高效色譜儀定量分析的依據(jù)是樣品中各組分的量與其峰面積成正比,但峰面積的大小與組分的質量和性質有關,當兩個質量相同的不同組分在相同條件下使用同一檢測器進行測定時,所得的峰面積不相同。因此,樣品中某一組分的百分含量并不等于該組分的峰面積在各組分峰面積總和中所占的百分率。這樣就不能直接利用峰面積計算樣品各組分的含量。為了使峰面積能真實反映物質的質量,需要對峰面積進行校正,為此在定量計算時引入校正因子。
一、絕對校正因子fi:
某組分i的絕對校正因子fi是組分i的質量mi與組分i的峰面積Ai之比。即:
fi = mi/Ai
由于精確測量進樣質量困難,峰面積與色譜條件有關,要保持測定fi值時的色譜條件相同,既不可能又不方便,要精確求出fi值是比較困難的。即使能夠得到準確的fi值,由于沒有統(tǒng)一標準而無法直接應用。為此提出相對校正因子的概念來解決色譜定量分析中的計算問題。
二、相對校正因子fi′:
1、定義:
某組分i的相對校正因子fi′是組分i的絕對校正因子fi與標準物質s的絕對校正因子fs之比。即:
fi′= fi/fs
推導:fi′=(mi/Ai)/(ms/As)=(mi/ms)×(As/Ai)
fi′×Ai =(mi/ms)×As
可見,當組分i的質量mi與標準物質s的質量ms相等時,fi′×Ai的數(shù)值與質量為ms的標準物質的峰面積As相等。通過相對校正因子,可以把各個組分的峰面積分別換算成與其質量相等的標準物質的峰面積,這樣比較標準就統(tǒng)一了。這是歸一化法計算各組分百分含量的基礎。
2、表示方法:
通常所指的校正因子是相對校正因子。
(1)相對質量校正因子fm′:
上面介紹的相對校正因子中的組分和標準物質都是以質量表示的,故又稱為相對質量校正因子。
fm′= fi,m/fs,m =(Asmi)/(Aims)
式中:As為標準物質的峰面積。
fi,m為組分i的絕對質量校正因子。
fi,s為標準物質的絕對質量校正因子。
ms為標準物質的質量。
(2)相對摩爾校正因子fM′:
fM′= fi,M/fs,M =(AsmiMs)/(AimsMi)= fm′×(Ms/Mi)
式中:fi,M為組分i的絕對摩爾校正因子。
fs,M為標準物質的絕對摩爾校正因子。
Mi為組分i的相對分子質量。
Ms為標準物質的相對分子質量。
(3)相對質量響應值Sm:
Sm= 1/fm′
(4)相對摩爾響應值SM:
SM= 1/fM′
3、測定:
相對校正因子僅與被測物、標準物質和檢測器類型有關,與操作條件無關,因此,fi′值可以從文獻中查出引用。若文獻中查不到所需的fi′值,可以進行測定。熱導池檢測器多以苯為標準物質,氫火焰離子化檢驗器多以正庚烷為標準物質,測定時最好用色譜純試劑。
三、熱導池檢測器相對校正因子的估算:
熱導池檢測器采用氫氣和氦氣作載氣時,相對校正因子值基本可以通用,用氮氣作載氣時不能通用。在既無純組分進行測定,又查不到文獻數(shù)據(jù)時,可利用一些規(guī)律估算相對校正因子值。
1、分子量規(guī)律法:
同系物組分的相對摩爾響應值SM與其相對分子質量之間有線性關系,估算公式為:
SM = A1Mi + B1
式中:Mi為組分i的相對分子質量。
A1和B1均為同系物的特征常數(shù)。
同系物的特征常數(shù)A1和B1值:
(1)直鏈烷烴:
1)組分:C3~C10
2)斜率A1:1.35
3)截距B1:6.7
(2)甲基烷烴:
1)組分:C4~C7
2)斜率A1:1.25
3)截距B1:10.8
(3)二甲基烷烴:
1)組分:C5~C7
2)斜率A1:1.2
3)截距B1:13
(4)甲基苯類:
1)組分:C7~C9
2)斜率A1:1.16
3)截距B1:9.7
(5)α-烯烴:
1)組分:C2~C4
2)斜率A1:1.2
3)截距B1:13
(6)直鏈酮類:
1)組分:C3~C8
2)斜率A1:0.86
3)截距B1:35.9
(7)伯醇:
1)組分:C2~C7
2)斜率A1:0.81
3)截距B1:34.9
(8)仲醇:
1)組分:C3~C5
2)斜率A1:0.86
3)截距B1:33.6
(9)叔醇:
1)組分:C4~C5
2)斜率A1:0.81
3)截距B1:34.8
(10)直鏈脂:
1)組分:C2~C7
2)斜率A1:0.84
3)截距B1:37.1
(11)直鏈醚類:
1)組分:C4~C10
2)斜率A1:0.89
3)截距B1:43.3
2、碳數(shù)規(guī)律法:
以同系物的相對質量響應值Sm對分子中的碳原子數(shù)作圖,得到一條漸近線關系曲線。曲線在較高碳原子數(shù)時呈水平趨勢,意味著Sm值趨于相同,即分析分子量相差不大或分子量較大的一些同系物樣品時,可直接用它們各自的面積進行定量計算。當分析碳數(shù)范圍較寬的樣品時,較低碳數(shù)的同系物(如C1~C3)的Sm值與較高碳數(shù)同系物的Sm值相差較大,定量計算時必須采用相對校正因子進行校正。
3、基團截面積法:
一般情況下,醇、醛、酮、醚、酯和鹵素等極性化合物的相對摩爾響應值等于構成該化合物各個基團的相對摩爾響應值之和。用此法估算的數(shù)值與一般實驗值吻合良好,誤差約3%。
部分基團的相對摩爾響應值Sm:
(1)CH3-:12
(2)-CH2-:11
(3)-CH:10
(4)-C-:9
(5)F:57
(6)I:83
(7)-H:1
(8)-O-:62
(9)-C = O:64
(10)C = O-O:77
(11)Cl:67
