色谱定性定量分析方法实用全套.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 色谱(s p)定性定量分析方法,第一页，共39页。,一、色谱定性(dng xng)定量方法,色谱分析分为三个阶段：,(1)仪器调试,(2)操作(cozu)条件选择,(3)定性-保留值，定量-峰高,峰面积,色谱法分离好,定性难,色谱定性方法,色谱定量分析,第二页，共39页。,1.色谱定性(dng xng)方法,1.用已知物对照定性,保留时间和保留体积定性、比保留体积定性、相对保留值定性、加入已知物增加峰高定性，双柱定性,2.利用文献(wnxin)的保留值数据定性,3.利用保留值的经验规律定性,碳数规律、沸点规律,第三页，共39页。,利用保留时间(shjin)和保留体积定性,在色谱固定相和操作(cozu)条件一定时，试样的每种组分均有确定的色谱保留值，因而保留值是色谱定性的基本参数。即各组分的tR或vR可作为定性的指标。tR随载气流速的变化而变化，使用时要注意控制载气流速，而vR不受流速变化的影响。,测定时只要在相同的操作(cozu)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，则两者为同一种物质。,优点：简单,缺点：要有纯样，适用于已知物，操作(cozu)条件要稳定,示例,第四页，共39页。,第五页，共39页。,利用(lyng)比保留体积定性,利用比保留体积定性，可不受柱长、柱内径、固定液含量和流速的影响。实验时，利用Vg进行比较定性,Tc为临界温度(ln ji wn d),VN为在绝对温度时测量的保留体积。,第六页，共39页。,利用相对(xingdu)保留值定性,利用保留值定性，需要严格控制操作条件，否则重复性差。而用相对保留值定性，则可消除某些(mu xi)操作条件的影响。,令某一组分为s，其它各组分以i表示，分别计算已知物各组分的ris和混合物各色谱峰的ris值后，通过比较对应的ris值，其值相同者为同一物质。,优点：比绝对法重现(zhn xin)性好,缺点：也需要纯样，比绝对法麻烦,第七页，共39页。,利用(lyng)加入已知物增加峰高定性,如果相邻两组分的峰间距太小，或操作条件不易控制稳定，因而不易测准保留值时,可采用增加峰高的方法定性。此法是将已知物加入试样中,如果由混合后得色谱(s p)图上的某组分峰高有所增加,则可以认为试样中含有所加 入的这一物质。,第八页，共39页。,利用双柱(shun zh)定性,有时不同组分在同一根色谱柱上具有相同的保留值，例如丁烯与异丁烯在阿皮松硅油(u yu)等非极性柱上具有相同的保留值，此时可采用双柱法定性，该法对于同系物的定性更有利。,在一根柱子上保留值相同的化合物，在另一根柱上保留值不同，分别是当两根柱子极性差大时，保留值差别更大。因此，选择分离的两根柱子极性差应尽量大。,如果用纯样品校对，也需在两根柱上观察标样峰与未知峰是否始终重合。,第九页，共39页。,2.利用文献(wnxin)的保留值数据定性,在某些情况下，可利用文献发表的保留值来定性。通常用的有相对保留值和保留指数，只要能重现其要求的操作条件(tiojin)，这些定性数据还是可靠的。,利用相对保留值定性的方法前面已介绍。保留指数Ix在许多文献上都可查到，它至今仍是柱保留值最有价值的表达形式。,保留指数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。,在任何情况下，正构烷烃的保留指数，规定为其碳数乘以100。例如正己烷和正庚烷的保留指数分别为600和700，而其它物质的保留指数则需在色谱条件(tiojin)下以相邻的正构烷烃为参比物进行测定。,第十页，共39页。,某物质(wzh)的保留指数按下式计算：,式中：tR 为调整保留时间；x为被测物；z为具有z个碳原子的正构烷烃；z+1为具有z+1个碳原子的正构烷烃。,利用上式求出未知物的保留指数，然后与文献数据对照，即可对未知物进行定性。