色谱分析法习题及答案

色谱分析法习题及答案

1.在液相色谱法中，液固色谱法属于吸附色谱法。2.在高效液相色谱流程中，试样混合物在色谱柱中被分离。3.液相色谱流动相过滤必须使用0.45μm的过滤膜。4.在液相色谱中，为了改变色谱柱的选择性，可以进行改变流动相的种类或柱子、改变固定相的种类或柱长、改变固定相的种类和流动相的种类、改变填料的粒度和柱长的操作。5.一般评价烷基键合相色谱柱时所用的流动相为正庚烷/异丙醇（93/7）。6.蒸发光散射检测器不能使用梯度洗脱。7.在高效液相色谱中，色谱柱的长度一般在10～30cm的范围内。8.在液相色谱中，某组分的保留值大小实际反映了组分与固定相的分子间作用力。9.在液相色谱中，为了改变柱子的选择性，可以进行改变流动相或固定相种类的操作。10.紫外吸收检测器是液相色谱中通用型检测器。11.在环保分析中，常常要监测水中多环芳烃，如用高效液相色谱分析，应选用荧光检测器。12.在液相色谱法中，提高柱效最有效的途径是减小填料粒度。13.在液相色谱中，改变流动相流速不会显著影响分离效果。14.红外检测器不是高液相色谱仪中的检测器。15.高效液相色谱仪与气相色谱仪比较增加了液相系统和样品前处理的步骤。16.在高效液相色谱仪中，保证流动相以稳定的速度流过色谱柱的部件是输液泵。17.高效液相色谱、原子吸收分析用标准溶液的配制一般使用国标规定的一级、二级去离子水。18.高效液相色谱仪与普通紫外-可见分光光度计完全不同的部件是流通池。19.高效液相色谱仪的通用检测器是紫外检测器。20.高效液相色谱仪中高压输液系统不包括梯度洗脱装置。21.在气相色谱分析中，用于定性分析的参数是保留值。22.在气相色谱分析中，用于定量分析的参数是峰面积。23.良好的气-液色谱固定液为蒸气压低、稳定性好、溶解度大，对相邻两组分有一定的分离能力。24.使用热导池检测器时，应选用氢气作载气，其效果最好。25.下列说法中，不正确的是气相色谱法常用的载气是氧气。26.色谱体系的最小检测量是指进入单独一个检测器的最小物质量时恰能产生与噪声相鉴别的信号。27.在气-液色谱分析中，良好的载体为粒度适宜、均匀，表面积大，没有吸附中心和催化中心，化学惰性、热稳定性好，有一定的机械强度。28.热导池检测器是一种浓度型检测器。29.使用氢火焰离子化检测器，选用氢气作载气最合适。30.对色谱分离效率最有影响的因素是固定液膜厚度。31.在气-液色谱中，保留值实际上反映的物质分子间的相互作用力是吸附力。32.柱效率高表示理论塔板数或高度大，因此选项C正确。33.根据范姆特方程，色谱峰扩张、板高增加的主要原因是涡流扩散项，因此选项B正确。34.如果试样中组分的沸点范围很宽，分离不理想，可采取的措施是程序升温，因此选项C错误。35.要使相对保留值增加，可以采取的措施是采用高选择性固定相，因此选项B正确。判断题：1.错误。增大流动相流速有利于提高分离速度，但会降低柱效能。2.正确。3.错误。气相色谱分析的应用范围比高效液相色谱分析的大。4.错误。反相键合相色谱柱长期不用时应该用纯水或乙腈进行冲洗。5.正确。6.正确。7.错误。涡流扩散项对柱效的影响不能忽略。8.错误。高效液相色谱流动相系统的压力高，但可以采取自动进样等方式。9.错误。高效液相色谱仪的色谱柱需要在恒温箱中操作。10.正确。11.正确。12.错误。固定相极性大于流动相极性称为反相色谱法。13.错误。高效液相色谱分析可以分析这些有机物。14.正确。15.正确。16.正确。17.正确。18.正确。19.正确。20.正确。21、气相色谱固定液必须与载体和组分没有不可逆的化学反应。