色谱法导论习题

柱不能达到，在上述条件下，A、B不能分离。
9.某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔 板高度H很小，但实际上分离效果却很差，试分析原因。
理论塔板数n是通过保留值来计算的，没考虑到死时间的 影响，而实际上死时间tm对峰的影响很大，特别是当k≤3时， 以导致扣除死时间后计算出的有效塔板数neff很小，有效塔 板高度Heff很大，因而实际分离能力很差。
色谱法导论习题
1. 假如一个溶质的分配比为0.2，则它在色谱柱的流动相中的百 分率是多少？
∵ k = Ws/Wm=0.2 ∴Wm = 5Ws Wm/W×100% = Wm/(Wm+Ws)×100% = 83.3%
2. 对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决 定于组分在色谱柱中的 A．保留值 B．扩散速度 C．分配比 D．理论塔板数
答：根据题意要求的组分在正壬烷后出峰。 ∴Y9=Y10 ∵Y9=Yi=5mm/5mm/min=60s ∴R=2（t'Ri-t'R9）/(Y9+Yi) = (t'Ri-t'R9)/Y9 ∵t'Ri=RY9 + t'R9 =1.5×60+ (400-40) = 450s Ii = 100[9+(lgt'Ri-lgt'R9)/(lgt'R(9+1)-lgt'R9)] = 100[9+(lg450-lg360)/(lg540-lg360) = 952.3
（6） 有效塔板高度Heff (4) 有效塔板数neff = 16×( tR'/Y)2
=16×[(6.6-1.2)]2=1866
(5) 有效塔板高度Heff =L/neff
=2×1000/1866=1.07mm
8.已知组分A和B的分配系数分别为8.8和10，当它们通 过相比β=90的填充柱时，能否达到基本分离（提示： 基本分离Rs=1）
12.在气相色谱分析中为了测定下面组分，宜选用哪种检测 器？为什么？（1）蔬菜中含氯农药残留量； （2）测定有 机溶剂中微量水 （3）痕量苯和二甲苯的异构体； （4）啤 酒中微量硫化物
（1）蔬菜中含氯农药残留量选用电子捕获检测器，因为根 据检测机理电子捕获检测器对含有电负性化合物有高的灵敏 度。残留含氯农药是含有电负性化合物，选用电子捕获检测 器。 （2）溶剂中微量水选用热导池检测器检测，因为热导池检 测器是通用型检测器，只要有导热能力的组分均可测定，故 可测定微量水。 （3）痕量苯和二甲苯的异构体可用氢火焰离子化检测器， 因为氢火焰离子化检测器对含C、H元素的有机化合物有高的 响应信号，特别适合。 （4）啤酒中微量硫化物选用火焰光度检测器，因为火焰光 度检测器是只对硫、磷有响应信号，而且灵敏度高。
7.在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间（tR）6.6min，峰底宽（Y） 0.5min，死时间（tm）1.2min，柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速 （Fc）40ml/min,固定相（Vs）2.1mL，求：(提示：流动相体积，即为死
体积) （1） 分配容量k （2） 死体积Vm （3） 调整保留时间
10.气相色谱采用双柱双气路流程有什么用？
答：气相色谱采用双柱双气路流程主要用于程序升温分析， 它可以补偿由于升温过程中载气流量不稳、固定液流失等使 检测器产生的噪声及基线漂移，从而提高稳定性。 气11作.用载热气导？池检测器时，为什么常用H2和He作载气而不常用氮 答：根据热导池检测器的检测原理，载气与待测组分的导热 系数相差愈大，则灵敏度愈高，一般组分的导热系数都比较 小He，作而载氢气气，、灵氦敏气度导比热较系高数。最另大外，载故气选热用导热系导数系大数，大在的相同H2和的 桥电路电流下，热丝温度较低，桥电流可以升高。如果用氮 气作载气，除了由于氮和被测组分导热系数差别小使热导池 检测灵敏度低以外，还常常由于二元体系导热系数呈非线性 等原因，有时会出现不正常的色谱峰如倒峰，Ｗ峰等。
另外，柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温不能高于固定液 的最高使用温度，否则固定派挥发流失，对分离不利。
(4)载体粒度及筛分范围的选择 载体的粒度愈小，填装愈均匀，柱 效就愈高。但粒度也不能太小。否则，阻力压也急剧增大。一般粒度直径 为柱内径的1／20～l／25为宜。在高压液相色谱中，可采用极细粒度，直 径在μm数量级。
答：α= KB/KA = 10/8.8 = 1.14 k = KB/β= 10/90 = 0.11 由基本分离方程式可推导出使两组分达到某一分离度时，所需 的理论塔板数为 nB = 16Rs2[α/(α-1)]2[(1 + kB)/kB]2 =16×12[1.14/(1.14 - 1)]2[(1 + 0.11)/0.11]2 =16×66.31×101.83 = 1.08×105 因为计算出的n比较大，一般填充
R 2(tr(2) tr(1)) W2 W1
R=0.59R’
R n a 1 k2 4 a k2 1
该方程推导出分离度与相对保留值(a)、理论塔板数(n) 和分配比(k)三个基本参数之间的关系，根据计算得知， 影响分离度的三个参数中，a的增加对分离的改进最有效， k从1增加到3，R只增加到原来的1.5倍．n增加到原来的3 倍，而R只增加到1.7倍．而a从1.01增加到1.1，约增加9%， 而Rs却增加到原来的9倍．
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
19.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?
