第五版分析化學第十一章思考題答案

1、第十一章 氣相色譜分析法(附：高效液相色譜分析法)思 考 題1.試按流動相和固定相的不同將色譜分析分類。答：按流動相分類：以氣體作為流動相的色譜法稱為氣相色譜；以液體作為流動相的色譜法稱為液相色譜。按固定相分類；固定相既可以是固體也可以是栽附在固體物質(擔體)上的液體(又稱為固定液)，所以按所使用的固定相和流動相的不同，色譜法可以分為下面幾類：氣相色譜：氣固色譜流動相為氣體，固定相為固體吸附劑。 氣液色譜流動相為氣體，固定相為液體（涂在擔體上或毛細管壁上）。液相色譜：液固色譜流動相為液體，固定相為固體吸附劑。 液液色譜流動相為液體，固定相為液體（涂在擔體上）。2.簡單說明氣相色譜分析的優(yōu)缺點。

2、答：優(yōu)點：(1)分離效能高。能分離、分析很復雜的混合物或性質極近似的物質(如同系物、異構體等)，這是氣相色譜分析法突出的優(yōu)點。（2）靈敏度高。利用高靈敏度的檢測器，可以檢測出10-1110-13g的物質常用來分析痕量組分。（3）分析速度快。在幾分鐘或十幾分鐘內，即可完成很復雜的試樣分析。(4)應用范圍廣。分析對象是在柱溫條件下能汽化的有機或無機的試樣。缺點：不適用于沸點高于450的難揮發(fā)物質和熱不穩(wěn)定物質的分析。3.簡單說明氣相色譜分析的流程。答：氣相色譜分析是在氣相色譜儀上進行的。氣相色譜儀由五個部分組成： (1)載氣系統(tǒng)(包括氣源、氣體凈化、氣體流速的控制和測量)； (2)進樣系統(tǒng)(包括進

3、樣器、汽化室)； (3)色譜柱； (4)檢測器； (5)記錄系統(tǒng)(包括放大器、記錄儀，有的還帶有數(shù)據(jù)處理裝置)。將試樣用注射器(氣體試樣也可用六通閥)由進樣口定量注入進樣系統(tǒng)，在氣化室經瞬間汽化后，由載氣帶入色譜柱中進行分離，分離后的各個組分隨載氣先后進入檢測器，檢測器將組分及其濃度隨時間的變化量轉變?yōu)橐诇y量的電信號(電壓或電流)，通過自動記錄儀記錄下信號隨時間的變化量，從而獲得一組峰形曲線。一般情況下每個色譜峰代表試樣中的一個組分。由峰高或峰面積定量。4.試述氣固色譜和氣液色譜的分離原理，并對它們進行簡單的對比。答：氣固色譜的固定相是多孔性的固體吸附劑，氣固色譜是根據(jù)固體吸附劑對試樣中各組分

4、的吸附能力的不同來達到分離的目的。當試樣氣體由載氣攜帶進入色譜柱，與固定相接觸時，隨著載氣的移動，樣品在固定相上進行反復的吸附、脫附，由于試樣中各組分在固定相上的吸附能力不同，最終達到分離的目的。氣液色譜的固定相是由擔體(用來支持固定液的、惰性的多孔性固體物質)表面涂固定液(高沸點的有機物)所組成。氣液色譜主要是基于固定液對試樣中各組分的溶解度的不同來達到分離的目的。當試樣氣體由載氣攜帶進入色譜柱，與固定液接觸時，隨著載氣的移動，樣品在固定液上進行反復的溶解、揮發(fā)，由于試樣中各組分在固定相上的溶解能力不同，最終達到分離的目的。5.為什么氣相色譜分析可以達到很高的分離效能?試討論之。答：氣相色譜

5、分析是基于固定相對試樣中各組分的吸附能力或溶解度的不同達到分離的目的。 試樣氣體由載氣攜帶進入色譜柱，與固定相接觸時，很快被固定相溶解或吸附，隨著載氣的不斷通入，被溶解或吸附的組分又從固定相中揮發(fā)或脫附下來，揮發(fā)或脫附下來的組分隨著載氣向前移動時，又再次被固定相溶解或吸附。隨著載氣的流動，溶解、揮發(fā)或吸附、脫附過程在色譜柱中反復進行，由于組分性質的差異，固定相對它們的溶解或吸附的能力也不同，易被溶解或吸附的組分，揮發(fā)或脫附較難，隨載氣移動的速度慢，在柱停留的時間長；反之，不易被溶解或吸附的組分隨載氣移動的速度快，在柱內停留的時間短；經過一定的時間間隔(一定柱長)后性質不同的組分便彼此分離。色譜

6、柱相當于一個分餾塔，柱內有若干個想象的塔板，在每個塔板高度間隔內，被分離組分在氣液兩相間達成分配平衡，經過若干次的分配平衡后，分配系數(shù)小即揮發(fā)度大的組分首先由柱內逸出。由于色譜柱的塔板數(shù)很多，通常為幾千個以上，致使分配系數(shù)僅有微小差異的組分也能得到很好的分離，所以氣相色譜有很高的分離效能。 6.氣液色譜固定相由哪些部分組成?它們各起什么作用?答：氣液色譜固定相由擔體和固定液兩部分組成，將固定液涂漬在擔體上組成為固定相。固定液為揮發(fā)性小，熱穩(wěn)定性好的高沸點有機化合物，在色譜分離操作溫度下它是液體，固定液起分離的作用。擔體是承載固定液的載體。7.“擔體是一種惰性支持劑，用以承擔固定液，對分離完全不

