吉林大学《仪器分析》3-气相色谱法
仪器分析复习题参考答案
仪器分析复习题参考答案《仪器分析》复习题第⼀章绪论⼀、仪器分析⽅法的分类（四⼤类）（⼀）光学分析法(spectroscopic analysis)以物质的光学性质（吸收，发射，散射，衍射）为基础的仪器分析⽅法。
包括原⼦吸收光谱法、原⼦发射光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法等。
(⼆)电分析(electrical analysis)：电流分析，电位分析，电导分析，电重量分析,库仑法，伏安法。
（三）⾊谱分析(chromatography analysis) ：⽓相⾊谱法，液相⾊谱法（四）其它仪器分析⽅法(other analysis)：1. 质谱法2. 热分析法包括热重法、差热分析法、⽰差扫描量热法等。
3. 电⼦显微镜，超速离⼼机，放射性技术等。
⼆、定量分析⽅法的评价指标灵敏度：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为⽅法的灵敏度，⽤S表⽰。
精密度：是指使⽤同⼀⽅法，对同⼀试样进⾏多次测定所得测定结果的⼀致程度。
精密度⽤测定结果的标准偏差 s或相对标准偏差(s r )量度。
准确度: 试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度。
检出限：某⼀分析⽅法可以检出被测物质的最⼩浓度或最⼩质量，称为该⽅法对该物质的检出限。
以浓度表⽰的称为相对检出限，以质量表⽰的称为绝对检出限。
第⼆章光谱分析导论⼀、光谱区中紫外、可见、红外对应的波长范围？紫外：200-380nm 可见：380-780nm 近红外：780-2500nm 中红外：2.5-50µm 远红外：50-300µm ⼆、原⼦光谱和分⼦光谱的⽐较。
原⼦光谱的特征：电⼦能级间的跃迁,属电⼦光谱,线状光谱。
分⼦形成带状光谱的原因能量离散，导致谱线宽度扩展测不准原理、相对论效应导致谱线宽度扩展。
再加上能级之间的能量间距⾮常⼩，导致跃迁所产⽣的谱线⾮常多，间距⾮常⼩，易于重叠。
原⼦光谱：原⼦基态与激发态能量差△E=1-20eV，与紫外-可见光的光⼦能量相适应，特征是线状光谱相邻电⼦能级间的能量差△Ee=1-20eV，与紫外-可见光的光⼦能量相适应，特征是线状光谱分⼦光谱：相邻振动能级间的能量差△Ev=0.05-1eV,与中红外区的光⼦能量相适应，特征是带状光谱相邻转动能级间的能量差△Er<0.05eV, 与远红外区的光⼦能量相适应，特征是带状光谱三、 1. 物质吸收光的过程⽆辐射退激共振发射荧光磷光2. 物质散射光的过程瑞利散射斯托克斯散射反斯托克斯散射四、荧光与磷光产⽣的量⼦解释及其区别？荧光：激发分⼦与其它分⼦相碰,⼀部分能量转化为热能后,下降到第⼀激发态的最低振动能级,然后再回到基态的其它振动能级并发射光⼦的发射光称荧光。
吉林大学药学专业仪器分析
吉林大学药学专业《仪器分析A》教学大纲课程编码：07195501课程名称：仪器分析 A英文名称：Instrumental Analysis A开课学期：3学时/学分：48/ 3课程类型：理论课开课专业：药学专业本科生选用教材：《分析化学》第5版，李发美主编，人民卫生出版社，2004年3月主要参考书：1、孙毓庆主编：《分析化学》，第四版，下册，人民卫生出版社，1999年。
2、武汉大学化学系主编：《仪器分析》第一版，高等教育出版社，2002年；3、刘文英主编：《药物分析》第四版，人民卫生出版社，1999年；4、孙毓庆主编：《现代色谱法及其在药学中的应用》第一版，人民卫生出版社，1998年；5、赵瑶兴、孙祥玉主编：《光谱解析与有机结构鉴定》第二版，中国科技大学出版社，1986年；6、汪尔康主编：21世纪的分析化学，科学出版社，2001年；7、宁永成编著：《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》第二版，科学出版社，2001；8、何金兰，杨克让，李小戈编著：《仪器分析原理》，科学出版社，2002.8执笔人：丁长江一、课程性质、目的与任务仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法，在医药学领域有着广泛的应用，药物分析、药代动力学、药物化学、天然药物化学、药剂学等课程都离不开仪器分析的技术理论和技能。
因此，仪器分析课程是药学专业教育的一门专业基础课程。
通过对仪器分析课程的学习，可以使药学专业的学生熟悉药学领域常用的仪器分析方法，掌握这些分析方法的基本原理、仪器的基本组成和仪器的基本操作技能，了解这些常用方法在医药学领域的最新发展和实际应用，为专业技能的学习和发展奠定基础。
仪器分析是一门理论和实践密切结合的课程，其教学任务不仅是使学生掌握相关的技术理论和基本知识，更要注重培养学生的科研能力和素质。
二、教学基本要求1、较全面地掌握仪器分析的基本方法和技术，了解仪器分析的最新发展概况和趋势；2、系统掌握常用的紫外-可见分光光度法、荧光分析法、红外吸收光谱法、原子吸收分光光度法等光学分析方法的基本原理、基本概念、仪器组成、实验方法或波谱解析方法；3、掌握核磁共振波谱法和质谱法的基本原理、基本概念，熟悉其主要用途和应用，了解其仪器的基本组成和解析方法；4、系统掌握气相色谱法、液相色谱、平面色谱、毛细管电泳等现代色谱法的基本原理、基本概念、基本方法和基本操作技术，熟悉仪器的构成和现代色谱法主要应用，了解色谱联用技术；5、全面了解仪器分析的主要方法和发展现状及其在生物医药学领域的主要应用；6、在加强基本技术理论和方法的理解和掌握的基础上，结合实际操作和应用案例，注重学生的思维能力、观察能力和实践能力的培养，并使学生养成良好的科学实验的习惯和态度，提高学生的基本素质。
