仪器分析习题课(色谱分析部分)课件

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(色谱分析部分)第八章：气相色谱分析1.简要说明气相色谱分析原理。答：混合物中的各组分在载气的携载下通过色谱柱时，各组分将与固定相发生相互作用，由于各组分在结构和性质上的差异，使得其在两相间的分配系数不同，在同一推动力的作用下，混合物中的各组分就在两相间进行反复多次的分配，使得原来分配系数只有微小差异的得到很大的分离效果，从而各组分彼此分离开来。2.气相色谱仪设备包括那几部分？各有什么作用？答：①载气系统：含气源、净化装置、流速控制和测量装置，其作用为提供具有一定流速且纯净的载气。②进样系统：含进样器和气化室，作用是使液体试样迅速气化并随载气（气体试样直接）进入色谱柱中。③分离系统：含色谱柱、柱箱、温度控制装置等，是气相色谱分析仪的最重要组成部分，试样在此被彼此分离。④检测系统：含检测器和控温装置，柱后组分进入检测器后，其浓度或质量的变化被转变为相应的电讯号。⑤记录系统：含放大器、记录仪及数据处理装置。作用是记录色谱图，对所得的色谱数据进行处理、计算。4.下述参数改变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减小，(4)相比增加，是否会引起分配比的变化？为什么？答：由分配比定义可知，分配比k是热力学常数，与组分和固定液的性质及柱温、柱压有关，此外，还与相比有关，k=K/β，而β=VM/VS，而与流动相流速,柱长无关。因此：(1)柱长增加，分配比k不变化(2)固定相量增加，VS增大，β减小，分配比k增加(3)流动相流速减小，分配比k基本不变(4)相比增加，分配比k减小。5.试以塔板高度H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：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。(1)色谱柱的填充均匀,有利于降低λ值。(2)使用粒度细小/均匀的担体，可降低A和气相传质阻力系数Cg。(3)Dg∝1/Mg，载气的分子量大，Dg小，可提高柱效能。(4)由于，因此，控制载气流速，可使H最小。(5)柱温的变化，对分配比k的影响很大。提高柱温，可显著不同组分的降低分配比k。(6)降低固定相液膜厚度，可降低液相传质阻力系数Cl。

7.当下述参数改变时：(1)增大分配比，(2)流动相速度增加，(3)减小相比，(4)提高柱温，是否会使色谱峰变窄?为什么?答:(1)增大分配比，保留时间延长,峰形变宽(2)流动相速度增加，保留时间缩短,峰形变窄(3)减小相比，保留时间延长,峰形变宽(4)提高柱温，保留时间缩短,峰形变窄8.为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?答：分离度R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半的比值。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。11.对担体和固定液的要求分别是什么?答：担体一般应满足下列要求：（1）表面应呈化学惰性，表面没有吸附性或吸附性弱，在使用温度下不与固定液或样品发生反应。（2）多孔性，表面积足够大，使固定液与试样的接触面大。（3）热稳定性和机械强度好，在操作温度下对组分不发生不可逆的吸附作用或化学反应，不易粉碎；（4）担体粒度适宜，均匀，一般选用40～60目，60～80目，80～100目等；（5）有较好的浸润性，固定液在其表面能形成均匀的薄膜。对固定液的要求：(1)挥发性小，在操作温度下，有较低的蒸气压(0.75kPa)。以免固定液流失。(2)热稳定性好，在操作温度下不分解，在工作温度下为液体。(3)对试样各组分有一定的溶解能力。(4)高的选择性，保证对各组分的分配系数有一定差别；(5)化学稳定性好，不与载气、担体及样品各组分发生不可逆的化学反应。(6)在工作温度下固定液对担体有好的浸渍能力，使固定液形成均匀的液膜。20．在一根2m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1'20”、2'2”及3’1”；半峰宽为0.211cm，0.291cm及0.409cm，已知记录纸速为1200mm·h-1，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。甲苯：乙苯：苯：解：已知1/C2=1200mm·h-1=20mm·min-1=1/3mm·s-1C2=30s·cm-1L=2mtR1(苯)=1'20”=80sY1/2,1=0.211cm=0.211cm×30s·cm-1=6.83stR2(甲苯)=2'2”=122sY1/2,2=0.291cm=8.73stR3(乙苯)=3'1”=180sY1/2,3=0.409cm=12.27s各种组分的理论塔板数及塔板高度为：(3)若需达到分离度R=1.5，由组分2计算对应的色谱柱有效塔板数：当R=1.5时，所需的最短柱长为：若以H有效=0.1cm计算：22．分析某种试样时，两个组分的相对保留值r2l=1.11，柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能分离完全(即R=1.5)?解：已知r2l=1.11，H有效=1mm，R=1.523．已知记录仪的灵敏度为0.658mV·cm-1，记录纸速为2cm·min-1，载气流速F0为68mL·min-1，进样量12℃时0.5mL饱和苯蒸气，其质量经计算为0.11mg，得到的色谱峰的实测面积为113cm2。求该热导池检测器的灵敏度。解：已知C1=0.658mV·cm-1C2=0.5min·cm-1F0=68mL·min-1

m=0.11mgA=113cm2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V=0.5mL，TCD检测器的灵敏度：24．记录仪灵敏度及记录纸速同前题，载气流速60mL·min-1，放大器灵敏度1×103，进样量12℃时50μL苯蒸气，所得苯色谱峰的峰面积为173cm2，Yl/2为0.60cm，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。解：已知C1=0.658mV·cm-1C2=0.5min·cm-1

V=50μL

Y1/2=0.6cmA=173cm2N=0.1mV50μL苯蒸气的质量：该氢火焰电离检测器的灵敏度：检出限D：最小检出量Q0：25．丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：组分保留时间/min峰宽/min空气0.50.2丙烯3.50.8丁烯4.81.0计算：(1)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?解：已知：tM=0.5min丙烯:tR1=3.5mimY1=0.8min丁烯:tR2=4.8mimY2=1min(1)丁烯在这个色谱柱的分配比(2)丙烯和丁烯的分离度27．在一色谱图上，测得各保留时间如下：求未知峰的保留指数。解：已知tM=0.6minZ=8t’RZ=13.9-0.6=13.3mimlgt’RZ=1.124t’R、Z+1=17.9-0.6=17.3mimlgt’R、Z+1=1.238t’R、x=17.9-0.6=17.3mimlgt’R、x=1.170未知峰的保留指数为：组分空气辛烷壬烷未知峰tR/min0.613.917.915.428．化合物A与正二十四烷及正二十六烷相混合注入色谱柱进行试验，得调整保留时间为：A，10.20min，n-C24H50，9.81min;n-C26H54，11.56min。计算化合物A的保留指数。解：已知Z=24t’RZ=9.81minlgt’RZ=0。992t’R、Z+1=11.56minlgt’R、Z+1=1.063t’R、x=10.20minlgt’R、x=1.008化合物A的保留指数为：二氧化碳乙烯乙烷丙烯丙烷30．有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质，称取此试样1.055g。以环己酮作内标，称取0.1907g环己酮，加到试样中，混合均匀后，吸取此试液3μL进样，得到色谱图。从色谱图上测得的各组分峰面积