色谱分析习题(总).doc

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色谱分析法

1. 假如一个溶质的分配比为0.2，则它在色谱柱的流动想中的百分率是多少？

  解：

∵k=ns/nm=0.2∴nm=5ns

nm/n×100%=nm/（nm+ns）×100%=83.3%

2. 对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱柱中的

A．保留值B.扩散速度C.分配比D.理论塔板数

  解：

B.扩散速度

色谱峰的宽窄主要与色谱动力学因素有关。

3. 载体填充的均匀程度主要影响

A．涡流扩散相B.分子扩散C.气相传质阻力D.液相传质阻力

  解：

A．涡流扩散相

范氏方程中涡流扩散相A=2λdp,λ为填充不规则因子。

4. 若在1m长的色谱柱上测得分离度为0.68,要使它完全分离，则柱长至少应为多少米？

  解：

∵L2=（R2/R1）2L1完全分离R2=1.5

L2=（1.5/0.68）2×1=4.87（m）

5. 在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间（tR）6.6min，峰底宽（Y）0.5min，死时间（tm）1.2min，柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速（Fc）40ml/min,固定相（Vs）2.1mL,求：

（提示：

流动相体积，即为死体积）

（1）分配容量k

（2）死体积Vm

（3）调整保留时间

（4）分配系数

（5）有效塔板数neff

（6）有效塔板高度Heff

  解：

（1）分配比k=tR'/tm=（6.6-1.2）/1.2=4.5

（2）死体积Vm=tmoFc=1.2×40=48mL

（3）调整保留时间VR'=（tR-tm）oFc=（6.6-1.2）×40=216mL

（4）分配系数K=koβ=（Vm/Vs）=4.5×（48/2.1）=103

（4）有效塔板数neff=16×（tR'/Y）2=16×[（6.6-1.2）]2=1866

（5）有效塔板高度Heff=L/neff=2×1000/1866=1.07mm

6. 已知组分A和B的分配系数分别为8.8和10，当它们通过相比β=90的填充时，能否达到基本分离（提示：

基本分离Rs=1）

  解：

α=KB/KA=10/8.8=1.14

k=KB/β=10/90=0.11

由基本分离方程式可推导出使两组分达到某一分离度时，所需的理论塔板数为

nB=16Rs2[α/（α-1）]2[（1+kB）/kB]2

=16×12[1.14/（1.14-1）]2[（1+0.11）/0.11]2

=16×66.31×101.83=1.08×105

因为计算出的n比较大，一般填充柱不能达到，在上述条件下，A、B不能分离。

7. 某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上分离效果却很差，试分析原因。

  解：

理论塔板数n是通过保留值来计算的，没考虑到死时间的影响，而实际上死时间tm对峰的影响很大，特别是当k≤3时，以导致扣除死时间后计算出的有效塔板数neff很小，有效塔板高度Heff很大，因而实际分离能力很差。

8. 根据VanDeemter方程，推导出A、B、C常数表示的最佳线速uopt和最小板高Hmin。

  解：

VanDeemter最简式为：

H=A+B/u+Cu

（1）

将上式微分得：

dH/du=-B/u2+C=0

（2）

最佳线速：

uopt=（B/C）1/2（3）

将（3）式代入

（1）式的最小板高：

Hmin=A+2（BC）1/2

自测题

1.在以下因素中，属热力学因素的是

A.分配系数；B.扩散速度；C．柱长；D．理论塔板数。

2.理论塔板数反映了

A.分离度；B.分配系数；C．保留值；D．柱的效能。

3.欲使色谱峰宽减小，可以采取

A．降低柱温；B．减少固定液含量；C．增加柱长；D．增加载体粒度。

4.如果试样中各组分无法全部出峰或只要定量测定试样中某几个组分,那么应采

用下列定量分析方法中哪一种为宜？

A．归一化法；B．外标法； C．内标法； D．标准工作曲线法。

5. 俄国植物学家茨维特在研究植物色素成分时,所采用的色谱方法是

A．液-液色谱法；B．液-固色谱法； C．空间排阻色谱法； D．离子交换色谱法。

6.色谱图上两峰间的距离的大小,与哪个因素无关?