7、起作用” 這種表述是否正確？試討論之。答：不正確。因為不同的擔體表面孔徑大小不一樣，表面積也不一樣，對于不同極性的樣品有不同的分離效率。并且由于擔體表面往往有吸附中心，會使固定液涂布不均勻，分離極性組分時會吸附這些組分，而使色譜峰拖尾，影響分離。因此分析極性試樣用的擔體應進行處理，以除去其表面的吸附中心，使之“鈍化”。處理方法有酸洗、堿洗、硅烷化處理、釉化處理等。8簡單說明兩種評價固定液的辦法。你認為哪一種評價方法比較合理?試討論之。答：氣相色譜主要是依據(jù)樣品在固定相中溶解或吸附能力的不同使之分離的。不同的樣品具有不同的極性，為了使樣品很好的分離，一定要根據(jù)樣品的極性選擇具有相同或相似極性的固

8、定液，固定液的極性通常用以下兩種方法表示：（1）相對極性：規(guī)定，-氧二丙腈的相對極性為100，角鯊烷的相對極性為零，以它們作為標準，確定其它各種固定液的相對極性（在0-100之間）。把0-100分成五級，每20為一級，用“+”號表示，數(shù)字越大，極性越強。如：，-氧二丙腈為“+5”，是強極性固定液；鄰苯二甲酸二壬酯為“+2”，是弱極性固定液；阿皮松L為“-”，是非極性固定液等。（2）麥氏常數(shù)：固定液極性的強弱，代表了物質分子間相互作用力的大小，而物質分子間的作用力是相當復雜的。已知極性分子間存在著靜電力(偶極定向力)；極性分子和非極性分子間存在著誘導力；非極性分子間存在著色散力；此外能形成氫鍵的

9、分子間還存在著氫鍵力。因而僅用相對極性這個單一的數(shù)據(jù)來評價固定液是不夠的。物質分子間相互作用力可用x、y、z、u、s這五個常數(shù)來表示，這些常數(shù)稱之為麥氏常數(shù)。通常用這五個麥氏常數(shù)的總和來表示一種固定液的極性，麥氏常數(shù)愈大，表示分子間的作用力愈大，固定液極性愈強。例如角鯊烷五個常數(shù)的總和為零，表示角鯊烷是標準非極性固定液；鄰苯二甲酸二壬酯為801，是弱極性固定液；，氧二丙腈為4 427，是強極性固定液。用五個麥氏常數(shù)表示固定液極性的強弱，當然比用單一的相對極性數(shù)值表示更為全面，更為合理。9.怎樣選擇固定液? 答：對于固定液的選擇，要根據(jù)其相對極性或麥氏常數(shù)值，根據(jù)試樣的性質，按照“相似相溶”的原

10、則來選擇，通常固定液的選擇大致可分為以下五種情況。 (1)分離非極性組分，一般選用非極性固定液。試樣中各組分按沸點大小次序流出色譜柱，沸點較低的先出峰，沸點較高的后出峰。 (2)分離極性組分，選用極性固定液。各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰，極性大的后出峰。 (3)分離非極性和極性的(或易被極化的)混合物，一般選用極性固定液。此時，非極性組分先出峰，極性的(或易被極化的)組分后出峰。 (4)對于能形成氨鍵的組分，如醇、胺和水等的分離，一般選擇極性的或氫鍵型的固定液。這時試樣中各組分根據(jù)與固定液形成氫鍵能力的大小先后流出，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

11、雜的難分離的組分，常采用特殊的固定液或兩種甚至兩種以上的固定液，配成混合固定液。 固定液的用量，應以能均勻覆蓋擔體表面并形成薄的液膜為宜。各種擔體表面積大小不同，固定液配比(固定液與擔體的質量比)也不同，一般在5%-25之間。低的固定液配比，柱效能高，分析速度快，但允許的進樣量低。10.欲使兩種組分分離完全，必須符合什么要求?這些要求各與何種因素有關?答：欲使兩種組分分離完全，必須要滿足分離度R=1.5的條件。分離度R與相鄰的兩個色譜峰的保留時間之差及兩個色譜峰的峰基寬之和有關，表達式為：11.色譜柱的理論塔板數(shù)很大，能否說明兩種難分離組分一定能分離?為什么?答：不一定。因為理論塔板數(shù)沒有將死

12、時間、死體積的影響排除，所以理論塔板數(shù)、理論塔板高度并不能真實反映色譜柱分離的好壞。為了真實地反映柱效能的高低，應該用有效理論塔板數(shù)或有效理論塔板高度作為衡量柱效能的指標，有效理論塔板數(shù)愈多，表示柱效能愈高，所得色譜峰愈窄，對分離愈有利。但是有效理論塔板數(shù)并不能表示被分離組分實際分離的效果，因為如果兩組分在同一色譜柱上的分配系數(shù)相同，那么無論該色譜柱的有效理論塔板數(shù)有多大，都不能將兩組分分離。12.范·弟姆特方程式主要說明什么問題?試討論之。答：范·弟姆特方程式：H=A+B/+C。它說明了影響柱效能的幾個因素，它們包括：A渦流擴散項。當試樣組分的分子進入色譜柱碰到填充物顆粒

