仪器分析第四版课件PPT
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第1章仪器分析第四版绪论
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3. 内标法（Internal standard method）
该法可以说是上述两种校正曲线的改进。可用于 克服或减少仪器或方法的不足等引起的随机误差或系 统误差。
具体作法： l 寻找一种物质或内标物，该内标物可以是样品中大 量存在的或完全不存在的。然后，在所有样品、标准 及空白中加入相同量的上述内标物； l 分别测量样品及标准中待测物及内标物的响应值， 然后以Sx/Si比值对浓度c作图； l按前述校正方法获得cx。
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（七）选择性
定义：样品基体中其它组份对测定待测物时的干扰 程度。在分析中，没有哪种测定不受到诸多 因素的干扰，换句话说，分析的过程就是消 除或减少干扰对测定影响的过程，也就是提 高分析选择性的过程。
通常用选择性系数来反应仪器或方法的选择性，但 该应用并不多，只是在ISE分析中用到选择性系数。
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(六)动态范围（Dynamic range）
响
应
信
号 S CDL LOQ
LOL
动态范围
浓度，c
CDL=检测限；LOQ (limit of quantitation )定量低限, LOQ=10 sblank ； LOL=limit of linear response, 线性响应高限。
通常的分析方法，其线性动态范围LOL/LOQ至少要达到2个数 量级。
通过校正曲线的斜率k，将最小待测物信号SDL转化
为浓度值CDL，即
_
CDL
SDL sb k
经统计学的 t 和 z 检验，当k1=3时，大多数情况下，
当检测结果的置信度为95%。因此上式可转换为：
CDLk1ksb
3sb k
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（五）信噪比（signal-to-noise ratio, S/N）
仪器分析 课件ppt
THANKS
感谢观看
保障人类健康
仪器分析在保障人类健康方面具有重 要意义，如环境监测、食品药品安全 检测等。
仪器分析的发展历程
早期仪器分析
早期的仪器分析方法比较简单， 如比重法、折光法等。
20世纪发展
20世纪是仪器分析发展的重要时 期，随着科技的不断进步，新的 仪器分析方法不断涌现，如光谱
法、色谱法等。
现代仪器分析
现代仪器分析已经进入了一个全 新的时代，各种高灵敏度、高分 辨率、高自动化程度的仪器不断 涌现，为科学研究和技术创新提
工业生产控制
总结词
仪器分析在工业生产控制中是重要的工具，能够监测 和控制生产过程中的各种参数。
详细描述
仪器分析通过实时监测和控制工业生产过程中的温度、 压力、流量、浓度等参数，确保生产过程的稳定性和产 品质量，提高生产效率和降低能耗。
05
仪器分析的挑战与未来发展
Chapter
提高仪器分析的灵敏度与准确性
结合纳米技术、生物技术、信 息技术等新兴领域，开发新型 仪器分析工具。
探索微型化、便携式仪器分析 设备，满足现场快速检测的需 求。
实现仪器分析的自动化与智能化
通过自动化技术实现仪器分析流 程的连续性与高效性，降低人为
误差和提高分析效率。
利用人工智能和机器学习算法对 仪器分析数据进行处理、建模和 预测，提高分析的智能化水平。
气相色谱法
总结词
基于不同物质在固定相和流动相之间的分配 系数差异而建立的分析方法。
详细描述
气相色谱法是利用不同物质在固定相和流动 相之间的分配系数差异进行分析的方法，通 过分离和检测混合物中的各组分来测定各组 分的含量。该方法具有分离效果好、分析速 度快、应用范围广等优点。
《仪器分析》课程PPT课件
π→π* trasnsition: red shift with the increase in the solvent polarity
.
8
例题3： 在下列化合物中，哪一个的摩尔吸光系数最大？ （1）乙烯；（2）1,3,5-已三烯；（3）1,3-丁二烯
例题4： 下列化合物中哪一个的λmax 最长？ （1）CH4；（2）CH3I；（3）CH2I2
0.463 7 .6 4140 cCo 5.5 213c 0Ni
0.371 4 .2 413c 01.7 5140 c
Co
Ni
.
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第四章 原子吸收分光光度法
第二节：基本原理 第三节：AAS分光光度计 第四节：分析技术 第五节：干扰和消除
.
14
一. 基本原理
例6：原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸收 光谱分析有什么影响？
N=16(tR/W)2 =5.54(tR/W)2
4、分离度resolution （R） 分离度亦称分辨率。是指相邻两个峰的分离程度。
.
