色譜分析習題

色譜分析法1.假如一個溶質(zhì)的分配比為0.2，則它在色譜柱的流動想中的百分率是多少？解：?「k=ns/nm=0.2「.nm=5nsnm/nXl00%=nm/(nm+ns)xl00%=83.3%2.對某一組分來說，在一定的柱長下，色譜峰的寬或窄主要決定于組分在色譜柱中的A.保留值B.擴散速度C.分配比D.理論塔板數(shù)解：B.擴散速度色譜峰的寬窄主要與色譜動力學因素有關(guān)。3.載體填充的均勻程度主要影響A.渦流擴散相B.分子擴散C.氣相傳質(zhì)阻力D.液相傳質(zhì)阻力解：A.渦流擴散相范氏方程中渦流擴散相A=2人dp,人為填充不規(guī)則因子。4.若在1m長的色譜柱上測得分離度為0.68，要使它完全分離，則柱長至少應(yīng)為多少米？解：??,L2=(R2/R1)2L1完全分離R2=L5L2=(1.5/0.68)2Xl=4.87(m)5.在2m長的色譜柱上，測得某組分保留時間(tR)6.6min,峰底寬(Y)0.5min，死時間(tm)L2min，柱出口用皂膜流量計測得載氣體積流速(Fc)40ml/min,固定相(Vs)2.1mL,求：(提示：流動相體積，即為死體積)(1)分配容量k(2)死體積Vm調(diào)整保留時間分配系數(shù)(5)有效塔板數(shù)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)死體積Vm=tmoFc=1.2X40=48mL⑶調(diào)整保留時間VR'=(tR-tm)oFc=(6.6-1.2)X40=216mL(4)分配系數(shù)K=koB=(Vm/Vs)=4.5x(48/2.1)=103(4)有效塔板數(shù)neff=16X(tR'/Y)2=16x[(6.6-1.2)]2=1866(5)有效塔板高度Heff=L/neff=2X1000/1866=1.07mm.已知組分A與B的分配系數(shù)分別為8.8與10,當它們通過相比B=90的填充時，能否達到基本分離(提示:基本分離Rs=1)解：a=KB/KA=10/8.8=1.14k=KB/B=10/90=0.11由基本分離方程式可推導(dǎo)出使兩組分達到某一分離度時，所需的理論塔板數(shù)為nB=16Rs2[a/(a-1)]2[(1+kB)/kB]2=16X12[1.14/(1.14-1)]2[(1+0.11)/0.11]2=16X66.31X101.83=1.08X105因為計算出的n比較大，一般填充柱不能達到，在上述條件下，A、B不能分離。.某一色譜柱從理論上計算得到的理論塔板數(shù)n很大，塔板高度H很小，但實際上分離效果卻很差，試分析原因。解：理論塔板數(shù)n是通過保留值來計算的，沒考慮到死時間的影響，而實際上死時間tm對峰的影響很大，特別是當k<3時，以導(dǎo)致扣除死時間后計算出的有效塔板數(shù)neff很小，有效塔板高度Heff很大，因而實際分離能力很差。.根據(jù)VanDeemter方程，推導(dǎo)出A、B、C常數(shù)表示的最佳線速uopt與最小板高Hmin。解：VanDeemter最簡式為：H=A+B/u+Cu(1)將上式微分得：dH/du=-B/u2+C=0(2)最佳線速：uopt=（B/C）1/2（3）將（3）式代入（1）式的最小板高：Hmin=A+2（BC）1/2自測題1.在以下因素中，屬熱力學因素的是A.分配系數(shù)；B.擴散速度；C柱長；D.理論塔板數(shù)。2.理論塔板數(shù)反映了A.分離度； B.