13、時，不得不改變流動方向，因而它們在氣相中形成紊亂的、類似渦流的流動，組分中的分子所經過的路徑，有的長，有的短，因而引起色譜峰形的擴展，分離變差。該項取決于填充物的平均顆粒直徑和固定相的填充不均勻因子。B/分子擴散項(或稱縱向擴散項)。試樣在進入色譜柱后，由于試樣中的各組分分子在色譜柱中產生沿著色譜柱方向的擴散運動，使色譜峰擴展，分離變差，塔板高度增加。該項取決于載氣流速的大小及摩爾質量。C為傳質阻力項，包括氣體傳質阻力和液體傳質阻力。該項與填充物的粒度、固定液的液膜厚度以及載氣流速等因素有關。 范·弟姆特方程式指出了影響柱效能的因素，為色譜分離操作條件的選擇提供了理論指導。由于影響柱

14、效能的因素彼此以相反的效果存在著，如流速加大，分子擴散項的影響減小，傳質阻力項的影響增大；溫度升高，有利于傳質，但又加劇了分子擴散的影響等等。因此必須全面考慮這些相互矛盾的影響因素，選擇適當?shù)纳V分離操作條件，才能提高柱效能。13.分離度R和相對保留值r21這兩個參數(shù)中哪一個更能全面地說明兩種組分的分離情況?為什么?答：分離度R更能全面地說明兩種組分的分離情況。相對保留值r21只表示色譜柱對這兩種組分的選擇性，它只與柱溫及固定相的性質有關，與其他色譜操作條件無關。分離度R等于相鄰兩色譜峰保留時間之差的兩倍與兩色譜峰峰基寬之和的比值。它既反映了相鄰兩組分保留時間的差值，即固定液對兩組分的選擇性r

15、21的大小（由固定液的熱力學性質所決定）；又考慮到色譜峰的寬度對分離的影響，即柱效能n有效的高低（取決于色譜過程的動力學因素）。分離度概括了兩方面的因素，并定量地描述了混合物中相鄰兩組分的實際分離程度，田此它能更全面地說明兩種組分的分離情況。14.在氣相色譜分析中載氣種類的選擇應從哪幾方面加以考慮?載氣流速的選擇又應如何考慮?答：在氣相色譜分析中載氣種類的選擇應從載氣流速和檢測器的種類兩方面來考慮：當載氣流速小時，分子擴散項對柱效能的影響是主要的，此時應選用摩爾質量較大的氣體（如N2、Ar）作載氣，以抑制縱向擴散，獲得較好的分離效果。當載氣流速較大時，傳質阻力項對柱效能的影響是主要的，此時應選

16、用摩爾質量較小的氣體（如H2、He）作載氣，可減小傳質阻力，提高柱效能。 載氣的選擇還應考慮檢測器的種類，如熱導池檢測器應選擇熱導系數(shù)大的H2(或He)作載氣；氫火焰離子化檢測器一般用N2作載氣；電子俘獲檢測器一般采用高純氮（N2）作載氣等。 載氣流速的選擇：在填充色譜柱中，當柱子固定以后，針對某一特定物質，用在不同流速下測得的塔板高度H對流速u作圖，得Hu曲線，在曲線的最低點H最小，即柱效能最高，與該點相對應的流速為最佳流速。在實際工作中，為縮短分析時間，通常使流速稍高于最佳流速。具體選擇應通過試驗決定。15柱溫和汽化溫度的選擇應如何考慮?答：首先所選柱溫應低于固定液的最高使用溫度。否則固定

17、液會隨載氣流失，不但影響柱子的壽命，而且固定液會隨載氣進入檢測器，從而污染檢測器。 柱溫還影響分離效能和分析時間。柱溫高，會使各組分的分配系數(shù)K值差也變小，分離變差，因此為使組分分離得好，一般應采用較低的柱溫。但柱溫也不能過低，否則，傳質速率顯著降低，柱效能下降，又會延長分析時間。合適的柱溫的選擇應使難分離的兩組分達到預期的分離效果，峰形正常而又不太延長分析時間為宜。一般柱溫應比試樣中各組分的平均沸點低20-30，具體的柱溫選擇應通過試驗來決定。對于沸點范圍較寬的試樣，應采用程序升溫，使低沸點和高沸點組分都獲得良好的分離。氣化溫度的選擇應以液體試樣進入氣化室后能被迅速氣化為基準，適當提高氣化室

