气相色谱定性定量分析-pg电子平台

一．定性分析

    气相色谱的优点是能对多种组分的混合物进行分离分析，（这是光谱、质谱法所不能的）。但由于能用于色谱分析的物质很多，不同组分在同一固定相上色谱峰出现时间可能相同，进凭色谱峰对未知物定性有一定困难。对于一个未知样品，首先要了解它的来源、性质、分析目的；在此基础上，对样品可有初步估计；再结合已知纯物质或有关的色谱定性参考数据，用一定的方法进行定性鉴定。

 （一）利用保留值定性

 1. 已知物对照法  各种组分在给定的色谱柱上都有确定的保留值，可以作为定性指标。即通过比较已知纯物质和未知组分的保留值定性。如待测组分的保留值与在相同色谱条件下测得的已知纯物质的保留值相同，则可以初步认为它们是属同一种物质。由于两种组分在同一色谱柱上可能有相同的保留值，只用一根色谱往定性，结果不可靠。可采用另一根极性不同的色谱柱进行定性，比较未知组分和已知纯物质在两根色谱柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可认为未知组分与已知纯物质为同一种物质。

    利用纯物质对照定性，首先要对试样的组分有初步了解，预先准备用于对照的已知纯物质（标准对照品）。该方法简便，是气相色谱定性中最常用的定性方法。

  2. 相对保留值法 

    对于一些组成比较简单的已知范围的混合物或无已知物时，可选定一基准物按文献报道的色谱条件进行实验，计算两组分的相对保留值：

                       (5)

  式中：i-未知组分；s-基准物。

    并与文献值比较，若二者相同，则可认为是同一物质。（r_is仅随固定液及柱温变化而变化。）

    可选用易于得到的纯品，而且与被分析组分的保留值相近的物质作基准物。

  2. 保留指数法 

    又称为kovats指数，与其它保留数据相比，是一种重现性较好的定性参数。

    保留指数是将正构烷烃作为标准物，把一个组分的保留行为换算成相当于含有几个碳的正构烷烃的保留行为来描述，这个相对指数称为保留指数，定义式如下：

              (6)

      i_x为待测组分的保留指数，z与 z n 为正构烷烃对的碳数。规定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指数为600、700、800，其它类推。

    在有关文献给定的操作条件下，将选定的标准和待测组分混合后进行色谱实验（要求被测组分的保留值在两个相邻的正构烷烃的保留值之间）。由上式计算则待测组分x的保留指数i_x，再与文献值对照，即可定性。

  3. 联用技术

    气相色谱对多组分复杂混合物的分离效率很高，但定性却很困难。而质谱、红外光谱和核磁共振等是鉴别未知物的有力工具，但要求所分析的试样组分很纯。因此，将气相色谱与质谱、红外光谱、核磁共振谱联用，复杂的混合物先经气相色谱分离成单一组分后，再利用质谱仪、红外光谱仪或核磁共振谱仪进行定性。未知物经色谱分离后，质谱可以很快地给出未知组分的相对分子质量和电离碎片，提供是否含有某些元素或基团的信息。红外光谱也可很快得到未知组分所含各类基团的信息。对结构坚定提供可靠的论据。近年来，随着电子计算机技术的应用，大大促进了气相色谱法与其它方法联用技术的发展。

 二．定量分析

    在一定的色谱操作条件下，流入检测器的待测组分i的含量m_i（质量或浓度）与检测器的响应信号（峰面积a或峰高h）成正比：

                      m_i = f_ia_i      或       m_i= f_i h_i

    式中，f_i 为定量校正因子。要准确进行定量分析，必须准确地测量响应信号，确求出定量校正因子f_i。

    此两式是色谱定量分析的理论依据。

1．峰面积的测量

(1)峰高乘半峰宽法：对于对称色谱峰，可用下式计算峰面积：

                       (7)

     在相对计算时，系数1.06可约去。

 （2）峰高乘平均峰宽法：

                  (8)

