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1、第二章 习题解答1简要阐明气相色谱分析的基本原理借在两相间分派原理而使混合物中各组分分离。气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱),或吸附、解吸过程而互相分离,然后进入检测器进行检测。2.气相色谱仪的基本设备涉及哪几部分?各有什么作用?气路系统进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统.气相色谱仪具有一种让载气持续运营管路密闭的气路系统.进样系统涉及进样装置和气化室.其作用将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化,然后迅速定量地转入到色谱柱中.当下列参数变化时：()柱长缩短,（2)固定相变化,(3)流动相流速增长,（
2、4）相比减少,与否会引起分派系数的变化?为什么?答:固定相变化会引起分派系数的变化,由于分派系数只于组分的性质及固定相与流动相的性质有关因此()柱长缩短不会引起分派系数变化（2）固定相变化会引起分派系数变化()流动相流速增长不会引起分派系数变化()相比减少不会引起分派系数变化4.当下列参数变化时:(1)柱长增长,()固定相量增长，(3)流动相流速减小,(4)相比增大,与否会引起分派比的变化?为什么?答: k=K/b，而b=VM/VS ，分派比除了与组分,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)增长,(3)不变化,(4)减小试以塔板高度H做指
3、标,讨论气相色谱操作条件的选择.解:提示：重要从速率理论(va Deemerequation)来解释,同步考虑流速的影响，选择最佳载气流速.P13-4。（）选择流动相最佳流速。（2)当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气(如N2,Ar），而当流速较大时，应当选择相对分子质量较小的载气（如H2,),同步还应当考虑载气对不同检测器的适应性。（）柱温不能高于固定液的最高使用温度,以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽量好的分离的前提下，尽量采用较低的温度,但以保存时间合适,峰形不拖尾为度。（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，容许的进样量也越多,但为了改善液相传质,应使
4、固定液膜薄某些。（5)对担体的规定:担体表面积要大,表面和孔径均匀。粒度规定均匀、细小(但不适宜过小以免使传质阻力过大）(）进样速度要快，进样量要少,一般液体试样015L,气体试样.11m.(7)气化温度:气化温度要高于柱温3-7。. 当下述参数变化时： (1)增大分派比，(2) 流动相速度增长, (3)减小相比，(4） 提高柱温，与否会使色谱峰变窄?为什么?答:（1）保存时间延长,峰形变宽 (2)保存时间缩短，峰形变窄 (3)保存时间延长,峰形变宽 （4）保存时间缩短,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:分离度同步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
5、分离的也许性与现实性结合了起来。9能否根据理论塔板数来判断分离的也许性?为什么?答：不能,有效塔板数仅表达柱效能的高下,柱分离能力发挥限度的标志,而分离的也许性取决于组分在固定相和流动相之间分派系数的差别.1.试述色谱分离基本方程式的含义,它对色谱分离有什么指引意义?答:色谱分离基本方程式如下：它表白分离度随体系的热力学性质(a和k)的变化而变化,同步与色谱柱条件（n变化)有关(1)当体系的热力学性质一定期(即组分和两相性质拟定）,分离度与的平方根成正比,对于选择柱长有一定的指引意义,增长柱长可改善分离度,但过度增长柱长会明显增长保存时间,引起色谱峰扩张同步选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进行
6、优化也可以增长n,提高分离度.()方程式阐明,k值增大也对分离有利,但k值太大会延长分离时间,增长分析成本.(3)提高柱选择性a,可以提高分离度,分离效果越好，因此可以通过选择合适的固定相，增大不同组分的分派系数差别,从而实现分离11对担体和固定液的规定分别是什么?答:对担体的规定;（1)表面化学惰性,即表面没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物质起化学反映(2)多孔性,即表面积大，使固定液与试样的接触面积较大.（3)热稳定性高,有一定的机械强度,不易破碎（4)对担体粒度的规定，要均匀、细小,从而有助于提高柱效。但粒度过小,会使柱压减少,对操作不利。一般选择4-60目，608目及80-10目等
7、。对固定液的规定:(1)挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避免流失(）热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同步在操作温度下为液体(3)对试样各组分有合适的溶解能力,否则,样品容易被载气带走而起不到分派作用（)具有较高的选择性,即对沸点相似或相近的不同物质有尽量高的分离能力.（5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反映.担体的表面积越大，固定液的含量可以越高.2. 试比较红色担体与白色担体的性能，何谓硅烷化担体?它有何长处?（未完）13.试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。解:样品混合物能否在色谱上实现分离,重要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液的性质。组分与固定
