近代有机分析实验讲义 - 图文

近代有机分析实验讲义

授课教授：曾志教授 授课地点：理一栋217

实验一：气相色谱仪的硬件与软件操作

一、实验目的 1.安全教育；

2.气相色谱仪的硬件操作及软件操作；

3.了解气相色谱仪的基本结构及掌握仪器分离分析的基本原理。 二、实验原理

气相色谱仪是实现气相色谱过程的仪器，仪器型号繁多，但总的说来，其基本结构是相似的，主要由载气系统、进样系统、分离系统(色谱柱)、检测系统以及数据处理系统构成。气象色谱仪利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相的分配系数不同，当气化后的试样被载气带入色谱柱进行时，组分就在其中的两相中进行反复多次的分配，由于固定相各个组分的吸附和溶解能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，是彼此分离，顺序离开色谱柱进入检测器。检测器将各组分的浓度或质量的变化转换成一定的电信号，经过放大后在记录仪上记录下来，即可得到各组分的色谱峰。根据保留时间，便可进行定性分析。 三、实验仪器与试剂

仪器：GC-2010气相色谱仪；SPB-3全自动空气泵；SPN-300氮气发生器；SPH-300氢气发生器；微量进样器（1μL）；容量瓶；毛细管色谱柱（SPB-5 30.0m×0.32mm×0.25um）； 试剂：甲醇（AR） 四、实验步骤

1. 开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器（注意排气，逆时针旋转松开氮气发生器右侧螺丝，约30分钟后，待载气稳定即压力表指针稳定指向0.4 M pa后顺时针旋转拧紧氮气发生器右侧螺丝）），氢气发生器。然后打开GC GC-2010气相色谱仪开关“POWER”由“0”至“-”（见图）最后打开电脑上的工作站。

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2. 点击工作站桌面GC Real Time Analysis→，长声蜂鸣表示联机成功。

3. 在GC Real Time Analysis软件上设置相应的色谱分析条件的设置：选择“仪器参数”并设置进样器温度150 ℃、检测器温度200 ℃、柱温为70℃（保留时间5 min）、停止时间5 min、分流比为50(分流比过大，超出压力范围。则机器显示错误CAR1 primary pressure out of range。因此只能调为50)、尾吹流量30 mL /min、氢气流量30mL/min，空气流量300 mL /min。

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4. 设置完毕后，先点击“开启系统”，接着点击“下载参数”。待进样器SPL1、柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气、打开火焰。等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，接着点击“样品记录”，依次输入“样品名称”和“数据文件”（注意输入名称的上下对应）。单击“文件夹”按钮图标，在“查找范围”中选中D盘文件夹“2014曾志老师近代有机实验”修改并保存文件名。点“开始”并注射样品液（0.01μL）。 五、数据软件处理 1. 单次数据分析

1.1 在桌面双击“GC Post Run Analysis”，点击确定按钮后，在“文件夹目录中”选中该样品记录双击鼠标，打开保存的路径，找到甲醇的色谱峰。使用放大缩小按钮，调试图谱中的色谱峰全部完整显示在方框内。

1.2 在谱图上单击鼠标右键的“显示设置”，在“显示设置”中选择“展开色谱”根据实际需要填写的“时间”和“强度”后点击。确定用鼠标点击“编辑”可根据需要选择改变“积分”中的“最小峰面积/高”、“斜率”等参数设置（通常改变一项参数，就能达到去除杂质峰的效果）。通常改变“最小峰面积”值比较快捷方便。然后又点击“定量”在“定量方法”中选择“面积归一法”，然后点击查看。复制谱图

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到Word文档，在谱图中点击鼠标右键选择“复制”；复制数据，单击鼠标左键全选，然后鼠标右键“复制表格到剪贴板”。在Word文档中选中“插入”—“表格”—“插入表格”。将处理后的谱图复制到Word文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。保存Word文档。 2. 多组数据进行比较

2.1同样方式，在桌面双击“GC Post Run Analysis”，点击确定按钮后。先找到所需要对比的多组数据保存路径，选定打开。

2.2可以选中想要平移的谱线根据需要选择右上方的五组箭头按钮以及数字按钮，进行上下平移，可以使两组数据对比更显著。复制谱图到Word文档，在谱图中点击鼠标右键选择“复制”复制数据，单击鼠标左键全选，然后鼠标右键“复制表格到剪板”。 在Word文档中全选表格内容，单击“插入”—“表格”—“插入表格”。将处理后的谱图复制到Word文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。保存Word文档。