气相色谱分析的常规步骤
气相色谱分析的常规步骤气相色谱（Gas Chromatography，GC）是一种分离和定性分析挥发性有机物的常用技术。
下面是气相色谱分析的常规步骤：1.样品的准备：首先，需要选择适宜的样品进行分析。
样品可以是固体、液体或气体。
必要时，需要进行样品前处理，如样品的溶解、提取、浓缩等步骤。
2.样品的注入：将样品注入气相色谱仪中。
常用的样品注入方式包括进样器注射、固相微萃取等。
在进样器注射过程中，要保证样品量准确、进样均匀。
3.柱的选择：根据需要分离的物质性质选择合适的色谱柱。
气相色谱常用的柱材有硅胶、聚酯、聚醚、聚酰胺等。
柱的内径和长度也需要根据实验要求选择。
4.柱的条件设置：设置适宜的柱温、载气流速和柱头压力等条件。
柱温主要影响样品的分离效果和分析时间，载气流速和柱头压力则会影响分离效果和峰形。
5.柱温程序：通过设置温度程序来控制样品在柱中的保留时间。
常见的温度程序包括等温、线性升温、程序升温等。
6.检测器的选择与设置：根据分析要求选择适宜的检测器。
常见的气相色谱检测器有火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）、质谱检测器（MS）等。
根据检测器的不同，需要进行相应的参数设置。
7. 数据采集和处理：通过连接计算机或数据采集仪器，记录样品的峰面积或峰高等数据。
常见的数据处理软件有Chromeleon、ChemStation 等，可以进行峰面积计算、色谱图解析、峰识别和峰定性等操作。
8.结果的分析和报告：根据实验目的，对分析结果进行解释和分析。
可以使用标准品比对或质谱库查询来进行物质的鉴定。
根据需要，可以撰写实验报告或生成分析结果的报告。
9.仪器的维护与清洁：使用完毕后，及时清洁色谱柱和进样器，保持仪器的干净和良好的性能。
同时，定期进行仪器的校验和维护，确保仪器的准确性和精度。
总结：气相色谱分析常规步骤包括样品准备、样品注入、柱的选择和条件设置、柱温程序设置、检测器选择与设置、数据采集和处理、结果分析和报告、仪器维护与清洁等方面。
仪器分析之气相色谱法试题及答案
6.色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号时 B进入色谱柱的最小物质量
7.在气-液色谱分析中,良好的载体 A粒度适宜、均匀,表面积大 B表面没有吸附中心和催化中心C化学惰性、热稳定性好,有一定的机.使用氢火焰离子化检测器,选用下列哪种气体作载气最合适？D N2
10.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是 A柱温
三：计算题
1. 热导池检测器的灵敏度测定：进纯苯1mL，苯的色谱峰高为4 mV，半峰宽为1 min，柱出口载气流速为20mL/min，求该检测器的灵敏度（苯的比重为 0.88g/mL）。若仪器噪声为0.02 mV，计算其检测限。
1. mV·mL·mg-1
mg·mL-1
2.F=20mL/min,t0=30s=0.50min,t已=3.50min=210s,t庚=4.10min=250s
①V已’=F(t已－t0)=20×(3.50－0.50)=60mL
V庚’=F(t庚－t0)=20×(4.10－0.50)=72mL
②W1/2(庚)＝0.25min
2.一根 2 m长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下：
流量 20 mL／min（ 50℃） 柱温 50℃
柱前压力：133.32 kpa 柱后压力101.32kPa
空气保留时间0.50 min 正己烷保留时间3.50 min
正庚烷保留时间4.10 min
①计算正己烷，正庚烷的校正保留体积；
②若正庚烷的半峰宽为0.25 min，用正庚烷计算色谱柱的理论塔板数和理论塔板高度；
③求正己烷和正庚烷的分配比k1和k2。
3.正庚烷与正己烷在某色谱柱上的保留时间为94s和85s，空气在此柱上的保留时间为10s，所得理论塔板数为3900块，求此二化合物在该柱上的分离度？
仪器分析之气相色谱法试题及答案
气相色谱法练习一：选择题1.在气相色谱分析中,用于定性分析的参数是 ( A )A保留值 B峰面积 C分离度 D半峰宽2.在气相色谱分析中,用于定量分析的参数是 ( D )A保留时间 B保留体积 C半峰宽 D峰面积3.良好的气-液色谱固定液为 ( D )A蒸气压低、稳定性好 B化学性质稳定C溶解度大,对相邻两组分有一定的分离能力D A、B和C6.色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号时 ( B )A进入单独一个检测器的最小物质量 B进入色谱柱的最小物质量C组分在气相中的最小物质量 D组分在液相中的最小物质量7.在气-液色谱分析中,良好的载体为 ( D )A粒度适宜、均匀,表面积大 B表面没有吸附中心和催化中心C化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度 D A、B和C8.热导池检测器是一种 ( A )A浓度型检测器 B质量型检测器C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 D只对含硫、磷化合物有响应的检测器10.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是 ( A )A柱温 B载气的种类 C柱压 D固定液膜厚度三：计算题1. 热导池检测器的灵敏度测定：进纯苯1mL，苯的色谱峰高为4 mV，半峰宽为1 min，柱出口载气流速为20mL/min，求该检测器的灵敏度（苯的比重为 0.88g/mL）。
