色譜分析法：

它利用樣品中各組分與流動相和固定相的作用力不同（吸附、分配、交換等性能上的差異），先將它們分離，后按一定順序檢測各組分及其含量的方法。

色譜法的特點：

（1）分離效率高，復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。（2）靈敏度高，可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質(zhì)量。（3）分析速度快，一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析。（4）應(yīng)用范圍廣，氣相色譜：沸點低于400℃的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。(5)高選擇性:對性質(zhì)極為相似的組分有很強(qiáng)的分離能力.。不足之處：被分離組分的定性較為困難。

色譜分析法的分類：按兩相狀態(tài)分類，按操作形式分類，按分離原理分類。

 按兩相狀態(tài)分類：氣相色、液相色譜，超臨界流體色譜。

氣相色譜：流動相為氣體（稱為載氣）。常用的氣相色譜流動相有N2、H2、He等氣體，按分離柱不同可分為：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜；按固定相的不同又分為：氣固色譜和氣液色譜。

液相色譜：流動相為液體（也稱為淋洗液）。按固定相的不同分為：液固色譜和液液色譜。超臨界流體色譜：流動相為超臨界流體。超臨界流體是一種介于氣體和液體之間的狀態(tài)。

超臨界流體色譜法：是集氣相色譜法和液相色譜法的優(yōu)勢而發(fā)展起來的一種新型的色譜分離分析技術(shù)，不僅能夠分析氣相色譜不宜分析的高沸點、低揮發(fā)性的試樣組分，而且具有比高效液相色譜更快的分析速率和更高的柱效率。

按操作形式分類：

柱色譜:固定相裝在柱管內(nèi)；包括填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜。紙色譜固定相為濾紙；采用適當(dāng)溶劑使樣品在濾紙上展開而進(jìn)行分離。薄層色譜固定相壓成或涂成薄層；操作方法同紙色譜。

按分離原理分類：吸附色譜；分配色譜；離子交換色譜；凝膠色譜。

色譜圖：組分在檢測器上產(chǎn)生的信號強(qiáng)度對時間(t)所作的圖，由于它記錄了各組分流出色譜柱的情況，所以又叫色譜流出曲線。流出曲線的突起部分稱為色譜峰。

色譜保留值：是色譜定性分析的依據(jù)，它體現(xiàn)了各待測組分在色譜柱上的滯留情況。在固定相中溶解性能越好，或與固定相的吸附性能越強(qiáng)的組分，在柱中的滯留時間越長，或者說將組分帶出色譜柱所需的流動相體積越大。所以保留值可以用保留時間和保留體積兩套參數(shù)來描述。

色譜圖上的色譜流出曲線可以說明什么問題：

根據(jù)色譜峰的數(shù)目，可判斷樣品中所含組分的最少個數(shù)；根據(jù)色譜峰的保留值進(jìn)行定性分析；根據(jù)色譜峰的面積或峰高進(jìn)行定量分析；根據(jù)色譜峰的保留值和區(qū)域?qū)挾仍u價色譜柱的分離效能；根據(jù)兩峰間的距離，可評價固定相及流動相選擇是否合適。

分配比：在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時的質(zhì)量比。

在色譜流出曲線上，兩峰之間的距離主要由兩組分在兩相間的分配系數(shù)還是擴(kuò)散速度決定？為什么？

答：分配系數(shù)。兩峰間的距離由熱力學(xué)因素決定，兩組分在兩相中分配系數(shù)差異越大，兩峰間的距離則相差越大，越容易被分離。而擴(kuò)散速度是動力學(xué)因素，反映在色譜流出曲線上即為色譜峰的區(qū)域?qū)挾龋ㄐ螤睿?o:p>

色譜理論需要解決的問題：

色譜分離過程的熱力學(xué)和動力學(xué)問題。影響分離及柱效的因素與提高柱效的途徑，柱效與分離度的評價指標(biāo)及其關(guān)系。

組分保留時間為何不同？色譜峰為何變寬？

組分保留時間：色譜過程的熱力學(xué)因素控制；（組分和固定液的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）。色譜峰變寬：色譜過程的動力學(xué)因素控制；（兩相中的運動阻力，擴(kuò)散作用）。塔板理論和速率理論分別從熱力學(xué)和動力學(xué)的角度闡述了色譜分離效能及其影響因素。

半經(jīng)驗理論：

將色譜分離過程比擬作蒸餾過程，將連續(xù)的色譜分離過程分割成多次的平衡過程的重復(fù)（類似于蒸餾塔塔板上的平衡過程）。

塔板理論的特點：

塔板理論引入了塔板數(shù)和塔板高度作為柱效的衡量指標(biāo)；不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時，應(yīng)指明測定物質(zhì)；柱效不能表示被分離組分的實際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。

