色譜分析習題(總)

1、色譜分析法1. 假如一個溶質的分配比為0.2，則它在色譜柱的流動想中的百分率是多少?解：/ k = ns/nm=0.2 / nm= 5nsnm/n XI00% = nm/(nm+ns) 100% = 83.3%2. 對某一組分來說，在一定的柱長下，色譜峰的寬或窄主要決定于組分在色譜柱中的A .保留值 B.擴散速度 C.分配比D.理論塔板數解：B.擴散速度色譜峰的寬窄主要與色譜動力學因素有關。3. 載體填充的均勻程度主要影響A .渦流擴散相 B.分子擴散 C.氣相傳質阻力 D.液相傳質阻力解：A渦流擴散相范氏方程中渦流擴散相 A=2入dp,為填充不規(guī)則因子。4. 若在1m長的色譜柱上測得分離度為

2、0.68,要使它完全分離，則柱長至少應為多少米？解：/ L2=(R2/R1)2 L1 完全分離 R2=1.5L2=(1.5/0.68)2 1=X.87(m)5. 在2m長的色譜柱上，測得某組分保留時間(tR) 6.6min，峰底寬(Y) 0.5min，死時間(tm ) 1.2min，柱出口用皂膜流量計測得載氣體積流速(Fc) 40ml/min,固定相(Vs) 2.1mL,求：(提示：流動相體積，即為死體積)(1)分配容量k(2)死體積Vm(3)調整保留時間(4)分配系數(5)有效塔板數nef(6)有效塔板高度Hef解：(1) 分配比 k = tR'/tm = (6.6-1.2)/1.2

3、=4.5(2) 死體積 Vm = tmoFc = 1.2 40<= 48mL 調整保留時間 VR'= (tR-tm) oFc = (6.6-1.2)40 = 216mL(4)分配系數 K=ko 3 =(Vm/Vs)=4.5< (48/2.1)=103(4) 有效塔板數 neff = 16 ( tR'/Y)2=16(6.3-1.2)2=1866(5) 有效塔板高度 Heff =L/neff=210<0/1866=1.07mm6. 已知組分A和B的分配系數分別為 8.8和10，當它們通過相比 3 =90勺填充時，能否達到基本分離(提示：基本分離Rs=1)解：a =

4、 KB/KA = 10/8.8 = 1.14k = KB/ 3 = 10/90 = 0.11由基本分離方程式可推導出使兩組分達到某一分離度時，所需的理論塔板數為nB = 16Rs2 a-/()2(1 + kB)/kB2=16 X121.14/(1.14 - 1)2(1 + 0.11)/0.112=16 <56.31 101.83 = 1.08 10<因為計算出的n比較大，一般填充柱不能達到，在上述條件下，A、B不能分離。7. 某一色譜柱從理論上計算得到的理論塔板數n很大，塔板高度H很小，但實際上分離效果卻很差，試分析原因。解：理論塔板數n是通過保留值來計算的，沒考慮到死時間的影響，

5、而實際上死時間tm對峰的影響很大，特別是當kw3寸，以導致扣除死時間后計算出的有效塔板數neff很小，有效塔板高度Heff很大，因而實際分離能力很差。8. 根據Van Deemter方程，推導出 A、B、C常數表示的最佳線速uopt和最小板高Hmin。解：Van Deemter 最簡式為：H = A + B/u + Cu (1)將上式微分得：dH/du = -B/u2 + C = 0( 2)最佳線速：uopt= ( B/C ) 1/2(3)將(3)式代入(1 )式的最小板高：Hmin = A + 2(BC)1/2自測題1. 在以下因素中，屬熱力學因素的是A. 分配系數；B.擴散速度；C .柱長

6、；D .理論塔板數。2. 理論塔板數反映了A.分離度；B.分配系數；C 保留值；D 柱的效能。3. 欲使色譜峰寬減小，可以采取A 降低柱溫；B 減少固定液含量；C.增加柱長；D 增加載體粒度。4. 如果試樣中各組分無法全部出峰或只要定量測定試樣中某幾個組分, 那么應采用下列定量分析方法中哪一種為宜？A .歸一化法；B .外標法；C.內標法；D .標準工作曲線法。5. 俄國植物學家茨維特在研究植物色素成分時 , 所采用的色譜方法是A .液-液色譜法；B .液-固色譜法；C.空間排阻色譜法；D .離子交換色譜法。6. 色譜圖上兩峰間的距離的大小 , 與哪個因素無關 ?A 極性差異；B 沸點差異；C