30
例12：若用He为载气，Van Deemeter 方程中， A=0.08cm，B=0.024cm2s-1，C=0.04s试求：
（1）最小塔板高度
（2）最佳线速
H m iA n 2 B 0 C .0 8 2 0 .0 0 0 2 .04 4 0 .10 4
.
27
二、色谱图中一些重要参数
1.基线 （操作条件稳定后，无样品通过时的响应信号。） 2.保留时间（死时间t0 、保留时间tR、调整保留时间tR’ ） 3.峰宽（半峰宽、峰底宽、标准偏差）
.
28
三、色谱分离中的一些重要参数
1、相对保留值relative retention (α) 亦称选择性因 α＝ t ' R2/ t ' R1
.
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例题3： 在下列化合物中，哪一个的摩尔吸光系数最大？ （1）乙烯；（2）1,3,5-已三烯；（3）1,3-丁二烯
例题4： 下列化合物中哪一个的λmax 最长？ （1）CH4；（2）CH3I；（3）CH2I2
0.463 7 .6 4140 cCo 5.5 213c 0Ni
0.371 4 .2 413c 01.7 5140 c
Co
Ni
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第四章 原子吸收分光光度法
第二节：基本原理 第三节：AAS分光光度计 第四节：分析技术 第五节：干扰和消除
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一. 基本原理
例6：原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸收 光谱分析有什么影响？
N=16(tR/W)2 =5.54(tR/W)2
4、分离度resolution （R） 分离度亦称分辨率。是指相邻两个峰的分离程度。
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例12：若用He为载气，Van Deemeter 方程中， A=0.08cm，B=0.024cm2s-1，C=0.04s试求：
（1）最小塔板高度
（2）最佳线速
H m iA n 2 B 0 C .0 8 2 0 .0 0 0 2 .04 4 0 .10 4
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二、色谱图中一些重要参数
1.基线 （操作条件稳定后，无样品通过时的响应信号。） 2.保留时间（死时间t0 、保留时间tR、调整保留时间tR’ ） 3.峰宽（半峰宽、峰底宽、标准偏差）
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三、色谱分离中的一些重要参数
1、相对保留值relative retention (α) 亦称选择性因 α＝ t ' R2/ t ' R1
仪器分析第四版答案——光谱PPT课件
交流 较低 电弧
高压 低 火花
2021/3/12
高于 直流 电弧
较高
高， 高 10000 K
常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。
主要用于易熔金属合金试样的分析及高含量 元素的定量分析及难激发元素的测定。
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2. 摄谱仪由哪几部分构成？各组成部件的主要作用是什么？
解：摄谱仪是用来观察光源的光谱的仪器，主要由照明系统、 准光系统、色散系统及投影系统构成。
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
灵敏线(sensitive line) 是元素激发电位低、强度较大的谱线， 多是共振线(resonance line)。
最后线(last line) 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最 后仍能观察到的几条谱线。它也是该元素的最灵敏线。
进行分析时所使用的谱线称为 分析线(analytical line)。
由于共振线是最强的谱线，所以在没有其它谱线干扰的情况下，
通常选择共振线作为分析线。
2021/3/12
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5. 光谱定性分析的基本原理是什么？进行光谱定性分析时可 以有哪几种方法？说明各个方法的基本原理和使用场合。
解：由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发下，可以 产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定 的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特 征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析 的基础。
仪器分析(第四版版)第二章-气相色谱法1ppt课件
亲和色谱法: 利用不同组分与固定相（固定化分子）的高 专属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法，常用于蛋白 质的分离, LC一种
.
3．按固定相的形式分类
• 柱色谱 – 填充柱色谱和开管柱色谱
• 平板色谱 – 薄层色谱和纸色谱
固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱。固定相填 充满玻璃或金属管中的称为填充柱色谱；固定相固 定在管内壁的称为开管柱色谱或毛细管柱色谱。
Tswett方法 (经典 方法) Off line
现代色谱法 On line
.
2.色谱法分类
1．按两相状态分类 A. 气相色谱(GC): 气体为流动相的色谱
气固色谱: 固定相是固体吸附剂 气液色谱: 固定相是固定液 B. 液相色谱(LC): 液体为流动相的色谱 液固色谱: 固定相是固体吸附剂 液液色谱: 固定相是固定液 C. 超临界流体色谱(SFC): 流动相为超临界流 体
.
