自成立以來，利用物聯網、人工智慧和雲技術，iLabService一直致力於實驗室檢驗檢測，幫助實驗室實現實驗室數位化、智慧型化轉型的安全合規、效率提公升和成本降低。 今天，iLabService為大家整理了56個關於氣相色譜的常用概念，值得大家收藏。
01 色譜法
色譜法是一種分離分析方法。 它是利用樣品中各組分的不同作用力作用於流動相和固定相（吸附、分布、交換等的差異），先將它們分離，然後按一定順序檢測組分及其含量的方法。
02 色譜分離原理
當混合物與流動相一起流過色譜柱時，會與色譜柱中的固定相相互作用（溶解、吸附等），由於混合物中各組分的理化性質和結構不同，與固定相相互作用的大小和強度不同，在相同的驅動力下， 各組分在固定相中的停留時間不同，使混合物中的組分按一定順序流出塔外。
這種利用混合物中各相性質差異來分離混合物中組分的技術稱為色譜法。
03 流動相
在色譜分離過程中攜帶組分向前移動的物質。
04 固定相
具有吸附活性的固體，在色譜分離過程中不移動，或塗覆在載體表面的液體。
05 色譜的特點
色譜法是一種分離分析方法。 它利用了樣品中組分在流動相和固定相中的不同作用力。
1）分離效率高，混合物複雜，有機同系物，異構體。
2）靈敏度高，可檢測gG-1 （10-6） 水平甚至 ngG-1 （10-9） 級。
3）分析速度快，乙個樣品的分析可在幾分鐘或幾十分鐘內完成。
4）應用範圍廣。
氣相色譜法：分析沸點低於400的各種有機或無機樣品。
液相色譜法：高沸點、熱不穩定、生物標本的分離分析。
5）高選擇性：對性質非常相似的組分具有很強的分離能力。
缺點：隔離元件的表徵很困難。 一種先將它們分離，然後按一定順序檢測每個元件及其內容的方法。
06 色譜方法的分類
按兩相狀態分類，按操作形式分類，按分離原理分類。
07 按狀態分為兩階段
氣相色譜法（GC）、液相色譜法（LC）、超臨界流體色譜法（SFC）。
氣相色譜法：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。 根據分離柱的不同，可分為：填充柱層析和毛細管柱層析。 根據固定相的不同，分為：氣固色譜法和氣液色譜法。
液相色譜法：流動相為液體（又稱洗脫液）。 根據固定相的不同，分為：液固色譜法和液-液相色譜法。
超臨界流體色譜法：流動相為超臨界流體。 超臨界流體是介於氣體和液體之間的狀態。 超臨界流體色譜法是結合氣相色譜法和液相色譜法的優點而發展起來的一種新型色譜分離分析技術，不僅可以分析不適合氣相色譜的高沸點、低揮發性的樣品組分，而且比高效液相色譜法具有更快的分析速率和更高的柱效率。
08 按操作形式分類
柱層析（CC）：固定相裝在柱管中這包括填充柱層析和毛細管柱層析。
紙色譜（PC）固定相為濾紙通過用適當的溶劑在濾紙上展開樣品來分離樣品。
薄層色譜（TLC）固定相被層壓或包被成薄層操作方法與紙層析相同。
09 按分離原則分類
吸收色譜法;
分割槽色譜;
離子交換色譜法;
凝膠色譜。
10 張色譜圖
組分在檢測器上產生的訊號強度與時間（t）的關係圖，也稱為色譜流出曲線，因為它記錄了每個組分流向色譜柱的流量。 流出曲線的突出部分稱為色譜峰。
11 種色譜保留值
色譜保留值是色譜定性分析的基礎，反映了色譜柱上待測每種組分的保留率。 組分在固定相中的溶解度越好，或對固定相的吸附越強，在色譜柱中的停留時間越長，或將色譜柱帶入色譜柱所需的流動相體積越大。 因此，保留值可以用兩組引數來描述：保留時間和保留量。
