柱色谱实验报告思考题.docx
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柱色谱实验报告思考题
柱色谱实验报告思考题
柱色谱分离实验报告
七、思考题
FID检测器与其他检测器相比的优缺点。
气相色谱常用检测器有热导检测器（TCD）、氢火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、氮磷检测器（NPD）。
FID检测器主要适用于含有碳氢键的有机物分析。
对无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。
FID的优点是灵敏度高、线性范围宽，几乎对所有化合物均有响应，由于它属于质量型检测器，故对操作条件变化相对不敏感，稳定性好，特别适合于做微量到常量的常规分析。
又因它响应时间短，所以与毛细管分析技术配用能完成痕量与快速分析。
TCD检测器工作原理：
当被测组分与载气混合后，混合物的热导系数与纯载气的热导系数大不相同，当通过热导池池体的气体组成及浓度发生变化时，会引起池体上热敏元件的温度变化，用惠斯顿电桥测量，就可由所得信号的大小求出该组分的含量。
TCD是通用型检测器，但灵敏度相对较低。
特别适合于检测永久性气体、C1~C3烃、氮、硫和各种形态碳氧化物及水等挥发性化合物的分析，特别是厌氧产气中CO、CO2、CH4和H2S等的分析。
ECD是一种高灵敏度、高选择性检测器，对电负性大的物质特别敏感，主要分析测定卤化物、含磷（硫）化合物以及过氧化物、硝基化合物、金属有机物、金属螯合物、甾族化合物、多环芳烃、共轭羰基化合物等电负性物质。
对大多数烃类没有响应。
NPD又称热离子化检测器，是分析含氮、磷化合物的高灵敏度、高选择性和宽线性范围的检测器。
七、思考题
有天然气样品，成分可能有CH4、CO、CO2、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等，希望用气相色谱检测含量，请问选用什么检测器，选用那些色谱柱？
可以用多根色谱柱，分几次进样，完成测试任务。
选用TCD、FID检测器并联的方式，对于永久无机气体可选用TCD作为检测器，对于C2及以上的烃类物质选用FID作为检测器。
选用Propack-Q预处理柱，后用13X和Propack-R为分析柱，或者为预柱5A和GDX-104为分析柱，主阀三阀三柱系统。
无机气体组分较有机气体组分先流出Propack-Q预柱，避免CO2进入分子筛，可以将CO2切入GDX-104或Propack-R柱中，并且同时使用TCD和FID，灵活选用柱长度以便于中心切割，进而使
一次分析同时检测出所有组分。
当分子筛采用TDX-01柱时，经过Propack-Q后可以将CO2切入TDX-01柱中。
具体阀柱系统图如下：
七、思考题
1.简述离子交换色谱分析的特点及应用范围。
答：
离子交换色谱的分离机制是离子交换，其特点是耐酸碱，可在任何pH值下
使用，易再生处理，使用寿命长，缺点是机械强度差、易溶胀、易受有机物污染。
离子交换色谱主要用于不同基质中常见亲水性阴离子（F-、Cl-、SO42-、NO3-、Br-等）和常见亲水性阳离子（Li+、Na+、K+、Ca2+等）的分离测定。
一些碳水化合物也可以用离子交换法进行分离分析。
2.简述离子色谱上样前处理要求和方法。
答：
离子色谱样品预处理的目的主要是将样品中的目标离子从样品介质中最大浓度地转移到水溶液或水与极性有机溶剂的混合溶液中，以达到减少或取出干扰物、大大降低基体浓度、调节pH
、浓缩和富集待测离子成分的多重目的，使
之符合进样的要求，获得准确的分析结果。
A.液体样品前处理
1）固相萃取法：
固相萃取（SPE）利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。
固相微萃取（SPME）是在固相萃取上发展起来的一种新型、高效的样品预处理技术。
2）膜处理法
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分离技术。
该方法只能去除颗粒态不溶性物质，一般通过0.45μm或0.22μm微孔滤膜过滤后直接进样。
