104第十五章气相色谱法和高效液相色谱法一

104 第十五章气相色谱法和高效液相色谱法一、填空题1．气相色谱是以气体为流动相，流动相又称载气，气相色谱的操作形式是柱色谱。分离机理是基于物质在流动相和固定相两相间的不同而达到分离。2．气相色谱的优点是高选择性、高灵敏度和高分离效率。与其它各种分析方法相比，突出的优点在于既能对混合物进行分离又可以对分离后的组分进行定性和定量。3．气相色谱对于分离挥发性物质效果较好，不适于某些离子化合物、大多数无机物和某些生物制品的分析。4．气相色谱仪可分为气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统和数据处理系统等六个系统。5．气相色谱理论可分为色谱热力学理论和色谱动力学理论；热力学理论是由相平衡观点来研究分离过程，以半经验理论—塔板理论为代表动力学理论是以动力学观点—速度来研究各种动力学因素对柱效的影响，以速率理论为代表。6．Van Deemter 速率方程可简写成H＝A＋B/u＋Cu，其中三项分别为涡流扩散项、分子纵向扩散项和传质阻力项。指导我们对颗粒直径和填充均匀程度、载气种类和载气流速、固定液和固定液的量、压力、温度、柱直径等操作条件的选择，以使分离完善。7．气—固填充柱中，固定相可分为聚合物、吸附剂和化学键合相三类。8．检测器是指示和测量载气中被分离组分的量变化的一种装置，将流出色谱柱载气中被分离组分量的变化转变成可检测的电信号，由记录器记录。二、判断题1．根据色谱峰的面积可以进行定性和定量分析。（×）2．塔板理论可以用来定量地评价柱效。（√）3．在气相色谱中，给定的色谱柱上，每个组分都有其各自的理论塔板数和塔板高度。（√）4．在气相色谱中，组分流出色谱柱的顺序决定于分配系数，分配系数大的先流出柱外。（×）5．峰宽越小，色谱柱的塔板数越多。（√）6．使用小而均匀的填充颗粒能改善柱效。（√）7．柱温选的择基本原则是在最难分离组分有较好的分离度前提下，尽可能采用105 低柱温。（√）8．被分离组分在固定液中的溶解度大，分配系数也大，因而在柱内保留时间长。（√）9．选择固定液时，对非极性物质，一般用非极性固定液分离，极性物质一般选用极性固定液。（√）10．外标法定量是配制已知浓度的标准液进行色谱测定，测得各组分的峰高和峰面积，作出峰高或峰面积对浓度的标准曲线，然后在与标准液测试条件相同的情况下，进入同样量的被分析样品，根据标准曲线计算被分析样品的浓度。（√）11．外标法分析结果的准确性取决于进样量的准确性和重复性，操作条件的稳定程度。（√）12．理论塔板数既能反映分离效果又反映了柱效率。（×）13．高效液相色谱中的流动相是分析成败的关键，它直接关系到柱效和分离度。（×）三、单选题1．下列说法中错误的是（C）A．气相色谱主要是用来分离沸点低、热稳定性好的物质B．气相色谱法的优点是高选择性、高灵敏度和高分离效率C．气相色谱适于分析有机物、大多数无机物及生物制品D．气相色谱的操作形式是柱色谱E．气相色谱既能对混合物进行分离，又可对分离后的组分进行定性和定量2．气相色谱中，定量的参数是（C）A．保留值B．基线宽度C．峰面积D．半峰宽E．分配比3．气液色谱中，色谱柱使用的上限温度取决于（E）A．试样中沸点最高组分的沸点B．试样中沸点最低组分的沸点C．试样中各组分沸点的平均值D．固定液的沸点E．固定液的最高使用温度4．气液色谱中，色谱柱使用的下限温度（D）A．应该不低于试样中沸点最高组分的沸点B．应该不低于试样中沸点最低组分的沸点106 C．应该不低于试样中各组分沸点的平均值D．应该不低于固定液的熔点E．应该不低于固定液的沸点5．柱温的选择原则是在最难分离组分有较好的分离度前提下尽可能采取（B）A．较高温度B．较低温度C．程序升温D．试样中沸点最高组分的沸点E．试样中沸点最低组分的沸点6．衡量色谱柱柱效能的指标是（D）A．相对保留值B．分离度C．容量比D．塔板数E．分配系数7．现有五个组分a、b、c、d 和e，在气液色谱柱上分配系数分别为480、360、490、496 和473，最先流出色谱柱的是（B）A．a B．b C．c D．d E．e 8．高效液相色谱与经典液相色谱的主要区别在于（B）A．高温B．高效C．柱短D．上样量E．流动相9．高

效液相色谱与气相色谱仪比较，增加了（B）A．恒温器B．高压泵C．程序升温D．检测器E．自动进样器10．范氏方程式主要说明（D）A．理论塔板高度的概念B．组分与流动相的关系C．组分与固定相的关系D．柱效率降低的影响因素E．组分与保留值的关系11．在高效液相色谱中，范氏方程中的哪一项对柱效的影响可以忽略不计？（D）A．涡流扩散项B．流动相的传质阻力项C．固定相的传质阻力项D．分子纵向扩散项E．A＋B 12．下列哪个因素对理论塔板高度没有影响？（D）A．填料的粒度B．流速C．填料粒度的均匀程度D．色谱柱的柱长E．组分在流动相中的扩散情况13．在范氏方程中，载体的粒度主要影响（B）107 A．流速B．涡流扩散C．分子扩散D．固定相的传质阻力E．纵向扩散14．下列固定相，能用于高效液相色谱的是（C）A．硅藻土B．氟担体C．薄壳型微珠D．玻璃微球E．硅石微球15．利用高效液相色谱法对试样进行分离时，首先要选择的是（D）A．流速B．柱温C．柱压D．固定相E．检测器16．在正相分配色谱中，首先流出色谱柱的组分是（A）A．吸附能力小的B．溶解能力小的C．挥发性大的D．吸附能力大的E．分子量小的17．在高效液相色谱中，梯度洗脱适用于分离（D）A．几何异构体B．极性化合物C．分子量相差大的混合物D．分配比变化范围宽的复杂试样E．挥发性组分18．下列各种色谱定量分析中，哪个方法不必用标准品？（C）A．标准曲线法B．内标标准曲线法C．归一化法D．单点校正法E．回归方程法四、多选题1．在高效液相色谱中，二个溶质的分离度与下列哪些因素有关（ACDE）A．增加柱长B．改用更灵敏的检测器C．更换固定相D．更换流动相E．改变流速2．要使二个组分通过色谱柱后能够得到分离的先决条件是（ACE）A．分配比不同B．峰高不同C．分配系数不同D．半峰宽不同E．保留特性不同3．利用标准曲线法进行定量分析有什么优点？（CDE）A．操作条件不要求稳定B．上样量不必准确C．计算方便D．可不用校正因子E．操作简单五、简答题1．Van Deemter 速率方程对我们选择哪些实验条件有指导意义？答：Van Deemter 速率方程可指导我们对担体粒度和填充均匀程度、载气种类、108 载气流速、柱内径、柱压力、柱固定液的种类、用量等实验条件的选择。2．根据Van Deemter 速率方程讨论影响色谱宽度的因素及提高柱效的措施。答：Van Deemter 速率方程H＝A＋B/u＋Cu，将影响色谱宽度的因素归结为涡流扩散项A，分子的纵向扩散项B/u，气相传质项Cu。以上各项与填充物的平均颗粒直径、填充柱填充均匀程度有关；与载气种类、载气流速、组分性质及在气相中的扩散系数、柱温、压力有关；与固定相的种类；固定液配比、固定液液层厚度等有关。提高柱效的措施可从以下几方面考虑：（1）颗粒直径：使用小而均匀的颗粒能改善柱效，100～120 目硅藻土型载体能给出较理想到效果。（2）流速：为了获得最高柱效，必须在最佳流速下操作。最佳流速可通过板高－流速关系曲线中获得。在略高于最佳流速下操作可减少分析时间而对板高不产生实质性影响。（3）载气：为达到最高效率应选用较大分子量的气体，若欲缩短分析时间则可选用氦或氢等低分子量载气。（4）液相的选择：应选用低粘度、低蒸气压的溶剂，并要求样品在其中有较高的溶解度，还必须对各组分有不同的溶解度。（5）液相的量：采用低涂布量液相（薄膜），1～10％，具有分析速度快和操作温度低的优点。但是，由于液相使用量低而减少样品的容量，并需用更为惰性的载体。（6）压力：大多数气相色谱的出口压力为1atm，若要在最佳流速下操作，需固定进口压力，且在进出口压力比值较低的情况下能得到较高的效率。（7）温度：通常低柱温能改善分离，且能减少化合物的分解，但分析时间过长并有可能增加吸附。若同时降低柱温和减少液相用量则可改善分离。（8）柱直径：通过毛细管柱和制备柱的实验对照，表明减小柱内径可改善分离。3．气相色谱中，对固定液的要求是什么？答：对固定液的要求是：（1）在操作温度下蒸气压低，热稳定性好，与被分析物质或载气不产生不可逆反应。（2）在操作温度下呈液态，粘度越低越好。（3）能牢固地附着在担体上，并形成均匀和结构稳定的薄层。（4）被分离的物质必须在其中有一定的溶解度。（5）对沸点相近而类型不同的物质

