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第十二章 色谱分析法



知识点四:定性与定量分析


色谱法是一种分离分析技术,它是基于混合物中各组分在互不相溶的两相中,具有不同的分配系数,当两相做相对运动时,混合物各组分在两相间进行反复多次的分配。这样就使得哪些分配系数只有微小差别的组分,在移动速率上产生差别,从而得到分离。根据色谱流出曲线给出的各种信息,可对各组分进行定性分析和定量测定。

一.气相色谱定性分析

气相色谱定性分析就是要确定每个色谱峰究竟代表什么组分。已知方法很多,然而用纯物质对未知样品进行对照的办法仍然是最可靠最常用的定性方法。

(一) 用纯物质对照定性

操作条件一定时,化合物的保留值一定。将样品中某组分的保留值与纯物质的保留值相对照,就可以判定该组分为何物。对于简单样品,该方法是方便的。

(二)相对保留值

相对保留值ri,s是指组分Ii与基准物s校正保留值的比值

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它仅随固定液及柱温的变化而改变,与其他操作条件无关。

定性方法:在某一固定相及柱温下,分别测定组分I和基准物s的校正保留值,计算相对保留值,与文献相应值比较定性。

(三)加入已知物增加峰高法

当样品组分多,色谱峰不易辨认时,可用此法。首先作未知样品色谱测定,然后在样品中加入某种已知物质,再作色谱测定。峰高增加组分即可能是这种已知物。

(四)保留指数定性

用保留指数定性时采用两种正构烷为标准物质,同时规定,正构烷烃的保留指数为其碳数乘100,如正己烷和正辛烷的保留指数分别为600和800。至于其他物质的保留指数,则可采用两个相邻正构烷烃保留指数进行标定。测定时,将碳数为n和n+1的正构烷烃加于样品x中进行分析,若测得它们的保留时间分别为tR(n)’, tR(n+1)’和tR(x)’,且tR(n)’< tR(x)’< tR(n+1)’时,则组分x的保留指数可按下式计算,即

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式中tR’是校正保留时间,n、n+1为相邻两正构烷烃的碳数,Ix为在相邻两正构烷烃之间流出的被测物质x的保留指数。利用式(26)求出未知物的保留指数,然后与文献值对照,即可定性鉴定未知物。

色谱定性分析主要依据每种组分的保留值,一般需要标准样品。如果没有已知纯物质,单靠色谱峰本身对每一种分离后的组分进行定性鉴定比较是困难的,这是气相色谱的不足之处。

二.色谱定量分析

气相色谱定量分析的依据是被测组分的质量与其色谱峰的面积成正比,即

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式中mi为被测组分i的质量;Ai为i组分的峰面积;fi为比例常数,称为被测组分I的定量校正因子。

(一)峰面积测量

1.峰高乘半峰宽法 将对称峰按等腰三角形处理,计算所得峰面积为真实峰面积的94倍,故真实峰面积A为

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式中h为峰高,W1/2为半峰宽。

2.峰高乘平均峰宽法 在峰高的0.15和0.85倍处,分别测出峰宽,去其平均值作为平均峰宽,峰面积A可按下式计算:

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用此法测量不对称峰的面积比用峰高乘半峰宽法准确。

上述测量均是近似法,若要获得准确峰面积,可使用自动积分仪。

(二)定量校正因子

校正因子分为绝对校正因子和相对校正因子。绝对校正因子是指单位峰面积所代表组分的质量,用fi表示。

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由于峰面积Ai的大小和物质的性质有关,同一检测器对相同质量的不同物质产生的Ai往往不相同。这样,就不能利用峰面积直接计算物质的含量。而绝对校正因子随色谱测定条件而变化,给文献数据利用带来不便。为了解决这一问题,通常采用相对校正因子。相对校正因子fi’是指某组分i的绝对校正因子与基准物质s的绝对校正因子之比,即

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(三)定量方法

目前常用的定量分析方法主要有以下三种。

1.归一化法 若试样中含有n个组分,且各组分均流出色谱峰,则其中某个组分Ii的质量分数wi可按下式计算:

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归一化方法的优点是简便、准确、操作条件对经过影响小。但试样中所有组分必须全部出峰,某些不需要定量的组分也要测出其校正因子和峰面积,因此该法在使用中受到限制。

2.内标法 内标法是在一定量试样中加入一定量的标准物质,根据待测组份和内标物的峰面积及内标物质的质量计算待测组分质量的方法。根据式(27)可得

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式中m是样品质量,wi是待测组分的百分含量。

所用的内标物质,应采用其峰面积的位置与被测成分的峰的位置尽可能接近,与被测成分以外的峰位置完全分离的稳定物质。

内标法定量准确,操作条件不必严格控制,与归一化法比较,限制条件较少。缺点是每次分析都要准确称量试样与内标物。

3.标准曲线法 标准曲线法也称为外标法,是一种快速、简便的定量方法。它是在一定条件下,测定一系列不同浓度的标准试样的峰面积,绘出峰面积A对质量分数的标准曲线,在严格相同的条件下,测定试样中被测组分的峰面积,由测得的峰面积在标准曲线上查出被测组分的质量分数。

标准曲线法的优点是操作、计算简便,不用校正因子,不加内标物。但实验条件要求严格控制且需定量进样,否则不易得到准确结果。


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