气相色谱分析法.ppt

Sanitary Chemistry第一节第一节第一节第一节 气相色谱法概述气相色谱法概述气相色谱法概述气相色谱法概述第二节第二节第二节第二节 气相色谱基本理论气相色谱基本理论气相色谱基本理论气相色谱基本理论第三节第三节第三节第三节 气相色谱柱气相色谱柱气相色谱柱气相色谱柱第四节第四节第四节第四节 分离操作条件的选择分离操作条件的选择分离操作条件的选择分离操作条件的选择第五节第五节第五节第五节 气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器气相色谱检测器第六节第六节第六节第六节 定性定量分析定性定量分析定性定量分析定性定量分析 气相色谱法气相色谱法 Gas chromatographyGas chromatography 岛津毛细管气相色谱仪岛津毛细管气相色谱仪GC-2010型型 岛津气相色谱岛津气相色谱岛津气相色谱岛津气相色谱14C14C系列系列系列系列教学目的与要求：教学目的与要求：教学目的与要求：教学目的与要求：第一节第一节 气相色谱法概述气相色谱法概述1 1、了解气相色谱法的分类、特点及应用；、了解气相色谱法的分类、特点及应用；、了解气相色谱法的分类、特点及应用；、了解气相色谱法的分类、特点及应用；2 2、熟悉气相色谱流程；、熟悉气相色谱流程；、熟悉气相色谱流程；、熟悉气相色谱流程；3 3、掌握气相色谱法的分离原理。、掌握气相色谱法的分离原理。、掌握气相色谱法的分离原理。、掌握气相色谱法的分离原理。4 4、熟悉气相色谱图及常用术语；、熟悉气相色谱图及常用术语；、熟悉气相色谱图及常用术语；、熟悉气相色谱图及常用术语；Generalization of gas chromatographyGeneralization of gas chromatography重点：重点：重点：重点：难点：难点：难点：难点：1 1、气相色谱法的分离过程、气相色谱法的分离过程、气相色谱法的分离过程、气相色谱法的分离过程 2 2、气相色谱法的分析原理、气相色谱法的分析原理、气相色谱法的分析原理、气相色谱法的分析原理1 1、气相色谱分析原理，特点、气相色谱分析原理，特点、气相色谱分析原理，特点、气相色谱分析原理，特点2 2、气相色谱常用术语、气相色谱常用术语、气相色谱常用术语、气相色谱常用术语3 3、气相色谱法的分析流程、气相色谱法的分析流程、气相色谱法的分析流程、气相色谱法的分析流程重点和难点重点和难点重点和难点重点和难点DefinitionDefinition：以气体为流动相的色谱法称为气相色谱法。以气体为流动相的色谱法称为气相色谱法。以气体为流动相的色谱法称为气相色谱法。以气体为流动相的色谱法称为气相色谱法。主主主主 要要要要 内内内内 容容容容oror一、气相色谱的分类和特点一、气相色谱的分类和特点Classification and characteristic of gas chromatographyClassification and characteristic of gas chromatographyliquidliquidgas solid chromatographygas solid chromatographygas liquid chromatographygas liquid chromatographyStable phaseStable phasegasgassolidsolidMobile phaseMobile phaseGas chromatographyGas chromatography气相色谱法气相色谱法气相色谱法气相色谱法气气气气-固色谱法固色谱法固色谱法固色谱法气气气气-液色谱法液色谱法液色谱法液色谱法Gas chromatographyGas chromatography气相色谱法气相色谱法气相色谱法气相色谱法Gas chromatographyGas chromatography气相色谱法气相色谱法气相色谱法气相色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法(4-6mm)(4-6mm)毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法(0.1-0.5mm)(0.1-0.5mm)吸收色谱法吸收色谱法吸收色谱法吸收色谱法(气气气气-固固固固)分配色谱法分配色谱法分配色谱法分配色谱法(气气气气-液液液液)（一）（一）（一）（一）GCGC分类分类分类分类 