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第十二章 气相色谱法 第一节 概述 气相色谱法：以气体为流动相的柱色谱分离技术 二、气相色谱仪的组成 续前 三、气相色谱法的特点和应用 “三高” “一快” “一广” 第二节 气相色谱法的基本原理 理论基础 一、基本概念 二、等温线 三、塔板理论（平衡理论） 四、速率理论 一、基本概念 1．流出曲线和色谱峰 2．基线、噪音和漂移 3．保留值：色谱定性参数 4．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数 1．流出曲线和色谱峰 流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线 色谱峰：流出曲线上突起部分 续前 不对称因子 2．基线、噪音和漂移 基线：当没有待测组分进入检测器 时，反映检测器噪音随时间 变化的曲线（稳定—平直直线） 噪音：仪器本身所固有的，以噪音 带表示（仪器越好，噪音越小） 漂移：基线向某个方向稳定移动 （仪器未稳定造成） 3．保留值：色谱定性参数 保留时间tR：从进样开始到组分出现浓度极大点时 所需时间，即组分通过色谱柱所需要的时间 死时间tm：不被固定相溶解或吸附的组分的保留时 间（即组分在流动相中的所消耗的时间），或流动 相充满柱内空隙体积占据的空间所需要的时间，又 称流动相保留时间 调整保留时间tR’：组分的保留时间与死时间之差值， 即组分在固定相中滞留的时间 图示 续前 保留体积VR：从进样开始到组分出现浓度极大点时 所消耗的流动相的体积 死体积Vm：不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流 动相的体积，又指色谱柱中未被固定相所占据的空 隙体积，即色谱柱的流动相体积（包括色谱仪中的 管路、连接头的空间、以及进样器和检测器的空间） 续前 调整保留体积VR’：保留体积与死体积之差，即组分 停留在固定相时所消耗流动相的体积 相对保留值ri,s（选择性系数α）：调整保留值之比 续前 保留指数IX：指将待测物的保留行为换算成相当于 正构烷烃的保留行为(已知范围内组分的定性参数) 例:见书334页 4．色谱峰的区域宽度：色谱柱效参数 标准差σ：正态分布色谱曲线两拐点距离的一半 σ→对应0.607h处峰宽的一半 注：σ↓小，峰↓窄，柱效↑高 半峰宽W1/2：峰高一半处所对应的峰宽 峰宽W：正态分布色谱曲线两拐点切线与基线相交 的截距 图示 5．相平衡参数 分配系数K ： 容量因子（容量比，分配比）k：指在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达分配平衡时，在固定相与流动相中的质量比——更易测定 二、等温线： 指一定温度下，某组分在两相中分配 达平衡时，在两相中的浓度关系曲线 1．线性等温线（理想）→对称峰 2．非线性等温线 （1）凸形→拖尾峰 （2）凹形→前沿峰 图示 三、塔板理论 色谱柱每个H高度内有一块塔板，共有若干块塔板 组分在每块塔板两相间分配达平衡，K小的先出柱 多次分配平衡，K有微小差异组分仍可获较好分离 （一）塔板理论四个基本假设 （二）色谱峰的二项式分布 （三）色谱峰的正态分布 （四）理论板数和理论塔板高度的计算 （一）塔板理论的四个基本假设 1．在柱内一小段高度内组分分配瞬间达平衡 （H→理论塔板高度） 2．载气非连续而是间歇式（脉动式）进入色谱柱， 每次进气一个塔板体积 3．样品和载气均加在第0号塔板上，且忽略样品 沿柱方向的纵向扩散 4．分配系数在各塔板上是常数 （二）色谱峰的二项式分布 （N 较少）→逆流分布 萃取法→利用物质在互不相溶两相中溶解度的不同 图示 图示 （三）色谱峰的正态分布（N50次）→近似对称分布 讨论： （四）理论板数和理论塔板高度的计算 理论塔板高度H——为使组分在柱内两相间达到 一次分配平衡所需要的柱长 理论塔板数N——组分流过色谱柱时，在两相间 进行平衡分配的总次数 续前 续前 小结 1．塔板理论的贡献：从热力学角度 解释了色谱流出曲线的形状和浓度极大点的位置 阐明了保留值与K的关系 提出了评价柱效高低的n和H的计算式 在比较相似柱的柱效时有用 须在给定条件，指定组分测定时才有意义 练习 例： 在柱长为2m的5%的阿皮松柱、柱温为1000C，记录纸速度为2.0cm/min的色谱条件下，测定苯的保留时间为1.5min，半峰宽为0.20cm，求理论塔板数。（见书上P338例） 解： 四、速率理论