仪器分析习题及课后答案.. 下载本文

8.为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?

答:分离度同时体现了选择性与柱效能,即热力学因素和动力学因素,将实现分离的可能性和现实性结合起来。

9.能否根据理论塔板数来判断分离的可能性?为什么?

答:不能,有效塔板数仅表示柱效能的高低,柱分离能力发挥程度的标志,而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异。

10.试述色谱分离基本方程式的含义,它对色谱分离有什么指导意义? 答:色谱分离基本方程式如下:

它表明分离度随体系的热力学性质

的变化而变化,同时与色谱柱条件(n改变)有关>

(1)当体系的热力学性质一定时(即组分和两相性质确定),分离度与n的平方根成正比,对于选择柱长有一定的指导意义,增加柱长可改进分离度,但过分增加柱长会显著增长保留时间,引起色谱峰扩张.同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进行优化也可以增加n,提高分离度. (2)方程式说明,k值增大也对分离有利,但k值太大会延长分离时间,增加分析成本. (3)提高柱选择性

可以提高分离度

分离效果越好

因此可以通过选择合适的固定相

增大不同组分的分配系数差异从而实现分离11.对担体和固定液的要求分别是什么? 答:对担体的要求;

(1)表面化学惰性,即表面没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学反应. (2)多孔性,即表面积大,使固定液与试样的接触面积较大. (3)热稳定性高,有一定的机械强度,不易破碎.

(4)对担体粒度的要求,要均匀、细小,从而有利于提高柱效。但粒度过小,会使柱压降低,对操作不利。一般选择40-60目,60-80目及80-100目等。 对固定液的要求:

(1)挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避免流失

(2)热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体.

(3)对试样各组分有适当的溶解能力,否则,样品容易被载气带走而起不到分配作用. (4)具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力. (5)化学稳定性好,不与被测物质起化学反应. 担体的表面积越大,固定液的含量可以越高.

12.有哪些常用的色谱定量方法?试比较它们的优缺点和使用范围?

(1)外标法 外标法是色谱定量分析中较简易的方法.该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。使浓度与待测组份相近。然后取固定量的上述溶液进行色谱分析.得到标准样品的对应色谱团,以峰高或峰面积对浓度作图.这些数据应是个通过原点的直线.分析样品时,在上述完全相同的色谱条件下,取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后.由标谁曲线即可查出其百分含量.

此法的优点是操作简单,因而适用于工厂控制分析和自动分析;但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性.

(2)内标法 当只需测定试样中某几个组份.或试样中所有组份不可能全部出峰时,可采用内标法.具体做法是:准确称取样品,加入一定量某种纯物质作为内标物,然后进行色谱分析.根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高))和相对校正因子.求出某组分的含量.

内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的,因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差.

内标法的要求是:内标物必须是待测试样中不存在的;内标峰应与试样峰分开,并尽量接近欲分析的组份.

内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物,常常会对分离造成一定的困难。

(3)归一化法 归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100%计算,以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数.通过下列公式计算各组份含量:

由上述计算公式可见,使用这种方法的条件是:经过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰.

该法的主要优点是:简便、准确;操作条件(如进样量,流速等)变化时,对分析结果影响较小.这种方法常用于常量分析,尤其适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品.

13.试述热导池检测器的工作原理。有哪些因素影响热导池检测器的灵敏度?

解:热导池作为检测器是基于不同的物质具有不同的导热系数。 当电流通过钨丝时、钨丝被加热到一定温度,钨丝的电阻值也就增加到一定位(一般金属丝的电阻值随温度升高而增加)。在未进试样时,通过热导池两个池孔(参比池和测量池)的都是载气。由于载气的热传导作用,使钨丝的温度下降,电阻减小,此时热导池的两个池孔中钨丝温度下降和电阻减小的数值是相同的。在进入试样组分以后,裁气流经参比池,而裁气带着试样组分流经测量池,由于被测组分与载气组成的混合气体的导热系数和裁气的导热系数不同,因而测量池中钨丝的散热情况就发生变化,使两个池孔中的两根钨丝的电阻值之间有了差异。此差异可以利用电桥测量出来。

桥路工作电流、热导池体温度、载气性质和流速、热敏元件阻值及热导池死体积等均对检测器灵敏度有影响。

14.试述氢焰电离检测器的工作原理。如何考虑其操作条件?

解:对于氢焰检测器离子化的作用机理,至今还不十分清楚。目前认为火焰中的电离不是热电离而是化学电离,即有机物在火焰中发生自由基反应而被电离。化学电离产生的正离子( CHO+、H3O+)和电子(e)在外加150~300v直流电场作用下向两极移动而产生微电流。经放大后,记录下色谱峰。 氢火焰电离检测器对大多数的有机化合物有很高的灵敏度,故对痕量有机物的分析很适宜。但对在氢火焰中不电离的元机化合物例如CO、CO2、SO2、N2、NH3等则不能检测。

15.色谱定性的依据是什么?主要有那些定性方法? 解:根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性。 主要的定性方法主要有以下几种: (1)直接根据色谱保留值进行定性 (2)利用相对保留值r21进行定性 (3)混合进样 (4)多柱法 (5)保留指数法 (6)联用技术 (7)利用选择性检测器

16.何谓保留指数?应用保留指数作定性指标有什么优点?

答:用两个紧靠近待测物质的标准物(一般选用两个相邻的正构烷烃)标定被测物质,并使用均一标度(即不用对数),用下式定义:

X为保留值(tR’, VR ’,或相应的记录纸距离),下脚标i为被测物质,Z, Z+1为正构烷烃的碳原子数,XZ < Xi < XZ+1,IZ = Z × 100

优点:准确度高,可根据固定相和柱温直接与文献值对照而不必使用标准试样.