【正文】 置134第九章 儀器分析法選介 概述 色譜分離在互不相溶的兩相間進行?；旌衔锉涣鲃酉?(mobile phase)攜帶著流過固定相 (stationary phase)時，因各組分在兩相之間的分配平衡 (或吸附平衡等 )的差異，使得性質(zhì)不同的各個組分隨流動相移動的速度產(chǎn)生了差異，經(jīng)過一段距離的移動之后，混合物中的各組分被一一分離開來。 經(jīng)典色譜分離中，分離后的組分常被分別收集于容器中，用于進一步的分析或作為純化后的產(chǎn)物。 現(xiàn)代色譜分析將分離和分析 (檢測 )過程集成于一臺儀器中，成為一種分離能力較強、檢測靈敏度較高、可實現(xiàn)自動化操作的儀器分析法。 色譜分離以 柱 為 心臟 ，以 檢測器 為 眼睛 ，以 工作站為 樞紐 。135第九章 儀器分析法選介經(jīng)典色譜分離中，分離后的組分常被分別收集于容器中，用于進一步的分析或作為純化后的產(chǎn)物?，F(xiàn)代色譜分析將分離和分析 (檢測 )過程集成于一臺儀器中，成為一種分離能力較強、檢測靈敏度較高、可實現(xiàn)自動化操作的儀器分析法。 色譜分離以 柱 為 心臟 ，以 檢測器 為 眼睛 ，以 工作站 為 樞紐 。136第九章 儀器分析法選介 色譜流程 137第九章 儀器分析法選介 色譜法分類 流動相和固定相物態(tài)氣相色譜 ( gas chromatography, GC)氣固色譜、氣液色譜液相色譜 （ liquid chromatography, LC）液固色譜、液液色譜 操作形式柱色譜法 、 紙色譜法 、 薄層色譜法 。3.按 分離的機理分配色譜法 、 吸附色譜法 、 離子交換色譜法 、 空間排阻色譜法 和 親和色譜法 等。 138第九章 儀器分析法選介 色譜分析法的原理1．分配平衡和差速遷移色譜分離實質(zhì)上由樣品中各組分在兩相間的分配 (或吸附、離子交換等 )平衡的差異所造成。在一定溫度下，組分在兩相間達到分配平衡時的 濃度比 稱為 分配系數(shù) (capacityfactor)K：139第九章 儀器分析法選介分配系數(shù)小的組分由于更易溶解在流動相中，它們隨流動相流動的速度就快。 只要分配的次數(shù)足夠多，就可以將分配系數(shù)有微小差別的組分一一分離，當(dāng)分離后的組分由流動相攜帶進入檢測器時，就得到了一個一個的色譜峰。色譜分離過程140第九章 儀器分析法選介2．色譜圖和色譜峰參數(shù)流動相攜帶組分進入色譜檢測器，由檢測器將濃度信號轉(zhuǎn)變成電信號，由此記錄得到的信號 時間曲線稱為 色譜圖 ，色譜圖由基線和色譜峰所組成。141第九章 儀器分析法選介 色譜參數(shù) 保留值 （如保留時間、校正保留時間、死時間等） 峰幾何參數(shù) （峰寬、峰高等） 推算參數(shù) （相對保留值等）142第九章 儀器分析法選介 保留參數(shù)相對保留 (relativeretentionvalue,?21)—— 兩組分的校正保留時間之比，或兩組分的分配系數(shù)之比，即，保留時間 (retention time,tR)—— 從進樣開始到檢測器測到某組分信號最大值 (即流動相中該組分的濃度最大值 )時所需的時間。死時間 (deadtime,tM)—— 完全不溶解于固定相因而不被固定相所保留的組分從進樣到該組分信號最大值出現(xiàn)時所需要的時間。校正保留時間 (adjustedretentiontime)—— 組分的保留時間減去死時間。143第九章 儀器分析法選介 峰參數(shù)峰高 (h)—— 從基線到組分峰最大值（峰頂）間的距離所代表的信號值。峰底寬度 (W） —— 自色譜峰上升沿和下降沿的拐點所作切線在基線上的截距。 半峰寬 (Wh） —— 峰高一半處的色譜峰寬度。注意，W=Wh。144第九章 儀器分析法選介色譜參數(shù)的作用根據(jù)保留參數(shù)可進行 定性 鑒定；根據(jù)峰參數(shù)可進行 定量 測定；根據(jù)色譜峰的保留值和峰寬參數(shù)可以評價色譜的分離 效率 。145第九章 儀器分析法選介3．柱效和分離度色譜分析的分離性能可以 柱效 和 分離度 衡量。色譜圖上兩組分峰之間的距離取決于分離系統(tǒng)對組分的選擇性，即由體系的熱力學(xué)性質(zhì)（ ?21）決定。組分在柱內(nèi)運行過程中有擴散，即有動力學(xué)的因素存在。 