【正文】 ) U=2(2) UV262nm（15）： R帶(3) IR 3330~2500cm1：n－OH； 1715 cm1：n－C=O (峰寬可能是C=O與酸的C=O的吸收重疊)第十七章 色譜分析法概論思 考 題 和 習(xí) 題1．色譜法作為分析方法的最大特點(diǎn)是什么?色譜法以高超的分離能力為最大特點(diǎn),具有高靈敏度、高選擇性、高效能、分析速度快及應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。2．一個(gè)組分的色譜峰可用哪些參數(shù)描述？ 這些參數(shù)各有何意義？ 一個(gè)組分的色譜峰可用三項(xiàng)參數(shù)即峰高或峰面積、峰位及峰寬說明。其中峰高或峰面積用于定量；峰位用保留值表示，用于定性；峰寬用于衡量柱效。3．說明容量因子的物理含義及與分配系數(shù)的關(guān)系。為什么容量因子 (或分配系數(shù)) 不等是分離的前提？分配比（容量因子k）是在一定溫度和壓力下，達(dá)到分配平衡時(shí)，組分在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量之比。而分配系數(shù)是組分在固定相和流動(dòng)相中的濃度之比。二者的關(guān)系為k=KVs/Vm。分配比越大的組分在色譜柱中的保留越強(qiáng)，tR=t0(1+k)，要使兩組分分離，須不等，則它們的k或K必須不等，這是分離的前提。4．各類基本類型色譜的分離原理有何異同？按色譜分離機(jī)制不同，可將色譜方法分離以下幾種基本類型：吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、空間排阻色譜法，它們均是基于組分在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相（流動(dòng)相和固定相）間多次分配產(chǎn)生差速分離而得到分離，分配系數(shù)大的組分保留時(shí)間長，晚留出色譜柱。其中吸附色譜利用吸附劑對(duì)不同組分吸附能力差異實(shí)現(xiàn)分離；分配色譜利用組分在流動(dòng)相和固定相間溶解度差別實(shí)現(xiàn)分離；離子交換色譜依據(jù)被測組分與離子交換劑交換能力不同而實(shí)現(xiàn)分離；空間排阻色譜利用被測組分分子大小不同、在固定相上選擇性滲透實(shí)現(xiàn)分離。四種基本類型色譜分別形成吸附平衡、分配平衡、離子交換平衡和滲透平衡。5．說明式（17?18）中K與Vs在各類色譜法中的含義有何不同？吸附色譜分配色譜離子交換色譜空間排阻色譜法K吸附系數(shù)狹義分配系數(shù)選擇性系數(shù)滲透系數(shù)Vs吸附劑表面積固定相體積交換容量凝膠孔隙總體積6．衡量色譜柱效的指標(biāo)是什么？衡量色譜系統(tǒng)選擇性的指標(biāo)是什么？衡量色譜柱柱效的指標(biāo)是理論塔板數(shù)和理論塔板高度衡量色譜柱選擇性的指標(biāo)是相對(duì)保留值7．用塔板理論討論流出曲線，為什么不論在 t＞tR或t＜tR時(shí)，總是C＜Cmax? 塔板理論有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？根據(jù)色譜流出曲線方程式：可知，不論在 t＞tR或t＜tR時(shí)，總是C＜Cmax。塔板理論成功地解釋了色譜流出曲線的形狀位置、組分的分離原因及評(píng)價(jià)柱效，該理論在理想情況下導(dǎo)出，未考慮分子擴(kuò)散因素、其它動(dòng)力學(xué)因素對(duì)柱內(nèi)傳質(zhì)的影響。塔板理論不能解釋峰形為什么會(huì)擴(kuò)張，不能說明影響柱效的動(dòng)力學(xué)因素。8．簡述譜帶展寬的原因。譜帶展寬的原因主要包括：1）渦流擴(kuò)散（eddy diffusion）：當(dāng)色譜柱內(nèi)的組分隨流動(dòng)相在固定相顆粒間穿行,朝柱出口方向移動(dòng)，如果固定相顆粒不均勻，則組分在穿行這些空隙時(shí)碰到大小不一的顆粒而必須不斷的改變方向，于是在柱內(nèi)形成了紊亂的湍流流動(dòng)使流經(jīng)障礙情況不同的流路中的分子到達(dá)柱出口，而使譜帶展寬。