简述色谱基础理论中的塔板理论和速率理论

精选的文件1、色谱基本理论的托盘理论和速度理论(10点)简述托盘理论包含四个假设：1、柱内短长度h内，构件可以在两个相之间快速平衡。这个短支柱长度称为理论托盘高度h。2、载波气体等移动相进入列不是连续的，而是波动的，每个吸入器是托盘卷( VM)。3、所有成分首次存在于塔0中，样品轴向(纵向)扩散可以忽略。4、分配系数在所有塔中均保持不变，无论哪个塔中的成分有多少。(3点)速度理论：由荷兰学者van demt等提出。结合托盘理论的概念，结合影响托盘高度的动态因素，推导出的托盘高度h与载气线速度u的关系：其中a是涡流扩散项，b是分子扩散项，c是传质阻力项涡流扩散a气体通过不断更改流动方向，使样品成分在接触填充物粒子时在气体上形成“涡流”等流动，引起色谱的扩展。A=2dp表明，a与填充物的平均粒子直径dp的大小和填充的不均匀性相关，与载气特性、线速度和分量无关，因此，使用适当的微粒和粒子均匀负载，尽可能均匀填充，减少涡流扩散，提高柱效果的有效方法。分子扩散项B/u以“塞”的形式存在于列的很小空间中，在“塞”的前后(纵向)存在浓度梯度，使运动分子产生纵向扩散。B=2rDg r是由于载波填充而使气体扩散路径弯曲的系数(弯曲系数)，Dg是气象中组件的扩散系数。分子扩散项与D g的大小成正比，D g与元件和载气的特性有关。相对分子量较大的分量为D g较小，与载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根成反比，因此使用相对分子质量较大的载气(例如氮)时，b项减少，D g随热温度的增加而增加，但与热压力成反比。弯曲系数r是与填充物相关的元素。传质系数Cu C包含两个气体传递质量阻力C g和液体传递质量阻力C 1。气体输送过程是样品组件从移动到相表面的过程，在此过程中，样品组件进行了两个相间质量交换，即浓度分布。如果这个过程慢了，则意味着气体递质阻力大，色谱峰会膨胀。(7点)2、简述HPLC设备的基本配置和几种常用分离类型。(10分)HPLC仪器一般可分为5个主要部分(5分):梯度淋滤系统、高压注入泵和流量控制系统、注入系统、分离柱和检测系统。液相色谱主要有液-固吸附色谱、液-液分配色谱、离子交换色谱、排除色谱、亲和色谱等分离类型，具体取决于使用的固定相。(5分)3、色谱分析与其他分析方法不同的主要特征是什么？(5分)1、分离效率、复杂混合物、有机同系物、异构体、手性异构体等可以分离分析；2、高灵敏度、g/g水平，甚至能检测ng/g水平的质量；3、快速分析，一般可在几分钟或几十分钟内完成样品分析；4、广泛的应用领域、气相色谱应用领域沸点低于400的各种有机化合物或无机气体的分离分析。液相色谱适用于沸点、热不稳定性和生物样品的分离分析。离子色谱法适用于无机离子和有机酸碱分离分析。4、色谱分离的热力学和动力学因素分别用哪两个参数表示？两个色谱峰的保存时间越大，能完全分离吗？(5分)色谱分离过程中热力学系数是保留值的差异，区域宽度是色谱分离过程中运动系数，分别通过分离度和分配系数两个参数表示。确定两个峰是否可以完全分离，必须用分离度准确表示，分离度R=1.5时，分离度达到99.7%，是两个相邻峰完全分离的标准。5、气相色谱固定液选择的基本原则是什么？如何判断化合物的峰值顺序？(5分)固定液通常是高沸点、易挥发的有机化合物或聚合物。固定液选择的基本原则是“相似相溶”原理。根据样品的特性，选择相似或相似的固定溶液。峰值顺序取决于成分和固定液的极性。如果成分和固定液的极性相似，固定液和测试的成分两个分子之间的力变强，测试的成分在固定液中溶解度高，分布系数为lei，则不能先出峰值。也就是说，成分和固定液的极性差异较大，分布系数较小的先入为主峰较大。6、使用梯度洗脱的原因是HPLC分析？如果组件保留时间过长，可以采取什么措施？(5分)在气相色谱中，可以控制热温度，调整分离和峰值时间。在液相色谱中，分离温度必须相对较低且保持不变。分离改善和调整峰值时间的目的，必须改变流动相组成和极性的方法梯度洗脱方法，以便在一个复杂的样本中，性质差异较大的成分根据各自适当的容量因子k达到良好的分离目的。