色谱流出曲线及有关术语
流出曲线和色谱峰
.
基本术语 (1)
1. 基线 柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，
即图中O—t线．稳定的基线应该是一条水平直线． 2. 死时间tM
不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到 出现峰极大值所需的时间称为死时间，如图中 O′A′
.
3. 保留时间tR
.
2．按分离机理分类
分配色谱:利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而 达到分离的方法, 气液/液液
吸附色谱:利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强 弱不同而得以分离的方法, 气固/液固
离子交换色谱:利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲 和力大小不同而达到分离的方法, LC一种
尺寸排阻色谱法(凝胶色谱法):利用大小不同的分子在多 孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法, LC一种
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3．按固定相的形式分类
• 柱色谱 – 填充柱色谱和开管柱色谱
• 平板色谱 – 薄层色谱和纸色谱
固定相装于柱内的色谱法，称为柱色谱。固定相填 充满玻璃或金属管中的称为填充柱色谱；固定相固 定在管内壁的称为开管柱色谱或毛细管柱色谱。
Tswett方法 (经典 方法) Off line
现代色谱法 On line
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2.色谱法分类
1．按两相状态分类 A. 气相色谱(GC): 气体为流动相的色谱
气固色谱: 固定相是固体吸附剂 气液色谱: 固定相是固定液 B. 液相色谱(LC): 液体为流动相的色谱 液固色谱: 固定相是固体吸附剂 液液色谱: 固定相是固定液 C. 超临界流体色谱(SFC): 流动相为超临界流 体
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色谱流出曲线及有关术语
流出曲线和色谱峰
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基本术语 (1)
1. 基线 柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值，
即图中O—t线．稳定的基线应该是一条水平直线． 2. 死时间tM
不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到 出现峰极大值所需的时间称为死时间，如图中 O′A′
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3. 保留时间tR
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2．按分离机理分类
分配色谱:利用组分在固定液（固定相）中溶解度不同而 达到分离的方法, 气液/液液
吸附色谱:利用组分在吸附剂（固定相）上的吸附能力强 弱不同而得以分离的方法, 气固/液固
离子交换色谱:利用组分在离子交换剂（固定相）上的亲 和力大小不同而达到分离的方法, LC一种
尺寸排阻色谱法(凝胶色谱法):利用大小不同的分子在多 孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法, LC一种
《仪器分析》课件
汇报人：
样品保存：选择合适的保存方法， 如冷藏、冷冻、真空等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
样品处理：对样品进行预处理，如 清洗、干燥、粉碎等
样品运输：确保样品在运输过程中 的安全和完整性
实验准备： 仪器、试 剂、样品 等
实验步骤： 按照实验 规程进行 操作
实验记录： 详细记录 实验数据、 现象和结 果
实验分析： 对实验数 据进行分 析和解释
PART SIX
实验结果的图形表示：如柱状图、折线图、饼图等 数据的统计分析：如平均值、标准差、置信区间等 实验结果的解释：如误差分析、相关性分析等 实验结果的应用：如预测、决策等
实验结果的准确性：确保实验结果的准确性是解读实验结果的前提 实验结果的可靠性：确保实验结果的可靠性是解读实验结果的关键 实验结果的重复性：确保实验结果的重复性是解读实验结果的基础 实验结果的解释：根据实验结果，对实验现象进行解释，得出结论
声学原理：声波、声 速、声压等
电磁学原理：电磁场、 电磁波、电磁感应等
信号处理：傅里叶变换、快速傅里叶变 换等
统计分析：方差分析、回归分析等
数值计算：数值积分、数值微分等
优化算法：梯度下降法、牛顿法等
概率论与数理统计：概率分布、参数估 计等
线性代数：矩阵运算、向量空间等
PART FOUR
样品采集：选择合适的样品，确保 其代表性和完整性
食品农药残留检 测：检测食品中 的农药残留含量
药物成分分析：确定药物中的有效成分和杂质 药物质量控制：确保药物的质量和稳定性 药物代谢研究：研究药物在人体内的代谢过程 药物相互作用研究：研究药物与药物、食物或其他物质的相互作用
环境监测：监测大气、水质、土壤等环境因素 食品检测：检测食品中的添加剂、农药残留等 药物分析：分析药物成分、药效、副作用等 材料科学：分析材料的成分、结构、性能等
【精品】仪器分析第四版课后题答案ppt课件
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。
仪器分析第四版课后题答 案
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
用两个紧靠近待测物质的标准物（一般选用两个相邻的正构烷烃）标定被 测物质，并使用均一标度（即不用对数），用下式定义：
(2)方程式说明,k值增大也对分离有利,但k值太大会延长分离时间,增加分析成 本. (3)提高柱选择性,可以提高分离度,分离效果越好,因此可以通过选择合适的 固定相,增大不同组分的分配系数差异,从而实现分离.
