第七章 气相色谱法

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1、第七章气相色谱法GasChromatography色谱法是一种分离分析方法各物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，在两相中进行多次反复的分配达到分离。流动相：气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱固定相：气－固、气－液；液－固、液－液2.按固定相的形式分类7.1概述1.按两相物理状态分类柱色谱：填充柱色谱、毛细管色谱平面色谱：纸色谱、薄层色谱色谱法的分类3.按分离机制分类分配色谱：根据不同组分在固定液中溶解度的大小而分离吸附色谱：根据不同组分在吸附剂上的吸附和解吸能力的大小而分离离子交

2、换色谱：不同组分对离子交换树脂的亲和力不同空间排阻色谱：依据分子几何尺寸大小不同进行分离色谱法的分类7.2气相色谱的基本理论基线、峰高h、半峰宽W1/2、峰宽W7.2.1气相色谱常用术语7.2.1.1色谱流出曲线和色谱峰色谱峰高和峰面积1.峰高组分在柱后出现浓度极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的距离2.峰面积色谱曲线与基线间包围的面积色谱峰宽1.标准差0.607h处的峰宽2.半峰宽W1/2W1/2=2.353.峰宽WW=47.2.1.2保留值保留时间tR死时间tM调整保留时间tR=tR

3、–tM（组分在固定相中停留的总时间）保留体积VR=tR·Fc（与流动相流速无关）死体积VM=tM·Fc（从进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空间）调整保留体积V'R=t'R·Fc相对保留值保留值（只与柱温及固定相的性质有关）由色谱峰的流出曲线可以实现以下目的：（1）依据色谱峰的保留值进行定性分析（2）依据色谱峰的面积或峰高进行定量分析（3）依据色谱峰的保留值以及峰宽评价色谱柱的分离效能1.分配系数K大的组分，滞留在固定相中的时间长，在柱内移动的速度慢，后流出柱子。温度升高，K变小。K为常数时

4、，是线性色谱。7.2.1.3分配系数和容量因子2.分配比（容量因子）3.色谱保留基本方程色谱分离是色谱体系热力学过程和动力学过程的综合表现。热力学过程是指与组分在体系中分配系数相关的过程，以塔板理论为代表。动力学过程是指组分在该体系两相间扩散和传质的过程，以速率理论为代表。组分保留时间为何不同？色谱峰为何变宽？7.2.2塔板理论塔板理论假定:塔板和塔板之间不连续；塔板之间无分子扩散；组分在每块塔板的两相间的分配平衡瞬时达到，达到一次分配平衡所需的最小柱长称为理论塔板高度；一个组分在每块塔板上的分

5、配系数相同；流动相以不连续的形式加入，即以一个一个塔板体积加入。n越大，H越小，色谱峰越窄，柱效越高。H与柱长无关。理论塔板数和理论塔板高度塔板理论的特点和不足(1)L一定时，n越大，H越小，则柱效越高，色谱峰越窄。(2)用塔板数和塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质（不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同）。(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果。(4)无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。7.2.3速率理论1.涡流扩散项

6、A2.分子扩散项B/uDg与分子量的平方根成反比，随柱温升高而增大，随柱压增大而减小流速较低时，用分子量较大的载气，如氮气；流速较高时，用分子量较小的载气，如氢气。影响塔板高度的动力学因素3.传质阻力项Cu液相传质阻力系数Cl气相传质阻力系数Cg液相传质占主导作用液相传质：组分从气液界面扩散进入固定液，并扩散至固定液深部，进而达到分配平衡液膜越薄，传质阻力越小；载气流速增大，传质阻力就增大。7.2.4分离度例：在1m长的填充色谱柱上，某镇静药物A及其异构体B的保留时间分别为5.80min和6.6

7、0min；峰底宽度分别为0.78min及0.82min，空气通过色谱柱需1.10min。计算：载气的平均线速度；组分B的分配比；A及B的分离度。解：证明：色谱分离的基本方程式例在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间（tR）6.6min，峰宽0.5min，死时间1.2min，柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速40mL/min，固定相体积2.1mL，求：（1）容量因子；（2）死体积；（3）调整保留体积；（4）分配系数；（5）有效塔板数；（6）有效塔板高度。解例在3.0m色谱柱上，空气、组分X和组分Y

8、的保留时间分别为1.0、14.0、17.0min，Y的峰宽为1.0min，计算X和Y完全分离时，柱长最短为多少？例已知物质A和B的分配系数K分别为6.50和6.31，已知固定相和流动相的体积比为0.422。试计算：（1）两物质的分配比;（2）选择性系数；（3）欲得到分离度为1.5时需多少塔板数？（4）若柱长为806cm，流动相的流速为7.10cm.s-1，则需多长时间可冲洗出各物质？解载气流速u对塔板高度H的影响低流速时，B/u项起主导作用，选择分子量较大的载气，如氮气、氩气高流速时，Cu项起主