17色谱分析法概论

第十七章 色谱分析法概论
思 考 题 和 习 题
1．色谱法作为分析方法的最大特点是什么?
2．一个组分的色谱峰可用哪些参数描述？ 这些参数各有何意义？
3．说明容量因子的物理含义及与分配系数的关系。

为什么容量因子 (或分配系数) 不等是分离的前提？
4．各类基本类型色谱的分离原理有何异同？
5．说明式（17∙18）中K 与V s 在各类色谱法中的含义有何不同？
6．衡量色谱柱效的指标是什么？衡量色谱系统选择性的指标是什么？
7．用塔板理论讨论流出曲线，为什么不论在 t ＞t R 或t ＜t R 时，总是C ＜C max ? 塔板理论有哪些优缺点？
8．简述谱带展宽的原因。

9．下列那些参数可使塔板高度减小?
(1) 流动相速度，(2) 固定相颗粒， (3) 组分在固定相中的扩散系数D s ，(4) 柱长， (5) 柱温。

10．什么是分离度？要提高分离度应从哪两方面考虑？
11．组分在固定相和流动相中的质量为m A 、m B (g)，浓度为C A 、 C B (g/ml)，摩尔数为n A 、n B (mol)，固定相和流动相的体积为V A 、V B (ml)，此组分的容量因子是 ( ) 。

A. m A /m B ；
B. (C A V A )/(C B V B ) ；
C. n A /n B ；
D. C A /C B 。

（A 、B 、C ）
12．在柱色谱法中，可以用分配系数为零的物质来测定色谱柱中 ( ) 。

A. 流动相的体积；
B. 填料的体积；
C. 填料孔隙的体积；
D. 总体积。

（A 、C ）
13．在以硅胶为固定相的吸附色谱中下列叙述中正确的是 ( ) 。

A. 组分的极性越强，吸附作用越强；
B. 组分的分子量越大，越有利于吸附；
C. 流动相的极性越强，溶质越容易被固定相所吸附；
D. 二元混合溶剂中正己烷的含量越大，其洗脱能力越强。

（A ）
14．在离子交换色谱法中，下列措施中能改变保留体积的是( )。

A. 选择交联度大的交换剂；
B. 以二价金属盐溶液代替一价金属盐溶液作流动相；
C. 降低流动相中盐的浓度；
D. 改变流速。

（A 、B 、C ）
15．在空间排阻色谱法中，下列叙述中完全正确的是( )。

A. V R 与K p 成正比；
B. 调整流动相的组成能改变V R ；
C. 某一凝胶只适于分离一定分子量范围的高分子物质；
D. 凝胶孔径越大，其分子量排斥极限越大。

（C 、D ）
16．在一液液色谱柱上，组分A 和B 的K 分别为10和15，柱的固定相体积为0.5ml ，流动相体积为1.5ml ，流速为0.5ml/min 。

求A 、B 的保留时间和保留体积。

（A R t =13min A R V =6.5ml, B R t =18min B R V =9ml ）
17．在一根3m 长的色谱柱上分离一个试样的结果如下：死时间为1min ，组分1的保留时间为14min ，组分2的保留时间为17min ，峰宽为1min 。

(1) 用组分2计算色谱柱的理论塔板数n 及塔板高度H ；(2) 求调整保留时间
'R 1t 及'R 2t ；(3) 用组分2 求有效塔板数n ef 及有效塔板高度H ef ；(4) 求容量因子k 1及k 2；(5) 求相对保留值
1,2r 和分离度R 。

(n 2=4.6⨯103 , H 2=0.65mm,
'R 1t =13min ，'R 2t =16min ，n ef(2)=4.1⨯103 , H ef(2)=0.73mm, k 1=13, k 2=16, =1,2r 1.2，R ＝3.0)
18．一根分配色谱柱，校正到柱温、柱压下的载气流速为43.75ml/min ；由固定液的涂量及固定液在柱温下的密度计算得V s =14.1ml 。

分离一个含四组分的试样，测得这些组分的保留时间：苯1.41min 、甲苯2.67min 、乙苯4.18min ，异丙苯5.34min ，死时间为0.24min 。

