一.定性分析
氣相色譜儀的優(yōu)點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)時間可能相同,僅憑色譜峰對未知物定性有一定困難。
對于一個未知樣品,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。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。
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?刹捎昧硪桓鶚O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,可選定一基準(zhǔn)物按文獻(xiàn)報道的色譜條件進(jìn)行實驗,計算兩組分的相對保留值,并與文獻(xiàn)值比較,若二者相同,則可認(rèn)為是同一物質(zhì)。
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。
3. 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,把一個組分的保留行為換算成相當(dāng)于含有幾個碳的正構(gòu)烷烴的保留行為來描述,這個相對指數(shù)稱為保留指數(shù)。
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)行色譜實驗(要求被測組分的保留值在兩個相鄰的正構(gòu)烷烴的保留值之間)。由上式計算則待測組分X的保留指數(shù)IX,再與文獻(xiàn)值對照,即可定性。
4. 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的信息。紅外光譜也可很快得到未知組分所含各類基團的信息。對結(jié)構(gòu)堅定提供可靠的論據(jù)。近年來,隨著電子計算機技術(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
(2)峰高乘平均峰寬法,此法測量時比較麻煩,但計算結(jié)果較準(zhǔn)確。
(3)自動積分法
具有微處理機(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)的計算程序自動計算,得出準(zhǔn)確的結(jié)果,并由打印機打出保留時間和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,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,以計算定量校正因子。
校正因子一般都由實驗者自己測定。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,再由上式計算fm 或 fM 。
3. 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,可用此法計算各待測組分的含量。
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,
內(nèi)標(biāo)法的優(yōu)點是定量準(zhǔn)確。因為該法是用待測組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積的相對值進(jìn)行計算,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,比較費時。
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
在一定實驗條件下,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)點是操作簡便,不需要測定校正因子,計算簡單。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。