11.对担体和固定液的要求分别是什么?
答:对担体的要求; (1)表面化学惰性,即表面没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学 反应. (2)多孔性,即表面积大,使固定液与试样的接触面积较大. (3)热稳定性高,有一定的机械强度,不易破碎. (4)对担体粒度的要求,要均匀、细小，从而有利于提高柱效。但粒度过小， 会使柱压降低，对操作不利。一般选择40-60目，60-80目及80-100目等。
仪器分析第四版第四章课件
§4-3电位法测定溶液的pH值
指示电极：玻璃电极；参比电极：饱和甘汞电极； 测定仪器：高阻抗毫伏计（精度±0.1mV)
一、玻璃电极响应原理
pH玻璃电极是一种特定配方 的玻璃（摩尔分数Na2O=22%， CaO=6%，SiO2=72%）吹制成 球状的膜电极（厚度约30~100μm
玻璃泡中一般为0.1mol/L的HCl 溶液（内参比溶液），其中一 根Ag/AgCl电极（内参比电极）
敏化电极
气敏电极 氨电极、硫化氢电极
酶电极 葡萄糖电极、 组织电极
1、晶体（膜）电极
由难溶盐经过加压或拉制成单晶、多晶或混晶 的活性膜。
响应机理：由于晶格缺陷引起的离子传导作用，接 近空穴的可移动离子移动至空穴中，便产生电流。
空穴的大小、形状、电荷分布等，一定的电极 膜只能容纳特定的可移动晶格离子，其他离子不可 进入。
Ca2+（带电荷离子交换剂） 中性载体：冠醚
3、气敏电极（气体传感器)
又称气体传感器，由一对电极：离子选择性 电极和参比电极组成的化学电池。
作用原理：利用待测气体对某一化学平衡的影 响，使平衡中的某特定离子活度发生变化，再 用离子选择性电极反映该离子的活度变化，从 而求出试液中被测气体的分压（含量）
子组成的电极体系，如Ag/AgC2O4,CaC2O4) (4) 第零类电极： 惰性金属
2、选择性电极
（1）离子选择性电极(ion selective electrode, ISE) 包括常见的各种膜电极。
（2）生物活性物选择性电极。 包括组织电极和酶电极。
（3）场效应微电子传感器（集成电极）
四、电极上半反应的电极电位（E )
2.303RT k 2F lgaS2 可测离子：Ag+，S2-
《仪器分析》幻灯片PPT
〔三〕物质对光的选择性吸收 当辐射光通过某物体时〔气、液、固〕。
其中某些频率的光被物质选择性吸收， Io I , 即局部辐射能被转移到了物质的原子或分 子上，从而使这些粒子的能级发生跃迁〔基 态 激发态〕。
物质对光产生选择性吸收必须符合：
因为不同物质，分子构造不同，跃迁时 能级差不同，决定了其对光的选择性吸收。
激发态的分子〔原子〕不稳定〔瞬间〕，
吸收光谱法
分子吸收光谱法：物质分子在辐射能作用下，分子内部能 级发生跃迁，产生分子吸收光谱，据此建立的分析方法。 〔UV、 VIS 、 IR)
原子吸收光谱法〔基于被测元素基态原子在蒸气状态下对 特征电磁辐射的吸收而进展元素定量分析的方法----金属元 素〕
核磁共振波谱法〔在外磁场作用下，用10—100m无线电波 照射分子，可引起分子中某种核的能级跃迁，使原子核从 低能级跃迁到高能级，即核磁共振，且在某些特定磁场强 度处产生强弱不同的吸收信号。以吸收信号频率对信号强 度作图---NMR波谱图--- NMR 法〕
电磁辐射和电磁波谱
〔一〕电磁辐射
光为电磁辐射，又称电磁波，是宇宙间的一 种能量形式，以极高速度通过空间传播〔 无线电波〕。具有波粒二象性，即波动性和粒 子性。
波动性：
其中 : 波数〔cm-1)
例 计算 =200nm
=?
=?