22、柱长和载气流速会影响溶质的比保留体积。23、不同类型气相色谱检测器对载气流速的响应值影响不同。24、气相色谱检测器的灵敏度高并不一定意味着敏感度好。25、在气相色谱中，色散力是非极性分子间唯一的相互作用力。26、随着进样量的增加，气相色谱法测定中的理论塔板数会上升。27、在气相色谱分析同系物时，难分离物质通常是系列中的第一对组分。28、在气相色谱分析中，当载气流速达到最佳线速时，柱效高，但分离速度较慢。29、测定气相色谱法的校正因子时，进样量的影响会影响其测定结果的准确度。三、简答题：1.高效液相色谱法和气相色谱法的主要异同点在于，前者使用液态流动相，后者使用气态流动相。高效液相色谱法适用于极性或中极性化合物的分离，而气相色谱法适用于非极性或低极性化合物的分离。2.化学键合相是指在色谱柱的填料表面上，通过化学键结合的固定液相。常用的化学键合相有脂肪酸、硅烷和氨基等类型，分别用于反相色谱、正相色谱和离子交换色谱等液相色谱法中。3.正相色谱是指流动相为极性溶剂，固定相为非极性物质的液相色谱法。反相色谱则是指流动相为非极性溶剂，固定相为极性物质的液相色谱法。正相色谱适用于非极性化合物的分离，反相色谱适用于极性化合物的分离。4.反相键合相色谱法的分离机制是通过固定相表面的亲水基团与样品中的亲油基团发生相互作用，实现化合物的分离。5.离子色谱法是通过离子交换固定相和离子交换流动相之间的相互作用，实现离子的分离。反相离子对色谱法则是在离子对柱中使用反相键合相，用于分离离子对。离子抑制色谱法则是在离子交换柱中加入抑制剂，用于分离离子。6.亲和色谱的分离机制是通过固定相表面的亲和基团与样品中的靶分子发生特异性相互作用，实现分离。亲和色谱具有高度的选择性和灵敏度。7.速率理论方程式在HPLC和GC中的异同在于，HPLC中的速率理论方程式考虑了流动相的扩散和固定相的贡献，而GC中则只考虑了气相中的分子扩散。在HPLC中，速率理论方程式可以指导实验条件的选择。8.影响HPLC分离度的因素包括流动相、固定相、柱温、进样量等。提高分离度的方法包括改变流动相的性质、使用更高效的固定相、优化柱温和进样量等。9.反相HPLC的分离条件的选择包括固定相的选择、流动相的选择、柱温和进样量等。10.在正、反相HPLC中，流动相的强度不同，正相色谱中流动相为极性溶剂，强度较弱，而反相色谱中流动相为非极性溶剂，强度较强。11.梯度洗脱是指在分离过程中，通过改变流动相的组成，实现不同化合物的分离。它与GC的程序升温不同，GC的程序升温是通过改变柱温实现不同化合物的分离。12.蒸发光散射检测器的原理是通过将流出柱的溶液喷雾成微小颗粒，使其与空气中的光散射，从而检测样品中的非挥发性化合物。它具有灵敏度高、选择性好等特点。13.常用的HPLC定量分析方法包括峰面积法、内标法、外标法等。需要用校正因子校正峰面积的方法包括内标法和外标法，而峰面积法可以不用校正因子。14.苯、萘、蒽在反相色谱中的洗脱顺序为蒽>萘>苯，这是因为随着极性的增加，化合物与固定相的亲和力会增加，从而需要更强的洗脱剂才能将其洗脱出来。15.乙醇和丁醇宜用正相色谱法分离，Ba和Sr宜用离子交换色谱法分离，正戊酸和正丁酸宜用反相色谱法分离，高摩尔质量的葡糖苷宜用大小分子排斥色谱法分离。16.根据公式R=1.18(n/t)^(1/3)，可以求出k1=0.47，k2=0.42，α=1.12，R=1.2。若增加柱长至30cm，则分离度R可以达到1.5。17.柱的理论塔板数很大，并不意味着任何两种难分离的组分都能在该柱上分离。