现代分析测试技术最终答案.docx
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现代分析测试技术最终答案
、问答题:
1、试述塔板理论的基本关系式及理论要点。
答：
塔板理论的基本关系式为:
M=5.54f丄一）2=
HL
it=一
n
在tR一定时，W或W1/2越小（即峰越窄），理论板数n越大，理论板高越小，柱的分离效
率越高。
因此，理论塔板数是评价柱效能的指标。
色谱柱内存在许多塔板，组分在塔板间隔（即塔板高度）内可以很快达到分配平衡。
1）
2）
3）
流动相进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，即每次通过为一个塔板体积。
样品加在每个塔板上，样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略。
4）
在所有塔板上分配系数相等，与组分的量无关。
即分配系数在各塔坂上是常数。
2、
利用范氏方程说明HPL中如何选择实验条件?
采用粒径小而均匀的球形固定相，首选化学键合相，用匀浆法装柱.
采用低黏度流动相,低流量（1mL/min）,首选甲醇.
3、
采用柱温箱，避免室温波动，增加实验重复性，柱温以25〜30C为宜.
高效液相色谱仪包括哪些主要部件？
各部件的作用是什么?
高效液相色谱仪由五大部分组成：
高压输液系统，进样系统、分离系统、检测系统和色
谱工作站。
由于高效液相色谱所用固定相颗粒极细，因此对流动相阻力很大，为使流动相较快流动,
必须配备有高压输液系统。
高压输液系统由储液罐、过滤器、高压输液泵、梯度洗脱装置等
组成。
流动相在进入高压泵之前，应先进行过滤和脱气处理。
高压输液泵是核心部件，其密
封性好，输出流量恒定，压力平稳，可调范围宽，便于迅速更换溶剂及耐腐蚀等。
进样系统是将被分离的样品导入色谱柱的装置。
要求密封性、重复性好，死体积小，便于实
现自动化。
进样系统包括取样、进样两个功能。
分离系统主要是指色谱柱，色谱柱是高效液相色谱仪的核心部件，要求分离度要高、柱容量大、分析速度快。
检测器是HPL（仪的三大关键部件之一。
用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和
含量变化的装置。
其作用是把洗脱液中组分的量转变为电信号。
并由工作站（或记录仪）
绘出谱图来进行定性、定量分析。
色谱工作站是色谱仪的自动化控制包括自动进样系统的进样方式、输液泵系统中的溶剂流速、梯度洗脱程序、检测系统的各项参数、数据记录和处理等。
4、什么是锐线光源？
为什么空心阴极灯发射线是锐线?
a.光源的发射线与
答：
锐线光源是能发射出谱线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。
锐线光源发射线半宽
度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致。
锐线光源需要满足的条件:
吸收线的V0—致。
b.发射线的△v1/2小于吸收线的△v1/2。
空心阴极灯是一个封闭的气体放电管。
用被测元素纯金属或合金制成圆柱形空心阴极，用钨或钛、锆做成阳极。
灯内充Ne或Ar惰性气体，压力为数百帕。
发射线波长在370.0nm以下的
用石英窗口，370.0nm以上的用光学玻璃窗口。
当灯的正负极加以400V电压时，便开始辉光放电。
这时电子离开阴极，在飞向阳极过程中，受到阳极加速，与惰性气体原子碰撞，并使之电离。
带正电荷的惰性气体从电场获得动能，向阴极表面撞击，只要能克服金属表面的晶格能，就能将原子由晶格中溅射出来，从而产生阴极物质的共振线。
由于灯内压力很低，压力变宽小，因而产生的共振线是锐线光源。
5、紫外-可见分光光度计主要有哪几种类型？
各类型有何特点?
