课程名称：《分析化学》摘要第十二章色谱分析法第一节概述第二节固定相第三节气相色谱分析理论基础授课题目（章、节）第四节气相色谱分离操作条件的选择第五节气相色谱检测器第六节气相色谱定性鉴定方法第七节气相色谱定量鉴定方法本讲目的要求及重点难点：【目的要求】本单元阐述了色谱分析法的测定原理及应用。通过本单元的学习，应理解气相色谱分析理论基础，理解色谱分离条件的选择，理解固定相及其选择，掌握气相色谱检测器，掌握气相色谱定性方法，掌握气相色谱定量方法，理解气相色谱分析的特点及其应用，理解高效液相色谱法的特点，理解影响色谱峰扩展及色谱分离的因素，了解液相色谱法应用。【重点和难点】气相色谱分析理论基础；色谱分离条件的选择；固定相及其选择：气相色谱检测器；气相色谱定量方法。内容【本讲课程的内容】11.1概述一，色谱法：根据各物质在两相中的分配系数（表示溶解或吸附的能力）不同而进行分离、分析的方法。各组分被分离后，可进一步进行定性和定量分析经典：分离过程和其含量测定过程是离线的，即不能连续进行现代：分离过程和其含量测定过程是在线的，即能连续进行经典色谱法：将潮湿的碳酸钙挤出玻璃管，用刀将各色带切下，用适宜的方法进行分析；现代色谱法：当一个两组分（A和B）的混合物样品在时间t从柱头加入，随着流动相不断加入，洗脱作用连续进行，直至A和B组分先后流出柱子而进入检测器，从而使各组分浓度转变成电信号后在荧光屏上显示出来。根据峰的位置（出峰时间1）一定性根据峰的面积A（或峰高h）—定量二，色谱法分类（一）按两相物理状态分
1 课程名称：《分析化学》 摘 要 授课题目（章、节） 第十二章 色谱分析法 第一节 概述 第二节 固定相 第三节 气相色谱分析理论基础 第四节 气相色谱分离操作条件的选择 第五节 气相色谱检测器 第六节 气相色谱定性鉴定方法 第七节 气相色谱定量鉴定方法 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】本单元阐述了色谱分析法的测定原理及应用。通过本单元的学习，应理解气相色谱分析理论基 础，理解色谱分离条件的选择，理解固定相及其选择，掌握气相色谱检测器，掌握气相色谱定性方法，掌握 气相色谱定量方法，理解气相色谱分析的特点及其应用，理解高效液相色谱法的特点，理解影响色谱峰扩展 及色谱分离的因素，了解液相色谱法应用。 【重点和难点】气相色谱分析理论基础；色谱分离条件的选择；固定相及其选择；气相色谱检测器；气相色 谱定量方法。 内 容 【本讲课程的内容】 11.1 概述 一. 色谱法：根据各物质在两相中的分配系数（表示溶解 或 吸附的能力）不同而进行分 离、分析的方法。 各组分被分离后，可进一步进行定性和定量分析： 经典：分离过程和其含量测定过程是离线的，即不能连续进行 现代：分离过程和其含量测定过程是在线的，即 能连续进行 经典色谱法：将潮湿的碳酸钙挤出玻璃管，用刀将各色带切下，用适宜的方法进行分析； 现代色谱法：当一个两组分（A 和 B）的混合物样品在时间 t1 从柱头加入，随着流动相不 断加入，洗脱作用连续进行，直至 A 和 B 组分先后流出柱子而进入检测 器，从而使各组分浓度转变成电信号后在荧光屏上显示出来。 根据峰的位置（出峰时间 t ） ——定性 根据峰的面积 A （或峰高 h） ——定量 二. 色谱法分类 （一）按两相物理状态分
