第四节 色谱定性定量分析方法精选文档.ppt
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1、第四节 色谱定性定量分析方法本讲稿第一页,共三十八页一、色谱定性定量方法一、色谱定性定量方法 色谱分析分为三个阶段:色谱分析分为三个阶段:(1)(1)仪器调试仪器调试 (2)(2)操作条件选择操作条件选择 (3)(3)定性定性-保留值,定量保留值,定量-峰高峰高,峰面积峰面积色谱法分离好色谱法分离好,定性难定性难色谱定性方法色谱定性方法色谱定量分析色谱定量分析本讲稿第二页,共三十八页1.色谱定性方法色谱定性方法 1.用已知物对照定性用已知物对照定性 保保留留时时间间和和保保留留体体积积定定性性、比比保保留留体体积积定定性性、相相对对保保留留值值定定性性、加加入入已已知知物物增增加加峰高定性峰高
2、定性,双柱定性双柱定性2.利用文献的保留值数据定性利用文献的保留值数据定性3.利用保留值的经验规律定性利用保留值的经验规律定性 碳数规律碳数规律、沸点规律沸点规律本讲稿第三页,共三十八页利用保留时间和保留体积定性利用保留时间和保留体积定性 在在色色谱谱固固定定相相和和操操作作条条件件一一定定时时,试试样样的的每每种种组组分分均均有有确确定定的的色色谱谱保保留留值值,因因而而保保留留值值是是色色谱谱定定性性的的基基本本参参数数。即即各各组组分分的的t tR R或或v vR R可可作作为为定定性性的的指指标标。t tR R随随载载气气流流速速的的变变化化而而变变化化,使使用用时时要要注意控制载气流
3、速,而注意控制载气流速,而v vR R不受流速变化的影响。不受流速变化的影响。测定时只要在相同的操作条件下,分别测出已知物和未测定时只要在相同的操作条件下,分别测出已知物和未知样的保留值,比较二者的保留值是否相同,如相同,则两知样的保留值,比较二者的保留值是否相同,如相同,则两者为同一种物质。者为同一种物质。优点:简单优点:简单 缺点:要有纯样,适用于已知物,操作条件要稳定缺点:要有纯样,适用于已知物,操作条件要稳定 示例示例本讲稿第四页,共三十八页本讲稿第五页,共三十八页利用比保留体积定性利用比保留体积定性 利利用用比比保保留留体体积积定定性性,可可不不受受柱柱长长、柱柱内内径径、固固定定液
4、液含含量量和和流流速速的的影影响响。实实验验时时,利利用用V Vg g进进行行比比较较定定性性,T,Tc c为为临临界界温温度度,V,VN N为在绝对温度时测量的保留体积。为在绝对温度时测量的保留体积。本讲稿第六页,共三十八页利用相对保留值定性利用相对保留值定性 利利用用保保留留值值定定性性,需需要要严严格格控控制制操操作作条条件件,否否则则重重复复性性差差。而而用用相相对对保保留留值值定定性性,则则可可消消除除某某些些操操作作条条件的影响。件的影响。令令某某一一组组分分为为s s,其其它它各各组组分分以以i i表表示示,分分别别计计算算已已知知物物各各组组分分的的r risis和和混混合合物
5、物各各色色谱谱峰峰的的r risis值值后后,通通过过比比较较对应的对应的r risis值,其值相同者为同一物质。值,其值相同者为同一物质。优点:比绝对法重现性好优点:比绝对法重现性好缺点:也需要纯样,比绝对法麻烦缺点:也需要纯样,比绝对法麻烦本讲稿第七页,共三十八页利用加入已知物增加峰高定性利用加入已知物增加峰高定性 如果相邻两组分的峰间距太小,或操作条如果相邻两组分的峰间距太小,或操作条件不易控制稳定,因而不易测准保留值时件不易控制稳定,因而不易测准保留值时,可可采用增加峰高的方法定性。此法是将已知物加采用增加峰高的方法定性。此法是将已知物加入试样中入试样中,如果由混合后得色谱图上的某组分
6、如果由混合后得色谱图上的某组分峰高有所增加峰高有所增加,则可以认为试样中含有所加则可以认为试样中含有所加 入入的这一物质。的这一物质。本讲稿第八页,共三十八页利用双柱定性利用双柱定性 有有时时不不同同组组分分在在同同一一根根色色谱谱柱柱上上具具有有相相同同的的保保留留值值,例例如如丁丁烯烯与与异异丁丁烯烯在在阿阿皮皮松松硅硅油油等等非非极极性性柱柱上上具具有有相相同同的的保保留留值值,此此时时可可采采用用双双柱柱法法定定性性,该该法法对对于于同同系系物物的的定性更有利。定性更有利。在在一一根根柱柱子子上上保保留留值值相相同同的的化化合合物物,在在另另一一根根柱柱上上保保留留值值不不同同,分分别