The characteristic of gas chromatography The characteristic of gas chromatography （二）气相色谱法的特点和应用（二）气相色谱法的特点和应用（二）气相色谱法的特点和应用（二）气相色谱法的特点和应用1 1高效能：高效能：高效能：高效能：一般色谱柱都有几千块理论板，毛细管柱可达一般色谱柱都有几千块理论板，毛细管柱可达一般色谱柱都有几千块理论板，毛细管柱可达一般色谱柱都有几千块理论板，毛细管柱可达10101010块理论板，可分析沸点十分相近的组分，和极块理论板，可分析沸点十分相近的组分，和极块理论板，可分析沸点十分相近的组分，和极块理论板，可分析沸点十分相近的组分，和极为复杂的多组份混合物，为复杂的多组份混合物，为复杂的多组份混合物，为复杂的多组份混合物，exampleexample：用毛细管，可分析轻：用毛细管，可分析轻：用毛细管，可分析轻：用毛细管，可分析轻油中油中油中油中150150个组分。个组分。个组分。个组分。2 2高选择性：高选择性：高选择性：高选择性：固定相对性质极为相似的组份，如同位素，固定相对性质极为相似的组份，如同位素，固定相对性质极为相似的组份，如同位素，固定相对性质极为相似的组份，如同位素，烃类的异构体等有较强的分离能力，主要通过选用高选择烃类的异构体等有较强的分离能力，主要通过选用高选择烃类的异构体等有较强的分离能力，主要通过选用高选择烃类的异构体等有较强的分离能力，主要通过选用高选择性的固定液。性的固定液。性的固定液。性的固定液。3 3高灵敏度：高灵敏度：高灵敏度：高灵敏度：指用高灵敏度的检测器可检测出指用高灵敏度的检测器可检测出指用高灵敏度的检测器可检测出指用高灵敏度的检测器可检测出1010-11-111010-13-13g g的物质。的物质。的物质。的物质。4 4分析速度快：分析速度快：分析速度快：分析速度快：一般分析一次用几分钟到十几分钟，易于一般分析一次用几分钟到十几分钟，易于一般分析一次用几分钟到十几分钟，易于一般分析一次用几分钟到十几分钟，易于自动化，操作与处理都自动化，速度很快。自动化，操作与处理都自动化，速度很快。自动化，操作与处理都自动化，速度很快。自动化，操作与处理都自动化，速度很快。5 5应用范围广：应用范围广：应用范围广：应用范围广：可分析气体和易挥发的或可转化为易挥发可分析气体和易挥发的或可转化为易挥发可分析气体和易挥发的或可转化为易挥发可分析气体和易挥发的或可转化为易挥发的液体和固体，可分析无机物，高分子和生物大分子，占的液体和固体，可分析无机物，高分子和生物大分子，占的液体和固体，可分析无机物，高分子和生物大分子，占的液体和固体，可分析无机物，高分子和生物大分子，占有机物有机物有机物有机物20%20%，而且应用范围正在日益扩大。，而且应用范围正在日益扩大。，而且应用范围正在日益扩大。，而且应用范围正在日益扩大。缺点：缺点：缺点：缺点：对于难挥发和热不稳定的物质难以分析；定性对于难挥发和热不稳定的物质难以分析；定性对于难挥发和热不稳定的物质难以分析；定性对于难挥发和热不稳定的物质难以分析；定性能力较弱，不能直接给出定性结果，一般要求有已知纯能力较弱，不能直接给出定性结果，一般要求有已知纯能力较弱，不能直接给出定性结果，一般要求有已知纯能力较弱，不能直接给出定性结果，一般要求有已知纯物质作对照。物质作对照。物质作对照。物质作对照。二、气相色谱的一般流程二、气相色谱的一般流程二、气相色谱的一般流程二、气相色谱的一般流程Classification and characteristicClassification and characteristic气相色谱流程气相色谱流程1 1 1 1、载气系统：、载气系统：、载气系统：、载气系统：包括气源、气体净化、气体流速的控制和测量；包括气源、气体净化、气体流速的控制和测量；包括气源、气体净化、气体流速的控制和测量；包括气源、气体净化、气体流速的控制和测量；2 2 2 2、进样系统：、进样系统：、进样系统：、进样系统：包括进样器、气化室；包括进样器、气化室；包括进样器、气化室；包括进样器、气化室；3 3 3 3、色谱柱系统：、色谱柱系统：、色谱柱系统：、色谱柱系统：柱体、固定相；柱体、固定相；柱体、固定相；柱体、固定相；4 4 4 4、检测系统：、检测系统：、检测系统：、检测系统：包括检测器、控温装置包括检测器、控温装置包括检测器、控温装置包括检测器、控温装置5 5 5 5、记录系统：、记录系统：、记录系统：、记录系统：放大器、记录仪、数据处理装置。