(2)载气及其流速的选择 当载气线速度较小时，宜选择相对分子量较 大的载气；当载气线速度较大时，宜选择相对分子量较小的载气．载气的 选择还要考虑与检测器相适应．
(3)柱温的选择 柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分 析速度．在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱 温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。具体操作条件的选择应根据实 际情况而定。
5.下列哪些参数改变会引起相对保留值的增加？为什么？ A 柱长增加 B 相比率增加 C 降低柱温D 流动相速度降低
降低柱温会引起相对保留值的增加，因为相对保留值的特点 是只与柱温及固定相种类有关，与其他条件无关。
6若在1m长的色谱柱上测得分离度为0.68，要使它完全分离，则柱长至少 应为多少米？
∵ L2=(R2/R1)2 L1 完全分离R2=1.5 L2=(1.5/0.68)2×1=4.87(m)
1 2
(Y1
Y2
)
4
1 k
分离度同时体现了选择性与柱效能,即热力学因素和动力学因 素,将实现分离的可能性与现实性结合了起来.
B.扩散速度 色谱峰的宽窄主要与色谱动力学因素有关。 3. 载体填充的均匀程度主要影响 A．涡流扩散相 B．分子扩散 C．气相传质阻力 D．液相传质 阻力
A．涡流扩散相 范氏方程中涡流扩散相A=2λdp，λ为填充不规则因子。
4.什么叫死时间？用什么样的样品测定？
不被固定相吸附或溶解的组分，从进样开始到柱后出现最大 值所需要的时间。通常对于热导池检测器用空气作为测试样 品，对于氢火焰离子化检测器，常用甲烷作为测试样品。
(1)分配比k = tR'/tm = (6.6-1.2)/1.2=4.5 (2) 死体积Vm = tmFc = 1.2×40 = 48mL (3) 调整保留时间 VR'= (tR-tm) =5.4min (4) 分配系数K=k β
（4） 分配系数K
=k (Vm/Vs)
（5） 有效塔板数neff
=4.5×(48/2.1)=103
工作条件的选择：
(1)柱长的选择 固然增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽加 大，分析时间延长。因此，填充柱的柱长要选择适当。过长的柱子，总分 离效能也不一定高。一般情况下，柱长选择以使组分能完全分离，分离度 达到所期望的值为准。具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱， 测定两组分的分离度，然后根据基本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜。
(5)固定液及其配比 分离气体及低沸点组分可采用10%～25％配比， 其它组分采用5%～20％配比为宜。
(6)进样量的选择 在实际分析中最大允许进样量应控制在使半峰宽基 本不变，而峰高与进样量成线性关系。一般说来，气体样品进样量为0.1～ 10 mL，液体样品进样量为0.1～10 L．
18.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?
15.气相色谱测定样品中乙酸乙酯，丙酸甲酯，正丁酸甲酯的
色谱数据见下表，死时间为0.6min。
组分
乙酸甲酯 丙酸甲酯 正丁酸甲酯
保留时间tR(min) 2.72
4.92
9.23
峰面积
18.1
43.6
29.9
相对校正因子f'is 0.60
0.78
0.88
(1) 计算每种组分的含量。 (2) 根据碳数规律，预测正戊酸甲酯的保留时间。
据经验式定性
–1）碳数规律：在一定温度下，同系物的调整 保留时间tr’的对数与分子中碳数n成正比： lgtr’=An+C (n3) 如果知道两种或以上同系物的调整保留值， 则可求出常数A和C。未知物的碳数则可从色谱 图查出tr’后，以上式求出。
–2）沸点规律：同族具相同碳数的异构物，其 调整保留时间tr’的对数与分子中沸点Tb成正比： lgtr’=ATb+C
• （1）用归一化法计算各组分的含量 mi%=Aif'is/(A1f'is+…Aif'is+Anf'ns)×100 mi乙酸甲酯（%）=18.1×0.60/（18.1×0.60 + 43.6×0.78 + 29.9×0.88）×100 = 15.25 （2）∵碳数规律：lgt'R = A1n + C1 乙酸乙酯 n=3，lgt'R乙 = lg(tR-tm) = lg(2.72-0.6) = 0.326 丙酸甲酯n=4，lgt'R丙 = lg(tR-tm) = lg(4.92-0.6) = 0.635 正丁酸甲酯n=5，lgt'R丁 = lg(tR-tm) = lg(9.23-0.6) = 0.936 根据丙酸甲酯、正丁酸甲酯的数据 0.635 = 4A1 + C1 0.936 = 5A1 + C1 解方程的A1 = 0.301 C1=-0.596 ∵正戊酸甲酯有6个碳 ∴ n = 6 ∴lgt'R戊 = 6×0.301 - 0.569 = 1.237 t'R戊=17.26 tR = t'R + tm = 17.26 + 0.6 = 17.86(min)
16.柱的分离效能指标H与分配比k，相对保留 值，分离度R之间有什么关系？
解：
2
n有效
16R
2
r21 r21
1
பைடு நூலகம்
Hl n
n
n有效
1
k
k
2
16R2
r21 r21
1
2
1
k
k
2
R
1 4
r21 r21
1
k
k
1
n
17.影响分辨率的因素有哪些？如何选择最佳的工作条件？
R' 2(tr(2) tr(1)) W1/ 2(2) W1/ 2(1)
13.在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于： A．样品中沸点最高组分的沸点 B．样品中各组分沸点的平均值 C固定液的沸点 D．固定液的最高使用温度
D固定液的最高使用温度。 色谱柱的上限温度如果超过固定液的最高使用温度就会出现固定液流失、污染检测 器，使基线不稳而无法工作。
14.在某色谱柱上，柱温1000C测的甲烷的保留时间为40s，正壬烷的保留时 间为400s，正癸烷的保留时间为580s，正壬烷与正癸烷的峰宽相同，均等于 5.0mm，已知记录纸速为5mm/min，求能与正壬烷达到基线分离（R=1.5）的 组分的保留指数应为多少？
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.
故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小
20.为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离 效能指标?
答:
R tR(2) tR(1) 1 n( 1)( k )