六、关机

分析结束后，选择“仪器参数” 进样器温度80℃；检测器温度80 ℃、柱温为40℃，点击“下载参数”, 待检测器、进样口、柱箱温度均降至至少80℃以下时，方可点击<关闭系统 >，关闭工作站、GC电源和载气气源。

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实验二：挥发性有机化合物的定性分析

一、实验目的

1.掌握气相色谱法对挥发性有机化合物分离分析的基本原理 2.掌握气相色谱法对挥发性有机化合物的定性分析

二、实验原理

各种物质在一定的色谱条件(固定相与操作条件等下有各自确定的保留)值，因此保留值在色谱分析中可作为一种定性指标。对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知且它们的色谱峰均能分开，则可将混合物图谱中各个色谱峰的保留值与各相应的标准试样在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质，这就是纯物质对照法定性的原理。该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。本实验采用纯物质对照法，利用保留时间进行甲醇、正丁醇、乙醇的分离及定性分析。 三、实验仪器与试剂

仪器：GC-2010气相色谱仪；SPB-3全自动空气泵；SPN-300氮气发生器；SPH-300氢气发生器；微量进样器（1μL）；容量瓶；毛细管色谱柱（SPB-5 30.0m×0.32mm×0.25um）；

试剂：甲醇（AR）；乙醇（AR）；正丁醇；混合液 四、实验步骤

1. 样品及标准溶液的配置：实验室已准备好的甲醇标准溶液、乙醇标准溶液、 正丁醇及混合的样品溶液

2. 开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器（注意排气，逆时针旋转松氮气发生器右侧螺丝，约30分钟后，待载气稳定即压力表指针稳定指向0.4Mpa后顺时针旋转拧紧氮气发生器右侧螺丝）），氢气发生器。然后打开GC GC-2010气相色谱仪开关“POWER”由“0”至“-”。最后打开电脑上的工作站。点击工作站桌面GC Real Time Analysis→，长声蜂鸣表示联机成功。

3. 在GC Real Time Analysis软件上设置相应的色谱分析条件的设置：选择“仪 器参数”并设置进样器温度150 ℃、检测器温度200 ℃、柱温为70℃（保

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留时间5 min）、停止时间5 min、分流比为50(分流比过大，超出压力范围。则机器显示错误CAR1 primary pressure out of range。因此只能调为50)、尾吹流量30 mL /min、氢气流量30mL/min，空气流量300 mL /min。

4. 设置完毕后，先点击“开启系统”，接着点击“下载参数”。待进样器SPL1、柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气、打开火焰。等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，接着点击“样品记录”，依次输入“样品名称”和“数据文件”（注意输入名称的上下对应）。单击“文件夹”按钮图标，在“查找范围”中选中D盘文件夹“2014曾志老师近代有机实验”修改并保存文件名。点“开始”并注射样品液（0.01μL）。

5. 点“开始”，然后用微量注射器进样，之后按下面板的START，拔出针。（第一大组进甲醇标准液、乙醇标准液以及混合液；第二大组进乙醇标准液、正丁醇标准液以及混合液。） 五、数据软件处理 1. 单次数据分析

1.1 在桌面双击“GC Post Run Analysis”，点击确定按钮后，在“文件夹目录中”选中该样品记录双击鼠标，打开保存的路径，依次找到甲醇的色谱峰。使用放大缩小按钮，调试图谱中的色谱峰全部完整显示在方框内。

1.2 在谱图上单击鼠标右键的“显示设置”，在“显示设置”中选择“展开色谱”根据实际需要填写的“时间”和“强度”后点击。确定用鼠标点击“编辑”可根据需要选择改变“积分”中的“最小峰面积/高”、“斜率”等参数设置（通常改变一项参数，就能达到去除杂质峰的效果）。通常改变“最小峰面积”值比较快捷方便。然后又点击“定量”在“定量方法”中选择“面积归一法”，然后点击查看。复制谱图到Word文档，在谱图中点击鼠标右键选择“复制”；复制数据，单击鼠标左键全选，然后鼠标右键“复制表格到剪贴板”。在Word文档中选中“插入”—“表格”—“插入表格”。将处理后的谱图复制到Word文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。保存Word文档。（同理处理乙醇、正丁醇以及混合液的色谱峰。）

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2. 多组数据进行比较

2.1同样方式，在桌面双击“GC Post Run Analysis”，点击确定按钮后。先找到所需要对比的多组数据保存路径，选定打开甲醇（正丁醇）标准液、乙醇标准液以及混合液的气相色谱图文件。