18、溫度對分離和定量測定有利，氣化溫度一般應較柱溫高3070，與所測試樣的平均沸點相近。但熱穩(wěn)定性較差的試樣，氣化溫度不宜過高，以防試樣分解。16為什么進樣速度要快?試樣量的選擇應如何考慮?答：進樣速度必須很快，這樣試樣在進入色譜柱后僅占柱端的一小段，即以“塞子”形式進樣，以利于分離。如進樣慢，則試樣的起始寬度增大，將使色譜峰嚴重擴展甚至改變峰形，從而影響分離。一般用注射器或氣體進樣閥進樣時，應在l秒鐘內完成。進樣量的選擇應控制在峰面積或峰高與進樣量的關系在其線性關系范圍內。進樣量太少，會使微量組分因檢測器靈敏度不夠而無法檢出；而進樣量太多，又會使色譜峰重疊而影響分離。具體進樣量的多少應根據(jù)試樣種

19、類、檢測器的靈敏度等通過實驗確定。17什么是程序升溫?什么情況下應采用程序升溫?它有什么優(yōu)點?答：程序升溫是指柱溫按預定的加熱速度，隨時間呈線性或非線性地增加。 一般升溫速度是呈線性的，即單位時間內溫度上升的速度是恒定的，例如每分鐘上升2，4，、6等。對于沸點范圍較寬的試樣，宜采用程序升溫方式。若采用恒定柱溫進行分析，則會造成低沸點組分峰形密集，分離不好，而高沸點組分出峰時間過長，造成峰形平坦，定量困難。采用程序升溫時，開始時柱溫較低，低沸點組分得到很好分離；隨著柱溫逐漸升高，高沸點組分也獲得滿意的峰形。低沸點和高沸點組分按照沸點高低的順序，由低沸點到高沸點分別出峰，使低沸點和高沸點組分獲得良

20、好分離。 18毛細管色譜柱的特點是什么?試討論之。答：毛細管柱的特點是：分離效能高，分析速度快，適合于分析十分復雜的試樣。毛細管色譜柱為開管柱，它采用交聯(lián)技術使固定液附著于管內壁，使固定液分子相互交聯(lián)起來，形成一層不流動、不被溶解的薄膜。由于毛細管色譜柱內不存在填充物，氣流可以直接通過，所以柱阻力很小，柱長可以大大增加，一般為20-100m。由于沒有填充物，氣流是單途徑的，不存在渦流擴散；分析速度較快，縱向擴散較小；而柱內徑很細(0.2-0.5 mm)，固定液涂層又較薄，傳質阻力也大為減小，因而柱效能很高，每米理論塔板數(shù)可達3000-4000。一根毛細管色譜柱的總的理論塔板數(shù)可達104-106

21、，為填充柱的10-100倍。由于毛細管柱的分離效能很高，因而對固定液的選擇要求不高，準備幾根不同極性固定液的毛細管柱就可解決一般的分析問題，從而避免了選擇固定液的麻煩。19什么是濃度型檢測器?什么是質量型檢測器?各舉例說明之。答：檢測器按響應特性可分為濃度型檢測器和質量型檢測器兩類。濃度型檢測器，檢測的是載氣中組分濃度的瞬間變化，其響應信號與進入檢測器的組分濃度成正比。如熱導池檢測器和電子捕獲檢測器。質量型檢測器，檢測的是載氣中組分的質量流速的變化，其響應信號與單位時間內進入檢測器的組分的質量成正比。如氫火焰離子化檢測器。20簡單說明熱導池檢測器的作用原理。如何提高它的靈敏度?答：熱導池檢測器

22、是基于不同氣體或蒸氣具有不同的熱導系數(shù)來進行檢測的。熱導池由池體和熱敏元件組成，池體多用不銹鋼做成，其中有兩個或四個大小相同、形狀完全對稱的孔道，孔內各固定一根長短、粗細和電阻值完全相同的金屬絲作熱敏元件。為提高檢測器的靈敏度，熱敏元件一般選用電阻率高、電阻度系數(shù)大的鎢絲、鉑絲或錸鎢做成。用兩根鎢絲作熱敏元件的稱為雙臂熱導池，其中一臂為參比池，一臂為測量池。用四根鎢絲作熱敏元件的稱為四臂熱導池，其中兩臂是參比池，兩臂是測量池。當恒定電流通過熱導池中的鎢絲時，鎢絲被加熱到一定溫度，其電阻值上升到一定值。在未進試樣時，通過參比池和測量池的都是載氣，由于載氣的熱傳導作用，使鎢絲的溫度下降，電阻減小。

23、但此時參比池和測量池中鎢絲溫度的下降和電阻值減小的數(shù)值是相同的。當有試樣進入檢測器時，載氣流經參比池，載氣攜帶著試樣組分流經測量池。由于載氣和待測組分混合氣體的熱導系數(shù)與純載氣的熱導系數(shù)不同，因而測量池中散熱情況發(fā)生變化，使參比池和測量池的鎢絲電阻值之間產生了差異。通過測量此差值，即可確定載氣中組分的濃度。提高熱導池檢測器靈敏度的方法：(1) 增加橋路電流。橋路電流增加，可使鎢絲溫度增高，鎢絲和池體的溫差增大，有利于氣體的熱傳導，靈敏度就高。但是橋路電流也不可過高，否則將引起基線不穩(wěn)，甚至燒壞鎢絲。 (2) 降低池體溫度。適當降低池體溫度，可使鎢絲和池壁的溫差增大，從而可提高靈敏度。但池體溫度

