儀器分析答案

1、第二章習(xí)題解答1. 簡要說明氣相色譜分析的基木原理 借在兩相間分配原理而使混合物中各組分分離。 氣相色譜就是根據(jù)組分與固定相與流動(dòng)相的親和力不同而實(shí)現(xiàn)分離。組分在固定相與流動(dòng) 相之 間不斷進(jìn)行溶解、揮發(fā) ( 氣液色譜 ) ，或吸附、解吸過程而相互分離，然后進(jìn)入檢測器 進(jìn)行檢測。2. 氣相色譜儀的基木設(shè)備包括哪幾部分? 各有什么作用？氣路系統(tǒng) . 進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng) . 氣相色譜儀具有一個(gè)讓載氣連續(xù)運(yùn)行管路密閉的氣路系統(tǒng) . 進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣裝置和氣化室 . 其作用是將液體或固體試樣，在進(jìn)入色譜柱前瞬間氣化 , 然后 快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中 .3. 當(dāng)下列參數(shù)改變時(shí)

2、 : 柱長縮短 . 固定相改變 .(3)流動(dòng)相流速增加 . 相比減少 .是否會(huì)引 起 分配系數(shù)的改變 ?為什么？答 : 固定相改變會(huì)引起分配系數(shù)的改變，因?yàn)榉峙湎禂?shù)只于組分的性質(zhì)及固定相與流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān).所以( 1)柱長縮短不會(huì)引起分配系數(shù)改變(2) 固定相改變會(huì)引起分配系數(shù)改變(3) 流動(dòng)相流速增加不會(huì)引起分配系數(shù)改變(4) 相比減少不會(huì)引起分配系數(shù)改變4. 當(dāng)下列參數(shù)改變時(shí)： ( 1)柱長增加 , (2)固定相量增加 , (3)流動(dòng)相流速減小 , (4)相比增大 ,是否會(huì) 引起分配比的變化 ?為什么？答： 1<=3,而 b=VM/VS ，分配比除了與組分，兩相的性質(zhì)，柱溫，柱壓有關(guān)

3、外，還與相比有關(guān)， 而 與流動(dòng)相流速，柱長無關(guān) .故: 不變化 , (2)增加, (3)不改變 , (4)減小5. 試以塔板高度 H 做指標(biāo)，討論氣相色譜操作條件的選擇 .解: 提示 :主要從速率理論 (van Deemer equation) 來解釋，同時(shí)考慮流速的影響 , 選擇最佳載氣 流 速.P13-24。(1) 選擇流動(dòng)相最佳流速。(2) 當(dāng)流速較小時(shí)，可以選擇相對分子質(zhì)量較大的載氣 ( 如 N2,Ar), 而當(dāng)流速較大時(shí)，應(yīng) 該選 擇相對分子質(zhì)量較小的載氣 ( 如 H2,He), 同時(shí)還應(yīng)該考慮載氣對不同檢測器的適應(yīng)性。(3) 柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，以免引起固定液的揮發(fā)流

4、失。在使最難分離組分能盡可能好的分離的前提下，盡可能采用較低的溫度，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾 為度。(4) 固定液用量：擔(dān)體表面積越大，固定液用量可以越高，允許的進(jìn)樣量也越多，但為了改善液相傳質(zhì)，應(yīng)使固定液膜薄一些。(5) 對擔(dān)體的要求：擔(dān)體表面積要大，表面和孔徑均勻。粒度要求均勻、細(xì)小 ( 但不宜過 小以 免使傳質(zhì)阻力過大 )(6) 進(jìn)樣速度要快，進(jìn)樣量要少，一般液體試樣 0.15uL, 氣體試樣 0.110mL.(7) 氣化溫度：氣化溫度要高于柱溫30-70 °C o7.當(dāng)下述參數(shù)改變時(shí)：增大分配比，流動(dòng)相速度增加，(3)減小相比，提高柱溫，是否會(huì)使色譜峰變窄 ?為什么？答:

