气相色谱分析的基本原理是:
利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。待分析样品在汽化室汽化后被惰性气体带入色谱柱,柱内含有液体或固体固定相,由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同,每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。
气相色谱分离过程中,溶质分子与固定相之间的相互作用,决定了溶质在固定相和载气之问的相平衡关系,与溶质的保留值直接相关,这是影响色谱分离的热力学因素。
气相色谱具有以下特点:
①分析速度快。一般只需几分钟到几十分钟便可完成一次分析,如果用色谱工作站控制整个分析过程,自动化程度提高,分析速度更快。
②选择性好。能分离分析性质极为相近的物质,如有机物中的手性物质,顺、反异构体,同位素,芳香烃中的邻、间、对位异构体、对映体积组成极复杂的混合物,如石油、污染水样和天然精油等。
③分离效能高。在较短时间内能够同时分离和测定极为复杂的混合物。例如,用空心毛细管柱能一次分析样品中的150个组分。
色谱仪利用色谱柱先将混合物分离,然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。色谱柱的气相色谱仪直径为数毫米,其中填充有固体吸附剂或液体溶剂,所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体,一般为氮或氢气。 待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相,流动相带着样品进入色谱柱,故流动相又称为载气。
气象色谱仪
载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的;而样品则只是一次一次地注入,每注入一次得到一次分析结果。 样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力(对气固色谱仪是吸附力不同,对气液分配色谱仪是溶解度不同)。当载气带着样品连续地通过色谱柱时,亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢,因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。4根柱管实际上是一根,只是用来表示样品中各组分在不同瞬间的状态。
样品是由A、B、C3个组分组成的混合物。在载气刚将它们带入色谱柱时,三者是完全混合的。经过一定时间,即载气带着它们在柱中走过一段距离后,三者开始分离。再继续前进,三者便分离开。固定相对它们的亲合力是A>B>C,故移动速度是C>B>A。走在*前面的组分C首*入紧接在色谱柱后的检测器,而后B和A也依次进入检测器。检测器对每个进入的组分都给出一个相应的信号。将从样品注入载气为计时起点,到各组分经分离后依次进入检测器,检测器给出对应于各组分的*信号(常称峰值)所经历的时间称为各组分的保留时间。实践证明,在条件(包括载气流速、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等)一定时,不同组分的保留时间也是一定的。因此,反过来可以从保留时间推断出该组分是何种物质。故保留时间就可以作为色谱仪器实现定性分析的依据。
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