2）分子擴(kuò)散（molecular diffusion）：由于組分的加入，在柱的軸向上形成溶度梯度，因此當(dāng)組分以塞子形式隨流動(dòng)相流動(dòng)的時(shí)候,以塞子狀分布的分子自發(fā)的向前和向后擴(kuò)散引起譜帶展寬3）傳質(zhì)阻抗（mass transfer resistance）：由于溶質(zhì)分子在流動(dòng)相和固定相中的擴(kuò)散、分配、轉(zhuǎn)移的過程并不是瞬間達(dá)到平衡，實(shí)際傳質(zhì)速度是有限的，這一時(shí)間上的滯后使色譜柱總是在非平衡狀態(tài)下工作，從而產(chǎn)生峰展寬。9．下列那些參數(shù)可使塔板高度減小? （1，2，3，5）(1) 流動(dòng)相速度，(2) 固定相顆粒， (3) 組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)Ds，(4) 柱長， (5) 柱溫。（1）流動(dòng)相速度影響縱向擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力，低流速區(qū)，分子擴(kuò)散項(xiàng) (B/u) 大，高流速區(qū)，傳質(zhì)阻力項(xiàng) (Cu)大。對(duì)應(yīng)某一流速，塔板高度有一極小值。（2）固定相顆粒填充均勻度越高，載體粒度越小，則A越小，塔板高度越小。（3）組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)Ds影響傳質(zhì)阻力氣液色譜傳質(zhì)阻力系數(shù)可用下式表示： （Dg、DL為組分在流動(dòng)相、固定相中的擴(kuò)散系數(shù)）液液色譜傳質(zhì)阻力系數(shù)可用下式表示 （Dm、Ds為組分在流動(dòng)相、固定相中的擴(kuò)散系數(shù)）從以上兩芪可知，增加組分在固定相和流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)D可以降低C使塔板高度減小，提高柱效。(4) 增加柱長只能增加理論塔板數(shù)，不能使塔板高度減小。(5) 柱溫升高有利于減少傳質(zhì)阻力，但又加劇分子擴(kuò)散，并且會(huì)影響分配系數(shù)，選擇合適的柱溫可提高柱效。10．什么是分離度？要提高分離度應(yīng)從哪兩方面考慮？ 分離度是相鄰兩組分色譜峰保留時(shí)間之差與兩色譜峰寬度均值之比為改善色譜分離度，一方面應(yīng)增加兩組分保留時(shí)間之差，即容量因子或分配系數(shù)之差；另一方面減小峰寬，即提高柱效使色譜峰變銳。11．組分在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量為mA、mB(g)，濃度為CA、 CB(g/ml)，摩爾數(shù)為nA、nB(mol)，固定相和流動(dòng)相的體積為VA、VB(ml)，此組分的容量因子是 (A、B、C ) 。A. mA/mB；B. (CAVA)/(CB VB) ；C. nA/nB；D. CA/CB。 12．在柱色譜法中，可以用分配系數(shù)為零的物質(zhì)來測定色譜柱中 (A、C ) 。A. 流動(dòng)相的體積；B. 填料的體積；C. 填料孔隙的體積；D. 總體積。 13．在以硅膠為固定相的吸附色譜中下列敘述中正確的是 (A ) 。A. 組分的極性越強(qiáng)，吸附作用越強(qiáng)；B. 組分的分子量越大，越有利于吸附；C. 流動(dòng)相的極性越強(qiáng)，溶質(zhì)越容易被固定相所吸附；D. 二元混合溶劑中正己烷的含量越大，其洗脫能力越強(qiáng)。 14．在離子交換色譜法中，下列措施中能改變保留體積的是(A、B、C )。A. 選擇交聯(lián)度大的交換劑；B. 以二價(jià)金屬鹽溶液代替一價(jià)金屬鹽溶液作流動(dòng)相；C. 降低流動(dòng)相中鹽的濃度；D. 改變流速。15．在空間排阻色譜法中，下列敘述中完全正確的是(C、D )。A. VR與Kp成正比；B. 調(diào)整流動(dòng)相的組成能改變VR；C. 某一凝膠只適于分離一定分子量范圍的高分子物質(zhì)；D. 凝膠孔徑越大，其分子量排斥極限越大。16．在一液液色譜柱上，組分A和B的K分別為10和15，。求A、B的保留時(shí)間和保留體積。（=13min =, =18min =9ml）17．