7、别是是当当两两根根柱柱子子极极性性差差大大时时,保保留留值值差差别更大。因此,选择分离的两根柱子极性差应尽量大。别更大。因此,选择分离的两根柱子极性差应尽量大。如如果果用用纯纯样样品品校校对对,也也需需在在两两根根柱柱上上观观察察标标样样峰峰与与未知峰是否始终重合。未知峰是否始终重合。本讲稿第九页,共三十八页2.利用文献的保留值数据定性利用文献的保留值数据定性 在在某某些些情情况况下下,可可利利用用文文献献发发表表的的保保留留值值来来定定性性。通通常常用用的的有有相相对对保保留留值值和和保保留留指指数数,只只要要能能重重现现其其要要求求的的操操作作条条件件,这这些些定定性性数数据据还是可靠的。
8、还是可靠的。利利用用相相对对保保留留值值定定性性的的方方法法前前面面已已介介绍绍。保保留留指指数数I Ix x在在许许多多文献上都可查到,它至今仍是柱保留值最有价值的表达形式。文献上都可查到,它至今仍是柱保留值最有价值的表达形式。保保留留指指数数是是把把物物质质的的保保留留行行为为用用两两个个紧紧靠靠近近它它的的标标准准物物(一般是两个正构烷烃)来标定。并以均一标度来表示。(一般是两个正构烷烃)来标定。并以均一标度来表示。在任何情况下,正构烷烃的保留指数,规定为其碳数乘以在任何情况下,正构烷烃的保留指数,规定为其碳数乘以100100。例如正己烷和正庚烷的保留指数分别为。例如正己烷和正庚烷的保留
9、指数分别为600600和和700700,而其它,而其它物质的保留指数则需在色谱条件下以相邻的正构烷烃为参比物进行物质的保留指数则需在色谱条件下以相邻的正构烷烃为参比物进行测定。测定。本讲稿第十页,共三十八页某物质的保留指数按下式计算:某物质的保留指数按下式计算:式式中中:t tR R 为为调调整整保保留留时时间间;x x为为被被测测物物;z z为为具具有有z z个个碳碳原子的正构烷烃;原子的正构烷烃;z+1z+1为具有为具有z+1z+1个碳原子的正构烷烃。个碳原子的正构烷烃。利利用用上上式式求求出出未未知知物物的的保保留留指指数数,然然后后与与文文献献数数据据对对照照,即即可对未知物进行定性。
10、可对未知物进行定性。确定方法:将碳原子数为确定方法:将碳原子数为Z Z和和Z+1Z+1的正构烷烃加入样品的正构烷烃加入样品X X中进中进行分析,测得它们的调整保留时间,并要求:行分析,测得它们的调整保留时间,并要求:t t R R(Z Z)t t R R(X X)t t R R(Z+1Z+1),本讲稿第十一页,共三十八页优点:测得优点:测得IxIx值与文献值对照就可定性。值与文献值对照就可定性。缺点:缺点:1.1.要有正构烷烃纯样。要有正构烷烃纯样。2.2.可供查阅的文献值太少。可供查阅的文献值太少。3 3柱子与柱温要与文献规定相同柱子与柱温要与文献规定相同本讲稿第十二页,共三十八页例题:例题
11、:在某色谱条件下,文献报道,甲基乙基酮的在某色谱条件下,文献报道,甲基乙基酮的I IX X为为616616,环己,环己烷的烷的I IX X为为585585,现有两种物质,为对其进行定性,按文献报,现有两种物质,为对其进行定性,按文献报道的色谱条件,测量了该组分以及几种正构烷烃的保留值,道的色谱条件,测量了该组分以及几种正构烷烃的保留值,结果为:结果为:n-n-丁烷丁烷 t t R R=2.21min=2.21min,n-n-戊烷戊烷 t t R R=4.10min=4.10minn-n-己烷己烷 t t R R=7.61min=7.61min,n-n-庚烷庚烷 t t R R=14.08min