7、 熱力學性質差異；D 動力學性質差異。7. 假如一個溶質的分配比為0.1，它分配在色譜柱的流動相中的質量分數是A. 0.10 ； B. 0.90； C0.91； D0.99。8. 下列因素中 ,對色譜分離效率最有影響的是A .柱溫；B .載氣的種類；C .柱壓；D .固定液膜厚度。10.當載氣線速越小 , 范式方程中 , 分子擴散項 B 越大 , 所以應選下列氣體中哪一種 作載氣最有利？A. H 2；B. He； CAr；DN2。正確答案：1：(A) 、2：(D)、3：(B)、4：(C)、5：(B) 6：(C)、7：(C)、8：(A)、9：(D)氣相色譜法1. 氣相色譜采用雙柱雙氣路流程有什么

8、用?解:氣相色譜采用雙柱雙氣路流程主要用于程序升溫分析，它可以補償由于升溫過程中載氣流量不穩(wěn)、固定液流失等使檢測器產生的噪聲及基線漂移，從而提高穩(wěn)定性。2. 用熱導池檢測器時，為什么常用H2和He作載氣而不常用氮氣作載氣?根據熱導池檢測器的檢測原理，載氣與待測組分的導熱系數相差愈大，則靈敏度愈高，有般組分的導熱系數都比較小，而氫氣、氦氣導熱系數最大，0 C時，= 41.6 ,= 34.8x 10"5(cal/cni s)，故選用熱導系數大的H2和He作載氣，靈敏度比較高另外載氣熱導系數大，在相同的橋電路電流下，熱絲溫度較低，橋電流可以升高如果用氮氣作載氣，除了由于氮和被測組分導熱系數

9、差別小(oc時A-. " 1'1IJ_' - j使熱導池檢測靈敏度低以外，還常常由于二元體系導熱系數呈非線性等原因，有時會出現不正常的色譜峰如倒峰，W峰等.3. 簡述熱導池檢測器的設計原理。解：(1) 每種物質都具有導熱能力，欲測組分與載氣有不同的導熱系數；(2 )熱敏元件(金屬熱絲)具有電阻溫度系數；(3) 利用惠斯登電橋測量等設計原理。4. 在使用火焰光度檢測器時，為什么要保持富氫火焰？解：所謂的富氫火焰指供給的氫氣量遠超過化學計量，即H2：O2>3: 1,根據火焰光度檢測器檢測硫、磷的機理，有相當濃度的氫存在才能使SO2還原成S,還原的S在390 C生成激

10、發(fā)態(tài)的硫分子S* ,返回基態(tài)時發(fā)射出 350-430nm的特征光譜。磷需要在富氫火焰還原成化學 發(fā)光的HPO，因此在使用火焰光度檢測器首先要保證火焰為富氫火焰，否則無激發(fā)光譜產 生，靈敏度很低，無法檢測。5. 什么原因使電子捕獲檢測器的基始電流下降，如何克服?解：引起電子捕獲檢測器基始電流下降有三個主要原因：(1) 放射源流失。(2) 電極表面或放射源的污染、固定相的流失、高沸點組分的冷凝都會污染放射源。(3) 載氣中的氧氣及其電負性物質會捕獲電子而使基流下降。 克服辦法：(1) 采用純度高于99.99%高純氮氣作載氣。(2) 管路要嚴密防止泄露。(3) 檢測器溫度應高于柱溫。(4) 新填裝的

11、柱子必須在最高允許溫度下，以高的載氣流速連續(xù)老化24h以上。(5) 使用電子捕獲檢測器時，柱溫要遠低于固定液的最高使用溫度。對已污染的檢測器, 采用增高檢測器溫度，通高純氮烘或選擇合適溶劑在超聲波清洗器中清洗數小時，再用清 水洗靜、烘干。6. 用氣相色譜法氫火焰檢測器某石油化工廠用生化處理廢水酚的濃度，記錄儀靈敏度為0.2mV/cm，記錄儀紙速10mm/min，苯酚標樣濃度 1mg/mL，進樣量3L測量苯酚峰高115mm，峰半高寬 4mm, 2倍噪音信號為 0.05mV ,計算：(1) 在上述條件下苯酚的靈敏度St、檢測限(D)和最小檢測限(Qmin)(2) 若污水處理前后，污水中苯酚濃度從1

12、00卩g/mL (ppm)將為0.05卩g/mL設最大進樣 量為10 yL,能否直接測定水中的酚，若不能直接測出，試樣濃縮多少倍方可推測？解：1.065x60x0! 21(1)苯酚的 St、D 及 Qmin St = (1.065 >60X0.02mV/mm< 115mM 4mm )/(10mm/mim+3 y L > 1mg/1000 y L)=1.96 W4mV-s/mg=1.96 W7mV-s/gD = 2RN/S = 0.05mV/(1.96107mV s/g) = 2.55 10>g/sQmin = mi - 2RN/(h - C1) = (3y-3mg1 &

