第十九章：氣相色譜法
第一節(jié)：氣相色譜法的分類和氣相色譜儀
氣相色譜法的分類
分離機(jī)制：吸附色譜含潘、分配色譜
固定相的聚集狀態(tài)：氣-液色譜法这嚣、氣-固色譜法
操作形式：柱色譜佃声、填充柱色譜菲嘴、毛細(xì)管柱色譜
氣相色譜法的特點(diǎn)
- 分離效能高：塔板數(shù)大
- 高靈敏度：痕量
- 高選擇性：
- 簡(jiǎn)單快速：
- 應(yīng)用廣泛：只要沸點(diǎn)500℃以下虏辫，熱穩(wěn)定性好蚌吸，相對(duì)分子質(zhì)量400以下的物質(zhì)，原則上都可以直接采用氣相色譜法
氣相色譜儀
- 氣路系統(tǒng)：氣源砌庄、氣體凈化羹唠、氣體流速控制裝置
- 進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器、氣化室娄昆，加熱系統(tǒng)
- 色譜柱系統(tǒng)：色譜柱和恒溫箱
- 檢測(cè)和記錄系統(tǒng)：
- 控制系統(tǒng)：
第二節(jié)：氣相色譜法的固定相和載氣
氣-液色譜法的固定相
固定液
固定液一般是高沸點(diǎn)液體佩微，在室溫下呈固態(tài)或也太，在操作溫度下為液態(tài)
要求：蒸汽壓不低于10Pa萌焰，熱穩(wěn)定性好哺眯；選擇性高；對(duì)試樣中各組分由足夠的溶解能力
分類：
- 按化學(xué)結(jié)構(gòu)：烴類（角鯊?fù)榘歉⑵に桑┠套俊⒕酃柩跬轭悾ㄗ畛Ｓ茫⒕垡叶碱惡王ヮ?/li>
- 按相對(duì)極性：
- 相對(duì)極性：規(guī)定β撼玄，β’-氧二丙腈的相對(duì)極性為100夺姑，角鯊?fù)闉?，用公式計(jì)算相對(duì)極性掌猛。規(guī)定1~20為+1盏浙，21~40為+2，以此類推荔茬，0和+1為非極性废膘，+2，+3為中等極性慕蔚，+4丐黄，+5為極性
固定液的選擇：
- 非極性組分：一般用非極性固定液，色散力坊萝，蒸汽壓決定分配系數(shù)孵稽，各組分按沸點(diǎn)流出许起，沸點(diǎn)低的組分先出峰。弱試樣中有極性組分菩鲜，相同沸點(diǎn)的極性組分先出峰
- 中等機(jī)型組分：中等極性固定液园细，誘導(dǎo)力和色散力。沸點(diǎn)和極性決定接校。沸點(diǎn)低猛频，極性小的組分先出
- 極性組分：極性固定液，靜電力蛛勉。極性小的先出
- 能形成氫鍵的成分：氫鍵型固定液鹿寻，形成氫鍵能力弱的先出
- 分離極性和非極性一般選極性固定液，分離沸點(diǎn)差別較大的混合物诽凌，一般選用非極性固定液
載體：
- 對(duì)載體的要求：比表面積大毡熏，粒徑和孔徑分布均勻；沒有吸附性侣诵；不與固定液和被測(cè)組分反應(yīng)痢法；熱穩(wěn)定；有一定機(jī)械強(qiáng)度
- 硅藻土類：
- 紅色載體：密集杜顺，機(jī)械強(qiáng)度大财搁，比表面積大。非極性組分躬络，吸附活性尖奔，催化活性強(qiáng)
- 白色載體：疏松，比表面積小穷当，吸附活性低提茁，極性固定液
載體鈍化：
- 酸洗法：分析酸性化合物
- 堿洗法：分析堿性化合物
- 硅烷化：分析形成氫鍵能力強(qiáng)的化合物，二甲基二氯硅烷（DMCS）馁菜、六甲基二硅氮烷（HMDS）
氣-固色譜法的固定相
吸附劑：石墨化炭黑甘凭、硅膠、氧化鋁火邓、分子篩
高分子多孔微球：耐高溫、色譜峰形對(duì)稱德撬；無柱流失現(xiàn)象铲咨，壽命長(zhǎng)；一般按極性順序分離蜓洪，極性大先出
載氣
- 氮?dú)猓簾釋?dǎo)數(shù)和大多數(shù)有機(jī)化合物相近纤勒，故使用熱導(dǎo)檢測(cè)器
- 氫氣：相對(duì)分子質(zhì)量小，熱導(dǎo)系數(shù)大隆檀，黏度小摇天，常用作熱導(dǎo)檢測(cè)器的載氣
- 氦氣：相對(duì)分子質(zhì)量小粹湃，熱導(dǎo)系數(shù)大，黏度小泉坐，線速度大为鳄，比氫氣安全，常用于氣-質(zhì)聯(lián)用
凈化管：硅膠和分子篩可以消除水分腕让，裝有活性銅基催化劑的柱管和裝有105型鈀催化劑的柱管可降低氧含量孤钦，采用5A分子篩凈化器可消除微量烴，凈化管中填料應(yīng)該經(jīng)常更換
第三節(jié)：氣相色譜檢測(cè)器
- 熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）——通用型檢測(cè)器纯丸、濃度型檢測(cè)器
