氣相色譜基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)

一、氣相色譜法有哪些特點(diǎn)？答：氣相色譜是色譜中的一種，就是用氣體做為流動(dòng)相的色譜法，在分離分析方面，具有如下一些特點(diǎn)：1、高靈敏度：可檢出10-10克的物質(zhì)，可作超純氣體、高分子單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析。2、高選擇性：可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同位素。3、高效能：可把組分復(fù)雜的樣品分離成單組分。4、速度快：一般分析、只需幾分鐘即可完成，有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn)。5、應(yīng)用范圍廣：即可分析低含量的氣、液體，亦可分析高含量的氣、液體，可不受組分含量的限制。6、所需試樣量少：一般氣體樣用幾毫升，液體樣用幾微升或幾十微升。7、設(shè)備和操作比較簡單儀器價(jià)格便宜。氣相色譜法1.氣相色譜法(GC)：是以氣體為流動(dòng)相的色譜分析法。2.氣相色譜要求樣品：氣化，不適用于大部分沸點(diǎn)高和熱不穩(wěn)定的化合物，對(duì)于腐蝕性能和反應(yīng)性能較強(qiáng)的物質(zhì)更難于分析。大約有15%～20%的有機(jī)物能用氣相色譜法進(jìn)行分析。3.氣相色譜儀的組成：氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。4.氣路系統(tǒng)：包括氣源、凈化器和載氣流速控制；常用的載氣有：氫氣、氮?dú)?、氦氣?.進(jìn)樣系統(tǒng)：包括：進(jìn)樣裝置和氣化室，氣體進(jìn)樣器(六通閥)：試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進(jìn)入分離柱；液體進(jìn)樣器：不同規(guī)格的微量注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細(xì)管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動(dòng)液體進(jìn)樣器，清洗、潤沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過程自動(dòng)完成，一次可放置數(shù)十個(gè)試樣。6.進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣：樣品在汽化室內(nèi)氣化，蒸氣大部分經(jīng)分流管道放空，只有極小一部分被載氣導(dǎo)入色譜柱；不分流進(jìn)樣：樣品直接注入色譜的汽化室，經(jīng)過揮發(fā)后全部引入色譜柱。7.分離系統(tǒng)：色譜柱：填充柱(2～6mm直徑，1～5m長)，毛細(xì)管柱(0.1～0.5mm直徑,幾十米長)。8.溫控系統(tǒng)的作用：溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)；氣化室、色譜柱恒溫箱、檢測(cè)器三部分在色譜儀操作時(shí)均需控制溫度；氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；檢測(cè)器：保證被分離后的組分通過時(shí)不在此冷凝；色譜柱恒溫箱：準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。9.檢測(cè)系統(tǒng)：作用：將色譜分離后的各組分的量轉(zhuǎn)變成可測(cè)量的電信號(hào)；指標(biāo)：靈敏度、線性范圍、響應(yīng)速度、結(jié)構(gòu)、通用性，通用型——對(duì)所有物質(zhì)均有響應(yīng)；專屬型——對(duì)特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)；檢測(cè)器類型：濃度型檢測(cè)器：熱導(dǎo)檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器；質(zhì)量型檢測(cè)器：氫火焰離子化檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器。10.熱導(dǎo)檢測(cè)器的主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好；對(duì)無機(jī)物和有機(jī)物都有響應(yīng)，不破壞樣品；靈敏度不高。11.