第一章   气相色谱分析

Gas Chromatography（GC） 第一章    气相色谱分析 Gas　Chromatography（GC） 要求： 1: 理解混合物中各组分在色谱柱内分离的原因; 2: 理解色谱分析法的两个重要理论; 3: 掌握分离度的计算及影响分离度的重要色谱参数; 4: 了解气相色谱法的优点及适用范围; 5: 了解固定相及重要操作条件的选择; 6: 了解常用检测器原理，优缺点及适用范围; 7: 掌握色谱分析的定性、定量方法.

1.1 色谱法的特点、分类及作用 1.2气相色谱分析理论基础 1.3色谱分离条件的选择 1.4 固定相及其选择 1.5气相色谱仪 1.6 气相色谱定性方法 1.7 气相色谱定量方法 1.8毛细管柱色谱法 1.9气相色谱分析的特点及其应用范围

1.1 色谱法的特点、分类和作用 动画 1.1.1概述 混合物最有效的分离、分析方法。 俄国植物学家茨维特在1906年使用的装置： 色谱原型装置，如图。 色谱法是一种分离技术. 试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。 其中的一相固定不动，称为固定相（stationary phase）； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相（mobile phase）。 动画

色谱法 混合物中各组分在两相间（固定相和流动相）进行分配，当流动相中所含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，与固定相发生作用的大小，强弱也有差异。因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中滞留时间有长有短，从而按先后不同次序从固定相中流出。 流动相 ※※※※※ B A 动画

1.1.2分类 (1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。 按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱； 按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱

(2)液相色谱：流动相为液体（也称为淋洗液）。 按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。

（3)其他色谱方法 薄层色谱和纸色谱： 比较简单的色谱方法 凝胶色谱法：测聚合物分子量分布。 超临界色谱: CO2流动相。 高效毛细管电泳: 九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。

1.1.3.色谱法的特点 （1）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。 （2） 灵敏度高 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。 （3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。 （4） 应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处： 被分离组分的定性较为困难。

1.1.4 色谱的流出曲线与术语 色谱图以组分浓度为纵坐标，流出时间为横坐标，这种曲线称为色谱流出曲线，也称色谱峰。

1 基线(baseline) 2 保留值 操作条件稳定后，无样品通过时检测器所反映的信号--时间曲线。如图OM （1）死时间tm （dead time） 惰性气体从进样开始到色谱峰顶（浓度最大）所对应的时间 如图O’A’´所示。 （2）保留时间tR（retention time） 组分从进样开始到柱后出现最大值所对应时间。如图O’B所示。

（3）调整保留时间t’R 扣除死时间后的保留时间.如图A’B所示。 t’R´= tR- tm （4）死体积VM（dead volume） 色谱柱填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留空间、色谱仪管路和连接头间空间以及检测器空间的总和。 VM=tMFo Fo-载气体积流速（ml.min-1）

(5) 保留体积VR（retention volume） 进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过的载气体积。 VR=tRFo （6）调整保留体积VR´ 扣除死体积后的保留体积。 VR´=tR´Fo 或 VR´=VR-VM （7）相对保留值r21（α） 组分2的调整保留值与另一组分1调整保留值之比。

r21越大，分离越好； r21=1时两组分重叠. 3 区域宽度 （1）标准偏差σ 0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半，如图EF一半

（2）半峰宽度 Y12 峰高一半处宽度。 如图 （3）峰底宽度Y 色谱峰两侧转折点所作切线在基线上的截距。 如图 利用色谱流出曲线可解决问题： ①根据色谱峰位置（保留值）进行定性鉴定； ②根据色谱峰面积或峰高进行定量测定； ③根据色谱峰位置及宽度，可对色谱柱分离情况进行评价。

1.2 气相色谱分析理论基础 1.2.1 气固色谱和气-液色谱分析的基本原理 1.气固相色谱分离分析原理 1.2 气相色谱分析理论基础 1.2.1 气固色谱和气-液色谱分析的基本原理 1.气固相色谱分离分析原理 固定相:具有多孔和较大面积的吸附剂颗粒。 分析原理（动画） 被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱附过程。由于被测物质是各个组分的性质不同，它们在吸附剂上的吸附能力不一样，向前移动速度不一样。一定时间后，即通过一定量的载气后，试样中各个组分就彼此分离先后流出色谱柱。

