仪器分析色谱学基础

气相色谱： 1. 气相色谱的基本设备包括那几部分,各有什么作用?答：主要包括：①载气系统②进 样系统③色谱柱④温控系统⑤检测系统 作用：①载气可以携带气化了的式样进入色谱柱，进行分离②进样就是把试样快速而 定量地加到色谱柱上端③色谱柱是色谱仪的心脏， 主要进行色谱分离④温控系统控制进样系 统、 色谱系统、 及检测系统的温度⑤检测系统将个组分及其浓度的变化以易于测量的电信号 显示出来。 2．试以塔极高度 H 做指标讨论气相色谱操作条件的选择。 1）当色谱柱长度一定时，塔板高度 H 越小，则塔板数 n 越大，被测组分在柱内被分配的 次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。2）不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同， 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。3）柱效不能表 示被分离组分的实际分离效果， 当两组分的分配系数 K 相同时， 无论该色谱柱的塔板数多大， 都无法分离 4）塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也 无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。 3. 试述速率方程式中 A、B、C 三项的物理意义。答：A 为涡流扩散项 A= 2d ，与固定相 颗粒大小， 几何形状及装填紧密程度有关； B 为分子扩散相 B= 2D G。 C 为传质阻力相 C=C1+Cg
2
4. 为什么可用分辨率 R 作为色谱柱的总分离效能指标。答：由 R=
t RB t R A 1 Wb ( B ) Wb ( A) 2