熱力學(xué)上能分離的兩組分如果因動力學(xué)因素影響太大，則會在色譜圖上得到兩個很寬的峰，將使本能分開的組分重新重疊。146第九章 儀器分析法選介 柱效的表示柱效用理論塔板數(shù) (Numberoftheoreticalplates) 表示：式中的 tR和 Wh、 W的單位應(yīng)相同 (如秒 )。同色譜條件下不同組分的峰參數(shù)不同；同一組分在不同色譜條件下所得峰參數(shù)亦不同；同條件下所得的 N值大，則該實驗條件下該色譜柱的柱效高。 147第九章 儀器分析法選介 分離度柱效 N僅表示色譜柱的分離效率，不能定量地表示色譜柱對性質(zhì)相似的兩難分離物質(zhì)時所能達到的分離程度。衡量相鄰峰的分離程度可用分離度 (resolution，R)表示： 當(dāng)色譜峰對稱呈正態(tài)分布時，R＝ ，兩相鄰峰的分離程度達 98%；R＝ ，分離程度達到 %(達完全分離 )。分離度取決于 ： 色譜柱系統(tǒng)對兩組分的選擇性 (?21)， 色譜柱的柱效（ N）148第九章 儀器分析法選介如圖 a:表示柱系統(tǒng)對兩組分的選擇性適中，由于柱效高，兩組分得到了基線分離；圖 b:色譜系統(tǒng)對兩組分的選擇性與 a相同，但柱效低，未達到基線分離；圖 c:色譜分離系統(tǒng)對兩組分有很高的選擇性，雖然柱效較低，但仍能達到基線分離。149第九章 儀器分析法選介 色譜定性和定量分析試樣經(jīng)色譜柱分離后，得到了色譜圖，接下來的任務(wù)應(yīng)就是要確定每個色譜峰代表什么物質(zhì)，即進行 定性分析 。同時還要確定各色譜峰面積的大小或峰值的高低與組分的量的關(guān)系，即進行 定量分析 。 150第九章 儀器分析法選介 1．定性分析 色譜定性分析的方法很多，常用的有：利用保留值定性： 利用保留時間定性 利用雙柱、多柱定性 利用保留值的經(jīng)驗規(guī)律定性 利用保留指數(shù)定性利用檢定器的選擇性定性與其他儀器結(jié)合定性151第九章 儀器分析法選介 利用保留值定性保留值 (包括保留時間、保留體積、保留指數(shù)、相對保留值等 )是熱力學(xué)參數(shù)，可以直接測得。嚴格說，準確的保留值應(yīng)是進樣量很小時所測的值。注意： 用保留值定性時其準確度有一定的限制，尤其是復(fù)雜樣品 (如石油產(chǎn)品 )，較易得出錯誤的結(jié)論，要特別留意。152第九章 儀器分析法選介由圖可見，比較未知物和標準物的保留時間 tR， VR或記錄紙走的距離 XR，就能判斷出未知物中：峰 2為甲醇，峰 3為乙醇，峰 4為正丙醇，峰 7為正丁醇，峰 9為正戊醇。 定性分析示例153第九章 儀器分析法選介 與其他儀器聯(lián)用定性利用與定性能力很強的紅外、質(zhì)譜等儀器聯(lián)合，確定未知樣品的相關(guān)組分。紹興黃酒分析的 GC/MS譜圖154第九章 儀器分析法選介2 色譜定量分析 定量分析的準確度與精密度取決于下列因素：取樣與樣品前處理 ，決定樣品是否能代表本體；色譜分離條件選擇 ，決定是否能使各組分完全分離；檢測器選擇 ，決定是否能檢測出所需測定的組分；峰高、峰面積測定 ，決定是否能準確測量；定量校正因子測定 ，解決同樣量的不同物質(zhì)在同一檢定器上有不同響應(yīng)的問題；定量方法選擇 ，以正確的數(shù)學(xué)運算精確定量。認真做好每一步，色譜定量會很準確。如 GC分析的TCD的測量相對誤差 RE≈%，其他的也大多小于177。2%。155第九章 儀器分析法選介色譜定量分析 —— 根據(jù)組分檢測響應(yīng)訊號的大小，定量確定試樣中各個組分的相對含量。依據(jù) —— 每個組分的量 (重量或體積 )與色譜檢測器產(chǎn)生的檢測響應(yīng)值 (峰高 h或峰面積 A)成正比 :校正因子相當(dāng)重要，還要有合適的定量方法。156第九章 儀器分析法選介(1) 峰面積的測量峰形對稱的峰面積計算式為A= h?W1/2不對稱峰峰面積的近似計算公式為：A = h (+) 和 為峰高 。現(xiàn)代色譜儀中都帶有自動積分設(shè)備，能準確、迅速地將峰面積測量出來。157第九章 儀器分析法選介(2) 定量校正因子 由于檢測器對不同組分的響應(yīng)靈敏度不同，等濃度兩組分的峰面積不一定相等，無法體現(xiàn)不同的 “待測物質(zhì)的量與其峰面積呈正比 ”，因而需經(jīng)校正因子校正后方可定量。 校正因子的 意義 —— 單位峰面積所代表的 i組分的質(zhì)量 (或濃度，視 mi的物理量而定 )。