现代分析测试技术最终答案

1、一、问答题： 1、试述塔板理论的基本关系式及理论要点。答：塔板理论的基本关系式为：在tR一定时，W或W1/2越小(即峰越窄)，理论板数n 越大， 理论板高越小，柱的分离效率越高。因此，理论塔板数是评价柱效能的指标。1）色谱柱内存在许多塔板，组分在塔板间隔（即塔板高度）内可以很快达到分配平衡。2）流动相进入色谱柱，不是连续的而是脉动式的，即每次通过为一个塔板体积。3）样品加在每个塔板上，样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略。4）在所有塔板上分配系数相等，与组分的量无关。即分配系数在各塔坂上是常数。2、利用范氏方程说明HPLC中如何选择实验条件？ 采用粒径小而均匀的球形固定相,首选化学键合相,用匀浆法

2、装柱. 采用低黏度流动相,低流量(1mL/min),首选甲醇. 采用柱温箱,避免室温波动,增加实验重复性,柱温以2530为宜.3、高效液相色谱仪包括哪些主要部件？各部件的作用是什么？ 高效液相色谱仪由五大部分组成：高压输液系统，进样系统、分离系统、检测系统和色谱工作站。 由于高效液相色谱所用固定相颗粒极细，因此对流动相阻力很大，为使流动相较快流动，必须配备有高压输液系统。高压输液系统由储液罐、过滤器、高压输液泵、梯度洗脱装置等组成。流动相在进入高压泵之前，应先进行过滤和脱气处理。高压输液泵是核心部件，其密封性好，输出流量恒定，压力平稳，可调范围宽，便于迅速更换溶剂及耐腐蚀等。进样系统是将被分离

3、的样品导入色谱柱的装置。要求密封性、重复性好，死体积小，便于实现自动化。进样系统包括取样、进样两个功能。分离系统主要是指色谱柱，色谱柱是高效液相色谱仪的核心部件，要求分离度要高、柱容量大、分析速度快。 检测器是HPLC仪的三大关键部件之一。用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和含量变化的装置。 其作用是把洗脱液中组分的量转变为电信号。并由工作站（或记录仪）绘出谱图来进行定性、定量分析。色谱工作站是色谱仪的自动化控制包括自动进样系统的进样方式、输液泵系统中的溶剂流速、梯度洗脱程序、检测系统的各项参数、数据记录和处理等。4、 什么是锐线光源？为什么空心阴极灯发射线是锐线？ 答：锐线光源是能发射

4、出谱线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致。锐线光源需要满足的条件：a.光源的发射线与吸收线的0一致。b.发射线的1/2小于吸收线的 1/2。空心阴极灯是一个封闭的气体放电管。用被测元素纯金属或合金制成圆柱形空心阴极，用钨或钛、锆做成阳极。灯内充Ne或Ar惰性气体，压力为数百帕。发射线波长在370.0nm以下的用石英窗口，370.0nm以上的用光学玻璃窗口。 当灯的正负极加以400V电压时，便开始辉光放电。这时电子离开阴极，在飞向阳极过程中，受到阳极加速，与惰性气体原子碰撞，并使之电离。带正电荷的惰性气体从电场获得动能，向阴极表面撞击，只要能

5、克服金属表面的晶格能，就能将原子由晶格中溅射出来，从而产生阴极物质的共振线。由于灯内压力很低，压力变宽小，因而产生的共振线是锐线光源。5、紫外-可见分光光度计主要有哪几种类型？各类型有何特点？答案一按光束分：1单光束分光光度计：结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。2双光束分光光度计：可以自动消除光源强度变化所引起的误差。3双波长分光光度计：（1）大大提高测量准确度，完全扣除背景。（2）可用于微量组分测定 （3）可用于浑浊液和多组分混合物的定量测定。4双重单色器分光光度计5配置光多道二极管阵列检测器的分光光度计答案二紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为四种类型，即单光束分光光度计

6、、双光束分光光度计、双波长分光光度计和二极管阵列分光光度计。单光束分光光度计 特点：使用时来回拉动吸收池移动误差对光源要求高3、比色池配对双光束分光光度计 特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱双波长分光光度计 特点：1、利用吸光度差值定量2、消除干扰和吸收池不匹配引起的误差优点：（1）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景（2）可用于微量组分的测定（3）可用于混浊液和多组分混合物的定量二极管阵列分光光度计 特点由光源发出，经消色差聚光镜聚焦后的多色光通过样品池，再聚焦于多色仪的入口狭缝上，透过光经全息光栅表面色散