2.2可以选中想要平移的谱线根据需要选择右上方的五组箭头按钮以及数字按钮，进行上下平移，可以使两组数据对比更显著。复制谱图到Word文档，在谱图中点击鼠标右键选择“复制”复制数据，单击鼠标左键全选，然后鼠标右键“复制表格到剪板”。 在Word文档中全选表格内容，单击“插入”—“表格”—“插入表格”。将处理后的谱图复制到Word文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各个峰的归属，从而达到定性的目的。保存Word文档。

六、关机

分析结束后，选择“仪器参数” 进样器温度80℃；检测器温度80 ℃、柱温为40℃，点击“下载参数”, 待检测器、进样口、柱箱温度均降至至少80℃以下时，方可点击<关闭系统 >，关闭工作站、GC电源和载气气源。

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实验三：挥发性有机化合物的定量分析

一、实验目的

1. 掌握气相色谱对挥发性有机化合物定量分析的几种方法类型 2. 掌握气相色谱法对挥发性有机化合物的定量分析

二、实验原理

气相色谱分离是利用试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相的分配系数不同，当气后的式样被载气带入色谱柱时，组份就在其中的两相中进行反复多次的分配，由于固定相对各个组分的吸附或溶解能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长使彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器。检测器将各组分的浓度或质量的变化转换成一定的电信号，经过放大后在记录仪上记录下来，即可得到各组分的色谱峰。根据峰高或峰面积便可进行定量分析。 三、实验仪器与试剂

仪器：气相色谱仪（岛津GC-2010）；SPB-3全自动空气泵（北京中惠普分析技术研究所）；SPN-300氮气发生器；SPN-300氢气发生器；微量注射器；5mL容量瓶；SPB-5毛细管柱30m×0.32mm×0.25μm。

试剂：乙酸乙酯（AR）；乙醇（AR）：未知样液1；未知样液2；未知样液3； 四、实验步骤 样品的配制：

将乙酸乙酯（AR）与乙醇（AR）按照不同体积比进行混合（5:5~7:3）制成未知样液1、未知样液2、未知样液3。

1．开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器（注意排气,，逆时针旋转松开氮

气发生器右侧螺丝），氢气发生器。约30分钟后，待载气稳定 (即压力表指针稳定指向0.4 M pa)后顺时针旋转拧紧氮气发生器右侧螺丝，然后打开GC GC-2010气相色谱仪开关“POWER”由“0”至“-”。最后打开电脑上的工作站。

2．点击工作站桌面GC Real Time Analysis→，长声蜂鸣表示联机成功。

3．在软件上选择系统配置，选择FID检测器；设置相应的色谱条件：进样口温度100 oC，检测器温度200℃，柱箱温度50 oC（保持5 min），分流比：100，停

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止时间5 min，尾吹流量30mL/min，氢气流量40mL/min，空气流量400mL/min。选择“数据采集”——“下载仪器参数”，待柱箱、检测器的温度达到设定值，打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”，点击“单次分析”，“样品记录”，输入保存路径和文件名。

4．点击“开始”，用5ul微量注射器进样，进样前用待测液润洗10次，用微量注射器进不同体积比的混合液进行分析。之后按下面板的START，拔出针。 五、数据软件处理

点击进行数据处理。依次点击“数据对比”—“文件”—“打开”，文件保存路径，选择保存的文件，调出样品液的色谱图，在谱图上单击鼠标右键的“显示设置”，在“显示设置”中选择“展开色谱”根据实际需要填写的“时间”和“强度”后点击确定。用鼠标点击“编辑”可根据需要选择改变参数设置（通常改变一项参数，就能达到去除杂质峰的效果）。将处理后的谱图复制到WORD文档，根据各峰的保留时间先确定峰的归属，然后根据各峰的峰面积并用归一化法计算溶液中各组分的质量分数。 六、关机

关软件上的氢气按钮、火焰按钮，关氢气源，将SPL、柱箱、FID温度设到80oC，等温度达到设定值，点系统关闭按钮，关软件，关主机，关氮气发生器并旋松右边的旋钮，关空气源。

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实验四：固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物的

分离分析

一、实验目的

1. 了解固相微萃取与气相色谱仪联用的基本结构和分离分析的基本原理； 2.掌握固相微萃取气相色谱法用于挥发性有机化合物混合物定性分析与测定。 二、实验原理

固相微萃取 (SPME) 是20世纪90年代初发展的一种集萃取、浓缩、解吸于一体的样品前处理技术。其装置类似于一支气相色谱的微量进样器，萃取头是在一根石英纤维上涂上固相微萃取涂层,外套细不锈钢管以保护石英纤维不被折断,纤维头可在钢管内伸缩。将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间,同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度,待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后,靠流动相将其导入色谱柱,完成提取、分离、浓缩的全过程。固相微萃取技术几乎可以用于气体、液体、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。