5、(1)保留時(shí)間延長，峰形變寬(2) 保留時(shí)間縮短，峰形變窄(3) 保留時(shí)間延長，峰形變寬(4) 保留時(shí)間縮短，峰形變窄&為什么可用分離度R作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)R=加廠如= 1 c(1)( _L)分離度同時(shí)體現(xiàn)了邊釋性與柱效能，即熱力學(xué)因素和動(dòng)力學(xué)因素，將實(shí)現(xiàn)分離的可能性與現(xiàn)實(shí)性結(jié)合了起來分離度同時(shí)體現(xiàn)了選擇性與柱效能，即熱力學(xué)因素和動(dòng)力學(xué)因素，將實(shí)現(xiàn)分離的可能性與現(xiàn)實(shí)性結(jié)合了起來.9. 能否根據(jù)理論塔板數(shù)來判斷分離的可能性？為什么？答：不能，有效塔板數(shù)僅表示柱效能的高低，柱分離能力發(fā)揮程度的標(biāo)志，而分離的可能性取 決于組分在固定相和流動(dòng)相之間分配系數(shù)的差異10. 試述色譜分離基本

6、方程式的含義，它對色譜分離有什么指導(dǎo)意義？它表明分離度隨體系的熱力學(xué)性質(zhì)(a和k)的變化而變化，同時(shí)與色譜柱條件(n改變)有關(guān)(1) 當(dāng)體系的熱力學(xué)性質(zhì)一定時(shí)(即組分和兩相性質(zhì)確定 )，分離度與n的平方根成正比，對于選擇柱長有一定的指導(dǎo)意義，增加柱長可改進(jìn)分離度，但過分增加柱長會(huì)顯著增長保留時(shí)間，引 起色譜峰擴(kuò)張.同時(shí)選擇性能優(yōu)良的色譜柱并對色譜條件進(jìn)行優(yōu)化也可以增加n,提高分離度(2) 方程式說明，k值增大也對分離有利，但k值太大會(huì)延長分離時(shí)間，增加分析成本(3) 提高柱選擇性a,可以提高分離度，分離效果越好，因此可以通過選擇合適的固定相，增大不 同組分的分配系數(shù)差異，從而實(shí)現(xiàn)分離11. 對

7、擔(dān)體和固定液的要求分別是什么？答：對擔(dān)體的要求；(1) 表面化學(xué)惰性，即表面沒有吸附性或吸附性很弱，更不能與被測物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)多孔性，即表面積尢使固定液與試樣的接觸面積較尢(3) 熱穩(wěn)定性高，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎(4) 對擔(dān)體粒度的要求，要均勻、細(xì)小，從而有利于提高柱效。但粒度過小，會(huì)使柱壓降低，對操作不利。一般選擇40-60 目, 60-80目及80-100目等對固定液的要求：(1) 揮發(fā)性小，在操作條件下有較低的蒸氣壓，以避免流失(2) 熱穩(wěn)定性好，在操作條件下不發(fā)生分解，同時(shí)在操作溫度下為液體(3) 對試樣各組分有適當(dāng)?shù)娜芙饽芰?，否則，樣品容易被載氣帶走而起不到分配作用具有較高的選

8、擇性，即對沸點(diǎn)相同或相近的不同物質(zhì)有盡可能高的分離能九(5) 化學(xué)穩(wěn)定性好，不與被測物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)擔(dān)體的表面積越大，固定液的含量可以越高13.試述,湘似相溶”原理應(yīng)用于固定液選擇的合理性及其存在的問題。解：樣品混合物能否在色譜上實(shí)現(xiàn)分離，主要取決于組分與兩相親和力的差別，及固定液的 質(zhì)。組分與固定液性質(zhì)越相近，分子間相互作用力越強(qiáng)。根據(jù)此規(guī)律：(1) 分離非極性物質(zhì)一般選用非極性固定液，這時(shí)試樣中各組分按沸點(diǎn)次序先后流出色譜柱 沸點(diǎn)低的先出峰，沸點(diǎn)高的后出峰。(2) 分離極性物質(zhì)，選用極性固定液，這時(shí)試樣中各組分主要按極性順序分離，極性小 的 先流出色譜柱，極性大的后流出色譜柱。(3) 分離非