放大器、记录仪、数据处理装置。放大器、记录仪、数据处理装置。放大器、记录仪、数据处理装置。载气系统载气系统载气系统载气系统进样系统进样系统进样系统进样系统色谱柱色谱柱色谱柱色谱柱检测系统检测系统检测系统检测系统温控系统温控系统温控系统温控系统动画动画动画动画气相色谱流程气相色谱流程气相气相气相气相色谱法色谱法色谱法色谱法气相色谱流程气相色谱流程气相色谱流程气相色谱流程气相气相气相气相色谱法色谱法色谱法色谱法maoxiguanmaoxiguan气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱 随着载气的流动，溶解、挥发随着载气的流动，溶解、挥发随着载气的流动，溶解、挥发随着载气的流动，溶解、挥发,或吸附、脱附的过程反复地进行。或吸附、脱附的过程反复地进行。或吸附、脱附的过程反复地进行。或吸附、脱附的过程反复地进行。（参考大连理工大学分析化学课件）（参考大连理工大学分析化学课件）（参考大连理工大学分析化学课件）（参考大连理工大学分析化学课件）三、气相色谱法的分离过程三、气相色谱法的分离过程三、气相色谱法的分离过程三、气相色谱法的分离过程色谱分离过程色谱分离过程色谱分离过程色谱分离过程色谱过程动画色谱过程动画色谱过程动画色谱过程动画四、气相色谱图及常用术语四、气相色谱图及常用术语流出曲线（色谱图）：流出曲线（色谱图）：流出曲线（色谱图）：流出曲线（色谱图）：电信号强度随时间变化曲线电信号强度随时间变化曲线电信号强度随时间变化曲线电信号强度随时间变化曲线色谱图色谱图色谱图色谱图 1 1、色谱图、色谱图 混混合合物物样样品品（A+BA+B）色色谱谱柱柱中中分分离离检测器检测器记录下来。记录下来。组组分分从从色色谱谱柱柱流流出出时时，各各个个组组分分在在检检测测器器上上所所产产生生的的信信号号随随时时间间变变化化，所所形形成成的的曲曲线线叫叫色色谱谱图图。记记录录了了各各个个组组分分流流出出色谱柱的情况，又叫色谱柱的情况，又叫色谱流出曲线。色谱流出曲线。(一一)色谱流出曲线和色谱峰色谱流出曲线和色谱峰 chromatogram and chromatography peak chromatogram and chromatography peak流出曲线流出曲线流出曲线流出曲线(色谱图色谱图色谱图色谱图)：电信号强度随时间变化曲线。电信号强度随时间变化曲线。电信号强度随时间变化曲线。电信号强度随时间变化曲线。色谱峰：色谱峰：色谱峰：色谱峰：流出曲线上突起部分。流出曲线上突起部分。流出曲线上突起部分。流出曲线上突起部分。2、基基线线在在实实验验操操作作条条件件下下，色色谱谱柱柱后后没没有有组组分流出的曲线叫基线。分流出的曲线叫基线。稳稳定定情情况况下下，一一条条直直线。线。基基线线上上下下波波动动称称为为噪噪音。音。基基基基线线线线：无无无无样样样样品品品品时时时时的的的的电电电电信信信信号号号号，反映仪器噪音的情况反映仪器噪音的情况反映仪器噪音的情况反映仪器噪音的情况（二）保留值：色谱定性参数（二）保留值：色谱定性参数定性的依据定性的依据 组组组组分分分分在在在在色色色色谱谱谱谱柱柱柱柱中中中中停停停停留留留留的的的的数数数数值值值值，可可可可用用用用时时时时间间间间t t t t 和和和和所所所所消消消消耗耗耗耗流流流流动相的动相的动相的动相的体积体积体积体积来表示。来表示。来表示。来表示。组组组组分分分分在在在在固固固固定定定定相相相相中中中中溶溶溶溶解解解解性性性性能能能能越越越越好好好好，或或或或固固固固定定定定相相相相的的的的吸吸吸吸附附附附性性性性越越越越强，在柱中滞留的时间越长，消耗的流动相体积越大。强，在柱中滞留的时间越长，消耗的流动相体积越大。强，在柱中滞留的时间越长，消耗的流动相体积越大。强，在柱中滞留的时间越长，消耗的流动相体积越大。固固固固定定定定相相相相、流流流流动动动动相相相相固固固固定定定定，条条条条件件件件一一一一定定定定时时时时，组组组组分分分分的的的的保保保保留留留留值值值值是是是是个定值。个定值。个定值。个定值。1.死死时时间间（t0 或或 tM）：不不被被固固定定相相溶溶解解或或吸吸附附的的组组分分流流经经色谱柱所需的时间。