氣相色譜 常識問答
一、氣相色譜 法有哪些特點?
答：氣相色譜 是色譜中的一種，就是用氣體做為流動相的色譜法，在分離分析方面，具有如下一些特點：
1、靈敏度：可檢出10-10 克的物質(zhì)，可作超純氣體、高分子 單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析。
2、高選擇性：可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同位素。
3、能：可把組分復(fù)雜的樣品分離成單組分。
4、速度快：一般分析、只需幾分鐘即可完成，有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn)。
5、應(yīng)用范圍廣：即可分析低含量的氣、液體，亦可分析高含量的氣、液體，可不受組分含量的限制。
6、所需試樣量少：一般氣體樣用幾毫升，液體樣用幾微升或幾十微升。
7、設(shè)備和操作比較簡單儀器價格便宜。
二、氣相色譜 的分離原理為何?
答：氣相色譜是一種物理的分離方法。利用被測物質(zhì)各組分在不同兩相間分配系數(shù)(溶解度)的微小差異，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動時，這些物質(zhì)在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，使原來只有微小的性質(zhì)差異產(chǎn)生很大的效果，而使不同組分得到分離。 三、何謂氣相色譜?它分幾類? 答：凡是以氣相作為流動相的色譜技術(shù)，通稱為氣相色譜。
一般可按以下幾方面分類：
1、按固定相聚集態(tài)分類：
(1)氣固色譜：固定相是固體吸附劑，
(2)氣液色譜：固定相是涂在擔(dān)體表面的液體。
2、按過程物理化學(xué)原理分類：
(1)吸附色譜：利用固體吸附表面對不同組分物理吸附性能的差異達(dá)到分離的色譜。
(2)分配色譜：利用不同的組分在兩相中有不同的分配系數(shù)以達(dá)到分離的色譜。 (3)其它：利用離子交換原理的離子交換色譜：利用膠體的電動效應(yīng)建立的電色譜;利用溫度變化發(fā)展而來的熱色譜等等。
3、按固定相類型分類：
(1)柱色譜：固定相裝于色譜柱內(nèi)，填充柱、空心柱、毛細(xì)管柱均屬此類。
(2)紙色譜：以濾紙為載體，
(3)薄膜色譜：固定相為粉末壓成的薄漠。
4、按動力學(xué)過程原理分類：可分為沖洗法，取代法及迎頭法三種。
四、氣相色譜法簡單分析裝置流程是什么?
答：氣相色譜法簡單分析裝置流程基本由四個部份組成： 1、氣源部分，2、進(jìn)樣裝置，3、色譜柱，4、鑒定器和記錄器.
五、氣相色譜法的一些常用術(shù)語及基本概念解釋?
答：
1、相、固定相和流動相：一個體系中的某一均勻部分稱為相;在色譜分離過程中，固定不動的一相稱為固定相;通過或沿著固定相移動的流體稱為流動相。
2、色譜峰：物質(zhì)通過色譜柱進(jìn)到鑒定器后，記錄器上出現(xiàn)的一個個曲線稱為色譜。
3、基線：在色譜操作條件下，沒有被測組分通過鑒定器時，記錄器所記錄的檢測器噪聲隨時間變化圖線稱為基線。
4、峰高與半峰寬：由色譜峰的濃度極大點向時間座標(biāo)引垂線與基線相交點間的高度稱為峰高，一般以h表示。色譜峰高一半處的寬為半峰寬，一般以 x1/2表示。
5、峰面積：流出曲線(色譜峰)與基線構(gòu)成之面積稱峰面積，用A表示。
6、死時間、保留時間及校正保留時間：從進(jìn)樣到惰性氣體峰出現(xiàn)極大值的時間稱為死時間，以td表示。從進(jìn)樣到出現(xiàn)色譜峰高值所需的時間稱保留時間，以tr表示。保留時間與死時間之差稱校正保留時間。以Vd表示。
7、死體積，保留體積與校正保留體積：死時間與載氣平均流速的乘積稱為死體積，以Vd表示，載氣平均流速以Fc表示，Vd=tdxFc。保留時間與載氣平均流速的乘積稱保留體積，以Vr表示，Vr=trxFc。
8、保留值與相對保留值：保留值是表示試樣中各組分在色譜柱中的停留時間的數(shù)值，通常用時間或用將組分帶出色譜柱所需載氣的體積來表示。以一種物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)，而求出其他物質(zhì)的保留值對此標(biāo)準(zhǔn)物的比值，稱為相對保留值。
9、器噪音：基線的不穩(wěn)定程度稱噪音。 10、基流：氫焰色譜，在沒有進(jìn)樣時，儀器本身存在的基始電流(底電流)，簡稱基流。
六、一般選擇載氣的依據(jù)是什么?氣相色譜常用的載氣有哪些?
