色谱定性和定量分析课件.ppt

1、1第第3 3章章 色谱的定性和定量分析色谱的定性和定量分析色谱法色谱法分离好分离好,定性难定性难色谱分析分三个阶段色谱分析分三个阶段仪器调试仪器调试 操作条件选择操作条件选择 定性定量定性定量 -保留值定性保留值定性 -峰高峰高,峰面积定量峰面积定量23.1 定性分析定性分析一一.保留值定性保留值定性 1.原理：在一定操作条件下，各组分的保留时间是一定值。3优点：简单优点：简单 缺点：要有纯样，适用于已知物，缺点：要有纯样，适用于已知物，操作条件要稳定操作条件要稳定 42.2.相对保留值定性相对保留值定性 优点：比绝对法重现性好、可靠 缺点：也需要纯样，比绝对法麻烦 ,()()(),()()(

2、)R ig iN iisR Sg sN stVVtVV5进样量进样量“低低”如果未知样品较复杂，可在未知混合物中加如果未知样品较复杂，可在未知混合物中加入纯样，看未知物中哪个峰高增加，来确定未知入纯样，看未知物中哪个峰高增加，来确定未知物中可能的成分。物中可能的成分。3.3.6 保留指数又称Kovasts指数，是一种重视性较其他保留数据都好的定性参数，可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样品。7优点：测得Ix值与文献值对照就可定性。缺点：1.要有正构烷烃纯样。2柱子与柱温要与文献规定相同 3.对于多官能团的化合物和结构比 较复杂的天然产物，无法用保留 指数定性。8例图例图19-1

3、5为乙酸正丁酯在阿皮松为乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出柱上的流出曲线（柱温曲线（柱温100）。由图中测得调整保留距离为：）。由图中测得调整保留距离为：乙酸正丁酯乙酸正丁酯310.0mm，正庆烷，正庆烷174.0mm，正辛烷，正辛烷373.4mm，求乙酸正丁酯的保留指数。，求乙酸正丁酯的保留指数。9 例图例图19-1519-15为乙酸正丁酯在阿皮松为乙酸正丁酯在阿皮松L L柱上的流出曲线柱上的流出曲线（柱温（柱温100100）。由图中测得调整保留距离为：乙酸正丁酯）。由图中测得调整保留距离为：乙酸正丁酯3103100mm0mm，正庚烷，正庚烷174174OmmOmm，正辛烷，正辛烷3733734

4、mm4mm，求乙酸正丁，求乙酸正丁酯的保留指数。酯的保留指数。解:已知Z=76.7750.174lg4.373lg0.174lg0.310lg7100 xI即乙酸正丁酯的保留指数为7756。在与文献值对照时，一定要重视文献值的实验条件，如在与文献值对照时，一定要重视文献值的实验条件，如固定液、柱温等。而且要用几个已知组分进行验证。固定液、柱温等。而且要用几个已知组分进行验证。101.1.用比保留体积用比保留体积VgVg定性定性 优点：不用纯样优点：不用纯样缺点：如果固定液流失，则定性不准。缺点：如果固定液流失，则定性不准。二二.其它方法其它方法2.2.利用保留值规律定性利用保留值规律定性 当没

5、有待测组分的纯标准样时，可用文献值定性，或用气相色谱中的经验规律定性。11a.碳数规律碳数规律 大量实验证明，在一定温度下，大量实验证明，在一定温度下，同系物同系物的的调整保留时间的对数与分子中碳原子数成线性调整保留时间的对数与分子中碳原子数成线性关系，即关系，即11lgCnAtr 该式说明，该式说明，如果知道某一同系物中两个或更多组分的调整如果知道某一同系物中两个或更多组分的调整 保留值，则可根据上式推知同系物中其它组分的调整保留值保留值，则可根据上式推知同系物中其它组分的调整保留值 lgrtnA A1 1和和C C1 1是常数，是常数，n n为分子为分子中的碳原子数（中的碳原子数（n3n3

6、）。）。12b.沸点规律 同族具有相同碳数的碳链异构体化合物，其调整保留时间的对数和它们的沸点呈线性关系，即22lgCTAtbr式中式中A A2 2和和C C2 2均为常数，均为常数，T Tb b为组分的沸点（为组分的沸点（K K）。）。由此可见，由此可见，根据同族同数碳链异构体中几个已知组分的根据同族同数碳链异构体中几个已知组分的调整保留时间的对数值，可求得同族中具有相同碳数的调整保留时间的对数值，可求得同族中具有相同碳数的其他异构体的调整保留时间其他异构体的调整保留时间。13三三.选择检测器定性选择检测器定性 选择检测器定性只对某类或某几类化合物有信号。例如：FID检测器对有机物响应，对某