这是因为柱的理论塔板数只是一种理论上的指标，实际分离效果还受到多种因素的影响。18.气相色谱仪主要包括进样系统、分离柱、检测器和数据处理系统。进样系统用于将样品引入柱中，分离柱用于分离样品成分，检测器用于检测样品成分，数据处理系统用于处理和分析检测结果。19.在气相色谱中，选择固定液时需要考虑其与载气和样品之间的相互作用，以及其热稳定性、化学稳定性等因素。常用的固定液包括聚硅氧烷、聚苯乙烯、聚乙烯醇等。20.氢焰检测器、热导检测器和电子捕获检测器属于气相色谱检测器。氢焰检测器具有灵敏度高、线性范围广等优点，但不能检测无机物和氧化性物质。热导检测器适用于检测非极性化合物，但灵敏度较低。电子捕获检测器适用于检测卤代烃、硝基化合物等，但需要使用放射性同位素，存在较大安全风险。21.在气相色谱分析中，应根据样品的性质、柱子的类型和目的选择合适的载气流速和柱温。一般来说，载气流速要足够快才能使样品迅速通过柱子，但过快的流速会导致分离不彻底。柱温则会影响样品的挥发性和分离效果，需要根据样品的性质和柱子的类型选择合适的温度。22.气相色谱定量分析的依据是样品的峰面积与标准曲线之间的关系。由于不同样品的化学性质和检测条件可能会导致峰面积的变化，因此需要引入定量校正因子来修正这些误差。常用的定量方法包括内标法、外标法和标准加入法，需要根据实际情况选择合适的方法。23.毛细管柱气相色谱具有分离效率高、分辨率高等优点，适用于分析非极性或微极性化合物。毛细管柱比填充柱具有更高的柱效，主要是因为其内径较小，表面积较大，使得样品与柱壁的相互作用更强，分离更加彻底。24.根据色谱峰的半峰宽、保留时间、死时间、色谱柱长和记录仪纸速等参数，可以计算出色谱柱的理论塔板数、塔板高度和有效理论塔板数、有效塔板高度。具体计算方法为：理论塔板数=色谱柱长/塔板高度，塔板高度=半峰宽/（2×1.414）；有效理论塔板数=理论塔板数×（1-0.5×（死时间/保留时间）），有效塔板高度=色谱柱长/有效理论塔板数。25.根据保留时间、死时间、固定液体积和载气流速等参数，可以计算出样品的容量因子、分配系数、死体积和保留体积。具体计算方法为：容量因子=k'=(tR-t)/t，分配系数=K=Cg/Cs=F×Vg/(Vs×K')，死体积=Vd=F×t，保留体积=Vr=Vs+Vd。26.根据空气保留时间、A和B的保留时间和峰宽等参数，可以计算出色谱柱的理论塔板数和两峰的分离度。具体计算方法为：理论塔板数=(tB-tA)/（ln(tB/tA)-ln（1-α）），分离度=α/（1-α）；若要完全分离两峰，则色谱柱的长度至少为L=（tB-tA）/（ln(tB/tA)-ln（1-α'））。27.根据理论塔板数和A、B的保留时间，可以计算出分离度和达到分离度为1.0时的理论塔板数。具体计算方法为：分离度=（tB-tA）/（W1+W2），达到分离度为1.0时的理论塔板数=N=（tB-tA）2/（W1+W2）2。28.根据甲苯的保留时间和半峰宽，可以计算出甲苯与苯的分配系数比和苯的容量因子和保留时间。达到分离度为6σ时，柱长至少为L=（W1+W2）2/（16×σ2）。29.（1）选择聚二甲基硅氧烷作为固定液，样品的流出顺序为三甲胺、二甲胺、一甲胺；（2）选择聚乙二醇作为固定液，样品的流出顺序为环己烷、苯。，主要是通过分子间的静电相互作用、范德华力、氢键等相互作用来实现的。5.气相色谱法（GC）和液相色谱法（HPLC）是常用的色谱方法。它们都是高效、高速、高选择性的色谱方法，兼具分离和分析功能，可以在线检测。但是它们的分析对象及范围存在差异。