24、不能低于柱溫，否則待測組分會在檢測器內冷凝。 (3) 選擇H2(或He)作載氣。載氣與試樣的熱導系數(shù)相差愈大，靈敏度就愈高。一般物質蒸氣的熱導系數(shù)較小，所以應選擇熱導系數(shù)大的H2(或He)作載氣。載氣熱導系數(shù)大，允許的橋路電流可適當提高，從而又可提高熱導池的靈敏度。21簡單說明氫火焰離子化檢測器的作用原理。如何考慮其操作條件？答：氫火焰離子化檢測器是由離子室、離子頭及氣體供應三部分組成。 離子頭是檢測器的關鍵部件，由發(fā)射極(又叫極化極)、收集極和噴嘴組成。在收集極和發(fā)射極之間加有一定的直流電壓(常用100-300V)。收集極作正極，發(fā)射極作負極，構成一外加電場。 微量有機組分被載氣帶入檢測器，

25、在氫火焰(2100)能源的作用下離子化，產生的離子在發(fā)射極和收集極的外電場作用下，定向運動而形成微弱的電流(10-6-10-14A)。離子化產生的離子數(shù)目，亦即由此而形成的微弱電流的大小，在一定范圍內與單位時間內進入火焰組分的質量成正比。操作條件的選擇 (1)載氣流速的選擇：一般用N2作載氣，載氣流速主要影響分離效能。對一定的色譜柱和試樣，要通過實踐，找到一個最佳的載氣流速，使色譜柱的分離效果最好 (2)氫氣流速的選擇：氫氣流速主要影響檢測器的靈敏度。氫氣流速過低，不僅使火焰溫度低，組分分子的離子化數(shù)目少，檢測器的靈敏度低，而且容易熄火。而氫氣流速過大，又會造成基線不穩(wěn)。 當用N2作載氣時，N

26、2H2 (流速)有一個最佳值。在此最佳比值下，檢測器靈敏度高，穩(wěn)定性好。最佳比值只能由實驗確定。一般N2H2 (流速)的最佳比在11-115之間。 (3)空氣流速：在低流速時，離子化信號隨空氣流速的增加而增大，達一定值后，空氣流速對離子化信號幾乎沒有影響。一般氫氣和空氣流速的比例是110。 (4)極化電壓：在低電壓時，離子化信號隨所采用的極化電壓的增加迅速增大，當電壓超過一定值時，增加電壓對離子化電流沒有大的影響。正常操作時所用極化電壓一般為100-300V。 22簡單說明電子捕獲檢測器的作用原理和應用特點。答：電子俘獲檢測器池體內有一射線放射源。當載氣(一般采用高純氮)進入檢測器時，在放射源

27、發(fā)射的射線作用下發(fā)生電離： N2 N2+ + e生成的正離子和慢速低能量電子，在恒定電場作用下分別向兩電極運動，形成恒定的電流，即基流。當具有電負性的組分隨載氣進入檢測器時，俘獲了檢測器中的慢速低能量的電子而產生帶負電荷的分子離子并放出能量： AB +e- AB- + E隨即發(fā)生 AB- + N2+ AB + N2，復合成中性化合物，被載氣帶出檢測室外，結果使基流降低，產生負信號，形成倒峰。載氣中組分濃度愈高，倒峰愈大。電子捕獲檢測器對強電負性的組分有很高的靈敏度。但不具有電負性的組分，就無信號或信號很小，因而具有高選擇性。23簡單說明火焰光度檢測器的作用原理和應用特點。答：火焰光度檢測器是對

28、含硫化合物、含磷化合物有高選擇性和高靈敏度的一種檢測器，這種檢測器主要由火焰噴嘴、濾光片和光電倍增管三部分組成。當含硫的有機物在富氫-空氣焰中燃燒時，發(fā)生如下反應有機硫化物 SO22SO2 + 4 H2 2S + 4 H2O生成的S在適當溫度下生成激發(fā)態(tài)的S2*分子：S + S S2* S2* S2 + h當其回到基態(tài)時就發(fā)射出最強波長為294nm的特征光譜。 有機磷化物則首先被氧化燃燒生成磷的氧化物，然后被富氫焰中的H還原成HPO。這個含磷裂片被火焰高溫激發(fā)后，發(fā)射出一系列特征波長的光，其最強波長為528nm。 這些發(fā)射光通過相應的濾光片照射到光電倍增管上，轉變?yōu)楣怆娏?，經放大后記錄下硫或?/p>

29、化合物的色譜圖。 由于火焰光度檢測器對硫、磷化合物具有高選擇性和高靈敏度，因而主要用于農副產品、食品中農藥殘留物分析，大氣及水的污染分析。24“用純物質對照進行定性鑒定時，未知物與純物質的保留時間相同，則未知物就是該純物質”。這個結論是否可靠？應如何處理這一問題?答：不可靠。因為不同組分在同一根色譜柱上可能具有相同的保留值。為了防止這種情況的發(fā)生，應采用“雙柱定性法”，即再用另一根裝填不同極性固定液的色譜柱進樣分析，如果仍獲得相同的保留值，則上述定性結果一般就沒有問題了。因為兩種不同組分，在兩根不同極性固定液的柱子上，保留值相同的機會是極少的。25氣相色譜分析的定性能力是比較差的，如何解決這個

