现代分析测试技术复习题

一、问答题：1、试述塔板理论的基本关系式及理论要点。

色谱概论⏹2、塔板理论的假设：✧1）色谱柱内存在许多塔板，组分在塔板间隔（即塔板高度）内可以很快达到分配平衡。

✧2）流动相进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，即每次通过为一个塔板体积。

✧3）样品加在每个塔板上，样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略。

✧4）在所有塔板上分配系数相等，与组分的量无关。

即分配系数在各塔坂上是常数。

在tR一定时，W或W1/2越小(即峰越窄)，理论板数n越大，理论板高越小，柱的分离效率越高。

有效理论塔板neff也同此理。

因此，理论塔板数是评价柱效能的指标。

2、利用范氏方程说明HPLC中如何选择实验条件？应用范氏方程选择HPLC的分离条件☐①采用粒径小而均匀的球形固定相，首选化学键合相，用匀浆法装柱。

☐②采用低黏度流动相，低流量(1mL/min)，首选甲醇。

☐③采用柱温箱，避免室温波动，增加实验重复性，柱温以25～30℃为宜。

3、高效液相色谱仪包括哪些主要部件？各部件的作用是什么？➢高效液相色谱仪由五大部分组成：高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统和色谱工作站。

由于高效液相色谱所用固定相颗粒极细，因此对流动相阻力很大，为使流动相较快流动，必须配备有高压输液系统。

高压输液系统由储液罐、过滤器、高压输液泵、梯度洗脱装置等组成。

◆1、储液罐用来储存足够数量、符合要求的流动相。

注意：流动相在进入高压泵之前，应先进行过滤和脱气处理。

溶剂前处理——过滤目的：除去溶剂中的微小颗粒，避免堵塞色谱柱，尤其是使用无机盐配制的缓冲液。

溶剂前处理——脱气目的：除去流动相中溶解或因混合而产生的气泡◆、高压输液泵有恒流泵和恒压泵两种。

高压输液泵是核心部件，要求：密封性好，输出流量恒定，压力平稳，可调范围宽，便于迅速更换溶剂及耐腐蚀等。

由于色谱柱很细，填充剂粒度小，因此阻力很大，为达到快速、高效分离，必须有很高的柱前压力，以获得高速的液流。

☐等度与梯度洗脱装置等度洗脱：是在同一分析周期内流动相组成保持恒定，适合于组分数目较少，性质差别不大的样品。

◆3、等度与梯度洗脱装置液相色谱中采用梯度洗脱,目的：缩短的时间；提高分离效果。

梯度洗脱：流动相由几种不同极性的溶剂组成，通过改变流动相中各溶剂组成的比例改变流动相的极性，使每个流出的组分都有合适的容量因子k'，并使样品种的所有组分可在最短时间内实现最佳分离。

梯度洗脱特点：提高柱效改善检测器的灵敏度◆进样系统：进样系统是将被分离的样品导入色谱柱的装置。

要求密封性、重复性好，死体积小，便于实现自动化。

进样系统包括取样、进样两个功能，而实现这两个功能又分为手动和自动两种方式：☐自动进样器是由计算机自动控制定量阀，按预先编制注射样品的操作程序工作。

取样、进样、复位、样品管路清洗等步骤全部按预先设定程序自动进行，一次可进行几十个或上百个样品的分析。

☐自动进样的样品量可连续调节，进样重复性高，适合作大量样品分析，节省人力，可实现自动化操作。

（三）分离系统◆色谱柱：色谱柱是高效液相色谱仪的核心部件，要求分离度要高、柱容量大、分析速度快。

分离系统的主要元件是色谱柱，它是色谱分离过程中存放固定相的场所。

（四）检测器◆检测器是HPLC仪的三大关键部件之一。

其作用是把洗脱液中组分的量转变为电信号。

并由工作站（或记录仪）绘出谱图来进行定性、定量分析。

◆ HPLC的检测器要求灵敏度高、噪音低（即对温度、流量等外界变化不敏感）、线性范围宽、重复性好和适用范围广。

◆（五）馏分收集器◆如果所进行的色谱分离不是为了纯粹的色谱分析，而是为了获得少量试验样品的小型制备，馏分收集是必要的。

使用馏分收集器比较理想，因为便于用微处理机控制，按预先规定好的程序，或按时间，或按色谱峰起落信号逐一收集和重复多次收集。

（六）色谱数据工作站◆目前市场上销售的高效液相色谱仪基本上都用微机控制，配备了色谱数据工作站。

色谱仪的自动化控制包括自动进样系统的进样方式、输液泵系统中的溶剂流速、梯度洗脱程序、检测系统的各项参数、数据记录和处理等。

4、什么是锐线光源？为什么空心阴极灯发射线是锐线？锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。

锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致。

为什么空心阴极灯发射线是锐线？原因：（1）灯工作电流较小1-20 mA，灯内温度低，故Doppler变宽小；（2）灯内充低压气体，压力低，故压力变宽小5、紫外-可见分光光度计主要有哪几种类型？各类型有何特点？紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为四种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计和二极管阵列分光光度计。

1、单光束分光光度计经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定。

这种简易型分光光度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。

特点：使用时来回拉动吸收池→移动误差对光源要求高比色池配对2、双光束分光光度计经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。

光度计能自动比较两束光的强度。

特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱3、双波长分光光度计由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（λ1和λ2）的单色光，两束光以一定的频率交替照射同一吸收池而后到达检测器。