答：作為氣相色譜載氣的氣體，要求要化學(xué)穩(wěn)定性好;純度高;價格便宜并易取得;能適合于所用的檢測器。常用的載氣有氫氣、氮?dú)狻鍤狻⒑狻⒍趸細(xì)獾鹊取?/span>
七、載氣為什么要凈化?應(yīng)如何凈化?
答：所謂凈化，就是除去載氣中的一些有機(jī)物、微量氧，水分等雜質(zhì)，以提高載氣的純度。不純凈的氣體作載氣，可導(dǎo)致柱失效，樣品變化，氫焰色譜可導(dǎo)致基流噪音增大，熱導(dǎo)色譜可導(dǎo)致鑒定器線性變劣等，所以載氣必須經(jīng)過凈化。一般均采用化學(xué)處理的方法除氧，如用活性銅除氧;采用分子篩、活性碳等吸附劑除有機(jī)雜質(zhì);采用矽膠，分子篩等吸附劑除水分。
八、試樣的進(jìn)樣方法有哪些?
答：色譜分離要求在短的時間內(nèi)，以“塞子”形式打進(jìn)一定量的試樣，進(jìn)樣方法可分為：
1、氣體試樣：大致進(jìn)樣方法有四種： (1)注射器進(jìn)樣，(2)量管進(jìn)樣，(3)定體積進(jìn)樣，(4)氣體自動進(jìn)樣。 一般常用注射器進(jìn)樣及氣體自動進(jìn)樣。注射器進(jìn)樣的優(yōu)點是使用靈活，方法簡便，但進(jìn)樣量重復(fù)性較差。氣體自動進(jìn)樣是用定量閥進(jìn)樣，重復(fù)性好，且可自動操作。
2、液體試樣：一般用微量注射器進(jìn)樣，方法簡便，進(jìn)樣迅速。也可采用定量自動進(jìn)樣，此法進(jìn)行重復(fù)性良好。
3、固體試樣：通常用溶劑將試樣溶解，然后采用和液體進(jìn)樣同樣方法進(jìn)樣。也有用固體進(jìn)樣器進(jìn)樣的。
九、簡述在氣相色譜分析中柱長、柱內(nèi)徑、柱溫、載氣流速、固定相、進(jìn)樣等操作條件對分離的影響?