1.气相色谱法（gaschromatography简称GC)用气体作流动相的色谱法。气-固色谱法GSC（固定相为固体吸附剂）气相色谱法气-液色谱法GLC(固定相为涂在固体或毛细管壁上的液体)2.液相色谱法（liquidchromatography简称LC)用液体作流动相的色谱法。（液-固色谱法LSC（固定相为固体吸附剂）液相色谱法液-液色谱法LLC（固定相为涂在固体载体上的液体）3.超临界流体色谱法（SFC)用超临界状态的流体作流动相的色谱法。超临界状态的流体不是一般的气体或流体，而是临界压力和临界温度以上高度压缩的气体，其密度比一般气体大得多而与液体相似，故又称为“高密度气相色谱法”（二）按分离原理分1.吸附色谱法（adsorptionchromatography）：根据吸附剂表面对不同组分物理吸附能力的强弱差异进行分离的方法。如：气一固色谱法、液-固色谱法一—吸附色谱2.分配色谱法（partitionchromatography）：根据不同组分在固定相中的溶解能力和在两相间分配系数的差异进行分离的方法。如：气-液色谱法、液-液色谱法一分配色谱3.离子交换色谱法（ionexchangechromatography）根据不同组分离子对固定相亲和力的差异进行分离的方法。4.排阻色谱法（sizeexclusionchromatography）：又称凝胶色谱法（gelchromatography），根据不同组分的分子体积大小的差异进行分离的方法。其中：以水溶液作流动相的称为凝胶过滤色谱法：以有机溶剂作流动相的称为凝胶渗透色谱法。5.亲合色谱法（affinitychromatography）利用不同组分与固定相共价键合的高专属反应进行分离的方法。（三）按固定相的形式1.柱色谱法（columnchromatography）：固定相装在柱中，试样沿着一个方向移动而进行分离。2
2 1. 气相色谱法 (gas chromatography 简称 GC)用气体作流动相的色谱法。 气 -固色谱法 GSC (固定相为固体吸附剂) 气相色谱法 气-液色谱法 GLC (固定相为涂在固体或毛细管壁上的液体) 2. 液相色谱法 (liquid chromatography 简称 LC)用液体作流动相的色谱法。 液-固色谱法 LSC（固定相为固体吸附剂） 液相色谱法 液-液色谱法 LLC（固定相为涂在固体载体上的液体） 3. 超临界流体色谱法 (SFC) 用超临界状态的流体作流动相的色谱法。 超临界状态的流体不是一般的气体或流体 , 而是临界压力和临界温度以上高度压缩 的气体 , 其密度比一般气体大得多而与液体相似 , 故又称为 “ 高密度气相色谱法 ” （二）按分离原理分 1. 吸附色谱法（ adsorption chromatography ）： 根据吸附剂表面对不同组分物理吸附能力的强弱差异进行分离的方法。 如：气一固色谱法、液-固色谱法——吸附色谱 2. 分配色谱法 （partition chromatography ）： 根据不同组分在固定相中的溶解能力和在两相间分配系数的差异进行分离的方法。 如：气-液色谱法、液-液色谱法——分配色谱 3. 离子交换色谱法（ion exchange chromatography ） 根据不同组分离子对固定相亲和力的差异进行分离的方法。 4. 排阻色谱法（ size exclusion chromatography）： 又称凝胶色谱法 （gel chromatography ）, 根据不同组分的分子体积大小的差异进行分离的方法。 其中：以水溶液作流动相的称为凝胶过滤色谱法 ；以有机溶剂作流动相的称为凝胶渗透色 谱法。 5. 亲合色谱法 (affinity chromatography) 利用不同组分与固定相共价键合的高专属反应进行分离的方法。 （三）按固定相的形式 1. 柱色谱法（column chromatography ）： 固定相装在柱中 , 试样沿着一个方向移动而进行分离
