氣相色譜定性定量分析 
 
一．定性分析

    氣相色譜的優(yōu)點(diǎn)是能對多種組分的混合物進(jìn)行分離分析，（這是光譜、質(zhì)譜法所不能的）。但由于能用于色譜分析的物質(zhì)很多，不同組分在同一固定相上色譜峰出現(xiàn)時(shí)間可能相同，進(jìn)憑色譜峰對未知物定性有一定困難。對于一個(gè)未知樣品，首先要了解它的來源、性質(zhì)、分析目的；在此基礎(chǔ)上，對樣品可有初步估計(jì)；再結(jié)合已知純物質(zhì)或有關(guān)的色譜定性參考數(shù)據(jù)，用一定的方法進(jìn)行定性鑒定。

 （一）利用保留值定性

 1. 已知物對照法  各種組分在給定的色譜柱上都有確定的保留值，可以作為定性指標(biāo)。即通過比較已知純物質(zhì)和未知組分的保留值定性。如待測組分的保留值與在相同色譜條件下測得的已知純物質(zhì)的保留值相同，則可以初步認(rèn)為它們是屬同一種物質(zhì)。由于兩種組分在同一色譜柱上可能有相同的保留值，只用一根色譜往定性，結(jié)果不可靠。可采用另一根極性不同的色譜柱進(jìn)行定性，比較未知組分和已知純物質(zhì)在兩根色譜柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可認(rèn)為未知組分與已知純物質(zhì)為同一種物質(zhì)。

    利用純物質(zhì)對照定性，首先要對試樣的組分有初步了解，預(yù)先準(zhǔn)備用于對照的已知純物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)對照品）。該方法簡便，是氣相色譜定性中最常用的定性方法。

  2. 相對保留值法 

    對于一些組成比較簡單的已知范圍的混合物或無已知物時(shí)，可選定一基準(zhǔn)物按文獻(xiàn)報(bào)道的色譜條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算兩組分的相對保留值：

                       (5)

  式中：i-未知組分；s-基準(zhǔn)物。

    并與文獻(xiàn)值比較，若二者相同，則可認(rèn)為是同一物質(zhì)。（ris僅隨固定液及柱溫變化而變化。）

    可選用易于得到的純品，而且與被分析組分的保留值相近的物質(zhì)作基準(zhǔn)物。

  2. 保留指數(shù)法 

    又稱為Kovats指數(shù)，與其它保留數(shù)據(jù)相比，是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)。

    保留指數(shù)是將正構(gòu)烷烴作為標(biāo)準(zhǔn)物，把一個(gè)組分的保留行為換算成相當(dāng)于含有幾個(gè)碳的正構(gòu)烷烴的保留行為來描述，這個(gè)相對指數(shù)稱為保留指數(shù)，定義式如下：

              (6)

      IX為待測組分的保留指數(shù)，z與 z+n 為正構(gòu)烷烴對的碳數(shù)。規(guī)定正己烷、正庚烷及正辛烷等的保留指數(shù)為600、700、800，其它類推。

    在有關(guān)文獻(xiàn)給定的操作條件下，將選定的標(biāo)準(zhǔn)和待測組分混合后進(jìn)行色譜實(shí)驗(yàn)（要求被測組分的保留值在兩個(gè)相鄰的正構(gòu)烷烴的保留值之間）。由上式計(jì)算則待測組分X的保留指數(shù)IX，再與文獻(xiàn)值對照，即可定性。

  3. 聯(lián)用技術(shù)

    氣相色譜對多組分復(fù)雜混合物的分離效率很高，但定性卻很困難。而質(zhì)譜、紅外光譜和核磁共振等是鑒別未知物的有力工具，但要求所分析的試樣組分很純。因此，將氣相色譜與質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振譜聯(lián)用，復(fù)雜的混合物先經(jīng)氣相色譜分離成單一組分后，再利用質(zhì)譜儀、紅外光譜儀或核磁共振譜儀進(jìn)行定性。未知物經(jīng)色譜分離后，質(zhì)譜可以很快地給出未知組分的相對分子質(zhì)量和電離碎片，提供是否含有某些元素或基團(tuán)的信息。紅外光譜也可很快得到未知組分所含各類基團(tuán)的信息。對結(jié)構(gòu)堅(jiān)定提供可靠的論據(jù)。近年來，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，大大促進(jìn)了氣相色譜法與其它方法聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展。

 二．定量分析

    在一定的色譜操作條件下，流入檢測器的待測組分i的含量mi（質(zhì)量或濃度）與檢測器的響應(yīng)信號（峰面積A或峰高h(yuǎn)）成正比：

                      mi = fiAi      或       mi= fi hi

    式中，fi 為定量校正因子。要準(zhǔn)確進(jìn)行定量分析，必須準(zhǔn)確地測量響應(yīng)信號，確求出定量校正因子fi 。

    此兩式是色譜定量分析的理論依據(jù)。

1．峰面積的測量

(1)峰高乘半峰寬法：對于對稱色譜峰，可用下式計(jì)算峰面積：

                       (7)