7、并投射到二极管阵列检测器上，二极管阵列的电子系统，可在0.1s的极短时间内获得从190820nm范围的全光光谱。 6、 若用反相键合相分离弱酸或弱碱时产生拖尾，如何克服？答：反相键合相色谱在分离弱酸或弱碱样品的时候会发生拖尾的现象，可以在流动相中加入 0.11%的甲酸、醋酸、二乙胺、三乙胺或氨水作为调节剂，抑制弱酸的解离或弱碱的质子化，以增加它们的分配系数。但需注意pH值。例如分离十二烷酸，可以加入少量的乙酸，抑制十二酸烷的离解，使他以游离酸的形式在键合相上分离。以获得对称的色谱峰。7、 蒸发光散射检测器（ELSD）的工作原理是什么？ 蒸发光散射检测器是一种通用型的检测器，可检测挥发性低于流动

8、相的任何样品，而不需要样品含有发色基团。蒸发光散射检测器灵敏度比示差折光检测器高，对温度变化不敏感，基线稳定，适合与梯度洗脱液相色谱联用。蒸发光散射检测器已被广泛应用于碳水化合物、类脂、脂肪酸和氨基酸、药物以及聚合物等的检测。工作原理雾化：液体流动相在载气压力的作用下在雾化室内转变成细小的液滴，从而使溶剂更易于蒸发。液滴的大小和均匀性是保证检测器的灵敏度和重复性的重要因素。UM-3000蒸发光散射检测器，通过对气压和温度的精确控制，确保在雾化室内形成一个较窄的液滴尺寸分布，使液滴蒸发所需要的温度大大降低。蒸发：载气把液滴从雾化室运送到漂移管进行蒸发。在漂移管中，溶剂被除去，留下微粒或纯溶质的小

9、滴。UM 3000蒸发光散射检测器采用低温蒸发模式，维持了颗粒的均匀性，对半挥发性物质和热敏性化合物同样具有较好的灵敏度。检测：光源采用650nm激光，溶质颗粒从漂移管出来后进入光检测池，并穿过激光光束。被溶质颗粒散射的光通过光电倍增管进行收集。溶质颗粒在进入光检测池时被辅助载气所包封，避免溶质在检测池内的分散和沉淀在壁上，极大增强了检测灵敏度并极大地降低了检测池表面的污染。8、写出基本色谱分离方程式，并说明分离度与n、k和关系。R为分离度，n为柱效，为选择因子，k为容量因子(1)分离度与柱效的关系由分离方程式看出，具有一定相对保留值的物质对，分离度直接和有效塔板数有关，说明有效塔板数能正确地

10、代表柱效能。当固定相确定，被分离物质对的确定后，分离度将取决于n。这时，对于一定理论板高的柱子，分离度的平方与柱长成正比，即：说明用柱长的色谱柱可以提高分离度，但延长了分析时间。因此，提高分离度的好方法是制备出一根性能优良的柱子，通过降低板高，以提高分离度。（2）分离度与选择因子的关系：由基本色谱方程式判断，当 = 1时，R = 0。这时，无论怎样提高柱效也无法使两组分分离。显然，大，选择性好。研究证明的微小变化，就能引起分离度的显著变化。一般通过改变固定相和流动相的性质和组成或降低柱温，可有效增大值。（3）分离度与容量因子的关系：如果设如左图课看出：当k10时，随容量因子增大，分离度的增长是

11、微乎其微的。一般取k为2-10最宜。对于GC，通过提高温度，可选择合适的k值，以改进分离度。而对于LC，只要改变流动相的组成，就能有效地控制k 值。它对LC的分离能起到立竿见影的效果。9、请写出下列仪器的标准操作规程（任选择一种仪器）：UV2450紫外可见分光光度计，2695高效液相色谱仪，6890N气相色谱仪，AA800原子吸收分光光度计。二、填空题： 1.多普勒变宽是由于原子在空间作无规则热运动所引起的，故又称 热变宽 。洛伦茨 变宽则是则于被测原子与其它粒子碰撞而产生的谱线变宽，它随着气体压强增大而增加，故又称为 压力变宽 。2、对于火焰原子化法，在火焰中既有基态原子，也有部分 激发态