8、液性质越相近,分子间互相作用力越强。根据此规律：（1）分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点顺序先后流杰出谱柱,沸点低的先出峰,沸点高的后出峰。 (2)分离极性物质,选用极性固定液，这时试样中各组分重要按极性顺序分离,极性小的先流杰出谱柱,极性大的后流杰出谱柱。 (3)分离非极性和极性混合物时,一般选用极性固定液，这时非极性组分先出峰,极性组分(或易被极化的组分)后出峰。 (4)对于能形成氢键的试样、如醉、酚、胺和水等的分离。一般选择极性的或是氢键型的固定液，这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出,不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。 （5)对
9、于复杂的难分离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。 以上讨论的仅是对固定液的大体的选择原则，应用时有一定的局限性。事实上在色谱柱中的作用是较复杂的，因此固定液酌选择应重要靠实践。4.试述热导池检测器的工作原理。有哪些因素影响热导池检测器的敏捷度?解： 热导池作为检测器是基于不同的物质具有不同的导热系数。 当电流通过钨丝时、钨丝被加热到一定温度，钨丝的电阻值也就增长到一定位(一般金属丝的电阻值随温度升高而增长)。在未进试样时,通过热导池两个池孔(参比池和测量池)的都是载气。由于载气的热传导作用，使钨丝的温度下降,电阻减小，此时热导池的两个池孔中钨丝温度下降和电阻减小的数值是相似的。在进入试样
10、组分后来，裁气流经参比池，而裁气带着试样组分流经测量池，由于被测组分与载气构成的混合气体的导热系数和裁气的导热系数不同,因而测量池中钨丝的散热状况就发生变化，使两个池孔中的两根钨丝的电阻值之间有了差别。此差别可以运用电桥测量出来。 桥路工作电流、热导池体温度、载气性质和流速、热敏元件阻值及热导池死体积等均对检测器敏捷度有影响。15.试述氢焰电离检测器的工作原理。如何考虑其操作条件？解：对于氢焰检测器离子化的作用机理,至今还不十分清晰。目前觉得火焰中的电离不是热电离而是化学电离,即有机物在火焰中发生自由基反映而被电离。化学电离产生的正离子( CO、HO+)和电子()在外加150300直流电场作用
11、下向两极移动而产生微电流。经放大后,记录下色谱峰。 氢火焰电离检测器对大多数的有机化合物有很高的敏捷度，故对痕量有机物的分析很合适。但对在氢火焰中不电离的元机化合物例如CO、C2、SO2、NH3等则不能检测。16.色谱定性的根据是什么?重要有那些定性措施?解:根据组分在色谱柱中保存值的不同进行定性重要的定性措施重要有如下几种:(1)直接根据色谱保存值进行定性(2)运用相对保存值r21进行定性()混合进样(）多柱法（5）保存指数法(6)联用技术(7）运用选择性检测器7.何谓保存指数？应用保存指数作定性指标有什么长处?用两个紧接近待测物质的原则物（一般选用两个相邻的正构烷烃)标定被测物质，并使用均
12、一标度（即不用对数),用下式定义:I = 100 lgXi lgXZlgXZ+1 lg XZ + ZX为保存值(R,VR ,或相应的记录纸距离）,下脚标i为被测物质,Z， Z1为正构烷烃的碳原子数,Z Xi XZ1，IZ= Z 0长处:精确度高，可根据固定相和柱温直接与文献值对照而不必使用原则试样.色谱定量分析中,为什么要用定量校正因子?在什么条件下可以不用校正因子?解:在运用归一化法分析校正因子相似的物质，犹如系物中沸点相近的组分测定,可不考虑校正因子;同步使用内标和外标原则曲线法时,可以不必测定校正因子19.有哪些常用的色谱定量措施?试比较它们的优缺陷和使用范畴? 1.外标法 外标法是色谱
13、定量分析中较简易的措施.该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的原则溶液。使浓度与待测组份相近。然后取固定量的上述溶液进行色谱分析得到原则样品的相应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图这些数据应是个通过原点的直线.分析样品时，在上述完全相似的色谱条件下,取制作原则曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后由标谁曲线即可查出其百分含量 此法的长处是操作简朴，因而合用于工厂控制分析和自动分析;但成果的精确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性.2内标法当只需测定试样中某几种组份或试样中所有组份不也许所有出峰时，可采用内标法.具体做法是：精确称取样品,加入一定量某种纯物质作为内标物,然后进行色谱分
14、析.根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高)和相对校正因子.求出某组分的含量.内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的,因而可以在定限度上消除操作条件等的变化所引起的误差 内标法的规定是:内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应与试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份.内标法的缺陷是在试样中增长了一种内标物，常常会对分离导致一定的困难。归一化法 归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100%计算,以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数.通过下列公式计算各组份含量:由上述计算公式可见,使用这种措施的条件是：通过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰. 该法
15、的重要长处是:简便、精确；操作条件(如进样量,流速等)变化时，对分析成果影响较小.这种措施常用于常量分析，特别适合于进样量很少而其体积不易精确测量的液体样品20.在一根2 长的色谱柱上，分析一种混合物,得到如下数据:苯、甲苯、及乙苯的保存时间分别为120“, 2”及31“；半峰宽为0.211cm, 0.21c,0.0cm,已知记录纸速为1200mm.-1, 求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。解:三种组分保存值用记录纸上的距离表达时为：苯: (/0)(12001)/0=267cm甲苯:(2+2/60) =4.07cm乙苯: （+/0）26.03m故理论塔板数及塔板高度分别为：甲苯和乙苯分别为:108.7,.8m; 242,0.17cm21.解：（1）从图中可以看出，
