气相色谱法详解： 什么是气相色谱？

如果您研究空气和水中的污染物，或者控制食品或饮料的质量，那么您可能对气相色谱仪检测器很熟悉，对气相色谱仪 (GC) 也有一定的了解。

本文针对的是我们中的其他人。这些人可能对气相色谱仪略知一二，但需要一个关于气相色谱仪是什么及其工作原理的准确定义。

植物学家米哈伊尔-茨维特（Mikhail Tswett）于 1900 年发明了第一张色谱图，用于研究植物色素，包括叶绿素和胡萝卜素。随着时间的推移，气相色谱的应用已扩展到许多其他领域，用于分离复杂的混合物。

目前，气相色谱法被广泛应用于产品质量控制、分析研究和安全测试，涉及日常生活的方方面面--从汽车生产到化学精炼和制药工业应用，再到食品和饮料采样。

气相色谱的定义和类比

气相色谱到底是什么？气相色谱是一种分析技术，用于分离混合物样品中的化学成分，然后对其进行检测，以确定其存在与否。它还用于计算样品中的含量。有机分子和永久气体是气相色谱分析的最常见化学物质。它可以分析沸点范围从 nC1 到 nC100 的化合物，例如原油；不过，应用最多的是沸点范围从 nC3 到 nC44 的化合物。

chromatography 一词源于希腊语词根 chroma 和 graph，翻译为 "颜色书写"。气相色谱仪是一种分离化学混合物的技术，它让化学物质缓慢地经过另一种物质，通常是液体或固体。实质上，我们是让气体在另一种物质（液体或固体）表面移动，而另一种物质则保持原样。移动的物质称为流动相，保持不动的物质称为固定相。

气相色谱使用惰性或无反应的载气作为流动相，固定相通常是一层薄薄的液体。当流动相移动时，会将混合物分离成固定相中的各个成分。然后我们就可以逐一识别。

气相色谱仪的 5 个简单步骤

气相色谱仪由加热进气口、烘箱、分析柱和检测器组成。让我们来了解一下整个过程：

步骤 1：样品制备

样品通常在溶剂中溶解或稀释，然后注入进样口。有些样品（如精油）无需稀释。其他样品制备方法包括热脱附和顶空等样品导入技术。这些技术非常简单，通常无需或只需极少的样品制备。

步骤 2：蒸发

这一步听起来很简单。液体样品在热入口中汽化，变成气体。

步骤 3：分离

氦气等惰性气体将样品带入色谱柱。样品中的不同物质会与色谱柱的固定相产生不同的化学反应。这导致它们以不同的速度通过色谱柱，从而将它们分离出来。

步骤 4：检测

分离出来的化合物一个接一个地离开色谱柱，进入质谱仪（MS）等检测器。质谱检测器的使用非常有用。由于有机化合物的数量巨大，有时化合物会同时洗脱出来。质谱仪可帮助识别化合物，并按质量将其分离。化合物通过色谱柱所需的时间称为保留时间。

步骤 5：色谱图

气相色谱仪生成的图形称为色谱图，其中显示了色谱峰：色谱峰的大小表示到达检测器的每种成分的数量。峰的数量表示样品中存在的不同化合物。每个峰的位置表示每个化合物的保留时间。
 

气相色谱 (GC) 如何工作？

首先用注射器将样品引入气相色谱仪，最常见的是用液体自动进样器。

样品通过隔膜注入气相色谱仪入口（图 1 (3)），隔膜可在不损失流动相的情况下注入样品混合物。与进气口相连的是分析柱（图 1 (4)），这是一根长（10 - 150 米）、窄（内径 0.1 - 0.53 毫米）的熔融石英管或金属管，内壁涂有固定相。

分析柱放置在柱温箱中，在分析过程中柱温箱会被加热，以洗脱不同沸点的化合物。

色谱柱的出口插入检测器，检测器对从色谱柱洗脱出来的化学成分做出反应，产生信号。

计算机上的采集软件记录信号，生成色谱图。如有需要，软件可参照已知化合物量，定量或生成该化合物的量。

总结

想到气相色谱仪就想到分离和检测，简单地说，气相色谱是用来分离样品中的化学成分，然后进行检测，以确定它们的存在与否。它还可以用来了解样品中某种物质的含量。