色谱分析法

色谱分析法
' t R ,1 2
题目
1. 在一个 在一个3.0 m的色谱柱上，分离一个样品的结果如下图： 的色谱柱上， 的色谱柱上 分离一个样品的结果如下图：
' ' 计算：(1) 两组分的调整保留时间 t R ,1 及 t R ,2 ； 计算： (2) 用组分 计算色谱柱的有效塔板数 有效及有效塔板高度 有 用组分2计算色谱柱的有效塔板数 有效及有效塔板高度H有 计算色谱柱的有效塔板数n有效及有效塔板高度 效； (3) 两组分的容量因子 1及k 2； 两组分的容量因子k (4) 它们的分配系数比 及分离度； 它们的分配系数比α及分离度 及分离度； (5) 若使两组分的分离度为 所需要的最短柱长。(已知死时间和 若使两组分的分离度为1.5所需要的最短柱长 已知死时间和 所需要的最短柱长。 两组分色谱峰的峰宽均为1.0min) 两组分色谱峰的峰宽均为
R= k n α −1 n t R 2 − t R1 × × 2 = × 4 k2 + 1 4 tR2 α
(5)
4.6 × 10 3 17 − 14 R= × = 3.0 4 17 L1 3.0 3.0 R1 = = 1.5 R2 L2 L2
L2 = 0.75m
题目
2. 二个色谱峰的调整保留时间分别为 二个色谱峰的调整保留时间分别为55s和83s，若所用柱的塔板高 和 ， 度为1.1mm，两个峰具有相同的峰宽，完全分离两组分需要的色 度为 ，两个峰具有相同的峰宽， 谱柱为多长？ 谱柱为多长？ 解题思路: 该题是通过对色谱柱长的计算，达到掌握分离度、 解题思路 该题是通过对色谱柱长的计算，达到掌握分离度、塔板理 论的目的。 论的目的。 在分离度一节中基于两个峰具有相同的峰宽，曾导出了分离度R、 在分离度一节中基于两个峰具有相同的峰宽，曾导出了分离度 、柱 与两组分保留值r 长L与两组分保留值 21 三者之间的数学关系式，题中未直接给出保留 与两组分保留值 三者之间的数学关系式， 但由给出的两峰调整保留时间数据计算出r 值r21 ，但由给出的两峰调整保留时间数据计算出 21后，将相应数据 代入公式即可计算出达到给定分离度下需要的色谱柱长。 代入公式即可计算出达到给定分离度下需要的色谱柱长。 题中“两个峰具有相同的峰宽”是公式推导过程的前提条件。 题中“两个峰具有相同的峰宽”是公式推导过程的前提条件。完全 分离意味着给出了“ 分离意味着给出了“R=1.5”。 。
' t R ,1 2
分析
解题思路： 解题思路：该题主要是要求掌握色谱理论中的一些基本概念以及塔板 理论。保留时间（ 死时间（ 与调整保留时间（ 理论。保留时间（tR）、 死时间（tM）与调整保留时间（ t´R ）三者关系
容量因子可由实验数据测得， 为：t´R ＝ tR－ tM ；容量因子可由实验数据测得，它和保留时间存在关系
0.1623 = 0.0605 + (0.68 / u ) + 0.0027u
解得: 解得 u1 = 8.7cm·s-1 u2 = 29cm·s-1 即线速度在8.7～ 范围内, 可保持柱效率在90%以上 以上. 即线速度在 ～29cm·s-1 范围内 可保持柱效率在 以上
题目
4. 组分A和 在某毛细管柱上的保留时间分别为 在某毛细管柱上的保留时间分别为12.5min 和12.8min， 组分 和B在某毛细管柱上的保留时间分别为 ， 理论塔板数对A和 均为 均为4300，计算： 理论塔板数对 和B均为 ，计算： (1) 组分 和B能分离到什么程度？ 组分A和 能分离到什么程度 能分离到什么程度？ (2) 假定 和B的保留时间不变，而分离度要求达到 ，则需多少 假定A和 的保留时间不变 而分离度要求达到1.5， 的保留时间不变， 塔板数？ 塔板数？
= 0.4594
（2） 已知 1，R2，n1，得 ） 已知R
R2 1 .5 n2 = n1 = × 4300 = 63969块 R 0.389 1
2 2
题目
气相色谱法测定某试样中水分的含量。称取0 0186g 5. 气相色谱法测定某试样中水分的含量。称取0.0186g内标物加到 125g试样中进行色谱分析， 3.125g试样中进行色谱分析，测得水分和内标物的峰面积分别是 135mm 162mm 已知水和内标物的相对校正因子分别为0 55和 135mm2和162mm2。已知水和内标物的相对校正因子分别为0.55和 58，计算试样中水分的含量。 0.58，计算试样中水分的含量。
解题过程