有分离能力即对被分离的物质具有选择性。4．固定液的选择原则是什么? 109 答：固定液选择的基本原则是：分离非极性组分，一般选用非极性固定液。分离极性组分，选用极性固定液。分离非极性和极性的或被极化的混合物，一般选用极性固定液。对于能形成氢键的组分，如醇、胺和水等的分离，一般选用极性的或氢键型的固定液。对于复杂的难分离的组分，采用特殊的固定液或两种或两种以上的固定液，配成混合固定液。5．氢火焰检测器的基本结构和基本原理是什么？答：氢火焰检测器是由收集极（阳极）和极化环（阴极）及点火线圈组成，它利用有机物在氢焰的作用下，化学电离而形成离子流，借测定离子流强度进行检测。氢火焰检测器的原理是基于有机化合物进入氢火焰，在燃烧过程中直接或间接产生离子。检测器的收集极与极化环间加有电压，使离子在收集极与极化环间作定向流动而形成离子流。离子流强度与进入检测器中组分的量及分子中的含碳量有关，因此在组分一定时，测定电流（离子流）强度可以对物质进行定量。再经放大器放大后由记录器记录电压随时间的变化，而得到色谱曲线。6．高效液相色谱有哪些特点？答：高效液相色谱法的特点是适用范围广、分离效率高、速度快、流动相可选择范围宽，灵敏度高，色谱柱可反复使用，流出组分容易收集，安全等特点。7．化学键合固定相有哪些优点? 答：化学键合固定相克服了固定相易流失的缺点，并且遇强酸不分解，在各种溶剂中稳定性好，使用寿命长，可选用的流动相范围广，对热稳定，键合在担体表面上的有机基团可根据试样的类型而改变，从而提高分离选择性。8．高效液相色谱对流动相的要求是什么？答：在HPLC 中，对流动相的要求是：（1）与固定相不互溶。（2）不与固定相发生化学反应。（3）对样品要有适当的溶解度。（4）必须与检测器相适应。（5）溶剂的粘度要小。9．采用梯度洗脱的优点是什么？答：采用梯度洗脱的优点是：（1）缩短总的层析周期（2）提高分离效能（3）峰形得到改善，很少拖尾（（4）灵敏度增加，但有时引起基线漂移。10．要想获得高柱效，减小柱内的峰扩展，可以从哪些方面入手？答：可以从（1）细的颗粒填料（2）流速降低（3）流动相粘度减小（4）升高温度（5）减小溶质的扩散速度等方面入手。11．高效液相色谱仪主要由哪几大系统组成？答：高效液相色谱仪主要由六大系统组成，即（1）高压输液系统（2）进样系110 统（3）分离系统（4）检测系统（5）温控系统（6）记录或数据处理系统构成。

五、计算题1．根据下表计算两柱之Rs 值，并分析其原因。死体积调整保留体积理论板数n 组分1 组分2 柱1（填充柱）15 160 170 6,400 柱2（毛细管柱）3 1.1 1.2 25,600 解：根据（1）柱1：（2）柱2：结论：虽然柱2 的理论塔板数＞柱1，但因为容量因子K'远远小于柱1，所以，分离度R s 小于柱1。2．冰醋酸的含水量测定。内标物为AR 级甲醇，重0.4896g，冰醋酸重52.16g，水峰高为16.30cm，半峰宽为0.159cm，甲醇峰高为14.40cm，半峰宽为0.239cm，甲醇的1 ' 甲f ，水的0 . 20 ' 水f ，用内标法计算冰醋酸中的含水量（重量％）解：已知 f s ＝1.00 f i ＝20.00 s－内标i－样品 A s ＝14.40×0.239＝3.44cm 2 A i ＝16.30×0.159＝2.59cm 2

1 1 4 ＋K K n R s 06 . 1 160 170 1

2 1 2 ＝＝＝，R R V V

3 . 11 15 170 2 ＝＝＝M R V V K 0

4 . 1 1 3 . 11 3 . 11 06 . 1 1 06 . 1 4 6400 ＝＋

s R 09 . 1 1 . 1 2 . 1 1 2 1 2 ＝＝＝，R R V V 4 . 0 3 2 . 1 2 ＝＝

＝M R V V K 94 . 0 1 4 . 0 4 . 0 09 . 1 1 09 . 1 4 25600 ＝＋

s R 111 1 ' s f 0 . 20 ' i f 根据P375 式23－24：s s i i s i f A f A W W

＝％％＝＝100 100 % W f A W f A W W C s s s i i i i ％％＝＝13 . 14 100 16 . 52 1 44 . 3 4896 . 0 20 59 . 2

本章学习要点 1. 本章概述中的内容。 2. 各药材的来源、部分药材的产地及特殊的采收加工方法。 3. 各药材的性状鉴别特征。 4. 部分药材的显微鉴别特征。 5. 各药材的成分类别及主要分类。 6. 部分药材的理化鉴别方法及结果。 7. 部分药材的含量测定方法及被测定成分。 8. x x 掺伪品的鉴别要点。 复习题 【A型题】（在每小题给出的A、B、C、D、E5个备选答案中，只有1项是最符合题目要求的） 1. 下列中药以孢子入药的是C A. 儿茶B灵芝C海金沙D茯苓E海藻 2. 呈黄棕色或淡棕色颗粒状粉末，质轻，捻之有光滑感，置手中易由指甲缝滑落，气微，味淡，撒在水中则浮于水面，加热逐渐下沉。此药材是C A. 蒲黄B松花粉C海金沙D.青黛E葶苈子 3. xx 的主要化学成分是E A. 内酯类 B.三萜类C生物碱D蒽醌类E脂肪油、海金沙素 4. xx的入药部位是D A. 腐烂物 B.干燥煎膏 C.经加工制得的干燥颗粒状物 D.经加工制得的干燥粉末或团块 E.以上都不是