答：操作條件對于色譜分離有很大影響。
1、柱長，柱內(nèi)徑：一般講，柱管增長，可改善分離能力，短則組分餾出的快些;柱內(nèi)徑小分離效果好，柱內(nèi)徑大處理量大，但柱內(nèi)徑過大，將導(dǎo)致?lián)w不能均勻地分布在色譜柱中。分析用柱管一般內(nèi)徑為3-6毫米，柱長為1-4米。
2、柱溫：是一個重要的操作變數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。選擇柱溫的根據(jù)是混合物的沸點范圍，固定液的配比和鑒定器的靈敏度。提高柱溫可縮短分析時間;降低柱溫可使色譜柱選擇性增大，有利于組分的分離和色譜柱穩(wěn)定性提高，柱壽命延長。一般采用等于或高于數(shù)十度于樣品的平均沸點的柱溫為較合適，對易揮發(fā)樣用低柱溫，不易揮發(fā)的樣品采用高柱溫。
3、載氣流速：載氣流速是決定色譜分離的重要原因之一。一般講流速高色譜峰狹，反之則寬些，但流速過高或過低對分離都有不利的影響。流速要求要平穩(wěn)，常用的流速范圍每分鐘在10-100亳升之間。
4、固定相：固定相是由固體吸附劑或涂有固定液的擔(dān)體構(gòu)成。 (1)固體吸附劑或擔(dān)體粗細(xì)：一般采用40-60目、60-80目、80-100目。當(dāng)用同等長度的柱子，顆粒細(xì)的分離效率就要比粗的好些。 (2)固定液含量：固定液含量對分離效率的影響很大，它與擔(dān)體的重量比一般用15%-25%。比例過大有損于分離，比例過小會使色譜峰拖尾。
5、進(jìn)樣：一般講進(jìn)樣快，進(jìn)樣量小，進(jìn)樣溫度高其分離效果好。對進(jìn)液體樣，速度要快，汽化溫度要高于樣品中高沸點組分的沸點值，一次汽化，保證色譜峰形不致展寬、使柱效高。當(dāng)進(jìn)樣量在一定限度時，色譜峰的半峰寬是不變的。若進(jìn)樣量過多就會造成色譜柱超載。一般講柱長增加四倍，樣品的許可量增加一倍。對于常規(guī)分析，液體進(jìn)樣量為1-20微升;氣體進(jìn)樣量為0、1-5毫升。
十、色譜柱管材料應(yīng)根據(jù)什么原則選擇?常用的柱管是由什么材質(zhì)制成的?
答：對色譜柱管材質(zhì)，應(yīng)按如下要求選擇：
1、應(yīng)與固定相、試樣、載氣不起化學(xué)反應(yīng)。
2、要易于加工成型。
3、管內(nèi)壁應(yīng)光滑，橫截面應(yīng)均勻呈圓形。一般色譜柱管形狀呈U型或螺旋形，大多由銅、不銹鋼，玻璃等材質(zhì)制成。
十一、新的色譜柱管(銅或不銹鋼管)應(yīng)怎樣處理后方能使用?
答：新柱管應(yīng)先用稀酸或稀堿(1：1鹽酸或氫氧化鈉)洗滌，以除去油污等臟垢，而后用自來水沖洗,繼而用蒸餾水沖洗至中性，再用干凈的空氣吹洗并烘干后，即可使用了。
十二、什么叫擔(dān)體?對擔(dān)體有哪些要求?
答：擔(dān)體是一種多孔性化學(xué)惰性固體，在氣相色譜中用來支撐固定液。對擔(dān)體有如下幾點要求：
1、表面積較大，一般應(yīng)在0、5-2米 /克之間;
2、具有化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性;
3、有一定的機(jī)械強(qiáng)度，使涂漬和填充過程不引起粉碎;
4、有適當(dāng)?shù)目紫督Y(jié)構(gòu)，利于兩相間快速傳質(zhì);
5、能制成均勻的球狀顆粒，利于氣相滲透和填充均勻性好;
6、有很好的浸潤性，便于固定液的均勻分布。*上述要求的擔(dān)體是困難的，人們在實踐中只能找出性能比較優(yōu)良的擔(dān)體。
十三、擔(dān)體分幾類?其特點如何?
答：通常分為硅藻土和非硅藻土兩大類，每一類又有種種小類。
1、 硅藻土類型： (1)白色的：表面積小，疏松，質(zhì)脆，吸附性能小，經(jīng)適當(dāng)處理，可分析強(qiáng)極性組分; (2)紅色的：有較大的表面積和較好的機(jī)械強(qiáng)度，但吸附性較大。
2、 非硅藻土類型：
(1)氟擔(dān)體：表面惰性好，可用來分析高極性和腐蝕性物質(zhì)，但裝柱不易，柱效率低些。
(2)玻璃微球：表面積小，用它做擔(dān)體柱溫可以大大降低，而分離*且快速。但涂漬困難，柱效低。
(3)多孔性高聚物小球：機(jī)械強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，吸附性低，耐腐蝕，分離效率高，是一種性能優(yōu)良的新型色譜固定相。
(4)炭分子篩：中性，表面積大，強(qiáng)度高，祛壽命長，在微量分析上有無比的*性。
(5)活性炭：可以單獨(dú)做為固定相。
(6)沙：主要用于分離金屬。
十四、一般常用的擔(dān)體有哪幾種?各屬哪類?
