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1、 仪器分析答案-朱明华第四版-高教 仪器分析教材答案 其次章 习题解答 1. 简要说明气相色谱分析的根本原理 借在两相间安排原理而使混合物中各组分分别。 气相色谱就是依据组分与固定相与流淌相的亲和力不同而实现分别。组分在固定相与流淌相之间不断进展溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分别，然后进入检测器进展检测。 2.气相色谱仪的根本设备包括哪几局部?各有什么作用? 气路系统进样系统、分别系统、温控系统以及检测和记录系统 气相色谱仪具有一个让载气连续运行 管路密闭的气路系统 进样系统包括进样装置和气化室其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化， 然后快速定量地转入到色谱柱中 3
2、.当以下参数转变时:(1)柱长缩短,(2)固定相转变,(3)流淌相流速增加,(4)相比削减,是否会引起安排系数的转变?为什么? 答:固定相转变会引起安排系数的转变,由于安排系数只于组分的性质及固定相与流淌相的性质有关. 所以（1）柱长缩短不会引起安排系数转变 （2）固定相转变会引起安排系数转变 （3）流淌相流速增加不会引起安排系数转变 （4）相比削减不会引起安排系数转变 4.当以下参数转变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流淌相流速减小,(4)相比增大,是否会引起安排比的变化?为什么? 答: k=K/b,而b=VM/VS ,安排比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比
3、有关,而与流淌相流速,柱长无关. 故:(1)不变化,(2)增加,(3)不转变,(4)减小 5.试以塔板高度H做指标,争论气相色谱操作条件的选择. 解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最正确载气流速.P13-24。 （1）选择流淌相最正确流速。 （2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2,Ar)，而当流速较大时，应当选择相对分子质量较小的载气（如H2,He),同时还应当考虑载气对不同检测器的适应性。 （3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分别组分能尽可能好的分别的前提下，尽可能采纳较
4、低的温度，但以保存时间相宜，峰形不拖尾为度。 （4）固定液用量：担体外表积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。 （5）对担体的要求：担体外表积要大，外表和孔径匀称。粒度要求匀称、细小（但不宜过 小以免使传质阻力过大） （6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.15uL,气体试样0.110mL. (7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70。 6. 试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?曲线的外形主要受那些 因素的影响? 解:参见教材P14-16 A 称为涡流集中项 , B 为分子集中项， C 为传质阻力项。 下
5、面分别争论各项的意义： (1) 涡流集中项 A 气体遇到填充物颗粒时，不断地转变流淌方向，使试样组分在气相中形成类似涡流的流淌，因而引起色谱的扩张。由于 A=2dp ，说明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不匀称性 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒匀称的担体，并尽量填充匀称，是削减涡流集中，提高柱效的有效途径。 (2) 分子集中项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以塞子的形式存在于柱的很小一段空间中，在塞子的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向集中。而 B=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体集中
6、路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的集中系数。分子集中项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采纳相对分子质量较大的载气 ( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。 (3) 传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两项。 所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相外表的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进展质量交换，即进展浓度安排。这种过程若
7、进展缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱： 液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，到达安排平衡，然后以返回气液界面 的传质过程。这个过程也需要肯定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为： 对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽视 。 由上述争论可见，范弟姆特方程式对于分别条件的选择具有指导意义。它可以说明 ，填充匀称程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。 用在不同流速下的塔板高度 H 对流速 u 作图，得 H-u 曲线图。在曲线的最低点
8、，塔板高度 H 最小 ( H 最小 ) 。此时柱效最高。该点所对应的流速即为最正确流速 u 最正确 ，即 H 最小 可由速率方程微分求得： 当流速较小时，分子集中 (B 项 ) 就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采纳相对分子质量较大的载气 (N2 ， Ar ) ，使组分在载气中有较小 的集中系数。而当流速较大时，传质项 (C 项 ) 为掌握因素，宜采纳相对分子质量较小的载气 (H2 ,He ) ，此时组分在载气中有较大的集中系数，可减小气相传质阻力，提高柱效 7. 当下述参数转变时: (1)增大安排比,(2) 流淌相速度增加, (3)减小相比, (4) 提高柱温,是否会使色谱峰变窄?为什么?
9、答:(1)保存时间延长,峰形变宽 (2)保存时间缩短,峰形变窄 (3)保存时间延长,峰形变宽 (4)保存时间缩短,峰形变窄 8.为什么可用分别度R作为色谱柱的总分别效能指标 答: 分别度同时表达了选择性与柱效能,即热力学因素和动力学因素,将实现分别的可能性与现实性结合了起来. 9.能否依据理论塔板数来推断分别的可能性?为什么? 答: 不能,有效塔板数仅表示柱效能的凹凸,柱分别力量发挥程度的标志,而分别的可能性取决于组分在固定相和流淌相之间安排系数的差异. 10.试述色谱分别根本方程式的含义,它对色谱分别有什么指导意义? 下: R?tR(2)?tR(1)12(Y1?Y2)?1?1kn()()4?
10、1?k答:色谱分别根本方程式如下: R?1?1kn()()4?1?k 它说明分别度随体系的热力学性质(a和k)的变化而变化,同时与色谱柱条件(n转变)有关 (1)当体系的热力学性质肯定时(即组分和两相性质确定),分别度与n的平方根成正比,对于选择柱长有肯定的指导意义,增加柱长可改良分别度,但过分增加柱长会显著增长保存时间,引起色谱峰扩张.同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进展优化也可以增加n,提高分别度. (2)方程式说明,k值增大也对分别有利,但k值太大会延长分别时间,增加分析本钱. (3)提高柱选择性a,可以提高分别度,分别效果越好,因此可以通过选择适宜的固定相,增大不同组分的安排系数差
11、异,从而实现分别. 11.对担体和固定液的要求分别是什么? 答:对担体的要求; (1)外表化学惰性,即外表没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学反响. (2)多孔性,即外表积大,使固定液与试样的接触面积较大. (3)热稳定性高,有肯定的机械强度,不易破裂. (4)对担体粒度的要求,要匀称、细小，从而有利于提高柱效。但粒度过小，会使柱压降低，对操作不利。一般选择40-60目，60-80目及80-100目等 对固定液的要求: (1)挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避开流失 (2)热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体. (3)对试样各组分有适当的溶解力量,否则,样品简单被载气带走而起不到安排作用. (4)具有较高的选择性,即对沸点一样或相近的不同物质有尽可能高的分别力量. (5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反响. 担体的外表积越大,固定液的含量可以越高. 12. 试比拟红色担体与白色担体的性能,何谓硅烷化担体?它有何优点? 答: (见