1mg的某组分通过检测器时产生的mV数;
当试样为气体时,S的单位为mV&8226;ml/ml,即1ml载气中携带1ml的某组分通过检测器时产生的mV数;
对于浓度型的检测器:灵敏度的定义为:1mL载气中含有1mg或1mL样品时,检测器输出的毫伏数。
对于质量型检测器:
当试样为液体和气体时,S的单位均为:mV&8226;s/g,即每秒钟有1g的组分被载气携
带通过检测器所产生的mV数。
灵敏度不能全面地表明一个检测器的优劣,因为它没有反映检测器的噪音水平。由于信号可以被放大器任意放大,S增大的同时噪声也相应增大,因此,仅用S不能正确评价检测器的性能。
(二)检测限(敏感度)
噪声——当只有载气通过检测器时,记录仪上的基线波动称为噪声,以 N 表示。噪声大,表明检测器的稳定性差。
检测限——是指检测器产生的信号恰是噪声的二倍(3N)时,单位体积或单位时间内进入检测器的组分质量,以D 表示。灵敏度、噪声、检测限三者之间的关系为:
检测限的单位:对于浓度型检测器为mg/ml或 ml/ml;对质量型检测器为:g/s。 检测限是检测器的重要性能指标,它表示检测器所能检出的最小组分量,主要受灵敏度和噪声影响。D 越小,表明检测器越敏感,用于痕量分析的性能越好。
在实际分析中,由于进入检测器的组分量很难确定(检测器总是处在与气化室、色谱柱、记录系统等构成的一个完整的色谱体系中)。 所以常用最低检出量表示:
图2 检测器噪声
(三)最低检出量——恰能产生2倍噪声信号时的色谱进样量,以 Q0 表示。 (三)线性范围
检测器的线性范围是指其响应信号与被测组分进样质量或浓度呈线性关系的范围。通常用最大允许进样量QM与最小检出量Q0的比值来表示。比值越大,检测器的线性范围越宽,线性范围越大,定量范围越宽,表明试样中的大量组分或微量组分,检测器都能准确测定。不同的检测器线性范围不同
§2.6 气相色谱定性方法
内容提要:根据保留值进行定性,与其他方法联用 重点难点:根据保留值进行定性 授课方式:讲授
【板书】下述内容黑体部分
【讲解】
一、概述:各种物质在一定色谱条件下都有确定不变的保留值,因此保留值可作为一种定性指标.
现状:GC定性分析还存在一定问题.其应用仅限于当未知物通过其它方面的考虑(如来源,其它定性方法的结果等)后,已被确定可能为某几个化合物或属于某种类型时作最后的确证;其可靠性不足以鉴定完全未知的物质。
近年,GC/MS、GC/光谱联用技术的开发,计算机的应用,打开了广阔的应用前景。 二、根据色谱保留值进行定性
定性方法的可靠性与色谱柱的分离效率有密切的关系,为了提高可靠性,应该采用重现性较好和较少受到操作条件影响的保留值.
由于保留时间(或保留体积)受柱长、固定液含量、载气流速等操作条件的影响比较大,因此一般适宜采用仅与柱温有关,而不受操作条件影响的相对保留值r21作为定性指标.
1.对于比较简单的多组分混合物,如果其中所有待测组分均为已知,它们的色谱峰也能一一
分离,那么为了确定各个色谱峰所代表的物质,可将各个保留值与各相应的标准试样在同一条件下所测得的保留值进行对照比较,确定各个组分(相对保留值法)。 2.未知峰鉴定:
a.首先充分利用对未知物了解到的情况(来源,性质等)估计出未知物可能是哪几种化合物; b.再从文献中找出这些化合物在某固定相上的保留值,与未知物在同一固定相上的保留值进行粗略比较,以排除一部分,同时保留少数可能的化合物;
c.然后将未知物与每一种可能化合物的标准试样在相同的色谱条件下进行验证,比较两者的保留值是否相同. ì 如果未知物与标准试样的保留值相同,但峰形不同,仍然不能认为是同一物质
í 将两者混合起来进行色谱实验,如果发现有新峰或在未知峰上有不规则的形状(例如峰略有分叉等)出现,则表示两者并非同一物质; ? 如果混合后峰增高而半峰宽并不相应增加,则表示两者很可能是同一物质.
3.多柱法: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(极性)不同的色谱柱进行分离,观察未知物和标准试样的保留值是否始终重合 三.保留指数法:是一种重现性较其他保留数据都好的定性参数;
方法:保留指数I是把物质的保留行为用两个紧靠近它的标准物(一般是两个正构烷烃)来标定,并以均一标度来表示.