30、問題?答：氣相色譜定性分析的能力比較差，但分離能力比較強。質譜、紅外光譜等儀器對單一物質的定性鑒定能力很強，但對于復雜混合物的定性鑒定有困難。因此可把這兩種分析方法結合起來，利用色譜分析的強分離能力和質譜、紅外光譜的強鑒定能力，就可以有效解決氣相色譜分析定性能力比較差的問題。 26為什么可以根據(jù)峰面積進行定量測定？峰面積如何測量?什么情況下可不用峰面積而用峰高進行定量測定?答：在進行色譜分析時，當操作條件一定時，檢測器的響應信號(峰面積或峰高)與進入檢測器的組分量(質量或濃度)成正比，據(jù)此可以根據(jù)峰面積進行定量測定。峰面積的測量一般采用以下三種方法：峰高乘半峰寬法：當色譜峰形對稱且不太窄時可用

31、此法。根據(jù)等腰三角形面積計算法，可近似地認為峰面積(A)等于峰高(h)乘以半峰寬(Y1/2)：A=hY1/2這樣測得的峰面積為實際峰面積的0.94倍，實際峰面積應為： A=1.065hY1/2峰高乘平均峰寬法：對于不對稱峰，在峰高0.15和0.85處分別測出峰寬，取平均值得平均峰寬，由下式計算峰面積此法測量雖麻煩，但結果較準確。 峰高乘保留時間法 在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留時間成正比，即Y1/2=btR 因為 A=hY1/2 所以 在作相對計算時，b可約去，這樣就可以用峰高與保留時間的乘積表示峰面積的大小。在色譜條件嚴格控制不變，進樣量控制在一定范圍內時，半峰寬不變，對于狹窄的峰，

32、可以直接應用峰高進行定量測定。27什么是絕對校正因子、相對校正因子?為什么一般總是應用相對校正因子進行定量計算?在什么情況下可以不用校正因子進行定量計算?答：氣相色譜定量的依據(jù)是在一定條件下組分的峰面積與其進樣量成正比。但因檢測器對不同物質的響應值不同，故相同質量的不同物質通過檢測器時，產生的峰面積不相等，因而不能直接用峰面積計算組分含量，而要采用“定量校正囚子”校正所測的峰面積，使之能真實地反映組分含量。絕對校正因子：與單位峰面積相當?shù)奈镔|量，即：相對校正因子：組分和標準物質（內標物）的絕對校正因子之比。即：因為絕對校正因子在實際工作中不易準確測定，所以一般總是應用相對校正因子進行定量計算。

33、當采用外標法進行定量時，可以不用校正因子。28.相對校正因子如何測定?答：準確稱取一定量的待測組分的純物質(mi)和標準物質（內標物）的純物質(ms)，混合后，取一定量(在檢測器的線性范圍內)在實驗條件下注入色譜儀，出峰后分別測量峰面積Ai、As，由公式： 計算出相對校正因子。29什么是內標法、外標法、歸一化法?它們的應用范圍和優(yōu)缺點各有什么不同？答：內標法： 在一定量的試樣中，加入一定量的選定的標準物(稱內標物)，根據(jù)內標物和試樣的質量以及色譜圖上相應的峰面積，計算待測組分含量的方法。內標物應是試樣中不存在的純物質，加入的量應接近待測組分的量，其色譜峰也應位于待測組分色譜峰附近或幾個待測組分

34、色譜峰的中間。內標法適用于試樣中所有組分不能全部出峰，或者試樣中各組分含量懸殊，或某些組分在檢測器上無信號響應時的樣品測定。內標法的優(yōu)點是定量準確，進樣量和操作條件不要求嚴格控制，試樣中含有不出峰的組分時亦能應用，但每次分析都要稱取試樣和內標物質量，比較費時，不適用于快速控制分析。外標法又稱已知試樣校正法或標準曲線法。具體操作是：取被測組分的純物質配成一系列不同濃度的標準溶液，分別取一定體積，注入色譜儀，測出峰面積，作出峰面積(或峰高)和濃度的關系曲線，即標準曲線，然后在同樣操作條件下向色譜柱注入相同量(一般為體積)的未知試樣，從色譜圖上測出峰面積(或峰高)，由標準曲線查得待測組分的濃度。外標

35、法的操作和計算都比較簡便，并且不用校正因子，適用于操作條件穩(wěn)定，進樣量重復性好，無法找到合適的內標的樣品測定。歸一化法可用下面的公式計算各組分含量： 當測量參數(shù)為峰高時，也可用峰高歸一化法計算組分含量。 歸一化法簡便，準確。即使進樣量不準確，對結果亦無影響，操作條件的變動對結果影響也較小。適用于試樣中所有組分都能流出色譜柱，并且在色譜圖上都顯示色譜峰的樣品測定。但若試樣中的組分不能全部出峰，則不能應用此方法。30.高效液相色譜法的特點是什么?它和氣相色譜法相比較，主要的不同點是什么?答：高效液相色譜法和氣相色譜法相比具有以下特點： 1.高壓。高效液相色譜以液體作為流動相，用高壓使流動相迅速通過

