作業(yè)解答1(GC、HPLC)

1、朱明華編儀器分析(第四版)GCHPLC作業(yè)解答 第一章引言1、測定血清中鉀的濃度。將5份0.20mL血清試樣分別加入25mL容量瓶中，再分別加入一定體積濃度為40.0“g/mL勺鉀標準溶液，用去離子水稀釋到刻度，加入鉀標準溶液的體積和測得的吸光度數據如下表。計算血清中鉀的含量。（Mk=39.10g/mol）0.000.105x八V/mLA解：?）IxxIi丿1.000.216-y丿22.003.004.000.3280.4380.549a=y-bxV01234A0.1050.2160.3280.4380.549V平2A0.3272V-V-2-1012A-A平-0.2222-0.11120.00

2、080.11080.2218（V-V平）24101410（V-V平）（A-A平）0.44440.111200.11080.44361.11b0.111a0.1052選X為V,Y為A：回歸曲線方程為：A=0.1052+0.111VA=0時，V=0.946樣品溶液中鉀含量為0.946X40.0/0.20=189（口g/mL）答：略第二章氣相色譜法p61641、簡要說明氣相色譜分析的分離原理。答：氣相色譜分離原理是利用被測各組分在兩相間的分配系數K的不同，當兩相作相對運動時，被測組分在兩相間進行多次反復的分配作用，致使原來的各組分之間產生分離效果，從而達到各組分之間分離分析的目的。2、氣相色譜儀的基

3、本設備包括哪幾部分？各有什么作用？答：氣相色譜儀的基本設備包括載氣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測和記錄系統(tǒng)等五部分。載氣系統(tǒng)：載氣系統(tǒng)一般由氣源鋼瓶、穩(wěn)壓恒流裝置、凈化器、壓力表和流量計以及載氣連續(xù)運行的密閉管路組成。載氣系統(tǒng)的作用是提供穩(wěn)壓恒流的純凈載氣。進樣系統(tǒng)：進樣系統(tǒng)包括進樣器和氣化室兩部分。進樣就是把樣品快速汽化并定量地加到色譜柱上端，以便進行分離，同時也起預熱載氣的作用。分離系統(tǒng)：分離系統(tǒng)包括色譜柱、色譜爐（柱箱）和溫度控制裝置。分離系統(tǒng)的作用是使樣品中各組分進行分離。檢測和記錄系統(tǒng)：檢測系統(tǒng)包括各類檢測器。其作用是把進入其中各組分的量轉換成易于測量的電信號的裝置。記錄系

4、統(tǒng)的作用是將檢測系統(tǒng)輸出的電信號進行轉換、顯示和記錄的裝置。目前大部分儀器已經通過模數轉換器直接將信號接到計算機上顯示、記錄并進行數據和圖形處理。溫控系統(tǒng)：對進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的溫度進行控制。3、當下列參數改變時:(1)柱長縮短，(2)固定相改變，(3)流動相流速增加，(4)相比減少，是否會引起分配系數的改變?為什么?答:固定相改變會引起分配系數的改變，因為分配系數只與組分的性質及固定相與流動相的性質有關.所以(1)柱長縮短不會引起分配系數改變固定相改變會引起分配系數改變流動相流速增加不會引起分配系數改變相比減少不會引起分配系數改變4、當下列參數改變時:(1)柱長增加，(2)固定相量

5、增加，(3)流動相流速減小，(4)相比增大，是否會引起分配比的變化?為什么？答：k=K/B，而B=Vm/Vs，分配比除了與組分，兩相的性質，柱溫，柱壓有關外，還與相比有關，而與流動相流速，柱長無關.故:不變化，增加，(3)不改變，(4)減小5、試以塔板高度H做指標，討論氣相色譜操作條件的選擇。提示:主要從速率理論來解釋，同時考慮流速的影響，選擇最佳載氣流速。解：(1)選擇流動相最佳流速。當流速較小時，可以選擇相對分子質量較大的載氣(如N2，Ar),而當流速較大時，應該選擇相對分子質量較小的載氣(如H2,He)，同時還應該考慮載氣對不同檢測器的適應性。柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，以免引起固

6、定液的揮發(fā)流失。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，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。固定液用量：擔體表面積越大，固定液用量可以越高，允許的進樣量也越多，但為了改善液相傳質，應使固定液膜薄一些。對擔體的要求：擔體表面積要大，表面和孔徑均勻。粒度要求均勻、細小(但不宜過小以免使傳質阻力過大)進樣速度要快，進樣量要少，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30-70C。7、當下述參數改變時:增大分配比，流動相速度增加，(3)減小相比，(4)提高柱溫，是否會使色譜峰變窄?為什么？答:(1)保留時間延長，峰形變寬保留時間縮短，峰

