色谱分析之定性定量精品文稿.ppt
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1、色谱分析之定性定量第1页,本讲稿共42页1 1、利用已知物直接对照法定性、利用已知物直接对照法定性 利利用用已已知知物物直直接接对对照照定定性性,是是一一种种简简单单可可靠靠的的方方法法,在在具具有有已已知知标标样样的的情情况况下下,常常使使用用该该方方法法。该该法法定定性性的的依依据据是是:在在一一定定柱柱条条件件(柱柱长长、固定相)、操作条件下,组分有固定的保留值。固定相)、操作条件下,组分有固定的保留值。但但也也应应注注意意:(A A)相相同同的的物物质质在在相相同同条条件件下下,有有相相同同的的保保留留值值;(B B)在在相相同同条条件件下下,有有相相同同保留值的不一定是同一物质。保留
2、值的不一定是同一物质。第2页,本讲稿共42页(1 1)利用保留值定性)利用保留值定性 如前所述,在一定的柱条件和操作条件下,准确测如前所述,在一定的柱条件和操作条件下,准确测量未知物和已知物的保留值,若相同,则初步可认为它量未知物和已知物的保留值,若相同,则初步可认为它们属于相同物质。该法的缺点是保留值受操作条件影响们属于相同物质。该法的缺点是保留值受操作条件影响大、载气流速、温度的微小变化都会使保留值改变,从大、载气流速、温度的微小变化都会使保留值改变,从而给定性带来困难。而给定性带来困难。(2 2)利用相对保留值定性)利用相对保留值定性 由由于于“r r2/12/1 仅仅受受柱柱温温、固固
3、定定相相的的影影响响,而而不不受受操操作作条条件件(如如流流速速、柱柱长长、填填充充情情况况等等)的的影影响响。因因此此在在柱柱温温、固固定定相相一一定定时时,“r r2/12/1 为为定定值值,可可作作为为定定性性的的较可靠的参数。较可靠的参数。第3页,本讲稿共42页(3 3)利用双柱或多柱定性)利用双柱或多柱定性 在一根色谱柱上用保留值鉴定组分有时不在一根色谱柱上用保留值鉴定组分有时不一定可靠,因为不同物质有可能在同一色谱柱一定可靠,因为不同物质有可能在同一色谱柱上具有相同的保留值。所以应采用双柱或多柱上具有相同的保留值。所以应采用双柱或多柱法进行定性分析。即采用两根或多根性质(极法进行定
4、性分析。即采用两根或多根性质(极性)不同的色谱柱进行分离,观察未知物和标性)不同的色谱柱进行分离,观察未知物和标准样品的保留值是否始终重合。如果仍获得相准样品的保留值是否始终重合。如果仍获得相同的保留值,则定性结果一般就没有什么问题同的保留值,则定性结果一般就没有什么问题了。因为两种不同组分,在两根或多根不同极了。因为两种不同组分,在两根或多根不同极性固定液柱上,保留值相同之机会是极少的。性固定液柱上,保留值相同之机会是极少的。第4页,本讲稿共42页(4 4)利用已知物增加峰高法定性)利用已知物增加峰高法定性 如如果果样样品品组组成成复复杂杂,峰峰间间距距小小,且且操操作作条条件件不不易易控控
5、制制恒恒定定时时,峰峰高高增增加加法法是是在在此此条条件件下下最最可可靠靠的的定定性性方方法法。具具体体方方法法是是:先先进进一一样样品品,得得一一色色谱谱图图,然然后后在在样样品品中中加加入入定定量量的的标标准准已已知知物物,同同样样条条件件下下进进样样,从从得得到到新新的的色色谱谱图图上上看看,如如果果某某个个峰峰加加高高了了,则则该该峰峰就就是是加加入入的的标标准准已已知物的组分。知物的组分。利利用用已已知知物物直直接接对对照照法法定定性性,方方法法简简单单,但但试试样样的的大大概概组组成成应应该该预预先先有有所所了了解解,而而且且还还需准备对照用的已知纯物质。需准备对照用的已知纯物质。
6、第5页,本讲稿共42页2 2、利用保留指数定性、利用保留指数定性 保保留留指指数数是是一一种种重重现现性性较较其其它它保保留留数数据据都都好好的的定定性性参参数数,可可根根据据所所用用固固定定相相和和柱柱温温直直接接与与文文献献值值对照而不需标准样品。对照而不需标准样品。保保留留指指数数I I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(一一般般是是两两个个正正构构烷烷烃烃)来来标标定定。某某物物质的保留指数可由下式计算而得:质的保留指数可由下式计算而得:第6页,本讲稿共42页 式式中中X XN N为为保保留留值值,可可以以用用调调整整保保留留时时间间t t