A．极性差异；B．沸点差异； C．热力学性质差异； D．动力学性质差异。

7.假如一个溶质的分配比为0.1，它分配在色谱柱的流动相中的质量分数是

A.0.10；B.0.90；C．0.91；D．0.99。

8.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是

A．柱温；B．载气的种类； C．柱压； D．固定液膜厚度。

10.当载气线速越小,范式方程中,分子扩散项B越大,所以应选下列气体中哪一种

作载气最有利？

A.H2；B.He；C．Ar；D．N2。

正确答案：

1：

（A）、2：

（D）、3：

（B）、4：

（C）、5：

（B）

6：

（C）、7：

（C）、8：

（A）、9：

（D）

气相色谱法

1. 气相色谱采用双柱双气路流程有什么用？

  解：

    气相色谱采用双柱双气路流程主要用于程序升温分析，它可以补偿由于升温过程中载气流量不稳、固定液流失等使检测器产生的噪声及基线漂移，从而提高稳定性。

2. 用热导池检测器时，为什么常用H2和He作载气而不常用氮气作载气？

  解：

    根据热导池检测器的检测原理，载气与待测组分的导热系数相差愈大，则灵敏度愈高，有一般组分的导热系数都比较小，而氢气、氦气导热系数最大，0℃时，,故选用热导系数大的H2和He作载气,灵敏度比较高.另外载气热导系数大,在相同的桥电路电流下,热丝温度较低,桥电流可以升高.如果用氮气作载气,除了由于氮和被测组分导热系数差别小（0℃时）使热导池检测灵敏度低以外,还常常由于二元体系导热系数呈非线性等原因,有时会出现不正常的色谱峰如倒峰，Ｗ峰等．

3. 简述热导池检测器的设计原理。

  解：

（1）每种物质都具有导热能力，欲测组分与载气有不同的导热系数；

（2）热敏元件（金属热丝）具有电阻温度系数；

（3）利用惠斯登电桥测量等设计原理。

4. 在使用火焰光度检测器时，为什么要保持富氢火焰？

  解：

    所谓的富氢火焰指供给的氢气量远超过化学计量，即H2:

O2>3：

1，根据火焰光度检测器检测硫、磷的机理，有相当浓度的氢存在才能使SO2还原成S，还原的S在390℃生成激发态的硫分子S*，返回基态时发射出350-430nm的特征光谱。

磷需要在富氢火焰还原成化学发光的HPO，因此在使用火焰光度检测器首先要保证火焰为富氢火焰，否则无激发光谱产生，灵敏度很低，无法检测。

5. 什么原因使电子捕获检测器的基始电流下降，如何克服？

  解：

引起电子捕获检测器基始电流下降有三个主要原因：

（1） 放射源流失。

（2） 电极表面或放射源的污染、固定相的流失、高沸点组分的冷凝都会污染放射源。

（3） 载气中的氧气及其电负性物质会捕获电子而使基流下降。

克服办法：

（1） 采用纯度高于99.99%高纯氮气作载气。

（2） 管路要严密防止泄露。

（3） 检测器温度应高于柱温。

（4） 新填装的柱子必须在最高允许温度下，以高的载气流速连续老化24h以上。

（5） 使用电子捕获检测器时，柱温要远低于固定液的最高使用温度。

对已污染的检测器，采用增高检测器温度，通高纯氮烘或选择合适溶剂在超声波清洗器中清洗数小时，再用清水洗静、烘干。

6. 用气相色谱法氢火焰检测器某石油化工厂用生化处理废水酚的浓度，记录仪灵敏度为0.2mV/cm，记录仪纸速10mm/min，苯酚标样浓度1mg/mL，进样量3μL，测量苯酚峰高115mm，峰半高宽4mm，2倍噪音信号为0.05mV，计算:

