仪器分析(大连理工大学) 4.3 液相色谱固定相与流动相
仪器分析课后题答案(第四版)
第二章 气相色谱分析1. 当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么?答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只与组分的性质及固定相与流动相的性质有关.所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变（2）固定相改变会引起分配系数改变（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变（4）相比减少不会引起分配系数改变2.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么?答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关.故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小3．能否根据理论塔板数来判断分离的可能性?为什么?答: 不能,有效塔板数仅表示柱效能的高低,柱分离能力发挥程度的标志,而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异.4． 在一根2 m 长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为1‟20“, 2…2”及3‟1“；半峰宽为0.211cm, 0.291cm, 0.409cm ，已知记录纸速为1200mm.h-1, 求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。
解：三种组分保留值用记录纸上的距离表示时为：苯： （1+20/60）×[（1200/10）/60]=2.67cm甲苯：(2+2/60) ×2=4.07cm乙苯: (3+1/60) ×2=6.03cm 故理论塔板数及塔板高度分别为：甲苯和乙苯分别为：1083.7,0.18cm; 1204.2,0.17cm5．试述速率方程中A, B, C 三项的物理意义. H-u 曲线有何用途?曲线的形状主要受那些因素的影响?解: A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。
仪器分析第四版答案(完整版)
15.试述氢焰电离检测器的作用机理，至今还不十分清 楚。目前认为火焰中的电离不是热电离而是化学电离，即 有机物在火焰中发生自由基反应而被电离。化学电离产生 的正离子( CHO+、H3O+)和电子(e)在外加150~300v直流电 场作用下向两极移动而产生微电流。经放大后，记录下色 谱峰。 氢火焰电离检测器对大多数的有机化合物有很高的 灵敏度，故对痕量有机物的分析很适宜。但对在氢火焰中
不电离的元机化合物例如CO、CO2、SO2、N2、NH3等则
不能检测。
16.色谱定性的依据是什么?主要有那些定性方法?
解:根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性. 主要的定性方法主要有以下几种: (1)直接根据色谱保留值进行定性 (2)利用相对保留值r21进行定性 (3)混合进样 (4)多柱法 (5)保留指数法 (6)联用技术 (7)利用选择性检测器
14.试述热导池检测器的工作原理。有哪些因素影响热导池检测 器的灵敏度？
解： 热导池作为检测器是基于不同的物质具有不同的导热系数。 当 电流通过钨丝时、钨丝被加热到一定温度，钨丝的电阻值也 就增加到一定位(一般金属丝的电阻值随温度升高而增加)。在未进试样 时，通过热导池两个池孔(参比池和测量池)的都是载气。由于载气的热 传导作用，使钨丝的温度下降，电阻减小，此时热导池的两个池孔中钨 丝温度下降和电阻减小的数值是相同的。在进入试样组分以后，裁气流 经参比池，而裁气带着试样组分流经测量池，由于被测组分与载气组成 的混合气体的导热系数和裁气的导热系数不同，因而测量池中钨丝的散 热情况就发生变化，使两个池孔中的两根钨丝的电阻值之间有了差异。 此差异可以利用电桥测量出来。 桥路工作电流、热导池体温度、载气性质和流速、热敏元件阻值及 热导池死体积等均对检测器灵敏度有影响。
2 液相色谱流动相和固定相的选择
• 流动相能吸附在固定相上， 造成溶质在固定相上吸附力 的减弱
• 痕量的水足以改变吸附表面活性 • 控制水含量是得到较好重现性的主要因素
16
离子交换溶剂
CONFIDENTIAL
使用缓冲溶液在一 pH 值下让样品带电 • 酸性样品：pH 必須大于 5 • 碱性樣品：pH 必須小于 5 当缓冲溶液浓度增加、溶剂强度变强， 减少保留 加入有机溶剂能改变保留特性与选择性 离子对试剂通常微短链离子
24
非极性相互作用
CONFIDENTIAL
键和官能团 (C8)
NH2
SO3-
硅胶基体
范德华力
25
极性相互作用
CONFIDENTIAL
硅胶基体
O OH H
H
O
H
O
O N
C
偶极性引力、氢键
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离子交换相互作用力
CONFIDENTIAL
硅胶基体
OH
SO3+N
NH3+
CO2H
CO2OCON(CH3)2
17
17
等度洗脱
CONFIDENTIAL
等度洗脱不能完全分离样品 • 某些样品太复杂 • 较早洗脱出的色谱峰分离度太差 • 较晚洗脱出的色谱峰变宽或拖尾 • 考虑梯度洗脱
18
梯度洗脱
CONFIDENTIAL
梯度洗脱时流动相强度随溶剂组成的改变而增强 • 梯度洗脱广泛适用于许多复杂样品与生物、聚合物样 品的分离