12 色譜圖上的色譜流出曲線可以說什麼
根據色譜峰的數量，可以確定樣品中組分的最小數量根據色譜峰的保留值進行定性分析;基於色譜峰的面積或峰高進行定量;根據色譜峰的保留值和區域寬度評估色譜柱的分離效能根據兩個峰之間的距離，可以評估固定相和流動相的選擇。
13 分配比例
分配比是組分在一定溫度下兩相之間的分布達到平衡時的質量比。
14 在色譜流出曲線上，兩個峰之間的距離主要由兩個組分在兩相之間的分配係數或擴散速度決定為什麼？
分配因子。 兩峰之間的距離由熱力學因素決定，兩相中兩組分之間的分配係數差異越大，兩峰之間的距離差異越大，越容易分離。 擴散速度是乙個動力學因素，反映在色譜洗脫曲線上，即色譜峰的區域寬度（形狀）。
色譜理論需要解決的15個問題
色譜分離過程的熱力學和動力學問題。 影響分離和色譜柱效率的因素以及提高色譜柱效率的方法、評價指標以及色譜柱效率與分離度之間的關係。
為什麼 16 種組分的保留時間不同？為什麼色譜峰會變寬？
組分保留時間：受色譜過程中的熱力學因素控制;（組分和固定劑的結構和性質）。
色譜峰展寬：控制色譜過程的動力學;（兩相運動阻力，擴散）。
板理論和倍率理論分別從熱力學和動力學的角度闡述了色譜分離效率及其影響因素。
17 半經驗理論
色譜分離過程被比作蒸餾過程，其中連續色譜分離過程分為多次重複的平衡過程（類似於蒸餾柱板上的平衡過程）。
板塊理論的18個特徵
在板理論中引入了板的數量和板的高度，作為柱效率的衡量標準不同物質在同一色譜柱上具有不同的分配係數，以有效板數和有效板高度為指標來衡量色譜柱的效率色譜柱效率並不表示被分離組分的實際分離情況，當兩種組分的分配係數k相同時，無論色譜柱中的板數有多大，都無法分離。
19 板塊理論的缺陷
托盤理論的基本假設與色譜柱的實際分離過程不一致。 托盤理論無法解釋同一色譜柱不同流動相流速下不同色譜柱效率的實驗結果，無法解釋色譜峰為何變寬，未能指出影響色譜柱效率的因素以及提高色譜柱效率的途徑和方法。
20 速率方程
又稱范迪姆特方程）：h = a + b u + c·u，h：板高;u：流動相的平坦**速度（cms）。
渦擴散項：A與流動相性質和流動相速率無關。 為了降低a值，需要提高固定相的顆粒細度和均勻性以及填充物的均勻性。 對於空心毛細管柱，a=0。 固定相的顆粒越小，填充物、a、h和柱效應n越均勻。 表現為渦流擴散引起的色譜峰變寬減小，色譜峰變窄。
b u — 分子擴散項：存在濃度差異，導致縱向擴散;擴散導致色譜峰h（n）變寬，分離不良;分子擴散項與流速、流速、停留時間、擴散有關;擴散係數：dg（m載氣）-1 2;M載氣，B值。
c·u—傳質阻力項:d p、df、d可以減小傳質阻力。
21 H-U 曲線，最佳流速
由於流速對這兩個專案的影響完全相反，因此流速對色譜柱效率的總影響使得存在乙個最佳流速值，即速度方程中色譜柱高度與流速的一階導數具有最小值。 繪製托盤高度h對應的流速U，曲線最低點處的流速為最佳流速。
利率理論的 22 個要點
色譜峰擴大和色譜柱效率下降的主要原因是色譜柱內執行的組分分子的多路徑和渦流擴散、濃度梯度引起的分子擴散以及傳質阻力，使得兩相之間的分配平衡不是瞬時的。 通過選擇合適的固定相粒徑、載氣型別、液膜厚度和載氣流速，可以提高色譜柱效率。
