简述色谱基础理论中的塔板理论和速率理论Word文件下载.docx

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其中:

A称为涡流扩散项,B为分子扩散项,C为传质阻力项

涡流扩散项A气体碰到填充物颗粒时,不断地改变流动方向,使试样组分在气相中形成类似“涡流”得流动,因而引起色谱得扩张。

由于A=2λdp,表明A与填充物得平均颗粒直径dp得大小与填充得不均匀性λ有关,而与载气性质、线速度与组分无关,因此使用适当细粒度与颗粒均匀得担体,并尽量填充均匀,就是减少涡流扩散,提高柱效得有效途径。

分子扩散项B/u由于试样组分被载气带入色谱柱后,就是以“塞子”得形式存在于柱得很小一段空间中,在“塞子”得前后（纵向）存在着浓差而形成浓度梯度,因此使运动着得分子产生纵向扩散。

而B=2rDgr就是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲得因数（弯曲因子）,Dg为组分在气相中得扩散系数。

分子扩散项与Dg得大小成正比,而Dg与组分及载气得性质有关:

相对分子质量大得组分,其Dg小,反比于载气密度得平方根或载气相对分子质量得平方根,所以采用相对分子质量较大得载气（如氮气）,可使B项降低,Dg随柱温增高而增加,但反比于柱压。

弯曲因子r为与填充物有关得因素。

传质项系数CuC包括气相传质阻力系数Cg与液相传质阻力系数C1两项。

所谓气相传质过程就是指试样组分从移动到相表面得过程,在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换,即进行浓度分配。

这种过程若进行缓慢,表示气相传质阻力大,就引起色谱峰扩张。

（7分）

2、简述HPLC仪器得基本构成及常用得一些分离类型。

（10分）

HPLC仪器一般可分为梯度淋洗系统,高压输液泵与流量控制系统,进样系统,分离柱及检测系统等5个主要部分（5分）;

液相色谱有多种分离类型,根据使用得固定相不同,主要有如下分离类型:

液-固吸附色谱,液-液分配色谱、离子交换色谱,排阻色谱、亲与色谱等。

（5分）

3、色谱分析法区别于其她分析方法得主要特点就是什么？

1、分离效率高,可以分离分析复杂混合物、有机同系物、异构体、手性异构体等;

2、灵敏度高,可以检测出μg/g级甚至就是ng/g级得物质量;

3、分析速度快,一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样得分析;

4、应用范围广,气相色谱适用物沸点低于400℃得各种有机化合物或无机气体得分离分析。

液相色谱适用于高沸点、热不稳定及生物试样得分离分析。

离子色谱适用于无机离子及有机酸碱得分离分析。

4、色谱分离过程中得热力学与动力学因素分别由哪两个参数表现出来？

两个色谱峰得保留时间较大就一定能够分离完全吗？

色谱分离过程中得热力学因数就是就是保留值之差,而区域宽度就是色谱分离过程中得动力学因数,她们分别就是通过分离度与分配系数这两个参数表现出来得。

不一定能分离完全,判断两个峰能否分离完全就是用分离度来表现得,当分离度R=1、5时,分离程度达到99、7%,为相邻两峰完全分离得标准。

5、选择气相色谱固定液得基本原则就是什么？

如何判断化合物得出峰顺序？

固定液通常中高沸点、难挥发得有机化合物或聚合物。

选择固定液得基本原则就是“相似相溶”原理。

即根据试样得性质来选择与其相近或相似得固定液。

根据组分与固定液得极性来判断出峰顺序。

如果组分与固定液得极性相似,固定液与被测组分两种分子间得作用力就强,被测组分在固定液中得溶解度就大,分配系数就磊,就不能先出峰,即组分与固定液得极性相差较大得、分配系数小得先出峰,而分配系数大得后出峰。