对于不对称峰的测量，在峰高0.15和0.85处分别测出峰宽，由下式计算峰面积：

     此法测量时比较麻烦，但计算结果较准确。

（3）自动积分法 

     具有微处理机（工作站、数据站等），能自动测量色谱峰面积，对不同形状的色谱峰可以采用相应的计算程序自动计算，得出准确的结果，并由打印机打出保留时间和a或h等数据。 

  2. 定量校正因子 

    由于同一检测器对不同物质的响应值不同，所以当相同质量的不同物质通过检测器时，产生的峰面积（或峰高）不一定相等。为使峰面积能够准确地反映待测组分的含量，就必须先用已知量的待测组分测定在所用色谱条件下的峰面积，以计算定量校正因子。

                      (9)

 式中： f_i  称为绝对校正因子，即是单位峰面积所相当的物质量。它与检测器性能、组分和流动相性质及操作条件有关，不易准确测量。在定量分析中常用相对校正因子，即某一组分与标准物质的绝对校正因子之比，即：

                  (10)

式中： a_i、a_s分别为组分和标准物质的峰面积； m_i、m_s分别为组分和标准物质的量。m_i、m_s可以用质量或摩尔质量为单位，其所得的相对校正因子分别称为相对质量校正因子和相对摩尔校正因子，用 f_m 和 f_m 表示。使用时常将“相对”二字省去。

校正因子一般都由实验者自己测定。准确称取组分和标准物，配制成溶液，取一定体积注入色谱柱，经分离后，测得各组分的峰面积，再由上式计算f_m 或 f_m 。  

4. 定量方法

（1）归一化法：如果试样中所有组分均能流出色谱柱，并在检测器上都有响应信号，都能出现色谱峰，可用此法计算各待测组分的含量。其计算公式如下：

     (11)

     归一化法简便，准确，进样量多少不影响定量的准确性，操作条件的变动对结果的影响也较小，尤其适用多组分的同时测定。但若试样中有的组分不能出峰，则不能采用此法。

 （2）内标法：

    内标法是在试样中加入一定量的纯物质作为内标物来测定组分的含量。内标物应选用试样中不存在的纯物质，其色谱峰应位于待测组分色谱峰附近或几个待测组分色谱峰的中间，并与待测组分完全分离，内标物的加入量也应接近试样中待测组分的含量。具体作法是准确称取m（g）试样，加入m_s（g）内标物，根据试样和内标物的质量比及相应的峰面积之比，由下式计算待测组分的含量：

                      (12)

            (13)

 由于内标法中以内标物为基准，则 f_s=1。

    内标法的优点是定量准确。因为该法是用待测组分和内标物的峰面积的相对值进行计算，所以不要求严格控制进样量和操作条件，试样中含有不出峰的组分时也能使用，但每次分析都要准确称取或量取试样和内标物的量，比较费时。

    为了减少称量和测定校正因子可采用内标标准曲线法 ——简化内标法：

    在一定实验条件下，待测组分的含量m_i与a_i／a_s成正比例。先用待测组分的纯品配置一系列已知浓度的标准溶液，加入相同量的内标物；再将同样量的内标物加入到同体积的待测样品溶液中，分别进样，测出a_i/a_s，作 a_i/a_s—m  或a_i/a_s—c 图，由a_i（样）/a_s 即可从标准曲线上查得待测组分的含量。

（3）外标法：取待测试样的纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液，分别取一定体积，进样分析。从色谱图上测出峰面积（或峰高），以峰面积（或峰高）对含量作图即为标准曲线。然后在相同的色谱操作条件，分析待测试样，从色谱图上测出试样的峰面积（或峰高），由上述标准曲线查出待测组分的含量。

外标法是最常用的定量方法。其优点是操作简便，不需要测定校正因子，计算简单。结果的准确性主要取决于进样的重视性和色谱操作条件的稳定性。