2．气液相色谱分离分析原理： 固定相：化学惰性的固体颗粒表面，涂上一层高沸点有机化合物液膜。 分析原理（动画） 被测组分在固定液反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。由于各组分在固定液中溶解能力不同，停留在柱中时间长短不一样，经过一段时间，各组分就彼此分离。

3．分配系数(partion factor) （K） 分配过程：物质在固定相和流动之间发生吸附、脱附和溶解、挥发的过程。 分配系数（K）：在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时浓度比。 分配系数是色谱分离的依据。

分配系数 K 的讨论 一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。

4．分配比（k） partion ratio 在一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中质量比。 分配比k与分配系数K关系： mS— 组分分配在固定相中质量； mM— 组分分配在流动相中质量。 分配比也称： 容量因子(capacity factor)；容量比(capacity factor)； 分配比k与分配系数K关系：

由上式可知： ① K：两相中浓度比。k：组分在两相中分配总量比。都与固定相性质有关，且与柱温、柱压有关。 ② K：决定于组分和两相性质，与两相体积有关。 k：决定于组分和两相性质，与两相体积无关。 ③ 组分分离最终决定于组分在每相中相对量，而非相对浓度。因此,k是重要参数。 k越大，tR 越长. k=0 时 tR=tM

5. 分配比与保留时间的关系 us——组分在柱内线速度 u——流动相在柱内线速度 Rs可用质量分数表示： 滞留因子（retardation factor）： us——组分在柱内线速度 u——流动相在柱内线速度 Rs可用质量分数表示：

由于柱长相同 tRus=tMu tR=tMu/us 综上可得 所以 分配比可以由实验测得。

1.2.2 色谱分离的基本理论 1. 塔板理论 塔板理论假定： ①组分在每块塔板两相间分配平衡瞬时达到。 1.2.2 色谱分离的基本理论 1. 塔板理论 塔板理论假定： ①组分在每块塔板两相间分配平衡瞬时达到。 达到一次色配平衡所需的最小柱长称为理论塔板高度（H）。 ② 流动相以不连续形式加入，即以一个一个塔板体积加入。 ③ 分配系数在各塔板上是常数。 ④ 试样开始都加在第0号塔板上，且试样沿色谱柱方向扩散（纵向扩散）忽略不计。

色谱柱长：L， 虚拟的塔板间距离：H， 色谱柱的理论塔板数：n， 则三者的关系为： n = L / H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为(注意单位)

2.有效塔板数和有效塔板高度 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。 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度：

3.塔板理论的特点和不足 (1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。 (4)塔板理论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。

2.速率理论 速率理论吸收了塔板理论的概念，并把影响塔板高度的动力学因素结合进去。 导出了H与载气流速u的关系。 H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s) 减小A、B、C三项可提高柱效； 存在着最佳流速； A、B、C三项各与哪些因素有关？

试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，引起色谱峰扩张。 （1）涡流扩散项A 试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，引起色谱峰扩张。 A=2λdp dp——填充物平均颗粒直经（cm） λ——填充的不均匀性。 因此，使用适当细粒度和颗粒均匀担体，尽量填充均匀，是成为涡流扩散提高柱效的有效途径。

（2）分子扩散项β/u 动画 γ——载体填充在柱内引起气体扩散路经弯曲的因数（弯曲因子）； Dg——组分在气相中扩散系数。

③ 纵向扩散项与γ成正比 由β/u和上式可看出： ① 纵向扩散项与u有关，u越小，色谱峰展宽显著； ② 纵向扩散项与Dg成正比。 ③ 纵向扩散项与γ成正比 空心毛细管柱,扩散程度最大γ=1 填充柱中，扩散程度降低，例如硅藻土担体γ=0.5～0.7