CONFIDENTIAL
Immiscible Miscible
Diisopropyl ether
Tetrachloroethane Tetrahydrofuran Toluene Trichloroethane Xylene
仪器分析9-经典液相色谱法
OH
OH
OH
>
HO OH
>
OH
2.液相色谱的固定相和流动相
② 易形成分子内氢键，则吸附力减弱；
OH OH OH
>
HO
>
OH
HO
COOH
>
O H O
OH
2.液相色谱的固定相和流动相
③ 芳香核、共轭双键多者吸附力大；
OH
>
OH OH HO OH OH
>
OH
OH
OH
>
HO
O
OH
HO
O
O
2.液相色谱的固定相和流动相
2.液相色谱的固定相和流动相
吸附色谱中使用的流动相为各种有机溶剂， 主要为非极性的烃类（如己烷、庚烷），某些有 机溶剂（如二氟甲烷、甲醇、三乙胺等）作为缓 和剂加入其中以调节流动相的溶剂强度、极性及 pH值，即进行所谓正相色谱。 流动相溶剂极性越大，洗脱能力越强，溶质 保留越小；流动相溶剂极性越小，洗脱能力越弱， 溶质保留越大。
1.液相色谱法的类型
1.2 按操作形式不同分类： 柱色谱法：固定相装在管柱内的色谱法 平面色谱法： （1）纸色谱法 （2）薄层色谱法 1.3 按分离效能不同分类： 经典液相色谱法、现代液相色谱法
2.液相色谱的固定相和流动相
2.1 吸附色谱法的固定相和流动相 (1) 基本原理
吸附色谱法是基于吸附效应的色谱法，以 固体吸附剂为固定相，以液体为流动相。
2.液相色谱的固定相和流动相
(3) 吸附色谱的条件选择
各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中 心，利用吸附剂表面的活性吸附中心对不同组分 的吸附能力差异而实现分离。
仪器分析第四版(电化学部分)答案
幻灯片1●第二章习题答案●简要说明气相色谱分析的基本原理。
●借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。
●气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。
组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。
● 2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?●气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．●气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统．●进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，●然后快速定量地转入到色谱柱中．幻灯片23.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么?答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组分的性质及固定相与流动相的性质有关.所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变（2）固定相改变会引起分配系数改变（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变（4）相比减少不会引起分配系数改变4.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么?答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关.故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小幻灯片35.试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件的选择.解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最佳载气流速.P13-24。
（1）选择流动相最佳流速。
（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2,Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H2,He),同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。
仪器分析第三章习题参考答案
仪器分析第三章习题参考答案第三章思考题解答第三章思考题解答1.从分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点。
解：二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。
从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，克服阻力。
同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，分离方式也比较多样。
气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。
而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等。
但是二者均可与MS等联用。