若仪器噪声为0.02 mV，计算其检测限。
解：mV·mL·mg-1mg·mL-12.一根 2 m长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下：流量 20 mL／min（ 50℃）柱温 50℃柱前压力：133.32 kpa 柱后压力101.32kPa空气保留时间0.50 min 正己烷保留时间3.50 min正庚烷保留时间4.10 min①计算正己烷，正庚烷的校正保留体积；②若正庚烷的半峰宽为0.25 min，用正庚烷计算色谱柱的理论塔板数和理论塔板高度；③求正己烷和正庚烷的分配比k1和k2。
仪器分析-气相色谱法
性质相近时，分子间的作用力就越大，分配系数大， 组分的保留时间长，有利于分离
➢被测组分为非极性:选用角鲨烷、阿皮松等非极性固定液， 出峰顺序为组分的沸点高低，低的先流出
➢分离强极性物质: 选用强极性固定液， 组分按极性从 小到大的顺序先后流出色谱柱
➢能形成氢键的试样，如醇、酚、胺和水等: 选用氢键型 固定液，如聚乙二醇—2000
1、柱长的选择
增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽加 大，分析时间延长。柱长选择以使组分能完全分离， 分离度达到所期望的值为准。
2、载气及其流速的选择
曲线的最低点，塔板高度H最小，柱效最高，其相应 的流速是最佳流速。
3、柱温的选择
提高柱温可使气相、液相传质速率加快，有利于 降低塔板高度，改善柱效。
AC-1毛细管柱
色谱柱炉 气化室 检测器 温度控制方式:恒温 程序升温: 在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作
线性或非线性变化。
色谱柱分离后的组分按时间及其浓度或质量的变化， 转化成易于测量的电信号, 得到该混合样品的色谱流 出曲线及定性和定量信息。
菊酯类气雾杀虫剂色谱图
一、两组分的分配系数差异要大，填充柱γ2，1≥1.15 才能分开 二、稳定性好、沸点高、挥发性小，不气液色谱固定相
填充柱
2、毛细管柱——空心柱
涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径0.l～0.5mm的 毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。
毛细管色谱柱渗透性好，传质阻力小，而柱子可以做 到长几十米。与填充往相比，其分离效率高（理论塔板数 可达106）、分析速度快、样品用量小，但柱容量低、要求 检测器的灵敏度高，并且制备较难。
含碳有机物在氢气和空气火焰中燃烧产生离子，在 外加的电场作用下，使离子形成离子流，产生电信号。
7.仪器分析 气相色谱法
2013-8-12
气固色谱固定相
（3）分子筛
碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、
5A分子筛等（孔径：埃）。常用5A（常温下分离O2与N2）。
（4）高分子多孔微球（GDX系列） 新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。 型号：GDX-01、-02、-03等。适用于水、气体及低级醇的 分析。
2013-8-12
三、电子捕获检测器
electron capture detector，ECD 高选择性检测器， 仅对含有卤素、磷、硫、氧 等电负性元素的化合物有很高的灵敏度，对大多数 烃类没有响应，检测下限10-14 g /mL。
较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。
2013-8-12
对含氮、磷化合物有高的选择性和灵敏度。
2013-8-12
六、检测器分类 classification of detector
浓度型检测器：测量的是载气中通过检测器组分
浓度瞬间的变化，检测信号值与组分的浓度成正
比。比如热导检测器，电子捕获检测器；
质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测 器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入 检测器组分的质量成正比。比如氢火焰离子化检 测器，火焰光度检测器。
2013-8-12
第八章 气相色谱法
gas chromatography （GC）
一、热导检测器
thermal conductivity detector,TCD