答：101擔(dān)體：為白色硅藻土擔(dān)體; 102擔(dān)體：為白色硅藻土擔(dān)體; celite545：為白色硅藻土擔(dān)體; 201擔(dān)體：為紅色硅藻土擔(dān)體; 6201擔(dān)體：為紅色硅藻土擔(dān)體; C-22保溫磚：為紅色硅藻土擔(dān)體; chromosorb：為紅色硅藻土擔(dān)體。
十五、使用擔(dān)體為何要進(jìn)行處理?一般處理的方法有哪些?
答：常用的擔(dān)體表面并非惰性，它具有不同程度的催化作用和吸附性(特別是固定液含量低時和分離極性物質(zhì)時)造成峰拖尾和柱效下降，保留值改變等影響，因而需要預(yù)處理。現(xiàn)將一般處理方法簡述如下：
1、酸洗法：用濃鹽酸加熱處理擔(dān)體20-30分鐘，然后用自來水沖洗至中性，再用甲醇漂洗，烘干備用。此法主要除去擔(dān)體表面的鐵等無機(jī)物雜質(zhì)。
2、堿洗法：用10%的氫氧化鈉或5%的氫氧化鉀-甲醇溶液浸泡或回流擔(dān)體，然后用水沖洗至中性，再用甲醇漂洗，烘干備用。堿洗的目的是除去表面的三氧化二鋁等酸性作用點，但往往在表面上殘留微量的游離堿，它能分解或吸附一些非堿性物質(zhì)，使用時要注意。
3、硅烷化：用硅烷化試劑和擔(dān)體表面的硅醇、硅醚基團(tuán)起反應(yīng)，除去表面的氫鍵結(jié)合能力，可以改進(jìn)擔(dān)體的性能。常用的硅烷化試劑有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅胺。
4、釉化：把欲處理的擔(dān)體在2、3%的碳酸鈉-碳酸鉀(1：1)水溶液中浸泡一天，烘干后先在870度下煅燒3、5小時，然后升溫到980度煅燒約40分鐘。經(jīng)過這樣處理，擔(dān)體表面形成一層玻璃化的釉質(zhì)，故稱“釉化擔(dān)體”。這種擔(dān)體的吸附性能小，強(qiáng)度大，當(dāng)固定液中加入少量的去尾劑后，能分析如醇、酸等極性較強(qiáng)的物質(zhì)。但對非極性物質(zhì)柱效能則稍有下降。此外甲醇和甲酸等物質(zhì)在釉化擔(dān)體上有一定的不可逆化學(xué)吸附，在定量分析時應(yīng)予以注意。
5、其他純化方法：凡是用化學(xué)反應(yīng)來除去活性作用點或用物理復(fù)蓋以達(dá)到純化擔(dān)體表面性質(zhì)的方法都可以使用。十六、常用的擔(dān)體目數(shù)為多少?答：常用的4-6毫米內(nèi)徑的色譜柱：對于較長色譜柱，選用擔(dān)體目數(shù)一般為40-80目;對于較短色譜柱選用擔(dān)體目數(shù)一般為80-100目(每英寸內(nèi)的篩孔數(shù)目為目)。
七、常用的擔(dān)體怎樣選擇?