二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。
而只要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。
2.液相色谱中影响色谱峰展宽的因素有哪些? 与气相色谱相比较,有哪些主要不同之处?解:液相色谱中引起色谱峰扩展的主要因素为涡流扩散、流动的流动相传质、滞留的流动相传质以及柱外效应。
在气相色谱中径向扩散往往比较显著，而液相色谱中径向扩散的影响较弱，往往可以忽略。
另外，在液相色谱中还存在比较显著的滞留流动相传质及柱外效应。
3. 在液相色谱中, 提高柱效的途径有哪些?其中最有效的途径是什么?解:液相色谱中提高柱效的途径主要有:1.提高柱内填料装填的均匀性;2.改进固定相减小粒度; 选择薄壳形担体; 选用低粘度的流动相;适当提高柱温其中,减小粒度是最有效的途径.4. 液相色谱有几种类型?它们的保留机理是什么? 在这些类型的应用中,最适宜分离的物质是什么?解:液相色谱有以下几种类型:液-液分配色谱; 液-固吸附色谱; 化学键合色谱;离子交换色谱; 离子对色谱; 空间排阻色谱等.其中;液-液分配色谱的保留机理是通过组分在固定相和流动相间的多次分配进行分离的。
可以分离各种无机、有机化合物。
液-固吸附色谱是通过组分在两相间的多次吸附与解吸平衡实现分离的.最适宜分离的物质为中等相对分子质量的油溶性试样，凡是能够用薄层色谱分离的物质均可用此法分离。
液相色谱工作原理
液相色谱工作原理
液相色谱（Liquid Chromatography，简称LC）是一种基于样品在液相中在固定相上进行分离的色谱分析方法。
其工作原理基于样品在流动的液相中与固定相发生相互作用，通过不同成分在固定相上的吸附和解吸过程的差异来实现成分的分离。
在液相色谱中，固定相通常是固定在柱子中的吸附剂，它可以是多种类型的物质，如硅胶、羟基磷灰石和氨基磺酸树脂等。
液相则是通过泵将流动相（溶剂）不断地通过柱子送入，以保持样品在柱子中的流动。
在样品分析中，先将待测样品中的分离物溶于溶剂，称为流动相。
流动相通过柱子时，样品中的不同成分会因为其与固定相的相互作用而在固定相上发生吸附和解吸。
吸附作用使得不同成分在固定相上停留的时间不同，从而实现分离。
分离程度的好坏取决于液相和固定相的选择，以及流动相的性质。
液相色谱的选择性可以通过改变固定相的选择和液相的组成来调节。
液相色谱有多种模式，如正相液相色谱（Normal Phase Chromatography）和反相液相色谱（Reversed Phase Chromatography）。
在正相液相色谱中，固定相是亲水性的，而流动相是非极性溶剂，例如正己烷。
而在反相液相色谱中，固定相是疏水性的，而流动相是极性溶剂，例如水和有机溶剂的混合物。
液相色谱在化学、药物分析、环境监测等领域得到了广泛应用。
其工作原理的理论基础是物质在固定相和流动相之间相互分配的平衡过程，根据不同成分在平衡时的分配系数的差异，实现成分的分离和定量分析。
液相色谱法中固定相选取与分离条件的优化方法
液相色谱法中固定相选取与分离条件的优化方法液相色谱法是一种常用的分析方法，广泛应用于化学、药学等领域。
正确选择固定相及优化分离条件对液相色谱法的分析结果具有重要影响。
本文将从固定相的选择和分离条件的优化两方面进行探讨，以帮助读者更好地理解和应用液相色谱法。
一、固定相的选择固定相是液相色谱法中的关键组成部分，对分离效果起着至关重要的作用。
不同的样品和分析要求需要选择不同类型的固定相。
一般来说，固定相可以分为正相、反相和离子交换相等几种类型。
正相色谱固定相适用于亲水性化合物的分离，如氨基硅胶、硅胶等。
这些固定相具有良好的保留性能，适用于分析极性物质。
反相色谱固定相适用于亲油性化合物的分离，如碳链、环芳烃等。
常见的反相固定相包括C18、C8等疏水基固定相。
反相色谱具有良好的选择性和灵敏度，适用于分析非极性和中极性物质。
离子交换色谱固定相适用于带电离子的分离。
离子交换固定相分为阴离子交换相和阳离子交换相两种类型。
阴离子交换相适用于阳离子的分离，如酸类化合物；阳离子交换相适用于阴离子的分离，如碱类化合物。
在选择固定相时，需要根据样品性质和分析目的综合考虑，进行合理选择。
同时，也可以根据实验经验和文献资料进行参考，以获取更好的分离效果。
二、分离条件的优化分离条件的优化包括流动相的选择、流速的调整、柱温的控制等多个方面。
以下将从这些方面展开论述。
1. 流动相的选择：流动相通常由溶剂和缓冲液组成。
在选择溶剂时，要充分考虑样品的溶解度和分离效果。
缓冲液的选择也非常关键，可以通过调整pH值来实现有选择性的分离。
在选择流动相时，需要充分考虑溶剂的挥发性、流动性以及其与固定相之间的相容性。
2. 流速的调整：流速的选择直接影响分离时间和峰形。
流速过快可能导致分离不充分，而流速过慢则会延长分析时间。
因此，需要根据样品的复杂程度和分析要求来调整流速，以达到较好的分离效果。
3. 柱温的控制：柱温的控制对分离效果有明显影响。
在一些高温不稳定的样品分析中，较低的柱温可以提高稳定性和分离效果。
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3. 流动相选择
在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。
采用正相液-液分配分离时，首先选择中等极性溶剂， 若组分的保留时间太短，降低溶剂极性，反之增加。
也可在低极性溶剂中，逐渐增加其中的极性溶剂，使 保留时间缩短。
常用溶剂的极性顺序：
水(最大) > 甲酰胺> 乙腈> 甲醇> 乙醇> 丙醇> 丙酮>二氧六环> 四氢呋喃> 甲乙酮> 正丁醇> 乙酸乙酯> 乙醚> 异丙醚> 二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫 化碳>环己烷>己烷>煤油(最小)