7、形變窄保留時間延長，峰形變寬保留時間縮短，峰形變窄9、能否根據理論塔板數來判斷分離的可能性?為什么?答:不能，有效塔板數僅表示柱效能的高低，柱分離能力發(fā)揮程度的標志，而分離的可能性取決于組分在固定相和流動相之間分配系數的差異。10、試述色譜分離基本方程式的含義,它對色譜分離有什么指導意義?答:色譜分離基本方程式如下：1/d1k、R=Nn（）（T）4d1+k它表明分離度隨體系的熱力學性質（a和k）的變化而變化，同時與色譜柱條件（n改變）有關：（1）當體系的熱力學性質一定時（即組分和兩相性質確定），分離度與n的平方根成正比，對于選擇柱長有一定的指導意義，增加柱長可改進分離度，但過分增加柱長會顯著增

8、長保留時間，引起色譜峰擴張。同時選擇性能優(yōu)良的色譜柱并對色譜條件進行優(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值太大會延長分離時間，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差異，從而實現分離。16、色譜定性的依據是什么？主要有哪些定性方法？答：在一定色譜條件下保留值是特征的，這就是色譜定性的依據。GC定性分析方法有：1利用已知物增加峰高的對照法；2利用保留值經驗規(guī)律法；3利用檢測器選擇性的方法；4利用保留指數方法；利用GC與其它儀器聯用的方法。18、色譜定量分析中，為什么要用定量校正因

9、子？在什么情況下可以不用校正因子？答：色譜定量的依據是，當操作條件一定時，被測組分的質量（或濃度）與檢測器給出的響應信號成正比，即wi=fia。當兩個質量相同的不同組分在相同條件下使用同一個檢測器進行測定時，所得的峰面積卻常不相同。因此，不能直接利用峰面積計算物質的含量。為了使峰面積能真實地反映出物質的質量，就要對峰面積進行校正，即要用定量校正因子。當使用內標標準曲線法和外標法時，可以不用校正因子。19、有哪些常用的色譜定量方法？比較它們的優(yōu)缺點及適用情況。答：常用的色譜定量方法有：歸一化法、內標法、外標法。歸一化法的優(yōu)點是簡單、準確，操作條件變化時對定量結果影響不大。但樣品的所有組分必須全部

10、流出，且出峰，某些不需要定量的組分也必須測出其峰面積及fi值。此外，測量低含量尤其是微量雜質時，誤差較大。內標法，是將一定量的純物質作為內標物加入到準確稱量的試樣中，根據試樣和內標物的質量以及被測組分和內標物的峰面積可求出被測組分的含量。內標法的優(yōu)點是進樣量不必準確，操作條件稍有變化對結果沒有什么影響，因此定量結果比較準確；該法適宜于低含量組分的分析。內標法的主要缺點是，每次分析都要用分析天平準確地稱出內標物和樣品的質量；其次，在樣品中加入一個內標物，顯然對分離度的要求比原樣品更高了。內標標準曲線法，是將被測組分的純物質配成不同濃度的標準溶液，取固定量的標準溶液和內標物混合后進樣分析，測Ai和

11、As，以A/As對標準溶液作濃度圖。分析時，取和制作標準曲線時所用量同樣的試樣和內標物，測其峰面積比，從標準曲線上查出被測物的含量。內標標準曲線法的優(yōu)點是進樣量不必準確，不需要校正因子，消除了某些操作條件的影響，該法適宜于流體試樣的常規(guī)分析。其主要缺點與內標法相同。外標法是用純物質配制一系列不同濃度的標準試樣，在一定的色譜條件下準確定量進樣，測量峰面積（或峰高），繪制標準曲線。進行樣品測定時，要在與繪制標準曲線時完全相同的色譜條件下準確進樣，根據所得峰面積（或峰高），從曲線上直接查得被測組分的含量。外標法的優(yōu)點是，操作簡單，計算方便，制出標準曲線后，計算時不需要校正因子，很適合工業(yè)控制分析。但

12、對操作的一致性及進樣的準確性要求頗為嚴格。21、在一根3m長的色譜柱上，分離一試樣，得如下的色譜圖及數據：用組分2計算色譜柱的理論塔板數；求調整保留時間tR1及tR2；朱明華編儀器分析（第四版）GCHPLC作業(yè)解答朱明華編儀器分析（第四版）GCHPLC作業(yè)解答 若需達到分離度R=15，所需的最短柱長為幾米?解：根據色譜圖及數據n=16(tR/Y)2=16X(17/1)2=4624tRl=tRi-tM=14-1=13(min)tR2=tR2-tM=17-1=16(min)n效=16(t/Y)2=16X(17-1)/12=4096a=16/13邏-113=4096-413Lp=L2L2=0.75m

13、答：略出峰次序空氣甲烷一氧化碳乙烯乙烷丙烯丙烷峰面積342144.52787725047.3校止因子/0.840.741.001.001.051.281.3629、測得石油裂解氣的色譜圖（前4個組分為經過衰減1/4而得到），經測定各組分的f值并從色譜圖量出各組分峰面積分別為：用歸一化法定量，求各組分的質量分數各為多少？解：工A.f.=(214X0.74+4.5X1.00+278X1.00+77X1.05)X4+250X1.28+47.3X1.36=2471.168W=214X0.74X4/2471.168=0.2563=25.63%甲烷W=4.5X1.00X4/2471.168=0.00728

