气相色谱法是近70多年以来迅速发展起来的分离、分析技术，主要用于低分子量、易挥发有机化合物(占有机物的15％～20％)的分析，目前从基础理论、实验方法到仪器研制已发展成为一门趋于完善的分析技术。

一、方法特点

气相色谱法的主要特点是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。

选择性高是指对性质极为相似的烃类异构体、同位素、旋光异构体具有很强的分离能力。

分离效率高是指一根2m的填充柱可具有几千块理论塔板数，一根25m的毛细管柱可具有10⁵～10⁶块理论塔板数，能分离沸点十分接近和组成复杂的混合物。例如一根25m毛细管柱可分析汽油中50～100多个组分。

灵敏度高是指使用高灵敏度的检测器可检测出10^-11～10^-13g的痕量物质。

分析速度快是相对化学分析法而言的，通常完成一个分析，仅需几分钟或几十分钟。而且样品用量少，气样仅需1mL，液样仅需1uL。

气相色谱法的上述特点，扩展了它在各种工业中的应用，不仅可以分析气体，还可分析液体、固体及包含在固体中的气体。只要样品在-196～450℃温度范围内，可以以提供26～1330Pa蒸气压，都可用气相色谱法进行分析。

气相色谱法的不足之处，首先是从色谱峰不能直接给出定性的结果，它不能用来直接分析未知物，必须用已知纯物质的色谱图和它对照。其次，当分析无机物和高沸点有机物时比较困难，需采用其它的色谱分析方法来完成。

二、气相色谱流出曲线的特征

被分析的样品经气相色谱分离、鉴定后，由记录仪绘出样品中各个组分的流出曲线，即色谱图。色谱图是以组分的流出时间(t)为横坐标，以检测器对各组分的电讯号响应值(mV)为纵坐标。色谱图上可得到一组色谱峰，每个峰代表样品中的一个组分。由每个色谱峰的峰位、峰高和峰面积、峰的宽窄及相邻峰间的距离都可获得色谱分析的重要信息。

(一)色谱峰的位置

1，保留时间

从进样开始至每个组分流出曲线达极大值(峰顶)所需的时间，可作为色谱峰位置的标志，此时间称为保留时间，用t_R表示。

图8-3为气相色谱流出曲线图，图中与横坐标保持平行的直线，叫做基线，它表示在实验条件下，纯载气流经检测器时(无组分流出时)的流出曲线。基线反映了检测器的电噪声随时间的变化。

图8-3气相色谱流出曲线图

2．死时间

从进样开始到惰性组分(指不被固定相吸附或溶解的空气或甲烷)从柱中流出呈现浓度极大值的时间，称为死时间，用tM表示。它反映了色谱柱中未被固定相填充的柱内死体积和检测器死体积的大小，与被测组分的性质无关。

3.调整保留时间

从保留时间中扣除死时间后的剩余时间，称为调整保留时间，用t'_R表示

t'_R＝t_R-t_M

t'_R反映了被分析的组分因与色谱柱中固定相发生相互作用，而在色谱柱中滞留的时间，其由被测组分和固定相的热力学性质所决定，因此调整保留时间从本质上更准确地表达了被分析组分的保留特性，它已成为气相色谱定性分析的基本参数，比保留时间更为重要。

4．容量因子(分配比)

由调整保留时间t'_R和死时间t_M可以计算出气相色谱分析中的重要分配平衡常数—容量因子(分配比)k;

由上述可知，色谱峰的峰位与气相色谱分离过程的热力学性质密切相关，是进行气相色谱定性分析的主要依据。

(二)色谱峰的峰高或峰面积

色谱峰的峰高是指由基线至峰顶间的距离，用h表示，如图8-4所示。色谱峰的峰面积A，是指每个组分的流出曲线和基线间所包含的面积，对于峰形对称的色谱峰，可看成是一个近似等腰三角形的面积，可由峰高h乘以半峰宽W_h/2(即峰高一半处的峰宽)来计算：

