现代仪器分析课后答案

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1、现代仪器分析课后答案（总27页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-第二章习题解答1简要说明气相色谱分析的基本原理 借在两相间分配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、解吸过程而相互分离，然后进入检测 器进行检测。2. 气相色谱仪的基本设备包括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个让 载气连续运行 管路密闭的气路系统进样系统包括进样装置和气化室其作用将液体或 固体试样，在进入色谱

2、柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中3. 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 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4. 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答:k二K/b,而b二VM/VS ,分配比除了与组分，

3、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5. 试以塔板高度H做指标，讨论气相色谱操作条件的选择.解:提示:主要从速率理论(van Deemer equa tion)来解释，同时考虑流速的影响，选择最佳载 气流速.P13-24。(1) 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， 应该选择相对分子质量较小的载气(如H2,He)，同时还应该考虑载气对不同检测器的适应 性。(3) 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

4、 分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，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，允许的进样量也越多，但为了 改善液相传质，应使固定液膜薄一些。(5) 对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、细小(但不宜过 小以免使传质阻力过大)(6) 进样速度要快，进样量要少，一般液体试5uL，气体试样10mL.(7) 气化温度：气化温度要高于柱温30-70C。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)保留时间延长,峰形变宽(2)

5、保留时间缩短,峰形变窄(3) 保留时间延长,峰形变宽(4) 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:t tR 二 R(2) R(1) i(Y - Y ) 2 1 2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。9. 能否根据理论塔板数来判断分离的可能性为什么答: 不能,有效塔板数仅表示柱效能的高低,柱分离能力发挥程度的标志,而分离的可能性取 决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异.10. 试述色谱分离基本方程式的含义,它对色谱分离有什么指导意义 答:色谱分离基本方程式如下：它表明分离度随体系的热力学性质

6、(a和k)的变化而变化，同时与色谱柱条件(n改变)有关(1) 当体系的热力学性质一定时(即组分和两相性质确定)，分离度与n的平方根成正比，对于 选择柱长有一定的指导意义，增加柱长可改进分离度，但过分增加柱长会显著增长保留时间， 引起色谱峰扩张同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进行优化也可以增加n,提高分 离度.(2) 方程式说明,k值增大也对分离有利，但k值太大会延长分离时间，增加分析成本.(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 不同组分的分配系数差异,从而实现分离.11. 对担体和固定液的要求分别是什么答:对担体的要求;(1) 表面化学惰性

7、,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应.(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) 对担体粒度的要求,要均匀、细小，从而有利于提高柱效。但粒度过小，会使柱压降 低，对操作不利。一般选择40-60目，60-80目及80-100目等。对固定液的要求:(1) 挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避免流失(2) 热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体.(3) 对试样各组分有适当的溶解能力,否则,样品容易被载气带走而起不到分配作用.(4) 具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可

8、能高的分离能力.(5) 化学稳定性好,不与被测物质起化学反应. 担体的表面积越大,固定液的含量可以越高.12. 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优点红色fti休(如红色扭体、201红色担体，C-22保僵砖等) 表面孔穴密集，孔径较小，表面积大(比表面积为4-0ma/g)f平均 孔袴治13%由于表面积大，涂固定液量多在同样大小柱中分 离效寧就比较髙此外，由于皓构紧密，因而机械强度较好缺点是 表面肴吸附活性中心。如与非极性同定液配合使用，影响不大，分 析非扱世试样时也比较瀰意：然而与极性固定液配合使用时，可能 会造成因定液分布不览匀,从而影响住数，故-般适用丁分析韭极(未完)1

9、3. 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，主要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液 的性质。组分与固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。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次序先后流出色谱 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，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小 的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。(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

10、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致的选择原则，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主要靠实践。14. 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灵敏度 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加到一定位(一般金属丝的电阻值随温度升高而增加)

11、。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同的。在进入试样组 分以后，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组成的 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情况就发生变化， 使两个池孔中的两根钨丝的电阻值之间有了差异。此差异可以利用电桥测量出来。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 对检测器灵敏度有影响。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

12、子化的作用机理，至今还不十分清楚。目前认为火焰中的电离不是 热电离而是化学电离，即有机物在火焰中发生自由基反应而被电离。化学电离产生的正离 子(CHO+、H30+)和电子(e)在外加150300v直流电场作用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灵敏度，故对 痕量有机物的分析很适宜。但对在氢火焰中不电离的元机化合物例如CO、C02、S02、N2、 NH3等则不能检测。16. 色谱定性的依据是什么主要有那些定性方法 解:根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性.主要的定性方法主要有以下几种:(1) 直接根据色谱保留值进行定性(2) 利用相对

13、保留值r21进行定性(3) 混合进样(4) 多柱法(5) 保留指数法(6) 联用技术(7) 利用选择性检测器17. 何谓保留指数应用保留指数作定性指标有什么优点 用两个紧靠近待测物质的标准物(一般选用两个相邻的正构烷烃)标定被测物质，并使用 均一标度(即不用对数)，用下式定义：严lgX -飞I =i+lgXX为保留值(tR, VR ，或相应的记录纸距离)，下脚标i为被测物质，Z, Z+1为正构 烷烃的碳原子数，XZ Xi XZ+1, IZ二Z X 100 优点:准确度高,可根据固定相和柱温直接与文献值对照而不必使用标准试样.18. 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

14、因子解：色谱定量分析是茶于被測物质的量与其峰面积的正比关系. 但是由于同一枪测器对不同的物质具有不同的响应值，所以两个 相等量的物贾得出的峰面积往往不相等，这样就不能用峰面积来 直接计算物质的含量臼为了便检测器产生的响应讯号能真实地反 映出物质的含量，就要对响应值进行校正，因此引人盗定量校正因 子5在利用归一化法分析校正因子相同的物质,如同系物中沸点相近的组分测定,可不考虑校正 因子;同时使用内标和外标标准曲线法时,可以不必测定校正因子.19. 有哪些常用的色谱定量方法试比较它们的优缺点和使用范围1外标法 外标法是色谱定量分析中较简易的方法该法是将欲测组份的纯物质配制成不 同浓度的标准溶液。使

15、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 到标准样品的对应色谱团，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，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准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优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析和自动分析；但结果的准确度取决 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个组份或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用 内标法具体做法是：准确称取样品，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，因而可以在定程 度上消除操作条件等的变化所引起的误差内标法的要求是：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点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。 3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：Af A hf hm % = 4 xlOO%orm % =-s xlOO%由上述计算公式