倍率理論為色譜分離和操作條件的選擇提供了理論指導。 闡明了流速和柱溫對效率和分離的影響。 多種因素相互制約，如載氣速度的增加和分子擴散項影響的減小，提高了色譜柱效率，但同時傳質阻力項的影響增加，降低了色譜柱效率。 柱溫的公升高有利於傳質，但也加劇了分子擴散的影響。 選擇最佳條件以達到最高效率。
23 色譜定性方法
與標準進行比較的方法：保留值的定性使用。 樣品中物質的存在及其在色譜圖中的位置可以通過比較樣品中保留值與純物質相同保留值的色譜峰來確定。 它不適合比較在不同儀器上獲得的資料。
使用新增法：向樣品中加入純物質，觀察各組分色譜峰的相對變化。
文件保留值的定性使用：相對保留值R21的定性使用。 相對保留值R21僅與柱溫和固定相特性有關。 色譜手冊列出了不同固定相上各種物質的保留資料，可用於定性鑑定。
24色譜定量分析
定量校正因子：樣品中各組分的質量與其色譜峰面積成正比，即M i = Fi'·人工智慧;
絕對校正因子：尺度係數 f i，單位面積質量：f i ' = m i ai ;
相對校正因子fi：即元件的絕對校正因子與參考物質的絕對校正因子之比。
幾種常用的定量方法：
1）歸一化方法
特點及要求：歸一化方法簡單準確;進樣體積的準確性和操作條件的變化對測量結果影響不大僅適用於試樣中具有完全峰值的所有組分。
2）外標法——標準曲線法。
特點及要求：外標法不使用校正因子，精度高，操作條件的變化對結果的準確性影響較大。 對進樣量的精確控制要求高，適用於大批量樣品的快速分析。
3）內標法
內標應符合下列要求：
a） 樣品不含該物質;
b） 相對接近被測部件的特性;
c） 與試樣無化學反應;
d） 峰值位置應位於被測元件附近，並可分離
e） 加入適量，靠近待測組分。
內標法特點：內標法精度高，操作條件和進樣量的微小變化對定量結果影響不大每個試樣的分析進行兩次，不適合大批量試樣的快速分析如果內標法中的樣本量和新增量是固定的，則：wi=ai為*常數。
氣相色譜法
01 氣相色譜法（GC）。
它是一種以氣體為流動相的色譜方法。
02 氣相色譜法需要樣品
氣化不適用於大多數高沸點和熱不穩定的化合物，分析具有強腐蝕和反應性質的物質較困難。
大約15%-20%的有機物可以通過氣相色譜法進行分析。
03 氣相色譜儀的組成
氣體系統、噴射系統、分離系統、檢測系統、溫控系統、記錄系統。
04 氣動系統
包括壓縮空氣、淨化器和載氣速度控制常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣。
05 注射系統
包括進樣單元和汽化室。
氣體取樣器（六通閥）：首先將試樣裝滿加藥管，切割後載氣將試樣氣體從加藥管帶入分離塔。
液體注射器：不同尺寸的微量注射器，常用於填充柱層析10 l;毛細管色譜法常用於1 l;新儀器配備全自動液體進樣器，可自動完成清洗、沖洗、取樣、進樣、換樣等過程，一次可放置數十個樣品。
06 注射方式
分流進樣：樣品在汽化室中汽化，大部分蒸汽通過分流線排出，只有極少數由載氣引入柱內。
不分流進樣：將樣品直接進樣到色譜的汽化室中揮發，然後全部通入色譜柱。
07 分離系統
色譜柱：填充柱（直徑2-6 mm，長1-5 m），毛細管柱（01-0.直徑5公釐，長數十公尺）。
08 溫控系統的作用
溫度是選擇色譜分離條件的重要引數;氣化室、色譜柱培養箱、檢測器的溫度在色譜儀執行過程中都需要控制。
氣化室：保證液體樣品的瞬時汽化。