(12)-C-OH:60
(13)-CH-OH:61
(14)-CH2-OH:62
(15)-C6H5:99
(16)B:74
四、氫火焰離子化檢驗器相對校正因子的估算:
氫火焰離子化檢測器的載氣種類對相對校正因子值影響不大,但不同類型化合物的相對校正因子值受檢測器結構、載氣流速、燃氣流速和操作壓力的影響較大。在既無純組分進行測定,又查不到文獻數(shù)據(jù)時,可利用一些規(guī)律估算相對校正因子值。
1、碳數(shù)規(guī)律法:
同系物組分的相對摩爾響應值SM與其相對分子質量之間有線性關系,估算公式為:
SM = A2ni + B2
式中:ni為組分i的碳原子數(shù)。
A2和B2為同系物的特征常數(shù)。
同系物物的特征常數(shù)A2和B2值:
(1)直鏈烷烴:
1)組分:C1~C10
2)斜率A2:14.3
3)截距B2:0
(2)直鏈烯烴:
1)組分:C2~C10
2)斜率A2:14
3)截距B2:0
(3)環(huán)烷烴:
1)組分:C3~C9
2)斜率A2:14
3)截距B2:0
(4)支鏈烷烴:
1)組分:C5~C10
2)斜率A2:12.7
3)截距B2:12.7
(5)直鏈芳烴:
1)組分:C6~C12
2)斜率A2:11.45
3)截距B2:18.4
(6)甲基取代芳烴:
1)組分:C7~C12
2)斜率A2:10.3
3)截距B2:26.8
(7)伯醇:
1)組分:C1~C10
2)斜率A2:13.8
3)截距B2:-6.07
(8)仲醇:
1)組分:C3~C6
2)斜率A2:14
3)截距B2:-10.2
(9)叔醇:
1)組分:C4~C6
2)斜率A2:13.8
3)截距B2:-0.96
(10)多元醇:
1)組分:C2~C6
2)斜率A2:4.95
3)截距B2:5.95
(11)醛類:
1)組分:C1~C10
2)斜率A2:13.4
3)截距B2:-9.4
(12)直鏈酮類:
1)組分:C3~C9
2)斜率A2:14.3
3)截距B2:-13.9
(13)支鏈酮類:
1)組分:C5~C9
2)斜率A2:10.7
3)截距B2:6.42
(14)脂肪酸:
1)組分:C1~C8
2)斜率A2:14.3
3)截距B2:-13.3
(15)脂肪酸甲酯:
1)組分:C1~C5
2)斜率A2:14.8
3)截距B2:-22.9
(16)甲酸酯:
1)組分:C1~C5
2)斜率A2:13.8
3)截距B2:-15.2
(17)乙酸酯(直鏈):
1)組分:C1~C6
2)斜率A2:14.3
3)截距B2:-22.9
(18)乙酸酯(支鏈):
1)組分:C3~C6
2)斜率A2:14
3)截距B2:-20.3
(19)甲基丙烯酸酯:
1)組分:C1~C5
2)斜率A2:11.5
3)截距B2:-6.32
(20)直鏈取代酚類:
1)組分:C6~C10
2)斜率A2:8.1
3)截距B2:8.1
(21)烷基磺酸甲酯:
1)組分:C1~C6
2)斜率A2:14
3)截距B2:0
(22)脂肪酸類:
1)組分:C1~C8
2)斜率A2:13.6
3)截距B2:-12
2、有效碳數(shù)規(guī)律法:
對于不同類型有機化合物的相對質量校正因子值,可以利用有效碳數(shù)規(guī)律進行計算。
有機化臺物分子的總有效碳數(shù)等于構成該化合物各個基團的的有效碳數(shù)之和。
fm′=(∑ns/∑ni)×(Mi/Ms)
式中:ni為組分i的有效碳數(shù)。
ns為標準物質的有效碳數(shù)。
Mi為組分i的相對分子質量。
Ms為標準物質的相對分子質量。
不同類型有機化合物和基團的有效碳數(shù):
(1)烷烴:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):1
(2)芳烴:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):1
(3)烯烴:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):0.95
(4)炔烴:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):1.3
(5)羰基:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):0
(6)羧基:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):0.32
(7)腈基:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):0.3
(8)醚類:
1)原子:C
2)有效碳數(shù):-1
(9)伯醇:
1)原子:O
2)有效碳數(shù):-0.6
(10)仲醇:
1)原子:O
2)有效碳數(shù):-0.75
(11)叔醇:
1)原子:O
2)有效碳數(shù):-0.25
(12)酯類:
1)原子:O
2)有效碳數(shù):-0.25
(13)烷基上:
1)原子:Cl
2)有效碳數(shù):-0.12
(14)烯烴上:
1)原子:Cl
2)有效碳數(shù):0.05
(15)胺類:
1)原子:N
2)有效碳數(shù):與對應醇中氧相似
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