二、氢火焰离子化检测器 flame ionization detector, FID 三、电子捕获检测器 electron capture detector, ECD 四、火焰光度检测器 flame photometric dector，FPD 五、氮磷检测器 Nitrogen-Phosphorus dector，NPD 六、检测器分类 Classification of detector
《仪器分析》复习题
《仪器分析》复习题第一章绪论仪器分析主要有哪些分析方法？请分别加以简述？第二章色谱学基础1.色谱分析法的最大特点是什么?它有哪些类型?2.绘一典型的色谱图,并标出进样点t m、t R、t‘R，h、w1/2、W、σ和基线。
3.试述塔板理论与速率理论的区别和联系。
4.从色谱流出曲线上通常可以获得哪些信息?5.在色谱峰流出曲线上,两峰之间的距离取决于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率?为什么?6.试述速率方程式中A、B、C三项的物理意义。
7.为什么可用分辨率R作为色谱柱的总分离效能指标。
8.能否根据理论塔板数来判断分离的可能性？为什么？9.色谱定性的依据是什么，主要有哪些定性方法。
10.色谱定量分析中为什么要用校正因子？在什么情况下可以不用?11.用公式分析理论塔板数n、有效塔板数n有效与选择性和分离度之间的关系。
12.样品中有a、b、c、d、e和f六个组分,它们在同一色谱柱上的分配系数分别为370、516、386、475、356和490,请排出它们流出色谱柱的先后次序。
13.衡量色谱柱柱效能的指标是什么?衡量色谱柱选择性的指标是什么?14.某色谱柱柱长5Om,测得某组分的保留时间为4.59min,峰底宽度为53s,空气峰保留时间为30s。
假设色谱峰呈正态分布,试计算该组分对色谱柱的有效塔板数和有效塔板高度。
15.为什么同一样品中的不同组分之间不能根据峰高或峰面积直接进行定量分析?16.名词解释：精密度、准确度，灵敏度、检出限、线性范围等17.指出下列哪些参数的改变会引起相对保留值的改变:①柱长增加;②更换固定相;③降低柱温;④加大色谱柱内径；⑤改变流动相流速。
18.对某一组分来说,在一定柱长下,色谱峰的宽窄主要取决于组分在色谱柱中的:①保留值;②分配系数;③总浓度;④理论塔板数。
请你选择正确答案，并说明原因。
19.组分A流出色谱柱需15min,组分B流出需25min,而不与固定相作用的物质C流出色谱柱需2min,计算:（1）组分B在固定相中所耗费的时间（2）(2)组分B对组分A的选择因子α。
仪器分析测试（3）
窗体顶端问题1 单项选择题(2.0分难度:基本题)压力变宽温度变宽多普勒变宽光谱变宽窗体底端窗体顶端问题2 单项选择题(2.0分难度:基本题)有不规则的基线波动出现额外峰FID熄火基线不回零窗体底端窗体顶端问题3 单项选择题(2.0分难度:基本题)TCD检测器通入H2150 mA250mA270 mA350mA窗体底端窗体顶端问题4 单项选择题(2.0分难度:基本题)工作曲线法标准加入法稀释法内标法窗体底端窗体顶端问题5 单项选择题(2.0分难度:基本题)装置简单化灵敏度适用范围分离效果窗体底端窗体顶端问题6 单项选择题(2.0分难度:基本题)原子吸收分光光度计开机预热30min后，进行点火试验，但无吸收。
导致这一现象的原工作电流选择过大，对于空心阴极较小的元素灯，工作电流大时没有吸收；燃烧缝不平行于光轴，即元素灯发出的光线不通过火焰就没有吸收；仪器部件不配套或电压不稳定标准溶液配制不合适窗体底端窗体顶端问题7 单项选择题(2.0分难度:基本题)试样中沸点最高组分的沸点；试样中沸点最低的组分的沸点固定液的沸点固定液的最高使用温度窗体底端窗体顶端问题8 单项选择题(2.0分难度:基本题)紫外-200—400nm400—780nm200—1000nm780—1000nm窗体底端窗体顶端问题9 单项选择题(2.0分难度:基本题)721型分光光度计在使用时发现波长在580nm处，出射光不是黄色，而是其他颜色，其有电磁干扰，导致仪器失灵；仪器零部件配置不合理，产生实验误差；实验室电路的电压小于380V波长指示值与实际出射光谱值不符合窗体底端窗体顶端问题10 单项选择题(2.0分难度:基本题)标准曲线法标准加入法内标法直接比较法窗体底端窗体顶端问题11 单项选择题(2.0分难度:基本题)O2/H2OMnO4-/MnO42-H+/H2MnO4-/MnO2窗体底端窗体顶端问题12 单项选择题(2.0分难度:基本题)在气相色谱分析中，当用非极性固定液来分离非极性组份时，各组份的出峰顺序是按质量的大小，质量小的组份先出按沸点的大小，沸点小的组份先出按极性的大小，极性小的组份先出无法确定窗体底端窗体顶端问题13 单项选择题(2.0分难度:基本题)相似相溶极性相同官能团相同活性相同窗体底端窗体顶端问题14 单项选择题(2.0分难度:基本题)原子吸收分光光度法测定钙时，PO43-LaCl3NaClCH3COCH3CHCl3窗体底端窗体顶端问题15 单项选择题(2.0分难度:基本题)不同溶液折射率不同被测组分对紫外光的选择性吸收有机分子在氢火焰中发生电离不同气体热导系数不同窗体底端窗体顶端问题16 单项选择题(2.0分难度:基本题)pHS-2甘汞电极-玻璃电极银-氯化银-玻璃电极甘汞电极-银-氯化银甘汞电极-单晶膜电极窗体底端窗体顶端问题17 单项选择题(2.0分难度:基本题)火焰肥皂水十二烷基硫酸钠水溶液部分管道浸入水中的方法窗体底端窗体顶端问题18 单项选择题(2.0分难度:基本题)暴晒。