5. 加工方法是割取茎叶，加入清水，浸泡至叶腐烂，捞去茎枝叶渣，加石灰充分搅拌，待浸液由乌绿色转变为紫红色时，捞取液面蓝色泡沫状物，晒干。此药材是D A儿茶B芦荟C海金沙D.青黛E冰片 6. 以蓝色均匀、体轻能浮于水面、火烧时产生紫红色烟雾的时间较长者为佳 的药材是D A. 儿茶 B.五倍子 C.海金沙 D.青黛E冰片 7. 火烧能产生紫红色烟雾，含有靛蓝及靛玉红的药材是B A. 板蓝根 B.青黛 C.蓼大青叶 D.大青叶E血竭 8. 青黛中的主要化学成分，也是用于治疗慢性粒细胞型白血病的有效成分是 D A色氨酮B.靛黄C靛蓝D.靛玉红E.靛棕 9. xx提取的抗皮肤真菌的成分是E A. 靛蓝 B.靛玉红C靛棕D靛黄E色氨酮A.粉末0.5g,加水10ml，振摇后放置片刻，水层不得显色 B. 粉末0.5g,加水10ml，振摇后放置片刻，水层不得有沉淀 C. 粉末0.5g，加水10ml，振摇后放置片刻，水层不得显深蓝色 D. 粉末0.5g，加水10ml，振摇后放置片刻，水层不得显浅蓝色 E. 粉末0.5g，加水10ml，加硫酸，水层不得显污绿色 11. 《中国药典》2000年版一部规定，青黛的薄层色谱鉴别实验，对照品为 E A.靛蓝 B.靛玉红 C.靛棕 D.靛黄E靛蓝和靛玉红 12. 《中国药典》2000年版一部规定，青黛的含量测定方法及测定成分是A A.分光光度法，靛蓝 B.薄层扫描法，靛玉红 C. 高效液相色谱法，靛玉红 D.气相色谱法，靛玉红

复习提纲：第十四章气相色谱法 色谱法的基本原理 1.色谱法的起源（了解）、基本原理（掌握）、仪器基本框图（掌握）、分类、特点及应用（了解） 2.色谱流出曲线及相关术语：基线：可用于判断仪器稳定性及计算检出限（掌握）峰面积（峰高）：定量基础（掌握） 保留值：定性基础（掌握）；死时间、保留时间、调整保留时间；死体积、保留体积、调整保留体积；相对保留值（选择性因子）等（掌握） 峰宽的各种表示及换算（掌握） 3.色谱基本原理： 热力学（掌握）：分配系数K ，仅与两相和温度有关，温度增加K 减小 分配比k，k 除与两相和温度有关外（温度增加k 减小）还与相比有关（相比的概念）k=t r /t0；k=K/ ；=K2/K 1=k2/k1 分离对热力学的基本要求：两组份的>1 或K 、k 不相等；越大或K 、k 相差越大越容易实现分离 动力学：塔板理论：理论（或有效）塔板数（柱效）及理论（有效板高）的计算公式及有关说明（掌握）；塔板理论的贡献及不足（了解） 速率理论：H=A+B/u+Cu 中H、A、B、C、u的含义（掌握）；减小A 、B、C的手段（掌握）；u 对H 的影响及最佳流速和最低板高的计算公式（掌握）；填充物粒径对板高的影响（掌握） 4.分离度分离度的计算公式；R=1.5 时，完全分离；R=1 时基本分离（掌握） 5.基本色谱分离方程两种表达形式要熟练掌握；改善分离度的手段：增加柱效n（适当增加柱长的前提下减小板高）、增加选择性因子（GC：改变固定相和柱温）和控制适当的容量因子k （GC：改变温度及固定相用量）（掌握） 分离度与柱效、柱长、分析时间（即保留时间）之间的关系（掌握）；柱温对分离度的影响（了解）；相关例题（熟练掌握） 6. 定性分析常规检测器用保留时间（相对保留值也可以）定性，但该法存在的不足要知道，双柱或多柱可提高保留时间定性的可靠性；质谱或红外等检测器有很强的定性能力（了解） 7. 定量分析 相对校正因子和绝对校正因子的概念（掌握）；归一化法各组分含量的计算公式（掌握）；内标法定 量的计算公式（掌握相关作业）归一化法和内标法不受进样量和仪器条件变化的影响，外标法受进样量和仪器条件变化的影响较大 （了解） 气相色谱法 1.气相色谱法流程和适用对象；气固和气液色谱的适用对象（掌握） 2.气相色谱法的仪器： 气路系统：通常采用N2、H2、Ar、He 等惰性气体做载气（高压钢瓶提供），载气纯度、流速的大小及稳定性对色谱柱柱效、仪器灵敏度及整机稳定影响很大，因此载气纯度要高、流速要适当而且稳定。

第16章高效液相色谱法 【16-1】从分类原理、仪器构造及应用范围，简述气相色谱及液相色谱的异同点。 答：二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。 从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，克服阻力。同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，分离方式也比较多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等。但是二者均可与MS等联用。 二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。而只要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。 【16-2】高效液相色谱仪由几大部分构成？各部分的主要功能是什么？ 答：高效液相色谱仪由高压输液系统，进样系统，分离系统，检测系统和记录系统五大部分组成。高压输液系统：主要是通过高压输液泵将溶剂储存器中的流动相以高压形式连续不断地送入液路系统，使试样在色谱柱中完成分离过程。 进样系统：把分析试样有效地送入色谱柱中进行分离。 分离系统：将试样各组分分离开来。 检测系统：对被分离组分的物理或物化特性有响应；对试样和洗脱液总的物理或化学性质有响应。记录系统：记录被分离组分随时间变化的信号。 【16-3】液相色谱中影响色谱峰展宽的因素有哪些? 与气相色谱相比其主要区别何在？ 答：液相色谱中引起色谱峰扩展的主要因素为涡流扩散、流动的流动相传质、滞留的流动相传质以及柱外效应。在气相色谱中径向扩散往往比较显著，而液相色谱中径向扩散的影响较弱，往往可以忽略。另外，在液相色谱中还存在比较显著的滞留流动相传质及柱外效应。 【16-4】何谓化学键合相色谱、正相色谱和反相色谱？ 答：化学键合相色谱是指在化学键合固定相上进行物质分离的一种液相色谱法。 正相色谱是采用极性键和固定相流的相用比键合相极性小的非极性或弱极性有机溶剂。 反相色谱采用非极性键和固定相流的相为强极性的溶剂。 【16-5】何谓化学键合固定相？它的突出优点是什么？ 答：利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面形成的固定相称为化学键合固定相。 优点: 固定相表面没有液坑,比一般液体固定相传质快的多；无固定相流失,增加了色谱柱的稳定性及寿命；可以键合不同的官能团,能灵活地改变选择性,可应用与多种色谱类型及样品的分析；有利

