仪器分析习题课色谱分析部分

1、2222220.0122(1)3(1)pfpglddBDgkkHAcuduuukDkD5.5.试以塔板高度试以塔板高度H H做指标讨论气相色谱操作条件的选择。做指标讨论气相色谱操作条件的选择。答：由范弟姆特速率方程式：答：由范弟姆特速率方程式：可知，色谱柱的填充均匀程度，担体粒度，载气种类，载气流速，柱温的可知，色谱柱的填充均匀程度，担体粒度，载气种类，载气流速，柱温的变化，固定相液膜厚度等均对柱效能有影响。变化，固定相液膜厚度等均对柱效能有影响。(1) (1) 色谱柱的填充均匀色谱柱的填充均匀, ,有利于降低有利于降低值。值。(2)(2)使用粒度细小使用粒度细小/ /均匀的担体，可降低均匀的

2、担体，可降低A A和气相传质阻力系数和气相传质阻力系数CgCg。(3) Dg 1/Mg(3) Dg 1/Mg，载气的分子量大，载气的分子量大，DgDg小，可提高柱效能。小，可提高柱效能。(4) (4) 由于由于 ，因此，控制载气流速，可使，因此，控制载气流速，可使H H最小。最小。(5) (5) 柱温的变化，对分配比柱温的变化，对分配比k k的影响很大。提高柱温，可显著不同组分的影响很大。提高柱温，可显著不同组分的降低分配比的降低分配比k k。(6) (6) 降低固定相液膜厚度，可降低液相传质阻力系数降低固定相液膜厚度，可降低液相传质阻力系数C Cl l。BH(cu)u8.8.为什么可用分离度

3、为什么可用分离度R R作为色谱柱的总分离效能指标作为色谱柱的总分离效能指标? ?答：分离度答：分离度R R的定义：的定义： 相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰的峰底宽度总和之相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰的峰底宽度总和之半的比值。半的比值。21121()2rrttRYY R R的值越大，就意味着相邻两组分分离得越好。分子是两组分保留的值越大，就意味着相邻两组分分离得越好。分子是两组分保留值的差，反映了固定液的势力学性质，分母是色谱峰的宽窄，则反映值的差，反映了固定液的势力学性质，分母是色谱峰的宽窄，则反映了色谱过程的动力学因素，反映了柱效能的高低。因此，分辨率是柱了色谱过程的动

4、力学因素，反映了柱效能的高低。因此，分辨率是柱效能、选择性影响的总和，可以作为色谱柱的总分发离效能指标。效能、选择性影响的总和，可以作为色谱柱的总分发离效能指标。2211/21805.54()5.54()8856.832000 226885RtnYLHcmn块.2221225.54()10828.7320001851082nLHcmn块.2211805.54()120512.2720001661082nLHcmn块.2020在一根在一根2m长的硅油柱上，分析一个混合物，得下列数据：苯、长的硅油柱上，分析一个混合物，得下列数据：苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为甲苯及乙苯的保留时间分别为120”、2

5、2”及及31”；半峰宽为；半峰宽为0.211cm，0.291cm及及0.409cm，已知记录纸速为，已知记录纸速为1200mmh-1，求色谱柱对每种组分，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。的理论塔板数及塔板高度。甲苯：甲苯：乙苯：乙苯：苯：苯：解：已知解：已知 1/C2=1200mmh-1=20mmmin-1 =1/3mms -1 C2=30scm-1 L=2mtR1(苯苯)= 120”=80s Y1/2,1=0.211cm =0.211cm30scm-1=6.83stR2(甲苯甲苯)= 22” =122s Y1/2,2=0.291cm = 8.73stR3(乙苯乙苯)= 31” =1

6、80s Y1/2,3=0.409cm= 12.27s各种组分的理论塔板数及塔板高度为：各种组分的理论塔板数及塔板高度为：2221716()16()46241RtnY块2121在一根在一根3m3m长的色谱柱上，分离一试样，得如下的色谱图及数据：长的色谱柱上，分离一试样，得如下的色谱图及数据：(1)用组分用组分2计算色谱柱的理论塔板数；计算色谱柱的理论塔板数；(2)求调整保留时间求调整保留时间tR1及及tR2；(3)若需达到分离度若需达到分离度R=1.5，所需的最短柱长为几米，所需的最短柱长为几米?解：已知解：已知 tM=1min tR1= 14mim tR2= 17mim Y2=1 min(1)