塔板理論的不足：

塔板理論的基本假設(shè)不符合色譜柱的實際分離過程。塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的流動相流速下柱效不同的實驗結(jié)果，不能說明色譜峰為什么會展寬，同時未能指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑和方法。

H - u曲線與最佳流速：

由于流速對這兩項完全相反的作用，流速對柱效的總影響使得存在著一個最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對流速的一階導(dǎo)數(shù)有一極小值。以塔板高度H對應(yīng)流速u作圖，曲線最低點的流速即為最佳流速。

色譜定性方法：

1、與標(biāo)樣對照的方法：利用保留值定性：通過對比試樣中具有與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中的位置。不適用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對比。利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。2、利用文獻(xiàn)保留值定性：利用相對保留值r21定性。相對保留值r21僅與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定相上的保留數(shù)據(jù)，可以用來進(jìn)行定性鑒定。

色譜定量分析：

1、定量校正因子：試樣中各組分質(zhì)量與其色譜峰面積成正比，即：m i = fi’ ·Ai     ；絕對校正因子：比例系數(shù)f i ，單位面積對應(yīng)的物質(zhì)量： f i ’ =m i / Ai  ；相對校正因子f i ：即組分的絕對校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對校正因子之比。

2、常用的幾種定量方法：

（1）歸一化法：特點及要求：歸一化法簡便、準(zhǔn)確；進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性和操作條件的變動對測定結(jié)果影響不大；僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況。

（2）外標(biāo)法——標(biāo)準(zhǔn)曲線法：特點及要求：外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高，操作條件變化對結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大。對進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。

（3）內(nèi)標(biāo)法：內(nèi)標(biāo)物要滿足以下要求：（a）試樣中不含有該物質(zhì)；（b）與被測組分性質(zhì)比較接近；（c）不與試樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（d）出峰位置應(yīng)位于被測組分附近，且能分離開；（e）加入量適中并與待測組分接近。內(nèi)標(biāo)法特點：內(nèi)標(biāo)法的準(zhǔn)確性較高，操作條件和進(jìn)樣量的稍許變動對定量結(jié)果的影響不大；每個試樣的分析，都要進(jìn)行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析；若將內(nèi)標(biāo)法中的試樣取樣量和內(nèi)標(biāo)物加入量固定，則：wi=Ai/As *常數(shù)。

1 氣相色譜法（GC）：是以氣體為流動相的色譜分析法。

2 氣相色譜要求樣品氣化，不適用于大部分沸點高和熱不穩(wěn)定的化合物，對于腐蝕性能和反應(yīng)性能較強(qiáng)的物質(zhì)更難于分析。

大約有15%-20%的有機(jī)物能用氣相色譜法進(jìn)行分析。

3 氣相色譜儀的組成：氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。

4 氣路系統(tǒng)：包括氣源、凈化器和載氣流速控制；常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣:。

5 進(jìn)樣系統(tǒng)：包括進(jìn)樣裝置和氣化室。氣體進(jìn)樣器（六通閥）：試樣首先充滿定量管，切入后，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進(jìn)入分離柱；液體進(jìn)樣器：不同規(guī)格的微量注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細(xì)管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動液體進(jìn)樣器，清洗、潤沖、取樣、進(jìn)樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數(shù)十個試樣。

6 進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣：樣品在汽化室內(nèi)氣化，蒸氣大部分經(jīng)分流管道放空，只有極小一部分被載氣導(dǎo)入色譜柱；不分流進(jìn)樣：樣品直接注入色譜的汽化室，經(jīng)過揮發(fā)后全部引入色譜柱。

7 分離系統(tǒng)：色譜柱：填充柱（2-6 mm直徑，1-5 m長），毛細(xì)管柱（0.1-0.5 mm直徑, 幾十米長）。

8 溫控系統(tǒng)的作用：溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)；:氣化室、色譜柱恒溫箱、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控制溫度；氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；檢測器：保證被分離后的組分通過時不在此冷凝；色譜柱恒溫箱：準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。

9 檢測系統(tǒng)：作用：將色譜分離后的各組分的量轉(zhuǎn)變成可測量的電信號:。指標(biāo)：靈敏度、線性范圍、響應(yīng)速度、結(jié)構(gòu)、通用性。通用型——對所有物質(zhì)均有響應(yīng)；

專屬型——對特定物質(zhì)有高靈敏響應(yīng)。檢測器類型：濃度型檢測器：熱導(dǎo)檢測器、電子捕獲檢測器；質(zhì)量型檢測器：氫火焰離子化檢測器、火焰光度檢測器。