分配系數(shù)；C.保留值；D.柱的效能。3.欲使色譜峰寬減小，可以采取A.降低柱溫；B.減少固定液含量；C.增加柱長；D.增加載體粒度。4.如果試樣中各組分無法全部出峰或只要定量測定試樣中某幾個組分,那么應(yīng)采用下列定量分析方法中哪一種為宜？A.歸一化法；B.外標法； C內(nèi)標法；D.標準工作曲線法。.俄國植物學家茨維特在研究植物色素成分時,所采用的色譜方法是A.液-液色譜法；B.液-固色譜法； C.空間排阻色譜法； D.離子交換色譜法。.色譜圖上兩峰間的距離的大小,與哪個因素無關(guān)?A.極性差異；B.沸點差異；C熱力學性質(zhì)差異；D.動力學性質(zhì)差異。.假如一個溶質(zhì)的分配比為0.1，它分配在色譜柱的流動相中的質(zhì)量分數(shù)是A.0.10；B.0.90；C．0.91；D．0.99。8.下列因素中,對色譜分離效率最有影響的是A.柱溫；B.載氣的種類；C.柱壓；D.固定液膜厚度。10.當載氣線速越小，范式方程中，分子擴散項B越大，所以應(yīng)選下列氣體中哪一種作載氣最有利？A.H2； B.He；C．Ar； D．N2。正確答案：1：(A)、2：(D)、3：(B)、4：(C)、5：(B)6：(C)、7：(C)、8：(A)、9：(D)氣相色譜法.氣相色譜采用雙柱雙氣路流程有什么用？解：氣相色譜采用雙柱雙氣路流程主要用于程序升溫分析，它可以補償由于升溫過程中載氣流量不穩(wěn)、固定液流失等使檢測器產(chǎn)生的噪聲及基線漂移，從而提高穩(wěn)定性。.用熱導(dǎo)池檢測器時，為什么常用H2與He作載氣而不常用氮氣作載氣？解：根據(jù)熱導(dǎo)池檢測器的檢測原理，載氣與待測組分的導(dǎo)熱系數(shù)相差愈大，則靈敏度愈高，有一般組分的導(dǎo)熱系數(shù)都比較小，而氫氣、氦氣導(dǎo)熱系數(shù)最大，0℃時，"廣"6'% ，故選用熱導(dǎo)系數(shù)大的與與山作載氣，靈敏度比較高.另外載氣熱導(dǎo)系數(shù)大，在相同的橋電路電流下,熱絲溫度較低，橋電流可以升高.如果用氮氣作載氣，除了由于氮與被測組分導(dǎo)熱系數(shù)差別小(0℃時為-5.8x10-5cal/cmC.s)使熱導(dǎo)池檢測靈敏度低以外，還常常由于二元體系導(dǎo)熱系數(shù)呈非線性等原因，有時會出現(xiàn)不正常的色譜峰如倒峰，W峰等..簡述熱導(dǎo)池檢測器的設(shè)計原理。解：(1)每種物質(zhì)都具有導(dǎo)熱能力，欲測組分與載氣有不同的導(dǎo)熱系數(shù)；(2)熱敏元件(金屬熱絲)具有電阻溫度系數(shù)；(3)利用惠斯登電橋測量等設(shè)計原理。.在使用火焰光度檢測器時，為什么要保持富氫火焰？解：所謂的富氫火焰指供給的氫氣量遠超過化學計量，即H2:O2>3:1,根據(jù)火焰光度檢測器檢測硫、磷的機理，有相當濃度的氫存在才能使SO2還原成S,還原的S在3900c生成激發(fā)態(tài)的硫分子S*,返回基態(tài)時發(fā)射出350-430nm的特征光譜。磷需要在富氫火焰還原成化學發(fā)光的HPO,因此在使用火焰光度檢測器首先要保證火焰為富氫火焰，否則無激發(fā)光譜產(chǎn)生，靈敏度很低，無法檢測。.什么原因使電子捕獲檢測器的基始電流下降，如何克服？解：引起電子捕獲檢測器基始電流下降有三個主要原因：（1）放射源流失。（2）電極表面或放射源的污染、固定相的流失、高沸點組分的冷凝都會污染放射源。