用气体作载体，带着被分析的成分通过充填物，这种方法叫做“气体色谱法”。它被广泛地用于分离复杂的挥发性物质。

气体色谱一般限于分离气体及沸点不超过400℃的化合物。

注入色谱柱的化合物立即气化，并在固定相（吸附剂或液体）与载气（流动相）之间进行分配。在柱上被分开的组份到达鉴定器，鉴定器指示出各组份当时的浓度（微分鉴定器）或载气中物质的总含量（积分鉴定器）。

气体色谱依赖于两个基本参数：一是保留体积VR，表示将某一组份从柱上洗脱下来需要的载气体积；另一是保留时间tR，表示从注入样品那一时刻到出色谱峰所经过的时间。这两个量有如下关系：

VR=tRFc

式中 tR—保留时间；

Fc—载气流速。

气体色谱的一个首要参数是校正保留体积V′R。在特定柱温和相条件下，V′R乃是被分离物质的特征参数。校正保留体积等于保留体积减去色谱柱内气体占有的体积。V′R与分配系数之间有如下关系：

V′R=KV1

式中 V1—固定相体积（与温度无关的常数）；

K—分配系数。

实际上使用的参数是柯瓦茨比提出的保留指数。这个参数与温度有一些关系，并为被测化合物的化学结构提供了有价值的信息。同时测定一给定化合物在不同极性的两相中的保留指数，就能够确定保留指数的增量。这个参量是各类型化合物的特征参量。保留指数增量由下式求出：

I=Ip-In

式中 Ip—极性柱上的保留指数；

In—非极性柱上的保留指数。

范·迪姆特一佐德韦格一克林肯伯格(Van Deemler-Zuiderweg—Klinkenberg)方程式在气相色谱的实际应用上有着相当重要意义。这个方程式说明了若干因素对色谱峰增宽效应的影响。桂效取决于理论塔板(HETP)的高度。HETP越低，柱中的塔板数就越多，分离也更佳。

因此，范·迪姆特方程指出，虽然减小载体粒度能够获得低的HETP高度，但却伴随着涡流扩散系数的增大。涡流扩散系数乃是柱填充不均匀的指标。

丘利门斯(Keulemans)和邝蒂斯(Kwantes)对范·迪姆特方程式作了简化，提出如下式子：

H=A+B/U+Cu

此方程以图式表示是一双曲线，在u=√(B/C)处有最小值H=A+2√(BC)。

换句话说，当载气的流速等于√(B/C)时，色谱柱的分离效率最高。范·迪姆特方程还说明，随着载气流速的降低，纵向扩散增大，这是因为气体在柱中的保留时间增加的缘故。但是，载气流速太大也要损害分离效率，这是因为没有充分的时问在

柱中建立平衡。因此，在大流速下分离效率受C项制约，在小流速下分离效率受B项制约。

气体色谱仪由两部分组成：一部分是装有吸附剂的色层柱(又称色谱柱)。被测定的混合物通过色层柱，由于吸附剂对混合物中各组分的吸附能力有差别，使得吸附最牢的组分从色层柱中最后出来，从而达到将各组分分离的目的。第二部分是检测器。对经过分离后的组分用各种物理的方法进行鉴定。

在色谱分析中，被测样品在分离过程中处于流动状态，称为流动相，固定在色层柱内的吸附剂称为固定相。流动相是气体的称为气相色谱。气相色谱中的试样是利用某种不与试样起作用的气体送进色层柱的，这种气体称为载气。

由于吸附剂的品种不多，对各种气体混合物的分离有局限性，因此常用高沸点液体作为固定相，当被测的混合气体随着载气流过色层柱时，各种气体在高沸点液体中的溶解度不同，各组分在气液两相中的分配比就不同，根据吸收和解吸的平衡原理，各组分在柱内停留时间的差别随分配次数增加而变大，混合气体在色层柱内两相之间进行反复多次(可达几千次一几万次)的分配，从而使各组分分离。固定相改为液体后，可扩大气相色谱的应用范围，弥补了吸附剂数目不多的缺陷，使原来不能分离的混合气体，达到很好的分离效果。固定相是固体的称为气固色谱；固定相是液体的称为气液色谱。