求：(1) 死体积；(2) 这些组分的调整保留时间；
(3) 它们在此柱温下的分配系数（假定检测器及柱头等体积可以忽略）；(4) 相邻两组分的分配系数比α。

((1)V 0=10.5cm 3
, (2)'R t (苯) =1.17min , 'R t (甲苯) =2.43min , 'R t (乙苯) =3.94min , 'R t (异丙苯) =5.10min , (3) K (苯) =3.6，K (甲苯) =7.5 , K (乙苯) =12 , K
(异丙苯) =16，(4)α (甲苯/苯) =2.1，α(乙苯 /甲苯) =1.6, α(异丙苯/乙苯) =1.3) 。

19．已知K A =2、 K B =0.5， 用式 (17∙29) 计算进流动相5次 (N =5) 分配平衡后，A 、B 在各塔板中的百分含量及在流动相与固定液中的百分含量。

并说明组分的迁移速度与分配系数的关系。

答案：
塔板号r
0 1 2 3 4 5 组分
A B A B A B A B A B A B 5X r 0.132
0.004
0.330 0.041 0.329 0.165 0.165 0.329 0.041 0.330 0.004 0.132 流动相 0.044
0.003
0.110 0.027 0.110 0.110 0.055 0.219 0.014 0.220 0.001 0.088 固定液
0.088
0.001 0.220 0.014 0.219 0.055 0.110 0.110 0.027 0.110 0.003 0.044 20．在一根2m 的气相色谱柱上，用He 为载气，用甲烷测定死时间，在三种流速下测得结果如下，求算：(1)三种流速下的线速度u 1，u 2及u 3； (2) 三种不同线速度下的n 及H ； (3) 计算Van Deemter 方程中A 、B 、C 三个参数。

甲 烷 正十八烷
t R (s) t R (s) W (s)
18.2 2020.0 223.0
8.0 888.0 99.0
5.0 558.0 68.0
(u 1=11.0cm /s ；u 2=25.0cm /s ；u 3=40.0cm /s 。

n 1=1.31⨯103；n 2=1.29⨯103；n 3=1.08⨯103 ；H 1=0.152cm ；H 2=0.155cm ；H 3=0.186cm 。

A=0.0576cm ；B=0.703cm 2⋅s -1；C=0.00277s 。

)
21．在一根甲基硅橡胶 (OV-1) 色谱柱上，柱温120℃。

测得一些纯物质的
保留时间：甲烷4.9s 、正己烷84.9s 、正庚烷145.0s 、正辛烷250.3s 、正壬烷436.9s 、苯128.8s 、3-正己酮230.5s 、正丁酸乙酯248.9s 、正己醇413.2s 及某正构饱和烷烃50.6s 。

(1) 求出后5个化合物的保留指数。

未知正构饱和烷烃是何物质？ (2) 解释上述五个六碳化合物的保留指数为何不同。

(3) 说明应如何正确选择正构烷烃物质对，以减小计算误差。

(苯678、3-正己酮785、正丁酸乙酯799，正己醇890，未知物是正戊烷)
22．某色谱柱长100cm ，流动相流速为0.1cm/s ，已知组分A 的洗脱时间为40 min ，求组分A 在流动相中的时间和保留比R =t 0/t R 为多少。

(16.7min ，0.42)
23．某YWG-C 18H 37 4.6mm×25cm 柱，以甲醇－水（80:20）为流动相，记录纸速为5mm/min ，测得苯和萘的t R 和W 1/2分别为4.65和7.39(min), 0.79和1.14 (mm)。

求柱效和分离度。

(苯n =1.92×104m –1；萘n =2.33×104m –1；R =8.36)
24．在某一液相色谱柱上组分A 流出需15.0min ，组分B 流出需25.0min ，而不溶于固定相的物质C 流出需2.0min 。

问：（1）B 组分相对于A 的相对保留值是多少？（2）A 组分相对于B 的相对保留值是多少？（3）组分A 在柱中的容量因子是多少？（4）组分B 在固定相的时间是多少？
（r B,A =1.77，r A,B =0.565，k A =6.50，t B =23.0min ）。