即，分配系数为零的组分。色谱柱所需的时间。即，分配系数为零的组分。从进样开始到柱后出现空气峰所需的时间。从进样开始到柱后出现空气峰所需的时间。气气相相色色谱谱惰惰性性气气体体（空空气气、甲甲烷烷等等）流流出出色色谱谱柱柱所所需需的的时间。时间。2.保留时间保留时间tR 组分流经色谱柱时所需时间。组分流经色谱柱时所需时间。进样开始到柱后出现峰顶时所需的时间。进样开始到柱后出现峰顶时所需的时间。操作条件不变时，一种组分有一个操作条件不变时，一种组分有一个tR定值，定性参数。定值，定性参数。扣扣除除了了死死时时间间的的保保留留时间。时间。tR=tR-t0 又又称称校校正正保保留留时时间间，实际保留时间。实际保留时间。tR体体现现的的是是组组分分在在柱柱中中被吸附或溶解的时间。被吸附或溶解的时间。3.3.调整保留时间调整保留时间调整保留时间调整保留时间t tR R 某组分某组分某组分某组分2 2 2 2的调整保留值与组分的调整保留值与组分的调整保留值与组分的调整保留值与组分1 1 1 1的调整保留值之比，称的调整保留值之比，称的调整保留值之比，称的调整保留值之比，称为相对保留值。为相对保留值。为相对保留值。为相对保留值。r r2,12,1=t=tR2R2 /t/tR1R1=V=VR2R2 /V/VR1R1 由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是在气相色谱法中，广泛法中，特别是在气相色谱法中，广泛法中，特别是在气相色谱法中，广泛法中，特别是在气相色谱法中，广泛用作定性的依据用作定性的依据用作定性的依据用作定性的依据。4.4.相对保留值相对保留值相对保留值相对保留值r r2,12,1（三）色谱峰（三）色谱峰峰峰高和峰面积高和峰面积 1.1.峰峰高高h h：色色谱谱峰峰最最高高点点与与基基线线之之间间的的距距离离，可可用用 mm mm,mV,mV，mA mA表示。表示。峰高低与组分浓度有关，峰越高越窄越好。峰高低与组分浓度有关，峰越高越窄越好。2.峰面积峰面积A：指色谱曲线与基线间包围的面积。指色谱曲线与基线间包围的面积。h （四）色谱峰区域宽度（四）色谱峰区域宽度 色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，用用于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。于衡量柱效率及反映色谱操作条件的动力学因素。表示色谱表示色谱峰区域宽度通常有峰区域宽度通常有三种方法三种方法。1.标准差标准差：正态分布色谱曲线正态分布色谱曲线两拐点距离的一半。两拐点距离的一半。对应对应0.607h0.607h处峰宽的一半处峰宽的一半 注：注：小，峰小，峰窄，柱效窄，柱效高高2.2.半峰宽半峰宽W W1/21/2：峰高一半处所对应的峰宽。峰高一半处所对应的峰宽。3.峰峰宽宽W：正正态态分分布布色色谱谱曲曲线线两两拐拐点点切切线线与与基基线线相相交交的的截距。截距。W1/2=2.354 W1/2=0.589WW=4 W=1.699W1/2 注：注：除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积除了用于衡量柱效，还可以计算峰面积色谱峰色谱峰色谱峰色谱峰正常峰（对称）正常峰（对称）正常峰（对称）正常峰（对称）非正常峰非正常峰非正常峰非正常峰 前沿峰前沿峰前沿峰前沿峰 拖尾峰拖尾峰拖尾峰拖尾峰fs=0.951.05fs1.05对称因子对称因子 4.色谱峰面积色谱峰面积A 色谱峰与峰底所围的面积。色谱峰与峰底所围的面积。对于对称的色谱峰对于对称的色谱峰 A=1.065h W1/2 对于非对称的色谱峰对于非对称的色谱峰 A=1.065h(W 0.15+W 0.85)/2 总结：总结：一个组分的色谱峰由三项参数来说明：一个组分的色谱峰由三项参数来说明：（1 1）色谱峰的位置即保留值）色谱峰的位置即保留值进行定性分析。进行定性分析。（2 2）色谱峰的）色谱峰的h.A h.A 进行定量分析。进行定量分析。