,确定方法(fngf)：将碳原子数为Z和Z+1的正构烷烃加入样品X中进行分析，测得它们的调整保留时间，并要求：tR（Z）tR（X）tR（Z+1），,第十一页，共39页。,优点：测得Ix值与文献值对照就可定性。,缺点：1.要有正构烷烃纯样。,2.可供查阅的文献值太少。,3柱子(zh zi)与柱温要与文献规定相同,第十二页，共39页。,例题(lt)：,在某色谱条件下，文献(wnxin)报道，甲基乙基酮的IX为616，环己烷的IX为585，现有两种物质，为对其进行定性，按文献(wnxin)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，结果为：,n-丁烷 tR，n-戊烷 tR,n-己烷 tR，n-庚烷 tR,tR(A)=9.83min tR,试判断A、B是否为甲基乙基酮或环己烷。,第十三页，共39页。,解：,可见：,B 物质(wzh)是甲基乙基酮,A 物质(wzh)既不是甲基乙基酮，也不是环己烷,第十四页，共39页。,碳数规律(gul),当一个混合物中某几个组分缺乏(quf)纯物质，而且又无已知的保留数据时，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性。,碳数规律是在一定的温度下，同系物的调整保留时间的对数与分子中的碳原子数n成正比（n=1、2时可能有偏差）：,式中：A1、c1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。,碳数规律只适用于同系物，而不适用于同族化合物。,第十五页，共39页。,沸点(fidin)规律,与碳数规律一样，同系物中比保留体积的对数与其沸点Tb成比例。同碳数的碳链异构物的比保留体积的对数与其沸点也有这种关系：,式中A2、c2为经验常数。,利用沸点规律时，先用几个能得到的同系物组分作出lgVg-Tb图，根据未知物的沸点，找出相应(xingyng)的lgVg值，与待测组分的峰对照定性。,第十六页，共39页。,2.色谱(s p)定量分析,在一定的操作条件下，检测器的响应信号（色谱图上的峰面积或峰高）与进入检测器的组分i的重量或浓度成正比。,即：或,上式即为气相色谱定量分析的依据。显然(xinrn)要准确进行定量分析，必须要：,（1）准确的测量峰面积Ai,（2）求出定量校正因子fi,（3）正确地选用定量计算方法,第十七页，共39页。,一、峰面积(min j)的测量方法,峰面积测量的准确度直接影响定量结果。对于不同峰形的色谱峰必须采用不同的测量方法，才能取得(qd)较好的结果，常见的峰形主要有对称峰和不对称峰两类。峰面积的测量方法有,峰高乘半峰宽法,近似测量法:峰高乘平均峰宽法,峰高乘保留时间法,自动积分仪法,真实测量法：,求积仪（或叫面积仪）,第十八页，共39页。,1.,峰高乘半峰宽法,该法是把对称色谱峰看作(kn zu)一个等腰三角形，根据等腰三角形面积的计算方法，可近似认为峰面积（A）等于峰高（h）与半峰宽（Y1/2）的乘积。,这样测得的峰面积只有真实面积的倍，实际峰面积应为：,在作相对计算时，可以略去，不影响测定结果。但在作绝对测量时，如测灵敏度，比表面积时，就不能省略。,此法简便，是一种最常用的近似方法。它主要用于对称峰。不对称峰不能应用，很窄和很小的峰的半峰宽测量误差很大。,第十九页，共39页。,2.峰高乘平均(pngjn)峰宽法,对于不对称的色谱峰，可采用此法。所谓(suwi)平均峰宽是指在峰高和处分别测峰宽，然后取其平均值，由此测得的峰面积为：,此法虽有测量上的麻烦，但结果还是比较准确。,第二十页，共39页。,3.峰高乘保留(boli)时间法,在一定的操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，即：,将Y1/2值代入前面式子中得：,式中b为常数，在作相对(xingdu)测量时，和b均可约去。