浙江大学：《中级化学实验》课程教学课件（讲稿）气相色谱法实验

Gas Chromatography气相色谱实验浙江大学化学系陈关喜guanxi@zju.edu.cn

气相色谱实验 浙江大学 化学系 陈关喜 guanxi@zju.edu.cn

一、本实验的目的GC法分离丁醇异构体及其含量测定1：掌握气相色谱仪的基本构成及基本操作2.掌握色谱柱分离化学物质的原理，以及影响分离度的因素3.掌握分离度的计算方法4：掌握气相色谱中保留值定性与内标法定量的分析方法

一、本实验的目的 GC法分离丁醇异构体及其含量测定 1．掌握气相色谱仪的基本构成及基本操作 2．掌握色谱柱分离化学物质的原理，以及影响分离度的因素 3．掌握分离度的计算方法 4．掌握气相色谱中保留值定性与内标法定量的分析方法

二、气相色谱仪简介InjectorFlowportcontrollerRecorder大ColumnDetectorColumnovenCarrier gas

二、气相色谱仪简介

三、仪器组成1、载气口气相色谱使用的载气必须是化学情性的载气要求非常纯净，必要时还需要现场净化除水、去杂常用的有：氮气、氨气、氩气、氢气、二氧化碳载气的选择主要考虑与检测器的类型匹配

三、仪器组成 1、载气  气相色谱使用的载气必须是化学惰性的  载气要求非常纯净，必要时还需要现场净化除水、去杂  常用的有：氮气、氦气、氩气、氢气、二氧化碳  载气的选择主要考虑与检测器的类型匹配

2、进样口The split /splitless injectol口“瞬间”进样-Rubberseptum微量进样器国Septum purge outletCarriergas温度比难挥发组分的福inlet沸点高50℃以上SplitoutletHeatedmetalblock填充色谱柱进样量为AVapourisationchamberGlass liner0.1 ~ 20 μL口毛细管色谱柱Column10-3 ~ 10-2 μL

2、进样口  “瞬间”进样  微量进样器  温度比难挥发组分的 沸点高50℃以上  填充色谱柱进样量为 0.1 ~ 20 μL  毛细管色谱柱 10-3 ~ 10-2 μL

3、色谱柱填充柱口化学情性、规格均一的填料填料表面均匀涂覆液态的固定相大多数填充柱长度为1.5~10m，内径2~4mm口毛细管色谱柱熔融石英毛细管色谱柱内径小于1mm，长度几米~上百米Polyimide coatingFused silica tubeChemicallybonded stationaryphase

3、色谱柱  填充柱 化学惰性、规格均一的填料 填料表面均匀涂覆液态的固定相 大多数填充柱长度为1.5 ~ 10m，内径2 ~ 4 mm  毛细管色谱柱 熔融石英毛细管色谱柱 内径小于1 mm，长度几米~上百米

4、柱温控制温控误差在0.1℃以内口适宜的柱温为略高于样品的平均沸点降低柱温，能提高分离度、延长分析所需时间提高柱温，出峰速度加快、分离度下降如果样品中各组分沸点相差悬殊，则要采用程序升温方法，兼顾低沸点组分和高沸点组分，得到合适的出峰时间分布

4、柱温控制  温控误差在0.1℃以内  适宜的柱温为略高于样品的平均沸点  降低柱温，能提高分离度、延长分析所需时间  提高柱温，出峰速度加快、分离度下降  如果样品中各组分沸点相差悬殊，则要采用程序升温方法， 兼顾低沸点组分和高沸点组分，得到合适的出峰时间分布

5、检测器DynamicTypeDetectabilityDetectorSupport gasesSelectivityrange类型辅助气选择性检测器检测限响应范围107Mass flow100 pgFlameionization(FID)Hydrogen and airMost organic compoundsThermal conductivity107IngConcentrationReferenceUniversal(TCD)Halides, nitrates, nitriles,Electron capture10550 fgConcentrationMake-upperoxides, anhydrides,(ECD)organometallicsNitrogen-phosphorus10610 pgMass flowHydrogen and airNitrogen,phosphorus(NPD)Sulphur, phosphorus, tin, boron,FlamephotometricHydrogen and air103Mass flow100 pgarsenic, germanium, selenium,(FPD)possibly oxygenchromiumAliphatics,aromatics,ketonesesters,aldehydes,amines,1072 pgMake-upPhoto-ionization (PID)Concentrationheterocyclics, organosulphurs,some organometallics