檢測器：這確保了分離的元件在通過時不會凝結。
柱培養箱：精確控制分離所需的溫度。
09 檢測系統
目的：將色譜分離後各組分的量轉換為可測量的電訊號。
指標：靈敏度、線性範圍、響應速度、結構、多功能性。
通用 – 對所有物質都有反應;
排他性 – 對特定物質高度敏感。
探測器型別：
濃度檢測器：熱導檢測器、電子俘獲檢測器;
質譜檢測器：氫火焰離子化檢測器、火焰光度檢測器。
熱導檢測儀的10大特點：
結構簡單，穩定性好在不破壞樣品的情況下對無機物和有機物都有反應;靈敏度不高。
11台氫火焰離子化檢測器的特點：
優點：1）典型質譜檢測器;
2）萬能檢測器（用於測量含C的有機物）;
3）氫氣火焰探測器具有結構簡單、穩定性好、靈敏度高、響應速度快、死體積小、線性範圍寬等特點
4）靈敏度比熱導檢測器高近3個數量級，檢測下限可達10-12g·g-1。
缺點：1）對載氣要求高;
2）試驗時應銷毀試樣，不能對試樣進行取樣
3）不能檢測永久性氣體、水和四氯化碳。
電子捕獲探測器的12個特點
對鹵素、硫、磷、氮、氧反應強烈;對痕量農藥殘留的分析靈敏度高;線性範圍很窄。
13 火焰光度檢測器（FPD）。
它是一種對含硫和含磷化合物具有高選擇性的檢測器。 硫和磷化合物在富氫火焰中燃燒成有機碎片，並發出不同波長的特徵光譜。
14 個固定相
固態固定相：固態吸附劑;
液體固定相：由載體和固定溶液組成;聚合物固定相。
15 固態固定相
一般為固體吸附劑，常用的有活性炭、矽膠、氧化鋁和分子篩等。
優點：吸附容量大，熱穩定性好，成本低。
缺點：柱效率低，吸附活性中心易中毒，使用前應進行活化。
用途：主要用於惰性氣體、H2、O2、N2、CO、CO2、CH4等一般氣體及低沸點物質。
16.用作載體的物質應滿足的條件
表面有微孔結構，孔徑均勻，比表面積大。 化學和物理惰性，即不與樣品成分發生化學反應，不吸附或弱吸附。 熱穩定性好，有一定的機械強度和潤濕性，不易斷裂，具有一定的粒徑和規則形狀，最好是球形的。
17. 固定液的要求
它在使用溫度下是液體，揮發性低;具有良好的熱穩定性;每個要分離的元件都應該有乙個合適的分配係數;具有良好的化學穩定性，不與樣品組分、載氣和載氣發生任何化學反應。
18 固定液的分類
非極性固定流體、中極性固定流體、強極性固定流體、氫鍵固定流體。
19 非極性固定液
主要是一些飽和烷烴和甲基矽油，它們與被測物質分子之間的力以色散力為主。 組分按從低沸點到高沸點的順序流出，如果樣品中既有極性成分又有非極性成分，則沸點相同的極性成分將首先達到峰值。
常用的固定液有角鯊烷（異三烷）、芹酮等。 它適用於非極性和弱極性化合物的分析。
20 中等極性固定液
它由較大的烷基和少量可誘發極化的極性基團或基團組成，它們與被測物質分子之間的力以色散力和感應力為主，組分基本按沸點順序達到峰值，沸點相同的非極性組分先達到峰值。
常用的固定液有鄰苯二甲酸壬酯、聚酯等，適用於弱極性和中極性化合物的分析。
21強極性固定液
它含有強極性基團，它們與被測物質之間的分子間作用力主要是靜電力和感應力，各組分按極性從小到大的順序達到峰值。
常用的固定液為好氧二丙腈等，適用於極性化合物的分析。
22氫鍵固定液
它是一種特殊型別的強極性固定溶液，與被測物質的分子間作用力以氫鍵力為主，組分根據形成氫鍵的難易程度達到峰值，不易形成氫鍵的組分先達到峰值。
常用的固定液有聚乙二醇、三乙醇胺等，適用於含有F、N、O等化合物的分析。
