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第四章 气相色谱分析 Gas Chromatography，GC 气相色谱仪1 气相色谱仪2 第一节 气相色谱法概述 一、色谱法分类 色谱法起源：俄国植物学家茨维特分离植物色素(实验装置、固定相、流动相） 按流动相物态分：气相色谱、液相色谱 1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计;6-压力表；7-进样器;8-色谱柱;9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；  待测物样品被蒸发为气体并注入到色谱分离柱柱顶，以惰性气体（指不与待测物反应的气体，只起运载蒸汽样品的作用，也称载气）将待测物样品蒸汽带入柱内，混合物中各组分在两相间经多次分配，由于它们彼此的分配能力不同，最终实现各组分的分离。 四、气相色谱的组成 1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流 速控制； 2. 进样系统：进样器及汽化室； 3. 色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱 （内壁涂有固定液）； 4. 检测器：可连接各种检测器，以热导检测器 或氢火焰检测器最为常见； 5. 记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪； 6. 温度控制系统：柱室、汽化室、检测器的温度控制。 五、气相色谱流出曲线 (2）用体积表示的保留值 保留体积（VR）：指将组分带出色谱柱所需载气的体积。 VR = tR×F0 （ F0为色谱柱出口处的载气流量，单位：m L / min。） 死体积（VM）：指色谱柱内除了填充物固定相以外的空隙体积、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。 VM = tM ×F0 调整保留体积（VR＇）： V R＇ = VR －VM 3. 相对保留值r21 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = tR2＇ / tR1＇ = VR2＇ / VR1＇ 相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。 r21相差越大，分离越好。 r21 ＝1，不能分离。 例题:在某色谱分析中得到下列数据：保留时间为5.0分钟，死时间为1.0分钟,液相体积为2.0mL,载气出口流速为50mL/分钟.计算: (1)分配比k (2)死体积VM (3)保留体积VR 第二节 气相色谱分析理论 一、分离原理 不同的物质在由两相—固定相和流动相构成的体系中，具有不同的分配系数。当两相做相对运动时，这些物质也随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配。分配系数上有微小差别的物质在移动速度上产生差别，从而使各组份达到分离。 二、分配系数、分配比与滞留因子 ⒈分配系数 组分在色谱柱内的固定相和流动相间发生的吸附、脱附或溶解、挥发的过程称为分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g/mL）的比值，称为分配系数，用K表示。 ⒉分配比 在一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比，用k表示。 分配比越大，保留时间越长；分配比为零，保留时间为死时间。 ⒊滞留因子Rs 组分与载气在色谱柱内的流速之比 三、塔板理论-柱分离效能指标 把色谱分离过程比作蒸馏工程，直接引用蒸馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程，即把连续的色谱过程看作许多小段平衡过程的重复。 ⒈塔板理论的假设 ⑴在一小段间隔（H）内，气相平均组成和液相平均组成很快达到平衡； ⑵载气以脉动式进入色谱柱，且每次进气为一个板体积； ⑶试样沿色谱柱方向纵向扩散忽略不计； ⑷分配系数在各板上是常数。 色谱柱长：L 虚拟的塔板间距离：H 色谱柱理论塔板数：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： ⒉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： ⒊根据塔板理论得出的结论 （1）色谱柱的有效塔板数越多，表示组分在色谱柱内达到平衡的次数越多，柱效越高，所得的色谱峰越窄，对分离有利 ; （2）如果两组分在同一色谱柱上的分配系数相同，那么无论该色谱柱为它们提供的有效塔板数有多大，此两组分仍无法分离; （3）由于不同物质在同一色谱柱上分配系数不同，所以同一色谱柱对不同物质的柱效能也不同，因此在用塔板数或塔板高度表示柱效能时，必须说明是对什么物质而言。 四、 速率理论-影响柱效的因素 速率方程（也称范.弟姆特方程式）: