氣相色譜法
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拼音
qì xiàng sè pǔ fǎ
英文參考
gas phase chromatography
定義
氣相色譜法（gas chromatography 簡稱GC）是色譜法的一種。色譜法中有兩個相，一個相是流動
相，另一個相是固定相。如果用液體作流動相，就叫液相色譜，用氣體作流動相，就叫氣相色譜。
氣相色譜法由於所用的固定相不同，可以分為兩種，用固體吸附劑作固定相的叫氣固色譜，用塗有固定液的擔體作固定相的叫氣液色譜。
按色譜分離原理來分，氣相色譜法亦可分為吸附色譜和分配色譜兩類，在氣固色譜中，固定相為吸附劑，氣固色譜屬於吸附色譜，氣液色譜屬於分配色譜。
按色譜操作形式來分，氣相色譜屬於柱色譜，根據所使用的色譜柱粗細不同，可分為一般填充柱和毛細管柱兩類。一般填充柱是將固定相裝在一根玻璃或金屬的管中，管內徑為2～6毫米。毛細管柱則又可分為空心毛細管柱和填充毛細管柱兩種。空心毛細管柱是將固定液直接塗在內徑只有0.1～0.5毫米的玻璃或金屬毛細管的內壁上，填充毛細管柱是近幾年才發展起來的，它是將某些多孔性固體顆粒裝入厚壁玻管中，然後加熱拉製成毛細管，一般內徑為0.25～0.5毫米。
在實際工作中，氣相色譜法是以氣液色譜為主。
對儀器的一般要求
所用的儀器為氣相色譜儀。除另有規定外，載氣為氮氣；色譜柱為填充柱或毛細管柱，填充柱的材質為不鏽鋼或玻璃,載體用直徑為0.25～0.18mm 、0.18～0.15mm或0.15～0.125mm經酸洗並矽烷化處理的矽藻土或高分子多孔小球;常用玻璃或彈性石英毛細管柱的內徑為0.20或0.32mm。進樣口溫度應高於柱溫30～50℃;進樣量一般不超過數微升;柱徑越細進樣量應越少。檢測器為氫火焰離子化檢測器，檢測溫度一般高於柱溫，並不得低於100℃，以免水氣凝結，通常為250～350℃。
正文中各品種項下規定的條件，除檢測器種類、固定液品種及特殊指定的色譜柱材料不得任意改變外，其餘如色譜柱內徑、長度、載體牌號、粒度、固定液塗布濃度、載氣流速、柱溫、進樣量、檢測器的靈敏度等，均可適當改變，以適應具體品種並符合系統適用性試驗的要求。一般色譜圖約於30分鐘內記錄完畢。
原理
氣相色譜法是在以適當的固定相做成的柱管內，利用氣體（載氣）作為移動相，使試樣（氣體、液體或固體）在氣體狀態下展開，在色譜柱內分離後，各種成分先後進入檢測器，用記錄儀記錄色譜譜圖。 在對裝置進行調試後，按各單體的規定條件調整柱管、檢測器、溫度和載氣流量。進樣口溫度一般應高於柱溫30-50度。如用火焰電離檢測器，其溫度應等於或高於柱溫，但不得低於100度，以免水氣凝結。色譜上分析成分的峰的位置，以滯留時間（從注入試樣液到出現成分最高峰的時間）和滯留容量（滯留時間×載氣流量）來表示。這些在一定條件下，就能反應出物質所具有特殊值，並據此確定試樣成分。
根據色譜上出現的物質成分的峰面積或峰高進行定量。峰面積可用面積測定儀測定，按半寬度法求得（即以峰1/2處的峰寬×峰高求得）。峰高的測定方法是從峰高的頂點向記錄紙橫座標準垂線，找出此垂線與峰的兩下端聯結線的交點，即以此交點至峰頂點的距離長度為峰高。
發展簡史
氣相色譜法的發展與兩個方面的發展是密不可分，一是氣相色譜分離技術的發展，二是其他學科和技術的發展。
1952年James和Martin提出氣液相色譜法，同時也發明了第一個氣相色譜檢測器。這是一個接在填充柱出口的滴定裝置，用來檢測脂肪酸的分離，用滴定溶液體積對時間做圖，得到積分色譜圖。之後，他們又發明了氣體密度天平。1954年Ray提出熱導計，開創了現代氣相色譜檢測器的時代。此後至1957年，則進入填充柱、TCD的年代。
1958年Gloay首次提出毛細管，同年，Mcwillian和Harley同時發明了FID，Lovelock發明了氬電離檢測器（AID）使檢測方法的靈敏度提高了2～3個數量級。
20世紀60年代和70年代，由於氣相色譜技術的發展，柱效大為提高，環境科學等學科的發展，提出了痕量分析的要求，又陸續出現了一些高靈敏度、高選擇性的檢測器，如1960年Lovelock提出電子俘獲檢測器（ECD）；1966年Brody等發明了FPD；1974年Kolb和Bischoff提出了電加熱的NPD；1976年國HNU公司推出了實用的窗式光電離檢測器（PID）等。同時，由於電子技術的發展，原有的檢測器在結構和電路上又作了重大的改進，如TCD出現了衡電流、橫熱絲溫度及衡熱絲溫度檢測電路；ECD出現衡頻率變電流、衡電流脈衝調製檢測電路等，從而使性能又有所提高。