张寒琦仪器分析习题解答
Cd
2
/ Cd
＞Zn 2 / Zn
故Cd先析出
(b)
阳极： 4H O2 4e 2H 2O
O , H O
2 2
0.059 O2 , H 2O lg[ H ]4 pO2 4 0.059 4 1.229 lg （10 -8） 0.757 (V ) 4
照明系统的作用是将光源产生的光均匀地照明于狭缝上。
准光系统的作用是将通过狭缝的光源辐射经过准光镜变成平 行光束照射在分光系统（色散系统上）。 色散系统为棱镜或光栅，其作用是将光源产生的光分开，成 为分立的谱线。 投影系统的作用是将摄得的谱片进行放大，并投影在屏上以 便观察。 在定量分析时还需要有观测谱线黑度的黑度计及测量谱线间 距的比长仪。
2 RN D S 1 依题意： RN (新 ) RN (旧) 3
故： D(新 )
2 RN ( 新 ) S(新 )
S(新 ) 10 S(旧)
1 2 RN (旧) 1 2 RN (旧) 1 3 D(旧) 10 S (旧) 30 S(旧) 30
即：新检测器的检测限为旧检测器的1/30
《仪器分析》 张寒琦等编
习题解答
第三章 气相色谱法
3.5
答：气相色谱固定液的选择，一般首先根据样品的沸 点范围，选择温度适用范围合适的固定液；再根据结 构相似和相似相溶的原则，选择合适的固定液。 分析极性和非极性混合物时，宜选择极性固定液； 出峰顺序为先非极性物质，后极性物质。
3.9
解： 检测器的检测限与其噪音水平和灵敏度的关系为：
电解池的理论电动势：
E理 0.993 0.331 0.662 (V )
(b) iR 0.200 2.50 0.500 (V )
仪器分析--气相色谱分析习题+答案
气相色谱习题一.选择题( ) 1.色谱图上一个色谱峰的正确描述是( )A.仅代表一种组分;B.代表所有未分离组分;C.可能代表一种或一种以上组分;D.仅代表检测信号变化( )2.下列保留参数中完全体现色谱柱固定相对组分滞留作用的是( )A.死时间;B.保留时间;C.调整保留时间;D.相对保留时间( )3.气-液色谱系统中，待分离组分的k 值越大，则其保留值：A.越大；B.越小；C.不受影响；D.与载气流量成反比( )4.关于范第姆特方程式，正确的说法是：A.最佳线速这一点，塔板高度最大；B.最佳线速这一点，塔板高度最小；C.塔板高度最小时，线速最小；D.塔板高度最小时，线速最大( )5.根据范第姆特方程式H=A+B/u+Cu,下列说法正确的是：A.H 越大，则柱效越高，色谱峰越窄，对分离有利；B.固定相颗粒填充越均匀，则柱效越高；C.载气线速越高，柱效越高；D.载气线速越低，柱效越高( )6.在范第姆特方程式中，涡流扩散项主要受下列哪个因素影响？A. 载体填充的均匀程度;B. 载气的流速大小;C. 载气的摩尔质量;D. 固定液的液膜厚度( )7.用气相色谱法定量分析试样组分时，要求分离达98%，分离度至少为：A.0.5;B.0.75;C.1.0;D.1.5( )8.在气相色谱中，当两组分未能完全分离时，我们说：A.柱效太低；B.柱的选择性差；C.柱的分离度低；D.柱的容量因子大( )9.分离非极性组分和极性组分混合物时，一般选用极性固定液，这是利用极性固定液的:A.氢键作用；B.诱导效应；C.色散作用；D.共轭效应( )10.苯和环已烷的沸点分别是80.10°C 和80.81°C，都是非极性分子。
气相色谱分析中，若采用极性固定液，则保留时间关系是：A.苯比环已烷长；B.环已烷比苯长；C.二者相同；D.无法确定( )11.已知苯的沸点为80.10°C，环已烷的沸点为80.81°C。
仪器分析-气相色谱法
组分通过时不在此冷凝
12
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
4. 温度控制系统
• 程序升温：在一个分析周期内
柱温随时间由低温向高温作线 性或非线性变化，从而用最短
时间获得最佳分离
沸点范围很宽的混合物
程序升温方式
13
恒温色谱(a)与程序升温色谱(b)分离直链烷烃比较
6
Agilent 7890A
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气路系统
进样系统
色谱柱
检测系统
信号记录系统
温控系统
7
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
气相色谱仪主要组成
1. 气路系统
载气、载气净化器、稳压恒流装置
394 nm
HPO*
526 nm
*
/nm
Air + O2
sample
H2
质量型检测器
26
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
( )1. 气相色谱分析中，混合物能否完全分离取决于色谱柱， 分离后的组分能否检测出来取决于检测器。 ( A )2. 气相色谱分析中，载气种类的选择主要取决于 A. 检测器的种类 C. 被测物的种类 B. 被测物质的状态 D. 固定相的类型
专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，e.g., 电子捕获检测器
16
Instrumental Analysis
Gas Chromatography
2. 检测器性能评价指标
（1）灵敏度 S
仪器分析 第三版 课后答案