（3）传质项cu ①  气相传质项 气相传质过程： k——容量因子(分配比) ； dp——填充物平均颗粒直经（cm）； Dg——组分在气相中扩散系数。 粒度小的填充物和分子量小的气体作载气可使Cg减小，柱效增加。

试样组分从固定相的气液界面移到液相内部并发生质量交换，达分配平衡，然生又返回气液界面传质过程。 ②液相传质阻力项 液相传质过程： 试样组分从固定相的气液界面移到液相内部并发生质量交换，达分配平衡，然生又返回气液界面传质过程。 df——固定相液膜厚度； Dl——组分在液相中扩散系数； df越薄，Dl越大，液相中传质阻力越小。

将以上各项代入 由上式可见： 填充均匀程度，担体粒度、载气种类、载气流连、柱温、固定相液膜 厚度等对柱效，峰扩张有影响。

1.3色谱分离条件的选择 1.3.1分离度 两个分组怎样才能达到完全分离？ ① 两组分的色谱之间的距离必须相差足够大。 ② 峰必须窄。 ①    两组分的色谱之间的距离必须相差足够大。 ②    峰必须窄。 色谱分离中的四种情况如图所示：

讨论： 色谱分离中的四种情况的讨论： ① 柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离； ② △K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；

分离度R定义： 相邻两组分色谱峰保留值之差与两个组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值： tR（2）和tR（1）——分别为两组分的保留时间； Y 1和Y2为相应组分的色谱峰的峰底宽度。

半峰宽表示分离度： R=0.8：两峰的分离程度可达89%； R=1：分离程度98%； R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。

1.3.2色谱分离基本方程式 色谱分离基本方程式： α-相对保留值， k-分配比。 n与n有效（有效理论塔板数）的关系式：

色谱分离基本方程式： 1.  柱效的影响 为提高柱效，减小塔板高度H办法较好。 2.   分配比（容量因子）的影响 增加k值可增加分离度，由tR=tM（1+k），分析时间延长。因此k值的最佳范围是1＜k＜10。 改变k的方法有：改变柱温或改变相比。

3．相对保留值 α越大，柱选择性越好，分离效果越好。 改变α的方法：改变固定相，使各组分的分配系数有较大差别。

可将R，柱效和选择性参数联系起来

例1：有一物质对，α=1.15。要在填充柱上完全分离（R≈1.5）。（1）所需n有效=？；（2）若柱的H有效=0.1cm，则L=？ 解： n有效=16×1.52×(1.15/1.15-1)2=2112 L=2112×0.1cm≈2m

例2：在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1 例2：在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1.5 。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为0.1 cm，柱长是多少？ 解： r21= 100 / 85 = 1.18 n有效 = 16R2 [r21 / (r21 —1) ]2 = 16×1.52 ×(1.18 / 0.18 ) 2 = 1547（块） L有效 = n有效·H有效 = 1547×0.1 = 155 cm 即柱长为1.55米时，两组分可以得到完全分离。

例3：在一定条件下，两个组分的保留时间分别为12. 2s和12. 8s，理论塔板数为3600，计算分离度。要达到完全分离，即R=1 解： 分离度： 塔板数增加一倍，分离度增加多少？

1.3.3 分离操作条件的选择 1.载气及其流速的选择 ① 流速的选择 ①   流速的选择 a：测的塔板高度H对流速u作图，得H－u曲线图。曲线的最低点，塔板高度H最小，此时塔板效率最高，该点对应的流速为最佳流速u。如图

b：u最佳及H最小也可有上式微分求得： 对于填充柱，N2的最佳适用线速为10～12cm·s-1；H2为15～20 cm·s-1 。

②   载气的选择 当流速较小时，分子扩散项（B）成为色谱峰扩张的主要因素，此时选择M较大的载气（N2，Ar）； 当流速较大时，传质项（C）为控制因素，选择M较小的载气（H2，He）。 2.柱温的选择 提高柱温使各组分挥发靠拢，不利于分离. 柱温太低，被测组分在两相中的扩散速率大为减少，分配不能迅速达到平衡，峰形变宽，柱效下降，并延长了分析时间。