GC主要用于分离和分析能气化、热稳定性好、沸点较低的样品，占有机物的20%左右。而HPLC则适用于分离和分析溶解后能制成溶液的样品，流动相为液体或各种液态“气体”，对加温常压操作，能分离有机物的80%左右。6.化学键合相是一种常用的色谱填料，它是通过化学反应将固定液键合在载体表面上形成的。这种填料具有使用过程不流失、化学性能稳定、热稳定性好等优点，适合用于梯度淋洗。常用的化学键合相有Si-O-Si-C型键合相，根据极性不同可以分为非极性、中等极性和极性三类。非极性键合相如ODS键合相，既有分配又有吸附作用，适用于分析非极性或弱极性化合物；中等极性键合相如醚基键合相，可作正相或反相色谱的固定相；极性键合相如氨基、氰基键合相，适用于正相色谱的固定相，氨基键合相还是分离糖类最常用的固定相。7.正相色谱法和反相色谱法是常用的色谱分离方法。正相色谱法的流动相极性小于固定相极性，适用于分离溶于有机溶剂的极性及中等极性的分子型物质，用于含有不同官能团物质的分离。反相色谱法的流动相极性大于固定相极性，适用于分离非极性至中等极性的分子型化合物。典型的反相键合色谱法使用非极性固定相和极性流动相，常用十八烷基（ODS或C18）键合相作为固定相，甲醇-水或乙腈-水作为流动相。非典型反相色谱系统则使用弱极性或中等极性的键合相和极性大于固定相的流动相组成。反相键合相表面具有非极性烷基官能团和未被取代的硅醇基，通过分子间的静电相互作用、范德华力、氢键等相互作用来实现分离机制。有两种观点认为色谱属于分配色谱或吸附色谱。分配色谱的作用机制是假设组分分子在流动相中与被非极性烷基配合基所吸附的液相中进行分配。吸附色谱的作用机制则是利用疏溶剂理论，通过缔合作用使组分分子在固定相得到保留。在离子色谱法中，离子交换树脂为固定相，电解质溶液为流动相，以电导检测器为通用检测器。反相离子对色谱法则在极性流动相中加入离子对试剂，增加k和tR，以改善分离。传统的亲和色谱理论建立在配基-配体亲和反应和宏观平衡态热力学的基础上，但实际上生物大分子在亲和色谱中的保留机制及色谱过程数学模型仍需进一步研究完善。亲和色谱是一种高专属性的分离技术，它可以将生物样品分离、纯化和浓缩，从而提高后续测定的灵敏度，降低背景噪音。液相色谱中，色谱峰扩展的主要因素包括涡流扩散、流动相传质、滞留的流动相传质以及柱外效应。液相色谱中的径向扩散影响较弱，但滞留流动相传质及柱外效应比较显著。在高效液相色谱中，实验条件应该包括小粒度、均匀的球形化学键合相、低粘度流动相、适当的流速和柱温。液相色谱柱的分离性能受固定相粒度、柱长、柱内径和填充状况等因素的影响，这些参数也决定了样品组分的保留时间。流动相的极性是影响分离的重要因素，流动相的选择可以显著改变组分分离状况。流速对柱效的影响不大，但在实际操作中，流量仍是一个重要的可调参数。反相HPLC法是一种以表面非极性载体为固定相，以比固定相极性强的溶剂为流动相的液相色谱分离模式。样品的保留值主要由固定相比表面积、键合相种类和浓度决定，保留值通常随链长增长或键合相的疏水性增强而增加。样品的保留值也可以通过改变流动相组成或溶剂强度来调整。在正相色谱中，溶剂极性越强，洗脱能力也越强，即极性强的溶剂是强溶剂。在反相色谱中，溶剂的强度随溶剂的极性降低而增加，即极性弱的溶剂是强溶剂。删除格式错误和明显有问题的段落。改写后的文章如下：色谱是一种分离和分析化合物的技术，广泛应用于化学、生物化学、环境科学和医学等领域。色谱技术的核心是色谱柱系统，包括载气系统、进样系统、色谱柱、温控系统和检测记录系统。载气系统的作用是提供纯净、稳定的载气。进样系统将液体或固体样品气化并快速转移到色谱柱中。