20世紀80年代，由於彈性石英毛細管柱的快速廣泛應用，對檢測器提出了體積小、響應快、靈敏度高、選擇性好的要求，特別是計算機和軟體的發展，使TCD、FID、ECD、和NPD的靈敏度和穩定性均有很大提高，TCD和ECD的檢測池體積大大縮小。
進入20世紀90年代，由於電子技術、計算機和軟體的飛速發展使MSD生產成本和複雜性下降，以及穩定性和耐用性增加，從而成為最通用的氣相色譜檢測器之一。期間出現了非放射性的脈衝放電電子俘獲檢測器（PDECD）、脈衝放電氦電離檢測器（PDHID）和脈衝放電光電離檢測器（PDECD）以及集次三者為一體的脈衝放電檢測器（PDD）。四年後，美國Varian公司推出了商品儀器，它比通常FPD靈敏度高100倍。另外，快速GC和全二維GC等快速分離技術的迅猛發展，也促使快速GC檢測方法逐漸成熟。
分類
定量方法可分以下三種：
1、內標準法 取標準被測成分，按依次增加或減少的已知階段量，各自分別加入各單體所規定的定量內標準物質中，調製標準溶液。分別取此標準液的一定量注入色譜柱，根據色譜圖取標準被測成分的峰面積和峰高和內標物質的峰面積和峰高的比例為縱座標，取標準被測成分量和內標物質量之比，或標準被測成分量為橫坐標，製成標準曲線。
然後按單體中所規定的方法調製試樣液。在調製試樣液時，預先加入與調製標準液時等量的內標物質。然後按製作標準曲線時的同樣條件下得出的色譜，求出被測成分的峰面積或峰高和內標物質的峰積或峰高之比，再按標準曲線求出被測成分的含量。
所用的內標物質，應採用其峰面積的位置與被測成分的峰的位置儘可能接近並與被測成分以外的峰位置完全分離的穩定的物質。
2、絕對標準曲線法取標準被測成分 按依次增加或減少階段法，各自調製成標準液，注入一定量後，按色譜圖取標準被測成分的峰面積或峰高為縱座標，而以標準被測成分的含量為橫坐標，製成標準曲線。然後按單體中所規定的方法製備試樣液。取試樣液按制標準曲線時相同的條件作出色譜，求出被測成分的峰面積和峰高，再按標準曲線求出被測成分的含量。
3、峰面積百分率法 以色譜中所得各種成分的峰面積的總和為100，按各成分的峰面積總和之比，求出各成分的組成比率。
應用
只要在氣相色譜儀允許的條件下可以氣化而不分解的物質，都可以用氣相色譜法測定。對部分熱不穩定物質，或難以氣化的物質，通過化學衍生化的方法，仍可用氣相色譜法分析。
在石油化工、醫藥衛生、環境監測、生物化學等領域都得到了廣泛的應用
1．在衛生檢驗中的應用
空氣、水中污染物如揮發性有機物、多環芳烴[苯、甲苯、苯並（a）比等]；農作物中殘留有機氯、有機磷農藥等；食品添加劑苯甲酸等；體液和組織等生物材料的分析如胺基酸、脂肪酸、維生素等。
2．在醫學檢驗中的應用
體液和組織等生物材料的分析：如脂肪酸、甘油三酯、維生素、糖類等。
3. 在藥物分析中的應用
優缺點
優點為：
①分離效率高，分析速度快，例如可將汽油樣品在兩小時內分離出200多個色譜峰,一般的樣品分析可在20分種內完成。
②樣品用量少和檢測靈敏度高，例如氣體樣品用量為 1毫升，液體樣品用量為0.1微升,固體樣品用量為幾微克。用適當的檢測器能檢測出含量在百萬分幾至十億分幾的雜質。
③選擇性好，可分離、分析恆沸混合物，沸點相近的物質，某些同位素,順式與反式異構體,鄰、間、對位異構體，旋光異構體等。
④應用範圍廣，雖然主要用於分析各種氣體和易揮發的有機物質，但在一定的條件下，也可以分析高沸點物質和固體樣品。應用的主要領域有石油工業、環境保護、臨床化學、藥物學、食品工業等。
缺點：在對組分直接進行定性分析時，必須用已知物或已知數據與相應的色譜峰進行對比，或與其他方法（如質譜、光譜）聯用，才能獲得直接肯定的結果。在定量分析時，常需要用已知物純樣品對檢測後輸出的信號進行校正。
展望
今後氣相色譜法還將有很大的發展，耐高溫的極性高效開管柱和選擇性好、靈敏度高的檢測器的研製，色譜定性和定量分析規律的研究，微處理機進一步的應用，生物學、醫學、環境保護等方面新的分析方法都是很活躍的研究課題。智能氣相色譜法的研究也是今後發展的方向。
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