包括填充柱色谱法：固定相填充满玻璃管和金属管中开管柱色谱法：固定相固定在细管内壁（毛细管柱色谱法）2.平板色谱法（planerchromatography）：固定相呈平面状的色谱法。包括纸色谱法：以吸附水分的滤纸作固定相；薄层色谱法：以涂敷在玻璃板上的吸附剂作固定相。气相色谱法（gaschromatography，GC）：以气体为流动相的色谱分析法称为气相色谱法。一。气相色谱法的分类根据所用的固定相不同可分为：气一固色谱、气一液色谱。按色谱分离的原理可分为：吸附色谱和分配色谱。根据所用的色谱柱内径不同又可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱。二，气相色谱法的特点它具有分离效能高、灵敏度高、选择性好、分析速度快、用样量少等特点，还可制备高纯物质。在仪器允许的气化条件下，凡是能够气化且稳定、不具腐蚀性的液体或气体，都可用气相色谱法分析。有的化合物沸点过高难以气化或热不稳定而分解，则可通过化学衍生化的方法，使其转变成易气化或热稳定的物质后再进行分析。1.高效能、高选择性性质相似的多组分混合物：同系物、同分异构体等：分离制备高纯物质，纯度可达99.99%。2.灵敏度高可检出10-13-10-1g的物质；3.分析速度快几分钟到几十分钟；4.*应用范围广低沸点、易挥发的有机物和无机物（主要是气体）。局限性：不适于高沸点、难挥发、热稳定性差的高分子化合物和生物大分子化合物分析。三.气相色谱仪主要组成部件及分析流程一般气相色谱仪由五个部分组成：1.气路系统：气源、气体净化、气体流量控制和测量装置。2.进样系统：进样器、气化室和控温装置。3.分离系统：色谱柱、柱箱和控温装置。4.检测系统：检测器和控温装置。3
3 包括 填充柱色谱法：固定相填充满玻璃管和金属管中 开管柱色谱法：固定相固定在细管内壁（毛细管柱色谱法） 2. 平板色谱法 （planer chromatography ）： 固定相呈平面状的色谱法。 包括 纸色谱法： 以吸附水分的滤纸作固定相； 薄层色谱法：以涂敷在玻璃板上的吸附剂作固定相。 气相色谱法（gas chromatography，GC）： 以气体为流动相的色谱分析法称为气相色谱法。 一. 气相色谱法的分类 根据所用的固定相不同可分为：气—固色谱、气一液色谱。 按色谱分离的原理可分为：吸附色谱 和 分配色谱。 根据所用的色谱柱内径不同又可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱。 二. 气相色谱法的特点 它具有分离效能高、灵敏度高、选择性好、分析速度快、用样量少等特点，还可制备 高纯物质。 在仪器允许的气化条件下，凡是能够气化且稳定、不具腐蚀性的液体或气体，都可用 气相色谱法分析。有的化合物沸点过高难以气化或热不稳定而分解，则可通过化学衍生化 的方法，使其转变成易气化或热稳定的物质后再进行分析。 1. 高效能、高选择性 性质相似的多组分混合物：同系物、 同分异构体等；分离制备高 纯物质，纯度可达 99.99%。 2．灵敏度高 可检出 10-13 -10-11g 的物质； 3．分析速度快 几分钟到几十分钟； 4．*应用范围广 低沸点、易挥发的有机物和无机物（主要是气体）。 局限性：不适于高沸点、难挥发、热稳定性差的高分子化合物和生物大分子化合物分析。 三. 气相色谱仪主要组成部件及分析流程 一般气相色谱仪由五个部分组成： 1. 气路系统：气源、气体净化、气体流量控制和测量装置。 2. 进样系统：进样器、气化室和控温装置。 3. 分离系统：色谱柱、柱箱和控温装置。 4. 检测系统：检测器和控温装置