9、極性和極性混合物時(shí)，一般選用極性固定液，這時(shí)非極性組分先出峰，極性組分( 或易被極化的組分 )后出峰。(4) 對于能形成氫鍵的試樣、如醉、酚、胺和水等的分離。一般選擇極性的或是氫鍵型的固定液，這時(shí)試樣中各組分按與固定液分了間形成氫鍵的能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出。(5) 對于復(fù)雜的難分離的物質(zhì)可以用兩種或兩種以上的混合固定液。 以上討論的僅是對固定液的大致的選擇原則，應(yīng)用時(shí)有一定的局限性。事實(shí)上在色譜柱中 的 作用是較復(fù)雜的，因此固定液酌選擇應(yīng)主要靠實(shí)踐。15. 試述氫焰電離檢測器的工作原理。如何考慮其操作條件？ 解：對于氫焰檢測器離子化的作用機(jī)理，至今還不十

10、分清楚。目前認(rèn)為火焰中的電離不是熱 電 離而是化學(xué)電離，即有機(jī)物在火焰中發(fā)生自由基反應(yīng)而被電離?；瘜W(xué)電離產(chǎn)生的正離子(CHO+ 、H30+)和電子(e)在外加150-300V直流電場作用下向兩極移動(dòng)而產(chǎn)生微電流。經(jīng)放大后，記錄下色譜峰。氫火焰電離檢測器對大多數(shù)的有機(jī)化合物有很高的靈敏度，故對痕量有機(jī)物的分析很 適宜。但對在氫火焰中不電離的元機(jī)化合物例如 CO、CO2、SO2、N2、 NH3 等則不能檢測。16. 色譜定性的依據(jù)是什么 ? 主要有那些定性方法？解 : 根據(jù)組分在色譜柱中保留值的不同進(jìn)行定性 . 主要的定性方法主要有以下幾種：( 1 )直接根據(jù)色譜保留值進(jìn)行定性 (2)利用相對保留

11、值 r21 進(jìn)行定性 (3)混合進(jìn)樣 (4)多柱法 (5) 保留指 數(shù)法 (6)聯(lián)用技術(shù) (7)利用選擇性檢測器1& 色譜定量分析中 , 為什么要用定量校正因子 ?在什么條件下可以不用校正因子？色譜定量分析是基于被測物質(zhì)的量與其峰面積的正比關(guān)系。 但是由 于同一檢測器對不同的物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，所以兩個(gè) 相等量的物質(zhì) 得出的峰面積往往不相等，這樣就不能用峰面積來 直接計(jì)算物質(zhì)的含量 為了使檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)訊號能真實(shí)地反 映出物質(zhì)的含量，就要對響應(yīng) 值進(jìn)行校正，因此引人 “定量校正因 子" 。在利用歸一化法分析校正因子相同的物質(zhì)，如同系物中沸點(diǎn)相近的組分測定，可不考慮校正因子

12、; 同時(shí)使用內(nèi)標(biāo)和外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法時(shí).可以不必測定校正因子 .第三章思考題解答1. 從分離原理、儀器構(gòu)造及應(yīng)用范圍上簡要比較氣相色譜及液相色譜的異同點(diǎn)。解：二者都是根據(jù)樣品組分與流動(dòng)相和固定相相互作用力的差別進(jìn)行分離的。從儀器構(gòu)造上看，液相色譜需要增加高壓泵以提高流動(dòng)相的流動(dòng)速度，克服阻力。同時(shí)液相色譜所采用的固定相種類要比氣相色譜豐富的多，分離方式也比較多樣。氣相色譜的檢測器主要采用熱導(dǎo)檢測器、氫焰檢測器和火焰光度檢測器等。而液相色譜則多使用紫外檢測器、熒光檢測器及電化學(xué)檢測器等。但是二者均可與 MS 等聯(lián)用。二者均具分離能力高、靈敏度高、分析速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn)定性