,此法简便、快速而准确，特别适用于窄峰和分离不到一半峰的峰面积测量。对含量相差悬殊的峰、非同系物的峰不适用。,第二十一页，共39页。,4.自动(zdng)积分仪法,自动积分仪可自动测出某一曲线所围成的面积，是最方便的一种测量工具。此法对不对称(duchn)峰和对称(duchn)峰都能快速和准确测量，其精密度可达0.22%。但测量较小峰时，误差较大。,5.求积仪（或叫面积(min j)仪）法,2,。方法的精密度随峰面积减小而降低，此时可以加大纸速，以增大峰面积，并重复多测几次，以降低测量相对误差。此法多用于,不对称色谱峰,。,第二十二页，共39页。,二、定量校正(jiozhng)因子,色谱分析的定量依据是，在一定的操作条件下，进样量与峰面积成正比。但由于同一种检测器对不同物质有不同的灵敏度，故等量(dn lin)的不同物质通过检测器时，所产生的峰面积就不相等，因而不能直接用峰面积来计算物质的含量。为了使峰面积能真实地反映出物质的含量，就需用定量因子对峰面积进行校正。,校正因子的表示法,校正因子的测量,第二十三页，共39页。,1.校正(jiozhng)因子的表示法,由式 得,式中：fi为绝对校正因子，即单位峰面积所代表的物质量。fi主要由仪器的灵敏度来决定，既不容易测准也无法应用，但物质的相对响应值相同，所以在定量分析中都是用相对校正因子f/i，即为某物质与一标准物质s的绝对校正因子之比值。,热导池检测器用苯作为标准物，氢火焰检测器用正庚烷作为标准物，,由于被测物质使用的计量单位不同，校正因子又可分为：“重量校正因子”、“摩尔校正因子”、“体积校正因子”。（通常(tngchng)把相对二字略去）。,相对响应值,第二十四页，共39页。,重量(zhngling)校正因子（）,这是一种最重要的定量校正(jiozhng)因子。,式中：Ai、As、mi、ms分别为待测物和标准物的峰面积和重量。,第二十五页，共39页。,摩尔校正(jiozhng)因子（）,即,式中：Mi、Ms分别(fnbi)为被测物和标准物的分子量。,第二十六页，共39页。,体积校正(jiozhng)因子（）,如果样品为气体(qt)也可以用体积校正因子，则体积校正因子就是摩尔校正因子，因为一摩尔任何物质在条件相同时的体积相同，比如一摩尔任何物质在标准状态下都是升。,对于气体(qt)样品，用摩尔校正因子，可得体积百分数,第二十七页，共39页。,相对(xingdu)响应值（）,相对响应值也叫相对应答值，是被测物质i和标准物质s的绝对响应值之比：,相对响应值与相对校正因子(ynz)的关系是，当计量单位相同时就互为倒数，即：,第二十八页，共39页。,2.校正(jiozhng)因子的测量,校正因子的测量方法是准确称量被测组分和标准物质，混均后在实验条件下进行分析，注意进样量应在检测器的线性范围之内。测量各峰面积，由,和,计算重量校正因子、摩尔校正因子。如果几次测量数值接近(jijn)，可取其平均值。,校正因子除自己测定外，也可以引用文献上所发表的数据。,第二十九页，共39页。,三、定量(dngling)方法,目前常用的定量方法主要有归一化法，内标法和外标法三种。这些(zhxi)定量方法各有其优缺点和适用范围，应根据实际情况，正确选用。,归一化法,内标法,外标法,第三十页，共39页。,n-己烷 tR，n-庚烷 tR,但测量较小峰时，误差较大。,利用双柱(shun zh)定性,峰高乘半峰宽法,优点：比绝对法重现(zhn xin)性好,由于被测物质使用的计量单位不同，校正因子又可分为：“重量校正因子”、“摩尔校正因子”、“体积校正因子”。,z+1为具有z+1个碳原子的正构烷烃。,测定方法与峰面积校正因子相同。,Pi%=mi/m100%=Ai fi，ms/AS fs，m100%,第二十六页，共39页。,解：根据内标法计算公式，间二甲苯的百分含量i为,确定方法(fngf)：将碳原子数为Z和Z+1的正构烷烃加入样品X中进行分析，测得它们的调整保留时间，并要求：tR（Z）tR（X）tR（Z+1），,测定时只要在相同的操作(cozu)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，则两者为同一种物质。