第16章Gas chromatography 16. 1 内容提要 16.1.1 基本概念 气相色谱法(GC)──是以气体为流动相的色谱分析法。 气液色谱法(GLC)──以气体为流动相，液体为固定相的色谱法。 气固色谱法(GSC)──以气体为流动相，固体为固定相(一般指吸附剂)的色谱法。 填充柱气相色谱法──使用填充色谱柱的气相色谱法。 毛细管柱气相色谱法──使用毛细管柱的气相色谱法。 程序升温气相色谱法──将色谱柱按照预定的程序连续地或分阶段地进行升温的气相色谱法。 多维气相色谱法──将两个或更多个色谱柱组合，通过切换，可对组分进行正吹、反吹或切割等操作的气相色谱法。 全二维气相色谱法(GC×GC)──把两个分离机理不同又互相独立的色谱柱串联结合，两柱间装有调制毛细管接口，由第一根色谱柱分离后的每一个馏分，经调制毛细管聚焦后在以脉冲方式送入第二根色谱柱进行进一步分离，最后得到以柱1的保留时间为x轴，柱2的保留时间为y轴，信号强度为z轴的三维立体色谱图，这种色谱法称为全二维气相色谱法。 气相色谱仪──以气体为流动相而设计的色谱分析仪。主要有气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理记录系统、温度控制系统等组成。 载气──用作流动相的气体。常用的载气有N2，H2，He，Ar等。 载体──承载固定液的惰性固体，又称担体。 固定液──指涂渍在载体或色谱柱内壁表面上起分离作用的物质。 填充柱──填充了固定相的色谱柱。 毛细管柱──内径为0.1～0.5mm 的色谱柱，一般指管内壁附有固定相的空心柱，又称开管柱(open tubular column)。 壁涂毛细管柱(WCOT)──内壁上直接涂渍固定液的毛细管柱。

色谱分析法是利用物质的物理及物理化学性质的差异，将多组分混合物进行分离和测定的方法。 第一节色谱分析法的原理及分类 色谱分析法是一种物理的分离方法，其分离原理是将被分离的组分在两相间进行分布，其中一相是具有大表面积的固定相，另一相是推动被分离的组分流过固定相的惰性流体，叫流动相。当流动相载带被分离的组分经过固定相时，利用固定相与被分离的各组分产生的吸附或分配作用的差别，被分离的各组分在固定相中的滞留时间不同，使不同的组分按一定的先后顺序从固定相中被流动相洗脱出来，从而实现不同组分的分离。 实现色谱分离的先决条件是必须具备（固定相）和（流动相）。固定相可以是一种固体吸附剂或为涂渍于惰性载体表面上的液态薄膜，此液膜可称作固定液。流动相可以是具有惰性的气体、液体或超临界流体，其应与固定相和被分离的组分无特殊的相互作用。 第二节气相色谱法简介 气相色谱法主要用于低分子量、易挥发有机化合物的分析。 一、方法特点及应用范围 气相色谱法的主要特点：是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。 二、气相色谱流出曲线的特征 被分析的样品经气相色谱分离、鉴定后，由记录仪绘出样品中各个组分的流出曲线，即色谱图。色谱图是以组分的流出时间(t)为横坐标，以检测器对各组分的电讯号响应值(mV)为纵坐标。色谱图上可得到一组色谱峰，每个峰代表样品中的一个组分。 （一）色谱峰的位置 从进样开始至每个组分流出曲线达极大值所需的时间，可作为色谱峰位置的标志，此时间称为保留时间，用tR表示。气相色谱流出曲线图中与横坐标保持平行的直线，叫做基线，它表示在实验条件下，纯载气流经检测器时（无组分流出时）的流出曲线。基线反映了检测器的电噪声随时间的变化。 从进样开始到惰性组分（指不被固定相吸附或溶解的空气或甲烷）从柱中流出呈现浓度极大值的时间，称为死时间。它反映了色谱柱中未被固定相填充的柱内死体积和检测器死体积的大小，与被测组分的性质无关。 从保留时间中扣除死时间后的剩余时间，称为调整保留时间，反映了被分析的组分因与色谱柱中固定相发生相互作用，而在色谱柱中滞留的时间，其由被测组分和固定相的热力学性质所决定，因此调整保留时间从本质上更准确的表达了被分析组分的保留特性，它已成为气相色谱定性分析的基本参数，比保留时间更为重要。 （二）色谱峰的峰高或峰面积 色谱峰的峰高是指由基线至峰顶间的距离。色谱峰的峰面积，是指每个组分的流出曲线和基线间所包含的面积，对于峰形对称的色谱峰，可看成是一个近似等腰三角形的面积，可由峰高乘以半峰宽（即峰高一半处的峰宽）来计算：峰高或峰面积的大小和每个组分在样品中的含量相关，因此色谱峰的峰高或峰面积是气相色谱进行定量分析的重要依据。 （三）色谱蜂的宽窄 在气相色谱分析中，通常进样量很小，可以获得对称的色谱峰形 （四）色谱峰间的距离 在色谱图上，两个色谱峰之间的距离大，表明色谱柱对各组分的选择性好；两个色谱蜂之间的距离小，表明色谱柱对各组分的选择性差。

第七章 气相色谱法 15. 以Chromosorb P 为载体，邻苯二甲酸二壬酯为固定液，固定液重2.40g ，其密度为 0.97g.mL -1 ，用皂膜流量计测得载气流量为38.4mL ·min -1，柱入口压力为 162kPa ，大气压力 101kPa ，柱温为50.0℃，室温为22.0℃，记录纸走速为2.50cm ·min -1。从色谱图上测得苯与空气峰的间隔为52.00cm ，试计算： (1) 调整保留体积； (2) 净保留体积； (3) 比保留体积； (4) 分配系数。 解： （1）由题意知： t R ’=52/2.5=20.8min V R ’=t R ’×F c =20.8×38.4=799mL (2)00 162162kPa,101kPa, 1.60101 i i P P P P === = 查P149表7.6，知j=0.756 54 05 50+273 1.01100.298310( )( )38.40.756( )( ) 22+273 1.011030.85mL /min c w c r T P P F Fj T P - -?-?==????= ' 20.830.85642c N R V t F mL - ==?= （3）-1273642273226.g 2.4050273N g s c V V mL W T = =?=+ （4）6420.972592.4 N N s s V V K V W ρ?= == = 16. 在一色谱柱上A 、B 两组分的比保留体积分别为14.2和12.9mL .g -1，且能达到基线分离,柱温为100℃，柱死体积9.80mL ，固定液重1.40g ，试求该柱的理论塔板数。 解： 由题意知：()14.2 1.1() 12.9 g g V A V B α= = = ()()14.2 1.4373() 2.7722732739.8 g s c s N m m m V A W T V V A k A K V V V ??== = = =? 因A,B 两组分能达到基线分离，即Rs=1.5