使最难分离的组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。 选择的原则： 使最难分离的组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。 柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。 沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温。

3.柱长的选择 增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱长L1/2），但组分的保留时间tR ↑ ，且柱阻力↑，不便操作。 柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间。 填充色谱柱的柱长通常为1~3米。 可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长或实验确定。

进样量一般比较少。液体试样一般进样0.1～5μL。气体试样0.1～10mL。 4.进样时间和进样量 进样时间都在一秒以内。 进样量一般比较少。液体试样一般进样0.1～5μL。气体试样0.1～10mL。 5.气化温度 色谱仪进样口下端有一气化器，液体试样进样后，在此瞬间气化； 气化温度一般较柱温高30~70°C 防止气化温度太高造成试样分解。

1、4 固定相及其选择 1.4. 1气—固色谱固定相 固定相的吸附剂，常用的有非极性的活性碳，弱极性的氧化铝，强极性的硅胶等。 应用日益广泛的气固色谱固定相是高分子多孔微球（GDX）。特别适于分析试样中的痕量水含量，也可用于多元醇、脂肪酸、腈类等强极性物质的测定。

A:担体作用：提供一个大的惰性表面，用以承担固定液，使固定液以薄膜状态分布在其表面上。 1.4.2气－液色谱固定相 1. 担体 A:担体作用：提供一个大的惰性表面，用以承担固定液，使固定液以薄膜状态分布在其表面上。 B:对担体要求： ①表面是化学惰性； ②多孔性； ③热稳定性好，有一定机械强度，不易破碎； ④担体颗粒均匀、细小，但过细会使柱压降增大，不利于操作。 ⑤担体表面积大，表面和孔径分布均匀。固定液涂在担体表面上成为均匀的薄膜，液相传质就快，就可提高柱效。 3～6㎜内径的色谱柱，使用60～80目的担体

⑴硅藻土型 适于分析非极性、弱极性和极性物质。

⑵非硅藻土型 有氟担体、玻璃微球担体、高分子多孔微球等。 C:选择担体的原则有： （1）  当固定液质量分数大于5%时，可选用硅藻土型（白色或红色）担体。 （2）  当固定液质量分数小于5%时，应选用处理过的担体。 （3）  对于高沸点组分，可选用玻璃微球担体。 （4）   对于强腐蚀性组分，可选用氟担体。

2. 固定液 A． 对固定液的要求： （1）挥发性小，在操作温度下有较低蒸汽压，以免流失。 （2）热稳定性好，在操作温度下不发生分解。 （3）对试样各组分有适当的溶解能力。 （4）具有高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力。 （5）化学稳定性好，不与被测物质起化学反应。

B.固定液的选择(根据“相似相溶”的原则) （1） 分离非极性物质:一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点高低次序先后流出色谱柱。 （2） 分离极性物质:选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性由小到大顺序流出色谱柱。 （3） 分离非极性和极性混合物:一般选用极性固定液，非极性组分先出峰，极性组分后出峰。 （4） 对于能形成氢键的试样:一般选用极性或氢键型的固定液，这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。

C 固定液配比（涂渍量）的选择 配比：固定液在担体上的涂渍量，一般指的是固定液与担体的百分比，配比通常在5%～25%之间。 配比越低，担体上形成的液膜越薄，传质阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。 配比较低时，固定相的负载量低，允许的进样量较小。分析工作中通常倾向于使用较低的配比。

1.5 气相色谱仪

由气路系统、进样系统、色谱柱、温度控制系统、检测器和记录系统等部分组成。 载气系统 进样系统 色谱柱 检测系统 温控系统

1.5.1 气路系统 包括气源、气体净化、气体流速控制和测量。

1.5.2 进样系统 包括进样、气化室 气化室温度控制到50～500℃ 液体样品采用微量注射器，气体样品采用医用注射器或六通阀。

1.5.3色谱柱 填充柱用不锈钢或玻璃材料制成 开管柱用石英制成 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。 液-固色谱：固体吸附剂 液-液色谱：担体+固定液 柱制备对柱效有较大影响，填料装填太紧，柱前压力大，流速慢或将 柱堵死，反之空隙体积大，柱效低。

