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第八章 气相色谱法和原子吸收光谱法
一、气相色谱法 (一)气相色谱法概述
色谱法是一种分离技术，该技术应用于分析化学中，就是色谱分析。它的分析原理是使混合物中各组分在两相间进行分配，其中静止不动的一相称固定相，另一携带混合物流过此固定相的流体称作流动相。当流动相中所含混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用。由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱也有差异。因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间的长短不同，从而按先后次序从固定相中流过。这种借助物质在两相间分配的原理而使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法(对称色层法，层析法) 1．色谱法分类
色谱法从不同的角度出发，有多种分类法。 (1)按流动相的物态分类
气相色谱：流动相是气体的色谱。液相色谱：流动相是液体的色谱。 按两相状态色谱分为四类：
(2)按固定相的性质分类
柱色谱(填充柱色谱、毛细管色谱)、纸色谱(又叫纸层析)、薄层色谱(又叫薄板层析)。
2．气相色谱特点
(1)优点：分离效能高、高选择性、高灵敏性、分析速度性、应用广泛。
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(2)局限性
1)定性时需要标准样品。 2)样品要有一定的挥发性。
3)强极性的大分子不稳定化合物不能直接分析，但对部分高分子或生物大分子可用裂解色谱法，分析其裂解产物。
4)一般不能分析无机物，但部分无机物可转化为金属卤代物，金属螯合物等再进行分析。
(二)气相色谱法的基本原理
气一固色谱分析中的固定相是一种具有多孔性及表面积较大的吸附剂颗粒。被测物质中各组分的分离是基于各组分在吸附剂上的吸附能力不同。试样由载气携带进入色谱柱，被测组分在吸附剂表面进行反复的物理吸附、脱附过程。较难被吸附的组分先流出色谱柱，容易被吸附的组分后流出色谱柱。
气一液色谱分析中的固定相是在化学隋性的固体微粒(此固体是用来支持固定液的，称为担体)表面，涂上一层高沸点有机化合物液膜，这种高沸点有机化合物称为固定液。在气一液色谱柱内，被测物质中各组分的分离是基于各组分在固定液中溶解度的不同。当载体携带被测物质进入色谱柱，和固定相接触时，气相中的被测组分立即溶解到固定液中去。载气连续流经色谱柱，溶解在固定液中的被测组分会从固定液中挥发到气相中。随着载气的流动，挥发至气相中的被测组分分子又会溶解在前面的固定液中。这样反复多次溶解、挥发、再溶解、再挥发。由于各组分在固定液中溶解能力不同，溶解度大的组分就较难挥发，停留在柱中的时间就长些，往前移动得就快些，而溶解度小的组分，则相反。经过一定时间后，各组分彼此分离。
物质在固定相和流动相(气相)之间发生吸附、脱附、溶解和挥发的过程叫做分配过程。被测组分按其溶解和挥发能力(或吸附和脱附能力)的大小，按一定比例分配在固定相和气相方向。溶解度(或吸附能力)大的组分分配给固定相多一
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些，气相中的量小一些；溶解度(或吸附能力)小的组分分配给固定相的量少些，气相中的量多了一些。在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数K。
当K<1时，组分在固定相中的浓度小于流动相中的浓度。 当K＝1时，组分在固定相中的浓度等于流动相中的浓度。 当K>1时，组分在固定相中的浓度大于流动相中的浓度。
气相色谱是利用不同的物质在两相间具有不同的分配系数，当两相做相对运动时，试样中的各组分在两相间经过反复多次的分配，而使各组分分离。 (三)气相色谱仪组成：
1．载气系统，包括气源、气体净化、气体流速控制和测量； 2．进样系统，包括进样器、气化室；
3．分离系统，包括色谱柱、柱箱和恒温装置； 4．检测系统，包括检测器、检测仪的电源及控温装置；
5．记录系统，包括放大器、记录仪，有的仪器还有数据处理装置。 (四)色谱流出曲线和基本术语(气相色谱法的常用术语)
1．色谱图：试样中的各组分经色谱柱分离后，随载气依次流出色谱柱，经检测器转换成为电信号，再由记录仪将各组分的浓度变化记录下来，得到色谱图(即色谱流出曲线)。它是以组分的浓度变化比为纵坐标，流出时间为横坐标的一条曲线。
2．基线：检测器系统噪声随时间变化的线。稳定的基线是一条直线。
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(1)基线漂移：基线随时间定向的缓慢变化。 (2)基线噪声：各种因素所引起的基线起伏。
3．保留值：表示试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值。
死时间tM：不被固定相吸附或溶解的气体(如空气)通过色谱柱的时间。在色谱图上为从进样开始到色谱顶峰的时间。
保留时间tR：试样各组分通过色谱柱所需要的时间。色谱图上为被测组分从进样开始到组分色谱顶峰的时间。
调整保留时间t'R：扣除死时间后的保留时间。 t'R＝tR一tM
死体积VM：色谱柱在填充后柱管内固定相颗粒间所剩留的空间，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，后两项不计时的死体积用下式计算： VM＝tMF0
式中F0——载气体积流速。
保留体积VR：从进样开始到柱后被测组分出现浓度最大值时所通过的载气体积。
调整保留体积V'R：扣除死体积后的保留体积。 V’R＝t'R·F0或V'R＝VR一VM
相对保留值r21：某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比。
4．区域宽度和峰高
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色谱峰区域宽度是色谱流出曲线中的一个重要参数。从色谱分离角度看，区域宽越窄越好。
标准偏差σ：0．607倍峰高处色谱峰宽度的一半。图8—1中EF的一半。
半峰宽度Y1/2：又称半宽度或区域宽度，色谱峰高一半处的宽度，图8—1中GH。它与标准偏差的关系为
峰底宽度y：从色谱峰两侧拐点作切线，两切线在基线上的截距，如图8—1中的IJ所示。它与标准偏差的关系为 Y＝4σ
峰高：色谱峰顶到基线的垂直距离。 5．固定液的相对极性Px按下式计算
强极性固定液β，β’一氧二丙腈的相对极性P＝100，非极性固定液角鲨烷的相对极性P＝0。
q1、q2、qx分别为一对物质苯一环己烷在β，β’一氧二丙腈、角鲨烷及待测固定液上的相对保留值。
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山东大学期末考试复习-水分析化学[第八章气相色谱法和原子吸收光谱法]山东大学期末考试知识点复习