13、差的物質(zhì)難以用氣相色譜進(jìn)行分析。而只要試樣能夠制成溶液，既可用于HPLC 分 析，而不受沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、相對分子量大的限制。2. 液相色譜中影響色譜峰展寬的因素有哪些？與氣相色譜相比較，有哪些主要不同之處？ 液相色譜中引起色譜峰擴(kuò)展的主要因素為渦流擴(kuò)散、流動(dòng)的流動(dòng)相傳質(zhì)、滯留的流動(dòng)相 及柱外效應(yīng)。在氣相色譜中徑向擴(kuò)散往往比較顯著，而液相色譜中徑向擴(kuò)散的影響較弱，往往可以忽略。 外，在液相色譜中還存在比較顯著的滯留流動(dòng)相傳質(zhì)及柱外效應(yīng)。3. 在液相色譜中，提高柱效的途徑有哪些?其中最有效的途徑是什么？解:傳質(zhì)以另解 : 液相色譜中提高柱效的途徑主要有：I i Ml i liaa提高柱內(nèi)填料裝

14、填的均勻性；2. 改進(jìn)固定相 減小粒度；選擇薄殼形擔(dān)體；選用低粘度的流動(dòng)相； 適當(dāng)提高柱溫其中 , 減小粒度是最有效的途徑 .4. 液相色譜有幾種類型 ?它們的保留機(jī)理是什么？在這些類型的應(yīng)用中，最適宜分離的物質(zhì)是什么？ 解:液相色譜有以下幾種類型 : 液-液分配色譜；液 -固吸附色譜；化學(xué)鍵合色譜 ; 離子交換色譜 ; 離子對色譜；空間排阻色譜等 .其中; 液-液分配色譜的保留機(jī)理是通過組分在固定相和流動(dòng)相間的多次分配進(jìn)行分離的=可 以分離各種無機(jī)、有機(jī)化合物。液- 固吸附色譜是通過組分在兩相間的多次吸附與解吸平衡實(shí)現(xiàn)分離的 ?最適宜分離的物質(zhì)為中等相對分子質(zhì)量的油溶性試樣，凡是能夠用薄層色

15、譜分離的物質(zhì)均可用此法分離?；瘜W(xué)鍵合色譜中由于鍵合基團(tuán)不能全部覆蓋具有吸附能力的載體，所以同時(shí)遵循吸附和分配 的 機(jī)理，最適宜分離的物質(zhì)為與液 - 液色譜相同。離子交換色譜和離子色譜是通過組分與固定相間親合力差別而實(shí)現(xiàn)分離的 ?各種離子及在溶 液中 能夠離解的物質(zhì)均可實(shí)現(xiàn)分離，包括無機(jī)化合物、有機(jī)物及生物分子，如氨基酸、核 酸及蛋白 質(zhì)等。在離子對色譜色譜中，樣品組分進(jìn)入色譜柱后，組分的離子與對離子相互作用生成中性化合 物， 從而被固定相分配或吸附進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分離的 . 各種有機(jī)酸堿特別是核酸、核昔、生物堿等的分離是離子對色譜的特點(diǎn)?？臻g排阻色譜是利用凝膠固定相的孔徑與被分離組分分子間的相對大小關(guān)

16、系，而分離、分析 的 方法。最適宜分離的物質(zhì)是：另外尚有手性色譜、膠束色譜、環(huán)糊精色譜及親合色譜等機(jī)理。5. 在液 - 液分配色譜中，為什么可分為正相色譜及反相色譜？ 解：采用正相及反相色譜是為了降低固定液在流動(dòng)相中的溶解度從而避免固定液的流失。6. 何謂化學(xué)鍵合固定相 ?它有什么突出的優(yōu)點(diǎn)？解 : 利用化學(xué)反應(yīng)將固定液的官能團(tuán)鍵合在載體表面形成的固定相稱為化學(xué)鍵合固定相. 優(yōu)點(diǎn)：1. 固定相表面沒有液坑，比一般液體固定相傳質(zhì)快的多 .2. 無固定相流失，增加了色譜柱的穩(wěn)定性及壽命 .3. 可以鍵合不同的官能團(tuán) , 能靈活地改變選擇性，可應(yīng)用與多種色譜類型及樣品的分析 .4. 有利于梯度洗提，

