仪器分析第四版答案完整版.ppt

第二章练习的答案简要解释了气相色谱分析的基本原理。混合物中的成分是根据两相分布原理分离的。气相色谱法是根据组分与固定相和流动相的亲和力来分离组分。组分在固定相和流动相之间不断溶解和挥发(气液色谱)，或者通过吸附和解吸过程相互分离，然后进入检测器进行检测。2.气相色谱仪的基本设备包括哪些部分？每个人的角色是什么？气路系统。样品引入系统、分离系统、温度控制系统和检测记录系统。气相色谱仪有一个气路系统，允许载气连续运行。样品引入系统包括样品引入装置和气化室。它的作用是在液体或固体样品进入色谱柱前立即气化，然后快速定量地将其转移到色谱柱中。3.当下列参数改变时，(1)柱长缩短，(2)固定相改变，(3)流动相流速增加，(4)与减少相比，分配系数会改变吗？为什么？答：固定相的变化会引起分配系数的变化，因为分配系数只与组分、固定相和流动相的性质有关。因此，(1)柱长的减少不会引起分配系数的变化，(2)固定相的变化会引起分配系数的变化，(3)流动相流速的增加不会引起分配系数的变化，(4)比较的减少不会引起分配系数的变化，4。(1)柱长的增加，(2)固定相量的增加，(3)流动相流速的降低，以及(4)比较的增加，会引起分配比的变化吗？为什么？答：k=K/b，而b=VM/VS，分配比不仅与组成、两相性质、柱温和柱压有关，还与比较有关，但与流动相的流速和柱长无关。因此：(1)不变，(2)增加，(3)不变，(4)减少，5。尝试使用塔盘高度h作为指标来讨论气相色谱操作条件的选择。解决方案：建议：主要从速度理论(范德梅勒方程)进行解释，同时考虑流速的影响以选择最佳载气流速。p13 (1)选择最佳流动相流速。(2)当流速较小时，可以选择分子量较大的载气(如、氩)，当流速较大时，应选择分子量较小的载气(如、氦)，还应考虑载气对不同探测器的适应性。(3)柱温不得高于固定液的最高使用温度，以免固定液挥发和流失。在尽可能分离出最难分离的组分的前提下，尽可能采用较低的温度，但保留时间合适，峰形不拖尾。(4)固定液体的量：载体的表面积越大，固定液体的量越高，允许的样品注射越多。然而，为了改善液体的传质，固定液膜应该做得更薄。(5)对支撑体的要求：支撑体的表面积要大，表面和孔径要均匀。颗粒尺寸应均匀且小(但不能过小，以免传质阻力过大)(6)进样速度应快，进样体积应小，液体样品一般为0.15uL，0.110mL。(7用于气体样品。(7)气化温度：气化温度应比塔温高30-70。H-u曲线的目的是什么？影响曲线形状的主要因素是什么？溶液：见教科书P14-16A，称为涡流扩散项，B为分子扩散项，C为传质阻力项。分别讨论了以下各项的含义：(1)当涡流扩散项a气体遇到填料颗粒时，它不断改变流动方向，使样品组分在气相中形成类似“涡流”的流动，从而使色谱膨胀。因为A=2dp表明A与t的大小有关分子扩散项与Dg的大小成正比，而Dg与组分和载气的性质有关：对于相对分子质量较大的组分，其Dg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(如氮气)可以减少B项，Dg随柱温的增加而增加，但与柱压成反比。弯曲因子r是与填料相关的因子。(3)传质项系数CuC包括两个项：气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数C1。所谓的传质过程是指样品组分从相表面移动到相表面的过程。在此过程中，样品组分将在两相之间进行质量交换，即浓度分布。如果这个过程进行得很慢，这意味着气体的传质阻力很大，这将导致色谱峰扩大。对于填充柱，液相传质过程是指样品组分从固定相的气液界面移动到液相内部，经过质量交换达到分布平衡，然后返回气液界面的传质过程。该过程还需要一定的时间，在此期间，组分的其他分子仍然随着载气向柱口移动，这也导致峰形膨胀。液相的传质阻力系数C1为：对于填料塔，气相的传质项值很小，可以忽略不计。当流速较小时，分子扩散(b项)成为色谱峰扩展的主要因素。