氫火焰離子化檢測(cè)器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)典型的質(zhì)量型檢測(cè)器；(2)通用型檢測(cè)器(測(cè)含C有機(jī)物)；(3)氫焰檢測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速、死體積小、線性范圍寬等特點(diǎn)；(4)比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)下限可達(dá)10-12g·g-1；缺點(diǎn)：(1)對(duì)載氣要求高；(2)檢測(cè)時(shí)要破壞樣品，無法回收樣品；(3)不能檢測(cè)永久性氣體、水及四氯化碳等。。。12.電子俘獲檢測(cè)器的特點(diǎn)：對(duì)鹵素、硫、磷、氮、氧有很強(qiáng)的響應(yīng)；靈敏度高，可用于痕量農(nóng)藥殘留物的分析；線性范圍較窄。13.火焰光度檢測(cè)器(FPD)：是一種對(duì)含硫、磷化合物具有高選擇性的檢測(cè)器。含硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒被打成有機(jī)碎片，發(fā)出不同波長的特征光譜。14.固定相：固體固定相：固體吸附劑；液體固定相：由載體和固定液組成；聚合物固定相。15.固體固定相：一般為固體吸附劑，常用的有活性炭，硅膠，氧化鋁和分子篩。優(yōu)點(diǎn)：吸附容量大、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)：柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要進(jìn)行活化。應(yīng)用：主要用于惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般氣體和低沸點(diǎn)物質(zhì)。16.作為載體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件：表面有微孔結(jié)構(gòu)，孔徑均勻，比表面積大；化學(xué)和物理惰性，即，與樣品組分不起化學(xué)反應(yīng)，無吸附作用或吸附很弱；熱穩(wěn)定性好；有一定的機(jī)械強(qiáng)度和浸潤性，不易破碎；具有一定的粒度和規(guī)則的形狀，最好是球形。17.對(duì)固定液的要求：在使用溫度下是液體，具有較低的揮發(fā)性；具有良好的熱穩(wěn)定性；對(duì)要分離的各組分應(yīng)具有合適的分配系數(shù)；化學(xué)穩(wěn)定性好，不與樣品組分、載氣、載體發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。18.固定液的分類：非極性固定液、中等極性固定液、強(qiáng)極性固定液、氫鍵型固定液。19.非極性固定液：主要是一些飽和烷烴和甲基硅油，它們與待測(cè)物質(zhì)分子之間的作用力以色散力為主。組分按沸點(diǎn)由低到高順序流出，若樣品中兼有極性和非極性組分，則同沸點(diǎn)的極性組分先出峰。常用的固定液有角鯊?fù)?異三十烷)、阿皮松等。。。適用于非極性和弱極性化合物的分析。20.中等極性固定液：由較大的烷基和少量的極性基團(tuán)或可以誘導(dǎo)極化的基團(tuán)組成，它們與待測(cè)物質(zhì)分子間的作用力以色散力和誘導(dǎo)力為主，組分基本上按沸點(diǎn)順序出峰，同沸點(diǎn)的非極性組分先出峰。常用的固定液有鄰苯二甲酸二壬酯、聚酯等，適用于弱極性和中等極性化合物的分析。21.強(qiáng)極性固定液：含有較強(qiáng)的極性基團(tuán)，它們與待測(cè)物質(zhì)分子間作用力以靜電力和誘導(dǎo)力為主，組分按極性由小到大的順序出峰。常用的固定液有氧二丙腈等，適用于極性化合物的分析。22.氫鍵型固定液：是強(qiáng)極性固定液中特殊的一類，與待測(cè)物質(zhì)分子間作用力以氫鍵力為主，組分依形成氫鍵的難易程度出峰，不易形成氫鍵的組分先出峰。常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，適用于分析含F(xiàn)、N、O等的化合物。23.固定液的選擇：①按極性相似原則選擇：極性相似，溶解度大，分配系數(shù)大，保留時(shí)間長；②按官能團(tuán)相似選擇：酯類——酯或聚酯類固定液；醇類——聚乙二醇固定液。③按主要差別選擇：各組分間沸點(diǎn)是主要差別——非極性固定液；極性為主要差別——極性固定液。④選擇混合固定液：對(duì)于難分離的復(fù)雜樣品，可選用兩種或兩種以上固定液。24.聚合物固定相：既可作為固體固定相，也可作為載體，又稱高分子多孔微球。物質(zhì)在其表面既存在吸附作用，又存在溶解作用。