     在相對計(jì)算時(shí)，系數(shù)1.06可約去。

 （2）峰高乘平均峰寬法：

                  (8)

對于不對稱峰的測量，在峰高0.15和0.85處分別測出峰寬，由下式計(jì)算峰面積：

     此法測量時(shí)比較麻煩，但計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確。

（3）自動積分法 

     具有微處理機(jī)（工作站、數(shù)據(jù)站等），能自動測量色譜峰面積，對不同形狀的色譜峰可以采用相應(yīng)的計(jì)算程序自動計(jì)算，得出準(zhǔn)確的結(jié)果，并由打印機(jī)打出保留時(shí)間和A或h等數(shù)據(jù)。 

  2. 定量校正因子 

    由于同一檢測器對不同物質(zhì)的響應(yīng)值不同，所以當(dāng)相同質(zhì)量的不同物質(zhì)通過檢測器時(shí)，產(chǎn)生的峰面積（或峰高）不一定相等。為使峰面積能夠準(zhǔn)確地反映待測組分的含量，就必須先用已知量的待測組分測定在所用色譜條件下的峰面積，以計(jì)算定量校正因子。

                      (9)

 式中： fi  稱為絕對校正因子，即是單位峰面積所相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)量。它與檢測器性能、組分和流動相性質(zhì)及操作條件有關(guān)，不易準(zhǔn)確測量。在定量分析中常用相對校正因子，即某一組分與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對校正因子之比，即：

                  (10)

式中： Ai、As分別為組分和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰面積； mi、ms分別為組分和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量。mi、ms可以用質(zhì)量或摩爾質(zhì)量為單位，其所得的相對校正因子分別稱為相對質(zhì)量校正因子和相對摩爾校正因子，用 fm 和 fM 表示。使用時(shí)常將“相對”二字省去。

校正因子一般都由實(shí)驗(yàn)者自己測定。準(zhǔn)確稱取組分和標(biāo)準(zhǔn)物，配制成溶液，取一定體積注入色譜柱，經(jīng)分離后，測得各組分的峰面積，再由上式計(jì)算fm 或 fM 。 

4. 定量方法

（1）歸一化法：如果試樣中所有組分均能流出色譜柱，并在檢測器上都有響應(yīng)信號，都能出現(xiàn)色譜峰，可用此法計(jì)算各待測組分的含量。其計(jì)算公式如下：

     (11)

     歸一化法簡便，準(zhǔn)確，進(jìn)樣量多少不影響定量的準(zhǔn)確性，操作條件的變動對結(jié)果的影響也較小，尤其適用多組分的同時(shí)測定。但若試樣中有的組分不能出峰，則不能采用此法。

 （2）內(nèi)標(biāo)法：

    內(nèi)標(biāo)法是在試樣中加入一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物來測定組分的含量。內(nèi)標(biāo)物應(yīng)選用試樣中不存在的純物質(zhì)，其色譜峰應(yīng)位于待測組分色譜峰附近或幾個(gè)待測組分色譜峰的中間，并與待測組分完全分離，內(nèi)標(biāo)物的加入量也應(yīng)接近試樣中待測組分的含量。具體作法是準(zhǔn)確稱取m（g）試樣，加入ms（g）內(nèi)標(biāo)物，根據(jù)試樣和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量比及相應(yīng)的峰面積之比，由下式計(jì)算待測組分的含量：

                      (12)

            (13)

 由于內(nèi)標(biāo)法中以內(nèi)標(biāo)物為基準(zhǔn)，則 fs=1。

    內(nèi)標(biāo)法的優(yōu)點(diǎn)是定量準(zhǔn)確。因?yàn)樵摲ㄊ怯么郎y組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積的相對值進(jìn)行計(jì)算，所以不要求嚴(yán)格控制進(jìn)樣量和操作條件，試樣中含有不出峰的組分時(shí)也能使用，但每次分析都要準(zhǔn)確稱取或量取試樣和內(nèi)標(biāo)物的量，比較費(fèi)時(shí)。

    為了減少稱量和測定校正因子可采用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法 ——簡化內(nèi)標(biāo)法：

    在一定實(shí)驗(yàn)條件下，待測組分的含量mi與Ai／As成正比例。先用待測組分的純品配置一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入相同量的內(nèi)標(biāo)物；再將同樣量的內(nèi)標(biāo)物加入到同體積的待測樣品溶液中，分別進(jìn)樣，測出Ai/As，作 Ai/As—m  或Ai/As—C 圖，由Ai（樣）/As 即可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得待測組分的含量。

（3）外標(biāo)法：取待測試樣的純物質(zhì)配成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取一定體積，進(jìn)樣分析。從色譜圖上測出峰面積（或峰高），以峰面積（或峰高）對含量作圖即為標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后在相同的色譜操作條件，分析待測試樣，從色譜圖上測出試樣的峰面積（或峰高），由上述標(biāo)準(zhǔn)曲線查出待測組分的含量。

外標(biāo)法是最常用的定量方法。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，不需要測定校正因子，計(jì)算簡單。結(jié)果的準(zhǔn)確性主要取決于進(jìn)樣的重視性和色譜操作條件的穩(wěn)定性。