7、些H2O、H2S等无机物不产生信号；ECD对电负性强的物质有响应;FPD对S、P化合物信号大。14四.联用联用GC-MSGC-FTIR(傅立叶变换红外光谱)GC-NMR缺点：标准谱图太少标准谱图太少，一般用计算机检索 15 对于一根柱子上有相同保留值的组分可采用双柱定性。一根极性柱，一根非极性柱（二根柱的极性相差大时，一般保留值也相差大）。若两根柱上tR未知与tR已知都吻合，则定性可靠性就增一倍。五双柱定性 如：如：1-1-丁烯与异丁烯在阿比松柱子上保留丁烯与异丁烯在阿比松柱子上保留值相同值相同。这时。这时可采用双柱定性可采用双柱定性。16保留指数双柱定性图保留指数双柱定性图 右图是利用双柱定

8、性的右图是利用双柱定性的示意图。如果在二根不同的示意图。如果在二根不同的色谱柱上同时测定未知物的色谱柱上同时测定未知物的保留指数保留指数I I值，然后在此图值，然后在此图上横、纵坐标上找到未知物上横、纵坐标上找到未知物的保留指数的保留指数I I值，各画垂直值，各画垂直于坐标轴的直线于坐标轴的直线.二线相交二线相交处落在某化合物的直线上就处落在某化合物的直线上就是这类化合物。是这类化合物。由于一组同系物保留指数由于一组同系物保留指数I I值与化合物沸点值与化合物沸点和碳数成直线关系，对同系物进行对比作图。和碳数成直线关系，对同系物进行对比作图。17 利用化学反应，使用全样品中某些化合物与特征试剂

9、反应，生成相应的衍生物。六、化学方法定性六、化学方法定性(一)柱前衍生化法:例如酮，加入2，4-二硝基苯肼，生成沉淀，在谱图上消失。18(三)柱后衍生化法：柱后流出物收集后，加入特征试剂与其反应，可对未知物定性。分析化学中所学的所有方法都可应用。(二)柱上衍生化法：如装有5A分子筛的前置柱，可吸附C3C11的正构烷烃，KOH处理的石英粉，将羧酸和酚除去等。193.2 定量分析定量分析 1.求峰面积求峰面积定量准确度决定于定量准确度决定于 2.求相对校正因子求相对校正因子 3.选准确定量方法选准确定量方法 色谱定量分析是根据检测器对溶质产生的响应信号与溶质的量成正比的原理，通过色谱图上的面积或峰

10、高，计算样品中溶质的含量。（相对标准偏差RSD:1-3%）20 峰面积是色谱图提供的基本定量数据，峰面积测量的准确与否直接影响定量结果。对于不同峰形的色谱峰采用不同的测量方法。（l）对称形峰面积的测量峰高乘半峰宽法 理论上可以证明，对称峰的面积 A=1.065A=1.065h hW W1 12 2 1.1.峰面积测量方法峰面积测量方法 21（2）不对称峰面积的测量一峰高乘平均峰宽法 对于不对称峰的测量如仍用峰高乘半峰宽，误差就较大，因此采用峰高乘平均峰宽法。A=1/2h（W0.15W0.85）式中W0.15和 W0.85分别为峰高015倍和085倍处的峰宽。22（3）对于同系物-峰高乘保留时间

11、法在一定操作条件下，同系物之间存在半峰宽规律：W1/2=btR+a对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），可用此法测峰面积。可用此法测峰面积。对于填充柱a=0,峰尖、窄时，可用btR代替W1/2.A=1.065hbtR(4)自动积分和微机处理法232.2.定量校正因子定量校正因子（l）定量校正因子 由于同一检测器对不同物质具有不同的响应值，即对不同物质，检测器的灵敏度不同，所以两个相等量的物质得不出相等峰面积。或者说，相同的峰面积并不意味着相等物质的量。因此，在计算时需将面积乘上一个换算系数，使组分的面积转换成相应物质的量，即 wi=fi

12、Ai 式中式中W Wi i为组分为组分i i的量，它可以是质量，也可以是摩尔或体积的量，它可以是质量，也可以是摩尔或体积（对气体）；（对气体）；A Ai i为峰面积，为峰面积，f fi i为换算系数，称为定量校正因为换算系数，称为定量校正因子。子。它可表示为它可表示为 fi=Wi/Ai 24 fi=Wi/Ai 定量校正因子定义为：单位峰面积的组分的量。检测器灵敏度Si与定量校正因子有以下关系式 fi=1/Si 25例例:用用TCDTCD，N N2 2 作载气测作载气测O O2 2，H H2 2的百分含量的百分含量 若若H H2 2、O O2 2峰面积相同峰面积相同,百分含量相同就不对。百分含量