(1)具有較大的比表面積，表面孔徑均勻；(2)對(duì)非極性及極性物質(zhì)無有害的吸附活性，拖尾現(xiàn)象小，極性組分也能出對(duì)稱峰；(3)由于不存在液膜，無流失現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性好；(4)機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性較好，系均勻球形，在填充柱色譜中均勻性、重現(xiàn)性好，有助于減少渦流擴(kuò)散。25.載氣種類的選擇：檢測(cè)器的適應(yīng)性，載氣流速的大小。26.柱溫的選擇：(1)首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度(超過該溫度固定液易流失)和最低使用溫度(低于此溫度固定液以固體形式存在)范圍之內(nèi)。(2)提高柱溫，可以改善傳質(zhì)阻力，有利于提高柱效，縮短分析時(shí)間，但降低了容量因子和選擇性，不利于分離。一般的原則是：在使最難分離的組分盡可能分離的前提下，盡量采用較低的柱溫，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。(3)柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度。(4)組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。27.載體和固定液含量的選擇：配比：固定液在載體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之間。配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。28.進(jìn)樣條件的選擇：進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器線性檢測(cè)范圍之內(nèi)，進(jìn)樣要求動(dòng)作快、時(shí)間短，汽化室一般較柱溫高30~70°C。29.提高色譜分離能力的途徑：(1)塔板理論：增加柱長，減小柱徑，即增加柱子塔板數(shù)；(2)速率理論：減小組分在柱中的渦流擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力，可降低塔板高度。30.毛細(xì)管色譜柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)不裝填料阻力小，長度可達(dá)百米的毛細(xì)管柱，管徑0.2mm；(2)氣流單途徑通過柱子，消除了組分在柱中的渦流擴(kuò)散；(3)固定液直接涂在管壁上，總柱內(nèi)壁面積較大,涂層很薄，則氣相和液相傳質(zhì)阻力大大降低。(4)毛細(xì)管色譜柱柱效高達(dá)每米3000～4000塊理論塔板，一支長度100米的毛細(xì)管柱，總的理論塔板數(shù)可達(dá)104～106。31.毛細(xì)管色譜具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)分離效率高：比填充柱高10～100倍；(2)分析速度快：用毛細(xì)管色譜分析比用填充柱色譜速度；(3)色譜峰窄、峰形對(duì)稱，較多采用程序升溫方式；(4)靈敏度高，一般采用氫焰檢測(cè)器。(5)渦流擴(kuò)散為零。32.毛細(xì)管色譜的類型：(1)涂壁毛細(xì)管柱：將固定液直接涂敷在管內(nèi)壁上。柱制作相對(duì)簡單，但柱制備的重現(xiàn)性差、壽命短。(2)多孔層毛細(xì)管柱：在管壁上涂敷一層多孔性吸附劑固體微粒，構(gòu)成毛細(xì)管氣固色譜。(3)載體涂漬毛細(xì)管柱：將非常細(xì)的擔(dān)體微粒粘接在管壁上，再涂固定液。柱效較涂壁毛細(xì)管柱高。(4)化學(xué)鍵合或交聯(lián)毛細(xì)管柱：將固定液通過化學(xué)反應(yīng)鍵合在管壁上或交聯(lián)在一起。使柱效和柱壽命進(jìn)一步提高。二、氣相色譜的分離原理為何？答：氣相色譜是一種物理的分離方法。利用被測(cè)物質(zhì)各組分在不同兩相間分配系數(shù)（溶解度）的微小差異，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，使原來只有微小的性質(zhì)差異產(chǎn)生很大的效果，而使不同組分得到分離。三、何謂氣相色譜？它分幾類？答：凡是以氣相作為流動(dòng)相的色譜技術(shù)，通稱為氣相色譜。一般可按以下幾方面分類：1、按固定相聚集態(tài)分類：①氣固色譜：固定相是固體吸附劑，②氣液色譜：固定相是涂在擔(dān)體表面的液體。2、按過程物理化學(xué)原理分類：①吸附色譜：利用固體吸附表面對(duì)不同組分物理吸附性能的差異達(dá)到分離的色譜。②分配色譜：利用不同的組分在兩相中有不同的分配系數(shù)以達(dá)到分離的色譜。

③其它：利用離子交換原理的離子交換色譜：利用膠體的電動(dòng)效