（3 3）色谱峰的位置及峰的宽度）色谱峰的位置及峰的宽度可评价色谱柱效可评价色谱柱效（五）分配比（五）分配比k(又叫容量因子，容量比又叫容量因子，容量比)k k随随T T、固定相、流动相的体积变化而变化、固定相、流动相的体积变化而变化k k越大，组分在固定相中质量越多越大，组分在固定相中质量越多,t,tR R越长越长K K、k k越大，组分在固定相中越大，组分在固定相中t tR R就越长就越长 分配比又称容量因子，它是指在一定温度和压力下，组分配比又称容量因子，它是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的物质分配在固定相和流动相中的物质的量比。即的量比。即 组分在固定相中的物质的量组分在固定相中的物质的量 组分在流动相中的物质的量组分在流动相中的物质的量 =ns/nmk=总总总总 结结结结 性性性性 复复复复 习习习习一、判断题一、判断题1.1.1.1.色谱过程指被分离组分在两相中的色谱过程指被分离组分在两相中的色谱过程指被分离组分在两相中的色谱过程指被分离组分在两相中的“分配分配分配分配”过程。过程。过程。过程。()()()()2.2.2.2.基基基基线线线线是是是是在在在在正正正正常常常常操操操操作作作作条条条条件件件件下下下下,仅仅仅仅由由由由流流流流动动动动相相相相所所所所产产产产生生生生的的的的响响响响应应应应信信信信号号号号 的曲线。（的曲线。（的曲线。（的曲线。（）3.3.3.3.拖尾峰指后沿较前沿平缓的对称峰。（拖尾峰指后沿较前沿平缓的对称峰。（拖尾峰指后沿较前沿平缓的对称峰。（拖尾峰指后沿较前沿平缓的对称峰。（）4.4.4.4.鬼峰指不是试样所产生的峰，亦称假峰。（鬼峰指不是试样所产生的峰，亦称假峰。（鬼峰指不是试样所产生的峰，亦称假峰。（鬼峰指不是试样所产生的峰，亦称假峰。（）5.5.5.5.基线飘移是指基线随时间的基线波动。（基线飘移是指基线随时间的基线波动。（基线飘移是指基线随时间的基线波动。（基线飘移是指基线随时间的基线波动。（）6.6.6.6.死时间指不被固定相滞留的组分所需的时间。（死时间指不被固定相滞留的组分所需的时间。（死时间指不被固定相滞留的组分所需的时间。（死时间指不被固定相滞留的组分所需的时间。（）7.7.7.7.死时间指组分经过固定相所需的时间（死时间指组分经过固定相所需的时间（死时间指组分经过固定相所需的时间（死时间指组分经过固定相所需的时间（）二、选择题二、选择题1.1.基线噪音（基线噪音（AA ）A A、基线噪音指各种因素引起的基线波动、基线噪音指各种因素引起的基线波动 B B、基线噪音指基线随时间的缓慢变化、基线噪音指基线随时间的缓慢变化2.2.拖尾峰（拖尾峰（AA ）A A、拖尾峰是指后沿较前沿平缓的不对称峰拖尾峰是指后沿较前沿平缓的不对称峰 B B、拖尾峰是指前沿较后沿平缓的不对称峰、拖尾峰是指前沿较后沿平缓的不对称峰3.3.死时间（死时间（BB ）A A、死时间是指不被流动相保留的组分的保留时间死时间是指不被流动相保留的组分的保留时间 B B、死时间是指不被固定相保留的组分的保留时间死时间是指不被固定相保留的组分的保留时间4.4.峰底指（峰底指（AA ）A A、连接峰起点到终点之间的距离、连接峰起点到终点之间的距离 B B、峰起点到终点之间所对应的基线间距离、峰起点到终点之间所对应的基线间距离5.f5.fs s 等于等于1.121.12的色谱峰是的色谱峰是()()A.A.对称峰对称峰 B.B.前沿峰前沿峰 C.C.拖尾峰拖尾峰 D.D.标准峰标准峰6.6.用柱色谱法分离用柱色谱法分离A A、B B、C C三组分样品，已知分配系数三组分样品，已知分配系数KaKbKcKaKbKc，其，其tRtR为（为（）BCABCA B.CAB C.CBA D.ABC E.B.CAB C.CBA D.ABC E.无法判断无法判断7.7.组分在固定相中的质量为组分在固定相中的质量为m m A(g)A(g)，在流动相中的质量为，在流动相中的质量为m mB B(g)(g)，而该组分在固定相中的浓度为，而该组分在固定相中的浓度为C CA(g/ml)A(g/ml)，在流动相，在流动相中的浓度为中的浓度为C CB(g/ml)B(g/ml)，则此组分的容量因子是（，则此组分的容量因子是（）A.A.m m A/A/m mB B B.B.m mB/B/m m A A C.C.m mA/A/（m m A+A+m mB B）D.D.C CA/A/C CB B E.E.C CB/B/C CA A 8.8.色谱分析中其特征与被测物浓度成正比的是（色谱分析中其特征与被测物浓度成正比的是（）A.A.保留时间保留时间 B.B.保留体积保留体积 C.C.相对保留值相对保留值 D.D.峰面积峰面积 E.E.