第十五章思考题 1.色谱法具有同时能进行分离和分析的特点而区别于其它方法，特别对复杂样品和多组份混合物的分离，色谱法的优势更为明显。 2.按固定相外形不同色谱法是如何分类的？ 是按色谱柱分类： ①平面色谱法：薄层色谱法、纸色谱法 ②柱色谱法：填充柱法、毛细管柱色谱法 3.什么是气相色谱法和液相色谱法？ 气体为流动相的色谱称为气相色谱。 液体为流动相的色谱称为液相色谱。 4.保留时间（tr）、死时间（t0）及调整保留时间（t’r）的关系是怎样的？ t’r = tr - t0 5.从色谱流出曲线可以得到哪些信息？ ①根据色谱峰的个数可以判断样品中所含组分的最少个数； ②根据色谱峰的保留值可以进行定性分析； ③根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析； ④色谱峰的保留值及其区域宽度是评价色谱柱分离效能的依据； ⑤色谱峰两峰间的距离是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。 6.分配系数在色谱分析中的意义是什么？ ①K值大的组分,在柱内移动的速度慢，滞留在固定相中的时间长，后流出柱子； ②分配系数是色谱分离的依据； ③柱温是影响分配系数的一个重要参数。 7.什么是选择因子？它表征的意义是什么？

是A，B两组分的调整保留时间的比值α= t’r（B）/t’r（A）＞1 意义：表示两组分在给定柱子上的选择性，值越大说明柱子的选择性越好。 8.什么是分配比（即容量因子）？它表征的意义是什么？ 是指在一定温度和压力下，组分在两相分配达到平衡时，分配在固定相和流动相的质量比。K=ms/mm 意义：是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数； 9. 理论塔板数是衡量柱效的指标，色谱柱的柱效随理论塔板数的增加而增加，随板高的增大而减小。 10.板高（理论塔板高度H/cm）、柱效（理论塔板数n）及柱长（L/cm）三者的关系（公式）？ H=L / n 11.利用色谱图如何计算理论塔板数和有效理论塔板数（公式）？ 12.同一色谱柱对不同物质的柱效能是否一样？ 同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的 13.塔板理论对色谱理论的主要贡献是怎样的？ (1)塔板理论推导出的计算柱效率的公式用来评价色谱柱是成功的； (2)塔板理论指出理论塔板高度H 对色谱峰区域宽度的影响有重要意义。 14.速率理论的简式,影响板高的是哪些因素? μ：流动相的线速 A：涡流扩散系数 B：分子扩散系数 C：传质阻力项系数 15.分离度可作为色谱柱的总分离效能指标。 16.如何根据分离度分析色谱分离的情况?

第十五章气相色谱仪的安装调试和样品的预处理 一气相色谱仪的订购和气相色谱实验室的安全 ⒈气相色谱仪及其必要的玻璃仪器和试剂的订购 ⒉气相色谱实验室的安全 二气相色谱仪的开箱和安装 ⒈气相色谱仪的开箱 ⒉气相色谱仪的安装 三气相色谱仪的调试 ⒈柱箱循环风机的检查 ⒉柱箱温度控制准确性的测试 ⒊外部气路的连接和检漏 ⒋仪器内部气路和检漏 ⒌往柱箱内安装色谱柱 ⒍温度、气体流速、进样器和检测器的综合调试 ⒎气相色谱实验中可能出现的故障、原因和维护 ⒏气相色谱日常工作中需要进行的工作顺序 四样品的预处理 ⒈样品的酯化 ⒉样品的乙酰化 ⒊样品的硅烷化

第十五章气相色谱仪的安装调试和样品的预处理15-1第十五章气相色谱仪的安装调试和样品的预处理 如果您的实验室新购入了一台气相色谱仪或者想把一台长久搁置不用的气相色谱仪重新启用，您应该对这台仪器进行完整的安装和仔细的调试，以查对这台仪器是否能完全符合仪器出厂时的技术指标。如果调试的结果有某项指标不符合出厂技术指标的规格，对新仪器来说，应该立即与厂商联系以解决这一问题；如果是长久搁置不用的仪器，则应该立即与原来的厂商联系购置损坏的部件，以便进行替换。无论是新仪器还是旧仪器，只要是替换了新的部件，就应该针对这一部件重新进行调试，以确保它的技术指标符合规格。 气相色谱仪的安装调试是气相色谱实验室的一项重要工作，如果忽略了它的重要性，您就无法确保以后的工作中不出现种种不正常的现象，以致在对它的维护保养方面无所适从，甚至可能导致实验数据的严重错误。当一台气相色谱仪已经安装妥当，又进行了仔细的调试，在我们已经确认这台仪器完全符合生产厂商的出厂技术指标后，您就可以在合适的分离色谱柱上进行工作，通常的情况下就可以开始您的气相色谱实验；但是，某些样品可能由于其沸点很高，或者容易分解或解聚而无法直接进样，或者无论如何也无法解决峰严重拖尾的问题，在这种情况下就可能需要对样品预先进行预处理。 所谓“样品的预处理”就是利用化学的方法使样品改性，让它变成另一种沸点较低，挥发性较大或者在仪器控制的较高温度下不易分解或解聚的物质，以便能正常地进行气相色谱分离。 下面我们将叙述如何进行气相色谱仪的安装调试和如何对那些不能直接进行气相色谱分离的样品进行预处理。 一气相色谱仪的订购和气相色谱实验室的安全 ⒈气相色谱仪及其必要的玻璃仪器和试剂的订购 ⑴气相色谱仪的订购 您应该根据您的气相色谱实验室所要达到的目的去订购仪器。 您大致上可以在分析仪器市场上找到三类不同挡次的气相色谱仪，高挡、中挡和低挡的。 在高挡的气相色谱仪中，所有可以启动的仪器零部件的动作，可加热部件的温度，所有的检测器的电气参数和讯号的输入、输出，以及所需气体的流速、压力的变化都可以用仪器内的微型计算机（以下简称微机）来控制，并且在仪器的结构设计上有较好的配合和合理性，以及仪器制造的精度较高；这种仪器可根据不同方法的要求去安装填充柱和毛细管柱；在检测方面，除常用的热导检测器和火焰电离检测器外，通常还可以安装各种不同的检测器如火焰光度

气相色谱法8 ●8.1气相色谱法简介 ●8.2气相色谱仪 ●8.3气相色谱的实验技术 ●8.4毛细管气相色谱 ●8.5顶空气相色谱 ●8.6裂解气相色谱 ●8.7气相色谱法应用 8.1气相色谱法简介 1.定义：以气体作为流动相的色谱法。 2.原理及适用范围：利用物质的沸点、极性及吸附性的差异来实现混合物的分离，广泛应用于气体和易挥发物质的分析。 3.特点 ●高选择性 ●高分离效能 ●高灵敏度 4.发展 ●1941年Martin和Synge 发明液-液（分配）色谱法，阐述了气-固吸附色谱原理，提 出气-液色谱法设想； (1952 年诺贝尔化学奖) ●色谱学成为分析化学的重要分支学科，是以气相色谱的产生、发展为标志。 ●1952年Martin成功研究出气-液色谱法，解决了脂肪酸、脂肪胺的分析，并对其理论 和实践作出论述；（起点） ●1954年，Ray把热导池检测器用于气相色谱仪，并对仪器作了重大改进，扩大应用范 围； ●1956年，荷兰学者Van Deemter 提出气相色谱速率理论，奠定了理论基础； ●1957年美国工程师Golay发明效能极高的毛细管色谱柱； ●1958年澳大利亚学者Mcwilliam发明氢焰离子化检测器，使分离效能和检测器的灵敏 度大大提高。 5.气相色谱法分类 ●分类方式很多 气相色谱:（1）按固定相的状态分--气固色谱和气液色谱 （2）按使用的色谱柱分--填充柱气相色谱和毛细管柱气相色谱 如按进样方式不同分类：顶空气相色谱和裂解气相色谱等，其体系及仪器构成类似。