此时，应该使用具有相对较大分子量的载气(N2，ar ),以使组分在载气中具有较小的扩散系数。然而，当流速较大时，传质项(项C)是控制因素，应采用分子量相对较小的载气(H2、何)。此时，该组分在载气中具有较大的扩散系数，这可以降低气体的传质阻力并提高柱效率。当下列参数改变：时(1)增加分配比，(2)增加流动相速度，(3)降低比率，和(4)增加柱温，色谱峰会变窄吗？为什么？答案：(1)延长保留时间，宽峰变形(2)缩短保留时间，窄峰变形(3)延长保留时间，宽峰变形(4)缩短保留时间和窄峰变形。答案：分辨率反映了选择性和柱效率，即热力学和动力学因素，它们结合了分离的可能性和现实性。8.为什么分辨率r可以作为色谱柱的总分离效率指标？回答33，360否。有效塔板数仅表示柱效水平和柱分离能力。分离的可能性取决于固定相和流动相之间分配系数的差异。9.能否根据理论塔板数来判断分离的可能性？为什么？答案：色谱分离的基本方程如下。结果表明，分离度随体系热力学性质(A和K)的变化而变化，也与色谱柱条件(N)的变化有关(1)当体系热力学性质不变(即组成和两相性质确定)时，分离度与N的平方根成正比，这对选择柱长有一定的指导意义。增加柱长可以提高分离度，但是过度增加柱长会显著增加保留时间。导致色谱峰膨胀。同时，选择性能优良的色谱柱和优化色谱条件也可以提高氮含量和分辨率。10.描述色谱分离基本方程的含义，它对色谱分离有什么指导意义？(2)方程表明，增大K值也有利于分离，但K值过大，不能延长分离时间，增加分析成本。(3)提高塔选择性可以提高分离度，分离效果更好。因此，可以实现分离11.载体和定影液分别有什么要求？对固定液体：的要求(1)在操作条件下低挥发性、低蒸汽压以避免损失(2)良好的热稳定性、在操作条件下不分解以及在操作温度下为液体。(3)样品中每种成分都有适当的溶解能力，否则，样品很容易被载气带走，无法分布。(4)高选择性。也就是说，具有相同或相似沸点的不同物质可以尽可能高的分离。(5)具有良好的化学稳定性，不与被测物质发生反应。载体的表面积越大，固定液体的含量越高。回答：(见P27)。12.尝试比较红色支架和白色支架的性能。什么是硅烷化支持？它有什么优点？13.尝试描述应用“相似相溶”原理选择固定液的合理性和存在的问题。解决方案：样品混合物能否通过色谱分离主要取决于组分和两相之间的亲和力差异以及固定液体的性质。组分和固定液体的性质越接近，分子间的相互作用力就越强。根据这一规则：(1)非极性固定液体通常被选择用于非极性物质的分离。此时，样品中的成分按照沸点的顺序流出色谱柱，峰首先出现在低沸点，然后出现在高沸点。(2)分离极性物质，选择极性固定液，样品中的组分主要按照极性顺序分离，极性小的组分先流出色谱柱，极性大的组分后流出色谱柱。(3)在分离非极性和极性混合物时，通常选择极性固定溶液，此时非极性组分先达到峰值，极性组分(或易极化组分)随后达到峰值。(4)分离可形成氢键的样品，如酒精、苯酚、胺和水。通常，选择极性或氢键固定溶液。此时，根据与固定液分子形成氢键的能力，样品中的组分连续流出。首先形成氢键不容易，最后形成氢键也容易。(5)对于难以分离的复杂物质，可以使用两种或多种混合固定剂。上面讨论的只是固定液体的一般选择原则，在应用中有一定的局限性。事实上，色谱柱的功能更为复杂，所以固定液的选择应主要取决于实践。14.试描述热导池检测器的工作原理。什么因素影响热导池检测器的灵敏度？解决方案：热导池作为检测器是基于具有不同导热系数的不同物质。当电流通过钨丝并且钨丝被加热到一定温度时，钨丝的电阻值也增加到一定位置(通常，金属线的电阻值随着温度的增加而增加)。当不引入样品时，载气通过热导池的两个池孔(参比池和测量池)。由于载气的热传导，钨丝的温度降低，电阻降低。此时，热传导单元的两个单元孔中的钨丝的温度下降和电阻下降是相同的。进入样品成分后，切割气体流过参比池，切割气体与样品成分一起流过测量池。由于被测组分和载气组成的混合气体的导热系数和切割气体的导热系数不同，测量单元中钨丝的散热量也不同，两个单元孔中的两根钨丝的电阻值也不同。