峰高峰高9.9.色谱分析中，要求两组分达到基本分离，分离度应是（色谱分析中，要求两组分达到基本分离，分离度应是（）A.A.R0.1 B.R0.7 C.R1 D.R1.5 E.R2R0.1 B.R0.7 C.R1 D.R1.5 E.R2B.B.10.10.某色谱峰，其峰高某色谱峰，其峰高0.6070.607倍处色谱峰宽度为倍处色谱峰宽度为4mm4mm，半峰宽，半峰宽为为A.4.71mm B.6.66mm C.9.42mm D.3.33mm E.10.51mmA.4.71mm B.6.66mm C.9.42mm D.3.33mm E.10.51mm三、填空题三、填空题1.1.组分在固定相中溶解性能越好，或固定相的吸附性越强，在组分在固定相中溶解性能越好，或固定相的吸附性越强，在柱中滞留的时间柱中滞留的时间()()，消耗的流动相体积，消耗的流动相体积()()。2.吸附能力弱的组分吸附能力弱的组分()()流出；吸附能力强的组分流出；吸附能力强的组分()()流出流出.四、简答题四、简答题1.1.保留值保留值 2.2.调整保留值调整保留值 3.3.相对保留值相对保留值？第二节第二节 气相色谱法的基本理论气相色谱法的基本理论F Fundamental of chromatograph theoryundamental of chromatograph theory 1、熟悉塔板理论与范氏方程的内容及色谱意义；、熟悉塔板理论与范氏方程的内容及色谱意义；2、掌握理论塔板数、理论塔板高度的计算及意义；、掌握理论塔板数、理论塔板高度的计算及意义；3、掌握、掌握Vandeemter方程。方程。教学目的与要求：教学目的与要求：教学目的与要求：教学目的与要求：重点：重点：重点：重点：难点：难点：难点：难点：1 1、气相色谱法的塔板理论、气相色谱法的塔板理论、气相色谱法的塔板理论、气相色谱法的塔板理论 2 2、气相色谱法的速率理论、气相色谱法的速率理论、气相色谱法的速率理论、气相色谱法的速率理论1 1、柱分离效能指标、柱分离效能指标、柱分离效能指标、柱分离效能指标2 2、塔板数、塔板高度的计算公式、塔板数、塔板高度的计算公式、塔板数、塔板高度的计算公式、塔板数、塔板高度的计算公式3 3、速率理论方程式及各项意义、速率理论方程式及各项意义、速率理论方程式及各项意义、速率理论方程式及各项意义重点和难点重点和难点重点和难点重点和难点基本理论基本理论基本理论基本理论半经验理论：半经验理论：塔塔板板理理论论把把色色谱谱柱柱比比作作一一个个分分馏馏塔塔，假假设设柱柱内内有有n个个塔塔板板，每每个个塔塔板板高高度度称称为为理理论论塔塔板板高高度度，用用H表表示示，在在每每个个塔塔板板内内，试试样样各各组组分分在在两两相相中中分分配配并并达达到到平平衡衡，最最后后，挥挥发发度度大大的的组组分分和和挥挥发发度度小小的的组组分分彼彼此此分分离离，挥挥发发度度大大的的最最先从塔顶（即柱后）逸出。先从塔顶（即柱后）逸出。一、塔板理论一、塔板理论一、塔板理论一、塔板理论（plate theoryplate theory）1.1.在在柱柱内内一一小小段段长长度度H H内内，组组分分可可以以在在两两相相间间迅迅速速达达到平衡。到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度这一小段柱长称为理论塔板高度H H。2.2.以以气气相相色色谱谱为为例例，载载气气进进入入色色谱谱柱柱不不是是连连续续进进行行的的，而而是是脉脉动动式式，每每次次进进气气为为一一个个塔塔板板体体积积（VVm m）。）。3.3.所所有有组组分分开开始始时时存存在在于于第第0 0号号塔塔板板上上，而而且且试试样样沿沿轴（纵）向扩散可忽略。轴（纵）向扩散可忽略。4.4.分分配配系系数数在在所所有有塔塔板板上上是是常常数数，与与组组分分在在某某一一塔塔板上的量无关。板上的量无关。塔板理论假设：塔板理论假设：简单地认为简单地认为：在每一块塔板上，溶质在两相间在每一块塔板上，溶质在两相间在每一块塔板上，溶质在两相间在每一块塔板上，溶质在两相间很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前移动。的方式向前移动。的方式向前移动。的方式向前移动。对于一根长为对于一根长为L L的色谱柱，溶质平衡的色谱柱，溶质平衡的次数应为：的次数应为：n=L/H n n称为理论塔板数称为理论塔板数作为衡量柱效率的指标。