答：各種擔(dān)體，名目繁多。在常用硅藻土擔(dān)體中: 紅色擔(dān)體(如6201、201)，可用于非極性或弱極性物質(zhì)的分離。 白色擔(dān)體(如101)可用于極性物質(zhì)或堿性物質(zhì)。 釉化紅色擔(dān)體(如301)可用于中等極性物質(zhì)。 硅烷化白色擔(dān)體可用于強(qiáng)極性氫鍵型物質(zhì)如廢水測定。 分離酸性物質(zhì)，如酚類，要用酸洗處理的擔(dān)體。 分離堿性物質(zhì)，如乙醇胺，要用堿洗處理的擔(dān)體。 微量分析要用硅烷化的擔(dān)體。 有些特殊的情況下要用特殊的擔(dān)體，如氟擔(dān)體分離異氰酸酯類。 但是在普通的常量分析中，對擔(dān)體可以不過份講究，甚至如耐火磚粉粒，玻璃珠砂和海沙也可以使用。
十八、何謂固體固定相?大體可分為幾類?
答：指直接裝填到色譜柱中作為固定相的具有活性的多孔性固體物質(zhì)。固體固定相大體可分為三類：
一類是吸附劑。如：分子篩、硅膠、活性炭、氧化鋁等;
二類是高分子聚合物。如國內(nèi)的GDX型高分子多孔微球，國外Porapak系列等;
三類是化學(xué)鍵合固定相。在氣相色譜中，通常是將固定液涂敷在載體表面上。采用化學(xué)鍵合固定相分析極性或非極性物質(zhì)通常都能夠得到對稱峰，柱效很高，固定相的熱穩(wěn)定性也有所改善。
十九、什么是固定液?對固定液有哪些要求?
答：一般是一種高沸點的有機(jī)物的液膜，通過對不同組份的不同分子間的作用，使組份在色譜柱中得到分離。對氣相色譜用的固定液，一般有如下幾點要求：
1、在操作溫度下蒸氣壓低，熱穩(wěn)定性好，與被分析物理或載氣不產(chǎn)生不可逆反應(yīng);
2、在操作溫度下呈液態(tài)，而且粘度愈低愈好。物質(zhì)在高粘度的固定液中傳質(zhì)速度慢，柱效率因而降低。這決定固定液的低使用溫度;
3、能牢固地附著在載體上，并形成均勻和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的薄層;
4、被分離的物質(zhì)必須在其中有一定的溶解度，不然就會很快地被載氣帶走而不能在兩相之間進(jìn)行分配;
5、對沸點相近而類型不同的物質(zhì)有分離能力，即保留一種類型化合物的能力大于另一種類型。這種分離能力即是固定液的選擇性。
二十、固定液的選擇原則有哪些?
答：根據(jù)被分離組分和固定液分子間的相互作用關(guān)系，固定液的選擇一般根據(jù)所謂的“相似性原則”，即固定液的性質(zhì)與被分離組分之間的某些相似性，如官能團(tuán)、化學(xué)鍵、極性、某些化學(xué)性質(zhì)等，性質(zhì)相似時，兩種分子間的作用力就強(qiáng)，被分離組分在固定液中的溶解度就大，分配系數(shù)大，因而保留時間就長;反之溶解度小，分配系數(shù)小，因而能很快流出色譜柱。 下面就不同情況進(jìn)行討論：
a、 分離極性化合物，采用極性固定液。這時樣品各組分與固定液分子間作用力主要是定向力和誘導(dǎo)力，各組分出峰次序按極性順序，極性小的先出峰，極性越大，出峰越慢;
b、分離非極性化合物，應(yīng)用非極性固定液，樣品各組分與固定液分子間作用力是色散力，沒有特殊選擇性，這時各組分按沸點順序出峰，沸點低的先出峰。對于沸點相近的異構(gòu)物的分離，效率很低;
c、 分離非極性和極性化合物的混合物時，可用極性固定液，這時非極性組分先餾出，固定液極性越強(qiáng)，非極性組分越易流出;
d、 對于能形成氫鍵的樣品。如醇、酚、胺和水的分離，一般選擇極性或氫鍵型的固定液，這時依組分和固定液分子間形成氫鍵能力大小進(jìn)行分離。“相似相容性原則”是選擇固定液的一般原則，有時利用現(xiàn)有的固定液不能達(dá)到滿意的分離結(jié)果時，往往采用“混合固定液”，應(yīng)用兩種或兩種以上性質(zhì)各不相同的，按適合比例混合的固定液，使分離有比較滿意的選擇性，又不致使分析時間延長。然而，在實際工作中選擇固定液往往是參考資料或文獻(xiàn)介紹的實例來選用固定液的。
廿一、混合固定液的處理方法有幾種?