13、gt; L> 0.05mV)/(115mm > 0.02mV/mm) =6.52 >-5mg(2) 首先求最低檢測濃度 CminCmin = Qmin/V = 6.5210-5mg/10 y L = 6.52 邇mg/ y L=6.52 y g/mL>>0.05 y g/mL 當苯酚濃度為0.05卩g/mL時，不能直接測出。 6.52g/mL/0.05 卩 g/mL=130.倍試樣濃縮130.4倍時方能檢測。7.在氣相色譜檢測器中通用型檢測器是A.氫火焰離子化檢測器B.熱導池檢測器C.示差折光檢測器D.火焰光度檢測器解：B. 熱導池檢測器C示差折光檢測器雖為通用型

14、，但屬液相色譜檢測器，A、D兩種檢測器均為選擇性檢測器,根據檢測原理選B。8. 在氣相色譜分析中為了測定下面組分，宜選用哪種檢測器？為什么？（1）蔬菜中含氯農藥殘留量；（2 ）測定有機溶劑中微量水（3）痕量苯和二甲苯的異構體；（4）啤酒中微量硫化物解：（1）蔬菜中含氯農藥殘留量選用電子捕獲檢測器，因為根據檢測機理電子捕獲檢測器對含有電負性化合物有高的靈敏度。殘留含氯農藥是含有電負性化合物，選用電子捕獲檢測 器。（2）溶劑中微量水選用熱導池檢測器檢測，因為熱導池檢測器是通用型檢測器，只要有導熱能力的組分均可測定，故可測定微量水。（3）痕量苯和二甲苯的異構體可用氫火焰離子化檢測器，因為氫火焰離子化

15、檢測器對含C、H元素的有機化合物有高的響應信號，特別適合。（4）啤酒中微量硫化物選用火焰光度檢測器，因為火焰光度檢測器是只對硫、磷有響應信號，而且靈敏度高。9. 在氣液色譜中，色譜柱的使用上限溫度取決于：A.樣品中沸點最高組分的沸點B.樣品中各組分沸點的平均值C.固定液的沸點 D.固定液的最高使用溫度解：D固定液的最高使用溫度。色譜柱的上限溫度如果超過固定液的最高使用溫度就會出現固定液流失、污染檢測器，使基線不穩(wěn)而無法工作。10. 在某色譜柱上，柱溫1000C測的甲烷的保留時間為40s，正壬烷的保留時間為 400s,正炔烷的保留時間為580s,正壬烷與正癸烷的峰寬相同，均等于5.0mm，已知記

16、錄紙速為5mm/min，求能與正壬烷達到基線分離(R=1.5 )的組分的保留指數應為多少？解：根據題意要求的組分在正壬烷后出峰。/ Y9=Y10 / Y9=Yi=5mm/5mm/min=60s R=2 (t'Ri-t'R9 ) /(Y9+Yi) = (t'Ri-t'R9)/Y9/ t'Ri=RY9 + t'R9 =1.560+ (400-40) = 450sli = 1009+(lgt'Ri-lgt'R9)/(lgt'R(9+1)-lgt'R9)=1009+(lg450-lg360)/(lg540-lg360) =

17、 952.311. 氣相色譜測定樣品中乙酸乙酯，丙酸甲酯，正丁酸甲酯的色譜數據見下表，死時間為0.6min。組分乙酸甲酯丙酸甲酯正丁酸甲酯保留時間tR(min)2.724.929.23峰面積18.143.629.9相對校正因子fis0.600.780.88(1)計算每種組分的含量。(2)根據碳數規(guī)律，預測正戊酸甲酯的保留時間。解：(1 )用歸一化法計算各組分的含量mi%=Aif 'is/(A1fis+Aifis+Anfns)x 100mi 乙酸甲酯(%) =18.1 X.60/ (18.1 X.60 + 43.6 0.78 + 29.9 0.88) X100 = 15.25(2 )碳數

18、規(guī)律:lgt'R = A1n + C1乙酸乙酯 n=3, lgt'R 乙=lg(tR-tm) = lg(2.72-0.6) = 0.326丙酸甲酯 n=4, lgt'R 丙=lg(tR-tm) = lg(4.92-0.6) = 0.635正丁酸甲酯 n=5 , lgt'R 丁 = lg(tR-tm) = lg(9.23-0.6) = 0.936根據丙酸甲酯、正丁酸甲酯的數據0.635 = 4A1 + C10.936 = 5A1 + C1解方程的A1 = 0.301C1=-0.596正戊酸甲酯有 6個碳 n = 6Igt'R 戊=6 >0.301 - 0.569 = 1.237t'R 戊=17.26 tR = t'R + tm = 17.26 + 0.6 = 17.86(min)自測題1在氣相色譜分析中，色譜流出曲線的寬度與色譜過程的哪些因素無關？A 熱力學因素；B 色譜柱長度； C.動力學因素；D 熱力學和動力學因素。2在一定的柱溫下，下列哪個參數的變化不會使比保留體積（Vg）發(fā)生改變？A .改變檢測器性質；B .改變固定液種類；C.改變固定液用量；D.增加載氣流速。3使用熱導池檢測器時，應選用下列哪種氣體作載氣，其效果最好？A.H 2