8.2 气相色谱仪 8.2.1结构框图 放空 8.2.2载气系统 1.作用：提供流量稳定的、持续的、纯净的载气。 2.组成： （1）载气：常用有氮气、氢气、氦气载气钢瓶： （2）净化器：除载气中水和有机杂质等（依次通过活性炭、分子筛、氧化铝、硅胶等) （3）载气流速、压力控制：控制载气流速恒定。（包括压力表、流量计、稳压阀等） 3.流量计： （1）转子流量计 （2）电子压力流量计 4.钢瓶与减压阀 钢瓶样色对应气体种类：H2绿色，He 暗灰色，O2蓝色，N2黑色、CO2银灰色 8.2.3进样系统 1.要求气密性好 2.气化室：将液体试样瞬间气化的装置 3.进样方式：（1）液体直接进样（2）顶空进样 利用被测样品（气-液和气-固）加热平衡后，取其挥发气体部分进入气相色谱仪分析。 固相微萃取进样 固相微萃取技术是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术。 8.2.4分离系统 Detector W 载气系统 进样系统 分离系统 检测系统 数据处理及控制系统 温度控制系统

第十四章色谱法分离原理 一．教学内容 1.色谱分离的基本原理和基本概念 2.色谱分离的理论基础 3.色谱定性和定量分析的方法 二．重点与难点 1.塔板理论，包括流出曲线方程、理论塔板数(n)及有效理论塔板数 (n e f f)和塔板高度(H)及有效塔板高度(H e f f)的计算 2.速率理论方程 3.分离度和基本分离方程 三．教学要求 1.熟练掌握色谱分离方法的原理 2.掌握色谱流出曲线（色谱峰）所代表的各种技术参数的准确含义 3.能够利用塔板理论和速率理论方程判断影响色谱分离各种实验因素 4.学会各种定性和定量的分析方法 四．学时安排4学时 第一节概述 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。 在色谱法中，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。 从不同角度，可将色谱法分类如下： 1.按两相状态分类 气体为流动相的色谱称为气相色谱（G C） 根据固定相是固体吸附剂还是固定液（附着在惰性载体上的 一薄层有机化合物液体），又可分为气固色谱（G S C）和气液色谱（GL C）。液体为流动相的色谱称液相色谱（LC） 同理液相色谱亦可分为液固色谱（L SC）和液液色谱（L LC）。超临界流体为流动相的色谱为超临界流体色谱（SF C）。随着色谱工作的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CB PC）. 2.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

一、主要内容 1．基本概念 保留时间t R：从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔。 死时间t0：分配系数为零的组分即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。 调整保留时间t R'：某组分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的组分在柱中多停留的时间。 相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比。 分配系数K：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相与流动相中的浓度之比。 保留因子k：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量之比。 分离度R：相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。 分配色谱法：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别或分配系数的差别而实现分离的色谱法。 吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别或吸附系数的差别而实现分离的色谱法。 离子交换色谱法：利用被分离组分离子交换能力的差别或选择性系数的差别而实现分离的色谱法。 分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸或渗透系数的差别而进行分离的色谱法。 涡流扩散：在填充色谱柱中，由于填料粒径大小不等，填充不均匀，使同一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱，使色谱峰展宽的现象。 纵向扩散：由于浓度梯度的存在，组分将向区带前、后扩散，造成区带展宽的现象。 传质阻抗：组分在溶解、扩散、转移的传质过程中所受到的阻力称为传质阻抗。 保留指数I：在气相色谱法中，常把组分的保留行为换算成相当于正构烷烃的保留行为，也就是以正构烷烃系列为组分相对保留值的标准，即用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标定组分的保留，这个相对值称为保留指数，又称Kovats指数。 保留体积V R：是从进样开始到某组分在柱后出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相体积。 调整保留体积V R'：是由保留体积扣除死体积后的体积。 保留比R'：设流动相的线速度为u，组分的移行速度为v，将二者之比称为保留比。 2．基本理论 （1）色谱分离的原理：组分在固定相和流动相间进行反复多次 的“分配”，由于分配系数K(或容量因子k)的不同而实现分离。各种色谱

第十七章 气相色谱法习题解答（P382～P384） 6．答：不一定，因为组分能否分离除与理论塔板数有关外，主要还与分配系数比α有关，即主要与固定液的选择有关。 15．答： 注：根据H-u 曲线及色谱分离方程式来判断。 16．解：2 2 /154.5??? ? ??=W t n R n L H = 642)13140(54.554.5222/1=?=??? ? ??=W t n R A ，cm H A 16.0642100== 594)17176(54.554.5222/1=?=??? ? ??=W t n R B ，cm H B 17.0594100== 516)20193(54.554.5222 /1=?=??? ? ??=W t n R C ，cm H C 19.0516100== 17．解：①'0 5.0 1.0 4.01.0 R t k t -=== ②0 1.0504.0 4.01002.0 2.0 s m m s V V V k K K k V V ?=?==?=?= ③00 1.0 5.050c V t F mL =?=?= ④ 5.0 5.0250R R c V t F mL =?=?=

18．解：由 5.12/)(1 22112≥-=+-=W t t W W t t R R R R R 则 s t t W R R 205.1320 3505.112=-=-= 由 n L H = ，2)(16W t n R = 则 mm H W t H n L R 53911.0)20 350(16)( 1622=?==?==0.54 m 另解： 由 22 114k k n R +? -?= αα ， 则有 2 2 114/k k H L R +? -?=αα H k k R L ?+?-=2 2 222)1()1( 16αα 而 10.125 32025 350''1212=--=== R R t t k k α，132525350'022=-= =t t k R m mm H k k R L 56.055611.013 131110.110.15.116 )1()1( 16 2 222 2 222==?+?-??=?+?-=∴）（）（αα 故 色谱柱至少0.54米。 19．解：① 由 2 16( )R t n W =，得： 22 2 1615.05160.9289min 4200RA A A t W W n ?==?= 22 2 1614.82160.9147min 4200RB B B t W W n ?==?= 211215.0514.82 0.25()/2(0.92890.9147)/2 R R t t R W W --= ==++ ②H 不变 2211222 0.254200( )()1.0R n R n n =?= 267200n ∴=