（3）載氣中的氧氣及其電負性物質(zhì)會捕獲電子而使基流下降?？朔k法：（1）采用純度高于99.99%高純氮氣作載氣。（2）管路要嚴密防止泄露。（3）檢測器溫度應(yīng)高于柱溫。（4）新填裝的柱子必須在最高允許溫度下，以高的載氣流速連續(xù)老化24h以上。（5）使用電子捕獲檢測器時，柱溫要遠低于固定液的最高使用溫度。對已污染的檢測器，采用增高檢測器溫度，通高純氮烘或選擇合適溶劑在超聲波清洗器中清洗數(shù)小時，再用清水洗靜、烘干。.用氣相色譜法氫火焰檢測器某石油化工廠用生化處理廢水酚的濃度，記錄儀靈敏度為0.2mV/cm，記錄儀紙速10mm/min,苯酚標樣濃度1mg/mL,進樣量3^L,測量苯酚峰高115mm,峰半高寬4mm,2倍噪音信號為0.05mV,計算：(1)在上述條件下苯酚的靈敏度St、檢測限(D)與最小檢測限(Qmin)(2)若污水處理前后，污水中苯酚濃度從100Rg/mL(ppm)將為0.05Rg/mL,設(shè)最大進樣量為10rL,能否直接測定水中的酚，若不能直接測出，試樣濃縮多少倍方可推測？解：1.065x60yq.A,超= c2式n??.(1)苯酚的St、D及QminSt=(1.065x60X0.02mV/mmXl15mmX4mm)/(10mm/mim+3gLX1mg/1000gL)=1.96X104mV?s/mg=1.96X107mV-s/gD=2RN/S=0.05mV/(1.96X107mV?s/g)=2.55X10-9g/sQmin=mi?2RN/(h?C1)=(3gLX1X10-3mg/gLX0.05mV)/(115mmX0.02mV/mm)=6.52X10-5mg⑵首先求最低檢測濃度CminCmin=Qmin/V=6.52Xl0-5mg/10gL=6.52Xl0-6mg/gL=6.52gg/mL>>0.05gg/mL當苯酚濃度為0.05Rg/mL時，不能直接測出。/.6.52gg/mL/0.05gg/mL=130.4倍試樣濃縮130.4倍時方能檢測。7.在氣相色譜檢測器中通用型檢測器是:A.氫火焰離子化檢測器B.熱導(dǎo)池檢測器C.示差折光檢測器 D.火焰光度檢測器解：B.熱導(dǎo)池檢測器C示差折光檢測器雖為通用型，但屬液相色譜檢測器，A、D兩種檢測器均為選擇性檢測器，根據(jù)檢測原理選B。8.在氣相色譜分析中為了測定下面組分，宜選用哪種檢測器？為什么？（1）蔬菜中含氯農(nóng)藥殘留量；（2）測定有機溶劑中微量水（3）痕量苯與二甲苯的異構(gòu)體；（4）啤酒中微量硫化物解：（1）蔬菜中含氯農(nóng)藥殘留量選用電子捕獲檢測器，因為根據(jù)檢測機理電子捕獲檢測器對含有電負性化合物有高的靈敏度。殘留含氯農(nóng)藥是含有電負性化合物，選用電子捕獲檢測器。（2）溶劑中微量水選用熱導(dǎo)池檢測器檢測，因為熱導(dǎo)池檢測器是通用型檢測器，只要有導(dǎo)熱能力的組分均可測定，故可測定微量水。（3）痕量苯與二甲苯的異構(gòu)體可用氫火焰離子化檢測器，因為氫火焰離子化檢測器對含C、H元素的有機化合物有高的響應(yīng)信號，特別適合。（4）啤酒中微量硫化物選用火焰光度檢測器，因為火焰光度檢測器是只對硫、磷有響應(yīng)信號，而且靈敏度高。9.在氣液色譜中，色譜柱的使用上限溫度取決于：A.樣品中沸點最高組分的沸點B.樣品中各組分沸點的平均值C.固定液的沸點D.固定液的最高使用溫度解：D固定液的最高使用溫度。色譜柱的上限溫度如果超過固定液的最高使用溫度就會出現(xiàn)固定液流失、污染檢測器，使基線不穩(wěn)而無法工作。