定性分析
色譜分析法定性分析的目的就是確定每個色譜峰代表什么組分,從而確定由這些組分所構(gòu)成的混合物試樣的組成。常用的主要定性方法有色譜鑒定法和非色譜鑒定法兩種。
1.色譜鑒定法定性
色譜鑒定法就是用純物質(zhì)對照定性,這是氣相和高效液相色譜法中最常用的最方便的一種定性方法,可以和定量測定操作同時進行。
(1)利用保留值定性
在色譜條件一定的情況下(包括柱長、柱內(nèi)徑、固定相、柱溫、流動相及流速等),每一種物質(zhì)都有其一定的保留值(包括保留時間、保留體積、調(diào)整保留時間、調(diào)整保留體積等),一般不受其他組分的影響,可以作為定性的根據(jù)。此法又稱為純物質(zhì)對照定性。
在相同的色譜條件下,先測定未知物中每個色譜峰的保留時間或保留距離,再將要測的某純物質(zhì)注入色譜儀,對照比較兩者的保留值,如果兩者的保留值相同,就可判定該未知物與已知純物質(zhì)是同一種物質(zhì)。
(2)利用加入純物質(zhì)增加峰高法定性
在穩(wěn)定的色譜條件下,為了區(qū)分兩個保留值(保留時間或保留距離)非常接近的組分,可以將某純物質(zhì)直接加入到試樣中,再注入色譜儀,如果某組分峰的峰高增加了,表明這個色譜峰就是加入的純物質(zhì)。此法又稱為純物質(zhì)追加法定性。
色譜鑒定法定性需要有純物質(zhì)對照,在沒有純物質(zhì)時,可以用非色譜鑒定法定性。
2.非色譜鑒定法定性
(1)利用文獻或相關(guān)工具書
查相對保留值定性任何一個實驗室都不可能配備所有物質(zhì)的純品,沒有純物質(zhì)將無法定性,所以可以利用國內(nèi)外其他實驗室的色譜工作者在《分析化學(xué)》或《色譜分析》刊物上發(fā)表的具有相對保留值和保留指數(shù)(Ix)數(shù)據(jù)的論文(文獻)。早期的文獻數(shù)據(jù)已收錄在《分析化學(xué)手冊》中。只要在相同的色譜條件下,這些數(shù)據(jù)能得到重現(xiàn),就可以用來定性。
某組分i的相對保留值ris、是組分i與另一個標(biāo)(基)準(zhǔn)物質(zhì)s的調(diào)整保留值的比值,即式中t'Ri即為組分i的調(diào)整保留時間,t'Rs即為標(biāo)(基)準(zhǔn)物質(zhì)s的調(diào)整保留時間,V'Ri為組分i的調(diào)整保留體積,mL;V'Rs為標(biāo)(基)準(zhǔn)物質(zhì)s的調(diào)整保留體積,mL。
(7-13)
當(dāng)流動相(載氣或洗脫劑)的流速固定不變時,調(diào)整保留體積就等于調(diào)整保留時間,則
(7-14)
組分i的相對保留值ris僅與固定液、柱溫有關(guān),與其他操作條件無關(guān),可查《分析化學(xué)手冊》中的液相色譜分析部分或相關(guān)文獻。
在《分析化學(xué)手冊》或文獻相同操作條件下比較相對保留值,如果被測組分與《分析化學(xué)手冊》或文獻上某組分相對保留值相同,則該組分就是《分析化學(xué)手冊》或文獻上的同一種物質(zhì)。
(2)利用保留指數(shù)定性
利用保留指數(shù)I定性是1958年科瓦特(Kovats)提出來的,直到現(xiàn)在仍是國際上公認的使用最廣泛的定性參數(shù)。規(guī)定某物質(zhì)X的保留指數(shù)I可以用色譜峰及與它緊相鄰的正構(gòu)烷烴的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的有關(guān)數(shù)值進行計算(用均一標(biāo)度,不用對數(shù)),即規(guī)定正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)I等于該正構(gòu)烷烴分子中所含有碳原子個數(shù)Z的100倍。
