱法？,2.薄层色谱法在药物分析中的主要应用？,新课大纲,本章主要内容：,三、定性定量分析方法及应用示例,二、仪器组成,一、气相色谱法概述及基本原理,一、气相色谱法概述及基本原理,气相色谱法（GC）是以气体为流动相的色谱分离技术，主要用于分离测定可汽化的混合物中的组分，可用于分离、鉴别和定量测定挥发性的化合物。,吸附色谱分配色谱,气-液色谱气-固色谱,1.按固定相

2、分,2.按分离原理分,填充柱谱 毛细管色谱,3.按柱子粗细分,气谱分类,2.按分离原理分,3.按柱子粗细分,分离基本原理,待分析的混合物（样品）在载气的带动下，在色谱柱中“行走”，由于组分A和B与色谱柱中填料的吸附力不同，吸附力小的A组分“走”的快些，吸附力大的B组分“走”的慢些，样品中的A和B组分逐渐分开，A组分先流出色谱柱，而B组分后从色谱柱中流出来，进入检测器中被识别（图11-1）。色谱柱越长，各组分先后从色谱柱中流出的时间也就相差越大，组分之间的分离也就越彻底。,气相色谱流出曲线和有关术语：,图12.2 色谱流出曲线,（1）基线（base line）当色谱柱中没有组分进入检测器时，在实

3、验操作条件下，反应检测器系统噪声随时间变化的线称为基线。（2）保留值（retention value）表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值，通常用时间或用将组分带处色谱柱所需载气的体积来表示。任何一种物质都有一定的保留值。,（3）死时间（dead time）指不被固定相吸附或溶解的气体（如空气、甲烷）从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需时间。（4）保留时间（retention time）tR指被测样品从进样开始到柱后出现浓度最大值时所需的时间OB。调整保留时间（adjusted retention time）tR tR=tR-tm 某组分由于溶解或吸附与固定相，比不溶解或不被吸附的组分在

4、色谱柱中多只溜的时间。,指色谱柱在填完后柱管内固定相颗粒间所剩留的空间。色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。当后两项很小忽略不计时，Vm=tmF0 F0载气体积流速，mLmin-1,（5）死体积（dead volume）Vm,（6）保留体积（retention volume）VR VR=tRF0 载气流速大，保留时间相应降低，两者乘积仍为常数，因此VR与F0无关。调整保留体积（adjusted retention volume）VR VR=tRF0 或 VR=VR-Vm VR与载气流速无关,指某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比。,（7）相对保留值（relative

5、 retention volume）r21,相对保留值的优点是：只要柱温，固定相不变，即使柱径，柱长，填充情况及流动相流速有所变化，r21值仍保持不变，（重要参数）相邻两组分的tR相差越大，分离的越好，r211两组分不能分离。,气相色谱流程：,1、高压钢瓶 2、减压阀 3、载气净化干燥管 4、针形阀 5、流量剂 6、压力表7、进样器 8、色谱柱 9、检测器 10、记录仪,图2.1 气相色谱流程图,气相色谱仪的组成及各部分的作用：,1、载气系统（包括气源、气体净化、气体流速 控制和测 量）常用的载气，氨气、氮气2、进样系统 包括进样器和汽化室 微量注射器：0.1，1，5，10，50L 汽化室可控

6、制温度为20400 汽化室的作用是将液体或固体样品瞬间气化为蒸气，并很快被载气带入色谱柱。,二、仪器组成,3、分离系统 色谱柱（心脏部分）、柱箱和恒温控制装置 色谱柱：填充柱、空心毛细管柱填充柱：制备简单，可供使用的单体，固定液，吸附剂繁多，可解决各种分离分析问题。填充柱外形有U型，W型和螺旋型三种，内径均为26mm，长度在110m之间，通常24m。不锈钢，玻璃，聚四氟乙烯。,空心毛细管：分析速度快，内径为0.10.5mm，长为50300m，其 外形多为螺旋型，材料，玻璃尼龙，不锈钢。色谱柱放在恒温箱中：柱恒温箱控温范围一般为15至350 程序升温，温度自动控制,4、检测系统：检测器，控温装置

7、 检测恒温箱中的温度，一般选择与柱温相同或略高于柱温。5、记录系统：放大器和记录器，数据处理装置。,1.气相色谱定性方法,应用气相色谱法进行定性分析还存在着一定的问题，发展方向：气相色谱质谱 气相色谱红外,三、定性定量分析方法及应用示例,1.根据色谱保留值进行定性分析,根据色谱保留值进行定性分析，但要求柱效要高，混合物组分简单，且已知，可一一分离。即使这样，也只能做其它定性方法的旁证。该方法采用的指标为保留指数。,a、与质谱、红外等仪器联用；b、一化学方法配合进行定性分析。,2.与其他方法结合的定性分析方法。,3.利用检测器的选择性进行定性分析,2.气相色谱定量方法,在一定操作条件下，分析组分