3）其他液体样品的预处理技术
由于液膜处理法具有局限性，超过滤、渗析、电渗析也在离子色谱中开始得到应用。
超过滤实际上是减压过滤，一般用于大分子和不溶物的分离；渗析是一个浓度平衡过程，离子通过离子交换膜从浓度高的一方向浓度低的一方扩散，这样某些离子可通过膜选择性地从样品中除去或加入到该样品中；电渗析是一个特殊的渗析过程，通过一个外部电场来提高渗析效率，与其他的膜处理相比，有一定的选择性，因此不仅可以去除颗粒物、有机污染物，还可以去除重金属离子的污染。
B.固体样品前处理
1）分解处理法
将固体样品分解，将固体样品的非金属元素转化为相应的酸，然后再用离子色谱方法进行测定。
湿式消解法是最简便的样品处理方法，而紫外光具有强氧化性，可以用于消解去除复杂样品中的有机物。
2）浸提法
对于固体样品，有时不一定需要测定非金属的总含量，二是需要测定特定阴阳离子的水溶性部分含量，或者在一定条件下的形态特征，这就需要选择合适的进出方法，在不破坏样品中的离子形态的前提下，将水溶解态离子尽可能高比例的浸提出来。
C.特殊样品的预处理
对于组成复杂的样品，若待测离子对树脂亲合力相差颇大，一般可采用几次进样，并用不同浓度或强度的淋洗液或梯度淋洗等方法来改善分离效果。
对固定相亲合力差异较大的离子，提高分离度的最简单方法是稀释样品或进行样品的预处理。
对高浓度基体中痕量离子的测定，例如海水中阴离子的测定，最好的方法是做适当的预处理除去过量的Cl-。
对于含有大分子有机物和重金属的样品，应该在进样前将有机物和重金属全部去除。
思考题
1、为什么溶剂和样品要过滤？
溶剂和样品过滤非常重要，它会对色谱柱、仪器起到保护作用，消除由于污染对分析结果的影响。
色谱柱：
由于填料颗粒很细，色谱柱内腔很小，溶剂和样品中的细小颗粒会使色谱柱和毛细管容易堵塞。
仪器：
溶剂和样品中的细小颗粒会增加进样阀的堵塞和磨损，同时也会增加泵头内的蓝宝石活塞杆和活塞的磨损。
2、流动相使用前为什么要脱气？
流动相使用前必须进行脱气处理，以除去其中溶解的气体（如O2），以防止在洗脱过程中当流动相由色谱柱流至检测器时，因压力降低而产生气泡。
气泡会增加基线的噪音，造成灵敏度下降，甚至无法分析。
溶解的氧气还会导致样品中某些组份被氧化，柱中固定相发生降解而改变柱的分离性能。
若用FLD，可能会造成荧光猝灭。
3、如何防止溶剂瓶内溶剂过滤器的堵塞，以及堵塞后的处理？
溶剂的质量或溶剂的质量或污染以及藻类的生长会堵塞溶剂过滤器，从而影响泵的运行，尤其水溶液或磷酸盐缓冲液（PH=4-7）。
以下几种方法可以有效防止溶剂瓶内溶剂过滤器的堵塞。
A：
严格执行溶剂过滤。
B：
勿使用多日存放的蒸馏水及磷酸盐缓冲液。
C：
如果应用许可，可在溶剂中加入0.0001---0.001M的叠氮化钠。
D：
在溶剂瓶内溶剂的上方小流量连续吹氩气,以隔绝空气。
E：
避免使溶剂瓶暴露在直射阳光下，尽量使用琥珀色的溶剂瓶盛放水溶液或
磷酸盐缓冲液。
溶剂瓶里的砂心滤头清洗方法：
用浓硝酸（分析纯）泡1小时左右，再用液相用水泡1-2小时，冲洗干净即可，不建议用超声洗。
4、系统压力过高的原因有哪些？
压力过高，可能的原因有：
A色谱柱进口过滤芯被污染
B冲洗阀过滤芯被污染
C色谱柱被污染
D连接管路的毛细管堵塞
E进样器转子上的凹槽被堵塞
F进样针或针座被堵塞
实验一乙酰苯胺的制备（苯胺5ml、冰醋酸7.5ml，生成苯-NHCOCH3+、水，韦氏分馏柱、温度计蒸馏头尾接管等、布氏漏斗抽滤）
1.制备乙酰苯胺为什么选用乙酸做酰基化试剂？
（乙酰氯、乙酸酐反应过于激烈。
）
答：
冰醋酸与苯胺反应最慢，但反应平稳、易于控制，且醋酸价格较便宜。
2.为什么要控制分馏柱上端温度在100到110之间，若温度过高有什么不好？
答：
主要由原料CH3COOH和生成物水的沸点所决定。
控制在100到110度之间，这样既可以保证原料CH3COOH充分反应而不被蒸出，又可以使生成的水立即移走，促使反应向生成物方向移动，有于提高产率。
3.本实验中采用了那些措施来提高乙酰苯胺的产率？
答：
加入过量冰醋酸，分馏时加入少量锌粉，控制分馏时温度，不断除去生成的水。
4.常用的乙酰化试剂有哪些？
哪一种较经济？
哪一种反应最好?