保留指數(shù)I只與固定液的性質(zhì)有關(guān),與其他操作條件無關(guān)。某物質(zhì)X的保留指數(shù)IX也可以用調(diào)整保留距離、調(diào)整保留體積進行計算。
在進行定性分析時,將選好的兩個正構(gòu)烷烴與待測物質(zhì)混合均勻,按照《分析化學(xué)手冊》或文獻上規(guī)定的固定相和柱溫進行色譜分析,得到色譜峰后計算待測物質(zhì)的保留指數(shù)IX,與《分析化學(xué)手冊》或文獻上已知物質(zhì)的保留指數(shù)對照比較,如果與某已知物的保留指數(shù)相同,就可判定兩者是同一種物質(zhì)。
科瓦特保留指數(shù)定性在高效液相色譜法定性分析中也經(jīng)常使用。
(3)利用化學(xué)反應(yīng)定性
將化學(xué)反應(yīng)與色譜分析法相結(jié)合有利于對含有復(fù)雜官能團的組分進行定性分析。可與柱前、柱中和柱后預(yù)化學(xué)處理法結(jié)合定性。
①利用柱前預(yù)化學(xué)處理法定性
某些含有特殊官能團的化合物能夠與特殊的化學(xué)試劑反應(yīng),生成相應(yīng)的衍生物,經(jīng)柱前化學(xué)預(yù)處理后,這個化合物的色譜峰或者消失,或者移后,或者提前,通過比較處理前后的色譜圖,就能判定該組分屬于哪一類化合物。
②利用柱中化學(xué)處理法定性
將化學(xué)試劑涂漬到擔(dān)體上,填裝在一根較短的色譜柱中,并且串聯(lián)在分析色譜柱前,同樣可以起到柱前預(yù)化學(xué)處理定性的作用。
③利用柱后化學(xué)處理法定性
先經(jīng)色譜分離,將流出色譜柱的組分直接通入化學(xué)試劑中,觀察其顏色的變化或沉淀、氣體的產(chǎn)生等進行定性。
④與其他儀器結(jié)合定性
收集柱后流出的組分(餾分)與質(zhì)譜儀、紅外吸收光譜儀等聯(lián)用定性。質(zhì)譜儀能準(zhǔn)確測出未知物質(zhì)的相對分子質(zhì)量,靈敏度高。而紅外光譜儀對純物質(zhì)有精細結(jié)構(gòu)特征性很強的紅外吸收光潛圖。這種結(jié)合有利于對復(fù)雜物質(zhì)定性。但紅外光譜儀的靈敏度不高,需要lmg左右的樣品組分。
在利用化學(xué)反應(yīng)和紅外光譜法定性方面,高效液相色譜法有一定的優(yōu)勢。因為高效液相色譜法比氣相色譜法的進樣量多,收集柱后流出的樣品中純組分比氣相色譜法要容易很多。在有足夠大的分離度的情況下,當(dāng)待測定的組分出峰時,用試管盛接從檢測器的樣品池流出的組分溶液,一直接到色譜峰的基部時,移開試管。這樣反復(fù)接收該峰的流出溶液,將流動相溶劑除去以后,即可以得到該組分的純品。如果得到lmg以上,就可以利用紅外吸收光譜儀進行定性分析。
在與質(zhì)譜儀聯(lián)用定性方面,高效液相色譜法不如氣相色譜法普遍和成熟。
色譜分析法還可以與熒光光譜法、極譜法、核磁共振波譜法等其他方法聯(lián)用,進行定性分析。
⑤利用經(jīng)驗規(guī)律定性
在找不到待測組分的純物質(zhì),而且也沒有文獻資料數(shù)據(jù)的情況下,可以利用某些組分的一些經(jīng)驗規(guī)律定性。例如,在一定溫度下,有機同系物的保留值的對數(shù)與其分子中所含有的碳原子個數(shù)、呈直線關(guān)系,即碳數(shù)規(guī)律。再如,在一定溫度下,同族碳鏈異構(gòu)體保留值的對數(shù)與其沸點呈直線關(guān)系,即沸點規(guī)律,同族碳鏈異構(gòu)體中,低沸點的組分先出峰。但這些規(guī)律都有一定的局限性。