色谱的定性和定量分析

第四章色谱的定性和定量分析4.1色谱定性分析4.1.1利用已知物对照定性依据：各种物质在一定的实验条件下均有确定的保留值前提条件：对样品的组成比较清楚(1)利用保留时间或保留体积定性将已知纯物质和未知物在相同的色谱条件进样分析被测组分tR＝5min某纯物质tR＝5min可能是同一物质优点：操作简单快速缺点：柱温、流动相流速、进样量等操作条件对保留值的影响较大用已知纯物质对照定性醇溶液定性色谱图A：甲醇B：乙醇C：正丙醇D：正丁醇E：正戊醇也可以通过在样品中加入标准物，看试样中哪个峰增加来确定（2）双色谱系统定性改变色谱条件以改变分离选择性，使不同的物质显示不同保留值.观察未知物和标准物的保留值是否改变以验证是否为同一物质.GC:双柱定性，或降低柱温提高定性的准确性LC：改变流动相或固定相，或者两者同时改变4.1.2利用文献保留数据定性(1)相对保留值定性'(),'()'()'()'()RiisRsRiRsRitrtttt相对保留值：组分的调整保留值标准物的调整保留值只与柱温和两相性质有关，与其他操作条件无关在样品和标准中分别加入同一种基准物s,将样品的ri,s和标准物的ri,s相比较来确定样品中是否含有i组分，可消除两次进样引起的误差。（2）保留指数定性保留指数I以正构烷烃作为参比标准，人为的定义正构烷烃的保留指数为它的碳原子数乘以100，如：正已烷I=600，正庚烷I=700组分的保留指数用适当的正构烷烃的保留值表示。测定组分的保留指数IX时，选定两个正构烷烃作为标准，其中一个碳原子数为z，另一个碳原子数为z+n，被测组分的调整保留值应在两者之间。Ix＝100{z＋n[lgtR’(x)－lgtR’(z)]lgtR’(z+n)－lgtR’(z)}I只与固定相的性质、柱温有关4.1.3利用检测器选择性响应定性如：火焰光度检测器对S、P物质组成有响应;电子捕获检测器对电负性大的组分灵敏度高;氢火焰检测器只对有机物有响应;在实际工作中，可采用双检测器定性.4.1.5化学方法定性（1）柱前反应在样品进入色谱柱前加入特征试剂，使样品中的某些组分与特征试剂反应，使色谱峰的保留值发生变化或色谱峰消失。比较反应前后的色谱图，判断样品中存在的组分。（2）柱上扣除反应在分析柱前加一预柱（前置柱），预柱中装有特殊的试剂，使得某些组分在其上发生不可逆反应而除去。例如：酸性前置柱能把胺不可逆地吸附于其中。用作扣除反应的仪器，一般在柱前装有切换阀，样品既能通过前置柱后进入分析柱，也能直接进入分析柱，以利比较。（3）柱后反应收集色谱柱后的流出物，再与各种官能团试剂反应，利用官能团定性反应对组分定性。4.1.5色谱与其它仪器联用方法定性将色谱与质谱或红外光谱联用定性。实质色谱仪－质谱仪（或红外光谱仪）的进样装置质谱仪（红外光谱仪）－色谱仪的检测器（1）色谱－质谱联用色谱－质谱联用流程图试样色谱柱分子分离器样品分子离子源室质量分析器载气真空系统离子检测室总离子流图质谱图大气悬浮物中有机物的总离子流图GC-MS02468101214Retentiontime(min)桉叶油素质谱图（2）色谱－红外光谱联用联用系统获取的色谱图并不是检测信号的直接输出，而是将红外检测器记录的干涉图经计算机处理后的结果，称为重建色谱图。①化学图（chemigram)化学图又称为官能团色谱图。这是一种从所收集的全部光谱信息中选取感兴趣信息加以显示的方法。化学图的横坐标为随时变化的光谱信号或时间，纵坐标为强度。②Gram-Schmidt重建色谱图利用Gram－Schmidt矢量正交化方法直接从干涉图取样而建立的色谱图。下面是一个烷基酚粗产品的分析：主要试验条件：Varian3400气相色谱仪，交联甲基聚硅氧烷柱300×0.53min（id），膜厚7μm，载气（N2）：1.58mL·min-1，不分流，无尾吹。进样2μm，柱温：126℃，保持10min，然后以4℃·min-1升到200℃。Nicolet5S×S红外光谱仪。光管：长：15cm，内径：1mm，光管和传输线温度：200℃。③红外总吸收色谱图（TIA）与化学图相似，其峰的响应是相应的干涉图变换成光谱图后全波数或部分波数区的红外吸收强度的积分值。该图类似于GC－MS中的总离子流图（TIC），但其横坐标为数据点而不是时间。（3）多机联用技术质谱法优点：检测灵敏度高，能提供相对分子质量，分子碎片等结构信息，且谱库数据丰富缺点：对分子的空间构型和各结构单元间的连接方式的判断有困难红外光谱法优点：可提供整个分子的基因信息缺点：检测灵敏度较低色谱－红外光谱－质谱联用可以在线获得更多的结构信息。例：使用串联式的GC/FTIR/MS对一个镇静药混合物进行分析的实验。使用HP-5（SE-54）色谱柱，柱长25m，内径0.32mm，膜厚0.52μm。光管和质谱接口传输线为HP-5柱，柱长1.1m，内径0.1mm，膜厚0.17μm。载气：He，柱温：由70℃以15℃·min-1升到275℃。按出峰顺序各组分依次为：仲丁巴比妥，异戊巴比妥，戊巴比妥，度冷丁，速巴比妥，导眠能和苯巴比妥。