三、实验仪器与试剂

仪器：气相色谱仪；全自动空气泵；氮气发生器；氢气发生器；SPB-5毛细管柱30 m×0.32 mm×0.25 μm, 微量注射器；容量瓶；毛细管色谱柱；固相微萃取装置；水浴锅。

试剂：乙醇，正丁醇，乙醇和正丁醇的混合液 四、实验步骤 1．SPME 操作过程

a.样品萃取：将SPME针管穿透样品瓶隔垫，插入瓶中。推手柄杆使纤维头伸出

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针管，纤维头可以浸入水溶液中（浸入方式）或置于样品上部空间（顶空方式），萃取时间大约2分钟（吸附 2 min）。缩回纤维头，然后将针管退出样品瓶。 b.GC分析：将SPME针管插入GC仪进样口。推手柄杆，伸出纤维头，热脱附样品进色谱柱。缩回纤维头，移去针管。

2. 样品及标准溶液的配置：实验室已准备好的 乙醇标准溶液、正丁醇标准溶液 及乙醇和正丁醇混合的样品溶液

3. 开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器（注意排气,预热30分钟，右边松 开螺丝后拧紧），氢气发生器。等载气稳定后打开氢火焰离子化检测器开关，最 后打开电脑上的工作站。

4. 色谱分离条件的设置：柱箱温度：50℃，进样器温度：200 ℃，检测器温度：200 ℃。分流比：10。尾吹流30 mL/min，氢气流量40 mL /min，空气流量400 mL /min。

5. 选择“数据采集”-“下载参数”，待进样器SPL1，柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气，打开火焰，等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，再点“样品记录”，保存路径和文件名。

6. 点击“开始”，用固相微萃取装置提取的乙醇和正丁醇混合液的挥发性物质。 之后按下面板的START，拔出针。依次进样：乙醇标准溶液，正丁醇标准溶液。 五、数据处理

点击进行数据处理。依次点击“数据对比”—“文件”—“打开”，文件保存路径，选择保存的文件，调出样品液的色谱图，在谱图上单击鼠标右键的“显示设置”，在“显示设置”中选择“展开色谱”根据实际需要填写的“时间”和“强度”后点击确定。用鼠标点击“编辑”可根据需要选择改变参数设置（通常改变一项参数，就能达到去除杂质峰的效果）。将处理后的谱图复制到WORD文档，打印出来，观察记录的各峰保留时间，确定各峰的归属，从而达到定性的目的。 六、关机

分析结束后，选择“数据采集” 进样器温度80℃；检测器温度80 ℃、柱温为40℃，点击“下载参数”, 待检测器、进样口、柱箱温度均降至至少80℃以下时，方可点击<关闭系统 >，关闭工作站、GC电源和载气气源。

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附件：实验步骤

1. 开机：依次打开全自动空气泵，氮气发生器（注意排气，逆时针旋转松开氮气发生器右侧螺丝，约30分钟后，待载气稳定即压力表指针稳定指向0.4 M pa后顺时针旋转拧紧氮气发生器右侧螺丝）），氢气发生器。然后打开GC GC-2010气相色谱仪开关“POWER”由“0”至“-”（见图）最后打开电脑上的工作站。 2. 点击工作站桌面GC Real Time Analysis→，长声蜂鸣表示联机成功。 3. 在GC Real Time Analysis软件上设置相应的色谱分析条件的设置：选择“仪器参数”并设置进样器温度150 ℃、检测器温度200 ℃、柱温为70℃（保留时间5 min）、停止时间5 min、分流比为50(分流比过大，超出压力范围。则机器显示错误CAR1 primary pressure out of range。因此只能调为50)、尾吹流量30 mL /min、氢气流量30mL/min，空气流量300 mL /min。

4. 设置完毕后，先点击“开启系统”，接着点击“下载参数”。待进样器SPL1、柱箱、FID的温度达到设定温度，依次打开氢气、打开火焰。等GC状态显示“准备就绪”后，点击“单次分析”，接着点击“样品记录”，依次输入“样品名称”和“数据文件”（注意输入名称的上下对应）。单击“文件夹”按钮图标，在“查找范围”中选中D盘文件夹“2014曾志老师近代有机实验”修改并保存文件名。点“开始”并注射样品液（0.01μL）。

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