7、组分组分2对应的色谱柱理论塔板数：对应的色谱柱理论塔板数：(2)组分组分1、2的调整保留时间的调整保留时间tR1及及tR2： tR1= tR1-tM =14-1=13mim tR2= 17-1 = 16mim,221,1161.2313RRtt,2,2216()3000.0731616()16()1RRtnYLLHcmtnY有效有效有效222221211.2316()16 1.5 ()0.0737511.23 1LRHcm有效222221211.2316()16 1.5 ()0.11.0311.23 1LRHcm有效(3)若需达到分离度若需达到分离度R=1.5，由组分由组分2计算对应的色谱柱有

8、效塔板数：计算对应的色谱柱有效塔板数：当当R=1.5时，所需的最短柱长为：时，所需的最短柱长为：若以若以H有效有效=0.1cm计算：计算：2222321211.1116()16 1.5 ()103.711.11 1LRHm有效22分析某种试样时，两个组分的相对保留值分析某种试样时，两个组分的相对保留值r2l=1.11，柱的有，柱的有效塔板高度效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能分离完全，需要多长的色谱柱才能分离完全(即即R=1.5)?解：解： 已知已知 r2l=1.11， H有效有效=1mm ， R=1.5-11200.658 0.5 68 113781.0mv mL mg0.11cC

9、CFASm-11200.658 0.5 68 113171.8mv mL mL0.50cC CFASV23已知记录仪的灵敏度为已知记录仪的灵敏度为0.658mVcm-1，记录纸速为，记录纸速为2cmmin-1，载，载气流速气流速F0为为68mLmin-1，进样量，进样量12时时0.5mL饱和苯蒸气，其质量经计算饱和苯蒸气，其质量经计算为为0.11mg，得到的色谱峰的实测面积为，得到的色谱峰的实测面积为113cm2。求该热导池检测器的灵。求该热导池检测器的灵敏度。敏度。解：已知解：已知 C1=0.658mVcm-1 C2=0.5mincm-1 F0=68mLmin-1 m=0.11mg A=11

10、3cm2该热导池检测器的灵敏度为：该热导池检测器的灵敏度为：若试样苯按气体计算，由进样体积若试样苯按气体计算，由进样体积V=0.5mL，TCD检测器的灵敏度：检测器的灵敏度：3750100.110.0111.110g0.5mmg8-112760600.6580.51733.1010 mv s g1.1 10mC C ASm 101833 0.19.68 103.10 10NDg sS120.60.560=18Ys1080121.0651.065 189.68 10=1.86 10gQYD24记录仪灵敏度及记录纸速同前题，载气流速记录仪灵敏度及记录纸速同前题，载气流速60mLmin-1，放大器灵

11、敏度，放大器灵敏度1103，进样量，进样量12时时50L苯蒸气，所得苯色谱峰的峰面积为苯蒸气，所得苯色谱峰的峰面积为173cm2，Yl/2为为0.60cm，检测器噪声为，检测器噪声为0.1mV，求该氢火焰电离检测器的灵敏度及最小检出量。，求该氢火焰电离检测器的灵敏度及最小检出量。解：已知解：已知 C1=0.658mVcm-1 C2=0.5mincm-1 V=50L Y Y1/21/2=0.6cm=0.6cm A=173cm2 N=0.1mV50L苯蒸气的质量：苯蒸气的质量：该氢火焰电离检测器的灵敏度：该氢火焰电离检测器的灵敏度：检出限检出限D：最小检出量最小检出量Q0：,13.50.560.5

12、RMtkt221124.83.51.44111.00.822RRttRYY25丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：组分组分保留时间保留时间/min峰宽峰宽/min空气空气0.50.50.20.2丙烯丙烯3.53.50.80.8丁烯丁烯4.84.81.01.0计算：计算：(1)丁烯在这个柱上的分配比是多少丁烯在这个柱上的分配比是多少?(2)丙烯和丁烯的分离度是多少丙烯和丁烯的分离度是多少?解：解： 已知已知 ： tM=0.5min 丙烯丙烯: tR1= 3.5mim Y1=0.8min 丁烯丁烯: tR2= 4.8mim Y2=1min(1