图8-4典型色谱峰图

峰高或峰面积的大小和每个组分在样品中的含量相关，因此色谱峰的峰高或峰面积是气相色谱进行定量分析的重要依据。

(三)色谱峰的宽窄

在气相色谱分析中，通常进样量很小，可以获得对称的色谱峰形，可用正态分布函数表示。正态分布函数通常用来描述偶然误差的分布规律，正态分布曲线的宽窄表明了多次测量的精密度，它可用标准偏差σ的大小来表示，σ值愈大，曲线愈宽，测量值分散，则测量精密度低；反之若σ值愈小，曲线愈窄，测量值集中，则测量精密度高。

对称的色谱峰形和正态分布曲线相似，同样色谱峰的宽窄也可用标准偏差σ的大小来衡量，σ大峰形宽，σ小峰形窄。在正态分布曲线上标准偏差，为曲线两拐点间距离的一半，曲线拐点高度相当于峰高h的0.607倍，即0. 607 h。

在色谱图中色谱峰形的宽窄常用区域宽度表示，区域宽度是指色谱峰3个特征高度的峰宽：

①拐点宽度 即位于0.607 h处的峰宽，为图8-4中的W_i，W_i＝2σ。

②半峰宽度 即峰高一半处，0.5h处的峰宽，为图8-4中的W_h/2，W_h/2＝2.3546。

③基线宽度从色谱峰曲线的左、右两拐点作切线，其在基线上的截距为基线宽度(此处峰高为零)，为图8-4中W_b，W_b=4σ。

上述Wi，W_h/2和W_b都表示了色谱峰的宽窄，最常用的是易于测量的W_h/2或W_b。

色谱峰的宽窄不仅可用区域宽度表示，它还可用来说明色谱分离过程的动力学性质—色谱柱柱效率的高低，色谱峰形愈窄说明柱效愈高，峰形愈宽表明柱效愈低。用区域宽度的大小只能定性地表达柱效，其定量表达常用理论塔板数n或理论塔板高度H表示：

式中，L为柱长。

(四)色谱峰间的距离

在色谱图上，两个色谱峰之间的距离大，表明色谱柱对各组分的选择性好；两个色谱峰之间的距离小，表明色谱柱对各组分的选择性差。在色谱分析中，色谱柱的选择性表明它对不同组分的分离能力，可定量地用分离度(分辨率)R来表示：

分离度综合考虑了保留时间和基线宽度两方面的因素。通常R=1.5,才认为两个相邻峰完全分离；R=1.0，两个相邻峰恰好分离；R<1.0，表明两个相邻峰不能分离开(图8-5)。

上述气相色谱流出曲线的几个特征，具有通用性，适用于各种色谱分离方法(如高效液相色谱法、超临界流体色谱法等)。

图8-5色谱峰的分离度R

三、气相色谱法的应用范围

对常温呈气态的样品，可直接注入色谱柱进行分析；对常温呈液态的样品，需加热气化后才能进入色谱柱进行分析；对常温呈固态的样品，可选用适当的溶剂溶解制备成溶液，再按液态样品进行分析，或将固态样品进行热裂解或激光裂解使其呈气态后，再按气态样品进行分析。

对气态样品，可用于分析化工生产中的原料气、化学反应后的放空尾气、锅炉的烟道气；石油化工生产中的油品裂解气、铂重整后的芳烃混合气(C₆～C₈)、高聚物生产中具有高纯度(99.99％)的高分子单体(乙烯、丙烯、丁二烯、氯乙烯等)；环境监测中的大气污染物、室内环境监测中的总挥发有机物(VOC)等。

对液态样品，可用于分析石油炼制中的泵油、汽油、柴油等的组成；化工生产的醇、醛、酮、酸、酯、醚、胺等低沸点有机物的含量；环境监测各种水体中的有机污染物；临床医学诊断分析人体的血液、尿、体液中的相关成分。

对固体样品，利用热裂解可分析高聚物的组成以及金属、合金、半导体材料中的微量气体杂质。

由上述可知，气相色谱法适用于对低分子量、易挥发的无机物(永久性气体)和有机化合物(占有机物的15％～20％)的分析，见表8-4。

气相色谱法目前在基础理论研究、实验方法的扩展、新型仪器研制等方面，都日趋完善，已发展成为一门高效、灵敏、应用范围广泛的分析技术。

表8-4气相色谱法的应用范围