答：
常用的乙酰化试剂有乙酸、乙酸酐和乙酰氯。
乙酸较经济。
乙酰氯反应速度最快，但易吸潮水解。
因此应在无水条件下进行反应。
实验二重结晶（乙酰苯胺，加热溶解、稍冷却、加活性炭、继续加热、热过滤、冷却结晶、抽滤）
1.重结晶一般包括哪几个操作步骤？
各步操作的目的是什么？
答：
重结晶一般包括：
溶解、脱色、热过滤、冷却结晶、抽滤、干燥等操作步骤。
各步操作的目的如下：
熔解：
配制接近饱和的热溶液；
脱色：
使样品中的有色杂质吸附于活炭上，便于在热过滤时将其分离；热过滤：
除去样品中的不溶性杂质；冷却结晶：
使样品结晶析出，而可溶性杂质仍留在溶液中；抽滤：
使样品可溶性杂质与样品分离。
干燥：
使样品结晶表面的溶剂挥发。
2.在什么情况下需要加活性炭？
应当怎样加活性炭？
答：
样品颜色较深时，需要加入活性炭进行脱色。
为了防止爆沸，加活性炭时应将热溶液取下稍冷后再加。
3.为什么热过滤时要用折叠滤纸？
答：
增大过滤面积，加快过滤速度。
4.为什么利用重结晶只能提纯杂质含量低于5%的固体有机物？
答：
如果样品中杂质含量大于5%，则可能在样品结晶析出时，杂质亦析出，经抽滤后仍有少量杂质混入样品，使重结晶后的样品纯度仍达不到要求。
5、某一有机化合物进行重结晶，最适合的溶剂应该具有哪些性质？
答：
（1）与被提纯的有机化合物不起化学反应。
（2）因对被提纯的有机物应具有热溶，冷不溶性质。
（3）杂质和被提纯物质，应是一个热溶，一个热不溶。
（4）对要提纯的有机物能在其中形成较整齐的晶体。
（5）溶剂的沸点，不宜太低（易损），也不宜太高（难除）。
（6）价廉易得无毒。
6、将溶液进行热过滤时，为什么要尽可能减少溶剂的挥发？
如何减少其挥发？
答：
溶剂挥发多了，会有部分晶体热过滤时析出留在滤纸上和漏斗颈中，造成损失，若用有机溶剂，挥发多了，造成浪费，还污染环境。
为此，过滤时漏斗应盖上表面皿（凹面向下），可减少溶剂的挥发。
盛溶液的容器，一般用锥形瓶（水溶液除外），
也可减少溶剂的挥发。
7、用活性炭脱色为什单要待固体物质完全溶解后才加入？
为什么不能在溶液沸腾时加入？
答：
活性炭可吸附有色杂质、树脂状物质以及均匀分散的物质。
因为有色杂质虽可溶于沸腾的溶剂中，但当冷却析出结晶体时，部分杂质又会被结晶吸附，使得产物带色。
所以用活性炭脱色要待固体物质完全溶解后才加入，并煮沸5－10min。
要注意活性炭不能加入已沸腾的溶液中，以一免溶液暴沸而从容器中冲出.
实验三蒸馏及分馏（沸程0.5-1.5，相差30摄氏度，140度以上空气冷凝管）
1.什么叫沸点？
答：
当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力（通常是大气压力）相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。
这时的温度称为液体的沸点。
2.冷凝管的进水口和出水口分别为哪个管口？
答：
冷凝管的两端接水的管子下端进水，上端出水。
3.温度计的位置？
答：
温度计水银球要与蒸馏头支管口的下沿相齐。
4.安装装置有什么要求？
答：
整个装置无论从侧面或从正面观察，都要在一个平面内。
安装过程一定要先下后上，由左至右（由右至左）。
5.加入沸石的目的是什么？
答：
防止被蒸馏的液体爆沸，引发危险。
因为沸石表面均有微孔，内有空气，所以可起助沸作用。
6.烧瓶中加入液体量有何要求?