10 熱導(dǎo)檢測器的主要特點：結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好；對無機(jī)物和有機(jī)物都有響應(yīng)，不破壞樣品；靈敏度不高。

11 氫火焰離子化檢測器的特點：

優(yōu)點：(1)典型的質(zhì)量型檢測器；(2)通用型檢測器（測含C有機(jī)物）；(3)氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速、死體積小、線性范圍寬等特點；(4)比熱導(dǎo)檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達(dá)10-12g·g-1。

缺點：(1)對載氣要求高(2)檢測時要破壞樣品，無法回收樣品(3)不能檢測永久性氣體、水及四氯化碳等。

12 電子俘獲檢測器的特點：對鹵素、硫、磷、氮、氧有很強(qiáng)的響應(yīng)；靈敏度高，可用于痕量農(nóng)藥殘留物的分析；線性范圍較窄。

13 火焰光度檢測器（FPD）：是一種對含硫、磷化合物具有高選擇性的檢測器。含硫、磷化合物在富氫火焰中燃燒被打成有機(jī)碎片，發(fā)出不同波長的特征光譜。

14 固定相：固體固定相：固體吸附劑；液體固定相：由載體和固定液組成；聚合物固定相。

15 固體固定相：一般為固體吸附劑，常用的有活性炭，硅膠，氧化鋁和分子篩。

優(yōu)點：吸附容量大、熱穩(wěn)定性好、價格便宜；

缺點：柱效低、吸附活性中心易中毒，使用前要進(jìn)行活化。

應(yīng)用：主要用于惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2和CH4等一般氣體和低沸點物質(zhì)。

16 作為載體使用的物質(zhì)應(yīng)滿足的條件：表面有微孔結(jié)構(gòu)，孔徑均勻，比表面積大；:化學(xué)和物理惰性，即與樣品組分不起化學(xué)反應(yīng)，無吸附作用或吸附很弱；熱穩(wěn)定性好；有一定的機(jī)械強(qiáng)度和浸潤性，不易破碎；具有一定的粒度和規(guī)則的形狀，最好是球形。

17 載氣種類的選擇：檢測器的適應(yīng)性；載氣流速的大小。

18 柱溫的選擇：

（1）首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫度固定液易流失）和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。

（2）提高柱溫，可以改善傳質(zhì)阻力，有利于提高柱效，縮短分析時間，但降低了容量因子和選擇性，不利于分離。一般的原則是：在使最難分離的組分盡可能分離的前提下，盡量采用較低的柱溫，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。

（3）柱溫一般選擇在接近或略低于組分平均沸點時的溫度。

（4）組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。

19 載體和固定液含量的選擇：配比：固定液在載體上的涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，填充柱的配比通常在5%～25%之間。配比越低，擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快。配比較低時，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小。分析工作中通常傾向于使用較低的配比。

20 進(jìn)樣條件的選擇：進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內(nèi)。進(jìn)樣要求動作快、時間短；氣化室一般較柱溫高30~70°C。

21 提高色譜分離能力的途徑：(1)塔板理論：增加柱長，減小柱徑，即增加柱子塔板數(shù)；(2)速率理論：減小組分在柱中的渦流擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力，可降低塔板高度。

22 毛細(xì)管色譜柱的結(jié)構(gòu)特點：

（1）  不裝填料阻力小，長度可達(dá)百米的毛細(xì)管柱，管徑0.2mm。:

（2）氣流單途徑通過柱子，消除了組分在柱中的渦流擴(kuò)散。

（3）固定液直接涂在管壁上，總柱內(nèi)壁面積較大,涂層很薄，則氣相和液相傳質(zhì)阻力大大降低。

（4）毛細(xì)管色譜柱柱效高達(dá)每米3000～4000塊理論塔板，一支長度100米的毛細(xì)管柱，總的理論塔板數(shù)可達(dá)104～106。

23 毛細(xì)管色譜具有以下優(yōu)點：

（1）分離效率高：比填充柱高10～100倍；:

（2）分析速度快：用毛細(xì)管色譜分析比用填充柱色譜速度

（3）色譜峰窄、峰形對稱。較多采用程序升溫方式；

（4）靈敏度高，一般采用氫焰檢測器。

（5）渦流擴(kuò)散為零。

 質(zhì)譜的作用：準(zhǔn)確測定物質(zhì)的分子量；質(zhì)譜法是唯一可以確定分子式的方法；根據(jù)碎片特征進(jìn)行化合物的結(jié)構(gòu)分析。