5.记录系统：记录仪或数据处理装置。载气（常用N2和H2、Ar）由高压钢瓶供给，经减压、净化、调节和控制流量后进入色谱柱。待基线稳定后，即可进样。样品经气化室气化后被载气带入色谱柱，在柱内被分离。分离后的组分依次从色谱柱中流出，进入检测器，检测器将各组分的浓度或质量的变化转变成电信号（电压或电流）。经放大器放大后，由记录仪或微处理机记录电信号-时间曲线，即浓度（或质量）时间曲线即色谱图。根据色谱图，可对样品中待测组分进行定性和定量分析。由此可知：色谱柱和检测器是气相色谱仪的两个关键部件。11.2固定相一。气相色谱柱的分类色谱柱是由柱管和固定相组成，按照挂管的粗细和固定相的填充方式分为（1)填充柱：（2）毛细管柱。二，填充柱气相色谱固定相在影响色谱柱分离效果的诸多因素中选择适当的色谱固定相是关键。必须使待测各组分在选定的固定相上具有不同的吸附或分配，才能达到分离的目的。（一）气-液色谱（分配色谱）固定相气-液色谱的固定相是由高沸点物质固定液和情性担体组成1.担体（或载体）是一种化学惰性的多孔固体颗粒，支持固定液，表面积大，稳定性好（化学、热），颗径和孔径分布均匀；有一定的机械强度，不易破碎。（1）担体的种类和性能：硅藻土型：红色硅藻土担体一强度好，但表面存在活性中心，分离极性物质时色谱峰易拖尾：常用于分离非、弱极性物质。白色硅藻土担体一表面吸附性小，但强度差，常用于分离极性物质。非硅藻土型担体：有氟担体，适用于强极性和腐蚀性气体的分析；玻璃微球，适合于高沸点物质的分析：高分子多孔微球既可以用作气-固色谱的吸附剂，又可以用作气-液色谱的担体。(2)担体的预处理：除去其表面的活性中心，使之钝化。酸洗法（除去碱性活性基团）：碱洗法（除去酸性活性的基团）；4
4 5. 记录系统：记录仪或数据处理装置。 载气（常用 N2 和 H2、Ar）由高压钢瓶供给，经减压、净化、调节和控制流量后进入 色谱柱。待基线稳定后，即可进样。样品经气化室气化后被载气带入色谱柱，在柱内被分 离。分离后的组分依次从色谱柱中流出，进入检测器，检测器将各组分的浓度或质量的变 化转变成电信号（电压或电流）。经放大器放大后，由记录仪或微处理机记录电信号-时间 曲线，即浓度（或质量）时间曲线即色谱图。根据色谱图，可对样品中待测组分进行定性 和定量分析。 由此可知：色谱柱和检测器是气相色谱仪的两个关键部件。 11.2 固定相 一. 气相色谱柱的分类 色谱柱是由柱管和固定相组成，按照拄管的粗细和固定相的填充方式分为（1）填充柱； （2）毛细管柱。 二. 填充柱气相色谱固定相 在影响色谱柱分离效果的诸多因素中选择适当的色谱固定相是关键。必须使待测各组 分在选定的固定相上具有不同的吸附或分配，才能达到分离的目的。 （一）气-液色谱（分配色谱）固定相 气-液色谱的固定相是由高沸点物质固定液和惰性担体组成。 1. 担体（或载体） 是一种化学惰性的多孔固体颗粒，支持固定液，表面积大， 稳定性好（化学、热）， 颗径和孔径分布均匀；有一定的机械强度，不易破碎。 （1）担体的种类和性能： 硅藻土型：红色硅藻土担体—强度好，但表面存在活性中心，分离极性物质时色谱峰 易拖尾；常用于分离非、弱极性物质。 白色硅藻土担体—表面吸附性小，但强度差，常用于分离极性物质。 非硅藻土型担体： 有氟担体，适用于强极性和腐蚀性气体的分析；玻璃微球，适合于高沸点物质的分析； 高分子多孔微球既可以用作气-固色谱的吸附剂，又可以用作气-液色谱的担体。 (2)担体的预处理：除去其表面的活性中心，使之钝化。 酸洗法（除去碱性活性基团）； 碱洗法（除去酸性活性的基团）；
