氣相色譜4-定性定量分析

44.1色譜定性鑒定方法4.2色譜定量分析方法定性定量分析

2023/11/29色譜法別離效果好,定量準(zhǔn)確，定性效果差色譜分析三個階段儀器調(diào)試操作條件選擇---別離定性定量---保存值定性---峰高,峰面積定量2023/11/29樣品預(yù)處理GC分析對象:在氣化室溫度下能生成氣態(tài)的物質(zhì)。為保護(hù)色譜柱、降低噪聲、防止生成新物質(zhì)〔雜峰〕，需要在進(jìn)樣前，對樣品進(jìn)行處理。1〕樣品中含有水等可能被柱強(qiáng)烈吸附的極性雜質(zhì)——柱效下降，需除去2〕非揮發(fā)份——會產(chǎn)生噪聲，同時慢慢分解產(chǎn)生雜峰。3〕穩(wěn)定性差的組分——生成新物質(zhì)產(chǎn)生雜峰?！瞖.g煤氣分析〕2023/11/293.1色譜定性分析方法3.1.1利用純物質(zhì)定性的方法(絕對法)100℃時于鄰苯二甲酸二辛酯上對苯的同系物甲苯,乙苯,二甲苯進(jìn)行定性例:1、保存值定性法通過比照試樣中具有與某一純物質(zhì)相同保存值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中位置。

qualitativeanalysisinchromatograph2023/11/29

步驟:4〕驗證:換一個不同極性柱重復(fù)以上操作,看是否與上述結(jié)果相同3)比較tR、判斷，得出初步結(jié)論5〕得出最后結(jié)論1)試樣配制試樣:甲苯+乙苯+二甲苯樣品a:苯+甲苯樣品b:苯+2)分別進(jìn)樣，得色譜圖乙苯2023/11/292、參加定性法〔峰高增加法〕：步驟:

將純物質(zhì)參加到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。1)試樣配制試樣:甲苯+乙苯+二甲苯樣品c:甲苯+試樣2)觀察色譜圖:甲苯峰高增加2023/11/29適用范圍:試樣中某一個組分或某幾個組分需定性要求:有待測組分的純物質(zhì)優(yōu)點：簡單缺點：要有純物質(zhì)，適用于物操作條件要穩(wěn)定2023/11/293.1.2利用文獻(xiàn)保存值定性

要求：溫度、色譜柱一定1、相對保存值r21〔ri,s)相對保存值r21僅與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定液\溫度上的保存數(shù)據(jù)，可以用來進(jìn)行定性鑒定。

具體步驟：在某一固定相及柱溫下，分別測出組分i和基準(zhǔn)物質(zhì)s的調(diào)整保存值，通常選容易得到純品的，而且與被分析組分相近的物質(zhì)作基準(zhǔn)物質(zhì)，如正丁烷、環(huán)己烷、正戊烷、苯、對二甲苯、環(huán)己醇、環(huán)己酮等。再按下式計算即可。優(yōu)點：比絕對法重現(xiàn)性好缺點：也需要純樣，比絕對法麻煩2023/11/292、根據(jù)經(jīng)驗式定性1〕碳數(shù)規(guī)律：

在一定溫度下，同系物的調(diào)整保存時間tR′的對數(shù)與分子中碳數(shù)n成正比lgtR'

=An+C(n3)如果知道兩種或以上同系物的調(diào)整保存值，那么可求出常數(shù)A和C。未知物的碳數(shù)那么可從色譜圖查出tR'后，以上式求出。2023/11/292〕沸點規(guī)律：同族具相同碳數(shù)的異構(gòu)物，其調(diào)整保存時間tR'的對數(shù)與分子沸點Tb成正比：lgtR'=ATb+C如果知道兩種或以上同系物的沸點，那么可求出常數(shù)A和C。未知物的沸點那么可從色譜圖查出tR‘后，以上式求出，查閱相關(guān)資料確定對應(yīng)同系物結(jié)構(gòu)。2023/11/293.1.3.保存指數(shù)定性保存指數(shù)Ⅰ：Kovats指數(shù)，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)測定方法：非正構(gòu)烷烴物質(zhì)X的保存指數(shù)IX測定：選定兩個碳數(shù)相鄰的正構(gòu)烷烴，分別具有Z和Z＋1個碳原子，使物質(zhì)X的調(diào)整保存值在這兩個正構(gòu)烷烴的調(diào)整保存之間前提：規(guī)定正構(gòu)烷烴的保存指數(shù)Ⅰn=分子中碳原子個數(shù)×100如正己烷的保存指數(shù)I6=6002023/11/29保存指數(shù)計算方法2023/11/29X—與待測物質(zhì)相當(dāng)?shù)恼龢?gòu)烷烴的含C數(shù)Z，Z+1—正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)t/R(Z)—含C數(shù)是Z的正構(gòu)烷烴的保存時間t/R(X)—含C數(shù)是X的待測物質(zhì)的保存時間t/R(Z+1)—含C數(shù)是Z+1的正構(gòu)烷烴的保存時間IX—含C數(shù)是X的待測物質(zhì)的保存指數(shù)2023/11/29(1)X=Z，IZ=100Z(該公式實際上定義了正構(gòu)烷烴的保存指數(shù)),I7=700,I8=800

