氣相色譜-質譜的應用

點擊次數：3505 更新時間：2014-12-08

GC 氣相色譜
MS 質譜GC 把化合物分離開然后用質譜把分子打碎成碎片來測定該分子的分子量

一、氣相色譜的簡要介紹

氣相色譜法是二十世紀五十年代出現的一項重大科學技術成就。這是一種新的分離、分析技術，它在工業、農業、國防、建設、科學研究中都得到了廣泛應用。氣相色譜可分為氣固色譜和氣液色譜。氣固色譜的“氣”字指流動相是氣體，“固”字指固定相是固體物質。例如活性炭、硅膠等。氣液色譜的“氣”字指流動相是氣體，“液”字指固定相是液體。例如在惰性材料硅藻土涂上一層角鯊烷，可以分離、測定純乙烯中的微量甲烷、乙炔、丙烯、丙烷等雜質。

二、氣相色譜法的特點

氣相色譜法是指用氣體作為流動相的色譜法。由于樣品在氣相中傳遞速度快，因此樣品組分在流動相和固定相之間可以瞬間地達到平衡。另外加上可選作固定相的物質很多，因此氣相色譜法是一個分析速度快和分離效率高的分離分析方法。近年來采用高靈敏選擇性檢測器，使得它又具有分析靈敏度高、應用范圍廣等優點。

三、氣相色譜法的應用

在石油化學工業中大部分的原料和產品都可采用氣相色譜法來分析；在電力部門中可用來檢查變壓器的潛伏性故障；在環境保護工作中可用來監測城市大氣和水的質量；在農業上可用來監測農作物中殘留的農藥；在商業部門可和來檢驗及鑒定食品質量的好壞；在醫學上可用來研究人體新陳代謝、生理機能；在臨床上用于鑒別藥物中毒或疾病類型；在宇宙舴中可用來自動監測飛船密封倉內的氣體等等。

氣相色譜知識

1 氣相色譜

氣相色譜是一種以氣體為流動相的柱色譜法，根據所用固定相狀態的不同可分為氣-固色譜(GSC)和氣-液色譜(GLC)。

2 氣相色譜原理

氣相色譜的流動向為惰性氣體，氣-固色譜法中以表面積大且具有一定活性的吸附劑作為固定相。當多組分的混合樣品進入色譜柱后，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，經過一定時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，zui先離開色譜柱進入檢測器，而吸附力zui強的組分zui不容易被解吸下來，因此zui后離開色譜柱。如此，各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記錄下來。

3 氣相色譜流程

載氣由高壓鋼瓶中流出，經減壓閥降壓到所需壓力后，通過凈化干燥管使載氣凈化，再經穩壓閥和轉子流量計后，以穩定的壓力、恒定的速度流經氣化室與氣化的樣品混合，將樣品氣體帶入色譜柱中進行分離。分離后的各組分隨著載氣先后流入檢測器，然后載氣放空。檢測器將物質的濃度或質量的變化轉變為一定的電信號，經放大后在記錄儀上記錄下來，就得到色譜流出曲線。
根據色譜流出曲線上得到的每個峰的保留時間，可以進行定性分析，根據峰面積或峰高的大小，可以進行定量分析。

4 氣相色譜儀

由以下五大系統組成：氣路系統、進樣系統、分離系統、溫控系統、檢測記錄系統。
組分能否分開，關鍵在于色譜柱；分離后組分能否鑒定出來則在于檢測器，所以分離系統和檢測系統是儀器的核心。

四、質譜定義
質譜分析法是通過對被測樣品離子的質荷比的測定來進行分析的一種分析方法。被分析的樣品首先要離子化，然后利用不同離子在電場或磁場的運動行為的不同，把離子按質荷比（m/z）分開而得到質譜，通過樣品的質譜和相關信息，可以得到樣品的定性定量結果。