第二章气相色谱分析习题答案1.简要说明气相色谱分析的基本原理借助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？载气系统：包括气源、气化净化和气体流速控制部件。
除去水、氧等有害物质，使流量按设定值恒定输出。
进样系统：包括进样器、气化室。
作用时将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化。
色谱柱和柱箱：包括温度控制装置。
作用是分离样品中的各组分。
检测系统：包括检测器、放大器、检测器的电源控温装置。
从色谱柱流出的各组分，通过检测器把浓度信号转变为电信号，经过放大器放大后送到数据处理装置得到色谱图。
记录及数据处理系统：将检测到的电信号经处理后，并显示。
3.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/β,而β=V M/V S,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5.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(vanDeemerequation)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。
仪器分析-气相色谱
检测系统—色谱仪的眼睛
样品经色谱柱分离后，各成分按保留时间不
同，依次的随载气进入检测器，把组分浓度或质
量信号转化成电信号，再经过必要的放大传递给
记录仪或计算机，最后得到该混合样品的色谱流
出曲线及定性和定量信息。
检测器类型
• 浓度型检测器：测量的是载气中通过检测器组分浓度的瞬间
变化，即响应值与组分的浓度成正比。如热导检测器（TCD）
热导检测器(TCD)
• 原理：根据待测物质和载气的导 热系数不同，采用热敏元件进行检 测的。（详细原理及结构见P271)。 • 分析对象：通用型检测器，几乎对 所有物质都有响应。 • 特点： 结构简单，性能稳定，通
用性好，线性范围宽，价格便宜，是
应用最广，最成熟的一种检测器。其 主要缺点是灵敏度较低，适用于常量 分析及含量在10-5g以上的组分分析。
目前由于使用了高效能的色谱柱，高灵敏度的检
测器及微处理机，使得气相色谱法具有“三高一
快一广”的特点。
气相色谱法的特点
• 高选择性—能分离性质极为接近的物质 • 高效能—在很短的时间内就能分离测定性质极为复杂 的混合物 • 高灵敏度—分离微量、痕量组分 • 分析速度快—样品准备好后，几分钟～几十分钟即可 • 应用范围广
红色载体和白色载体的比较
红色载体 柱效 强度 比表面 活性中心 较高 高 大（3～10m2/g） 有 白色载体 较低 低 小（1～3m2/g） 少
适宜涂渍
适于分离
非极性固定液
非极性、弱极性化合物
极性固定液
极性化合物
3).载体的表面处理
OH Si
• 酸洗：用3～6mol·L-1盐酸浸煮载体、过滤，水洗至中性。
载气系统
进样系统
食品仪器分析-气相色谱法参考答案
气相色谱习题一、填空题1.在气一固色谱柱内，各组分的分离是基于组分在吸附剂上的吸附、脱附能力的不同，而在气液色谱中，分离是基于各组分在固定液中溶解、挥发的能力的不同。
2.色谱柱是气相色谱的核心部分，色谱柱分为填充柱型和毛细管柱型两类，通常根据色谱柱内充填的固体物质状态的不同，可把气相色谱法分为气固色谱和气液色谱两种。
3.色谱柱的分离效能，主要由柱中填充物所决定的。
4.色谱分析选择固定液时根据“相似性原则”，若被分离的组分为非极性物质，则应选用非极性固定液，对能形成氢键的物质，一般选择极性或氢键型固定液。
5.色谱分析中，组分流出色谱柱的先后顺序，一般符合沸点规律，即低沸点组分先流出，高沸点组分后流出。
6.色谱分析从进样开始至每个组分流出曲线达最大值时所需时间称为保留时间，其可以作为气相色谱定性分析的依据。
7.一个组分的色谱峰其保留值可用于定性分析。
峰高或峰面积可用于定量分析。
峰宽可用于衡量柱效率，色谱峰形愈窄，说明柱效率愈高。
8.无论采用峰高或峰面积进行定量，其物质浓度和相应峰高或峰面积之间必须呈关系，符合数学式 mi=fA 这是色谱定量分析的重要依据。
9.色谱定量分析中的定量校正因子可分为绝对和相对校正因子。
10.色谱检测器的作用是把被色谱柱分离的组分根据其物理或物理化学特性，转变成电信号，经放大后由色谱工作站记录成色谱图。
11.在色谱分析中常用的检测器有热导、氢火焰、火焰光度、电子捕获等。
12.热导池检测器是由池体、池槽、热丝三部分组成。
热导池所以能做为检测器，是由于不同的物质具有不同的热导系数。
13.热导池检测器在进样量等条件不变的前提下，其峰面积随载气流速的增大而减小，而氢火焰检测器则随载气流速的增大而增大。
14.氢火焰离子化检测器是一种高灵敏度的检测器，适用于微量有机化合物分析，其主要部件是离子室。
15.分离度表示两个相邻色谱峰的分离程度，以两个组分保留值之差与其峰宽之比表示。
二、判断题1.色谱分析是把保留时间作为气相色谱定性分析的依据的。
仪器分析(第三版)课后题答案第三章
例如为了分离阴离子,常使用NaOH溶液为流动相，钠离子的干 扰非常严重，这时可在分析柱后加一根抑制柱，其中装填高容 量H+型阳离子交换树脂，通过离子交换，使NaOH转化为电导 值很小的H2O，从而消除了背景电导的影响．
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.