- 氫焰離子化檢測(cè)器（FID）——質(zhì)量型檢測(cè)器
- 電子捕獲檢測(cè)器（ECD）——選擇性檢測(cè)器偏形、濃度型檢測(cè)器
- 火焰光度檢測(cè)器（FPD）——選擇性檢測(cè)器、質(zhì)量型檢測(cè)器
- 熱離子檢測(cè)器（TID）——質(zhì)量型檢測(cè)器
檢測(cè)器的性能指標(biāo)
- 靈敏度：濃度型檢測(cè)器Sc觉鼻、質(zhì)量型檢測(cè)器Sm
- 噪聲和漂移：與檢測(cè)器穩(wěn)定性俊扭、載氣純度和流速、柱溫穩(wěn)定性坠陈、固定相流失
- 噪聲：無樣品通過檢測(cè)器時(shí)萨惑，由于儀器本身和工作條件等偶然因素引起的基線起伏稱為噪聲
- 漂移：指基線在單位時(shí)間內(nèi)單方向緩慢變化的幅值
- 檢測(cè)限：某組分的峰高恰為噪聲的3倍時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)載氣引入檢測(cè)器中改組分的質(zhì)量或單位體積載氣中所含該組分的量畅姊。檢測(cè)限越低性能越好
- 最小檢測(cè)量：某組分最小檢測(cè)量是指產(chǎn)生3倍噪聲信號(hào)時(shí)咒钟，色譜體系所需樣品的質(zhì)量。
- 線性范圍：響應(yīng)信號(hào)與被測(cè)物濃度的關(guān)系呈線性的范圍
熱導(dǎo)檢測(cè)器
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單若未、不破壞樣品朱嘴、通用性強(qiáng)、靈敏度低
檢測(cè)原理：測(cè)定純載氣與色譜柱中載氣的熱導(dǎo)差值產(chǎn)生信號(hào)
使用注意事項(xiàng)：
- 熱導(dǎo)檢測(cè)器峰面積與載氣流速呈反比粗合，峰高受流速影響較小
- 為避免熱絲被燒斷萍嬉，在沒有通載氣時(shí)不能加橋電流
- 熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度與載氣和組分間熱導(dǎo)差值有關(guān)
- 橋電流越大靈敏度越高，但是會(huì)增大噪聲隙疚、減小儀器壽命壤追，所以應(yīng)在靈敏度足夠情況下盡量采取低電流
- 降低檢測(cè)室溫度可增加電導(dǎo)，增加靈敏度供屉，但是檢測(cè)器溫度不得低于柱溫行冰，一般高于柱溫20~50℃
氫焰離子化檢測(cè)器
靈敏度高、響應(yīng)快伶丐、噪聲小悼做、線性范圍寬，樣品被破壞且只能測(cè)定含碳化合物哗魂，適宜痕量組分分析
檢測(cè)原理：離子化室肛走、火焰噴嘴、發(fā)射極录别、收集極朽色。加熱使被測(cè)組分電離產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)形成電流
使用注意事項(xiàng)：
- 要使用三種氣體邻吞，載氣用氮?dú)猓細(xì)庥脷錃夂校諝庾鳛橹紕?/li>
- 質(zhì)量型檢測(cè)器抱冷，峰高與流速成正比，流速對(duì)面積影響較小腾誉，一般采用峰面積定量
電子捕獲檢測(cè)器
高選擇性徘层、高靈敏度，只對(duì)含有強(qiáng)電負(fù)性元素響應(yīng)
結(jié)構(gòu)和原理：放射源輻射氮?dú)猱a(chǎn)生電子和正離子利职，形成電流趣效，電負(fù)性原子捕獲電子與正離子反應(yīng)形成中性粒子，降低電流猪贪，產(chǎn)生信號(hào)
使用注意事項(xiàng)：
- 應(yīng)使用高純度氮?dú)怩尉矗荒芎醒鯕夂退駝t影響檢測(cè)器壽命
- 載氣流速對(duì)基流和響應(yīng)信號(hào)也有影響
- 含放射源热押，注意安全
其他檢測(cè)器
第四節(jié)：氣相色譜速率理論和分離條件選擇
氣相色譜速率理論
- 渦流擴(kuò)散：
西傀，空心毛細(xì)管柱中無渦流擴(kuò)散，A=0
- 縱向擴(kuò)散：
對(duì)填充柱而言桶癣，由于填料的存在拥褂，使擴(kuò)散有障礙，γ<1牙寞；空心毛細(xì)管柱因擴(kuò)散無障礙饺鹃，γ=1。曹勇相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣间雀，控制較低柱溫悔详，采用較高的載氣流速和較大柱壓，可以減小分子擴(kuò)散惹挟，提高柱效茄螃。一般載氣線速度較低時(shí)用相對(duì)分子質(zhì)量較大的氮?dú)猓^高時(shí)用氦氣或氫氣连锯。組分在液相中的分子擴(kuò)散可以忽略不計(jì)