1.5.4温控系统 气化室温度控制使试样瞬间气化但不分解。高于柱温30-70度 检测室温度必须高于柱温十度，温度控制精度±0.1℃以内。 柱室温度控制要求精确，根据需要可以恒温，可以程序升温

1.5.6检测器 根据测定原理不同可分为浓度型检测器和质量型检测器 浓度型检测器： 测量的是载气中某组分浓度瞬间变化。例如：热导池检测器、电子俘获检测器。 质量型检测器： 测量的是载气中某组分质量变化。例如： 氢火焰离子化检测器、火焰光度检测器。

1、热导池检测器（TCD） （1）结构 TCD主要部件是热导池，它由池体和热敏元件组成，分双臂和四臂热导池 。见图 热导池两端有气体进口和出口，参比池仅通载气气流，测量池通从色谱柱出来组分由载气携带进入

热导池检测器是根据不同物质与载气有不同的热导系数λ，λ大组分，传热本领大，反之传热本领小。 （2）原理 热导池检测器是根据不同物质与载气有不同的热导系数λ，λ大组分，传热本领大，反之传热本领小。 将参比臂、测量臂接入惠斯通电桥，通入恒定电流，组成热导池测量线路，如图 钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值： R参=R测 ; R1=R2 则： R参·R2=R测·R1 无电压信号输出； 记录仪走直线（基线）。

进样后: 载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测 则： R参·R2≠R测·R1 这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。

（3）影响灵敏度因素 ①  桥电流（I） 热导池灵敏度∝桥电流I3。桥电流增加，影响寿命，同时噪声增大。 一般I控制在100～200mA左右。 ②热导池温度 池体与钨丝△T大，灵敏度高。但避免被测组分在检测器冷凝。 ③载气 载体与试样的λ差别越大，灵敏度越高。 ④热敏元件阻值 选择电阻温度系数大的热敏元件。温度有一些变化时，电阻变化明显，灵敏度高。

主要部件是不锈钢制成的离子室，包括气体入口，火焰喷嘴，一对电极罩，如图 2、氢火焰离子化检测器（FID） 适合于痕量有机物分析。 （1）结构与原理 主要部件是不锈钢制成的离子室，包括气体入口，火焰喷嘴，一对电极罩，如图

当有机物随载气进入火焰时，发生离子化反应，CnHm在火焰中发生裂解 CnHm→ CH· 2 CH·+O2 → 2CHO++e 生成的离子被发射极捕获产生微电流，经放大后，记录下色谱峰。

氢气：H2流量低，灵敏度。H2流量高，噪音大。 空气：助燃气，并为生成CHO+提供O2 流量比为H2：空气 ：N2 1：10：1-1.5 （2）操作条件选择 ① 气体流量 载气选用N2 氢气：H2流量低，灵敏度。H2流量高，噪音大。 空气：助燃气，并为生成CHO+提供O2 流量比为H2：空气 ：N2 1：10：1-1.5 ②  极化电压 选±100V到±300V ③ 使用温度 不是主要影响因素，80~200℃灵敏度几乎相同

3、其它检测器 （１）电子俘获检测器ECD 具有选择性，高灵敏度的浓度型检测器。 选择性： 只对具有电负性的物质（含有卤素S、P、N、O的物质）有响应，电负性愈强，灵敏度越高。 高灵敏度： 能测出10-14g.ml-1电负性物质。 （２）定性检测器

1.5.7检测器的性能指标 1、灵敏度S 信号对组分浓度的变化率。

浓度型检测器 C1： 记录仪灵敏度 ,mV.cm-1 FO ：载气流速, ml.min-1 C2 ：记录仪纸速的倒数，min.cm-1 A： 流出曲线包含面积, cm2 m： 样品质量 SC ：灵敏度, mV.ml.mg-1 质量型检测器