胶束电动色谱 (MECC)是以胶束为假固定相的一种电动色谱， 是电泳技术与色谱技术的结合。多数MECC在毛细管中完成， 故又称为胶束电动毛细管色谱 。MECC是在电泳缓冲液中加 入表面活性剂，当溶液中表面活性剂浓度超过临界胶束浓度 时，表面活性剂分子之间的疏水基因聚集在一起形成胶束(假 固定相)，溶质不仅可以由于淌度差异而分离，同时又可基于 在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离，这样一般 毛细管电泳中不能分离的中性化合物．在MECC中可以分 离．
吉林大学 仪器分析总结
吉林大学仪器分析总结（1）【电磁波谱分为三个部分】高能辐射、中间部分和长波部分。
【发射光谱】物质从能量较高的激发态M*跃迁到能量较低的状态M，多余的能量以光的形式发射出来。
【通过不同能量变为激发态】电致激发；热致激发；光致激发；化学发光【吸收光谱】入射的电磁波和物质的原子或分子相互作用,电磁波的能量正好等于物质的基态和激发态之间的能量差时,就会产生吸收光谱.【吸收光谱法包括】原子吸收、分子吸收、磁场的诱导吸收和弛豫过程。
【弛豫过程】通过吸收辐射而被激发的原子或分子处在高能态的寿命很短，它们要通过不同的弛豫过程返回基态。
①非辐射弛豫：通过与其它分子的碰撞将激发能转变为动能，结果使体系的温度有微小的升高。
②荧光和磷光弛豫：原子或分子吸收电磁辐射后激发至激发态，当返回基态时，以辐射能的形式释放能量。
荧光产生比磷光迅速。
③共振荧光：发射辐射的频率与用来激发的辐射的频率完全相同的过程。
【内转换】当S2的较低振动能级与S1的较高振动能级的能量相当时，分子有可能从S2的振动能级以无辐射方式过渡到S1的能量相等的振动能级上。
【振动弛豫】在凝聚体系中，被激发到激发态（S1和S2）的分子能通过与溶剂分子的碰撞迅速以热的形式把多余的振动能量传递给周围的分子，而本身返回该电子能级的最低振动能级。
`【外转换】激发态分子与溶剂和其它溶质分子间的相互作用及能量转移等过程。
外转换过程是荧光或磷光的竞争过程，该过程是发光强度减弱或消失，这种现象称猝灭。
【共振荧光】发射辐射的频率与用来激发的辐射的频率完全相同的过程。
【散射分为两类】⑴铎尔散射: 介质粒子（胶体和乳浊液）的大小与光的波长差不多时，散射光的强度增加，用眼能看到。
散射光的强度与入射光波长的平方成反比。
⑵分子散射包括：①瑞利散射：光子与介质分子之间发生弹性碰撞所致，碰撞是没有能量交换，只改变光子的运动方向，散射光的频率不变。
散射光的频率与入射光波长的4次方成反比。
②拉曼散射光子与介质分子之间发生非弹性碰撞，碰撞时不仅光子改变了运动方向，而且还有能量的交换，散射光的频率发生了变化。
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② 组分与固定液分子间的作用
a 静电力（极性－极性）：在极性固定液上分离极性组 分时，静电力起主要作用。
b 诱导力（极性－非极性）：分离非极性和可极化物质 的混合物时，诱导力起作用。
c 色散力（非极性－非极性）：当用非极性固定液分离 非极性组分时，色散力起主要作用．
d 氢键力（X－H ……Y ）：用含有－OH，－COOH， －NH2等官能团的分子作固定液，分析含氟、含氧、含氮 化合物时，此种力起主要作用．
汽化室温度应使试样瞬间汽化 而不分解，通常选在试样沸点或稍 高于沸点。一般汽化室温度比柱温 高10~50℃。
3.3 分离系统
1、色谱柱
种类：填充柱 / 毛细管柱 材料：不锈钢，铜，玻璃，聚四氟乙烯 / 石英玻璃 大小：内径2-6mm，长1-6m / 0.1-0.5mm，长10-100m 形状：U型 / 螺旋型
b 分离极性物质，选用极性固定液，试样中各组分主要 按极性顺序分离，极性小的先流出，极性大的后流出。
2、载体
作用：提供一个大的惰性表面，以承担固定液，使其 以薄膜状态分布在担体表面上，构成固定相。
① 对载体的要求
a、多孔、比表面积大，孔径分布均匀。 b、化学惰性。 c、热稳定性好。 d、有一定的机械性能。 e、粒度细小，均匀。
② 气相色谱用的载体种类
硅藻土型：红色载体、白色载体
非硅藻土型：氟载体 玻璃微球载体 高分子多空微球载体
第三章 气相色谱法
Gas Chromatography
气相色谱法是以气体作为流动相的一种色谱法。根据所 用的固定相状态不同，又可分为气-固色谱（GSC）和气 -液色谱（GLC）。