5、检测器 Detector 检测器 Type 类型 Support gases 辅助气 Selectivity 选择性 Detectability 检测限 Dynamic range 响应范围 Flame ionization (FID) Mass flow Hydrogen and air Most organic compounds 100 pg 107 Thermal conductivity (TCD) Concentration Reference Universal 1 ng 107 Electron capture (ECD) Concentration Make-up Halides, nitrates, nitriles, peroxides, anhydrides, organometallics 50 fg 105 Nitrogen-phosphorus (NPD) Mass flow Hydrogen and air Nitrogen, phosphorus 10 pg 106 Flame photometric (FPD) Mass flow Hydrogen and air possibly oxygen Sulphur, phosphorus, tin, boron, arsenic, germanium, selenium, chromium 100 pg 103 Photo-ionization (PID) Concentration Make-up Aliphatics, aromatics, ketones, esters, aldehydes, amines, heterocyclics, organosulphurs, some organometallics 2 pg 107

口氢火焰离子化检测器（FID）TheFlamelonisationDetector氢气在空气中燃烧形成氢火焰有机化合物在该火焰中燃烧，产生离子和电子火焰的上方附加一个强电Collectorelectrode场和一个集电极Flame ignitioncoil离子和电子就会在电场作+300V用下定向移动，并在集电Polarising voltage极上形成电压差质量型检测器灵敏度高、噪音低、线性响应范围宽HydrogenAir构造简单、维护简便、耐用性好Column样品彻底烧毁

 氢火焰离子化检测器(FID)  氢气在空气中燃烧形成氢 火焰  有机化合物在该火焰中燃 烧，产生离子和电子  火焰的上方附加一个强电 场和一个集电极  离子和电子就会在电场作 用下定向移动，并在集电 极上形成电压差  质量型检测器  灵敏度高、噪音低、线性 响应范围宽  构造简单、维护简便、耐 用性好  样品彻底烧毁

四、色谱原理当样品通过进样口汽化进入色谱柱，化合物分子会溶解在固定相，随后在温度、气流作用下再次汽化到流动相，这个过程不断反复，微弱的性质差别被不断累计放大，直至流出色谱柱；有两种力同时影响组分的分离，即（1）建立在拉乌尔定律基础上的蒸汽压平衡力和（2）组分分子与固定相分子间的作用力，组分最终从柱后流出的次序就是这两种力相互“竞争”的结果。与固定相亲和力强的化合物，汽化到流动相比较难，流出色谱柱的时间（保留时间Retentiontime，Rt）也就比较长：保留时间还取决于蒸汽压和汽化焰，即与沸点密切相关；保留时间受色谱柱温度、流动相速度的影响也很明显。根据相似相溶的原理，不同极性的色谱柱适合分离相应极性的化合物

四、色谱原理  当样品通过进样口汽化进入色谱柱，化合物分子会溶解在固定相，随后 在温度、气流作用下再次汽化到流动相，这个过程不断反复，微弱的性 质差别被不断累计放大，直至流出色谱柱；  有两种力同时影响组分的分离，即（1）建立在拉乌尔定律基础上的蒸汽 压平衡力和（2）组分分子与固定相分子间的作用力，组分最终从柱后流 出的次序就是这两种力相互“竞争”的结果。  与固定相亲和力强的化合物，汽化到流动相比较难，流出色谱柱的时间 （保留时间Retention time，Rt）也就比较长；  保留时间还取决于蒸汽压和汽化焓，即与沸点密切相关；保留时间受色 谱柱温度、流动相速度的影响也很明显。  根据相似相溶的原理，不同极性的色谱柱适合分离相应极性的化合物