如果组件保持的时间太长，则可以更改支柱长度，增加流量，更改流动上的极性进行调整。7、简述了光分析设备的基本过程，并举例说明了每个基本设备中使用的设备。(10分)光的解释器种类很多，但其原理涉及能量和辐射控制、辐射能和被测试物质之间的相互作用、信号发生、信号检测、信息处理和显示等过程。首先，被物质和放射性作用后，通过信号发生部分生成包含物质特定物理或化学性质的分析信号，通过信号检测部分将分析信号转换为易于测量的电信号，然后在信息处理和标记部分显示信号和结果，将其转换为人们可以看到的形式。)，以获取详细信息光分析仪器通常包括五个基本单元：光、单色、样品室、探测器、信息处理和显示设备。(5分)光源：光谱分析经常根据方法特征使用不同的光源。例如，可见光谱分析通常使用钨灯，紫外光谱分析通常使用氢灯和氘灯，红外光谱分析经常使用能量灯。单色器：将多色光分布到光谱波段，以提供光谱波段或单色光的作用。光分析设备的核心组件之一，其性能决定了光分析设备的分辨率。包括漫反射组件(光栅和棱镜)、狭缝、瞄准镜等组件。探测器有光检测器和热检测器两种，光检测器有单通道检测器和阵列类型(多通道)检测器，单通道检测器有光电池检测器、光电探测器和光电倍增管检测器等，阵列检测器有光电二极管阵列检测器和电荷转移元件阵列检测器等。热探测器有真空热电偶检测仪和热电检测仪。信息处理和显示设备主要是计算机，为了处理数据，它与专用工作站一起显示在计算机屏幕上。(5分)8、与其他分析方法相比，光分析的突出优点是什么？(5分)光分析在分析过程中不包括混合物分离，有些方法可以进行混合物选择性测量，仪器包含很多光学元件，与其他分析方法相比，灵敏度高，选择性好，用途广。包含辐射能量与被测量物质之间的相互作用，以及原子或分子内的能量准位转移，提供了化合物的庞大结构信息，在研究被测试物质的组成、结构特性、表面分析等方面，具有其他分析方法难以替代的地位。9、为什么原子光谱通常是线性光谱，而分子光谱通常是带状光谱？(5分)原子光谱是原子产生的吸收，例如原子发射、原子吸收和原子荧光，经过原子化过程后，利用原子水平间转移进行检测，根据量子力学的基本原理，能量准位转移被量化，在满足一定条件的情况下有效发生。因此原子光谱是线性光谱，线宽窄，半宽约10-3纳米。因为原子内部不存在振动和旋转能级，所以发生了单个电子能级的弱振。)，以获取详细信息分子光谱包括紫外线-可见、红外和荧光，通过分子原子层的电子能级转移产生，分子中广泛存在的分子的振动和分子的旋转嵌套在电子能级上，结果产生的振动-旋转能级是原子低于电子能级，因此原子在电子能级上的扩展是用带状光谱表示的，而不是线性光谱。10，为什么分子的荧光波长比这里的光波长？磷光波长比荧光波长长吗？两者有共同点，不同吗？(10分)1、分子吸收外界光后，原子电子吸收能量发生能级转移，从基态转移转变到激发态，如果高能状态下的电子变得不稳定，就有多种方法释放多余能量。其中一种是以光辐射的形式发射能量，返回到基态，电子是一阶激发单态最低能级回到基态时发出的光叫做荧光，电子是一阶激发三阶最低能级回到基态时发出的光叫做磷光。(5分钟)3，分子被光激发后，第一次激发的三重态的最小能量水平可以转移到高电子水平的每个振动能量水平，而不是最小能量水平，因此荧光波长比这里的光波长，相似，三重态向上是自旋平行的，单重态向上是自旋相反的，根据量子力学原理，第一次激发三重态比第一次激发单重态的能量水平小。4、两者都属于分子从激发态返回基态的光子发射过程，根据波长的不同，具有不同的激发光谱和发射时间约在10-8s、磷光为10-4-100s之间的两种特性光谱3354激发光谱。(5分)11、分析线、敏感线、最后一条线、共振线分别意味着什么？彼此之间有什么关系？(5分)分析线是测量元素的含量和浓度时特定特性波长的光谱线，通常在从第一激发状态转移到基态时发出。每个元素都有一条或多条最强的谱线。也就是说，这些能量级别之间的转换最容易发生，这些线称为敏感线，最后一条线是最敏感的线。电子从基态转移到能量最低激发态时吸收一定频率的光，再转移到基态时发射相同频率的光，这称为共振发射线。