氣相色譜定性定量分析 
 
一．定性分析

    氣相色譜的優(yōu)點是能對多種組分的混合物進行分離分析，（這是光譜、質譜法所不能的）。但由于能用于色譜分析的物質很多，不同組分在同一固定相上色譜峰出現時間可能相同，進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、分析目的；在此基礎上，對樣品可有初步估計；再結合已知純物質或有關的色譜定性參考數據，用一定的方法進行定性鑒定。

 （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。即通過比較已知純物質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的保留值相同，則可以初步認為它們是屬同一種物質。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，結果不可靠。可采用另一根極性不同的色譜柱進行定性，比較未知組分和已知純物質在兩根色譜柱上的保留值，如果都具有相同的保留值，即可認為未知組分與已知純物質為同一種物質。

    利用純物質對照定性，首先要對試樣的組分有初步了解，預先準備用于對照的已知純物質（標準對照品）。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，可選定一基準物按文獻報道的色譜條件進行實驗，計算兩組分的相對保留值：

                       (5)

  式中：i-未知組分；s-基準物。

    并與文獻值比較，若二者相同，則可認為是同一物質。（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作基準物。

  2. 保留指數法 

    又稱為Kovats指數，與其它保留數據相比，是一種重現性較好的定性參數。

    保留指數是將正構烷烴作為標準物，把一個組分的保留行為換算成相當于含有幾個碳的正構烷烴的保留行為來描述，這個相對指數稱為保留指數，定義式如下：

              (6)

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

    在有關文獻給定的操作條件下，將選定的標準和待測組分混合后進行色譜實驗（要求被測組分的保留值在兩個相鄰的正構烷烴的保留值之間）。由上式計算則待測組分X的保留指數IX，再與文獻值對照，即可定性。

  3. 聯用技術

    氣相色譜對多組分復雜混合物的分離效率很高，但定性卻很困難。而質譜、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，將氣相色譜與質譜、紅外光譜、核磁共振譜聯用，復雜的混合物先經氣相色譜分離成單一組分后，再利用質譜儀、紅外光譜儀或核磁共振譜儀進行定性。未知物經色譜分離后，質譜可以很快地給出未知組分的相對分子質量和電離碎片，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。對結構堅定提供可靠的論據。近年來，隨著電子計算機技術的應用，大大促進了氣相色譜法與其它方法聯用技術的發(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（質量或濃度）與檢測器的響應信號（峰面積A或峰高h）成正比：

                      mi = fiAi      或       mi= fi hi

    式中，fi 為定量校正因子。要準確進行定量分析，必須準確地測量響應信號，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。

1．峰面積的測量

(1)峰高乘半峰寬法：對于對稱色譜峰，可用下式計算峰面積：

                       (7)

     在相對計算時，系數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，由下式計算峰面積：

     此法測量時比較麻煩，但計算結果較準確。

（3）自動積分法 

     具有微處理機（工作站、數據站等），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的計算程序自動計算，得出準確的結果，并由打印機打出保留時間和A或h等數據。 

  2. 定量校正因子 

    由于同一檢測器對不同物質的響應值不同，所以當相同質量的不同物質通過檢測器時，產生的峰面積（或峰高）不一定相等。為使峰面積能夠準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。

                      (9)

 式中： fi  稱為絕對校正因子，即是單位峰面積所相當的物質量。它與檢測器性能、組分和流動相性質及操作條件有關，不易準確測量。在定量分析中常用相對校正因子，即某一組分與標準物質的絕對校正因子之比，即：

                  (10)

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

校正因子一般都由實驗者自己測定。準確稱取組分和標準物，配制成溶液，取一定體積注入色譜柱，經分離后，測得各組分的峰面積，再由上式計算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信號，都能出現色譜峰，可用此法計算各待測組分的含量。其計算公式如下：

     (11)

     歸一化法簡便，準確，進樣量多少不影響定量的準確性，操作條件的變動對結果的影響也較小，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）內標法：

    內標法是在試樣中加入一定量的純物質作為內標物來測定組分的含量。內標物應選用試樣中不存在的純物質，其色譜峰應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，內標物的加入量也應接近試樣中待測組分的含量。具體作法是準確稱取m（g）試樣，加入ms（g）內標物，根據試樣和內標物的質量比及相應的峰面積之比，由下式計算待測組分的含量：

                      (12)

            (13)

 由于內標法中以內標物為基準，則 fs=1。

    內標法的優(yōu)點是定量準確。因為該法是用待測組分和內標物的峰面積的相對值進行計算，所以不要求嚴格控制進樣量和操作條件，試樣中含有不出峰的組分時也能使用，但每次分析都要準確稱取或量取試樣和內標物的量，比較費時。

    為了減少稱量和測定校正因子可采用內標標準曲線法 ——簡化內標法：

    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準溶液，加入相同量的內標物；再將同樣量的內標物加入到同體積的待測樣品溶液中，分別進樣，測出Ai/As，作 Ai/As—m  或Ai/As—C 圖，由Ai（樣）/As 即可從標準曲線上查得待測組分的含量。

（3）外標法：取待測試樣的純物質配成一系列不同濃度的標準溶液，分別取一定體積，進樣分析。從色譜圖上測出峰面積（或峰高），以峰面積（或峰高）對含量作圖即為標準曲線。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），由上述標準曲線查出待測組分的含量。

外標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。結果的準確性主要取決于進樣的重視性和色譜操作條件的穩(wěn)定性。