解：
（1）由公式 n = 5.54 t R ） Y 1/ 2
Y1 / 2(1) =
得，
=
2
(n / 5.54)
tR
1/ 2
(4300 / 5.54)
1/ 2
12.5
1/ 2
= 0.4487
同理： Y1 / 2 ( 2 ) = 同理：
(4300 / 5.54)
12.8
解题过程
解：
两组分相对保留值： 两组分相对保留值：
' t R 2 83 r21 = ' = = 1.5 t R1 55
已知塔板高度H，以及R，代入得： 已知塔板高度 ，以及 ，代入得：
r 1.5 L = 16 R 2 21 H = 16 × 1.5 2 × × 1.1mm = 356.4mm r −1 1. 5 − 1 21
2 2 2 2
解题过程
由以上结果按列三元一次方程 0.1523 = A + B / 11 + 11C 0.1524 = A + B / 25 + 25C 0.1857 = A + B / 40 + 40C 解得: 解得 A = 0.0605(cm) ； (2)
u opt = (B C )
1/ 2
B = 0.68(cm2·s-1) ；
；分离度与
相邻两组分的保留时间、有效塔板数存在关系： 相邻两组分的保留时间、有效塔板数存在关系：
相应柱长与分离度有关系： 相应柱长与分离度有关系： L = 16 R
2
(
r21 2 ) ⋅ H 有效 r21 − 1
对同样组分、相同柱子，所需柱子长度L可根据与R之间， 对同样组分、相同柱子，所需柱子长度L可根据与R之间，柱长之比等于分离 度平方之比求得。 度平方之比求得。
2 2
所以完全分离需要色谱柱长为356.4mm。 。 所以完全分离需要色谱柱长为
题目
2m长的色谱柱上 以氦为载气， 长的色谱柱上， 3. 在2m长的色谱柱上，以氦为载气，测得不同载气线速度下组分 的保留时间和峰底宽Wb如下表 (cm·su(cm·s-1) tR(s) Wb(s) 11 2020 223 25 888 99 40 558 68 计算： 计算：1.Van Deemter 方程中A、B、C 值； 2.最佳线速度 2.最佳线速度uopt及最小板高Hmin； 3.载气线速度 在什么范围内，仍能保持柱效率为原来的90% 3.载气线速度u在什么范围内，仍能保持柱效率为原来的90% 。
即试样中水分的含量为0.47% 。 即试样中水分的含量为
题目
有一含有四种组分的样品，用气相色谱法FID检测器测定含量， FID检测器测定含量 6. 有一含有四种组分的样品，用气相色谱法FID检测器测定含量， 实验步骤如下： 实验步骤如下： 准确配制苯(基准物、内标物)与组分A i. 测定校正因子 准确配制苯(基准物、内标物)与组分A、B、C及D 的纯品混合溶液，它们的质量(g)分别为0.435 0.653、0.864、 (g)分别为0.435、 的纯品混合溶液，它们的质量(g)分别为0.435、0.653、0.864、 0.864及1.760。吸取混合溶液0.2μL 进样三次， 0.2μL。 0.864及1.760。吸取混合溶液0.2μL。进样三次，测得平均峰面 分别为4.00 6.50、7.60、8.10及15.0面积单位 4.00、 面积单位。 积，分别为4.00、6.50、7.60、8.10及15.0面积单位。 测定样品在相同的实验条件下，取样品0.5μL 进样三次， 0.5μL， ii. 测定样品在相同的实验条件下，取样品0.5μL，进样三次，测得 的相对峰面积分别为3.50 4.50、4.00及2.00。 3.50、 A、B、C及D的相对峰面积分别为3.50、4.50、4.00及2.00。已知 它们的相对分子质量分别为32.0 60.0、74.0及88.0。 32.0、 它们的相对分子质量分别为32.0、60.0、74.0及88.0。 计算各种组分的：（ ：（1 相对质量校正因子和质量分数。 计算各种组分的：（1）相对质量校正因子和质量分数。 相对摩尔校正因子和摩尔分数。 （2）相对摩尔校正因子和摩尔分数。
解题过程
解：
试样中水分的含量为： 试样中水分的含量为：
f i ' Ai mS ' mi f s As mS f i ' Ai ci = × 100% = × 100% = × 100% ' W W W f s As
135 × 0.55 × 0.0186 = × 100% = 0.47% 162 × 0.58 × 3.125

2
c.