硅烷化（消除氢键结合力）；釉化处理（使表面玻璃化、堵住微孔）等。2.固定液——涂在担体上作固定相的主成分（1）对固定液的要求：化学稳定性好：不与担体、载气和待测组分发生反应热稳定性好：在操作温度下呈液体状态，蒸气压低，不易流失；选择性高：分配系数K差别大；溶解性好：固定液对待测组分应有一定的溶解度。（2）组分与固定液分子间的相互作用：组分与固定液分子间相互作用力通常包括：静电力、诱导力、色散力和氢键作用力。在气-液色谱中，只有当组分与固定液分子间的作用力大于组分分子间的作用力，组分才能在固定液中进行分配。选择适宜的固定液使待侧各组分与固定液之间的作用力有差异，才能达到彼此分离的目的。（3）固定液的分类：固定液有四百余种，常用相对极性分类。（a）规定强极性的β，β-氧二丙腈的相对极性P=100；（b）规定非极性的角鲨烷（异三十烷）的相对极性P=0：（c）其它固定液与它们比较，测相对极性：选一物质对正丁烷一丁二烯分别测得它们在这两种固定液及被测柱上的相对保留值q：7q = log-1则，被测固定液的相对极性Px为：P, = 100(1 - 9-9r)q1-q291、92、9x分别为物质对正丁烷一丁二烯在氧二丙腈、异三十烷、被测柱上的相对保留值。把P=0～100之间分为五级，20为一级，以“+"表示。+1、+2为弱极性；+3为中等极性；十4、十5为强极性。通常把非极性固定液的相对极性以“一”表之。如阿皮松L级别为“一”，是非极性固定液；邻苯二甲酸王酯级别为"十2”，是弱极性固定液。（4）固定液的选择：一般是根据试样的性质（极性和官能团），按照“相似相溶"的原则选择适当的固定液。5
5 硅烷化（消除氢键结合力）； 釉化处理（使表面玻璃化、堵住微孔）等。 2．固定液——涂在担体上作固定相的主成分 （l）对固定液的要求： 化学稳定性好：不与担体、载气和待测组分发生反应； 热稳定性好：在操作温度下呈液体状态，蒸气压低，不易流失； 选择性高：分配系数 K 差别大； 溶解性好：固定液对待测组分应有一定的溶解度。 （2）组分与固定液分子间的相互作用： 组分与固定液分子间相互作用力通常包括：静电力、诱导力、色散力和氢键作用力。 在气-液色谱中，只有当组分与固定液分子间的作用力大于组分分子间的作用力，组分 才能在固定液中进行分配。选择适宜的固定液使待侧各组分与固定液之间的作用力有差异， 才能达到彼此分离的目的。 （3）固定液的分类：固定液有四百余种，常用相对极性分类。 （a）规定强极性的，’-氧二丙腈的相对极性 P=100； （b）规定非极性的角鲨烷（异三十烷）的相对极性 P=0； （c）其它固定液与它们比较，测相对极性：选一物质对正丁烷—丁二烯分别测得它们在这 两种固定液及被测柱上的相对保留值 q： ' ' log t t q = 则，被测固定液的相对极性 Px 为： 100(1 ) 1 2 1 q q q q P x x − − = − q1、q2、qx 分别为物质对正丁烷—丁二烯在氧二丙腈、异三十烷、被测柱上的相对保 留值。 把 P= 0～100 之间分为五级，20 为一级，以“＋”表示。＋l、＋2 为弱极性；＋3 为中 等极性；＋4、＋5 为强极性。通常把非极性固定液的相对极性以“－”表之。如阿皮松 L 级 别为“－”，是非极性固定液；邻苯二甲酸壬酯级别为“＋2”，是弱极性固定液。 （4）固定液的选择： 一般是根据试样的性质（极性和官能团），按照“相似相溶”的原则选择适当的固定液