要使混合气体各组分的分离效果好，固定相和载气的选择、色层柱的长度和内径、温度、载气的流速等都有很大的关系。例如载气应选择对样品和固定相都不起反应的气体，常用的载气有N2、H2、CO2、He等，用热导法测量时，选择的载气必须使它的导热系数与样品的导热系数差别比较大些。在分离过程中载气的流速要适中，若太快则被测气体在两相(固定相和流动相)之间来不及达到平衡，分离效果差，如果太慢，则由于气体的扩散，使流出峰变得平坦。常用的流速为每分钟数十毫升，流速的变动应不超过±0.5%。色层柱内常用的吸附剂有活性碳、硅胶和活性氧化铝等。吸附力强则分离效率高，所以活化处理影响极大。一般活性愈强，颗粒愈细，则分离效率愈高，但颗粒不宜过细，一般为30一50筛孔(目)。此外装吸附剂的松紧程度和色层柱的长度也有影响。在气液色谱中，所用的周定液要求沸点高，稳定性好，与样品不起反应。例如石腊油，邻苯二甲酸二壬酯，多聚乙二醇等。固定液是涂敷在象硅藻土，耐火砖粉等担体上的，各种混合气体中各组分在固定液中的分配比相差越大，则分离效率越高。另外，色层柱的温度对分离效率影响很大，故应设法恒温。

方法开发的一般步骤：

就GC而言，就是首先确定样品预处理方法，然后优化分离条件。直到达到满意的分离结果。最后建立数据处理的方法，包括定性鉴定和定量测定。当然这一方法要真正成为实用方法，还要进行验证。下面是方法开发的一般步骤。

1)样品来源及其预处理方法

GC直接分析的样品必须是气体或液体，固体样品在分析前应当溶解在适当的溶剂中，而且要保证样品中不含GC不能分析的组份（如无机盐）或可能会损坏色谱柱的组份。

这样，在接到一个未知样品时，就必须了解它的来源，估计可能含有的组分，以及样品的沸点范围。如能确定直接进样分析，只要找一种合适的溶剂，如丙酮，己烷、氯仿，苯等就是GC常用的溶剂。一般讲，溶剂应具有较低沸点，从而使其容易与样品分离。尽可能避免用水，二氯甲烷和甲醇作溶剂，它们对延长色谱柱的使用寿命不利。如果用毛细管分析，应注意样品浓度不要太高，以免造成柱超载，通常样品的浓度为mg/ml级或更低。

如果样品中有不能用GC直接分析的组分，或样品浓度太低，就必须进行必要的预处理，包括采用一些预分离手段，如各种萃取技术，浓缩方法，提纯方法等。

2)确定仪器配置

所谓仪器配置就是用于分析样品的方法采用什么进样装置，什么载气，什么色谱柱及其什么检测器。比如，要用GC分析啤酒的挥发性成分，就需要一个顶空进样器，要测定水中痕量含氯农药的残留量，就要用电子俘获检测器。就色谱柱而言，常用的固定相有非极性的OV—1（SE—30）弱极性的SE—54，极性OV—17和PEG—20M等，可根据极性相似相容原理来选用，即分离一般脂肪烃类（如柴油或汽油）时多用OV—1（SE—30）。分析醇类和酯类（如含酒精饮料）多用PEG—20M，分析农药残留量则多用OV—17或OV—1701而要分析特殊的样品，如手性异构体，就需要特殊的色谱柱，对于很复杂的混合物，SE—54往往是首先的固定相。

3)确定安初始操作条件

初始分离条件，主要包括进样量，进样器温度，检测器温度，色谱柱温度和载气流速度。

1.进样量要根据样品浓度，色谱柱容量和检测器灵敏度来确定。

2.进样口温度主要有样品的沸点范围决定，还要考虑色谱柱的使用温度。首先要保证待测样品全部汽化，其次要保证汽化的样品组分能够全部流出色谱柱，而不会在柱中冷凝。原则上进样口温度一般要接近样品中沸点最高的组分的沸点，但要低于易分解组分的分解温度，常用条件为250℃—350℃。实际操作中，只保证样品完全汽化即可而不必进行很精确的优化。

3.色谱柱温度的确定主要由样品的复杂程度和汽化温度决定。

原则上既要保证待测物的完全分离，又要保证所有组分能流出色谱柱，且分析时间越短越好。组成简单的样品最好用恒温分析，这样分析周期会短一些。对于组成复杂的样品，常需要用程序开温分离，因为在恒温条件下，如果柱温较低，则低沸点组合分离得好，而高沸点组分的流出时间会太长，造成峰展宽，甚至滞留在柱中造成柱污染，反之柱温太高，低沸点组分又难以分离。

实际上，毛细柱的最大优点就是可以在较宽的温度范围内操作。这样既保证了待测组分的良好分离，又能实现尽可能短的分析时间。一般地讲，色谱柱的初始温度应接近样品中最轻组分的沸点，而最终温度则则取决于最重组分的沸点。升温速率则要依样品的复杂程度决定，在具体工作中操作条件的选择一定要根据样品的实际分离情况来优化设定。