色谱柱是分离组分的地方，组分的分离效果取决于组分与固定液的亲和力差异和固定液的性质。温控系统控制气化室、柱箱和检测器的温度。检测记录系统将组分的浓度或质量转换为电信号并记录。固定液的选择原则是根据组分与固定液的亲和力差异和固定液的性质。对于非极性物质，选择非极性固定液，组分按沸点顺序流出色谱柱；对于极性物质，选择极性固定液，组分按极性顺序分离；对于非极性和极性混合物，选择极性固定液，非极性组分先出峰；对于能形成氢键的试样，选择极性或氢键型固定液，组分按形成氢键的能力大小先后流出；对于复杂的难分离物质，可以使用两种或两种以上的混合固定液。以上讨论的原则仅供参考，具体选择需要根据实践来确定。20.氢焰检测器是一种质量型检测器，具有高灵敏度、快速响应、宽线性范围等优点，是最常用的检测器之一。但是，它无法检测在氢焰中不电离的无机化合物。另外，热导检测器是一种浓度型检测器，对任何气体都会产生响应，具有通用性好、线性范围宽、价格便宜、应用范围广等特点，但灵敏度较低。电子捕获检测器也是一种浓度型检测器，具有高灵敏度和选择性好的特点，是目前分析痕量电负性有机化合物最有效的检测器。然而，对于无电负性的物质如烷烃等，它几乎没有响应。21.当u较小时，B/u占主导，因此选择分子量较大的载气如N2可以使组分的扩散系数变小。当u较大时，Cu占主导，选择分子量较小的载气如H2可以减小传质阻力项Cu。对于高沸点混合物分析，柱温可以低于沸点100~150℃。对于低沸点混合物，柱温选择在平均沸点50℃至平均沸点以下。对于宽沸程混合物，可以采用程序升温的方法。22.色谱定量分析是基于被测物质的量与其峰面积的正比关系。然而，由于同一检测器对不同物质具有不同的响应值，因此两个相等量的物质得出的峰面积往往不相等，不能直接用峰面积来计算物质的含量。为了使检测器产生的响应信号能真实地反映出物质的含量，需要对响应值进行校正，因此引入了“定量校正因子”。常用的定量方法有外标法、内标法和归一化法。外标法是色谱定量分析中较为简单的方法，适用于进样量的重现性较好和操作条件较稳定的情况。内标法适用于只需测定试样中某几个组分或试样中所有组分不可能全部出峰的情况。归一化法适用于进样量很少而体积不易准确测量的液体样品。23.毛细管柱自行加工较为困难，通常需要购买成品柱。毛细管柱具有分离效能高、柱渗透性好、柱容量小、易实现气质联用、应用范围广等特点。一般毛细管的比渗透率约为填充柱的100倍，因此可以使用更长的毛细管柱（例如100米以上），而载气的线速度可以保持不变。这是毛细管柱高柱效的主要原因。24.已知某柱的理论板数为11200，内径为0.18mm；另一柱的理论板数为6790，内径为0.29mm。根据公式n_eff=5.54(L/H_eff)^2，其中L为柱长，H_eff为有效塔板间距，可以计算出两个柱的H_eff分别为0.18mm和0.29mm，从而计算出它们的有效塔板数分别为11219和6787。25.已知反应速率常数k=4.50，反应体积为100ml，总体积为250ml。通过计算得知反应时间为50秒，因此可以计算出反应物的浓度为50/250=0.2mol/L。根据公式k=R/t，其中R为反应速率，t为反应时间，可以计算出反应速率为4.5/50=0.09mol/L/s。因此，可以计算出反应物的初始浓度为0.09/4=0.0225mol/L。根据公式V=F/c，其中V为进样量，F为流速，c为浓度，可以计算出进样量为50/0.0225=2222.22μL。根据公式K=kM，其中K为灵敏度，M为进样量，可以计算出灵敏度为100/2222