8、i的质量（mi）或其在载气中的浓度是与检测器的响应信号（色谱图上表现为峰面积Ai或峰高hi）成正比。可写作：mi=fiAi（色谱定量分析的依据）由上式可见：在定量分析中需要：（1）准确测量峰面积；（2）准确求出比例常数（定量校正因子）（3）根据上式正确选用定量计算方法，将测的组分的峰面积换算为质量分数。,峰面积测量法,使用条件：色谱峰为对称峰依据：等腰三角形的面积计算方法。A=hY1/2 这样测得的峰面积为实际峰面积的0.94倍，实际上峰面积应为：A=1.605hY1/2 绝对测量时，应乘以1.065，相对测量时1.065可约去。此法简单、快速。在实际工作中常采用。（用于对称峰）,（1）、峰高

9、来求峰宽法,（2）、峰高乘以峰底宽度法,（作图求峰面积法）这种作图法测得的峰面积约为真实面积的0.98倍，对于矮而宽的峰，此法更准确些。,（3）、峰高乘以平均峰宽法,对于不对称色谱峰使用此法可得较准确的结果，平均峰宽是指在峰高0.15和0.85处分别测缝宽，然后取其平均值：,使用条件：狭窄的峰 依据：在一定操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比。A=hY1/2=hbtR 相对计算时，b可以约去，于是：A=hY1/2=htR,（4）、峰高乘以保留值法,积分仪或称数据处理机是测量峰面积最方便的工具，速度快，线性范围宽，精度一般可达0.22。数字电子积分仪能以数字的形式把峰面积和保留时间打印出来

10、。,（5）、积分仪,2.几种常用的定量计算方法,归一化法,内标法,外标法,要求：混合物各组分都可流出色谱柱，且在色谱图上显示色谱峰。,（1）、归一化法（mormalligation mathed）,假设试样中有n个组分，每个组分的质量分别为m1，m2，mn各组分含量的总和m为100，其中组分i的质量i分数可按下式计算：,fi为质量校正因子，得质量分数；如为摩尔校正因子，则得摩尔分数或体积分数（气体）。,若各组分的f值相近或相同，例如同系物中沸点接近的各组分，则上式可简化为：,对于狭窄的色谱峰，也有用峰高代替峰面积来进行定量测定。当各种条件保持不变时，在一定的进样量范围内，峰的半宽度是不变的，因

11、为峰高就直接代表某一组分的量。,为峰高校正因子，此值常自行测定，测定方法用峰面积校正因子，不同的是用峰高代替峰面积。,当只需测定试样中某几个组分，而且试样中所有组分不能全都出峰时，可采用此法。所谓内标法是将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称取的试样中，根据被测物和内标物的重量及其在色谱图上相应的峰面积比，求出某组分的含量。例如要测定试样中组分i（质量为mi）的质量分数i，可于试样中加入质量为ms的内标物，试样质量为m，则：,mi=fiAi ms=fsAs,（2）、内标法（internal stoundard methed）,一般常以内标物为基准，则fs1，此时计算可化简为：,内标法主要优点

12、：由于操作条件变化而引起的误差，都将同时反映在内标物及预测组分上而得到抵消，所以可以得到校准确的结果。内标物的选择:（1）试样中不存在的纯物质；（2）加入量应接近于被测组分；（3）内标物色谱峰位被测组分色谱峰附近或几个被测组 分峰中间；（4）注意内标物与预测组分的物理及物理化学性质相近。,（3）、内标标准曲线,简化的内标法。由式：,得：,以i对Ai/As作图将得一直线制作标准曲线。取固定量的标准溶液和内标物混合后进样分析，测Ai和As，以Ai/As对标准溶液浓度作图。分析时，取和制作标准曲线时所用量同样的试样和内标物，测出其峰面积比，从标准曲线上量出被测物含量，若各组分相对密度比较接近，可用量

13、取体积代替称量则方法更为简便。此法不必测校正因子，消除某些操作条件的影响。也不需严格定量进样。,所谓外标法就是应用欲测组分的纯物质来制作标准曲线，这与在分光光度分析中的标准曲线法是相同的，此时用欲测组分的纯物质加稀释剂配成不同质量分数的标准溶液，取固定量标准溶液进行分析，从所得色谱图上测出相应信号峰面积（或噪声），然后绘制相应信号（纵坐标）对质量分数（横坐标）的标准曲线。分析试样时，取和制作标准曲线时同样量的试样（固定进样量）测得该试样的响应信号，由标准曲线即可查出其质量分数。,（4）、外标法（又称定量进样标准曲线法）,当被测试样中各组分浓度变化范围不大时，可不必绘制标准曲线，而用单点校正法。即配制一个和被测组分含量十分接近的标准溶液，定量进样，由被测组分和外标组分峰面积比或峰高比来求被测组分。,由于i与As均为已知，故可令Kis/As，得 i=AiKi 式中Ki为组分i的单位面积质量分数校正值，此法假定标准曲线是通过坐标原点的直线，因此可由一点决定这条直线，Ki即直线的斜率，因而称之单点校正法。,本课小结,课后习题,1.写出气相色谱法流程。2.气相色谱法定性和定量依据。,Thank you!,