（1） 在上述条件下苯酚的灵敏度St、检测限（D）和最小检测限（Qmin）

（2） 若污水处理前后，污水中苯酚浓度从100μg/mL（ppm）将为0.05μg/mL，设最大进样量为10μL，能否直接测定水中的酚，若不能直接测出，试样浓缩多少倍方可推测？

  解：

∴

（1）苯酚的St、D及QminSt=（1.065×60×0.02mV/mm×115mm×4mm）/（10mm/mim+3μL×1mg/1000μL）

=1.96×104mV·s/mg=1.96×107mV·s/g

D=2RN/S=0.05mV/（1.96×107mV·s/g）=2.55×10-9g/s

Qmin=mi·2RN/（h·C1）=（3μL×1×10-3mg/μL×0.05mV）/（115mm×0.02mV/mm）

=6.52×10-5mg

（2）首先求最低检测浓度Cmin

Cmin=Qmin/V=6.52×10-5mg/10μL=6.52×10-6mg/μL=6.52μg/mL>>0.05μg/mL

当苯酚浓度为0.05μg/mL时，不能直接测出。

∴6.52μg/mL/0.05μg/mL=130.4倍

试样浓缩130.4倍时方能检测。

7. 在气相色谱检测器中通用型检测器是:

A.氢火焰离子化检测器 B.热导池检测器

C.示差折光检测器 D.火焰光度检测器

  解：

B.热导池检测器

C示差折光检测器虽为通用型，但属液相色谱检测器，A、D两种检测器均为选择性检测器，根据检测原理选B。

8. 在气相色谱分析中为了测定下面组分，宜选用哪种检测器？

为什么？

（1）蔬菜中含氯农药残留量；

（2）测定有机溶剂中微量水

（3）痕量苯和二甲苯的异构体； （4）啤酒中微量硫化物

  解：

（1） 蔬菜中含氯农药残留量选用电子捕获检测器，因为根据检测机理电子捕获检测器对含有电负性化合物有高的灵敏度。

残留含氯农药是含有电负性化合物，选用电子捕获检测器。

（2） 溶剂中微量水选用热导池检测器检测，因为热导池检测器是通用型检测器，只要有导热能力的组分均可测定，故可测定微量水。

（3） 痕量苯和二甲苯的异构体可用氢火焰离子化检测器，因为氢火焰离子化检测器对含C、H元素的有机化合物有高的响应信号，特别适合。

（4） 啤酒中微量硫化物选用火焰光度检测器，因为火焰光度检测器是只对硫、磷有响应信号，而且灵敏度高。

9. 在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于：

A.样品中沸点最高组分的沸点B.样品中各组分沸点的平均值

C.固定液的沸点D.固定液的最高使用温度

  解：

D固定液的最高使用温度。

色谱柱的上限温度如果超过固定液的最高使用温度就会出现固定液流失、污染检测器，使基线不稳而无法工作。

10. 在某色谱柱上，柱温1000C测的甲烷的保留时间为40s，正壬烷的保留时间为400s，正炔烷的保留时间为580s，正壬烷与正癸烷的峰宽相同，均等于5.0mm，已知记录纸速为5mm/min，求能与正壬烷达到基线分离（R=1.5）的组分的保留指数应为多少？

  解：

根据题意要求的组分在正壬烷后出峰。

∴Y9=Y10∵Y9=Yi=5mm/5mm/min=60s

∴R=2（t'Ri-t'R9）/（Y9+Yi）=（t'Ri-t'R9）/Y9

∵t'Ri=RY9+t'R9=1.5×60+（400-40）=450s

Ii=100[9+（lgt'Ri-lgt'R9）/（lgt'R（9+1）-lgt'R9）]

=100[9+（lg450-lg360）/（lg540-lg360）=