6、HPLC分析法中为什么采用梯度洗脱？

如果组分保留时间太长,可以采取什么措施调节？

在气相色谱中,可以通过控制柱温来改善分离、调节出峰时间。

而在液相色谱中,分离温度必须保持在相对较低与恒定状态。

改善分离、调节出峰时间得目得,需通过改变流动相组成与极性得方法即梯度洗脱得方法改变,从而可以使一个复杂样品中得性质差异较大得组分能按各自适宜得容量因子k达到良好得分离目得。

如果组分保留时间太长,可以通过改变柱长,增加流速,改变流动相得极性来调节。

7、简述光分析仪器得基本流程,并举例说明各基本单元所用得器件。

光分析仪器种类很多,原理各异,但均涉及以下过程:

提供能量得能源及辐射控制、辐射能与待测物质之间得相互作用,信号发生、信号检测、信息处理与显示等。

（首先就是被测物质与辐射能作用后,通过信号发生部分产生包含物质某些物理或化学性质信息得分析信号,再由信号检测部分将分析信号转变为易于测量处理得电信号,最后由信息处理与显示部分将信号与结果以展现出来,变成人们可以观瞧得形式。

）

光分析仪器通常包括五个基本单元:

光源、单色器、试样室、检测器、信息处理与显示装置。

光源:

在光谱分析中通常根据方法特征采用不同得光源,如:

可见光谱分析法中通常使用钨灯,而紫外光谱分析法中通常使用氢灯与氘灯,红外光谱分析法中经常使用能斯特灯。

单色器:

作用就是将多色光色散成光谱带,提供光谱带或单色光。

就是光分析仪器得核心部件之一,其性能决定了光分析仪器得分辨率。

包括色散元件（光栅与棱镜）,狭缝、准直镜等元件。

检测器有光检测器与热检测器两种,光检测器可分为单道型检测器与阵列型（多道型）检测器,单道型检测顺有光电池检测器、光电管检测器与光电倍增管检测器等,阵列型检测器有光电二极管阵列检测器与电荷转移元件阵列检测器等。

热检测器有真空热电偶检测器与热电检测器。

信息处理与显示装置主要就是计算机,配合专用得工作站进行数据处理并显示在计算机屏幕上。

8、光分析法与其她分析方法相比有什么突出优点？

光分析法在分析过程不涉及混合物分离,某些方法可进行混合物选择性测量,仪器涉及大量光学器件,与其她分析方法相比,具有灵敏度高、选择性好、用途广泛等特点。

它涉及辐射能与待测物质间得相互作用及原子或分子内得能级跃迁,能提供化合物得大量结构信息,在研究待测物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其她分析方法难以取代得地位。

9、为什么原子光谱通常为线状光谱而分子光谱通常为带状光谱？

原子光谱就是由原子所产生得吸收,包括原子发射,原子吸收与原子荧光三种,都经过原子化得过程以后,利用原子能级之间跃迁实现检测得,根据量子力学基本原理,能级跃迁均就是量子化得,且满足一定条件时才能有效发生,所以原子光谱就是线状光谱,谱线宽度很窄,其半宽度约为10-3nm。

（同时由于原子内部不存在振动与转动能级,所发生得仅仅就是单一得电子能级跃进迁得缘故。

分子光谱包括紫外-可见、红外与荧光三种,就是通过分子价层电子能级跃迁而产生得,

由于分子中广泛存在分子得振动、分子得转动,会叠加到电子能级之上,又由于其产生得振-转能级低于价电子能级,结果就是价电子能级得展宽,最终表现为为带状光谱而不就是线状光谱。

10、为什么分子得荧光波长比激发光波长长？

而磷光波长又比荧光波长长？

两者有那些共性与不同？

1、分子吸收外界光辐射以后,价层电子吸收能量发生能级跃迁,从基态跃迁到激发态,高能态得电子不稳定需要释放多余得能量,可以通过多种途径实现,其中之一就是以光辐射得形式释放能量,回到基态,2、电子由第一激发单重态最低能级回到基态时发射得光称为荧光,而电子由第一激发三重态最低能级回到基态时发射得光称为磷光。