这种差异可以用电桥来测量。桥式电路的工作电流、热导池的温度、载气的性质和流速、热敏元件的电阻值和热导池的死体积都会影响检测器的灵敏度。15.描述氢火焰离子化检测器的工作原理。如何c色谱表征的基础是什么？主要的定性方法是什么？根据色谱柱中组分的不同保留值，溶液：是定性的。主要定性方法如下：(1)直接根据色谱保留值定性(2)定性使用相对保留值r21 (3)混合进样(4)多柱法(5)保留指数法(6)组合技术(7)使用选择性检测器，17。什么是保留指数？使用保留指数作为定性指数有什么好处？优点：准确度高，根据固定相和柱温可直接与文献值进行比较，无需使用标准样品。在什么情况下不能使用校正系数？对于溶液：在通过标准化方法测定具有相同校准因子的物质时，不可考虑校准因子，例如同系物中具有相似沸点的成分。当同时使用内标和外标标准曲线方法时，不需要确定校准因子。1.外标法是色谱定量分析中比较简单的方法。该方法是将待测组分的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。从而使浓度接近待测组分。然后取固定量的上述溶液进行色谱分析。获得标准样品的相应色谱质量，并根据浓度绘制峰高或峰面积。这些数据应该是穿过原点的直线。分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，制作标准曲线时取相同量的样品进行分析，并测量样品的响应信号。样品的百分比含量可以从标准曲线中找到。该方法具有操作简单的优点，适用于工厂控制分析和自动分析。然而，结果的准确性取决于注射量的再现性和操作条件的稳定性。试着比较它们的优缺点和适用范围？2。仅需要测定样品中少量成分时的内标方法。或者当样品中的所有成分不能完全达到峰值时，可以采用内标方法。具体方法是：准确称量样品，加入一定量的纯物质作为内标物，然后进行色谱分析。根据色谱图上被测物质和内标物质对应的峰面积(或峰高)和相对校正系数，计算某一组分的含量。内标方法是通过测量内标物质和待测组分的峰面积的相对值来计算的，因此可以在一定程度上消除操作条件变化等引起的误差。内标方法要求待测样品中不得存在内标物质；内标峰应与样品峰分开，并尽可能靠近待分析的成分。内标方法的缺点是，向样品中加入内标通常会导致某些分离困难。3。归一化法归一化法是将样品中所有成分的含量之和计算为100%，以它们对应的色谱峰面积或峰高作为定量参数。各成分的含量由下式计算：从以上计算公式可以看出，使用该方法的条件是：色谱分离后，样品中的所有成分必须能够产生可测量的色谱峰。该方法的主要优点是：简单、准确；操作条件的变化(如注射量、流速等。)对分析结果几乎没有影响。这种方法通常用于常量分析，特别是对于样品体积小且难以精确测量体积的液体样品。20.在2m长的色谱柱上，分析混合物，苯、甲苯和乙苯的保留时间分别为1 20 、2 2 和3 1 。半峰宽度为0.211厘米、0.291厘米、0.409厘米，已知的记录纸速度为1200毫米h-1。计算每个组分色谱柱的理论塔板数和塔板高度。解决方案：当三种组分的保留值用记录纸上的距离表示时，它们是苯：(1 20/60)(1200/10)/60=2.67厘米甲苯：(2 2/60)2=4.07厘米乙苯：(3 1/60)2=6.03厘米，因此理论塔板数和塔板高度分别为：甲苯1083.7和0.18厘米；1204.2，0.17厘米，21。解决方案：(1)从图中可以看出，Tr2=17分钟，Y2=分钟，因此；n=16(-tr2/y2)2=16172=4624(2)t R1=tr1-TM=14-1=13分钟 R2=tr2-TM=17-1=16分钟，相对保留值a=tR2/tR1=16/13=1.231根据公式：L=16R2(1.231/(1.231-1)2Heff通常用于填充柱，有效塔板高度为当分析某个样品时，两种组分的相对保留值R21为1.11，柱的有效塔板高度H为1毫米。色谱柱需要多长时间才能完全分离？解决方案：根据公式，L