23 固定液的選擇
根據極性相似性原則選擇：極性相似、溶解度大、分配係數大、保留時間長;
根據官能團進行類似的選擇：酯類 - 酯或聚酯固定液;醇類 – 聚乙二醇固定液。
根據主要區別選擇：組分之間的沸點是主要區別——非極性固定溶液;極性是主要區別——極性固定液。
選擇固定劑混合物：對於難以分離的複雜樣品，可以使用兩種或多種固定劑。
24 種聚合物固定相
它可以用作固體固定相或載體，也稱為聚合物多孔微球。 物質在其表面既有吸附作用又有溶解作用。
1）比表面積大，表面孔徑均勻
2）對非極性和極性物質無有害吸附活性，拖尾現象小，極性組分也可產生對稱峰
3）由於無液膜，無損耗，熱穩定性好;
4）具有良好的機械強度和耐腐蝕性，球形均勻，在填充柱色譜中具有良好的均勻性和重現性，有助於減少渦流擴散。
25種載氣選擇
探測器的適應性;載氣速度的大小。
可選擇 26 種色譜柱溫度
1）首先，柱溫應控制在固定液的最高使用溫度（超過此溫度後固定液易流失）和最低使用溫度（低於此溫度，固定液以固體形式存在）的範圍內。
2）提高柱溫可以提高傳質阻力，有利於提高柱效率，縮短分析時間，但降低容量因子和選擇性，不利於分離。一般的經驗法則是在盡可能分離最難分離組分的前提下，盡量使用較低的柱溫，但保留時間合適且峰形不拖尾。
3）柱溫一般選為接近或略低於組分平均沸點的溫度。
4）成分複雜、沸程範圍寬的樣品通過程式設計加熱。
27. 載體和固定劑含量的選擇
配比：固定劑在載體上的用量，一般是指固定液與載體的百分比，填充柱的配比通常在5%-25%之間。
配比越低，載體上形成的液膜越薄，傳質阻力越小，色譜柱效率越高，分析速度越快。 當比值低時，固定相的負載量低，允許進樣量小。 分析工作通常傾向於使用較低的比率。
28 注射條件的選擇
進樣量應控制在柱容量允許範圍內，檢測器的線性檢測範圍內。
注射需要快速動作和短時間;氣化室一般比柱溫高30至70°C。
提高色譜分離能力的 29 種方法
1）板理論：增加柱長，減小柱徑，即增加柱板數量;
2）倍率理論：降低塔內組分的渦擴散和傳質阻力，可以降低板的高度。
30 毛細管柱的結構特徵
1）毛細管柱阻力小，無填料，長度可達100公尺，管徑02mm。
2）氣流通過塔的單一路徑消除了塔內組分的渦流擴散。
3）固定液直接塗覆在管壁上，總塔內壁面積大，鍍層很薄，因此氣相和液相的傳質阻力大大降低。
4）毛細管色譜柱的柱效率高達每公尺3000 4000個理論板，長度為100公尺的毛細管柱的理論板總數可達104 106個。
31毛細管色譜法具有以下優點
1）分離效率高：比填充柱高10 100倍;
2）分析速度快：毛細管色譜法比填充柱色譜法快;
3）色譜峰較窄，峰形對稱。程式化加熱方法更常用
4）靈敏度高，一般採用氫氣火焰探測器;
5）渦流擴散為零。
32種毛細管色譜法
1）包被毛細管柱：將固定液直接塗在管內壁上。色譜柱製備相對簡單，但色譜柱製備具有可重複性且壽命短。
2）多孔層毛細管柱：在管壁上塗覆一層多孔吸附劑固體顆粒。它構成毛細管氣固色譜法。
3）載體包被毛細管柱：將極細的載體顆粒粘結在管壁上，然後塗上固定液。色譜柱效率高於塗層毛細管色譜柱。
4）化學鍵合或交聯毛細管柱：固定液與管壁鍵合或通過化學反應交聯在一起。色譜柱的效率和壽命進一步提高。
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