产生交流信号。

无需参比池。

特点：利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差⏹优点：（1）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景（2）可用于微量组分的测定（3）可用于混浊液和多组分混合物的定量测定4、二极管阵列检测器分光光度计☐由光源发出，经消色差聚光镜聚焦后的多色光通过样品池，再聚焦于多色仪的入口狭缝上，透过光经全息光栅表面色散并投射到二极管阵列检测器上，二极管阵列的电子系统，可在0.1s的极短时间内获得从190~820nm范围的全光光谱。

6、若用反相键合相分离弱酸或弱碱时产生拖尾，如何克服？多元溶剂在二元溶剂系统不能达到满意的分离度或色谱行为时，或使用多元系统洗脱能力的选择设计流动相配比时，溶剂系统对样品的洗脱能力，以样品中需要分离的重点组分的容量因子k值为考量，以重点组分的k值为2~5作为溶剂系统洗脱能力适宜的量度。

替代溶剂若某溶剂系统不能满足分离要求时，可用相同洗脱能力的不同溶剂系统代替原溶剂系统，观察分离情况是否改善。

离子抑制色谱法在非极性液相色谱中，分离弱酸或弱碱，可以在流动相中加入0.1~1%的甲酸、醋酸、二乙胺、三乙胺或氨水作为调节剂，抑制弱酸的解离或弱碱的质子化，以增加它们的分配系数。

但需注意pH值。

7、蒸发光散射检测器（ELSD）的工作原理是什么？⏹（1）工作原理●经色谱柱分离的组分随流动相进入检测器，经历三个步骤：雾化[雾化器中，被高速的载气流（氮气或空气）喷成一种薄雾]——溶剂蒸发[这些雾粒进入可以控制温度的蒸发器（漂移管）中，使流动相气化蒸发（溶剂蒸发），而剩下的不挥发组分成为微小的雾状颗粒（溶质气溶胶）]——光束检测[溶质气溶胶高速通过光源光路，使光线散射，被位于入射光束120°角处的光电管或光电倍增管收集得到样品信号。

]8、写出基本色谱分离方程式，并说明分离度与n、α、k和关系。

➢分离度（R）受柱效（n）、选择因子（α）和容量因子（k）三个参数的控制：由分离方程式看出，具有一定相对保留值α的物质对，分离度直接和有效塔板数有关，说明有效塔板数能正确地代表柱效能。

当固定相确定，被分离物质对的α确定后，分（2）分离度与选择因子的关系：❖ 由基本色谱方程式判断，当 α= 1时，R = 0。

这时，无论怎样提高柱效也无法使两组分分离。

显然，α大，选择性好。

研究证明α的微小变化，就能引起分离度的显著变化。

一般通过改变固定相和流动相的性质和组成或降低柱温，可有效增大α值。

：1((4k Q R n Q +==α❖如果设9、请写出下列仪器的标准操作规程（任选择一种仪器）：UV2450紫外可见分光光度计，2695高效液相色谱仪，6890N气相色谱仪，AA800原子吸收分光光度计。

二、填空题：1、多普勒变宽是由于原子在空间作无规则热运动所引起的，故又称热变宽。

洛伦兹变宽则是则于被测原子与其它粒子碰撞而产生的谱线变宽，它随着气体压强增大而增加，故又称为压力变宽。

2、对于火焰原子化法，在火焰中既有基态原子，也有部分激发态原子，但在一定温度下，两种状态原子数的比值N j/N0一定，可用波尔兹曼（Boltzmann）方程式表示。

3、原子化系统的作用是将试样中的待测元素由化合物状态形态转变为原子蒸气，原子化方法有火焰原子化法和非火焰原子化法。

4、色谱法的显著特点包括高效（同时分离分析含有几十到上百种组分的混合物）、快速、灵敏度高。

5、气相色谱法的主要不足之处是被分离组分的定性较为困难、不适用于高沸点、难挥发和热不稳定物质的分析。

4、色谱法的显著特点包括高分离效能、高检测性能、分析时间快速。

5、气相色谱法的主要不足之处是定性能力差、不适合分析不易气化或者不稳定性物质6、组分从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间定义为保留时间，其与死时间的差定义为调整保留时间。

7、色谱的定量分析方法有面积归一化法、外标法、内标法。

当组分中含有检测器不响应的组分时，不能用 面积归一化法 定量。

8、红外光谱法主要研究振动中有 偶极矩 变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子 等外，几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。

9、在红外光谱图中， 4000~1250 cm －1范围区域的峰是由基团的伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围，它是鉴定基团最有价值的区域，称为特征 区，在 1250~200 cm －1区域中，当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的不同，称为指纹区 。

10、傅里叶变换红外分光光度计中的核心部件是 干涉仪 ，它没有普通红外分光光度计中的 色散 元件 。

与普通红外分光光度计相比，它的主要特点是灵敏度高、波数精度高、分辨率高、 扫描速度极快、光谱范围宽。

11、紫外-可见吸收光谱是由分子中 价电子 能级跃迁产生的，这种吸收光谱取决于 价电子 的性质。

12、在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收光谱主要由σ→σ*、n →σ*、π→π*和n →π*跃迁产生，其相对能量大小次序为：σ→σ*>n →σ*>π→π*>n →π*13、无机化合物的吸收光谱主要由 电荷迁移 迁移跃迁和 配位场 跃迁产生。

14、凡是可以使化合物在紫外-可见光区产生吸收的基团，叫生色团 。

通常为含有不饱和键的，可以产生π→π*跃迁、 n →π* 跃迁的官能团。

15、Van Deemter 方程在HPLC 的表现形式 。