36、色譜柱，柱壓一般高達150×105350×105 Pa。2.高速。高效液相色譜由于釆用了高壓，流動相流速快，因而所需的分析時間較經典的柱色譜少得多，般少于1 h。 3.高效。高效液相色譜分析的柱效能約可達3萬塔板/米以上，氣相色譜的柱效能只有約2 000塔板米。 4.高靈敏度。由于采用了高靈敏度的檢測器，最小檢測量可達10-9 g，甚至10-11 g。而所需試樣量很少，微升數(shù)量級的試樣就可以進行全分析。 5.可用于高沸點的、不能氣化的、熱不穩(wěn)定的以及具有生理活性物質的分析。一般來說，沸點在450以下，相對分子質量小于450的有機物可用氣相色譜分析，但這些物質只占有機物總數(shù)的

37、1520，而其余的8085，原則上都可采用高效液相色譜分析。31簡單說明高效液相色譜分析的流程?答：高效液相色譜儀一般由貯液器、高壓泵、梯度洗提裝置、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等部件組成。試液由進樣器定量注入后，隨流動相由高壓泵送入色譜柱進行分離，分離后的各個組分進入檢測器，轉變成相應的電信號，由計算機處理后輸出濃度或含量數(shù)據(jù)。 32什么是梯度洗提?它能起什么作用?答：梯度洗提：又稱梯度洗脫、梯度淋洗。在高效液相色譜分析中梯度洗提的作用與氣相色譜分析中的程序升溫相似。梯度洗提是按一定程序連續(xù)改變載液中不同極性溶劑的配比，以連續(xù)改變載液的極性，或連續(xù)改變載液的濃度、離子強度及pH，借以改變被

38、分離組分的分配系數(shù)，以提高分離效果和加快分離速度。33高效液相色譜法可分為哪幾種類型?簡述其分離原理。答：高效液相色譜法根據(jù)分離機理的不同，可分為以下幾種類型：液-固吸附色譜法、液-液分配色譜法、離子交換色譜法和空間排阻色譜法。液-固吸附色譜：以固體吸附劑為固定相，以兩種或兩種以上的不同極性的溶劑配成流動相作為載液，試樣進入色譜柱后，隨著載液的流動，試樣在固定相上不斷被吸附及脫附，根據(jù)各種物質在固定相上吸附能力強弱的不同而分離。 液-液分配色譜：固定相是由擔體與其表面涂覆的一層固定液所組成，試樣隨載液流動時，在載液與固定液之間進行分配，從而使分配系數(shù)不同的各組分得到分離。液-液分配色譜除了可選

39、用不同極性的固定液之外，還可通過改變載液的極性以達到良好的分離效果，這是和氣相色譜法的不同之處。在液液分配色譜中，若載液的極性弱于固定液，稱為正相液-液色譜；反之，若載液的極性強于固定液，則稱為反相液液色譜，二者的出峰順序恰好相反。 離子交換色譜法：固定相為離子交換樹脂，其上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的離子可以進行交換，各種離子根據(jù)它們對交換樹脂親和力的不同得以分離。 空間排阻色譜法：以凝膠為固定相，凝膠是一種經過交聯(lián)，而有立體網(wǎng)狀結構的多聚體，具有數(shù)納米到數(shù)百納米大小的孔徑。當試樣隨流動相進入色譜柱，在凝膠間隙及孔穴旁流過時，試樣中的大分子、中等大小的分子和小分子或直接通過色譜柱，或

40、進入某些稍大的孔穴，有的則能滲透到所有孔穴，因而它們在柱上的保留時間各不相同，最后使大小不同的分子可以分別被分離、洗脫。對同系物來說，洗脫體積是相對分子質量的函數(shù)，所以相對分子質量大小不同的組分將得到分離。34.什么是化學鍵合固定相?有什么優(yōu)點？答：化學鍵合固定相，是通過化學反應把有機分子鍵合到擔體硅膠表面游離的羥基上，以代替機械涂漬的液體固定相，它很好地解決了固定相的流失問題。采用化學鍵合固定相的色譜柱具有穩(wěn)定性好，壽命長；表面無液坑，比般液體固定相傳質快；可以鍵合不同的官能團，能靈活改變選擇性等優(yōu)點。化學鍵合固定相還可應用于離了交換色譜法中。35什么是正相色譜和反相色譜?答：流動相的極性弱

41、于固定液，稱為正相色譜；反之，若流動相的極性強于固定液，則稱為反相色譜。36高效液相色譜法常用哪幾種檢測器?簡單說明它們的作用原理。答：高效液相色譜要求檢測器具有靈敏度高、重現(xiàn)性好，響應快、檢測限低、線性范圍寬、應用范圍廣等特性。目前應用較廣的有紫外光度檢測器，差示折光檢測器，熒光檢測器等數(shù)種。 (1)紫外光度檢測器：紫外光度檢測器的作用原理是基于待測組分在流出色譜柱后對特定波長紫外光的選擇性吸收的大小，待測組分的濃度與吸光度的關系遵從比爾定律。 這種檢測器的靈敏度很高，其最小檢測濃度可達10-9g·mL-1。對溫度和流速都不敏感，可用于梯度洗提，結構也較簡單。其缺點是不適用于對紫外