12、=14.08mint t R R(A)=9.83min t(A)=9.83min t R R(B)=8.4min(B)=8.4min试判断试判断A A、B B是否为甲基乙基酮或环己烷。是否为甲基乙基酮或环己烷。本讲稿第十三页,共三十八页解:解:可见:可见:B B 物质是物质是甲基乙基酮甲基乙基酮A A 物质既物质既不不是是甲基乙基酮,甲基乙基酮,也不是也不是环己烷环己烷本讲稿第十四页,共三十八页碳数规律碳数规律 当当一一个个混混合合物物中中某某几几个个组组分分缺缺乏乏纯纯物物质质,而而且且又又无无已已知知的的保保留留数数据据时时,可可利用下面两个经验规律,通过作图求得保留值,从而对未知物进行定
13、性。利用下面两个经验规律,通过作图求得保留值,从而对未知物进行定性。碳碳数数规规律律是是在在一一定定的的温温度度下下,同同系系物物的的调调整整保保留留时时间间的的对对数数与与分分子中的碳原子数子中的碳原子数n n成正比(成正比(n=1n=1、2 2时可能有偏差):时可能有偏差):式中:式中:A A1 1、c c1 1是与固定液和被分析物质结构有关的经验常数。是与固定液和被分析物质结构有关的经验常数。利用此经验规律定性时,先测出同系物中几个已知组分的调整保留时间,用利用此经验规律定性时,先测出同系物中几个已知组分的调整保留时间,用这些调整保留时间与相应的碳原子数作图,根据该图求出同系物中其它组分
14、的调这些调整保留时间与相应的碳原子数作图,根据该图求出同系物中其它组分的调整保留时间,再与相同条件下测得的未知峰的调整保留时间对照定性。整保留时间,再与相同条件下测得的未知峰的调整保留时间对照定性。碳数规律只适用于碳数规律只适用于同系物同系物,而不适用于同族化合物。,而不适用于同族化合物。本讲稿第十五页,共三十八页沸点规律沸点规律 与与碳碳数数规规律律一一样样,同同系系物物中中比比保保留留体体积积的的对对数数与与其其沸沸点点T Tb b成成比比例例。同同碳碳数数的的碳碳链链异异构构物物的的比比保保留留体体积积的的对对数数与其沸点也有这种关系:与其沸点也有这种关系:式中式中A A2 2、c c2
15、 2为经验常数。为经验常数。利用沸点规律时,先用几个能得到的同系物组利用沸点规律时,先用几个能得到的同系物组分作出分作出lgVlgVg g-T-Tb b图,根据未知物的沸点,找出相应的图,根据未知物的沸点,找出相应的lgVlgVg g值,与待测组分的峰对照定性。值,与待测组分的峰对照定性。本讲稿第十六页,共三十八页2.2.色谱定量分析色谱定量分析 在在一一定定的的操操作作条条件件下下,检检测测器器的的响响应应信信号号(色色谱谱图图上上的的峰峰面面积积或或峰峰高高)与与进进入入检检测测器器的组分的组分i的重量或浓度成正比。的重量或浓度成正比。即:即:或或 上式即为上式即为气相色谱定量分析的依据气
16、相色谱定量分析的依据。显然要。显然要准确进行定量分析,必须要:准确进行定量分析,必须要:(1)准确的测量峰面积准确的测量峰面积Ai(2)求出定量校正因子求出定量校正因子fi(3)正确地选用定量计算方法正确地选用定量计算方法本讲稿第十七页,共三十八页一、峰面积的测量方法一、峰面积的测量方法 峰面积测量的准确度直接影响定量结果。对于不同峰峰面积测量的准确度直接影响定量结果。对于不同峰形的色谱峰必须采用不同的测量方法,才能取得较好的结形的色谱峰必须采用不同的测量方法,才能取得较好的结果,常见的峰形主要有对称峰和不对称峰两类。峰面积的果,常见的峰形主要有对称峰和不对称峰两类。峰面积的测量方法有测量方法
17、有 峰高乘半峰宽法峰高乘半峰宽法 近似测量法近似测量法:峰高乘平均峰宽法峰高乘平均峰宽法 峰高乘保留时间法峰高乘保留时间法 自动积分仪法自动积分仪法 真实测量法:真实测量法:求积仪(或叫面积仪)求积仪(或叫面积仪)本讲稿第十八页,共三十八页1.峰高乘半峰宽法峰高乘半峰宽法该该法法是是把把对对称称色色谱谱峰峰看看作作一一个个等等腰腰三三角角形形,根根据据等等腰腰三三角角形形面面积积的的计计算算方方法法,可可近近似似认认为为峰峰面面积积(A)等等于于峰峰高高(h)与与半半峰峰宽宽(Y1/2)的的乘乘积。积。这样测得的峰面积只有真实面积的这样测得的峰面积只有真实面积的0.94倍,实际峰面积应为:倍,
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