作为衡量柱效率的指标。与精馏塔一样，色谱柱的柱效随理论塔板数与精馏塔一样，色谱柱的柱效随理论塔板数n n的增加而的增加而增加，随板高增加，随板高H H的增大而减小。的增大而减小。对对一一个个色色谱谱柱柱来来说说，若若色色谱谱柱柱长长度度固固定定L，每每一一个个塔塔板板高高度度H越越小小，塔塔板板数数目目n越越多多，分分离离的的效效果果越越好好，柱柱效效越高。越高。n=L/H 或或 H=L/n H H越越小小，n n越越多多，分分离离效效果果越越好好，用用 H,n H,n 评评价价柱效。柱效。由塔板理论导出由塔板理论导出n与与W，W 1/2 的关系。的关系。*n=5.54(tR/W 1/2)2 =16(tR/W)2 式中式中tR 与与W，W 1/2应采用同一单位（时间或距离）。应采用同一单位（时间或距离）。（二）理论塔板数和理论塔板高度（二）理论塔板数和理论塔板高度n 有效有效=5.54(tR/W 1/2)2 =16(tR/W)2 H有效有效n 有效有效n理理=5.54(tR/W 1/2)2 =16(tR/W)2 H理理n 理理 塔板理论的成功之处，提出了塔板理论的成功之处，提出了计算理论塔板高度、塔计算理论塔板高度、塔板数的公式及评价柱效的方法，板数的公式及评价柱效的方法，具有开创性，但有一定局具有开创性，但有一定局限性限性。单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。组组分分在在tM时时间间内内不不参参与与柱柱内内分分配配。需需引引入入有有效效塔塔板板数数和和有效塔板高度：有效塔板高度：例：例：已知某组分峰的峰底宽为已知某组分峰的峰底宽为40 s，保留时间为，保留时间为400 s，计算此色谱柱的理论塔板数。，计算此色谱柱的理论塔板数。解：解：n=16(tR/W)2 =16 （400/40）2 =1600 块块（一）（一）速率方程（也称范弟姆特方程式）速率方程（也称范弟姆特方程式）1956年荷兰学者年荷兰学者van Deemter（范第姆特）等在（范第姆特）等在研究气液色谱时，提出了色谱过程动力学理论研究气液色谱时，提出了色谱过程动力学理论速速率理论率理论。他们。他们吸收了塔板理论中板高的概念，吸收了塔板理论中板高的概念，并充分并充分考虑了考虑了组分在两相间的扩散和传质过程，组分在两相间的扩散和传质过程，从而在动力从而在动力学基础上较好地解释了学基础上较好地解释了影响板高的各种因素。影响板高的各种因素。该理论模型对气相、液相色谱都适用。该理论模型对气相、液相色谱都适用。二、二、速率理论速率理论-影响柱效的因素影响柱效的因素 Van Deemter方程方程（速率方程或范氏方程）（速率方程或范氏方程）的数学简化式为的数学简化式为式中式中H：理论塔板高度：理论塔板高度 存在着最佳流速；存在着最佳流速；A、B、C三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？下面我们将对公式中的各项进行讨论下面我们将对公式中的各项进行讨论u u为流动相线速为流动相线速为流动相线速为流动相线速度度度度cm.s-1cm.s-1，线速，线速，线速，线速度度度度=柱长柱长柱长柱长/死时间死时间死时间死时间1.1.涡流扩散项涡流扩散项 A 在填充色谱柱中，当组分随流动相向在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称称涡流扩散。涡流扩散。涡流扩散示意图涡流扩散示意图涡流扩散示意图涡流扩散示意图A A 涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项涡流扩散项 A=2dp dp：固定相的平均颗粒直径；固定相的平均颗粒直径；：固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子2.分子扩散项分子扩散项 B/u（纵向扩散项）（纵向扩散项）待测组分是以待测组分是以“塞子塞子”的形式被流动相带入色谱柱的形式被流动相带入色谱柱的，在的，在“塞子塞子”前后存在浓度梯度，由浓前后存在浓度梯度，由浓稀方向扩散，稀方向扩散，产生了纵向扩散，使色谱峰展宽。产生了纵向扩散，使色谱峰展宽。B B/u u 分子扩散项分子扩散项分子扩散项分子扩散项B2D3.3.传质阻力项传质阻力项 C Cu u 由于由于气相色谱气相色谱以气体为流动相以气体为流动相，液相色谱液相色谱以液体以液体为流动相，它们的传质过程不完全相同。