第十七章气相色谱法 §17-1概述 色谱法是一种用于分离、分析多组分混合物质的非常有效 的方法。色谱法起始于1906年俄国植物学家茨维特对植物色素 分离、分析的研究。用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱 法(gas chromatography 一、分类 根据固定相的状态不同，又可将气相色谱法分为： 气固色谱：多孔性固体为固定相，实际应用较少。 气液色谱：高沸点的有机化合物涂渍在惰性载体上作为 固定相，固定液种类很多，有广泛的实用价 度 回总目录 A
1 第十七章 气相色谱法 §17-1 概 述 色谱法是一种用于分离、分析多组分混合物质的非常有效 的方法。色谱法起始于1906年俄国植物学家茨维特对植物色素 分离、分析的研究。用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱 法（gas chromatography）。 一、分类 根据固定相的状态不同，又可将气相色谱法分为： 气固色谱：多孔性固体为固定相，实际应用较少。 气液色谱：高沸点的有机化合物涂渍在惰性载体上作为 固定相，固定液种类很多，有广泛的实用价 值
§17-1概述 气相色谱分析流程 气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图： 气相色谱流程图 由高压钢瓶1供给的流动相载气。经减压阀2、净化器 3、流量调节器4和转子流速计5后，以稳定的压力恒定的 流速连续流过气化室6、色谱柱7、检测器8，最后放空。 检测器信号经放大并驱动自动记录仪9，同时记录时间与 响应信号的相应关系，从而获得一组峰形曲线，简称色 谱图。 2
2 §17-1 概 述 二、气相色谱分析流程 气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图： 气相色谱流程图 由高压钢瓶1供给的流动相载气。经减压阀2、净化器 3、流量调节器4和转子流速计5后，以稳定的压力恒定的 流速连续流过气化室6、色谱柱7、检测器8，最后放空。 检测器信号经放大并驱动自动记录仪9，同时记录时间与 响应信号的相应关系，从而获得一组峰形曲线，简称色 谱图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9
§17-1概述 三、气相色谱的分离原理 以气液色谱为例：色谱柱中的固定相是惰性担体 上均匀涂布的固定液，当气态的试样组分随载气进入色 谱柱时，试样组分分子与固定液分子充分接触，组分在 固定相和流动相两相间发生溶解、挥发的分配过程，设 Cs为组分在固定相中的浓度，Cm为组分在流动相中的 浓度，则在每次分配过程达到平衡时都应满足下列关 系： Cs ○nn 式中K为分配系数。 不同物质在两相间的K值各不相同。K值大，柱内 停留时间长；K值小，柱内停留时间短。因此试样中各 组分得以分离
3 §17-1 概 述 三、气相色谱的分离原理 以气液色谱为例：色谱柱中的固定相是惰性担体 上均匀涂布的固定液，当气态的试样组分随载气进入色 谱柱时，试样组分分子与固定液分子充分接触，组分在 固定相和流动相两相间发生溶解、挥发的分配过程，设 Cs为组分在固定相中的浓度，Cm为组分在流动相中的 浓度，则在每次分配过程达到平衡时都应满足下列关 系： 式中K为分配系数。 不同物质在两相间的K值各不相同。K值大，柱内 停留时间长；K值小，柱内停留时间短。因此试样中各 组分得以分离。 Cm Cs K =
§17-1 概述 四、气相色谱法的特点 (1)分离效能高。可分离性质非常接近的 同分异构体、立体异构体等物质。 (2)灵敏度高。可以检测10110-12g物 质。 (3)分析速度快。在进样后只要几分钟或 几十分钟即可完成一个分析全过程 (4)应用范围广。在柱温条件下能气化的 有机试样、无机试样都可进行分离与测定
4 §17-1 概 述 四、气相色谱法的特点 （1）分离效能高。可分离性质非常接近的 同分异构体、立体异构体等物质。 （2）灵敏度高。可以检测10-11～10 –12 g物 质。 （3）分析速度快。在进样后只要几分钟或 几十分钟即可完成一个分析全过程。 （4）应用范围广。在柱温条件下能气化的 有机试样、无机试样都可进行分离与测定
§17-2 气相色谱固定相及其选择原则 、 气固色谱固定相（吸附剂） 用气相色谱分析永久性气体及气态烃时，常采用固 体吸附剂作固定相。在固体吸附剂上，永久性气体及气 态烃的吸附热差别较大，故可以得到满意的分离。 1. 常用的固体吸附剂 主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝， 非极性的活 性炭和特殊作用的分子筛等。 2.人工合成的固定相 作为有机固定相的高分子多孔微球（如GDX系列） 是人工合成的多孔共聚物，它既是载体又起固定相的作 用，可在活化后直接用于分离，也可作为载体在其表面 涂渍固定液后再使用。 由于是人工合成的，可控制其孔径的大小及表面性 质。 6
5 §17-2 气相色谱固定相及其选择原则 一、气固色谱固定相（吸附剂） 用气相色谱分析永久性气体及气态烃时，常采用固 体吸附剂作固定相。在固体吸附剂上，永久性气体及气 态烃的吸附热差别较大，故可以得到满意的分离。 1.常用的固体吸附剂 主要有强极性的硅胶，弱极性的氧化铝，非极性的活 性炭和特殊作用的分子筛等。 2.人工合成的固定相 作为有机固定相的高分子多孔微球（如GDX系列） 是人工合成的多孔共聚物，它既是载体又起固定相的作 用，可在活化后直接用于分离，也可作为载体在其表面 涂渍固定液后再使用。 由于是人工合成的，可控制其孔径的大小及表面性 质