17、也有利于配用靈敏的檢測器和館分的收集 .8 ?何謂梯度洗提？它與氣相色譜中的程序升溫有何異同之處？ 解：在一個(gè)分析周期內(nèi)，按一定程序不斷改變流動(dòng)相的組成或濃度配比，稱為梯度洗提 . 是 改進(jìn) 液相色譜分離的重要手段?梯度洗提與氣相色譜中的程序升溫類似，但是前者連續(xù)改變的是流動(dòng)相的極性、 pH 或離子 強(qiáng)度， 而后者改變的溫度 .程序升溫也是改進(jìn)氣相色譜分離的重要手段9 ?高效液相色譜進(jìn)樣技術(shù)與氣相色譜進(jìn)樣技術(shù)有和不同之處？解：在液相色譜中為了承受高壓，常常采用停流進(jìn)樣與高壓定量進(jìn)樣閥進(jìn)樣的方式10. 以液相色譜進(jìn)行制備有什么優(yōu)點(diǎn)？解：以液相色譜進(jìn)行制備時(shí)，分離條件溫和，分離檢測中不會(huì)導(dǎo)致試樣被

18、破壞，切易于回收原物.11. 在毛細(xì)管中實(shí)現(xiàn)電泳分離有什么優(yōu)點(diǎn)？解：毛細(xì)管由于散熱效率很高，可以減少因焦耳熱效應(yīng)造成的區(qū)帶展寬，因而可以采用較高的電壓，克服了傳統(tǒng)電泳技術(shù)的局限，極大地提高分離效率，而且分離時(shí)間縮短，試樣分析范圍寬，檢測限低.對于大分子的分離往往比色譜方法具有更高的柱效第四章習(xí)題解答1?電位測定法的根據(jù)是什么？對于一個(gè)氧化還原體系 ：Ox + ne- = Red根據(jù)能斯特方程式：E = EOOx/Red + TR/nF log （aOx/aRed）對于純金屬，活度為1,故上式變?yōu)椋篍= EMa/M + 篇 1 叫"+可見，測定了電極電位，即可測定離子的活度（或濃度），

19、這就是電位測定法的理論依據(jù).2. 何謂指示電極及參比電極 ？試各舉例說明其作用.解:指示電極：用來指示溶液中離子活度變化的電極，其電極電位值隨溶液中離子活度的變化而變化，在一定的測量條件下，當(dāng)溶液中離子活度一定時(shí)，指示電極的電極電位為常數(shù)？例如測定溶液pH時(shí)，可以使用玻璃電極作為指示電極，玻璃電極的膜電位與溶液pH成線性關(guān)系，可 以指示溶液酸度的變化.參比電極：在進(jìn)行電位測定時(shí)，是通過測定原電池電動(dòng)勢來進(jìn)行的，電動(dòng)勢的變化要體現(xiàn)指示電極電位的變化，因此需要采用一個(gè)電極電位恒定，不隨溶液中待測離子活度或濃度變化而變化的電極作為基準(zhǔn)，這樣的電極就稱為參比電極 ？例如，測定溶液pH時(shí)，通常用飽和甘汞

20、電 極作為參比電極.3. 為什么離子選擇性電極對欲測離子具有選擇性？如何估量這種選擇性？解:因?yàn)殡x子選擇性電極都是由對特定離子有特異響應(yīng)的敏感膜制成.可以用選擇性電極的選擇性系數(shù)來表征稱為j離子對欲測離子i的選擇性系數(shù).6.為什么一般來說，電位滴定法的誤差比電位測定法小？解:直接電位法是通過測量零電流條件下原電池的電動(dòng)勢，根據(jù)能斯特方程式來確定待測物質(zhì)含量的分析方法？而電位滴定法是以測量電位的變化為基礎(chǔ)的，因此，在電位滴定法中溶液組成的變化，溫度的微小波動(dòng)，電位測量的準(zhǔn)確度等對測量影響較小第八章習(xí)題解答（原子吸收）1.簡述原子吸收分光光度法的基本原理，并從原理上比較發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法的