7、R R、调调整整保留体积保留体积V VR R或相应的记录纸的距离表示。或相应的记录纸的距离表示。i i为为被被测测物物质质,Z Z,Z Z1 1代代表表具具有有Z Z个个和和Z Z1 1个个碳碳原原子子数数的的正正构构烷烷烃烃。被被测测物物质质的的X XN N值值应应恰恰在在这这两两个个正正构构烷烷烃的烃的X XN N值之间,即值之间,即X XNZNZX XNINIX XN N(Z+1Z+1)。正正构构烷烷烃烃的的保保留留指指数数则则人人为为地地定定为为它它的的碳碳数数乘乘以以100100,例例如如正正戊戊烷烷、正正已已烷烷、正正庚庚烷烷的的保保留留指指数数分分别别为为500500、60060
8、0、700700 欲欲求求某某物物质质的的保保留留指指数数,只只要要与与相相邻邻的的正正构构烷烷烃烃混混合合在在一一起起(或或分分别别的的),在在给给定定条条件件下下进进行行色色谱实验,然后按上式计算其保留指数。谱实验,然后按上式计算其保留指数。第7页,本讲稿共42页 现以乙酸正丁酯在阿皮松现以乙酸正丁酯在阿皮松L L柱上,柱温为柱上,柱温为100100时的保时的保留指数为例来加以说明。选正庚烷、正辛烷两个正构烷留指数为例来加以说明。选正庚烷、正辛烷两个正构烷烃,乙酸正丁酯的峰在此两正构烷烃峰的中间。烃,乙酸正丁酯的峰在此两正构烷烃峰的中间。设相当于调整保留时间的记录纸距离为:设相当于调整保留
9、时间的记录纸距离为:正庚烷(正庚烷(n-Cn-C7 7)X XNZNZ174.0mm log174.0174.0mm log174.02.24062.2406乙酸正丁酯乙酸正丁酯 X XNiNi310.0mm log310=2.4914310.0mm log310=2.4914正辛烷正辛烷(n-C(n-C8 8)X XN(z+1)N(z+1)373.4mm log373.4373.4mm log373.42.57222.5722 Z Z7 7,将上述数据代入上式得:,将上述数据代入上式得:第8页,本讲稿共42页 保保留留指指数数的的有有效效数数字字为为三三位位,其其准准确确度度和和重重现现性性
10、都都很很好好,误误差差1 1,因因此此只只要要柱柱温温和和固固定定液液相相同同,就就可可用用文文献献上上发发表表的的保保留留指指数数进进行行定定性性鉴鉴定定,而而不不必用纯物质。必用纯物质。第9页,本讲稿共42页3 3、与其它方法结合的定性分析法、与其它方法结合的定性分析法(1 1)与质谱、红外光谱筹仪器联用)与质谱、红外光谱筹仪器联用 较较复复杂杂的的混混合合物物经经色色谱谱柱柱分分离离为为单单组组分分,再再利利用用质质谱谱、红红外外光光谱谱或或核核磁磁共共振振等等仪仪器器进进行行定定性性鉴鉴定定。其其中中特特别别是是气气相相色色谱谱和和质质谱谱的的联联用用,是是目目前前解解决决复复杂杂未未
11、知知物物定定性性问问题题的的有有效效方法之一。方法之一。(2 2)与化学方法配合进行定性分析)与化学方法配合进行定性分析 带带有有某某些些官官能能团团的的化化合合物物,经经一一些些特特殊殊试试剂剂处处理理,发发生生物物理理变变化化或或化化学学反反应应后后,其其色色谱谱峰峰将将会会消消失失或或提提前前或或移移后后,比比较较处处理理前前后后色色谱谱图图的的差差异异,就就可可初初步步辨辨认认试试样样含含有有哪哪些些官官能能团团。使使用用这这种种方方法法可可直直接接在在色色谱谱系系统统中中装装上上预预处处理理柱柱。若若反反应应过过程程进进行行较较慢慢可可进进行行复复杂杂的的试试探探性性分分析析,也也可
12、可使使试试样样与与试试剂剂在在注注射射器器内内或或者者其其它它小小容容器器内内反反应应,再再将将反反应应后后的的试试样样注入色谱柱。注入色谱柱。第10页,本讲稿共42页4 4、利用检测器的选择性进行定性分析、利用检测器的选择性进行定性分析 不不同同类类型型的的检检测测器器对对各各种种组组分分的的选选择择性性和和灵灵敏敏度度是是不不相相同同的的,例例如如热热导导池池检检测测器器对对无无机机物物和和有有机机物物都都有有响响应应,但但灵灵敏敏度度较较低低;氢氢焰焰电电离离检检测测器器对对有有机机物物灵灵敏敏度度高高,而而无无机机气气体体、水水分分、二二硫硫化化碳碳等等响响应应很很小小,甚至无响应;甚
13、至无响应;电电子子捕捕获获检检测测器器只只对对含含有有卤卤素素、氧氧、氮氮等等电电负负性性强强的的组组分有高的灵敏度。分有高的灵敏度。又又如如火火焰焰光光度度检检测测器器只只对对含含硫硫、磷磷的的物物质质有有讯讯号号。碱碱盐盐氢氢焰焰电电离离检检测测器器对对含含卤卤素素、硫硫、磷磷、氮氮等等杂杂原原子子的的有有机机物物特特别别灵灵敏敏。利利用用不不同同检检测测器器具具有有不不同同的的选选择择性性和和灵灵敏度,可以对未知物大致分类定性敏度,可以对未知物大致分类定性。第11页,本讲稿共42页而而当当流流速速较较大大时时,传传质质项项(C C项项)为为控控制制因因素素,宜宜采采用用相相对对分分子子质