即
分辨率 R 为相邻两峰保留值之差与两峰宽之和一半的比值。又有 R=
t RB t R A 4
(对于相邻
两个峰可以人为其峰宽大至相等)。当 R=1 时，峰间距离等于 4 ，称为 4 分离。此时，峰 有 2%的相互重叠，这已适合于多数定量分析的需要。当 R=1.5 时，峰间距离等于 6 ，称为 6 分离，峰重叠小于 1%，可以认为两峰已经完全分离开了。当然，若 R 值越大，分离效果 会更好，但会延长分离时间。所以分辨率作为色谱柱的总分离效能指标。 5. 能否根据理论塔板数来判断分离的可能性？为什么？答：不能。因为，在实际应用 中，常常出现计算出的 n 值虽然很大，但色谱柱的分离效率却不高的现象。这是由于未将不 参与柱中分配的死时间 tM 扣除，即理论塔板数 n 未能真实地反映出色谱柱的分离效能。 6. 对载体和固定液的要求分别是什么?答： ⑴要求载体比表面积要大， 化学稳定性及热 稳定性好，粒度均匀，有足够的机械强度。⑵对固定液的要求：①在使用温度下为液体，热 稳定性及化学稳定性好； ②在操作温度下黏度要低， 以保证固定液能均匀地分布在载体上形 成均匀的液膜；③能溶解被分离混合物中的各组分，使各组分有足够的分离能力。 7. 试比较红色担体和白色担体的性能,它们各使用在哪些方面?答：红色担体孔径小， 表孔密集，比表面积较大，机械强度好。适宜分离非极性或弱极性组分的试样。白色担体颗 粒疏松，孔径较大，比表面小，机械强度较差。氮吸附性显著减小，适宜分离极性组分试样。 8. 固定液可分为哪几类？为什么这样划分？如何选择固定液。答：①一般按化学结构 类型和极性进行分类， 分为烃类和硅氧烷类②以便总结出一些规律供选用固定液时参考。 ③ “相似相容” ，选择与试样性质相近的固定液。 9. 色谱定性的依据是什么，主要有哪些定性方法。答：各种物质在一定的色谱条件下 均有确定的保留值，因此，保留值可以作为一种定性指标。主要方法：①利用纯物质的对照 定性；②相对保留值法；③加入已知物增加峰高法；④保留指数定性法。 10．假设一个未知油剂样品，请设计一种气象色谱分析方法，并概述分析过程。 首先根据油品性质选择合适的色谱柱和检测器。根据相似相溶原理选择合适的色谱柱， 根据所检测的物质，选择合适的检测器类型，然后再根据物质选择合适的色谱条件（包括检 测器温度、进样口温度、分离度等） 液相色谱： 1、正相 HPLC 与反相 HPLC 的主要不同之处什么？各适合分离什么物质？答：①在正相色 谱中，一般采用极性键合固定相，在反相色谱中，一般采用非极性键合固定相。②正相 HPLC 主要用于分离异构体，极性不同的化合物，特别是用来分离不同类型的化合物。反相 HPLC 不仅可以分离不同类型的化合物，尤其适于分离同系物，非极性及极性较弱的化合物。 2、何为梯度洗脱？什么情况下采用梯度洗脱？答：梯度洗脱就是在分离过程中使两种或 两种以上不同极性的溶剂按一定程序连续改变他们之间的比例， 从而使流动相的强度、 极性、 PH 或离子强度相应地变化，以达到提高分离效果，缩短分离时间的目的。当两种或两种以 上的溶剂结构与性质相似不易于分离时，应采用梯度洗脱。 3、液相色谱中最常用的检测器是什么检测器，它适合那些物质的检测？答：液相色谱中 最常用的检测器是紫外检测器，对大部分有机化合物有响应。 4、 某组分在 ODS 柱上,以 80％甲醇作流动相时的保留时间为 10min,如果用 60％甲醇作流 动相，组分的保留时间是增加，还是减小？如果将 80％甲醇换成 80％异丙醇后，又会怎样
一、填空： 1. 氢火焰离子化检测器和热导池检测器分别属于（质量）和（浓度）型检测器。气相色谱 仪的心脏是（色谱柱） 。 2. 固定液一般是按照（相似相溶）原理选择；在用极性固定液分离极性组分时，分子间作 用力主要是（静电力） ，极性愈大，保留时间就愈（长） 。 3. 固定液通常是高沸点的有机化合物，这主要是为了保证固定液在使用温度下有（较好的 热稳定性及化学稳定性） ，防止（固定液分解） 。 4. 用于气液色谱的担体主要分为（硅藻工型） 。 （非硅藻工型）两类。 5. 与填充柱相比，毛细管色谱柱的相比（β）大，有利于实现快速分析。但其柱容量（小） 。 6. 在 HPLC 仪中，为了克服流动相流经色谱柱时受到的阻力，要安装（高压输液泵） 。 7. 气相色谱分析中，载气仅起输送作用；而液相色谱分析中，流动相还要直接参加____反 应____，要想提高高效液相色谱的柱效，最有效的途径是（高压输流动相） 。 8. 欲分离位置异构体化合物，宜采用的高效液相色谱的分离模式是（化学键和相色谱法） 。 9、色谱法中，将填入玻璃管内静止不动的一相称为（固定相） ，自上而下运动的一相称 为（流动相） ，装有 固定液的柱子称为色谱柱。 10、液相色谱检测器一般可用紫外检测器， （示差折光检测器） ；气相色谱检测器可用（氢火 焰离子检测器 ） ， （热导检测器） ， （火焰光度检测器）等。 简答题： 色谱学分析基础： 1、 色谱塔板理论的假设？答：塔板理论是将色谱柱比作蒸馏塔，把一根连续的色谱柱设 想成由许多小段组成。在每一小段内，一部分空间为固定相占据，另一部份空间充满 流动相。组分随流动相进入色谱后，就在两相进行分配。并假定在每一小段内组分可 以很快地在两相中达到分配平衡，这样一个小段称作一个理论塔板，一个理论塔板的 长度称理论塔板的高度。经过多次分配平衡，分配系数小的组分先离开蒸馏塔，分配 系数大的组分后离开蒸馏塔。由于色谱柱内塔板数相当多，因此即使组分分配系数只 有微小差别，仍可获得好的分离效果。 2、 色谱定性的方法都有哪些？答：利用纯物质对照性；相对保留值法；加入已知物增加 峰高法；保留指数定性法；其他方法。 3、 内标法定量分析时，内标物选择应满足那些条件？答：①内标物应是试样中原来不存 在的物质，性质与被测物质相近，能完全溶解于试样中，但不能与试样发生化学反应 ②内标物的峰位置应尽量靠近被测组分的峰， 或位于几个被测物质的峰的中间并与这 些色谱峰完全分离③内标物的质量应与被测物质质量相接近， 能保持色谱峰大小差不 多 4、 色谱分析中，固定相的选择原则是什么？相似相溶原理。选择与试样性质相近的固定 相 5、 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? 答：当两个质量相同的不同组分在相同条件下使用同一个检测器进行测定时，所得的峰面 积却常不同。因此，混合物中某一组份的质量分数并不等于该组分的峰面积在各组分峰面
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积总和中所占的百分率。这样就不能直接利用峰面积计算物质的含量。为了使峰面积能真 实的反应物质的质量，就要对峰面积进行校正，即在定量计算时引入校正因子 在归一化法，测定同系物或性质很相近物质，响应值大小一样的话或很接近，把他们的 （相对）相应因子或校正因子看做 1 时，可省略定量校正因子。测某种物质（很纯）的 纯度时，因杂质含量很小，也可省略定量校正因子来计算。 6、 总结色谱法的优点。答：①分离效能高②灵敏度高③分析速度快④应用范围广 7、 色谱流出曲线可解决的问题有哪些？组分数，定性，定量，柱效，柱选择性 8、 根据你所学知识，填写下表。 色谱分析法 基本原理 以气体为流动 生命科学、材料 相，采用冲洗 气相色谱法 法的柱色谱分 环境科学 离技术 非线形等温吸附 以液体为流动 液相色谱法 相的新的柱色 谱技术 生命科学、材料 科学、 信息科学、 环境科学 低分子~生物大 常引起峰的拖 分子 尾； 裂解 科学、 信息科学、 性气体， 高聚物困难 点有机物，永久 被分离组分定性 应用领域 分析对象 低分子量、低沸 缺点
L 有效=n 有效 H 有效=1547 0.1=155cm 即柱长为 1.55 米时，两组份可以得到完全分离。
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变化呢？并请作出解释。增加，因为降低流动相浓度，极性增大，作用时间延长。可以增加 保留时间。如果换作异丙醇后，保留时间减小，因为异丙醇极性比甲醇极性小 5、高效液相色谱法的特点？答：①高柱效②高选择性③分析速度快④灵敏度高⑤重复性 好⑥应用范围广 6、在一定条件下，两个组分的保留时间分别为 12.2s 和 12.8s，计算分离度。要达到完 全分离，即 R=1.5，所需要的柱长。(已知 n=3600) 解： Wb1 4
答：所需柱长为 4.34m 7、在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为 85 秒和 100 秒，要达到完全分离，即 R=1.5 。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为 0.1 cm，柱长是多少？ 解： r21
100 1.18 85
n 有效=16 R2 [
r21 1.18 ] 2 16 1.52 ( ) 2 1547 （块） r21 1 0.18
t R1 n

4 12.2 3600
0.8133 ； Wb 2 4
t R2 n

4 12.8 3600
0.8533
分离度： R
2 (12.8 12.2) 0.72 0.8533 0.8133
2 2
R2 1.5 Βιβλιοθήκη BaiduL2 = R L1 0.72 1 4.34m 1