14、=0.728%二氧化碳W=278X1.00X4/2471.168=0.4500=45.0%乙烯W=77X1.05X4/2471.168=0.1309=13.09%乙烷W=250X1.28/2471.168=0.1295=12.95%丙烯W=47.3X1.36/2471.168=0.0260=2.60%丙烷答：略。30、有一試樣含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物質，稱取此試樣1055g。以環(huán)己酮作內標，稱取0.1907g環(huán)己酮，加入到試樣中，混合均勻后，吸取此試液3uL進樣，得到色譜圖。從色譜圖上測得的各組分峰面積及已知的S值如下表所示：甲酸乙漲環(huán)己酮丙酸峰面積14.872.613342.4響應

15、值呼0J610.5621.000.93S求甲酸、乙酸、丙酸的質量分數。解：Jm.=Aif.m/(Af)=A.Sm/(AS.)1lisssisssiW=0.081/1.055=0.077甲酸W=0.185/1.055=0.175乙酸W=0.065/1.055=0.062丙酸m=14.8X1.00X0.1907/(133X0.261)=0.081TOC o 1-5 h z甲酸丿m=72.6X1.00X0.1907/(133X0.562)=0.185乙酸、丿m=42.4X1.00X0.1907/(133X0.938)=0.065丙酸丿答：略。第三章液相色譜法p.1061.從分離原理、儀器構造及應用范

16、圍上簡要比較氣相色譜及液相色譜的異同點。解：二者都是根據樣品組分與流動相和固定相相互作用力的差別進行分離的。從儀器構造上看，液相色譜需要增加高壓泵以提高流動相的流動速度，克服阻力。同時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檢測器等。但是二者均可與MS等聯用。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，但沸點太高的物質或熱穩(wěn)定性差的物質難以用氣相色譜進行分析。而只要試樣能夠制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸點高、熱穩(wěn)定性差、相對分子量

17、大的限制。4、液相色譜法有幾種類型？它們的保留機制是什么？在這些類型的應用中，最適宜分離的物質是什么？答：根據分離機制的不同，高效液相色譜法可分為：液液色譜法、液-固色譜法、離子交換色譜法、離子對色譜法、離子色譜法、空間排阻色譜法等。（按課本中有介紹的方法）（1）液液色譜法（LLC），是根據物質在兩種互不相溶（或部分互溶）的液體中溶解度的不同有不同的分配，從而實現分離的方法。分配系數較大的組分，保留值也較大。液-液色譜法最適宜分離水溶性和油溶性的極性或非極性化合物。（2）液固色譜法（LSC），是以固體吸附劑為固定相，吸附劑表面的活性中心具有吸附能力，當試樣分子被流動相帶入柱內時,它將與流動相中

18、溶劑分子在吸附劑表面發(fā)生競爭吸附，k值大的組分易被吸附，保留值大，難于洗脫，k值小的組分難被吸附，保留值小，易于洗脫。因此試樣中的各組分被分離。液-固色譜法最適宜分離具有中等分子量的油溶性樣品（如油品、脂肪、芳烴等）。（3）離子交換色譜法（IEC），是用能交換離子的材料（例如離子交換樹脂）作為固定相，利用它與流動相中試樣離子進行可逆的離子交換來分離離子型化合物的方法。離子交換色譜法最適宜分離離子或可離解的化合物。（4）離子對色譜法（IPC），是將一種（或數種）與溶質離子電荷相反的離子（稱對離子或反離子）加到流動相或固定相中，使其與溶質離子結合形成離子對，從而控制溶質離子保留行為的一種色譜法。離

19、子對色譜法最適宜分離表面活性的陰離子和陽離子以及金屬絡合物的分離。（5）離子色譜法（IC）,是由IEC派生出來的，它們都是用能交換離子的材料（例如離子交換樹脂）作為固定相，利用它與流動相中試樣離子進行可逆的離子交換來分離離子型化合物的方法。離子色譜法最適宜分離無機有機陰陽離子及糖類氨基酸類等。（6）空間排阻色譜法（SEC），它主要用于較大分子的分離。固定相凝膠的孔徑與被分離組分分子大小相應。當試樣中大小不同的組分分子隨流動相經過凝膠顆粒時，它們滲入凝膠微孔的程度不同。大分子受排阻不能進入微孔，分子越小則進入微孔越深，因而滯留時間不同。空間排阻色譜法最適宜分離分子量在1008X105的不同分子量的物質。5、在液液分配色譜法中，為什么可分正向色譜和反向色譜？答：根據固定相和流動相之間相對極性的大小，可將液液分配色譜法分成兩類。流動相