粒子性：
一个光子具有的能量
h: planck (6.626×10-34 J·S； 6.626 ×10-27 erg ·S) 1eV=1.602 ×10-12 erg = 1.602 ×10-19 J 由上式知，光子越短，越高，E越大
解：
Lambert-Beer定律的应用条件
1.单色光〔复色光失效〕 2.稀溶液 3.可见光、紫外线、红外线 4.气体、液体、透明均质固体 5.吸收值具有加合性，如溶液中有2种或2种以上组 分共存且不互相影响性质，此定律仍然适用，那么： A总=A1 +A2 +…+An 这是测定混合物的依据。
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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(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。 （3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的 挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽 可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。
（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允 许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一 些。
（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度 要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）
（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5uL,气体 试样0.1~10mL. (7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。
(2) 分子扩散项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的 形式存在于柱的很小一段空间中，在“塞子”的前后 ( 纵向 ) 存在着浓 差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于 载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质 量较大的载气 ( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但 反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。 (3) 传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两项。 所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中 试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行 缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱：
6.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:参见教材P14-16
A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。 下面分别讨论各项的意义： (1) 涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动 方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而 引起色谱的扩张。由于 A=2λdp ，表明 A 与填充物的平均颗 粒直径 dp度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体， 并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。
仪器分析第二章 习题答案
1.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．
7. 当下述参数改变时: (1)增大分配比,(2) 流动相速度 增加, (3)减小相比, (4) 提高柱温,是否会使色谱峰变 窄?为什么?
答:(1)保留时间延长,峰形变宽 (2)保留时间缩短,峰形变窄 (3)保留时间延长,峰形变宽 (4)保留时间缩短,峰形变窄
8.为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?
当流速较小时，分子扩散 (B 项 ) 就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分 子质量较大的载气 (N2 ， Ar ) ，使组分在载气中有较小 的扩散系数。而当流速较大 时，传质项 (C 项 ) 为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气 (H2 ,He ) ，此时组 分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。
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/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.
液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发 生质量交换，达到分配平衡，然后以返回气液界面 的传质过程。这个过 程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口 运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为：
对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略 。
由上述讨论可见，范弟姆特方程式对于分离条件的选择具有指导意义。 它可以说明 ，填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、 固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。 用在不同流速下的塔板高度 H 对流速 u 作图，得 H-u 曲线图。在曲线的 最低点，塔板高度 H 最小 ( H 最小 ) 。此时柱效最高。该点所对应的流速 即为最佳流速 u 最佳 ，即 H 最小 可由速率方程微分求得：
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(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。 （3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的 挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽 可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。
（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允 许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一 些。
（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度 要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）
（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5uL,气体 试样0.1~10mL. (7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。
(2) 分子扩散项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的 形式存在于柱的很小一段空间中，在“塞子”的前后 ( 纵向 ) 存在着浓 差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于 载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质 量较大的载气 ( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但 反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。 (3) 传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两项。 所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中 试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行 缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱：
6.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:参见教材P14-16
A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。 下面分别讨论各项的意义： (1) 涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动 方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而 引起色谱的扩张。由于 A=2λdp ，表明 A 与填充物的平均颗 粒直径 dp度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体， 并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。
仪器分析第二章 习题答案
1.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．
7. 当下述参数改变时: (1)增大分配比,(2) 流动相速度 增加, (3)减小相比, (4) 提高柱温,是否会使色谱峰变 窄?为什么?
答:(1)保留时间延长,峰形变宽 (2)保留时间缩短,峰形变窄 (3)保留时间延长,峰形变宽 (4)保留时间缩短,峰形变窄
8.为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?
当流速较小时，分子扩散 (B 项 ) 就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分 子质量较大的载气 (N2 ， Ar ) ，使组分在载气中有较小 的扩散系数。而当流速较大 时，传质项 (C 项 ) 为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气 (H2 ,He ) ，此时组 分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。
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/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.
液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发 生质量交换，达到分配平衡，然后以返回气液界面 的传质过程。这个过 程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口 运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为：
对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略 。
由上述讨论可见，范弟姆特方程式对于分离条件的选择具有指导意义。 它可以说明 ，填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、 固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。 用在不同流速下的塔板高度 H 对流速 u 作图，得 H-u 曲线图。在曲线的 最低点，塔板高度 H 最小 ( H 最小 ) 。此时柱效最高。该点所对应的流速 即为最佳流速 u 最佳 ，即 H 最小 可由速率方程微分求得：