仪器分析习题答案气象色谱液相色谱

P67-68

1. 色谱法区别于其他分析方法的主要特点是什么？

色谱法是以其高超的分离能力为特点，他的分离效率远远高于其他分离技术如蒸馏、萃取、离心等方法。色谱法有许多优点：⑴分离效率高；⑵应用范围广；⑶分析速度快；⑷样品用量少；⑸灵敏度高；⑹分离和测定一次完成，可以和多种波谱分析仪器联用。

5.根据速率理论，提高色谱柱效的途径有哪些？

范氏方程式对于分离条件的选择具有指导意义，填充均匀程度，固定相（担体）粒度，载气种类，载气流速、柱温、固定相液膜厚度等因素对色谱柱效能，峰扩张程度都有影响。组分在色谱柱内运行的多路径及浓度梯度造成的分子扩散和组分在气、液两相间的质量传递不能瞬间达到平衡，是造成色谱扩张、柱效能下降的主要原因。

10. 某气相色谱柱的范第姆特方程式中的常数如下：A=0.01cm，B=0.57cm2·s－1，C=0.13s。计算最小塔板高度和最佳线速度。

答：H= A + B/u + Cu,

H≥A + 2(BC)1/2，其中，B/u = Cu时，等式成立。代入参数，

H=0.55cm ；u=2.09cm/s。

12.某物质色谱峰的保留时间为65秒，半峰宽为5.5秒。若柱长为3米，则该柱子的理论

塔板数多少？

答：n = 5.54(t R/Y1/2)2，代入各数据，得n=774。

13.某试样中，难分离物质对的保留时间分别为40秒和45秒，填充柱的塔板高度近似为1

毫米。假设两者的峰底宽度相等。若要完全分离（R=1.5），柱长应为多少？

答：L = 16R2[r21/( r21 - 1)]2H有效，r21= 45/40，R=1.5, H有效= 1mm, 则L=2916mm

14.气液色谱柱长2米。当载气流量为15mL/min时，相应的理论塔板数为2450块。而当

载气流量为40mL/min时，相应的理论塔板数为2200块。试计算最佳载气流速是多少？

在最佳载气流速时色谱柱的理论塔板数是多少（A=0）？

答：气相色谱下，H= L/n=A + B/u + Cu = B/u + Cu，最佳载气流速为u=(B/C)1/2, 方法参见第10题或P81，得

200/2450= B’/15 + 15C’

200/2200= B’/40 + 40C’,

这里，V=60Au，B’= 60AB, C’= C/60A, A为柱截面积，V为流量

解得，B’=0.836 ,C’=1.75 x 10-3 ,60Au =(B’/C’) 1/2=V，

因此，V=22mL/min；H=0.0765cm →n=2614.

P83

1.气相色谱仪的核心部件是什么？

色谱柱是气相色谱仪的核心部件。多组分样品能否完全分离，主要决定于色谱柱的效能和选择性，色谱柱又可分为填充柱和空心毛细管柱。毛细管柱一般内径为0.1～0.5mm，长30～300m，空心管壁涂有固定液，主要用于复杂混合物的分析。其分离效能高，但柱容量较低。

2.气相色谱仪的检测类型有哪几种？各有什么特点？各适合哪类物质的分析？

气相色谱检测器按其原理不同可分为浓度型和质量型两大类：浓度型检测器的响应信号由进入检测器的组分浓度所决定，如热导池、电子捕获检测器等；而质量型检测器的响应信号则上单位时间内进入检测器的组分质量所决定，如氢焰、火焰光度检测器等等。

（1）热导池检测器（TCD）是一种应用很广泛的通用型检测器，它的结构简单，灵敏度适宜，稳定性较好，对所有物质都有响应。

（2）氢焰离子化检测器（FID）对大多数有机物有很高的灵敏度，结构简单、响应快、稳定性好，是目前应用最广的检测器之一。

（3）电子捕获检测器（ECD）是一种高灵敏度的选择性检测器，它只对具有电负性的物质（如含卤素，S，P，N，O的化合物）有响应，电负性越强，灵敏度越高，响应信号与进入检测器的电负性物质浓度有关，ECD是浓度型检测器。

（4）火焰光度检测器（FPD）对硫、磷化合物的高选择性、高灵敏度的检测器，亦称硫磷检测器。

6.分离温度与组分保留时间有什么关系？温度升高，色谱峰形将发生什么改变？

分离温度直接影响分离度和组分的保留时间。首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存在）范围

之内。温度升高，被测组分在气相中的浓度增加，K变小，t R缩短，色谱峰变窄变高,分离度增加；但对于低沸点组份峰易产生重叠，使分离度下降。

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1.现代高效液相色谱的显著特征是什么？

高效液相色谱法的特点是高压、高效、高速、高灵敏度。适用于高沸点、热不稳定及生化试样的分析。

（1）高压:在高效液相色谱中，为了获得高柱效而使用粒度很小的固定相（<10μm），液体流动相高速通过时，将产生很高的压力，其工作压力范围为150～350×105 Pa。

（2）高速。高效液相色谱由于釆用了高压，流动相流速快，因而所需的分析时间较经典的柱色谱少得多。

（3）高效。高效液相色谱分析的柱效能约可达3万塔板/米以上，气相色谱的柱效能只有约2 000塔板／米。

（4）高灵敏度。由于采用了高灵敏度的检测器，最小检测量可达10-9g，甚至10-11g。而所需试样量很少，微升数量级的试样就可以进行全分析。

（5）可用于高沸点的、不能气化的、热不稳定的以及具有生理活性物质的分析。一般来说，沸点在450℃以下，相对分子质量小于450的有机物可用气相色谱分析，但这些物质只占有机物总数的15％～20％，而其余的80％～85％，原则上都可采用高效液相色谱分析。

2.为什么高效液相色谱分离柱的柱压比较高？

在高效液相色谱中，为了获得高柱效而使用粒度很小的固定相（<10μm），液体流动相高速通过时，将产生很高的压力，其工作压力范围为150～350×105 Pa。

3.高效液相色谱中常用哪些检测器？各有什么特点？哪些适合梯度淋洗？

答：高效液相色谱要求检测器具有灵敏度高、重现性好，响应快、检测限低、线性范围宽、应用范围广等特性。目前应用较广的有紫外光度检测器，差示折光检测器，荧光检测器等数种。

(1)紫外光度检测器：紫外光度检测器的作用原理是基于待测组分在流出色谱柱后对特定波长紫外光的选择性吸收的大小，待测组分的浓度与吸光度的关系遵从比尔定律。这种检测器的灵敏度很高，其最小检测浓度可达10-9g·mL-1。对温度和流速都不敏感，可用于梯度洗提，结构也较简单。其缺点是不适用于对紫外光完全不吸收的试样，也不能使用对紫外光不透过的溶剂如苯等。

(2)荧光检测器：荧光检测器是利用许多物质在受到紫外光激发后能发射荧光的性质而制成的检测器。被测物受强激发光照射后，辐射出比紫外光波长更长的荧光，荧光强度与被测物浓度成正比，通过荧光检测器采用光电倍增管使光信号转变为电信号检测出来。荧光检测器的灵敏度一般要比紫外光度检测器高2个数量级，选择性也好．但其线性范围较差。

(3)差示折光检测器：差示折光检测器是利用连续测定工作池中试液折射率的变化，来测定试液浓度的检测器。溶有被测组分的载液和单纯载液之间折射率之差，和被侧组分在试液中的浓度直接有关，因此可以根据折射率的改变，测定被测组分。

8.正相色谱柱与反相色谱柱是如何界定的？各适合哪类物质的分离？