(2)X≠Z

要求:t/R(Z)≤t/R(X)≤t/R(Z+1)

IX與固定液種類有關(guān).(3)用途:可以確定有機(jī)物的極性,用于定性分析

說明：2023/11/29有一未知物需定性,其沸點為78℃。解〔1〕根據(jù)沸點確定測定用標(biāo)準(zhǔn)物正構(gòu)烷烴例1

b.p己烷=69℃b.p庚烷=98.4℃b.p辛烷=175.7℃〔2〕用角鯊?fù)樽龉潭ㄒ?非極性)，那么己烷先出柱(3)配制兩個試樣,進(jìn)樣別離分析a己+庚+Xb己+庚

Z=6,Z+1=72023/11/29〔4〕測量,計算t/R(6)=174.0mm,t/R(7)=373.40mm,t/R(X)=310.6mm

=776〔5〕對照定性，確定待測物

查文獻(xiàn)：在角鯊?fù)楣潭ㄒ荷螴X=776的物質(zhì)是己酸乙酯〔6〕驗證：雙柱或多柱2023/11/29正構(gòu)烷烴碳數(shù)調(diào)整保留時間tr’,min2,2-二甲基丁烷苯甲苯Kovats指數(shù)的計算圖示(Squalane角鯊?fù)?60oC)2023/11/294.與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法小型化的臺式色質(zhì)譜聯(lián)用儀〔GC-MS；LC-MS〕色譜-紅外光譜儀聯(lián)用儀；SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD缺點：標(biāo)準(zhǔn)譜圖太少，一般用計算機(jī)檢索2023/11/291、定量依據(jù)：

3.2色譜定量分析方法在一定色譜條件下，進(jìn)入檢測器某組分的量〔質(zhì)量或濃度〕與檢測器的響應(yīng)信號Ri成正比〔峰高或面積〕。TCDECD：Ri正比于CiFID：Ri正比于dmi/dt

2023/11/29Wi=fiAi進(jìn)入檢測器某組分的量〔Ci或dmi/dt〕與組分進(jìn)樣量Wi成正比fi—絕對定量校正因子，fi=1/

Si

Si—檢測器響應(yīng)系數(shù)，單位量組分的響應(yīng)值Wi—組分進(jìn)樣量,mg,μg,μl_Ai—組分的色譜峰面積，cm2

Ri

∝

Ai

∝

Ci或dmi/dt

∝

WiWi∝

AiAi=SiWi2023/11/292.峰面積的測量

W0.15

—峰高0.15倍處峰寬W0.85

—峰高0.85倍處峰寬〔1〕峰高〔h〕乘半峰寬〔W1/2〕法：三角形法近似將色譜峰當(dāng)作等腰三角形。此法算出的面積是實際峰面積的0.94倍：〔2〕峰高乘平均峰寬法：

A=1.065

h

W1/2當(dāng)峰形不對稱時，可在峰高0.15和0.85處分別測定峰寬，由下式計算峰面積：A=0.5h(W0.15+W0..85)2023/11/29〔3〕峰高乘保存時間法：在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保存時間成正比，對于難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰〔未完全重疊〕，可用此法測定峰面積：