（5分）3、由于分子受到光激发以后,可能跃迁到高电子能级得各个振动能级上,而不就是只有第一激发单重态得最低能级,由ΔE=hν与c=λν可知,荧光波长比激发光波长长,类似得,由于三重态对应得就是自旋平行而单重态对应得就是自旋相反,根据量子力学原理可知第一激发三重态比第一激发单重态得能级还要小一些,因此,磷光波长又比荧光波长长。

4、两者均属于分子从激发态回到基态得光子发射过程,都具有两个特征光谱——激发光谱与发射光谱,其不同之处除了波长不同以外,其发射时间也有不同——荧光大约在10-8s左右,而磷光则在10-4-100s之间。

11、分析线、灵敏线、最后线、共振线各表示什么意义？

相互之间有什么关系？

分析线在测定某元素得含量或浓度时,所指定得某一特征波长得谱线,一般就是从第一激发态状态下跃迁到基态时,所发射得谱线。

每一种元素都有一条或几条最强得谱线,即这几个能级间得跃迁最易发生,这样得谱线称为灵敏线,最后线也就就是最灵敏线。

电子从基态跃迁到能量最低得激发态时要吸收一定频率得光,它再跃迁回基态时,则发射出同样频率得光,叫共振发射线,简称共振线。

12、已知某种化合物C10H12O2,其HNMR数据如下:

δ7、3（5H,s）,δ5、21（2H,s）,δ2、3（2H,tetra）,δ1、2（3H,tri）推断结构。

计算自由度:

U=10-6+1=5,由δ=7、3ppm（5H,s）,推断可能含有一个苯环还可能含有一个双键。

结合其她数据,最后得出该化合物得结构为:

。

13、（10分）分子式为C4H10O得化合物有两种同分异构体,请根据HNMR数据分别确定其结构,并标示出各组峰所对应得化学位移:

结构（I）δ1、9（3H,三重峰）,δ3、7（2H,四重峰）;

结构（II）δ0、7（3H,三重峰）,δ1、0（3H,二重峰）,δ1、2（2H,五重峰）,δ1、3（1H,单重峰）,δ3、6（1H,六重峰）。

结构（I）应该为:

CH3CH2OCH2CH3

结构（II）应该就是:

CH3CH2CH（CH3）OH

14、（10分）分子式为C4H8O2（M=88）得化合物有两种同分异构体,请根据下列数据分别确定其结构,并简要说明依据:

结构（I）HNMR——δ2、2（3H,单峰）,δ3、5（3H,单峰）,δ4、1（2H,单峰）;

MS——主要质谱峰有88,58,45,43

结构（II）FTIR——主要吸收峰有2985,1741,1464,1438,1357,1203cm-1;

MS——主要质谱峰有88,59,57,29

自由度为4-4+1=1

CH3COCH2OCH3质谱中88到58就是脱去两个甲基所得得离子,而88-45就是脱去CH3CO（43）所得。

CH3CH2COOCH3,由红外图可以推知,其中含有:

甲基,羰基等,同时结合质谱图可以得出其结构应为CH3CH2COOCH3。

15、质谱仪由哪几部分组成,各部分得作用就是什么。

质谱仪包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器与真空系统。

其中以离子源、质量分析器与离子检测器为核心,且必须处于高真空状态。

进样系统,将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。

样品在进样系统中被适当加热后转化为即转化为气体。

离子源就是使试样分子在高真空条件下离子化得装置。

电离后得分子因接受了过多得能量会进一步碎裂成较小质量得多种碎片离子与中性粒子。

质量分析器就是将离子源产生得离子按m/z大小顺序分离,顺序到达检测器产生检测信号而得到质谱图。

相当于光谱仪中得单色器。

检测器,通常以电子倍增管检测离子流;

真空系统使离子源、质量分析器、检测器处于高真空状态。

现代仪器分析:

一般得说,仪器分析就是指采用比较复杂或特殊得仪器设备,通过测量物质得某些物理或物理化学性质得参数及其变化来获取物质得化学组成、成分含量及化学结构等信息得一类方法