§17-2 气相色谱固定相及其选择原则 二、 气液色谱的固定相 将固定液均匀涂渍在载体而成 1.担体（亦称载体） 载体是固定液的支持骨架，使固定液能在其表面上 形成一层薄而匀的液膜。载体应有如下的特点： 第一，具有多孔性， 即比表面积大； 第二，化学惰性且具有较好的浸润性： 第三，热稳定性好 第四，具有一定的机械强度，使固定相在制备和填 充过程中不易粉碎。 载体可以分成两类：硅藻土类和非硅藻土类。 6
6 §17-2 气相色谱固定相及其选择原则 二、气液色谱的固定相 将固定液均匀涂渍在载体而成。 1. 担体（亦称载体） 载体是固定液的支持骨架，使固定液能在其表面上 形成一层薄而匀的液膜。载体应有如下的特点： 第一，具有多孔性，即比表面积大； 第二，化学惰性且具有较好的浸润性； 第三，热稳定性好； 第四，具有一定的机械强度，使固定相在制备和填 充过程中不易粉碎。 载体可以分成两类：硅藻土类和非硅藻土类
§17-2 气相色谱固定相及其选择原则 硅藻士类载体是天然硅藻土经煅烧等处理 后而获得的具有一定粒度的多孔性颗粒。按其 制造方法的不同，可分为红色载体和白色载体 两种。 红色载体因含少量氧化铁颗粒而呈红色。 其机械强度大，孔径小，比表面积大，表面吸 附性较强，有一定的催化活性，适用于涂渍高 含量固定液，分离非极性化合物。 白色载体是天然硅藻土在煅烧时加入少量 碳酸钠之类的助熔剂，使氧化铁转化白色的 铁硅酸钠。白色载体的比表面积小，孔径大， 催化活性小，适用于涂渍低含量固定液，分离 极性化合物。 回总目录
7 §17-2 气相色谱固定相及其选择原则 硅藻土类载体是天然硅藻土经煅烧等处理 后而获得的具有一定粒度的多孔性颗粒。按其 制造方法的不同，可分为红色载体和白色载体 两种。 红色载体因含少量氧化铁颗粒而呈红色。 其机械强度大，孔径小，比表面积大，表面吸 附性较强，有一定的催化活性，适用于涂渍高 含量固定液，分离非极性化合物。 白色载体是天然硅藻土在煅烧时加入少量 碳酸钠之类的助熔剂，使氧化铁转化为白色的 铁硅酸钠。白色载体的比表面积小，孔径大， 催化活性小，适用于涂渍低含量固定液，分离 极性化合物
§17-2 气相色谱固定相及其选择原则 2.固定液 (10 固定液应具有的性质 第一，选择性好，对被分离组分的分配系 数要有适当的差值。 第二，热稳定性好，即沸点高，挥发性 小。 第三，对被测组分有适当的溶解能力。 第四，化学稳定性好，与样品或载气不能 发生不可逆的化学反应。 国目录 8
8 §17-2 气相色谱固定相及其选择原则 2. 固定液 (1) 固定液应具有的性质 第一，选择性好，对被分离组分的分配系 数要有适当的差值。 第二，热稳定性好，即沸点高，挥发性 小。 第三，对被测组分有适当的溶解能力。 第四，化学稳定性好，与样品或载气不能 发生不可逆的化学反应
§17-2 气相色谱固定相及其选择原则 (2)按固定液的相对极性分类 极性是固定液重要的分离特性，按相对极性分类是 种简便而常用的方法（按相对极性分类的常用固定液 列于教材P.286表11-2) (3)固定液的选择原则 在选择固定液时，一般按“相似相溶”的规律选 择，因为这时的分子间的作用力强，选择性高，分离效 果好。 在应用中，应根据实际情况并按如下几个方面考虑： 第一，非极性试样一般选用非极性固定液。非极性固 定液对样品的保留作用，主要靠色散力。分离时，试样
9 §17-2 气相色谱固定相及其选择原则 （2）按固定液的相对极性分类 极性是固定液重要的分离特性，按相对极性分类是 一种简便而常用的方法（按相对极性分类的常用固定液 列于教材P.286表11-2）。 （3）固定液的选择原则 在选择固定液时，一般按“相似相溶”的规律选 择，因为这时的分子间的作用力强，选择性高，分离效 果好。 在应用中，应根据实际情况并按如下几个方面考虑： 第一，非极性试样一般选用非极性固定液。非极性固 定液对样品的保留作用，主要靠色散力。分离时，试样
17-2 气相色谱固定相及其选择原则 中各组分基本上按沸点从低到高的顺序流出色谱柱：若 样品中含有同沸点的烃类和非烃类化合物，则极性化合 物先流出。 第二，中等极性的试样应首先选用中等极性固定 液。 在这种情况下，组分与固定液分子之间的作用力主 要为诱导力和色散力。分离时组分基本上按沸点从低到 高的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性 物，由于此时诱导力起主要作用，使极性化合物与固定 液的作用力加强，所以非极性组分先流出。 第三，强极性的试样应选用强极性固定液。此时，组 分与固定液分子之间的作用主要靠静电力，组分一般按 10
10 §17-2 气相色谱固定相及其选择原则 中各组分基本上按沸点从低到高的顺序流出色谱柱；若 样品中含有同沸点的烃类和非烃类化合物，则极性化合 物先流出。 第二，中等极性的试样应首先选用中等极性固定 液。在这种情况下，组分与固定液分子之间的作用力主 要为诱导力和色散力。分离时组分基本上按沸点从低到 高的顺序流出色谱柱，但对于同沸点的极性和非极性 物，由于此时诱导力起主要作用，使极性化合物与固定 液的作用力加强，所以非极性组分先流出。 第三，强极性的试样应选用强极性固定液。此时，组 分与固定液分子之间的作用主要靠静电力，组分一般按