为流动相，它们的传质过程不完全相同。传质阻力传质阻力 传质阻力系数包括两部分传质阻力系数包括两部分 m m+C+Cs s 两项组成两项组成 C Cm m 流动相传质阻力系数流动相传质阻力系数 流动相传质阻力流动相传质阻力 组组分分从从流流动动相相移移动动到到固固定定相相表表面面进进行行两两相相之之间间的的质质量量交交换换时所受到的阻力，质量交换慢，引起色谱峰变宽。时所受到的阻力，质量交换慢，引起色谱峰变宽。m填充物粒度填充物粒度填充物粒度填充物粒度组分在流动相组分在流动相组分在流动相组分在流动相中扩散系数中扩散系数中扩散系数中扩散系数 Cs Cs 固定相传质阻力系数固定相传质阻力系数 固定相传质阻力固定相传质阻力 组组分分从从两两相相界界面面移移动动到到固固定定相相内内部部，达达分分配配平平衡衡后后，又又返返回回到到两两相相界界面面，在在这这过过程程中中所所受受到到的的阻阻力力为为固固定定相传质阻力相传质阻力。2组分在固定相中扩散系数组分在固定相中扩散系数固定液膜厚度固定液膜厚度气相色谱气相色谱-气液色谱速率板高方程气液色谱速率板高方程 uDskkdDdkkuDdHfgpgp)1(32)1(01.02222222+=gl为提高柱效，小，应注意以下几点：为提高柱效，小，应注意以下几点：）采用适当小而均匀的载体，柱填充应均匀。）采用适当小而均匀的载体，柱填充应均匀。）固定液液膜薄而均匀，并且不宜流失。）固定液液膜薄而均匀，并且不宜流失。）载载气气流流速速小小的的时时候候，u u是是影影响响的的主主要要因因素素，选选r r大大的载气，的载气，；载载气气流流速速大大的的时时候候，C C u u是是影影响响的的主主要要因因素素，选选r r小小的的载气，载气，H H2 2，NeNe）采用适当的柱温。）采用适当的柱温。1.Van Deemter 方程中影响方程中影响A的因素有（的因素有（）A.固定相粒径固定相粒径 B.载气流速载气流速 C.载气相对分子质量载气相对分子质量D.色谱柱填充的均匀程度色谱柱填充的均匀程度 E.柱温柱温2.在分配色谱法与化学键和相色谱法中，选择不同种类的溶在分配色谱法与化学键和相色谱法中，选择不同种类的溶剂，以改善分离度，主要是（剂，以改善分离度，主要是（）A.提高分离系数比提高分离系数比 B.容量因子增大容量因子增大C.保留时间增长保留时间增长 D.色谱柱柱效提高色谱柱柱效提高3保持其他色谱条件不变，只将色谱柱长度增大一倍，则保持其他色谱条件不变，只将色谱柱长度增大一倍，则下列哪个色谱参数保持不变（下列哪个色谱参数保持不变（）？）？A.被分离组分的被分离组分的tR B.色谱柱的理论塔板数色谱柱的理论塔板数nC.色谱柱的理论塔板高度色谱柱的理论塔板高度H D.死时间死时间t0总总总总 结结结结 性性性性 复复复复 习习习习 4.在色谱法中，衡量柱效常用的物理量是在色谱法中，衡量柱效常用的物理量是()A.色谱峰的高度色谱峰的高度 B.理论塔板数理论塔板数 C.保留体积或保留时间保留体积或保留时间5.根据根据Van Deemter方程式，在高流速情况下，影响柱效的因方程式，在高流速情况下，影响柱效的因素主要是素主要是()A.传质阻力传质阻力 B.纵向扩散纵向扩散 C.涡流扩散涡流扩散 D.弯曲因子弯曲因子6.改变如下条件，可减少板高改变如下条件，可减少板高H（即提高柱效）（即提高柱效）（D,E）A、增加固定液含量、增加固定液含量 B、减慢进样速度、减慢进样速度 C、增加气化室、增加气化室温度温度 D、采用最佳线速、采用最佳线速 E减少填料的颗粒度减少填料的颗粒度7.气相色谱分析中，在色谱柱子选定以后，首先考虑的色谱气相色谱分析中，在色谱柱子选定以后，首先考虑的色谱条件是（条件是（B）A、载气流速、载气流速 B、柱温、柱温 第三节第三节 气相色谱法色谱柱气相色谱法色谱柱1 1、了解气相色谱柱的组成及分类；、了解气相色谱柱的组成及分类；、了解气相色谱柱的组成及分类；、了解气相色谱柱的组成及分类；2 2、熟悉气相色谱法中固定液、载体、填充剂的、熟悉气相色谱法中固定液、载体、填充剂的、熟悉气相色谱法中固定液、载体、填充剂的、熟悉气相色谱法中固定液、载体、填充剂的种类；种类；种类；种类；3 3、掌握气相色谱法中常用固定液、载体、填充、掌握气相色谱法中常用固定液、载体、填充、掌握气相色谱法中常用固定液、载体、填充、掌握气相色谱法中常用固定液