答案一
按光束分:
（1）大大提高测量准确度，完全扣除背景。
（2）可用于微量组分测定
（3）可用于浑浊液和多组分混合物的定量测定。
4双重单色器分光光度计
5配置光多道二极管阵列检测器的分光光度计
答案二
紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为四种类型，即单光束分光光度计、双光束分
光光度计、双波长分光光度计和二极管阵列分光光度计。
单光束分光光度计特点:
使用时来回拉动吸收池-移动误差
对光源要求高
3、比色池配对
双光束分光光度计特点:
不用拉动吸收池，可以减小移动误差
可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，对光源要求不高
可以自动扫描吸收光谱
双波长分光光度计特点:
1、利用吸光度差值定量
2、消除干扰和吸收池不匹配引起的误差
优点:
（1）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景
（2）可用于微量组分的测定
（3）可用于混浊液和多组分混合物的定量
二极管阵列分光光度计特点
由光源发出，经消色差聚光镜聚焦后的多色光通过样品池，再聚焦于多色仪的入口狭缝上,
透过光经全息光栅表面色散并投射到二极管阵列检测器上，二极管阵列的电子系统，可在
0.1s的极短时间内获得从190~820n诡围的全光光谱。
6若用反相键合相分离弱酸或弱碱时产生拖尾，如何克服?
答：
反相键合相色谱在分离弱酸或弱碱样品的时候会发生拖尾的现象，可以在流动相中加入
0.1~1%的甲酸、醋酸、二乙胺、三乙胺或氨水作为调节剂，抑制弱酸的解离或弱碱的质子化,
以增加它们的分配系数。
但需注意pH值。
例如分离十二烷酸，可以加入少量的乙酸，抑制十二酸烷的离解，使他以游离酸的形式在键合相上分离。
以获得对称的色谱峰。
7、蒸发光散射检测器（ELSD的工作原理是什么?
蒸发光散射检测器是一种通用型的检测器，可检测挥发性低于流动相的任何样品，而
不需要样品含有发色基团。
蒸发光散射检测器灵敏度比示差折光检测器高，对温度变化不敏
感，基线稳定，适合与梯度洗脱液相色谱联用。
蒸发光散射检测器已被广泛应用于碳水化合物、类脂、脂肪酸和氨基酸、药物以及聚合物等
的检测。
工作原理
UM-300（蒸发光散射
雾化：
液体流动相在载气压力的作用下在雾化室内转变成细小的液滴，从而使溶剂更易于蒸
发。
液滴的大小和均匀性是保证检测器的灵敏度和重复性的重要因素。
检测器，通过对气压和温度的精确控制，确保在雾化室内形成一个较窄的液滴尺寸分布，使液滴蒸发所需要的温度大大降低。
蒸发：
载气把液滴从雾化室运送到漂移管进行蒸发。
在漂移管中，溶剂被除去，留下微粒或
纯溶质的小滴。
UM3000蒸发光散射检测器采用低温蒸发模式，维持了颗粒的均匀性，对半
挥发性物质和热敏性化合物同样具有较好的灵敏度。
检测：
光源采用650nn激光，溶质颗粒从漂移管出来后进入光检测池，并穿过激光光束。
被
溶质颗粒散射的光通过光电倍增管进行收集。
溶质颗粒在进入光检测池时被辅助载气所包
封，避免溶质在检测池内的分散和沉淀在壁上，极大增强了检测灵敏度并极大地降低了检测池表面的污染。
R为分离度，n为柱效，a为选择因子，k为容量因子
因此，提高分离度的好方法是制备出一根性能优良的柱子，通过降低板高，以提高分离度。
（2）分离度与选择因子的关系:
其微的。
一般取k为2-10最宜。
1D15.0
Jt
容量因于与分腋顆时间的矫曲銭
9、请写出下列仪器的标准操作规程（任选择一种仪器）：
UV245紫外可见分光光度计，2695
高效液相色谱仪，6890N气相色谱仪，AA800原子吸收分光光度计。
、填空题:
1.多普勒变宽是由于原子在空间作无规则热运动所引起的，故又称热变宽。