在一根3m長的色譜柱上分離一個(gè)試樣的結(jié)果如下：死時(shí)間為1min，組分1的保留時(shí)間為14min，組分2的保留時(shí)間為17min，峰寬為1min。(1) 用組分2計(jì)算色譜柱的理論塔板數(shù)n及塔板高度H；(2) 求調(diào)整保留時(shí)間及；(3) 用組分2 求有效塔板數(shù)nef及有效塔板高度Hef；(4) 求容量因子k1及k2；(5) 求相對(duì)保留值和分離度R。 (n2=180。103 , H2=, =13min，=16min，nef(2)=180。103 , Hef(2)=, k1=13, k2=16, ，R＝) 18．一根分配色譜柱，校正到柱溫；由固定液的涂量及固定液在柱溫下的密度計(jì)算得Vs=。分離一個(gè)含四組分的試樣，測得這些組分的保留時(shí)間：、。求：(1) 死體積；(2) 這些組分的調(diào)整保留時(shí)間；(3) 它們?cè)诖酥鶞叵碌姆峙湎禂?shù)（假定檢測器及柱頭等體積可以忽略）；(4) 相鄰兩組分的分配系數(shù)比a。((1)V0= , (2)(苯) = , (甲苯) = , (乙苯) = , (異丙苯) = , (3) K (苯) =，K (甲苯) = , K (乙苯) =12 , K (異丙苯) =16，(4)α (甲苯/苯) =，α(乙苯 /甲苯) =, α(異丙苯/乙苯) =) 。V0=t0u=(苯) =－= , (甲苯) =－= , (乙苯) =－= , (異丙苯) =－=19．已知KA= KB=， 用式 (17?29) 計(jì)算進(jìn)流動(dòng)相5次 (N=5) 分配平衡后，A、B在各塔板中的百分含量及在流動(dòng)相與固定液中的百分含量。并說明組分的遷移速度與分配系數(shù)的關(guān)系。答案：塔板號(hào)r012345組分A BA BA BA BA BA B5Xr 流動(dòng)相 固定液 20．在一根2m的氣相色譜柱上，用He為載氣，用甲烷測定死時(shí)間，在三種流速下測得結(jié)果如下，求算：(1)三種流速下的線速度u1，u2及u3； (2) 三種不同線速度下的n及H； (3) 計(jì)算Van Deemter方程中A、B、C三個(gè)參數(shù)。甲 烷正十八烷tR(s)tR(s)W(s) (u1=；u2=；u3=。n1=180。103；n2=180。103；n3=180。103 ；H1=；H2=；H3=。A=；B=s1；C=。)由u1；u2；u3；H1cm；H2；H3可分別建立三個(gè)Van Deemter方程21．在一根甲基硅橡膠 (OV1) 色譜柱上，柱溫120℃。測得一些純物質(zhì)的保留時(shí)間：、、。(1) 求出后5個(gè)化合物的保留指數(shù)。未知正構(gòu)飽和烷烴是何物質(zhì)？ (2) 解釋上述五個(gè)六碳化合物的保留指數(shù)為何不同。(3) 說明應(yīng)如何正確選擇正構(gòu)烷烴物質(zhì)對(duì)，以減小計(jì)算誤差。(苯673正己酮78正丁酸乙酯799，正己醇890，未知物是正戊烷)，求得苯、3正己酮、正丁酸乙酯，正己醇的調(diào)整保留時(shí)間，再按分工計(jì)算各傾化合物的保留指數(shù)，得苯673正己酮78正丁酸乙酯799，正己醇890；根據(jù)氣液色譜固定液的作用原理，這六級(jí)份在(OV1) 色譜柱上隨組分極性依次增大，保留指數(shù)依次增大，該未知正構(gòu)飽和烷烴的保留指數(shù)按公式計(jì)算為500，可能為正戊烷。22．某色譜柱長100cm，已知組分A的洗脫時(shí)間為40 min，求組分A在流動(dòng)相中的時(shí)間和保留比R162。=t0/tR為多少。 (，)流動(dòng)相流過色譜柱所需的時(shí)間即死時(shí)間t0，即為組分A在流動(dòng)相中的停留時(shí)間：t0=L/u=100/(60)=組分A的洗脫時(shí)間即其保留時(shí)間tR保留比R162。=t0/tR=23．某YWGC18H37 25cm柱，以甲醇－水（80:20）為流動(dòng)相，記錄紙速為5mm/min，測得苯和萘的tR和W1/(min), (mm)。求柱效和分離度。(=104m–1；=104m–1；R=)24．。問：（1）B組分相對(duì)于A的相對(duì)保留值是多少？（2）A組分相對(duì)于B的相對(duì)保留值是多少？（3）組分A在柱中的容量因子是多少？