第15章气相色谱法 【15-1】 热导检测器灵敏度测定的有关数据如下：载气实际体积流速F CO =60mL·min -1，室温27℃，检测室温度47℃；记录仪灵敏度10mV/25cm ；纸速4.0 cm/min ；衰减8，进液体苯样1.0 μL （苯密度0.88g·mL -1）；色谱峰峰高12.00 cm ，半峰宽1.00 cm 。计算该热导检测器的灵敏度。 解：1472736084 /min 27273 D CO T F F mL T +==?=+检室 1084 1.06512 1.00825975.9 (mV mL/mg)410.88 c S ?????==?? 【15-2】 氢火焰离于化检测器灵敏度测定：进含苯0.050%的CS 2溶液1.0μL ；苯的色谱峰高为10cm ，半峰宽为0.50mm ；记录纸速为1cm·min -1；记录仪灵敏度0.20mV·cm -1；仪器噪声为0.02mV 。求其灵敏度和敏感度(已知苯密度为0.88g·mL -1)。 解 S m =60A i u 2/u 1*m =60*1.065*10*0.5*0.2/（1.0*0.05*0.01*0.88*0.001）=1.45*108mv s·g -1 D m =3N/S=4.14*10-10g·s -1 【15-3】 在气相色谱分析中，为了测定下列组分，宜选用哪种检测器? （1）农作物中含氯农药的残留量； （2）酒中水的含量； （3）啤酒中微量硫化物； （4）苯和二甲苯的异构体。 答：（1）农作物中含氯农药的残留量：电子捕获检测器（ECD ）； （2）酒中水的含量：热导池检测器（TCD ）； （3）啤酒中微量硫化物：火焰光度检测器（FPD ）； （4）苯和二甲苯的异构体：氢火焰离子化检测器（FID ）。 【15-4】 以正丁烷-丁二烯为基准，在氧二丙腈和角鲨烷上测得的相对保留值分别为6.24和0.95，试求正丁烷-丁二烯相对保留值为1时，固定液的极性P 。 解：00lg 6.24lg1100100100100 2.7lg 6.24lg 0.95 x x s q q P q q --=-=-=-- 【15-5】 沸点几乎一样的苯和环己烷用气液色谱不难分离，试拟定一个实验方案，应指出选用的固定液、检测器和流出顺序等。 答：分离苯和环己烷，固定液用中等极性的邻苯二甲酸二辛酯，用氢火焰离子化检测器，由于苯比环己烷易于极化，中等极性的邻苯二甲酸辛二酯能使苯产生诱导偶极矩，二者相互作用使苯在环己烷之后流出。 【15-6】 以邻苯二甲酸二辛酯为固定液，分离下列各混合试样，指出试样中各组分的流出顺序： （1）苯、苯酚、环己烷； （2）丁二烯、丁烷、丁烯； （3）乙醇、环己烷、丙酮；

第二章 气相色谱分析课后习题参考答案（P 60页） 1、简要说明气相色谱分析的分离原理。 借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。 2、气相色谱仪的基本设备包括哪几部分？各有什么作用？ 气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统。气相色谱仪具有一个让载气连续运行，管路密闭的气路系统；进样系统包括进样装置和气化室。其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中；分离系统完成对混合样品的分离过程；温控系统是精确控制进样口、汽化室和检测器的温度；检测和记录系统是对分离得到的各个组分进行精确测量并记录。 3、当下列参数改变时：(1)柱长缩短，(2)固定相改变，(3)流动相流速增加，(4)相比减少，是否会引起分配系数的改变？为什么？ 分配系数只与组分的性质及固定相与流动相的性质有关。所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变；（2）固定相改变会引起分配系数改变；（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变；（4）相比减少不会引起分配系数改变。 4、当下列参数改变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减小，(4)相比增大，是否会引起分配比的变化？为什么？ βK m m k M S == ；而S M V V =β，分配比除了与组分、两相的性质、柱温、柱压有关外，还与相比有关，而与流动相流速、柱长无关。故(1)不变化；(2)增加；(3)不改变；(4)减小。 5、试以塔板高度H 做指标，讨论气相色谱操作条件的选择。 提示：主要从速率理论（范弟姆特Van Deemter ）来解释，同时考虑流速的影响，选择最佳载气流速（P 13-24）。（1）选择流动相最佳流速。（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N 2，Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H 2，He ）同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。（3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）。（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5 μL ，气体试样0.1~10 mL 。（7）气化温度：气化温度要高于柱温30~70 ℃。 6、试述速率方程中A ，B ，C 三项的物理意义。H –u 曲线有何用途？曲线的形状受哪些主要因素的影响？ 参见教材（P 14-16）。A 称为涡流扩散项，B 为分子扩散系数，C 为传质阻力系数。 下面分别讨论各项的意义： （1）涡流扩散项A 。气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而引起色谱峰的扩张。由于A = 2 λ·d p ，表明A 与填充物的平均颗粒直径d p 的大小和填充的不均匀性λ有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均

第十九章 气相色谱法 习题 P511～P512 1．实验条件 柱温：80℃；气化室与氢焰检测室温度：120℃；载气：N 2，30~40mL/min ；H 2:N 2=1:1；H 2:空气=1/5~1/10；样品：0.05%（体积分数）苯的二硫化碳溶液（浓度需准确配制）；进样量：0.5μL ，进样3次。已知苯的密度为0.88mg/μL 。 数据：噪声N=±0.01mV ；峰高平均值10.10cm ；半峰宽平均值0.202cm ；记录器灵敏度C 1=0.40mV/cm ；记录纸倒数C 2=0.50min/cm ；衰减K=16（所测峰高为真实高的1/16）。求检测器的灵敏度S m 及检测限D m 。 解：)/(6021g s mV W C C A S m ????= 其中：记录器灵敏度C 1=0.40mV/cm ；记录纸倒数C 2=0.50min/cm 22/176.34202.01610.10065.1065.1cm W K h A =???=???= g g W 732102.21088.05.01005.0---?=????= g s mV S m /1090.1102.26050.040.076.3497??=????= - s g g s mV mV s g S N D m m /1005.1/1090.101.02)/(2119-?=???== 2． 在一根甲苯硅橡胶（OV-1）色谱柱上，柱温120℃。测得一些纯物质的保留时间（s ）：甲烷4.9、正己烷84.9、正庚烷145.0、正辛烷250.3、正壬烷436.9、苯128.8、3-正己酮230.5、正丁酸乙酯248.9、正己醇413.2及某正构饱和烷烃50.6。 （1）求出这些化合物的保留指数。说明应如何正确选择正构烷烃物质对，以减小计算误差； （2）解释上述5个六碳化合物的保留指数为何不同；（3）未知正构饱和烷烃是什么物质？ 解：（1）∵t R （甲烷）=t 0=4.9 s, ∴ t ’R （正己烷）= 84.9 – 4.9 = 80.0 s, t ’R （正庚烷）=145.0 – 4.9 = 140.1 s t ’R （正辛烷）=250.3 – 4.9 = 245.4 s, t ’R （正壬烷）=436.9 – 4.9 = 432.0 s t ’R （苯）=128.8 – 4.9 = 123.9 s, t ’R （3-正己酮）=230.5 – 4.9 = 225.6 s