2020/9/2
化学键合固定相的特点：
（1）传质快，表面无深凹陷。 （2）寿命长，化学键合，无固定液流失，耐流动相冲击； 耐水，耐光，耐有机溶剂，稳定。 （4）选择性好，可键合不同官能团，提高选择性。 （5）有利于梯度洗脱。
存在着双重分离机制：(键合基团的覆盖率决定) 高覆盖率：分配为主； 低覆盖率：吸附为主。
仪器分析（大连理工大学） 4.3 液相色谱固定相与流动相
4.3.1 液相色谱固定相
1. 液-液分配及离子对分离固定相
（1）全多孔型担体 氧化硅、氧化铝、硅藻土等制成的多孔球体；早期采用
100μm的大颗粒，表面涂渍固定液，性能不佳已不多见。 现采用10μm以下的小颗粒，化学键合制备柱填料。
（2）表面多孔型担体 （薄壳型微珠担体） 30～40μm的玻璃微球，
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2.液-固吸附分离固定相
种类：硅胶、氧化铝、分子筛、聚酰胺等。种类有 限，应用面相对较窄。
结构类型：全多孔型和薄壳型； 粒度：5～10 μm。
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3.离子交换色谱分离固定相
结构类别： （1）薄壳型离子交换树脂
薄壳玻璃珠为担体，表面涂 约1%的离子交换树脂。 （2）离子交换键合固定相
（3）硬质凝胶 多孔硅胶、多孔玻珠等； 化学稳定性、热稳定性好、机械强度大，流动相性质影响
小，可在较高流速下使用。 可控孔径玻璃微球，具有恒定孔径和窄粒度分布。
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５. 手性固定相
生物、药物分子和天然有机 产物的分离。
环糊精（CD） 结构：
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环糊精：
空腔内壁为弱疏水性，所有 羟基在空腔的外沿呈亲水性，这 使它们能与各种极性、非极性分 子、离子形成包含化合物（主客 体配合物）。
（2）亲水性固定液常采用疏水性流动相，即流动相的极性 小于固定相的极性，正相，极性柱也称正相柱。
（3）若流动相的极性大于固定液的极性，则称为反相液液 色谱，非极性柱也称为反相柱。组分在两种类型分离柱上 的出峰顺序相反。
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2. 流动相类别
按流动相组成分：单组分和多组分； 按极性分：极性、弱极性、非极性； 按使用方式分：固定组成淋洗和梯度淋洗。 常用溶剂： 己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、 乙腈、水。 采用二元或多元组合溶剂作为流动相可以灵活调节流动 相的极性或增加选择性，以改进分离或调整出峰时间。
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4. 选择流动相时应注意的几个问题
（1）尽量使用高纯度试剂作流动相，防止微量杂质长期累 积，损坏色谱柱和使检测器噪声增加。
（2）避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱 子。如使固定液溶解流失，酸性溶剂破坏氧化铝固定相等。
（3）试样在流动相中应有适宜的溶解度，防止产生沉淀并 在柱中沉积。
结束
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1984年Armstrong首次将环糊精键合到二氧化硅上 用作HPLC的手性分离固定相，目前已成为十分普及的 手性固定相。
全苯基环糊精分离柱特别适合于分离氨基醇类β阻 断剂，而其他类型手性固定相则很难分离。
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4.3.2 液相色谱的流动相
1. 流动相特性
（1）流动相组成改变，极性改变，可 显著改变组分分离状况。
表面附着一层厚度为1 ～ 2μm的多孔硅胶。
表面积小，柱容量低。
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（3）化学键合固定相
化学键合固定相：应用最广、性能最佳的固定相； a. 硅氧碳键型： ≡Si—O—C b. 硅氧硅碳键型：≡Si—O—Si — C 稳定，耐水，耐光，耐有机溶剂，应用最广。 c. 硅碳键型： ≡Si—C d. 硅氮键型： ≡Si—N
（4）流动相同时还应满足检测器的要求。当使用紫外检测 器时，流动相不应有紫外吸收。
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请选择内容
4.1 高效液相色谱法的特性 4.2 高效液相色谱仪 4.3 液相色谱的固定相与流动相 4.4 液相色谱中的主要分离类型 4.5 液相色谱分析条件的选择 4.6 高效液相色谱法的应用 4.7 离子色谱法 4.8 超临界流体色谱法
薄壳键合型；微粒硅胶键合 型（键合离子交换基团）。
树脂类别： （1） 阳离子交换树脂（强酸 性、弱酸性）。 （2） 阴离子交换树脂（强碱 性、弱碱性）。
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4. 空间排阻分离固定相
（1）软质凝胶 葡聚糖凝胶、琼脂凝胶等，多孔网状结构。 水为流动相，适用于常压排阻分离。
（2）半硬质凝胶 苯乙烯-二乙烯基苯交联共聚物，有机凝胶； 非极性有机溶剂为流动相，不能用丙酮、乙醇等极性溶剂