13、相同就不对。不能用下式计算：不能用下式计算：%502222OHHAAAH则H2的热导系数大,TCD响应大,但实际含量小必须用校正因子.26 A C f H2 500 50%0.1 O2 50 50%1%501501.05001.0500%,2222222OOHHHHfAfAfAH则27（2）相对定量校正因子 由于物质量wi不易准确测量，要准确测定定量校正因子fi不易达到。在实际工作中，以相对定量校正因子fi代替定量校正因子fi。相对定量校正因子fi定义：样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比siissiimAmAmfmfmf)()()(式中m和A分别代表质量和面积，下标i和s分别

14、代表待测组分和标准物。28 一般来说，热导池检测器标准物用苯，火焰离子检测器用正庚烷。fi(m)表示相对质量校正因子，由于进入检测器的物质量也可以用摩尔或体积表示，因此也可用相对摩尔校正因子fi(M)和相对体积校正因子fi(V)表示。29 式中Mi和Ms分别为待测组分和标准物的相对分子质量。isiisisissssiiisiiMMmfMmAMmAAMmAMmMfMfMf)(/)()()()(/4.22/4.22)()()(MfMmAMmAAMmAMmVfVfVfiisisissssiiisii30 （3 3）相对校正因子的测量）相对校正因子的测量 凡文献查得的校正因子都是指相对校正因子，可用f

15、M,fm分别表示摩尔校正因子和质量校正因子（通常把相对二字略去）。由于以体积计量的气体样品，lmol任何气体在标准状态下其体积都是224L（升），所以摩尔校正因子就是体积校正因子。相对校正因子只与试样、标准物质和检测器类型有关，与操作条件、柱温、载气流速、固定液性质无关。31校正因子测定方法 准确称量被测组分和标准物质，混合后，在实验条件下进样分析（注意进样量应在线性范围之内），分别测量相应的峰面积，然后通过公式计算校正因子，如果数次测量数值接近，可取其平均值。323常用的定量计算方法 归一化法是气相色谱中常用的一种定量方法。应用这种方法的前提条件是试样中各组分必须全部流出色谱柱，并在色谱图上

16、都出现色谱峰。（l l）归一化法）归一化法 i33 式中Ai为组分i的峰面积，fi为组分i的定量校正因子。%1002211nniiifAfAfAfAx当测量参数为峰面积时，归一化的计算公式为 34 若样品中的组分为同系物或同分异构体，校正因子近似相等，可不用校正因子，将峰面积或峰高直接归一化公式(即不带校正因子的面积百分比法)35n优点：是相对法，与进样量无关,定量较准确，当操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。n缺点：要求全出峰(样品所有组分都要出峰)n 全知峰(有所有组分的标准品)n适合于对多组分试样中各组分含量的分析。36（2 2）外标法）外标法 1 2 3 4 5 6 S

17、ampleAmmiAi 外标法即标准曲线法，是在与被测样品相同的色谱条件下单独测定标准物质，把得到的色谱峰面积与被测组分的色谱峰面积进行比较求得被测组分的含量。37优点：不用校正因子，不论样品中其他组分是否出峰，均可对待测组分定量。缺点：方法的准确性受进样重复性和实验条件稳定性的影响。此外，为了降低实验误差，应尽量使配制的对照品溶液的浓度与样品中组分的浓度相近。注意：由于仪器和操作条件对结果影响大，曲线使用一段时间后需进行校正。38 通常做法：选择一内标物质，以固定的浓度加入标准溶液和样品溶液中，以抵消实验条件和进样量变化带来的误差。（3 3）内标法）内标法 内标法就是把标准物和被测混合物在一起进行分析。待测组分峰和标准物的峰出现在同一张色谱图中。通常是被测物不能全出峰或只需测混合物中某几个组分时可采用内标法。39 式中Ki为相应于组分i的比例常数，它与校正因子的关系是：isiissiimmfmmffK%100siiiAAKx40 对内标物的要求是：样品中不含有内标物质；峰的位置在各待测组分之间或与之相近；稳定、易得纯品；与样品能互溶但无化学反应；内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相 差不太大。内标法优点:是相对法相对法,不要求全出峰,全知峰 缺点:要有内标物纯样,两次称重两次称重,比较麻烦41