（4）組分B在固定相的時(shí)間是多少？（rB,A=，rA,B=，kA=，tB=）第十九章 氣相色譜法思考題和習(xí)題1．名詞解釋：噪音 檢測限 死體積 分離度 程序升溫 保留溫度 分流進(jìn)樣 分流比 線性分流 相對(duì)重量校正因子 麥?zhǔn)铣?shù) 2．說出下列縮寫的中文名稱：TCD FID ECD TID FPD WCOT柱 PLOT柱 SCOT柱 FSOT柱 3．簡述范氏方程在氣相色譜中的表達(dá)式以及在分離條件選擇中的應(yīng)用。A=2ldpB = 2gD柱子的填充均勻度、載體的粒度、載氣的種類及流速、固定液液膜厚度以及柱溫等因素對(duì)柱效產(chǎn)生直接影響。有些因素影響方向相反，應(yīng)全面綜合考慮。（1）選擇流動(dòng)相最佳流速。（2）當(dāng)流速較小時(shí)，可以選擇相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣（如N2，Ar），而當(dāng)流速較大時(shí)，應(yīng)該選擇相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣（如H2，He），同時(shí)還應(yīng)該考慮載氣對(duì)不同檢測器的適應(yīng)性。（3）柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，以免引起固定液的揮發(fā)流失。在使最難分離組分能盡可能好的分離的前提下，盡可能采用較低的溫度，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。（4）固定液用量：擔(dān)體表面積越大，固定液用量可以越高，允許的進(jìn)樣量也越多，但為了改善液相傳質(zhì)，應(yīng)使固定液膜薄一些。（5）對(duì)擔(dān)體的要求：擔(dān)體表面積要大，表面和孔徑均勻。粒度要求均勻、細(xì)?。ǖ灰诉^小以免使傳質(zhì)阻力過大）（6）進(jìn)樣速度要快，進(jìn)樣量要少，~5uL,~10mL.（7）氣化溫度：氣化溫度要高于柱溫3070℃。4．某色譜柱理論塔板數(shù)很大，是否任何兩種難分離的組分一定能在該柱上分離？為什么？柱效不能表示被分離組分實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時(shí)，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。5．氣相色譜儀主要包括哪幾部分？簡述各部分的作用。載氣系統(tǒng)．進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng)．載氣系統(tǒng)的作用是獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。進(jìn)樣系統(tǒng)作用是將液體或固體試樣，在進(jìn)入色譜柱前瞬間氣化，然后快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中。色譜柱系統(tǒng)是色譜分析的心臟，組分分離的場所。溫控系統(tǒng)控制氣化室、柱箱和檢測器的溫度檢測和記錄系統(tǒng)將各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)并記錄。6．在氣相色譜中，如何選擇固定液？解：樣品混合物能否在色譜上實(shí)現(xiàn)分離，主要取決于組分與兩相親和力的差別，及固定液的性質(zhì)。組分與固定液性質(zhì)越相近，分子間相互作用力越強(qiáng)。根據(jù)此規(guī)律：(1)分離非極性物質(zhì)一般選用非極性固定液，這時(shí)試樣中各組分按沸點(diǎn)次序先后流出色譜柱，沸點(diǎn)低的先出峰，沸點(diǎn)高的后出峰。(2)分離極性物質(zhì)，選用極性固定液，這時(shí)試樣中各組分主要按極性順序分離，極性小的先流出色譜柱，極性大的后流出色譜柱。(3)分離非極性和極性混合物時(shí)，一般選用極性固定液，這時(shí)非極性組分先出峰，極性組分(或易被極化的組分)后出峰。(4)對(duì)于能形成氫鍵的試樣、如醉、酚、胺和水等的分離。一般選擇極性的或是氫鍵型的固定液，這時(shí)試樣中各組分按與固定液分子間形成氫