,n-己烷 tR，n-庚烷 tR,Pi%=mi/m100%=Ai fi，ms/AS fs，m100%,归一化法,当试样中所有组分都能流出色谱(s p)柱，且在检测器上都能产生信号时，可用此法计算组分含量。当测量参数为峰面积时，归一化的计算公式为：,式中f/i为几个组分中i组分的峰面积校正因子。,如试样中各组分的校正因子很接近，则上式可简化为：,第三十一页，共39页。,当测量参数为峰高时，归一化法的计算公式为：,式中：fih为几个组分中i组分的峰高校(goxio)正因子，须自行测定。测定方法与峰面积校正因子相同。,特点及要求：,归一化法简便、准确；,进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响(yngxing)不大；,仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。,第三十二页，共39页。,内标法,当混合物中所有组分不能全部流出色谱柱，或检测器不能对各组分都产生信号，或只需测定混合物中某几个组分时，可采用此法定量。,内标法就是准确称取样品量，加入一定量的某种物质作内标物，根据被测物和内标物的重量及其色谱图上响应的峰面积比求出被测物组分的含量。(以固定(gdng)的浓度加入标准溶液和样品溶液中的作用：以抵消实验条件和进样量变化带来的误差),一般常以内标物作为基准，则 f，s=1。,第三十三页，共39页。,对内标法的讨论(toln),内标法的要求是，当选择一个适宜的内标（样品(yngpn)中不存在的）和分离条件，使内标和其它组分完全分离；内标峰和被测峰要靠近；加入内标的量要接近被测组分含量，称样时要准确称取。,内标法的优点：定量准确，限制条件少。,内标法的缺点：每次分析都要准确称量，不适于快速控制分析。,第三十四页，共39页。,外标法,外标法又称已知样校正法或标准曲线法。其方法是先用纯物质配成不同含量的标样，然后在一定的操作条件下，分别取一定体积的标样，注入色谱仪，得到色谱图，测出峰面积（或峰高），作出峰面积（或峰高）对含量的标准曲线。,当试样中被测组分浓度变化不大时，例如工厂里控制分析的试样，对这样的试样可不必做标准曲线，而用单点校正法来分析。,外标法的优点：操作简单，计算方便，不必用校正因子，不必加内标物。缺点是进样量的重复性要好，操作条件要稳定，否则对结果的准确性影响(yngxing)较大。,第三十五页，共39页。,标准(biozhn)曲线,分析(fnx)时，注入同样体积的分析(fnx)试样，根据所得峰面积，由标准曲线上查出其百分含量。,第三十六页，共39页。,举例(j l),1.用气相色谱法分析二甲苯氧化母液中间二甲苯含量，称取样品，加入(jir)正壬烷内标，间二甲苯的校正因子为，正壬烷校正因子为，间二甲苯的峰面积为2，正壬烷峰面积为12cm2。求样品中间二甲苯的百分含量。,解：根据内标法计算公式，间二甲苯的百分含量i为,i(%)=msAi fi，/As fs，m100%,=(0.06253.50.96)/(0.1250121.02)100%,=13.73%,第三十七页，共39页。,2.分析试样(sh yn)中邻二甲苯、对二甲苯和间二甲苯三个组分，对其他组分不进行定量分析，若选用甲苯为内标物，称取试样(sh yn)质量为，甲苯质量为，相对校正因子及各组分色谱峰面积如下：,计算邻二甲苯、对二甲苯和间二甲苯三个组分的质量分数,解：,Pi%=mi/m100%=Ai fi，ms/AS fs，m100%,计算得到m邻二甲苯；m对二甲苯；m间二甲苯,组分,邻二甲苯,对二甲苯,间二甲苯,甲苯,f,，,A,0.87,3.58,1.41,1.38,1.17,0.683,1.00,0.95,第三十八页，共39页。,谢谢(xi xie)观看,第三十九页，共39页。,