12、原子，但在一定温度下，两种状态原子数的 比值Nj/N0 一定，可用 波尔兹曼（Boltzmann） 方程式表示。3、原子化系统的作用是将试样中的待测元素由 原子？ 形态转变为原子蒸气，原子化方法有 火焰 原子化法和 无火焰 原子化法。4、色谱法的显著特点包括 高分离效能 、 高检测性能 、 分析时间快速 。5、气相色谱法的主要不足之处是定性能力差、 不适合分析不易气化或者不稳定性物质 。6、组分从进样到柱后出现浓度最大值所需的时间定义为 保留时间 ，其与死时间的差定义为 调整保留时间 。7、色谱的定量分析方法有 面积归一化法、 外标法 、 内标法 。当组分中含有检测器不响应的组分时，不能用 面

13、积归一化法 定量。8、红外光谱法主要研究振动中有 偶极距 变化的化合物，因此，除了 单原子和 同核分子等外，几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。9、在红外光谱图中， 4000-1250 cm1（课本是4000-1250，课件是4000-1300）范围区域的峰是由基团的伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围，它是鉴定基团最有价值的区域，称为 特征 区，在 1250-200 cm1（课本是1250-200，课件是1300-400）区域中，当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的不同，称为 指纹区 。10、傅里叶变换红外分光光度计中的核心部件是 干涉仪 ，它没有普通红外分光光度计中的 色散

14、元件 。与普通红外分光光度计相比，它的主要特点是灵敏度高、波数精度高、分辨率高、 扫描速度极快、光谱范围宽。11、紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的，这种吸收光谱取决于价电子的性质。12、在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收光谱主要由 n、 、 和 n跃迁产生，其相对能量大小次序为：n n 8时 使用。19、在极性键合色谱法中，键合固定相的极性 大于 流动相的极性，适用于分离 极性、中等极性化合物 化合物。 20、制备型HPLC分离方法的建立一般可以分析型HPLC分离条件作为条件优化的起点，寻找适合于制备性分离的最佳条件，然后放大应用到制备柱规模上。一般步骤：三、计算题：1、

15、在某HPLC色谱系统中，系统的死时间为1.5min，某样品组分进样后9min出峰，试计算该组分在该系统中的容量因子。基本保留方程：tR=t0(1+k)所以，k=(tR-t0)/t0=(9-1.5)/1.5=52、 请计算HCl伸缩振动所产生的基频吸收峰的频率。已知键力常数k (H-C1)=5.1N/cm。 k 化学键力常数 分子折合质量 3、计算在2000K和3000K时Na589.0 nm的激发态与基态的原子数之比？已知：gj/g02。Ejhc/l(6.62610-23 J/s31010 cm/s)/(589.0 nm10-7 cm/nm）2.1071.6010-19 J3.37110-91

16、 J带入Boltzmann方程：同理：在3000K时，Nj/N05.7810-44、在一色谱柱上，测得各峰的保留时间如下：组分空气辛烷壬烷未知峰tR/min0.613.917.915.4求未知峰的保留指数。解：t/R=tR-t0 t/R辛 =（13.9-0.6）60=798 t/R壬 =（17.9-0.6）60=1038t/R未知 =（15.4-0.6）60=888s I未知= = =841.7s5、在一根2 m长的色谱柱上，分析一个混合物，得到以下数据：苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为120”、22”、及；半峰宽为6.33”、8.73”、 12.33”，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高

17、度。解：由题知，L=2m；tR乙苯=31”=181s；W1/2（乙苯）=12.33”。根据公式得根据公式得6、高效液相色谱法测定某混合物中组分A与组分B的含量：标准溶液的配制：精密称取组分A对照品和组分B对照品各适量，加0.1mol/L盐酸溶液溶解并定量稀释制成每1ml含组分A0.44mg与组分B89ug的溶液，作为对照品溶液。供试品溶液的配制：取供试品（混合物）适量（二份），精密称定，置于100m1量瓶中，加0.1mol/L盐酸溶液适量，超声处理使主成分溶解，用0.1mol/L盐酸溶液稀释至刻度，摇匀，滤过，取续滤液作为供试品溶液。对照品与供试品的测定：分别精密量取上述对照品溶液与供试品溶液10ul，注入仪器，记录色谱图，测量对照品和供试品待测成分的峰面积（或峰高），计算含量。已知：供试品取样量为：0.0465g0.0453g依法测得对照品的峰面积：组分A2953764.5，组分B707620.3；供试品待测成分的峰面积：组分A2421964.0，组分B692749.6；组分A2327682.5，组分B648805.1请分别计算二份样品中组分