I=100[logXi-logXz)/(logXz+1-logXz)+Z]
通式I=100[ n(logXi-logXz)/(logXz+n-logXz)+Z ] 2-53 要求:被测物i的保留值X值应恰好在两个正构烷烃的X值之间,即
XZ 小结; 因此,欲求某物质的保留指数I值,只要将它与相邻的正构烷烃混合在一起,在给定条件下进行GC实验,然后用上式求I. 例:求乙酸正丁酯在阿皮松L柱上,柱温为100℃ 时的保留指数. 解:选正庚烷、正辛烷两个正构烷烃,实验得知乙酸正丁酯的峰在该两个正构烷烃峰的中间,X为: 正庚烷(n- C7) XZ =174.0mm lg174.0=2.2406; 乙酸正丁酯 Xi =310.0mm lg310.0=2.4914; 正辛烷(n- C8)XZ+1 =373.4mm lg373.4=2.5722. 代入2-53式可得; I=775.63 同一物质在同一柱上,其I值与柱温呈直线关系,这便于用内插法或外推法求出不同柱温下的I 值。 保留指数法的准确度和重现性都好,相对误差小于1%,只要柱温和固定液相同,就可用文献上发表的保留指数进行定性鉴定,而不必用纯物质。 三、与其它方法结合的定性分析法 1.与质谱、红外光谱等仪器联用 GC与MS联用,是目前复杂未知物定性问题最有效工具之一. 2.与化学方法配合进行定性分析:带有某些官能团的化合物,经一些特殊试剂处理,发生物理变化或化学反应后,其色谱峰将会消失或提前或移后,比较处理前后色谱图的差异,就可初步辨认试样含有哪些官能团。 四、利用检测器的选择性进行分析:不同类型的检测器对各种组分的选择性和灵敏度是不相同的。 TCD对无机物和有机物都有响应;FID对有机物灵敏度高,对无机物无响应;ECD只对含 有卤素、氧、氮等电负性强的组分灵敏度高;FPD只对含硫、磷的物质有信号。 §2.6 气相色谱定量方法 内容提要:GC定量方法 重点难点:重在了解 授课方式:讲授 【板书】下述内容黑体部分 【讲解】 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mi(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: mi = fiAi 或 mi= fi hi 式中,fi 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fi 。 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: 在相对计算时,系数1.06可约去。 (2)峰高乘平均峰宽法: 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。 式中: fi 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: 式中: Ai、As分别为组分和标准物质的峰面积; mi、ms分别为组分和标准物质的量。mi、ms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 fm 和 fM 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fm 或 fM 。常用的标准物质,对TCD是苯,对FID是正庚烷 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。不便快速分析。 (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ms(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 fs=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mi与Ai/As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Ai/As,作 Ai/As—m 或Ai/As—C 图,由Ai(样)/As 即可从标准曲线上查得待测组分的含量。特点:1)不必求校正因子;2)不必严格定量进样,适合快速分析 内标物的选择是重要的: a.它应该是试样中不存在的纯物质; b.加入的量应接近于被测组分; c.要求内标物的色谱峰位于被测组分色谱峰附近,或几个被测组分色谱峰的中间,并与这些组分完全分离; d.应注意内标物与欲测组分的物理及物理化学性质(如挥发度,化学结构,极性以及溶解度等)相近. 这样,当操作条件变化时,更有利于内标物及欲测组分作均匀的变化. (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。 单点校正法 操作:配制一个和被测组分含量十分接近的标准溶液,定量进样,由被测组分和外标组分峰面积比或峰高比来求被测组分的质量分数. wi/ws= Ai/As wi= Ai/As &8226; ws 由于ws与As均为已知,故可令Ki= ws /As ,得 wi= Ai &8226; Ki 2-69 式中Ki为组分i的单位面积质量分数校正值,这样,测得Ai,乘以Ki即得被测组分的质量分数.此法假定标准曲线是通过坐标原点的直线,因此可由一点决定这条直线,Ki即直线的斜率,因而称之为单点校正法. ------------------------- 第三章 高效液相色谱分析(HPLC) 内容提要:了解高效液相色谱法的优点及适用范围;理解各种分离方式的原理及选择原则;了解高效液相色谱仪的主要部件及高效液相色谱法基本流程; 理解常用检测器的原理、适用的分析对象及适用范围; 重点难点:高效液相色谱法的优点及适用范围;各种分离方式的原理及选择原则 授课方式:讲授 【板书】下述内容黑体部分 【讲解】 §3.1高效液相色谱的特点 一、定义:液相色谱法是指流动相为液体的色谱技术。 二、特点 1.高压: 可达150~350×105 Pa 2.高速: 高速由于使用高压泵输送流动相,采用梯度洗脱装置,用检测器在柱后直接检测洗脱组分等,HPLC完成一次分离分析一般只需几分钟到几十分钟,比经典液相色谱快得多。例,分离20种氨基酸,经典色谱法要20多小时,用HPLC只需1小时. 3.高效:高效由于使用了细颗粒、高效率的固定相和均匀填充技术,高效液相色谱法分离效率极高,柱效一般可达每米104理论塔板。近几年来出现的微型填充柱(内径lmm)和毛细管液相色谱柱(内径0.05umm),理论塔板数超过每米105,能实现高效的分离。 4.高灵敏度: 紫外检测器10-9 g,荧光检测器10-11g 5.高度自动化计算机的应用,使 HPLC 不仅能自动处理数据、绘图和打印分析结果,而且还可以自动控制色谱条件,使色谱系统自始至终都在最佳状态下工作,成为全自动化的仪器。 6.应用范围广(与气相色谱法相比) HPLC 可用于高沸点、相对分子质量大、热稳定性差的有机化合物及各种离子的分离分析。如氨基酸、蛋白质、生物碱、核酸、甾体、维生素、抗生素等。气相色谱仅能分析在操作温度下能气化而不分解的物质。对高沸点化合物、非挥发性物质、热不稳定化合物、离子型化合物及高聚物的分离、分析较为困难。致使其应用受到一定程度的限制,据统计只有大约20%的有机物能用气相色谱分析;而液相色谱则不受样品挥发度和热稳定性的限制,它非常适合分子量较大、