- 傳質(zhì)阻抗：Cu包括氣相傳質(zhì)阻抗和液相傳質(zhì)阻抗归苍。氣相傳質(zhì)阻抗系數(shù)很小可以忽略不計(jì)。液相傳質(zhì)過程是指組分從氣液界面擴(kuò)散進(jìn)入固定液运怖，并擴(kuò)散至固定液深部進(jìn)而達(dá)到分配平衡霜医，然后再回到氣液界面，這個(gè)過程中氣相中組分仍然隨載氣不斷向前驳规，造成峰形擴(kuò)張
低柱溫有利于分離
氣相色譜實(shí)驗(yàn)條件
分離方程式：
增加k，分離度增加但是峰變寬署海；增加n吗购，峰變銳医男，改善分離度；增加α捻勉，分離選擇性增加而提高分離度
固定相：
載氣流速和種類：低流速镀梭，選用相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣；高流速選用相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣
-
柱溫：降低柱溫有利于提高分離度踱启，使難分離物質(zhì)對(duì)能獲得良好的分離报账，分析時(shí)間適宜，并且再峰形不拖尾的前提下埠偿，盡可能采用低柱溫透罢。程序升溫應(yīng)用于寬沸程試樣。
恒溫色譜圖與程序升溫色譜圖的主要差別是前者色譜峰半峰寬隨tR增大而增大冠蒋，后者半峰寬與tR無關(guān)羽圃。
柱長(zhǎng)：在達(dá)到一定分離度的條件下，盡可能使用短柱抖剿，從而節(jié)省分析時(shí)間
-
其他：
- 氣化室溫度：一般等于或稍高于試樣沸點(diǎn)朽寞，高于柱溫30~50℃
- 檢測(cè)室溫度：高于柱溫20~50℃
- 進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量：一般1 s內(nèi)完成，液體進(jìn)樣量不超過10
斩郎，氣體進(jìn)樣量不超過10 ml
樣品預(yù)處理
對(duì)一些揮發(fā)性或熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)脑融，需進(jìn)行預(yù)處理
- 分解法：水解法、熱裂解法
- 衍生化法：酯化缩宜、踔庥化、硅烷化
第五節(jié)：毛細(xì)管氣相色譜法
毛細(xì)管氣相色譜法的特點(diǎn)和分類
毛細(xì)管氣相色譜法的特點(diǎn)
- 分離效能高
- 柱滲透性好：可在較高載氣流速下分析脓恕，提高分析速度
- 柱容量心に巍：允許的最大進(jìn)樣量小
- 易實(shí)現(xiàn)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用：載氣流速小
- 應(yīng)用范圍廣：
毛細(xì)管柱的分類
按材質(zhì)：金屬、玻璃炼幔、彈性熔融石英（FSOT）
按制備方法：開管型秋茫、填充型
按內(nèi)壁狀態(tài)：
- 涂壁（WCOT）
- 多孔層（PLOT）
- 載體涂層（SCOT）
- 交聯(lián)或鍵合
按內(nèi)徑：
- 常規(guī)：0.1 mm、0.25 mm乃秀、0.32 mm
- 小內(nèi)徑：
- 大內(nèi)徑：
毛細(xì)管氣相色譜速率理論和實(shí)驗(yàn)條件選擇
對(duì)于高效薄膜毛細(xì)管柱肛著，液相傳質(zhì)阻抗小，影響柱效的主要是氣相傳質(zhì)阻抗跺讯，為了降低該項(xiàng)枢贿，選用氫氣氦氣作為載氣
實(shí)驗(yàn)條件選擇
- 內(nèi)徑：內(nèi)徑越細(xì)，柱效越高
- 載氣：氫氣氦氣作為載氣刀脏，最佳柱效和氮?dú)獠畈欢嗑旨裕罴丫€速度比氮?dú)獯螅欣诳s短分析時(shí)間
- 液膜厚度：分離揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)需要用薄液膜柱耀态，分析高揮發(fā)性轮傍、保留至小的物質(zhì)液膜厚度大于1
快速分析往往用小內(nèi)徑和薄膜柱，若需要大柱容量首装，則采用大口徑和厚液膜柱
毛細(xì)管氣相色譜系統(tǒng)