13、) 丁烯在这个丁烯在这个色谱柱的分配比色谱柱的分配比(2) 丙烯和丁烯的分离度丙烯和丁烯的分离度120.362.894.3 10Bucm sC最佳220.152 0.36 4.3 100.40HABCcm最小 26某一气相色谱柱，速率方程式中某一气相色谱柱，速率方程式中A，B和和C的值分别是的值分别是0.15cm，0.36cms-1和和4.310-2s，计算最佳流速和最小塔板高度。，计算最佳流速和最小塔板高度。已知已知 ： A=0.15cm B=0.36cms-1 C=4.310-2s 2727在一色谱图上，测得各保留时间如下：在一色谱图上，测得各保留时间如下：求未知峰的保留指数。求未知峰的保

14、留指数。解：已知解：已知 tM=0.6min Z=8Z=8tRZ= 13.9-0.6=13.3mim lgtRZ=1.124tR、Z+1= 17.9-0.6=17.3mim lg tR、Z+1=1.238tR、x= 17.9-0.6=17.3mim lg tR、x= 1.170未知峰的保留指数为：未知峰的保留指数为：(1)1.170 1.1241001008840.351.238 1.124RxRzR zRzlgtlgtIzlgtlgt组分空气辛烷壬烷未知峰tR/min0.613.917.915.42828化合物化合物A A与正二十四烷及正二十六烷相混合注入色谱柱与正二十四烷及正二十六烷相混合

15、注入色谱柱进行试验，得调整保留时间为：进行试验，得调整保留时间为：A A，10.20min10.20min，n-Cn-C2424H H5050，9.81min;n-C9.81min;n-C2626H H5454，11.56min11.56min。计算化合物。计算化合物A A的保留指数。的保留指数。解：已知解：已知 Z=24Z=24tRZ= 9.81min9.81min lgtRZ=0。992tR、Z+1= 11.56min11.56min lgtR、Z+1=1.063tR、x= 10.20min10.20min lgtR、x= 1.008化合物化合物A A的保留指数为：的保留指数为：1.008

16、0.992100242422.531.0630.992I100100 iiiiiimAfCmAfiiAf=34 0.84 4+214 0.74 4+4.5 1.00 4+278 1.00 4+77 1.05+250 1.28+47.3 1.36=2342.86iiA f134 0.84 41001001004.882342.86 iiiiimAfCmAf2214 0.74 410027.042342.86C 2929测得石油裂解气的色谱图测得石油裂解气的色谱图( (前面四个组分为经过衰减前面四个组分为经过衰减1 14 4而得到而得到) )，经测定各，经测定各组分的组分的f f值并从色谱图量出各

17、组分峰面积分别为：值并从色谱图量出各组分峰面积分别为：用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少? ?其中其中 为：为：各组分的质量分数各为各组分的质量分数各为: : 空气空气 甲烷甲烷 出峰次序出峰次序空气空气甲烷甲烷二氧化碳二氧化碳乙烯乙烯乙烷乙烷丙烯丙烯丙烷丙烷峰面积峰面积校正因子校正因子f340.842140.744.51.002781.00771.052501.2847.31.36解：解：本题为用色谱归一法定量分析。本题为用色谱归一法定量分析。归一法定量公式为：归一法定量公式为：34.5 1.00 41000.772342.86C 4278 1.

18、00 410047.462342.86C 577 1.051003.452342.86C 6250 1.2810013.662342.86C 747.3 1.361002.742342.86C 二氧化碳二氧化碳 乙烯乙烯 乙烷乙烷 丙烯丙烯 丙烷丙烷 ssiiiissimmA fAC %100100AmASm114.80.1907C %1007.71133 0.2611.055272.60.1907C %10017.56133 0.5621.055342.70.1907C %1006.14133 0.9381.0553030有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质，称取此试样有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质，称取此试样1.055g1.055g。以环。以环己酮作内标，称取己酮作内标，称取0.1907g0.1907g环己酮，加到试样中，混合均匀后，吸取此试液环己酮，加到试样中，混合均匀后，吸取此试液3L3L进样，进样，得到色谱图。得到色谱图。从色谱图上测得的各组分峰面积及已知的从色谱图上测得的各组分峰面积及已知的S S，值如下表所示：，值如下表所示：求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。解：解： 已知：已知：m=1.