（4）多维色谱联用技术目前已出现的多维色谱联用有GC/GC/MS，GC/GC/MS/MS，LC/GC/MS，LC/GC/FTIR等例：GC/GC/MS分析苯乙烯中含量在百万分之几的杂质。主要试验条件：某一级色谱柱为3m，内径2mm的3％silar10cpyrex填充柱，第2级色谱为柱长为30mm的DB-170熔融石英毛的管径。左图为第一维色谱获得的色谱图，其中进入冷阱并被导入第二维色谱柱的流出物用A表示，B为苯乙烯的峰。右图为第二维色谱获得的色谱图，经质谱分析表明，图中1-3号峰为二甲苯的异构体，4-6号峰为含3个碳的烷基苯的异构体。4.2色谱定量分析定量依据：iiiiiiimfAmfhfi一定条件下，Em或式中：为比例常数，称为定量校正因子。定量计算①准确测定峰的面积或峰高②求出定量校正因子③选择定量的方法4.2.1峰面积的测量（1）峰高乘半峰宽峰形对称，且不太窄时适应12Ahy＝这样计算的峰面积是实际峰面积的0.94倍，实际的峰面积应为：121.065Ahy作相对计算时，1.065可以省略。（2）峰高乘平均峰宽不对称峰采用此法计算较为准确0.150.8512Ahyy（3）峰高代替峰面积定量对于一定的样品，操作条件严格不变时，在一定的进样范围内，半峰宽不变。当峰形较窄时，用此法定量更准确。（4）峰高乘保留时间在一定操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，对于狭窄峰或半峰宽以上重叠的峰可用此法计算。1.065RAhbt作相对计算时，1.065和b可以略去。这种方法对含量相对较大的组分有一定的误差。（5）数字积分仪和色谱数据工作站4.2.2定量校正因子同一检测器对不同类型物质的响应值不同m1m2时，A1A2所以，不能用A直接计算含量，必须乘上一个校正因子，使组分的面积值转化为相应的物质量.'1iiiiiiiiiiiimfAmfASfSfff式中：绝对定量校正因子，表示单位峰面积所代表的被测组分的量仪器的响应值（灵敏度）由于进样误差及不容易将实验条件控制完全一致,因此，也不容易准确地测量实际工作中，一般以相对定量校正因子代替''''''''''1,,iisiiiisisssisiiiisisssisiiiiiwrmfffmfAmAfmfmAAASmAmSASAmmfSSmffff的定义：样品中各组分的定量校正因子与标准物的定量校正因子之比：式中：为相对响应值为组分的量之比（重量，体积，摩尔）为相对定量校正因子（）'iisfAA的测量方法：准确称量标准物和被测组分的质量。混合后进样，测和，然后计算。例：乙酸乙酯：乙酸丁酯：乙酸戊酯＝5mL:5mL:5mL＝0.901：0.882：0.871'''1.000.8820.9010.8710.901fAfAAfA乙乙丁丁乙戊戊以乙酸乙酯为标准，注意：测定时，进样量应在仪器的线性范围内4.2.3定量分析方法（1）归一化法样品中所有组分都能流出色谱柱，且检测器都能检出响应信号时，可用此法进行定量计算.设样品中有n个组分，则组分i的百分含量为：'''121122''''''%100100............iiiinnniwimivmfACmmmfAfAfAffffff式中：用时，测得的组分为重量百分含量。用时，测得的组分为摩尔百分含量。用时，测得的组分为体积百分含量。''''''''1122''%100......iinnfhCfhfhfhf对于狭窄的色谱峰，若测量参数为峰高时，式中：为峰高定量校正因子采用峰高定量时应注意：①操作条件严重影响峰高；②柱吸附，柱超载会使色谱峰变形；③进样速度直接影响峰高和峰宽。（2）内标法当试样中的组分不能全部出峰，或不需定量的色谱峰未能定性或重叠时，可用此法。例：醇类混合物中乙醇含量的测定（丙酮作内标物）设试样质量为m(g)，内标物为ms(g)，待测物：mi＝fi’Ai内标物：ms＝fs’As%Ci＝×100＝×100mimmsfi’Aifs’Asm＝fi’Aifs’Asmsm·×100内标法一般以内标物为基准，即fs’＝1.00若m、ms固定，则式子可化简为：%Ci＝×常数AiAs以Ci%对Ai/As作图，可得内标标准曲线。（3）外标法（标准曲线法）若试样中被测组分浓度变化不大时，可采用单点校正法。Ci%＝×Cs%AiAs用一系列不同浓度C标准溶液进样测量峰面积A,以A对C作图绘出标准曲线几种定量方法的比较方法项目归一化法内标法外标法计算公式由工作曲线直接查得称重配样不需要需要不需要进样量不需准确不需准确需准确操作条件稳定性一次分析过程中条件需稳定一次分析过程中条件需稳定全部过程中条件需严格不变对组分出峰的要求全部组分内标物及所测组分所测组分校正因子需全部组分的校正因子需内标及所测组分的校正因子不需要使用检测器通用型检测器选择性检测器有时不适用选择性检测器适用范围多组分试样中各组分含量的分析微量组分的精确定量日常控制分析和大量同类样品的分析nn2211iiiAf...AfAfAfxs's'isiimffAAm4-2-4影响定量分析准确性的因素（1）样品的稳定性和代表性；（2）样品的导入,样品量取误差为2-5%；（3）柱系统的影响：分离状况、热分解和吸附等；（4）操作条件的影响：柱温、载气流速、检测器等。