14、质量量较较小小的的载载气气(H H2 2、HeHe),此此时时组组分分在在载载气气中中有有较较大大的的扩扩散散系系数数,可减小气相传质阻力,提高柱效。可减小气相传质阻力,提高柱效。选择载气时还应考虑对不同检测器的适应性。选择载气时还应考虑对不同检测器的适应性。第12页,本讲稿共42页二、定量分析二、定量分析1 1、定量分析的、定量分析的依据依据 在一定操作条件下,分析组分在一定操作条件下,分析组分i i的质量(的质量(m mi i)或其在载气中的浓度是与检测器的响应信号或其在载气中的浓度是与检测器的响应信号(色谱图上表现为峰面积(色谱图上表现为峰面积A Ai i或峰高或峰高h hi i)成正比
15、)成正比的,即:的,即:A Ai iS Si i.m.mi i 或:或:m mi i=A=Ai i/S/Si i=f=fi iAAi i 这就是色谱定量分析的依据。这就是色谱定量分析的依据。式中式中S Si i为响应值,为响应值,f fi i 为校正因子。为校正因子。第13页,本讲稿共42页由上式可见,在由上式可见,在定量分析中需要定量分析中需要:(1 1)准确测量峰面积;准确测量峰面积;(2 2)准确求出比例常数准确求出比例常数f fi i(称为定量校正因(称为定量校正因子);子);(3 3)根据上式正确选用定量计算方法,将测得组根据上式正确选用定量计算方法,将测得组分的峰面积换算为百分含量
16、。下面分别讨论之。分的峰面积换算为百分含量。下面分别讨论之。2 2、峰面积测量法、峰面积测量法 峰面积的测量直接关系到定量分析的准确度。峰面积的测量直接关系到定量分析的准确度。常用峰面积测量方法(根据峰形的不同)有如下常用峰面积测量方法(根据峰形的不同)有如下几种:几种:第14页,本讲稿共42页(1 1)峰高乘半峰宽法)峰高乘半峰宽法 当色谱峰为对称峰时可采用此法。根据等腰三角当色谱峰为对称峰时可采用此法。根据等腰三角形面积的计算方法,可以近似认为峰面积等于峰高乘形面积的计算方法,可以近似认为峰面积等于峰高乘以半峰宽:以半峰宽:A=hYA=hY1 12 2这样测得的峰面积为实际峰面积的这样测得
17、的峰面积为实际峰面积的0.940.94倍倍,实际上峰面积,实际上峰面积应为:应为:A=1.065 hYA=1.065 hY1 12 2显然,在作绝对测量时(如测灵敏度),应乘以显然,在作绝对测量时(如测灵敏度),应乘以1.0651.065。但。但在相对计算时,在相对计算时,1.0651.065可约去。可约去。由于此法简单、快速,所以在实际工作中常采用;但由于此法简单、快速,所以在实际工作中常采用;但对于不对称峰、很窄或很小的峰,由于对于不对称峰、很窄或很小的峰,由于Y Y1 12 2 。测量误。测量误差较大,就不能应用此法。差较大,就不能应用此法。第15页,本讲稿共42页(2 2)峰高乘峰底宽
18、度法)峰高乘峰底宽度法 对矮而宽的色谱峰,用下式计算峰面积较为准确。对矮而宽的色谱峰,用下式计算峰面积较为准确。A=1.02 hA=1.02 hi iY Y(3 3)峰高乘平均峰宽法)峰高乘平均峰宽法 对于不对称色谱峰使用此法可得较准确的结果。对于不对称色谱峰使用此法可得较准确的结果。所谓平均峰宽是指在峰高所谓平均峰宽是指在峰高0.150.15和和0.850.85处分别测峰宽,处分别测峰宽,然后取其平均值:然后取其平均值:第16页,本讲稿共42页(4 4)峰高乘保留值法)峰高乘保留值法 在一定操作条件下,同系物的半峰宽与保留在一定操作条件下,同系物的半峰宽与保留时间成正比,即:时间成正比,即:
19、Y Y1/21/2 t tR R 所以:所以:Y Y1/21/2btbtR R A AhYhY1/21/2hbthbtR R 在相对计算时,在相对计算时,b b可约去,于是:可约去,于是:A AhYhY1/21/2hthtR R 此法适用于狭窄的峰,或有的峰窄、有的此法适用于狭窄的峰,或有的峰窄、有的峰又较宽的同系物的峰面积测量。峰又较宽的同系物的峰面积测量。第17页,本讲稿共42页(5 5)积分仪法)积分仪法 自动积分仪是测量峰面积最方便的工具,自动积分仪是测量峰面积最方便的工具,速度快,线性范围宽,精度一般可达速度快,线性范围宽,精度一般可达0.20.22 2,对小峰或不对称峰也能得出较准
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