儀器分析第二版(劉志廣)部分課后答案

1、1.簡述色譜基礎(chǔ)理論中的塔板理論和速率理論簡述色譜基礎(chǔ)理論中的塔板理論和速率理論塔板理論是由以下四個假設(shè)構(gòu)成的：1、在柱內(nèi)一小段長度H內(nèi)，組分可以在兩相間迅速達到平衡。這一小段柱長稱為理論塔板高度H。2、流動相（如載氣）進入色譜柱不是連續(xù)進行的，而是脈動式，每次進氣為一個塔板體積（ΔVm）。3、所有組分開始時存在于第0號塔板上，而且試樣沿軸（縱）向擴散可忽略。4、分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某一塔板上的量無關(guān)。速率理論：是由荷蘭

2、學者范弟姆特等提出的。結(jié)合塔板理論的概念，把影響塔板高度的動力學因素結(jié)合進去，導出的塔板高度H與載氣線速度u的關(guān)系：CuuBAH??其中：A稱為渦流擴散項，B為分子擴散項，C為傳質(zhì)阻力項渦流擴散項A氣體碰到填充物顆粒時，不斷地改變流動方向，使試樣組分在氣相中形成類似“渦流”的流動，因而引起色譜的擴張。由于A=2λdp，表明A與填充物的平均顆粒直徑dp的大小和填充的不均勻性λ有關(guān)，而與載氣性質(zhì)、線速度和組分無關(guān)，因此使用適當細粒度和顆粒均

3、勻的擔體，并盡量填充均勻，是減少渦流擴散，提高柱效的有效途徑。分子擴散項Bu由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空間中，在“塞子”的前后(縱向)存在著濃差而形成濃度梯度，因此使運動著的分子產(chǎn)生縱向擴散。而B=2rDgr是因載體填充在柱內(nèi)而引起氣體擴散路徑彎曲的因數(shù)(彎曲因子)，Dg為組分在氣相中的擴散系數(shù)。分子擴散項與Dg的大小成正比，而Dg與組分及載氣的性質(zhì)有關(guān)：相對分子質(zhì)量大的組分，其Dg小反比于載氣

4、密度的平方根或載氣相對分子質(zhì)量的平方根，所以采用相對分子質(zhì)量較大的載氣(如氮氣)，可使B項降低，Dg隨柱溫增高而增加，但反比于柱壓。彎曲因子r為與填充物有關(guān)的因素。傳質(zhì)項系數(shù)CuC包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)C1兩項。所謂氣相傳質(zhì)過程是指試樣組分從移動到相表面的過程，在這一過程中試樣組分將在兩相間進行質(zhì)量交換，即進行濃度分配。這種過程若進行緩慢，表示氣相傳質(zhì)阻力大，就引起色譜峰擴張。2.色譜法區(qū)別于其他分析方法的主要特點是

5、什么？色譜法區(qū)別于其他分析方法的主要特點是什么？色譜法是以其高超的分離能力為特點，他的分離效率遠遠高于其他分離技術(shù)如蒸餾、萃取、離心等方法。色譜法有許多優(yōu)點：⑴分離效率高；⑵應用范圍廣；⑶分析速度快；⑷樣品用量少；⑸靈敏度高；⑹分離和測定一次完成，可以和多種波譜分析儀器聯(lián)用。3.根據(jù)速率理論，提高色譜柱效的途徑有哪些？根據(jù)速率理論，提高色譜柱效的途徑有哪些？范氏方程式對于分離條件的選擇具有指導意義，填充均勻程度，固定相（擔體）粒度，載氣

6、種類，載氣流速、柱溫、固定相液膜厚度等因素對色譜柱效能，峰擴張程度都有影響。組分在色譜柱內(nèi)運行的多路徑及濃度梯度造成的分子擴散和組分在氣、液兩相間的質(zhì)量傳遞不能瞬間達到平衡，是造成色譜擴張、柱效能下降的主要原因。4.色譜分離過程中的熱力學和動力學因素分別由哪兩個參數(shù)表現(xiàn)出來？兩個色譜峰的保留色譜分離過程中的熱力學和動力學因素分別由哪兩個參數(shù)表現(xiàn)出來？兩個色譜峰的保留時間較大就一定能夠分離完全嗎？時間較大就一定能夠分離完全嗎？色譜分離過程

7、中的熱力學因數(shù)是是保留值之差，而區(qū)域?qū)挾仁巧V分離過程中的動力學因數(shù)，他們分別是通過分離度和分配系數(shù)這兩個參數(shù)表現(xiàn)出來的。不一定能分離完全，判斷兩個峰能否分離完全是用分離度來表現(xiàn)的，當分離度R=1.5時，分離程度達到99.7%，為相鄰兩峰完全分離的標準。5.某氣相色譜柱的范第姆特方程式中的常數(shù)如下：某氣相色譜柱的范第姆特方程式中的常數(shù)如下：A=0.01cm，B=0.57cm2s－1，C=0.13s。計算最小塔板高度和最佳線速度。。計算最