2、检出限D（敏感度） 定义： 信噪比是3时，单位时间或单位体积内进入检测器的最小物质量。 N—检测器的噪声mV S—检测器灵敏度 D越小，仪器越敏感

3、最小检出限QO 信噪比是3时，被测组分进样量。 质量型检测器： 浓度型检测器：

指检测器响应信号与被测组分质量或浓度是线性关系的范围。 4、响应时间 要求响应时间快。 5、线性范围 指检测器响应信号与被测组分质量或浓度是线性关系的范围。 。

1. 6 气相色谱定性方法 定性理论依据：在一定固定相和一定的操作条件下，每种物质都有各自确定的保留值或色谱数据，并且不受其他组分的影响。 1. 6 气相色谱定性方法 定性理论依据：在一定固定相和一定的操作条件下，每种物质都有各自确定的保留值或色谱数据，并且不受其他组分的影响。 1.6.1 利用纯物质定 　　利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。 利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。

１.６.2.利用相对保留值r21定性 相对保留值r21仅与柱温和固定液性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。

人为规定：在任一色谱条件下，对碳数n任何正构烷烃，保留指数100n，如正己烷I为600。 某组分的IX计算方法： x—调整保留值（ tR’或VR’ ） i—被测物质 n，n+1—具有n，n+1个碳原子数的正构烷烃

例：气液色谱柱上，恒定温度下获得如下数据 组分 空气 正已烷 样品组分 正庚烷 0.22 4.13 5.20 6.35 计算样品组分的

同一物质在同一柱上，I与柱温是直线关系，内插或外推法求出不同柱温下的I值. 解： 由题意知：样品组分前出峰正构烷是正己烷n=6，代入上式 =635.8 同一物质在同一柱上，I与柱温是直线关系，内插或外推法求出不同柱温下的I值.

１.６.4与其他分析仪器联用的定性方法 小型化的台式色质谱联用仪（GC-MS；LC-MS） 色谱-红外光谱仪联用仪； 组分的结构鉴定 D C Sample 5890 1.0 DEG/MIN HEWLETT PACKARD 5972A Mass Selective Detector D C B A Gas Chromatograph (GC) Mass Spectrometer (MS) Separation Identification

1.7 气相色谱定量方法 定量分析依据： 组分的量与检测器响应信号（峰面积或峰高）成正比 --峰面积； --定量校正因子

1.7.1 峰面积的测量 1、峰高乘以半峰宽 实际峰面积为 2、峰高乘峰底宽度 峰面积约为真实面积的0.98。 适合于矮而宽的峰。

3、峰高乘平均峰宽法 适合于不对称色谱峰。 平均峰宽： 峰高0.15和0.85处峰宽的平均值。 4、峰高乘保留值法 适合于狭窄峰 一定操作条件下，同系物的 ，

1.7.2 定量校正因子 1、绝对校正因子 由式 可得绝对校正因子 绝对校正因子表示单位峰面积所代表组分的量。

2、相对校正因子 组分 和标准物的 之比即为该组分相对校正因子 根据被测组分使用计量单位不同又分为

（1）质量校正因子 （2）摩尔校正因子 ——标准物、组分的分子量 （3）体积校正因子

3、相对响应值 相对响应值是物质i与标准物质s的响应值（灵敏度）之比。单位相同时，它与校正因子互为倒数。 和 只与试样、标准物以及检测器类型有关，与其它都无关。是一通用的参数。

3、相对校正因子的测定 准确称取组分和标准物，混合后，实验条件下进样分析，分别测量相应的峰面积，再由上述公式，计算 , 等。 常用标准物，苯（热导池检测器）和正庚烷（氢焰检测器） 测定 fi 注意: ①组分、标准物纯度应符合色谱分析需求，一般不小于98%。 ②进样量应在线性范围之内。

1.7.3定量方法 1、归一化法 适于试样中各组分都能流出色谱柱，并在色谱图上显示色谱峰。 样品中组分有质量分数wi可按下式计算：

—分别为样品中各组分的峰面积和相对校正因子。 （若各组分的fi 接近,如同分导构体） （狭窄的峰，可用峰高代替峰面积） —峰高相对校正因子，测定方法同峰面积校正因子，不同的是峰高代替峰面积 归一法优点： 简便、准确、操作条件变化时（如进样品、流速）对结果影响小。

内标法： 2、内标法 适于只需对测定样品中某几个组分，且试样中所有组分不能全部出峰的情况。 将一定的纯物质作为内标物，加入到准确称取的试样中，进行色谱分离，测量样品中被测组分和内标物的峰面积，被测组分质量分数可按下式计算： 测定 fi 时，常以内标物做标准物,则 fs=1.