R n 2 = 2 n1 R 1
2
根据题目给出的已知条件，首先求出 、 组分的半峰宽 或峰底宽Y） 组分的半峰宽（ 根据题目给出的已知条件，首先求出A、B组分的半峰宽（或峰底宽 ）, 再 根据（ ）、（ ）、（c）公式进行计算。 根据（b）、（ ）公式进行计算。
解题思路: 解题思路 首先求出不同线速度下的H, 根据对应的H 解三元一次方程求出
A、B、C的值。 的值。
解题过程
解： (1)
u1 = 11cm/s t 2020 n1 = 16 R = 16 × = 1313 块 W 223 b L 200 H1 = = = 0.1523 cm n1 1313 u 2 = 25 cm/s 888 n2 = 16 × = 1287 块 99 200 H2 = = 0.1554 cm 1287 u 3 = 40 cm/s 558 n3 = 16 × = 1077 块 68 200 H3 = = 0.1857 cm 1070
解题过程
解： (1) (2)
' t R ,1 = 14.0 − 1.0 = 13.0 min
' t R , 2 = 17.0 − 1.0 = 16.0 min
n有效
' tR 2 16.0 2 = 16( ) = 16 × ( ) = 4.1 × 10 3 块 Wb 1.0
(3) (4)
3.0 × 10 3 H 有效 = = = 0.73mm n有效 4.1 × 10 3 ' ' t R 16.0 t R 13.0 k2 = = = 16 k1 = = = 13 t0 1.0 t0 1.0 2 2 tR 17 k 2 16 3 n = 16 = 16 × = 4.6 × 10 α= = = 1 .2 1 .0 W k1 13 L
1/ 2
C = 0.0027(s)
= (0.68 0.0027 )
1/ 2
= 15.87cm ⋅ s -1
1/Biblioteka Baidu2
H min = A + 2(B ⋅ C )
= 0.0605 + 2 × (0.68 × 0.0027 )
= 0.1462cm
(3) 90% 以上的柱效为： H min / 0.9 = 0.1462 / 0.9 = 0.1623cm 以上的柱效为：
解题思路: 因为分离度和色谱参数存在下列关系 解题思路 因为分离度和色谱参数存在下列关系：
a.
Rs = 2(t R 2 − t R1 ) 2(t R 2 − t R1 ) = Wb2 + Wb1 1.699(Y1 / 2 ( 2 ) + Y1 / 2 (1) )
b.
t n = 5.54 R Y 1/ 2
' tM 1 tR − tM tR ⇒k = = 式： = tR 1 + k tM tM
；塔板理论中，有效塔板数、有效塔板高度与区域 塔板理论中，有效塔板数、
2 ' tR = 16 ( ) W b 2
宽度的存在关系： 宽度的存在关系：
n
有效
' tR = 5 . 54 ( ) Y1/2
H 有效 =
L n有效
解题思路: 因为用到内标物，所以属于色谱定量分析三种计算方法中的内 解题思路 因为用到内标物，
标法，其基本原理是在试样中准确加入一定量内标物，根据待测组分与内标 标法，其基本原理是在试样中准确加入一定量内标物， 物的质量比进行计算： 物的质量比进行计算： mi f i ' Ai f i ' Ai = ' ⇒ mi = m s ' ms f s As f s As