8、小塔板高度和最佳線速度。答：答：H=ABuCuH≥A2(BC)12，其中，Bu=Cu時，等式成立。代入?yún)?shù)，H=0.55cm；u=2.09cms。6.某物質(zhì)色譜峰的保留時間為某物質(zhì)色譜峰的保留時間為65秒，半峰寬為秒，半峰寬為5.5秒。若柱長為秒。若柱長為3米，則該柱子的理論塔米，則該柱子的理論塔作池中試液折射率的變化，來測定試液濃度的檢測器。溶有被測組分的載液和單純載液之間折射率之差，和被側(cè)組分在試液中的濃度直接有關(guān)，因此可以根據(jù)折射

9、率的改變，測定被測組分。12.12.分離溫度與組分保留時間有什么關(guān)系？溫度升高，色譜峰形將發(fā)生什么改變？分離溫度與組分保留時間有什么關(guān)系？溫度升高，色譜峰形將發(fā)生什么改變？分離溫度直接影響分離度和組分的保留時間。首先應使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過該溫度固定液易流失）和最低使用溫度（低于此溫度固定液以固體形式存在）范圍之內(nèi)。溫度升高，被測組分在氣相中的濃度增加，K變小，tR縮短，色譜峰變窄變高分離度增加；但對于低沸點組份峰易產(chǎn)生

10、重疊，使分離度下降。13.現(xiàn)代高效液相色譜的顯著特征是什么？現(xiàn)代高效液相色譜的顯著特征是什么？高效液相色譜法的特點是高壓、高效、高速、高靈敏度。適用于高沸點、熱不穩(wěn)定及生化試樣的分析。（1）高壓:在高效液相色譜中，為了獲得高柱效而使用粒度很小的固定相（10μm），液體流動相高速通過時，將產(chǎn)生很高的壓力，其工作壓力范圍為150～350105Pa。（2）高速。高效液相色譜由于釆用了高壓，流動相流速快，因而所需的分析時間較經(jīng)典的柱色譜少得多。

11、（3）高效。高效液相色譜分析的柱效能約可達3萬塔板米以上，氣相色譜的柱效能只有約2000塔板／米。（4）高靈敏度。由于采用了高靈敏度的檢測器，最小檢測量可達109g，甚至1011g。而所需試樣量很少，微升數(shù)量級的試樣就可以進行全分析。（5）可用于高沸點的、不能氣化的、熱不穩(wěn)定的以及具有生理活性物質(zhì)的分析。一般來說，沸點在450℃以下，相對分子質(zhì)量小于450的有機物可用氣相色譜分析，但這些物質(zhì)只占有機物總數(shù)的15％～20％，而其余的80％

12、～85％，原則上都可采用高效液相色譜分析。在高效液相色譜中，為了獲得高柱效而使用粒度很小的固定相（10μm），液體流動相高速通過時，將產(chǎn)生很高的壓力，其工作壓力范圍為150～350105Pa。14.用甲苯為流動相時，不能使用哪些檢測器？用甲苯為流動相時，不能使用哪些檢測器？答：紫外檢測器，由于對無紫外可見吸收的祖墳不響應，而甲苯對紫外光吸收較大，則無法作為流動相使用，使流動相的選擇受到一定限制，15.離子色譜與質(zhì)子交換色譜有什么差別？離

13、子色譜與質(zhì)子交換色譜有什么差別？答：區(qū)別是采用了特別的、具有極低交換容量的離子交換樹脂作為固定相，采用了細顆粒柱填料和高壓輸液泵，柱效提高，使用特制低交換容量的柱填料，使分離離子與樹脂間的作用力下降，可以用低濃度淋洗液洗脫，停留時間縮短，分析速度快，低濃度淋洗液的本底電導較小，在交換柱后可采用抑制裝置來消除淋洗液的本底電導，為采用通用型電導檢測器創(chuàng)造了條件，使檢測靈敏度提高，通常采用全塑組件與玻璃分離性耐腐蝕，16.正相色譜柱與反相色譜

14、柱是如何界定的？各適合哪類物質(zhì)的分離？正相色譜柱與反相色譜柱是如何界定的？各適合哪類物質(zhì)的分離？答：親水性固定液常采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定相的極性，稱為正相液液色譜法，極性柱也稱正相柱。適合極性化合物的分離，極性小的組分先流出，極性大的組分后流出。若流動相的極性大于固定液的極性，則稱為反相液液色譜，非極性柱也稱為反相柱。適用于非極性化合物的分離，出峰順序與正相分配色譜相反。17.連續(xù)抑制型離子色的抑制機理是什么？連續(xù)抑制