答：
液体体积不能超过烧瓶容积的2/3。
7.为什么要检查气密性？
答：
蒸馏过程中，被蒸馏物质首先要吸热变成气体，然后再冷凝成液体，达到分离的目的。
如果气密性不好，会有部分气体不经冷凝管直接挥发掉，影响收率。
8.为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1－2滴／s为宜？
答：
在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴，让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡。
所以要控制加热温度，调节蒸馏速度，通常以1－2滴／s为宜，否则不成平衡。
蒸馏时加热的火焰不能太大，否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象，使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量，这样由温度计读得的沸点会偏高；另一方面，蒸馏也不能进行的太慢，否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸润而使温度计上所读得的沸点偏低或不规则。
9.为什么要保证温度计水银球上有液滴存在？
答：
因为这时的温度正是被蒸馏物质的沸点。
10.为什么要去掉馏头？
答：
因为在没有达到被蒸馏物质沸点时蒸馏出来的馏分可能混有杂质。
11.为什么不能蒸干？
答：
防止将烧瓶烧裂或因为烧瓶中残留物质因为过热发生危险。
13.若温度计所处位置偏高或偏低对所测沸点有何影响？
答：
偏高会使沸点温度偏低；偏低会使沸点温度偏高。
14.若加热太快，馏出液＞1－2滴／s（每秒种的滴数超过要求量），用分馏分离两种液体的能力会显著下降，为什么？
答：
因为加热太快，馏出速度太快，热量来不及交换（易挥发组分和难挥发组分），致使水银球周围液滴和蒸气未达平衡，一部分难挥发组分也被气化上升而冷凝，来不及分离就一道被蒸出，所以分离两种液体的能力会显著下降。
15.用分馏柱提纯液体时，为什么分馏柱必须保持回流液？
答：
保持回流液的目的在于让上升的蒸气和回流液体，充分进行热交换，促使易挥发组分上升，难挥发组分下降，从而达到__分离它们的目的。
16.如果蒸馏前忘记加沸石，能否立即将沸石加至将近沸腾的液体中？
答：
不能将沸石加至将近沸腾的液体中，那样溶液猛烈暴沸，液体易冲出瓶口，若是易燃液体，还会引起火灾，要等沸腾的液体冷下来再加。
17.当重新蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？
答：
用过的沸石一般不能再继续使用，因为它的微孔中已充满或留有杂质，孔经变小或堵塞，不能再起助沸作用。
实验四茶叶中提取咖啡因（索氏提取法、浸取法，冷凝回流装置、漏斗、小孔滤纸，升华。
乙醇（氯仿、苯））
1.生石灰的作用是什么？
答：
放置生石灰可以中和茶叶中的丹宁酸，此外还可以吸收水分。
2.为什么必须除净水分？
答：
如留有少量水分，升华开始时，将产生一些烟雾，污染器皿和产品。
3.升华装置中，为什么要在蒸发皿上覆盖刺有小孔的滤纸？
漏斗颈为什么塞棉花？
答：
在蒸发皿上覆盖刺有小孔的滤纸是为了避免已升华的咖啡因回落入蒸发皿中，纸上的小孔应保证蒸气通过。
漏斗颈塞棉花，为防止咖啡因蒸气逸出。
4.升华过程中，为什么必须严格控制温度？
答：
温度太高，将导致被烘物和滤纸炭化，一些有色物质也会被带出来，影响产品的质量。
进行再升华时，加热亦应严格控制。
5.除了升华还可以用何方法提取咖啡因？
答：
可以用氯仿萃取，加热蒸发并抽滤。
实验五柱色谱和薄层色谱
化合物吸附性及极性（醇和碱>醇、胺、硫醇>酯、醛、酮>芳香族化合物>卤代物>醚>烯>饱和烃）
流动相洗脱能力：
石油醚＜环己烷＜二硫化碳＜三氯乙烷＜苯＜甲苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜丙酮＜正丁醇＜乙醇＜甲醇＜吡啶＜酸
1.为什么在用有机溶剂做洗脱剂时，要求他们必须干燥？
答：
柱色谱上用的吸附剂颗粒一般比TLC上用的吸附剂颗粒大，柱色谱的洗脱剂也应比TLC的展开剂极性略小，才能得到较好的分离效果。
为此，所用溶剂必须干燥，否则将严重影响分离效果（需要含水溶剂做洗脱剂时除外）。
2.装柱时如果柱中留有气泡，暗沟，断层或填装不均匀，对分离效果有何影响？
答：
气泡或者裂缝会造成谱带之间的界限倾斜、模糊。
尤其是裂缝引起的填料断层会造成沟流，使得组分之间混合，严重影响分离效果。
装柱不均匀会降低柱子的分离效率：
填料太松散，流动相速度太快，组分没有在两相之间充分达到吸附溶解平衡，降低会塔板数，分离不完全；太紧密不仅流动相过柱速度慢，也会造成组分在固定相中扩散，使得谱带加宽，甚至重叠。
3.吸附剂上部再填装0.5cm厚的石英砂是什么目的？
答：
石英砂的作用就是为了吸附剂表面，使其成为平面，达到较好的洗脱效果。
实验六乙酸乙酯的制备（120-125度，140度时副反应产生C2H5OC2H5和水，乙醇过量，三口烧瓶，长颈漏斗）