A=h

b

tR〔4〕自動積分和微機(jī)處理法〔5〕剪紙稱重法適應(yīng)：不規(guī)那么峰、不對稱峰、別離不完全峰，寄生蜂適用：難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰〔未完全重疊〕2023/11/29e.g1：用TCD，N2作載氣測H2、O2混合物的百分含量，假設(shè)H2、O2峰面積相同,二者百分含量是否相同？為什么？〔λH2＝22.410-4J/cm·S·℃,λO2＝3.1810-4J/cm·S·℃〕答案：不相同。因為H2的熱導(dǎo)系數(shù)大,單位濃度H2產(chǎn)生的電信號大，D對H2的靈敏度高，即H2的響應(yīng)大,所以假設(shè)H2、O2峰面積相同說明H2實際含量小。2023/11/29由于檢測器對不同物質(zhì)的響應(yīng)不同，因而兩個相同的峰面積并不一定說明兩個物質(zhì)的量相等！因此，在計算組分的量時，必須將峰面積A進(jìn)行“校正〞。wi=fi

·Ai

2023/11/293.定量校正因子定量依據(jù)：試樣中各組分量與其色譜峰面積成正比，即：

wi=fi·Ai

1)絕對校正因子fi

：單位峰面積對應(yīng)的該物質(zhì)的量

fi=wi/Ai

定量校正因子與檢測器響應(yīng)值成倒數(shù)關(guān)系：

fi=1/Si

fi2023/11/29通過此式可得到待測物單位峰面積對應(yīng)的該物質(zhì)的量。*組分不同，fi不同

fi=wi/Ai說明：*可以通過實驗測得fi受實驗條件影響大，與檢測器靈敏度有關(guān)，與進(jìn)樣量和面積測量是否準(zhǔn)確有關(guān)定量不準(zhǔn)確*單位：g·cm－22023/11/29由于絕對校正因子fi與檢測器靈敏度、載氣種類、進(jìn)樣量和面積測量有關(guān)，不易準(zhǔn)確測得，而相對校正因子表示組分的絕對校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對校正因子之比，僅與檢測器型號有關(guān)，與其他條件無關(guān)，可以準(zhǔn)確測得，因此定量準(zhǔn)確。采用的標(biāo)準(zhǔn)物因檢測器不同而不同：TCD——苯；FID——正庚烷。2〕相對校正因子fi'：即組分的絕對校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對校正因子之比。*為什麼引用相對校正因子？2023/11/29*與檢測器類型、載氣種類有關(guān)：TCD/苯，F(xiàn)ID/正庚烷——質(zhì)量校正因子——摩爾校正因子——體積校正因子當(dāng)w分別為質(zhì)量m、物質(zhì)的量M和氣體體積V時，上式分別表示為說明：可以準(zhǔn)確測量〔為什麼？〕*與其他色譜操作條件無關(guān)，可以查表得到。*無單位2023/11/29以苯為標(biāo)準(zhǔn)物，測定環(huán)己烷的相對校正因子f環(huán)?解〔1〕準(zhǔn)確稱取色譜純的環(huán)己烷W環(huán)=2.719g，苯W苯=2.385g,〔2〕將環(huán)己烷和苯混合均勻,進(jìn)試樣2～3μL〔3〕測量峰面積分別為A環(huán)=7.2cm2,A苯=6.00cm2f環(huán)?=f環(huán)/f苯

=(W環(huán)/A環(huán))/(W苯/A苯)=(A苯/

A環(huán))·(W環(huán)/W苯)=(2.719/2.385)·(6.00/7.20)

=0.95〔4〕計算

思考：f苯ˊ=?2023/11/29測量某物質(zhì)的相對校正因子fi?的通式是:fi?=fi/fs=(Wi/Ai)/(Ws/As)=(As/Ai)·(Wi/Ws)W——物質(zhì)的量〔g,ml,mol〕準(zhǔn)確定量分析時,一般應(yīng)該用自己測定的校正因子,而不用文獻(xiàn)值∵校正因子隨檢測器類別,使用載氣的不同而不同，不易查到注意2023/11/294.常用的幾種定量方法

