儀器分析第二版(劉志廣)部分課后答案

1、1.簡(jiǎn)述色譜基礎(chǔ)理論中的塔板理論和速率理論簡(jiǎn)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(gè)假設(shè)構(gòu)成的：1、在柱內(nèi)一小段長(zhǎng)度H內(nèi)，組分可以在兩相間迅速達(dá)到平衡。這一小段柱長(zhǎng)稱為理論塔板高度H。2、流動(dòng)相（如載氣）進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行的，而是脈動(dòng)式，每次進(jìn)氣為一個(gè)塔板體積（ΔVm）。3、所有組分開始時(shí)存在于第0號(hào)塔板上，而且試樣沿軸（縱）向擴(kuò)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(wú)關(guān)。速率理論：是由荷蘭

2、學(xué)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(dòng)力學(xué)因素結(jié)合進(jìn)去，導(dǎo)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(kuò)散項(xiàng)，B為分子擴(kuò)散項(xiàng)，C為傳質(zhì)阻力項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)A氣體碰到填充物顆粒時(shí)，不斷地改變流動(dòng)方向，使試樣組分在氣相中形成類似“渦流”的流動(dòng)，因而引起色譜的擴(kuò)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(wú)關(guān)，因此使用適當(dāng)細(xì)粒度和顆粒均

3、勻的擔(dān)體，并盡量填充均勻，是減少渦流擴(kuò)散，提高柱效的有效途徑。分子擴(kuò)散項(xiàng)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(yùn)動(dòng)著的分子產(chǎn)生縱向擴(kuò)散。而B=2rDgr是因載體填充在柱內(nèi)而引起氣體擴(kuò)散路徑彎曲的因數(shù)(彎曲因子)，Dg為組分在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)。分子擴(kuò)散項(xiàng)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(duì)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(duì)分子質(zhì)量的平方根，所以采用相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣(如氮?dú)?，可使B項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)。所謂氣相傳質(zhì)過(guò)程是指試樣組分從移動(dòng)到相表面的過(guò)程，在這一過(guò)程中試樣組分將在兩相間進(jìn)行質(zhì)量交換，即進(jìn)行濃度分配。這種過(guò)程若進(jìn)行緩慢，表示氣相傳質(zhì)阻力大，就引起色譜峰擴(kuò)張。2.色譜法區(qū)別于其他分析方法的主要特點(diǎn)是

5、什么？色譜法區(qū)別于其他分析方法的主要特點(diǎn)是什么？色譜法是以其高超的分離能力為特點(diǎn)，他的分離效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(diǎn)：⑴分離效率高；⑵應(yīng)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(cè)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(duì)于分離條件的選擇具有指導(dǎo)意義，填充均勻程度，固定相（擔(dān)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(duì)色譜柱效能，峰擴(kuò)張程度都有影響。組分在色譜柱內(nèi)運(yùn)行的多路徑及濃度梯度造成的分子擴(kuò)散和組分在氣、液兩相間的質(zhì)量傳遞不能瞬間達(dá)到平衡，是造成色譜擴(kuò)張、柱效能下降的主要原因。4.色譜分離過(guò)程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素分別由哪兩個(gè)參數(shù)表現(xiàn)出來(lái)？?jī)蓚€(gè)色譜峰的保留色譜分離過(guò)程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素分別由哪兩個(gè)參數(shù)表現(xiàn)出來(lái)？?jī)蓚€(gè)色譜峰的保留時(shí)間較大就一定能夠分離完全嗎？時(shí)間較大就一定能夠分離完全嗎？色譜分離過(guò)程

7、中的熱力學(xué)因數(shù)是是保留值之差，而區(qū)域?qū)挾仁巧V分離過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)因數(shù)，他們分別是通過(guò)分離度和分配系數(shù)這兩個(gè)參數(shù)表現(xiàn)出來(lái)的。不一定能分離完全，判斷兩個(gè)峰能否分離完全是用分離度來(lái)表現(xiàn)的，當(dāng)分離度R=1.5時(shí)，分離程度達(dá)到99.7%，為相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)。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(jì)算最小塔板高度和最佳線速度。。計(jì)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(shí)，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(shí)間為某物質(zhì)色譜峰的保留時(shí)間為65秒，半峰寬為秒，半峰寬為5.5秒。若柱長(zhǎng)為秒。若柱長(zhǎng)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(lái)測(cè)定試液濃度的檢測(cè)器。溶有被測(cè)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(cè)定被測(cè)組分。12.12.分離溫度與組分保留時(shí)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(shí)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(shí)間。首先應(yīng)使柱溫控制在固定液的最高使用溫度（超過(guò)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(cè)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(duì)于低沸點(diǎn)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(diǎn)是高壓、高效、高速、高靈敏度。適用于高沸點(diǎn)、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(dòng)相高速通過(guò)時(shí)，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(dòng)相流速快，因而所需的分析時(shí)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(dá)3萬(wàn)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(cè)器，最小檢測(cè)量可達(dá)109g，甚至1011g。而所需試樣量很少，微升數(shù)量級(jí)的試樣就可以進(jìn)行全分析。（5）可用于高沸點(diǎn)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(lái)說(shuō)，沸點(diǎn)在450℃以下，相對(duì)分子質(zhì)量小于450的有機(jī)物可用氣相色譜分析，但這些物質(zhì)只占有機(jī)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(dòng)相高速通過(guò)時(shí)，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(dòng)相時(shí)，不能使用哪些檢測(cè)器？用甲苯為流動(dòng)相時(shí)，不能使用哪些檢測(cè)器？答：紫外檢測(cè)器，由于對(duì)無(wú)紫外可見吸收的祖墳不響應(yīng)，而甲苯對(duì)紫外光吸收較大，則無(wú)法作為流動(dòng)相使用，使流動(dòng)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(xì)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(shí)間縮短，分析速度快，低濃度淋洗液的本底電導(dǎo)較小，在交換柱后可采用抑制裝置來(lái)消除淋洗液的本底電導(dǎo)，為采用通用型電導(dǎo)檢測(cè)器創(chuàng)造了條件，使檢測(cè)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(dòng)相，即流動(dòng)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(dòng)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(jī)理是什么？連續(xù)抑制