特点：
分离效率高 分析速度快 灵敏度高 应用范围广：食品、环保、医药、生命、石化
3.1 气相色谱仪
钢瓶
（气源） 减 压 阀
非硅藻土型载体
①氟载体：聚四氟乙烯制成的多孔性载体，优点是吸附 性小、耐腐蚀性强，用于分析极性物质和强腐蚀性气体。 缺点是湿润性差，表面积较小，强度低，柱效不柱 温下分析高沸点样品，分析速度快。但表面积小，只能 用于低含量固定液。且表面有吸附性，柱效不高。
d. 对于强腐蚀性组分，可选用氟载体．
3、固定液
气相色谱固定液主要是由高沸点有机物组成，在操作 温度下呈液态，有特定的使用温度范围(最高使用温度 极限)。
① 对固定液的要求
a. 蒸气压低，不流失 b. 热稳定性好，在操作柱温下呈液态，不分解，不聚
合，规定了最高使用温度。 c. 化学稳定性好，不与待测组分起化学反应 d. 溶解度大，对待测物质各组分有适当的溶解能力。 e. 选择性好，对两个沸点相同或相近但属于不同类型
与红色载体相比，表面孔较粗 (约8~9μm)，表面积较 小，机械强度差，柱效低。但表面活性中心显著减少， 对极性物质的吸附性小，一般用于分析极性物质。
③ 硅藻土型载体处理
目的：改进孔隙结构，屏蔽活性中心，提高柱效。
酸洗法：用HCl溶液浸煮载体，过滤后用去离子水洗至 中性，烘干。载体经酸洗后能除去Fe2O3等金属氧化物， 减少一些活性中心。 碱洗法：酸洗之后，用NaOH-甲醇溶液回流或浸泡，甲 醇和水洗至中性，干燥。碱洗的目的是除去表面的Al2O3 等酸性作用点。 硅烷化：用硅氧化试剂和载体表面的硅醇、硅醚基团反 应，以消除载体表面的氢键结合能力。常用的硅烷化试 剂有二甲基二氯硅烷和二(三甲基硅烷)胺。
③ 固定液的极性分类
规定: 角鲨烷的相对极性为0 , -氧二丙腈的相对极性为100
以苯和环己烷为试样，在这两根柱上以及被测固定液柱 上，分别测出其相对保留体积（或时间），然后取对数， 则：
被测固定液的相对极性ρx= 100-100(q1-qx)/(q1-q2)
q1：环己烷和苯在,-氧二丙腈上的相对保留体积的对数 q2：环己烷和苯在角鲨烷上的相对保留体积的对数 qx：环己烷和苯在待测固定液上的相对保留体积的对数
⑵ 气路结构 ：柱单气路，双柱双气路。
二、进样系统
⑴ 进样器 微量注射器规格（1﹑5﹑10、25 µL、100 µL~5 mL）
气体进样器（六通阀）：试样先充满定量管，切入后， 载气携带定量管中的试样气体进入分离柱。
液体进样器：微量注射器。
⑵ 汽化室：由绕有加热丝的金属 块制成，温控范围在室温~500℃。 进样时用微量注射器针头刺穿密封 垫，然后将样品迅速注入汽化室， 形成浓度集中的“样品塞”，汽化 后被载气带入色谱柱内。
硅藻土型载体
硅藻土：单细胞海藻（植物）骨架，无定形SiO2与
少量无机盐组成。
① 红色载体（天然硅藻土＋木屑在900oC下烧） 机械强度高，表面积大，孔径较小(约2μm)，能涂较多
的固定液，色谱分离效率高。但表面存在吸附中心，分 析极性物质时有拖尾现象。 ② 白色载体（天然硅藻土＋Na2CO3，大于900oC烧）
ρx 极性
1-20 +1
21-40 41-60 61-80 81-100 0
+2
+3
+4
+5 非极性
④ 固定液选择
“相似互溶”原则：即固定液的性质和待测组分的性质 有某些相似时, 其溶解度大, 分配系数也大, 选择性就高。 选择固定液的依据：分离物-固定液 / 先流出-后流出 a 分离非极性物质，选用非极性固定液，组分按沸点顺 序流出色谱柱，沸点低的先流出，沸点高的后流出
进 样
检 测
压
净 化
稳 压 阀
力 表
稳 流 阀
流 量 计
器 色 谱 柱
纪 录 仪
① 气路系统 ② 进样系统 ③ 分离系统 ④ 检测系统
3.2 气路和进样系统
一、气路系统
⑴ 气路组成： ① 载气 ：常用H2、N2、Ar； ② 净化器 ：有机物用活性炭、分子筛除去； H2中的O2用钯催化剂除去； N2中的O2用铜除去； H2O用硅胶、分子筛除去。 ③ 稳压恒流装置
③高分子多孔微球载体：苯乙烯与二乙烯苯的共聚物， 既能直接作为气相色谱的固定相，又可作为载体涂上固 定液后再使用。
选择载体的大致原则
a. 当固定液的含量大于5%时，可选用硅藻土型 (白色或红色)载体.
b. 当固定液含量小于6%时，应选用处理过的载 体,如仍拖尾可加减尾剂.
c. 对于高沸点组分，可选用玻璃微球载体．