〔1〕歸一化法：

特點及要求：

歸一化法簡便、準(zhǔn)確；進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性和操作條件的變動對測定結(jié)果影響不大；僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況。2023/11/29例題1某化合物只含有乙醇、正庚烷、苯和醋酸乙酯，用TCD進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)如表，計算個組分的百分含量。分析：混合物中只有四種組分，所有組分全部出峰-----歸一化法?；衔锓迕娣e（cm2)校正因子衰減乙醇5.00.641正庚烷9.00.701苯4.00.782醋酸乙酯7.00.7942023/11/29第二節(jié)定量分析解：采用歸一化法。乙醇百分含量例題2色譜法分析某含有A,B,C三組分的混合樣品，按如下步驟操作。配置一正庚烷〔標(biāo)準(zhǔn)〕與A,B,C純樣的混合液，參加重量分別為0.250，0.320，0.280，0.750g，取混合標(biāo)準(zhǔn)液0.1微升分析，峰面積分別為2.5，3.1，4.2，4.5cm2,后取0.3微升樣品分析，測的峰面積分別為1.6，3.5，2.8cm2，計算樣品中A,B,C的百分含量。2023/11/29第二節(jié)定量分析分析：所有組分全部出峰-----歸一化法解：采用歸一化法。計算各物質(zhì)的校正因子：2023/11/29第二節(jié)定量分析計算各組分含量：2023/11/29?內(nèi)標(biāo)物要滿足以下要求：〔1〕試樣中不含有該物質(zhì)；〔2〕與被測組分性質(zhì)比較接近；〔3〕不與試樣發(fā)生化學(xué)反響；〔4〕出峰位置應(yīng)位于被測組分附近，且無組分峰影響。〔2〕內(nèi)標(biāo)法以試樣中不存在的某物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)〔內(nèi)標(biāo)物〕而進(jìn)行含量計算的方法方法:準(zhǔn)確稱取樣品,參加一定量內(nèi)標(biāo)物,根據(jù)重量及峰面積求出某組分的含量2023/11/29?試樣配制：準(zhǔn)確稱取一定量的試樣W，參加一定量內(nèi)標(biāo)物mS?計算式：mi-試樣中i組分的質(zhì)量f/i：待測組分的校正因子Ai：待測組分的峰面積f/s：參加的內(nèi)標(biāo)物組分的校正因子AS：內(nèi)標(biāo)物的峰面積ms：內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量W：待測試樣質(zhì)量2023/11/29步驟:a.選內(nèi)標(biāo)物b.測〔查〕f'sf'ic.稱〔量〕取未知樣W，內(nèi)標(biāo)物Ws,均勻混合d.取一定量進(jìn)樣，得色譜圖，測Ai,Ase.計算2023/11/29?測定手續(xù)〔舉例說明〕e.G1用GDX—103測定工業(yè)乙醇中含水量第一步：選S，可選甲醇第二步：配制試樣，準(zhǔn)確稱取m甲=0.306gm乙=5.78g混合,得混合樣品第三步：進(jìn)樣1--3μlA甲=9.64cm2A水=11.50cm22023/11/29%水=m水/m乙×100=100[〔f/水，m/f/甲，m)×(A水/A甲)]×〔m甲/m乙〕=100×[〔0.55/0.58〕×〔11.5/9.64〕]×〔0.306/5.78〕=5.99第四步：查文獻(xiàn)

f‘/甲，m=0.58，f'/水，m=0.552023/11/29e.g.2:測甲苯,乙苯,正丙苯的混合物中各組分含量,以苯作內(nèi)標(biāo)物。組分面積cm2

校正因子fw苯4.001.00甲苯3.840.96乙苯1.950.92正丙苯0.820.90以求甲苯為例2023/11/29*內(nèi)標(biāo)法適用范圍

不能全出峰或只需測某幾個組分時采用*優(yōu)點

準(zhǔn)確度較高操作條件和進(jìn)樣量稍許變動對定量結(jié)果的影響不大。*缺點：

內(nèi)標(biāo)物有時不好找每個試樣的分析，都要進(jìn)行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。2023/11/29假設(shè)將內(nèi)標(biāo)法中的試樣的取樣量W和內(nèi)標(biāo)物參加量ms固定2023/11/29假設(shè)ms，W試是固定值，有%i∝Ai/AS(進(jìn)樣量及內(nèi)標(biāo)物量始終不變)〔3〕內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法2023/11/29項目標(biāo)準(zhǔn)系列（10ml容量瓶）試樣序號12345加純水/ml0.20.40.60.8

加甲醇/ml1.01.01.01.01.0加無水乙醇/ml8.88.68.48.29.0試樣A水1.011.993.113.933.23A甲醇3.363.263.453.303.40Ai/AS0.300.610.901.190.95E.g3用內(nèi)標(biāo)曲線法求酒精中水的百分含量1.選S甲醇2.配制標(biāo)準(zhǔn)系列,分別取2μL(準(zhǔn)確)進(jìn)樣2023/11/29適合大批量試樣的快速分析。需要找到適宜內(nèi)標(biāo)物2023/11/29(4〕外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法〔定量進(jìn)樣法〕