104 第十五章气相色谱法和高效液相色谱法一、填空题1．气相色谱是以气体为流动相，流动相又称载气，气相色谱的操作形式是柱色谱。分离机理是基于物质在流动相和固定相两相间的不同而达到分离。2．气相色谱的优点是高选择性、高灵敏度和高分离效率。与其它各种分析方法相比，突出的优点在于既能对混合物进行分离又可以对分离后的组分进行定性和定量。3．气相色谱对于分离挥发性物质效果较好，不适于某些离子化合物、大多数无机物和某些生物制品的分析。4．气相色谱仪可分为气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、温度控制系统和数据处理系统等六个系统。5．气相色谱理论可分为色谱热力学理论和色谱动力学理论；热力学理论是由相平衡观点来研究分离过程，以半经验理论—塔板理论为代表动力学理论是以动力学观点—速度来研究各种动力学因素对柱效的影响，以速率理论为代表。6．Van Deemter 速率方程可简写成H＝A＋B/u＋Cu，其中三项分别为涡流扩散项、分子纵向扩散项和传质阻力项。指导我们对颗粒直径和填充均匀程度、载气种类和载气流速、固定液和固定液的量、压力、温度、柱直径等操作条件的选择，以使分离完善。7．气—固填充柱中，固定相可分为聚合物、吸附剂和化学键合相三类。8．检测器是指示和测量载气中被分离组分的量变化的一种装置，将流出色谱柱载气中被分离组分量的变化转变成可检测的电信号，由记录器记录。二、判断题1．根据色谱峰的面积可以进行定性和定量分析。（×）2．塔板理论可以用来定量地评价柱效。（√）3．在气相色谱中，给定的色谱柱上，每个组分都有其各自的理论塔板数和塔板高度。（√）4．在气相色谱中，组分流出色谱柱的顺序决定于分配系数，分配系数大的先流出柱外。（×）5．峰宽越小，色谱柱的塔板数越多。（√）6．使用小而均匀的填充颗粒能改善柱效。（√）7．柱温选的择基本原则是在最难分离组分有较好的分离度前提下，尽可能采用105 低柱温。（√）8．被分离组分在固定液中的溶解度大，分配系数也大，因而在柱内保留时间长。（√）9．选择固定液时，对非极性物质，一般用非极性固定液分离，极性物质一般选用极性固定液。（√）10．外标法定量是配制已知浓度的标准液进行色谱测定，测得各组分的峰高和峰面积，作出峰高或峰面积对浓度的标准曲线，然后在与标准液测试条件相同的情况下，进入同样量的被分析样品，根据标准曲线计算被分析样品的浓度。（√）11．外标法分析结果的准确性取决于进样量的准确性和重复性，操作条件的稳定程度。（√）12．理论塔板数既能反映分离效果又反映了柱效率。（×）13．高效液相色谱中的流动相是分析成败的关键，它直接关系到柱效和分离度。（×）三、单选题1．下列说法中错误的是（C）A．气相色谱主要是用来分离沸点低、热稳定性好的物质B．气相色谱法的优点是高选择性、高灵敏度和高分离效率C．气相色谱适于分析有机物、大多数无机物及生物制品D．气相色谱的操作形式是柱色谱E．气相色谱既能对混合物进行分离，又可对分离后的组分进行定性和定量2．气相色谱中，定量的参数是（C）A．保留值B．基线宽度C．峰面积D．半峰宽E．分配比3．气液色谱中，色谱柱使用的上限温度取决于（E）A．试样中沸点最高组分的沸点B．试样中沸点最低组分的沸点C．试样中各组分沸点的平均值D．固定液的沸点E．固定液的最高使用温度4．气液色谱中，色谱柱使用的下限温度（D）A．应该不低于试样中沸点最高组分的沸点B．应该不低于试样中沸点最低组分的沸点106 C．应该不低于试样中各组分沸点的平均值D．应该不低于固定液的熔点E．应该不低于固定液的沸点5．柱温的选择原则是在最难分离组分有较好的分离度前提下尽可能采取（B）A．较高温度B．较低温度C．程序升温D．试样中沸点最高组分的沸点E．试样中沸点最低组分的沸点6．衡量色谱柱柱效能的指标是（D）A．相对保留值B．分离度C．容量比D．塔板数E．分配系数7．现有五个组分a、b、c、d 和e，在气液色谱柱上分配系数分别为480、360、490、496 和473，最先流出色谱柱的是（B）A．a B．b C．c D．d E．e 8．高效液相色谱与经

1．基本概念及术语 质谱分析法：质谱分析法是利用多种离子化技术，将物质分子转化为离子，选择其中带正电荷的离子使其在电场或磁场的作用下，按其质荷比m/z的差异进行分离测定，从而进行物质成分和结构分析的方法。 相对丰度：以质谱中基峰（最强峰）的高度为100%，其余峰按与基峰的比例加以表示的峰强度为相对丰度，又称相对强度。 离子源：质谱仪中使被分析物质电离成离子的部分。常见的有电子轰击源EI、化学电离源CI、快原子轰击源FAB等。 分子离子：分子通过某种电离方式，失去一个外层价电子而形成带正电荷的离子，用m·+表示。 碎片离子：当分子在离子源中获得的能量超过其离子化所需的能量时，分子中的某些化学键断裂而产生的离子。 亚稳离子：离子（m1+）脱离离子源后，在飞行过程中发生裂解而形成的低质量离子（m2+），通常用m+表示。 同位素离子：质谱图中含有同位素的离子。 单纯开裂：仅一个键发生开裂并脱去一个游离基，称单纯开裂。 重排开裂：通过断裂两个或两个以上化学键，进行重新排列的开裂方式。重排开裂一般脱去一中性分子，同时发生重排，生成重排离子。 2．重点和难点 （1）离子化机理及其特点 ①电子轰击电离（EI）：气化后的样品分子进入离子化室后，受到由钨或铼灯丝发射并加速的电子流的轰击产生正离子。轰击电子的能量大于样品分子的电离能，使样品分子电离或碎裂。电子轰击质谱能提供有机化合物最丰富的结构信息，有较好的重现性，其裂解规律的研究也最为完善，已经建立了数万种有机化合物的标准谱图库可供检索。其主要缺点在于不适用于分析难挥发和热稳定性差的样品。 ②化学电离（CI）：引入一定压力的反应气进入离子化室，反应气在具有一定能量的电子流的作用下电离或者裂解。生成的离子和反应气分子进一步反应或与样品分子发生离子-分子反应，通过质子交换使样品分子电离。化学电离属于软电离方式，通常准分子离子峰强度大，易获得有关化合物基团的信息。其主要缺点是重现性较差，且不适合于难挥发、热不稳定样品的分析。 ③快原子轰击（FAB）：将样品分散于基质（常用甘油等高沸点溶剂）制成溶液，涂布于金属靶上送入FAB离子源中。将经强电场加速后的惰性气体中性原子束（如氙）对准靶上样品轰击。基质中存在的缔合离子及经快原子轰击产生的样品离子一起被溅射进入气相，并在电场作用下进入质量分析器。此法优点在于离子化能力强，可用于强极性、挥发性低、热稳定性差和相对分子质量大的样品及EI和CI难于得到有意义的质谱的样品。FAB比EI容易得到比较强的分子离子或准分子离子；不同于CI的一个优势在于其所得质谱有较多的碎片离子峰信息，有助于结构解析。缺点是对非极性样品灵敏度下降，而且基质在低质量数区（400以下）产生较多干扰峰。FAB是一种表面分析技术，应注意优化表面状况的样品处理过程。 值得一提的是，在FAB离子化过程中，可同时生成正负离子，这两种离子都可以用质谱进行分析。样品分子如带有强电子捕获结构，特别是带有卤原子，可以产生大量的负离子。负离子质谱已成功用于农药残留物的分析。 （2）质谱中的主要离子及其在质谱解析中的作用 ①分子离子：大多数有机化合物分子通过某种电离方式，在离子源中失去一个电子而形成带正电荷的离子（z＝1），即分子离子。由于确认了分子离子即可确定化合物的相对分子质量，因而分子离子峰的正确识别十分重要。由CI、FAB等软电离方式获得的准分子离子，其作用与分子离子相当。分子离子峰一般位于质谱图中质荷比的最高端，但有时最高质荷比峰不一定是分子离子峰。其原因为： M+n（n＝1、2…）同位素峰可能出现在质荷比最高处；杂质峰可能出现在最高质荷比处；当样品分子的稳定性差时，分子离子峰很弱甚至不出现，此时最高质荷比的离子是碎片离峰子。 确认分子离子峰时应依据分子离子的稳定性规律及质量数的奇偶规律，即由C、H、O组成的化合物，