12，已知化合物C10H12O2，HNMR数据：7.3(5H，s)，5.21(2H，s)，2.3(2H，teta)，1.2(3H，s)(5分)7.3 5.211.22.35小时2H2H3H自由度计算：估计为U=10-6 1=5、=7.3ppm(5H，s)的苯环可能具有双键。结合其他数据，化合物的结构如下：13，(10分钟)C4H10O的子化合物有两个异构体，根据HNMR数据确定每个峰的相应结构，并标记每个峰的化学位移：结构(I)1.9(3H，三峰)，3.7(2H，四峰)结构(II)0.7(3H，三峰)、1.0(3H，双峰)、1.2(2H，5峰)、1.3(1H，单峰)、3结构(I)必须为：CH3CH2OCH2CH3结构(II)必须如下所示：CH3CH2CH(CH3)OH14，(10分钟)分子表达式为C4H8O2(M=88)的化合物有两个异构体，请根据以下数据单独确定其结构，并简述其根据。结构(I)HNMR 33542.2(3H，单峰)、3.5(3H，单峰)、4.1(2H，单峰)；MS的主要质量峰值为88，58，45，43结构()FTIR 的主要吸收峰为2985，1741，1464，1438，1357，1203cm-1；MS的主要质量峰值为88，59，57，29自由度为4-4 1=1结构(I)在CH3COCH2OCH3质谱中，88 58应是去除两个甲基的离子，88-45应是获得去除CH3CO(43)的离子。结构(II)必须是ch 3c H2 coach 3，可以用红外图表示。包括甲基、羰基等，结合质谱，可以看出结构应为ch 3c H2 coach 3。15，质谱计由哪些部分组成，每个部分的作用是什么？(5分)质谱仪包括注入系统、离子源、质谱仪、检测仪和真空系统。以离子源、质谱仪和离子检测仪为核心，必须处于高真空状态。将样品汽化为蒸汽，发送到质谱仪离子源的注入系统。样品在注入系统中适当加热后，会转换成气体。离子源是在高真空状态下电离样品分子的装置。电离分子接受了太多的能量，可能进一步分裂成质量较小的多个片段离子和中性粒子。质谱按m/z大小顺序分离离子源产生的离子，顺序到达者生成检测信号，得到质谱。就像光谱仪中的单色仪(monochromer)。探测器，一般用电子倍增管检测离子流。真空系统使离子源、质量分析器、检测仪处于高真空状态。现代仪器分析：一般来说，仪器分析是使用比较复杂或特殊的仪器设备的一种方法，通过测量物质的特定物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学成分、成分含量和化学结构等信息。敏感度：指示测量的元件单位浓度或单位质量变更导致测量信号值变更的程度。灵敏度是世界曲线的斜率。坡度越大，灵敏度越高光分析：利用光电转换或其他电子设备测量“辐射与物质相互作用”后的辐射强度等光学特性，以及对物质进行定性和定量分析的方法。光吸收：光与物质接触时，有选择地吸收特定频率的光，减弱其强度的现象称为物质吸收光。原子发射光谱：元素由热或电转移到这里状态，返回基态时释放特性光谱，根据特性光谱定性定量分析。主共振线：在共振线中，从第一个激发状态转移到此状态并释放的光谱线。分析线：复合元素的光谱线可能是数千条，只选择其中的几条特性光谱线，称为分析线。多普勒宽度：原子在空间中不均匀的热运动所产生的光谱线变宽。洛伦兹宽度：要测量的原子与其他粒子碰撞而产生的宽度。液晶团：本身不吸收紫外线、可见光，但连接到发色团时，发色团产生的吸收峰向长波方向移动，吸收强度增强的杂原子群。分析设备的主要性能指标是准确度、检测限度、精度。根据分析原理，仪器分析方法一般可分为光分析、电分析化学方法、色谱、其他仪器分析方法四类。原子发射光谱仪由这里的圆、分光系统和检测系统三部分组成。使用石墨炉原子化器时，为了防止样品和石墨化，(N2)气体必须继续添加，通常通过干燥样品、灰分样品、原子化样品、间隙来测量。光谱和光谱法怎么分类？产生光谱的物质类型有：原子光谱、分子光谱、固体光谱不同。光谱的特性和形状：线谱、波段谱、连续谱；产生光谱的物质种类不同：发射光谱、吸收光谱、散射光谱