42、光完全不吸收的試樣，也不能使用對紫外光不透過的溶劑如苯等。 (2)熒光檢測器：熒光檢測器是利用許多物質在受到紫外光激發(fā)后能發(fā)射熒光的性質而制成的檢測器。被測物受強激發(fā)光照射后，輻射出比紫外光波長更長的熒光，熒光強度與被測物濃度成正比，通過熒光檢測器采用光電倍增管使光信號轉變?yōu)殡娦盘枡z測出來。熒光檢測器的靈敏度一般要比紫外光度檢測器高2個數(shù)量級，選擇性也好但其線性范圍較差。 (3)差示折光檢測器：差示折光檢測器是利用連續(xù)測定工作池中試液折射率的變化，來測定試液濃度的檢測器。溶有被測組分的載液和單純載液之間折射率之差，和被側組分在試液中的濃度直接有關，因此可以根據(jù)折射率的改變，測定被測組分。 習

43、題1.色譜圖上有兩個色譜峰，它們的保留時間和峰底寬度分別為tR1=3 min20s，tR2=3 min50s，Wb（1）=2.9mm，Wb（2）=3.2mm。已知tM=20s。紙速為1 cm·min-1求這兩個色譜峰的相對保留值r21和分離度R。解：兩個色譜峰的相對保留時間為： tR1= tR1-tM = 200 - 20 = 180s tR2= tR2-tM= 230 20 = 210s 由公式： 因為紙速為1 cm·min-1，所以：Wb（1）= 2.9mm =0.29 min = 17.4 sWb（1）= 3.2mm =0.32 min = 19.2 s 由公式：答：

44、這兩個色譜峰的相對保留值r21 為1.17，分離度R為1.64。2.分析某試樣時，兩種組分的相對保留值r21 = 1.16，柱的有效塔板高度H = 1mm，需要多長的色譜性才能將兩組分完全分離(即R =1.5)?解：由公式：答：需要約2 m長的色譜性才能將兩組分完全分離。 3測得石油裂解氣的色譜圖(前面四個組分為經過衰減l4而得到)，經測定各組分的f值和從色譜圖量出各組分的峰面積分別如下：出峰次序空氣甲烷二氧化碳乙烯乙烷丙烯丙烷峰面積342144.52787725047.3校正因子f0.840.741.001.001.051.281.36用歸一化法求各組分的質量分數(shù)。解： 由公式： w空氣 =

45、4×0.84×34/4×（0.84×34+0.74×214+1.00×4.5+1.00×278）+1.05×77+1.28×250+1.36×47.3×100% = 114.24/2350.508 ×100% = 4.86% 同理：w甲烷 =（4×0.74×214/2350.508）×100% = 26.95%w二氧化碳 =（4×1.00×4.5/2350.508）×100% =0.76%w乙烯 =（4×1

46、.00×278/2350.508）×100% =47.31%w乙烷 =（1.05×77/2350.508）×100% =3.44%w丙烯 =（1.28×250/2350.508）×100% =13.61%w丙烷 =（1.36×47.3/2350.508）×100% =2.74%答：各組分的質量分數(shù)分別為：空氣4.86%；甲烷26.95%；二氧化碳0.76%； 乙烯47.31%； 乙烷3.44%； 丙烯13.61%； 丙烷2.74%。4有一試樣含有甲酸，乙酸、丙酸及不少水、苯等物質。稱取試樣1.055 g，以環(huán)己酮作

47、內標，稱取0.1907g環(huán)己酮加到試樣中，混合均勻后，吸取此試液3L進樣，得到色譜圖，從色譜圖上測量出各組分峰面積。已知S值：甲酸乙酸環(huán)己酮丙酸峰面積14.872.613342.4響應值S0.2610.5621.000.938求甲酸，乙酸、丙酸的質量分數(shù)各為多少? 解：由響應值S可求得各組分相對于環(huán)己酮的校正因子fi，即：fi=1/ Si則：各組分相對于環(huán)己酮的校正因子分別為：甲酸：3.83；乙酸：1.78；丙酸：1.07由公式：w甲酸=0.1907 ×3.83×14.8/（1.055×133）×100% =7.7%w乙酸=0.1907 ×1.

48、78×72.6/（1.055×133）×100% =17.56%w丙酸=0.1907 ×1.07×42.4/（1.055×133）×100% =6.16%答：甲酸，乙酸、丙酸的質量分數(shù)各為：7.7%；17.56%；6.16%。 5在測定苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯的峰高校正因子時，稱取如下表所列質量的各組分的純物質，在一定色譜條件下，所得色譜圖上各種組分色譜峰的峰高分別如下： 苯 甲苯 乙苯 鄰二甲苯 質量g 0.5967 0.5478 0.6120 0.6680 峰高mm 180.1 84.4 45.2 49.0以苯為標準，求各組分的峰高校正因子。解：由公式： 因為 A=hY1/2所以：則：f苯 = 180.1×0.5967/（180.1×0.5967）×100% =1.00f甲苯 = 180.1×0.5478/（84.4×0.5967）×100% =1.96f乙苯 =180.1×0.6120/（45.2×0.5967）×100% =4.09f鄰二甲苯 = 180.1×0.6680/（49.0×0.5967）×100% =4.11答：各組分的峰高校正因子分別為：f苯 =1.00