158第九章 儀器分析法選介 相對校正因子 測絕對校正因子困難，故實際分析常用相對校正因子 (通常以苯為基準求得 )。測定方法 ：準確稱量待測組分和基準物質(zhì)的標準物，混勻后，在選定的色譜條件下進樣分離，測得待測組分和基準物的峰面積后按下式計算相對校正因子：159第九章 儀器分析法選介(3) 定量計算方法 色譜定量方法有很多，常用的有 歸一化法 、 外標法 、 內(nèi)標法 、 內(nèi)加法 、 轉(zhuǎn)化法 等。需根據(jù)不同的要求選擇合適的定量方法。尤其是歸一化法，特別適用于初學(xué)者。160第九章 儀器分析法選介 歸一化法要求 ： 試樣中所有組分都能出分峰 (出柱并有響應(yīng) )。原理 ： 試樣中所有組分 (含溶劑 )含量之和為 100%，組分 i 在試樣中的質(zhì)量分數(shù) wi按下式計算：特點 ：簡單、準確、對進樣量的要求不高。但當(dāng)試樣中有組分無峰時不能使用。161第九章 儀器分析法選介 外標法 即其它分析方法中描述的標準曲線法 。過程 ： 用標準物配制系列標準液，在選定色譜條件下進樣分離，用峰面積對濃度做 標準曲線 。以同樣方法測定分析試樣，由所得峰面積從標準曲線上查得待測組分的含量。 特點 ：操作簡單，適合大批量試樣的分析。但是，進樣量等實驗條件對測定的準確度有很大的影響。 162第九章 儀器分析法選介 內(nèi)標法適用 ：因各種原因不能使所有組分都出峰，或有組分含量過大 (小 )，或只要分析樣品中少量組分時過程 ：在總量 m的樣品中加入質(zhì)量為 mS的內(nèi)標物 S，然后根據(jù)被測物和內(nèi)標物的重量和在色譜圖上相應(yīng)的峰面積比求出某組分 i 的含量。方法 ：選擇一種試樣中不存在的物質(zhì)作為 內(nèi)標物 ，將一定量的內(nèi)標物 加入 到準確稱量的試樣之中，混勻后取一定體積進樣分離，根據(jù)待測組分和內(nèi)標物的峰面積比，求出待測組分的含量。163第九章 儀器分析法選介通過外加的內(nèi)標物與待測物的峰面積、校正因子之間的比例關(guān)系，由內(nèi)標物的量來確定待測物的量。164第九章 儀器分析法選介優(yōu)點： 不受試樣中的各組分是否都出峰的限制，但卻可以消除由于進樣量和其它實驗條件的波動對定量的影響。缺點： 每一個試樣均需加入一定量的內(nèi)標物，增加了測定的工作量。 內(nèi)標物 選取要求 ，最好在樣品中不存在，其保留值在所有組分保留值的中間，加入內(nèi)標物的含量和待測組分含量不應(yīng)相差很大。165第九章 儀器分析法選介 氣相色譜儀及氣相色譜法特點 由載氣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測和記錄系統(tǒng)等部分所組成。 166第九章 儀器分析法選介氣相色譜儀167第九章 儀器分析法選介作用 :向色譜儀的分離、檢測系統(tǒng)提供純度高、流速穩(wěn)定的氣體流動相。由氣源（一般為 N H2鋼瓶）、氣體凈化器、載氣流量調(diào)節(jié)閥和流量表所組成。注意 ：因為氣相色譜的分離作用主要依靠固定相對組分的選擇性作用，流動相 (載氣 )對被分離的組分主要起運載作用，對分離的選擇性作用不明顯。168第九章 儀器分析法選介2. 進樣系統(tǒng)由進樣口、氣化室和微量注射器組成進樣程序：吸取試樣溶液刺穿硅橡膠隔膜樣品進入汽化室試樣迅速汽化 被載氣攜帶入柱。169第九章 儀器分析法選介3. 分離系統(tǒng)分離由色譜柱完成。氣相色譜柱分填充柱和毛細管柱兩類。氣相色譜往往需要在高于室溫的溫度下進行分離，故色譜柱需放置一可控溫的恒溫箱中。170第九章 儀器分析法選介 填充柱和毛細管柱比較參 數(shù) 毛細管柱 填 充 柱柱長（ m）內(nèi)徑（ mm）填充物粒度總柱效 (板數(shù) )柱前壓 (Mpa)樣品量 (μl)分析對象20—100—2μm或無幾萬到幾十萬—小于 復(fù)雜組份分析1— 52— 480—100 目1500—8000大于 簡單樣品分析171第九章 儀器分析法選介氣液色譜 為分配型色譜機理，固定相由一些高沸點有機化合物 (固定液 )涂漬在多孔的擔(dān)體 (最常用的擔(dān)體是硅藻土擔(dān)體 )之上所形成的液體固定相。目前已有至少 2022種色譜固定液。氣固色譜 為吸附色譜機理，固定相為一些固體吸附劑（如 Al2O