洛伦茨变宽
则是则于被测原子与其它粒子碰撞而产生的谱线变宽，它随着气体压强增大而增加，故又
称为压力变宽。
2、对于火焰原子化法，在火焰中既有基态原子，也有部分激发态原子，但在一定温度
3、原子化系统的作用是将试样中的待测元素由原子？
形态转变为原子蒸气，原子化方法
有火焰原子化法和无火焰原子化法。
4、色谱法的显著特点包括高分离效能、高检测性能、分析时间快速。
5、气相色谱法的主要不足之处是定性能力差、不适合分析不易气化或者不稳定性物质
&组分从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间定义为保留时间，其与死时间的差定
7、色谱的定量分析方法有
义为调整保留时间。
面积归一化法、外标法、内标法。
当组分中含有检测器不
8、红外光谱法主要研究振动中有偶极距变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子
等外，几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。
9、在红外光谱图中，4000-1250cm_（课本是4000-1250，课件是4000-1300）范围区域
的峰是由基团的伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围，它是鉴定基团最有价值
的区域，称为特征区，在1250-200cm一1（课本是1250-200,课件是1300-400）区域
指纹区
中，当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的不同，称为
10、傅里叶变换红外分光光度计中的核心部件是干涉仪，它没有普通红外分光光度计中
色散元件。
与普通红外分光光度计相比，它的主要特点是灵敏度高、波数
精度高、分辨率高、扫描速度极快、光谱范围宽。
11、紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的，这种吸收光谱取决于价电子的
**
nfn、n^n
性质。
12、在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收光谱主要由
14、
的,
15、
凡是可以使化合物在紫外-可见光区产生吸收的基团，叫生色团。
通常为含有不饱和键可以产生nfn*跃迁、nfn*跃迁的官能团。
VanDeemter方程在HPLC的表现形式H=A+B/u+Cu。
故HPLO的塔板理论高度H主要
涡流扩散项A、分子扩散项B/u和传质阻力项Cu三项构成。
16、以固体吸附剂为固定相，以液体为流动相的色谱法，称为液-固吸附色谱法，简称液
-固色谱法。
分离原理是根据物质吸附作用的不同来进行分离的，整个色谱过程
即是溶质分子和溶剂分子对吸附剂活性表面的竞争吸附。
（我写的是吸附、脱吸、再吸附、再脱吸的过程）
17、色谱分离是基于样品组分在固定液和流动相之间分配系数不同而分离的色谱法称为液-液分配色谱，简称液-液色谱法。
流动相极性小于固定相极性的称为正相色谱，样品中极性小的组分亘流出色谱柱，极性大的组分五流出色谱柱。
18、一般而言，硅胶基质化学键合相能耐受的酸度范围是PH2-8。
低pH值条件下,
硅烷键合于担体上的Si-0-Si键易水解。
在高pH时，由于硅胶担体的快速溶解
产生的色谱柱床塌陷，一般硅胶基质的色谱柱不应在pH>8时使用。
19、在极性键合色谱法中，键合固定相的极性大于流动相的极性，适用于分离
20、制备型HPLC分离方法的建立一般可以分析型HPLC分离条件作为条件优化的起点，寻找
适合于制备性分离的最佳条件，然后放大应用到制备柱规模上。
一般步骤：
分析型HPLC分离条件下选择适合于制备分离的条件
「丨.