發展歷史
從J.J. Thomson制成*臺質譜儀，到現在已有近90年了，早期的質譜儀主要是用來進行同位素測定和無機元素分析，二十世紀四十年代以后開始用于有機物分析，六十年代出現了氣相色譜-質譜聯用儀，使質譜儀的應用領域大大擴展，開始成為有機物分析的重要儀器。計算機的應用又使質譜分析法發生了飛躍變化，使其技術加成熟，使用加方便。八十年代以后又出現了一些新的質譜技術，如快原子轟擊電離子源，基質輔助激光解吸電離源，電噴霧電離源，大氣壓化學電離源，以及隨之而來的比較成熟的液相色譜-質譜聯用儀，感應耦合等離子體質譜儀，富立葉變換質譜儀等。這些新的電離技術和新的質譜儀使質譜分析又取得了長足進展。目前質譜分析法已廣泛地應用于化學、化工、材料、環境、地質、能源、藥物、刑偵、生命科學、運動醫學等各個領域。

質譜種類
質譜儀種類多，工作原理和應用范圍也有很大的不同。從應用角度，質譜儀可以分為下面幾類：
1、有機質譜儀：由于應用特點不同又分為：
① 氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）
在這類儀器中，由于質譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質譜儀，氣相色譜-飛行時間質譜儀，氣相色譜-離子阱質譜儀等。
② 液相色譜-質譜聯用儀（LC-MS）
同樣，有液相色譜-四器極質譜儀，液相色譜-離子阱質譜儀，液相色譜-飛行時間質譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質譜-質譜聯用儀。
③ 其他有機質譜儀，主要有：
基質輔助激光解吸飛行時間質譜儀（MALDI-TOFMS），富立葉變換質譜儀（FT-MS）

2、無機質譜儀，包括：
① 火花源雙聚焦質譜儀。
② 感應耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）。
③ 二次離子質譜儀（SIMS）

但以上的分類并不十分嚴謹。因為有些儀器帶有不同附件，具有不同功能。例如，一臺氣相色譜-雙聚焦質譜儀，如果改用快原子轟擊電離源，就不再是氣相色譜-質譜聯用儀，而稱為快原子轟擊質譜儀（FAB MS）。另外，有的質譜儀既可以和氣相色譜相連，又可以和液相色譜相連，因此也不好歸于某一類。在以上各類質譜儀中，數量zui多，用途zui廣的是有機質譜儀。

除上述分類外，還可以從質譜儀所用的質量分析器的不同，把質譜儀分為雙聚焦質譜儀，四極桿質譜儀，飛行時間質譜儀，離子阱質譜儀，傅立葉變換質譜儀等。

3、質譜技術的應用
近年來質譜技術發展很快。隨著質譜技術的發展,質譜技術的應用領域也越來越廣。由于質譜分析具有靈敏度高，樣品用量少，分析速度快，分離和鑒定同時進行等優點，因此，質譜技術廣泛的應用于化學，化工，環境，能源，醫藥，運動醫學，刑偵科學，生命科學，材料科學等各個領域。
質譜儀種類繁多，不同儀器應用特點也不同,一般來說，在300C左右能汽化的樣品，可以優先考慮用GC-MS進行分析，因為GC-MS使用EI源，得到的質譜信息多，可以進行庫檢索。毛細管柱的分離效果也好。如果在300C左右不能汽化，則需要用LC-MS分析，此時主要得分子量信息，如果是串聯質譜，還可以得一些結構信息。如果是生物大分子，主要利用LC-MS和MALDI-TOF分析，主要得分子量信息。對于蛋白質樣品，還可以測定氨基酸序列。質譜儀的分辨率是一項重要技術指標，高分辨質譜儀可以提供化合物組成式，這對于結構測定是重要的。雙聚焦質譜儀，傅立葉變換質譜儀，帶反射器的飛行時間質譜儀等都具有高分辨功能。
質譜分析法對樣品有一定的要求。進行GC-MS分析的樣品應是有機溶液，水溶液中的有機物一般不能測定，須進行萃取分離變為有機溶液，或采用頂空進樣技術。有些化合物極性太強，在加熱過程中易分解，例如有機酸類化合物，此時可以進行酯化處理，將酸變為酯再進行GC-MS分析，由分析結果可以推測酸的結構。如果樣品不能汽化也不能酯化，那就只能進行LC-MS分析了。進行LC-MS分析的樣品是水溶液或甲醇溶液，LC流動相中不應含不揮發鹽。對于極性樣品,一般采用ESI源，對于非極性樣品,采用APCI源。