外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定工業(yè)乙醇中水含量見下表……

%i∝AiAS

一定即進(jìn)樣量一定，無需參加內(nèi)標(biāo)物2023/11/29標(biāo)準(zhǔn)系列1234561～5個容量瓶（10ml），分別加入H2OH2O(ml)0.20.40.60.81.0

%H2O2.004.006.008.0010.00X進(jìn)樣量(ml)1.001.001.001.001.001.00A水1.011.993.113.934.123.232023/11/292023/11/29多組分測定2023/11/29優(yōu)點：簡單，速度快，不需查f缺點：準(zhǔn)確度低，進(jìn)樣量不變不易控制。適用范圍：常規(guī)分析，大批量試樣快速分析。

特點及要求：

外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高;操作條件變化對結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大，儀器穩(wěn)定性要好對進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高，應(yīng)準(zhǔn)確進(jìn)樣適用于的快速分析。2023/11/29〔5〕外標(biāo)單點校正法〔計算法〕

%iS=KAi

%iX=KAX

%iS/%iX=Ai/AX要求●必須有待測組分的純試劑或標(biāo)準(zhǔn)試樣●試樣或所配的標(biāo)液中待測組分的含量應(yīng)與待測試樣中組分含量接近?！駵?zhǔn)確進(jìn)樣，每次進(jìn)樣量一定%i∝Ai2023/11/29〔6〕內(nèi)外標(biāo)結(jié)合法%iS/%iX=Ai/AX利用標(biāo)樣先求出試樣中某組分含量外標(biāo)以先求出試樣中某組分含量為內(nèi)標(biāo)物，求其它組分含量內(nèi)標(biāo)2023/11/29例3.在某色譜條件下，取脫高炔塔出口氣體和含二丁烯為73.8ppm的標(biāo)準(zhǔn)氣體各1.00ml，分別進(jìn)樣，得如下數(shù)據(jù)，試計算塔出口混合氣體中各組分含量。2023/11/29解：〔1〕外標(biāo)法求丁二烯含量％i丁二烯(試〕％i丁二烯(試〕=A丁二烯(試)/A丁二烯(標(biāo))×〔％i丁二烯〔標(biāo)〕〕A=1.0625W1/2h％i丁二烯(試〕=8.05/9.33×73.8ppm=64.6ppm(2)內(nèi)標(biāo)法求其它組分

％i丙炔(試〕=0.75×1.20×0.7/〔12.6×0.6〕×〔％i丁二烯〔標(biāo)〕〕＝5.37ppm％i乙烯(試〕=1.0×0.6×1.4/〔12.6×0.6〕×〔％i丁二烯〔標(biāo)〕〕＝7.18ppm2023/11/295定量分析誤差來源

1.樣品取樣代表性2.進(jìn)樣重復(fù)性3.柱系統(tǒng)4.操作條件2023/11/29課堂練習(xí)

1、取一標(biāo)準(zhǔn)乙醇試樣，含水6.22%，進(jìn)樣1μl,得A水=3.11cm2，相同條件下，進(jìn)同樣量待測酒精，得A′水=3.23cm2,求該樣品H2O的含量〔16.46%〕2023/11/292.50℃時，用5埃分子篩分析煤氣中CH4,N2,O2,CO的百分含量，并說明出峰順序。設(shè)已由外標(biāo)法求出煤氣中%N2=13.9，求其余組分含量：進(jìn)樣1μl,AN2=1.87cm2,ACH4=4.46cm2,ACO=1.24cm2,AO2=2.32cm2,fˋN2=2.38,fˋCH4=2.80,fˋO2=1.23,fˋCO=0.30,解：出峰順序：O2>N2>CH4>CO2023/11/29第二節(jié)定量分析2023/11/29課堂練習(xí)21、在氣-液色譜法中，為了改變色譜柱的選擇性，可進(jìn)行如下哪種操作〔〕A改變載氣的種類B改變載氣的速度C改變柱長D改變固定液的種類2、色譜柱長2m，總理論塔板數(shù)為1600，假設(shè)將色譜柱增加到4m，理論塔板數(shù)〔/米〕應(yīng)當(dāng)為〔〕A、3200B、1600C、800D、4003、Van-Deemter方程主要闡述了〔〕A、色譜流出曲線的形狀B、組分在兩相