 質(zhì)譜分析的過程：

1、進(jìn)樣，化合物通過汽化引入電離室；

2、離子化，在電離室，組分分子被一束加速電子碰撞，撞擊使分子電離形成正離子；

3、離子也可因撞擊強(qiáng)烈而形成碎片離子；

4、荷正電離子被加速電壓V加速，產(chǎn)生一定的速度v，與質(zhì)量、電荷及加速電壓有關(guān)；

5、加速正離子進(jìn)入一個強(qiáng)度為B的磁場（質(zhì)量分析器），發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

 質(zhì)譜儀的組成：真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源或電離室、質(zhì)量分析器、離子檢測器。

 真空系統(tǒng)作用：是減少離子碰撞損失。若真空度低：大量氧會燒壞離子源的燈絲；會使本底增高，干擾質(zhì)譜圖；引起額外的離子-分子反應(yīng)，改變裂解模型，使質(zhì)譜解釋復(fù)雜化；干擾離子源中電子束的正常調(diào)節(jié)；用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電等。

 進(jìn)樣系統(tǒng)目的：高效重復(fù)地將樣品引入到離子源中并且不能造成真空度的降低。間歇式進(jìn)樣系統(tǒng)——氣體及低沸點、易揮發(fā)的液體；直接探針進(jìn)樣——高沸點的液體、固體；色譜進(jìn)樣系統(tǒng)——有機(jī)化合物。

 質(zhì)量分析器作用：將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比m/z的大小分開。

 單聚焦分析器：離子的m/z與R,B, V有關(guān)。通過改變磁場可以把不同離子分開。-在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度B下，改變加速電壓V可以使不同離子先后通過檢測器，實現(xiàn)質(zhì)量掃描，得到質(zhì)譜。特點：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；只有方向聚焦，無能量聚焦，分辨率低。

 雙聚焦分析器：實現(xiàn)方向聚焦和能量（速度）聚焦；對于動能不同的離子，通過調(diào)節(jié)電場能，達(dá)到聚焦的目的。特點：分辨率高。

 四級桿質(zhì)量分析器：特點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，掃描速率快，適合與色譜聯(lián)機(jī)。

飛行時間質(zhì)量分析器：特點：質(zhì)量范圍寬，掃描速率快，既不需磁場也不需電場，只需要直線漂移空間。

 離子阱質(zhì)量分析器：特定m/z離子在阱內(nèi)一定軌道上穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，改變端電極電壓，不同m/z離子飛出阱到達(dá)檢測器。特點：結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、靈敏度高。

 質(zhì)譜儀的分辨率：分辨率（R）指質(zhì)譜儀能區(qū)別鄰近兩個質(zhì)譜峰的能力。對兩個相等強(qiáng)度的相鄰峰，當(dāng)兩峰間的峰谷不大于其峰高10％時，則認(rèn)為兩峰已經(jīng)分開。

 質(zhì)譜圖中主要離子峰的類型：分子離子峰、同位素離子峰、碎片離子峰、亞穩(wěn)離子峰、重排離子峰。

 相對分子質(zhì)量的測定：分子離子峰的m/z相當(dāng)于該化合物的相對分子質(zhì)量。一般除同位素離子峰外，分子離子峰是質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比的峰，位于質(zhì)譜圖的最右端。

 確認(rèn)分子離子峰的方法：

（1）分子離子峰必須符合氮數(shù)規(guī)則。有機(jī)化合物含有偶數(shù)個氮原子或不含氮原子，分子離子峰的m/z一定是偶數(shù)；含奇數(shù)個氮原子，分子離子峰的m/z一定是奇數(shù)。

（2）分子離子峰與相鄰離子峰的質(zhì)量差應(yīng)合理，如不可能出現(xiàn)比分子離子峰質(zhì)量小4～13個質(zhì)量單位的峰。

（3）當(dāng)化合物中含S,Br, Cl時，可利用M+?, (M+2) +?等同位素離子峰的比例來確認(rèn)分子離子峰。

（4）改變質(zhì)譜儀的操作條件，提高分子離子峰的相對強(qiáng)度。采用化學(xué)電離源或降低電子轟擊源電壓可獲得較強(qiáng)的M+?峰。

 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：

質(zhì)譜：純物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析。

色譜：化合物分離，定性能力差。

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用：共同優(yōu)點。GC-MS；LC-MS；CE-MS，色譜是質(zhì)譜的進(jìn)樣及分離系統(tǒng)；質(zhì)譜是色譜的檢測器。

主要問題：接口技術(shù)；除去色譜中大量的流動相分子。

適用范圍：適用于揮發(fā)度低、難氣化、極性強(qiáng)、相對分子質(zhì)量大及熱穩(wěn)定性差的樣品。