10.在某色譜柱上，柱溫1000c測的甲烷的保留時間為40s，正壬烷的保留時間為400s，正炔烷的保留時間為580s，正壬烷與正癸烷的峰寬相同，均等于5.0mm，已知記錄紙速為5mm/min，求能與正壬烷達到基線分離（R=L5）的組分的保留指數(shù)應(yīng)為多少？解：根據(jù)題意要求的組分在正壬烷后出峰?！?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=1.5X60+(400-40)=450sIi=100[9+(lgt'Ri-lgt'R9)/(lgt'R(9+1)-lgt'R9)]=100[9+(lg450-lg360)/(lg540-lg360)=952.311.氣相色譜測定樣品中乙酸乙酯，丙酸甲酯，正丁酸甲酯的色譜數(shù)據(jù)見下表，死時間為0.6min。組分乙酸甲酯丙酸甲酯正丁酸甲酯保留時間tR(min)2.724.929.23峰面積18.143.629.9相對校正因子f'is0.600.780.88(1)計算每種組分的含量。(2)根據(jù)碳數(shù)規(guī)律，預(yù)測正戊酸甲酯的保留時間。解：(1)用歸一化法計算各組分的含量mi%=Aif'is/(A1f'is+…Aif'is+Anf'ns)Xl00mi乙酸甲酯(％)=18.1義0.60/(18.1義0.60+43.6X0.78+29.9X0.88)X100=15.25(2)...碳數(shù)規(guī)律：lgt'R=A1n+C1第11頁乙酸乙酯n=3,lgt'R乙=Ig(tR-tm)=lg(2.72-0.6)=0.326丙酸甲酯n=4,lgt'R丙=Ig(tR-tm)=lg(4.92-0.6)=0.635正丁酸甲酯n=5,lgt'R丁=Ig(tR-tm)=lg(9.23-0.6)=0.936根據(jù)丙酸甲酯、正丁酸甲酯的數(shù)據(jù)0.635=4A1+C10.936=5A1+C1解方程的A1=0.301C1=-0.596???正戊酸甲酯有6個碳??.n=6「.lgt'R戊=6X0.301一0.569=1.237t'R戊=17.26tR=t'R+tm=17.26+0.6=17.86(min)自測題.在氣相色譜分析中,色譜流出曲線的寬度與色譜過程的哪些因素無關(guān)?A.熱力學因素；B.色譜柱長度； C動力學因素；D.熱力學與動力學因素。.在一定的柱溫下，下列哪個參數(shù)的變化不會使比保留體積(Vg)發(fā)生改變？A.改變檢測器性質(zhì)；B.改變固定液種類；C改變固定液用量；D.增加載氣流速。.使用熱導(dǎo)池檢測器時,應(yīng)選用下列哪種氣體作載氣,其效果最好？A.H2； B.He；C．Ar； D．N2。.在一定的柱溫下,下列哪個參數(shù)的變化不會使比保留體積(Vg)發(fā)生改變？A.改變檢測器性質(zhì)； B.改變固定液種類；C改變固定液用量； D.增加載氣流速。5.檢測器的"線性"范圍是指A.標準曲線是直線部分的范圍；B.檢測器響應(yīng)呈線性時最大與最小進樣量之比；C.檢測器響應(yīng)呈線性時最大與最小進樣量之差；D.最大允許進樣量與最小檢測量之差。6.根據(jù)以下數(shù)據(jù)物質(zhì)tR-t0/minI正己烷3.43600苯4.72?正庚烷6.96700計算苯在100℃的角鯊?fù)樯V柱上的保留指數(shù)是A.531；B.645； C．731； D．745。7.一般氣相色譜法適用于任何氣體的測定