流路系統(tǒng)與填充柱沒有本質(zhì)差別创夜，主要區(qū)別是在進(jìn)樣系統(tǒng)增加分流裝置，在柱后增加尾吹起供氣裝置
制備
拉制仙逻、柱表面處理驰吓、固定液涂漬
進(jìn)樣系統(tǒng)
柱外效應(yīng)對(duì)分離效率和定量結(jié)果影響很大，在進(jìn)樣部分要有特殊處理裝置
- 分流進(jìn)樣：操作簡(jiǎn)單系奉，柱外效應(yīng)小檬贰，柱效高；排除難揮發(fā)組分喜最，防止污染色譜柱偎蘸；但是對(duì)寬沸程試樣易產(chǎn)生非線性分流，載氣消耗量大瞬内，熱穩(wěn)定性差的易發(fā)生熱分解
- 無分流進(jìn)樣：多用于稀樣品迷雪；程序升溫其實(shí)溫度要低于溶劑沸點(diǎn)；盡量使用耐溶劑沖洗的交聯(lián)毛細(xì)管
頂空氣相色譜分析
HS-GC：取樣品上方的氣相部分進(jìn)行分析虫蝶，一般過程包括：加熱平衡章咧、取樣、進(jìn)樣能真、氣相色譜分析赁严。柑橘取樣和進(jìn)樣不同可分為靜態(tài)頂空氣相色譜法和動(dòng)態(tài)頂空氣相色譜法
- 基本原理：供試液中被測(cè)組分與其上方氣相中的濃度成正比
- 頂空進(jìn)樣裝置：取樣針、定量環(huán)粉铐、轉(zhuǎn)移管
- 注意事項(xiàng)：
- 供試液不得太多
- 溶劑不得干擾被測(cè)溶劑的測(cè)定
- 平衡時(shí)間足夠長(zhǎng)
- 對(duì)照品溶液和供試品溶液的基質(zhì)差異可能影響定量準(zhǔn)確性疼约，可用標(biāo)準(zhǔn)加入法消除
第六節(jié)：定性與定量分析
定性分析
- 對(duì)照品對(duì)照法：
- 利用相對(duì)保留值定性：
- 利用保留指數(shù)定性：保留指數(shù)重復(fù)性及準(zhǔn)確性較好
- 基團(tuán)分類測(cè)定法：
- 兩譜聯(lián)用定性：
定量分析
系統(tǒng)適用性試驗(yàn)
根據(jù)《中國藥典》要求，色譜法用于藥物分析時(shí)蝙泼，需按各品種項(xiàng)下要求對(duì)色譜系統(tǒng)進(jìn)行適用性試驗(yàn)程剥，即用規(guī)定的對(duì)照品溶液或系統(tǒng)適用性試驗(yàn)液進(jìn)行試驗(yàn)，以判定所用色譜系統(tǒng)是否符合規(guī)定
- 色譜柱理論塔板數(shù)n
- 分離度R
- 重復(fù)性
- 拖尾因子T：評(píng)價(jià)色譜峰對(duì)稱性
定量校正因子
由于同一檢測(cè)器對(duì)相同質(zhì)量的不同物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值汤踏，因此不能用峰面積來直接計(jì)算物質(zhì)的量织鲸，需要引入校正因子的概念。
相對(duì)校正因子：被測(cè)物質(zhì)i與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)s的絕對(duì)校正因子之比
定量方法
1.歸一化法：
簡(jiǎn)便溪胶、定量結(jié)果與進(jìn)樣量無關(guān)搂擦，操作條件變化對(duì)結(jié)果影響小但是必須在一個(gè)分析周期內(nèi)測(cè)定所有組分，且檢測(cè)器對(duì)它們都有信號(hào)哗脖，不能用于微量雜質(zhì)測(cè)定
- 外標(biāo)法：工作曲線法和外標(biāo)一點(diǎn)法
- 內(nèi)標(biāo)法：適用于組分不能全部流出色譜柱或檢測(cè)器不能對(duì)每個(gè)組分都有響應(yīng)或只需定量測(cè)定試樣中幾個(gè)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的情況瀑踢。
- 內(nèi)標(biāo)物要求：試樣中不存在扳还；色譜峰位于被測(cè)組分附近并與這些組分完全分離；純度符合要求
- 內(nèi)標(biāo)法分為內(nèi)標(biāo)工作曲線法橱夭、內(nèi)標(biāo)一點(diǎn)法普办、內(nèi)標(biāo)校正因子法（用校正因子計(jì)算）
- 標(biāo)準(zhǔn)加入法：在難以找到合適內(nèi)標(biāo)物或色譜峰上難以插入內(nèi)標(biāo)時(shí)使用