答：混合固定液的處理方法有三種：
1、分別涂漬于擔(dān)體后再混合;
2、將固定液混合后再涂漬，注意這時所用的固定液都應(yīng)溶解在同一個溶劑里;
3、分別涂漬，分別填裝入按比例長短的色譜柱，后再將它們串接起來。 上述三種處理方法，結(jié)果基本相同，但對于特殊的分離，有些也會有差異。
廿二、常用的固定液涂量為多少合適?
答：由于固定液含量對分離效率的影響很大。所以它與擔(dān)體的重量比例，低比例為5%，一般用15%-25%。液體比例再大，則被分析的樣品在比較厚的液膜上有擴(kuò)散現(xiàn)象，有損于分離;液體比例太低時，則由于液膜太薄，擔(dān)體表面上殘余的吸附能力會顯示出來，使色譜峰拖尾。由于低比例能促進(jìn)平衡的建立，可以用較高的載氣流速，所以用低的液體比例，再加上少量樣品，能縮短分析時間。對硅藻土擔(dān)體固定液含量可大些15-30%;由于氟擔(dān)體表面積較小，所以多只能10%;至于玻璃微球由于表面積特小，固定液含量便只能保持在0、25%左右。
廿三、配柱時常用的固定液溶劑有哪些?選用溶劑的原則是什么?
答：常用的溶劑有：甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、正己烷、石油醚、苯、甲苯和等等。選用的原則是： 1、溶解性好， 2、不與固定液起化學(xué)反應(yīng)， 3、沸點低， 4、毒性小。
廿四、配柱時在擔(dān)體上涂漬固定液采用的常規(guī)方法是什么?
答：一般配常用的色譜柱，大都采用“常規(guī)”涂漬法，其簡要操作為：取所需量的固定液，用適量(能浸過擔(dān)體)的溶劑溶解，將擔(dān)體緩緩倒入其中，隨到隨攪，而后用紅外燈照射(或用水浴蒸發(fā))以趕走溶劑，則固定液就附著于擔(dān)體上了。
廿五、色譜柱的常用填充方法有哪些?
答：固定相填充的好壞，將直接影響柱效率.通常多用泵抽填充法，即把色譜柱的一端塞上玻璃棉，接真空泵，另一端接一漏斗，在抽吸下加入固定相，邊裝邊敲打色譜柱，至固定相不再進(jìn)入為止。裝好后，塞上玻璃棉。裝柱要求要填充得均勻，緊密，切忌有空隙。
廿六、新裝填的色譜柱為什么要老化一段時間才能使用?
答：裝填好的色譜柱，連接于儀器上后，應(yīng)先試壓，試漏，而后在恒定的溫度下用載氣吹洗數(shù)小時后承受分析，一般稱此為柱子的老化過程。老化的目的是把固定相的殘存溶劑，低沸點雜質(zhì)，低分子量固定液等趕走，使記錄器基線平直，并在老化溫度下使固定液在擔(dān)體表面有一個再分布過程，從而涂得更加均勻牢固。裝填好的色譜柱，經(jīng)過老化一段時間后，柱效及性能均穩(wěn)定了，這樣才可使用。
廿七、色譜柱失效后有哪些表現(xiàn)?其失敗原因是什么?
答:色譜柱失效主要表現(xiàn)為色譜分離不好和組分保留時間顯著變短。色譜柱失效的主要原因是：對氣固色譜來說是固定相的活性或吸附性能降低了，對氣液色譜來說，是使用過程中固定液逐漸流失所致。
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