4.检测器温度是指检测器加热块温度而不是实际检测点，如火焰的温度。

检测器温度设置原则是保证流出色谱柱的组分不会冷凝，同是又满足检测器灵敏度的要求。大部分检测器的灵敏度受温度影响不大，故检测器温度可参照色谱柱的最高温度设定。

5.载气流速的确定相对容易一些，开始可按照比最佳流速（氮气约20cm/S、氦气约25cm/S、氢气约为30cm/S）高10%来设定，然后根据分离情况进行调节，原则是既保证待测物的完全分离，又要保证尽可能短的分析时间，用填充柱时载气流速一般设为30ml/min。

当仪器没有配置电子气路（EPC）控制时，必须通过皂膜流量计或测定时间的方法来测定载气流速，通过调节柱前压的方式来改变载气流速，色谱柱越长，内径越小柱温越高，需要柱前压越高。

当所用检测器需要燃烧气和辅助气时，还要设定这些气体的流量。

如FID检测器，可设定为：空气300—400ml/min、氢气30—40ml/min

用毛细柱时：尾吹气（氮气）可设为30—40ml/min

4)分离条件优化

分离条件的优化是一个很大的题目，这里只从实用角度简单介绍优化方法。这里只强调操作条件柱温和载汽流速的优化。

事实上，当样品和仪器配置确定后，一个色谱技术人员最经常的工作除了更换色谱柱处就是要改变色谱柱温度和载气流速以期达到最优化的分离。柱温对分离结果的影响要比载气的影响大。

条件优化的目的就是在最短的分析时间内达到符合要求的分离结果。所以在初始条件下样品中难分离物质对的分离度R大于1.5时。可来用增大载气流速，提高柱温或开温速率的措施来缩短分析时间，反之亦然。

比较难的问题是确定色谱图上的峰是否单一组分的峰。可用标准样品对照，如果某一目的峰是两个或以上组分的共流出峰，优化分离的任务就比较艰巨了，在改变柱温和载气流速也达不到基线分离的目的时就应更换更长的色谱柱，甚至更换不同固定相色谱柱，因为在GC中，色谱柱是分离成败的关键。

5)定性鉴定

所谓定性，就是确定色谱峰的归属，对于简单样品，可根据准物质对照用保留值来确定色谱图上的峰哪个是要分析的峰。

定性时必须注意，在同一色谱柱上，不同化合物可能有相同的保留值，所以对未知物的定性仅仅用一个保留数据是不够的，双柱或多柱保留数值定性是GC中较为可靠的方法，因为不同化合物在不同色谱柱上具有相同保留值的几率要小的多。

6)定量分析

在这一步骤中是要确定用什么定量方法来测定待测组分的含量。

常用方法有：峰面积（峰高）百分法，归一化法、内标法、外标法和标准加入法（叠加法）。峰面积（峰高）百分比法最简单也最不准确，只做精略定量。

不同化合物在同一条件下，同一检测器上的响应因子往往不同，故须用标准样品测定响应因子进行校正后，方可得到准确的定量结果，故其他几种方法均需校正。归一化法较为复杂，它要求样品中所有组分均出峰且要求所有组分的标准品才能定量，故很少采用。外标法是采用最频繁的方法，只要用一系列浓度的标准样品作出工作曲线（样品量或浓度对峰面积或峰高作图）就可在完全一致的条件下对求知样品进行定量分析，只要待测组分出峰且分离完全即可，而不考虑其他组分是否出峰和分离安全，但是外标法定量，分析条件必须重现，特别是进样量。

相比而言，内标法定量精度最高，因为它是相对于标准物（叫内标物）的响应值来定量的。而内标物要分别加入到标准样品和求知样品中，这样可抵消由于操作条件（包括进样量）的波动带来的误差，与外标法类似，内标法只要求待测组分出峰或完全分离即可，其余组分则可用快速升高柱温使其流出或用反吹法将其放空，这样就可达到缩短分析时间的目的。理想内标物的保留时间和响应因子应该与待测物尽可能接近，且要完全分离，内标定量时，样品制备过程要多一个定量加入内标物的步骤，标准样品和未知样品均要加入一定量的内标物，因此，只要定量精度要求不高，应避免使用内标法。

至于标准加入法，是在未知样品中定量加入待测物的标准品然后根据峰面积（或峰高）的增加量来进行定量计算，其制备过程与内标法类似，但计算原理则完全来自外标法。精确度介于两者之间。