1.酯化反应有什么特点？
实验中如何创造条件使酯化反应尽量向生成物的方向进行？
答：
酯化反应为可逆反应，反应进行慢且需要酸催化。
为提高产率，本实验中采用增加醇的用量、不断将产物酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施，使平衡向右移动。
2.本实验若采用醋酸过量的做法是否合适？
为什么？
答：
不合适，因为使平衡向生成物一方移动，使用过量的酸不好，因为酸不能与酯共沸。
3.蒸出的粗乙酸乙脂中主要有哪些杂质？
如何除去？
答：
主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水等。
由于乙醚沸点低，在多
次洗涤中，极易挥发掉；使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸；紧跟着用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液，然后用饱和CaCl2溶液直接洗涤除去少量的乙醇。
4.实验中使用浓硫酸的作用？
答：
反应中，浓硫酸除了起催化剂作用外，还吸收反应生成的水，有利于酯的生成。
5.能否用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？
答：
不可以，使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯发生水解，降低产率。
6.为什么用饱和碳酸钠溶液洗涤时要小量分批加入，并不断摇动接受器？
答：
因为乙酸乙酯粗产品中含有乙酸，乙酸与饱和碳酸钠溶液反应
生成二氧化碳，如果一次加入，反应剧烈，所以必须要小量分批加入，并不断摇动接受器，使乙酸与碳酸钠温和的反应。
7.实验中用饱和食盐水洗涤，是否可用水代替?
答：
不可以，由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，为了尽可能减少由此而造成的损失，所以采用饱和食盐水
进行洗涤
实验七熔点的测定（装样2-3毫米，140度以下液体石蜡或甘油；140-220，硫酸；220以上，硅油）
1.测定熔点时，遇到下列情况将产生什么结果？
（1）熔点管壁太厚；
（2）熔点管不洁净；（3）试料研的不细或装得不实；（4）加热太快；（5）第一次熔点测定后，热浴液不冷却立即做第二次；（6）温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴。
答：
（1）熔点管壁太厚，影响传热，其结果是测得的初熔温度偏高。
（2）熔点管不洁净，相当于在试料中掺入杂质，其结果将导致测得的熔点偏低。
（3）试料研得不细或装得不实，这样试料颗粒之间空隙较大，其空隙之间为空气所占据，而空气导热系数较小，结果导致熔距加大，测得的熔点数值偏高。
（4）加热太快，则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力，而导致测得的熔点偏高，熔距加大。
（5）若连续测几次时，当第一次完成后需将溶液冷却至原熔点温度的二分之一以下，才可测第二次，不冷却马上做第二次测量，测得的熔点偏高。
（6）齐列熔点测定的缺点就是温度分布不均匀，若温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴，这样所测数值会有不同程度的偏差。
2.测得A、B两种样品的熔点相同，将它们研细，并以等量混合
（1）测得混合物的熔点有下降现象且熔程增宽；
（2）测得混合物的熔点与纯A、纯B的熔点均相同。
试分析以上情况各说明什么？
答：
（1）说明A、B两个样品不是同一种物质，一种物质在此充当了另一种物质的杂质，故混合物的熔点降低，熔程增宽。
（2）除少数情况（如形成固熔体）外，一般可认为这两种物质为同一种物质。
实验八正溴丁烷的制备（球型冷凝管回流、蒸馏装置、分液漏斗）
主反应：
NaBr+H2SO4——HBr+NaHSO4
n-C4H9OH+HBr——H2SO4——n-C4H9Br+H2O
可能的副反应：
CH3CH2CH2CH2OH——H2SO4——CH2CH2CH=CH2+H2O
2CH3CH2CH2CH2OH——H2SO4——（CH3CH2CH2CH2）2O+H2O
2HBr+H2SO4——Br2+SO2+2H2O
1.正溴丁烷制备实验为什么用回流反应装置？
答：
此反应较慢，需要在较高的温度下、长时间反应，而玻璃反应装置可达到的最高反应温度是回流温度，所以采用回流反应装置。
2.正溴丁烷制备实验为什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管？
答：
因为球型冷凝管冷凝面积大，各处截面积不同，冷凝物易回流下来。
3.正溴丁烷制备实验采用1：
1的硫酸有什么好处？
减少硫酸的氧化性，减少有机物碳化；水的存在增加HBr溶解量，不易逃出反应体系，减少HBr损失和环境污
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