21、異同點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn).解：AAS是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原了蒸氣對特定譜線的吸收作用來進(jìn)彳丁定量分析的方法.AES是基于原了的發(fā)射現(xiàn)象，而 AAS則是基于原了的吸收現(xiàn)象 .二者同屬于光學(xué)分析方法 .原子吸收 法的選擇性高，干擾較少且易于克服。由于原于的吸收線比發(fā)射線的數(shù)目少得多，這樣譜線重疊的幾率小得多。而且空心陰極燈一般并不發(fā)射那些鄰近波長的輻射線經(jīng)，因此其它輻射線干擾較小。是大原子吸收具有更高的靈敏度。 在原子吸收法的實(shí)驗(yàn)條件下，原子蒸氣中基態(tài)原于數(shù)比激發(fā)態(tài)原子數(shù)多得多，所以測定的 部分原子。原子吸收法比發(fā)射法具有更佳的信噪比 這是由于激發(fā)態(tài)原子數(shù)的溫度系數(shù)顯著大于基態(tài)原子。3. 在原了吸收光度計(jì)中為

22、什么不采用連續(xù)光源（如餌絲燈或宛燈），而在分光光度計(jì)中則需 要采用連續(xù)光源？ 解: 雖然原子吸收光譜中積分吸收與樣品濃度呈線性關(guān)系, 但由于原子吸收線的半寬度很小 , 如果采用連續(xù)光源，要測定半寬度很小的吸收線的積分吸收值就需要分辨率非常高的單色器，目前的技術(shù)條件尚達(dá)不到，因此只能借助銳線光源，利用峰值吸收來代替 .而分光光度計(jì)測定的是分子光譜，分子光譜屬于帶狀光譜，具有較大的半寬度，使用普通的棱鏡或光柵就可以達(dá)到要求 . 而且使用連續(xù)光源還可以進(jìn)彳丁光譜全掃描，可以用同一個(gè)光源對多種化合物進(jìn)行測定 .4. 原子吸收分析中，若產(chǎn)生下述情況而引致誤差，應(yīng)采用什么措施來減免之？ （1 ）光源強(qiáng)度變

23、化引起基線漂移，（2 ）火焰發(fā)射的輻射進(jìn)入檢測器（發(fā)射背景），（ 3）待測元素吸收線和試樣中共存元素的吸收線重疊.解：選擇適宜的燈電流，并保持燈電流穩(wěn)定，使用前應(yīng)該經(jīng)過預(yù)熱（2）可以采用儀器調(diào)制方式來減免，必要時(shí)可適當(dāng)增加燈電流提高光源發(fā)射強(qiáng)度來改善信噪 比.（3）可以選用其它譜線作為分析線 . 如果沒有合適的分析線，則需要分離干擾元素 .5. 原子吸收分析中，若采用火焰原子化法，是否火焰溫度愈高，測定靈敏度就愈高？為什么？解還是 ?因?yàn)殡S著火焰溫度升高，激發(fā)態(tài)原子增加，電離度增大，基態(tài)原子減少. 所以如果太高 ,反而可能會(huì)導(dǎo)致測定靈敏度降低 . 尤其是對于易揮發(fā)和電離電位較低的元素 , 應(yīng)使用低溫火 焰.7. 說明在原子吸收分析中產(chǎn)生背景吸收的原因及影響，如何避免這一類影響？解: 背景吸收是山于原子化器中的氣態(tài)分子對光的吸收或高濃度鹽的固體微粒對光的散射而引起的，它們屬于一種寬頻帶吸收 . 而且這種影響一般隨著波長的減短而增大 , 同時(shí)隨著基體 元素濃 度的增加而增大，并與火焰條件有關(guān) . 可以針對不同情況采取不同的措施，例如火焰成分中OH,CH,CO 等對光的吸收主要影響信號的穩(wěn)定性，可以通過零點(diǎn)調(diào)節(jié)來消除，由于這種吸收隨波長的減小而增加，所以當(dāng)測定吸收波長位于遠(yuǎn)紫外區(qū)的元素時(shí)，可以選用空氣一H2,Ar-H2 火焰. 對于火焰中金屬鹽