分析型条件下进行制备分离I
厂
成无到靳制备型的规模上进行制备分离
三、计算题:
1、在某HPLC色谱系统中，系统的死时间为1.5min，某样品组分进样后9min出峰，试计算
该组分在该系统中的容量因子。
基本保留方程：
tR=tO（1+k'）
所以，k'=（tR-tO）/tO=（9-1.5）/1.5=5
k（H-C1）=5.1N/cm。
"哙｛吕i303jl
2、请计算HCl伸缩振动所产生的基频吸收峰的频率。
已知键力常数k化学键力常数
□分子折合质量
I5.1二
bHcl=130317^=2984cm」'1+35.5
3、计算在2000K和3000K时Na589.0nm的激发态与基态的原子数之比？
已知：
gj/g0=2。
Ej=hc/l
-23-7
=（6.626X10J/SX3X1010cm/s）/（589.0nmX10cm/nm）
=2.107X1.60X10-19J
=3.371X10-91J
带入Boltzmann方程:
0Cp
c£3.371X10-V
=2xexnf-
L3弘
=9.82x10-^
同理：
在3000K时，Nj/N0=5.78X10-4
4、在一色谱柱上，测得各峰的保留时间如下:
组分
空气
辛烷
壬烷
未知峰
tR/min
0.6
13.9
17.9
15.4
求未知峰的保留指数。
解：
t/R=tR-t0
t/R辛=（13.9-0.6）X60=798s
t/R壬=（17.9-0.6）X60=1038s
t/R未知=（15.4-0.6）X60=888s
lgt/R未知-lgt/
1未知=100r+nlgt/R壬-lgt/R辛
100rJg^-^1
广Ig1038-lg798」
=841.7s
5、在一根2m长的色谱柱上，分析一个混合物，得到以下数据：
苯、甲苯、及乙苯的保留
时间分别为1'20”、2‘2”、及；半峰宽为6.33”、8.73”、12.33”，求色谱柱对每种组分
的理论塔板数及塔板高度。
解：
由题知，L=2mtR乙苯=3‘T=181s；W1/2（乙苯）=12.33”。
tt181
n=5.54（亠）2n乙苯=5.54（R乙苯）2=5.54（——）2=1193.825
根据公式W得W1/2（乙苯）12.33
H=L巴苯=L=2000=1.675mm
根据公式n得n乙苯1193.825
6高效液相色谱法测定某混合物中组分A与组分B的含量:
标准溶液的配制：
精密称取组分A对照品和组分B对照品各适量，加0.1mol/L盐酸溶液溶解并定量稀释制成每1ml含组分A0.44mg与组分B89ug的溶液，作为对照品溶液。
供试品溶液的配制：
取供试品（混合物）适量（二份），精密称定，置于100m1量瓶中，加
0.1mol/L盐酸溶液适量，超声处理使主成分溶解，用0.1mol/L盐酸溶液稀释至刻度，摇匀，滤过,取续滤液作为供试品溶液。
对照品与供试品的测定：
分别精密量取上述对照品溶液与供试品溶液10ul，注入仪器，记录
色谱图，测量对照品和供试品待测成分的峰面积（或峰高），计算含量。
已知：
供试品取样量为：
①0.0465g②0.0453g
依法测得对照品的峰面积：
组分A2953764.5,组分B707620.3；供试品①待测成分的峰面积:
组分A2421964.0,组分B692749.6；②组分A2327682.5,组分B648805.1
请分别计算二份样品中组分A与组分B的百分含量，结果保留至小数点后二位。
解：
由题知，C对照A=0.44mg/ml；C对照B=89ug/ml；m1=0.0465g；m2=0.0453g；A对照a=2953764.5;
由外标一点法公式
A样C
A对照得
AA样1
CA样1=—X
A对照A
C对照
对照A
2421964.0天o.44mg/ml=O.361mg/ml
2953764.5
Cb样1=
c
A对照B
对照
692749.6x89ug/ml=87.12966ug/ml
707620.3
CA样2=
AA样2
A对照A
XC
对照
2327682.5xo.44mg/ml=0.347mg/ml
2953764.5
CB样2=
AB样2
A对照B
XC对照B=
B707620.3
648805.1x89ug/ml=81.60260ug/ml
则第①、②份样品中，A、B组分百分含量分别为:
mi
%（%）=^样^伽％’^^3^^*10^77.634%
%1（%）=C^-1oo%=87o100；5O1o0oO^1OO%=18.738%
m2
⑷a2（%）=5羊2X100X100%=O.34"100X1OO%=76.6OO%0.0453x1000
m2
%2（%）=^样^咒1OO%=81.6妙1O-3W1OO%=18.O14%
0.0453x1000
即二份样品中组分A与组分B的百分含量分别为:
①中A、B组分百分含量分别为77.63%和18.84%;
②中A、B组分百分含量分别为76.60%和18.01%。
.
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