上式要简化为 As，Ai—分别为样品中被测组分和内标物峰面积， m，ms—分别为样品和内标物的质量 内标物选择： ①试样中不存在的纯物质 ②加入量接近被测组分 ③内标物色谱峰尽量靠近被测组分，但不与其重叠 ④内标物与欲测组分的物理及物化性质接近 优点： 对操作条件要求不高，定量较准确。不宜做快速分析。

3、内标标准曲线法 适合于液体试样常规分析。 标准曲线： 将欲测组分纯物质配成不同浓度标准溶液。取固定量标准溶液和内标物，混合物进样分析，测Ai和As , 以Ai/ As对标准液浓度作图得标准曲线，如图：

分析： 取和制作标准曲线时所用量同样试样和内标物，测其Ai/ As ，从标准曲线内插查出被测物含量。 4、外标法（定量进标——标准曲线法） 标准曲线制作： 用欲测组分的纯物质和稀释剂（液体试样用溶剂稀释，气体试样用载气或氢气）配成不同质量分数的标准溶液，取固定量的标准溶样进样分析，从色谱图上测出响应信号（A或h）然后绘制响应信号——标准溶液质量分数的标准曲线。 分析： 取和制作标准曲线时同样量的试样，测得响应信号，由标准曲线查其质量分数。

优点：操作简单，计算方便。 适于：样品的色谱图中无内标峰可插入，或找不到合适内标物情况。 5、单点校正（标准曲线法简化） 适于被测试样中各组分浓度变化范围不大时，不必绘制标准曲线。 配制一个和被测组分含量十分接近的标准溶液，定量进样，由被测组分和标准溶液峰面积比或峰高比求被测组分含量。

由于As , Ws为已知 ,令 所以

1.8毛细管柱色谱法 毛细管柱气相色谱法是用毛细管柱作为气相色谱柱的一种高效，快捷高灵敏度的分离分析方法。 这种色谱柱的固定液涂布在内壁上，中心是空的，也称开管柱。 1.8.1毛细管色谱柱 毛细管色谱柱是有用石英制作柱子。 毛细管柱固定液涂渍方法

（1）壁涂开管柱：将固定液直接涂在毛细管内壁上。 （2）多孔层开管柱：管壁上涂一层多孔性吸附剂固体微粒，实际上是开管柱子G--S的色谱。 （3）载体涂渍开管柱：先在毛细管内壁涂一层细的（<2um）多孔颗粒然后再在多孔层上涂渍固定液。 （4）化学键合相毛细管柱：将固定相用化学键合的方法键合到硅胶涂敷的柱表面或径表面处理的毛细管内壁上。 （5）交联毛细管柱：由支联引发剂将固定相交联到毛细管壁上。

1.8.2毛细管色谱柱特点 1、 渗透性好，可使用长色谱柱。 2、 相比大，有利于实现快速分析 3、 柱容量小，允许进样量少。 1、  渗透性好，可使用长色谱柱。 2、  相比大，有利于实现快速分析 3、  柱容量小，允许进样量少。 4、总柱效高，分离复杂混合物能力提高

1.9 气相色谱分析的特点及其应用范围 1、特点 ①     分离效能高选择性好——突出优点 ②     灵敏度高 ③     操作简单分析速度快 2、应用范围 分析气体试样，分析易挥发或可转化为易挥发的液体和固体。不仅可分析有机物，也可分析部分无机物。 对于难挥发和热不稳定物质，气相色谱法是不适用的。