环境仪器(张宝贵)02813分析课后习题答案

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,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.

7 简要说明气相色谱分析的分离原理。

答:当含有样品的流动相经过固定相表面时,流动相中所含混合物就会与固定相发生作用。由于各组分在性质和结构(溶解度、极性、蒸气压、吸附能力)上的差异,使它们与固定相发生作用的大小、强弱也有差异(即有不同的分配系数),因此在同一推动力作用下,不同组分在固定相中的滞留时间有长有短,从而按先后不同的次序从固定相中流出。

8 在气相色谱分析中,为测定下列组分,宜选用哪种检测器? 答:1)农作物中含氯农药的残留量:(电子捕获检测器);

2)酒中水的含量:(热导池检测器);

3)啤酒中微量硫化物:(火焰光度检测器); 4)苯与二甲苯的异构体:(氢火焰离子化检测器)。

9 什么是最佳载气流速?实际分析中是否一定要选用最佳流速?为什么?

答:对一定的色谱柱和试样,有一个最佳的载气流通,此时柱效最高,用在不同流速下测得的塔板高度H对流速u作图,得H?u曲线图。在曲线的最低点,塔板高度H最小(H最小),此时柱效最高,该点所对应的流速即为最佳流速u最。 实际工作中,为了保证分析速度,缩短分析时间,很少选用最佳流速,而是稍高于最佳流速。填充柱一般用氢和氦作载气,线速度为15~20 cm/s,用氦和氩作载气,线速为10~12 cm/s。为了使柱内线速度均匀,柱内载气压力降不宜过大,要求p进/p出<3为宜。

10 柱温是最重要的色谱操作条件之一。柱温对色谱分析有何影响?实际分析中应如何选择柱温?

答:柱温选择要兼顾热力学和动力学因素对分离度的影响,兼顾分离效能和分析速度两个方面。首先要考虑到每种固定液都有一定的使用温度。柱温不能高于固定液的最高使用温度,否则固定液挥发流失。

柱温对组分分离的影响较大,提高柱温使各组分的挥发靠拢,不利于分离,所以,从分离的角度考虑,宜采用较低的柱温。但柱温太低,被测组分在两相中的扩散速率大为减小,分配不能迅速达到平衡,峰形变宽,柱效下降,并延长了分析时间。选择的原则是:在使最难分离的组分能尽可能好的分离的前提下,尽可能采取较低的柱温,但以保留时间适宜,峰形不拖尾为度。 四.计算题 1.解:(1)t’(R)=t(R)-tM

t’(R1)=14-1=13min;t’(R2)=17-1=16 min

(2)n有效=16(t’(R)/wb)=16×(16.0/1.0)2(块)=4.1×103 (块)

H有效=L/ n有效=3.0×103/4.1×103=0.7 mm (3)k= t’(R)/tM

kk2=16.0/1.0=16; 1=13.0/1.0=13 ; (4)?=k2/k1=16/13=1.2

n=16(tR/wb)=16×(17.0/1.0)2(块)=4.6×103 (块) R=(√4.6×103/4)×(17-14)/17=3.0 (5)R1/R2=√L1/√L2 3.0/1.5=√3.0/√L2 L2=0.75 m

2.解题思路:首先明确相比和分配系数的关系,k=K/β, α=KB/KA;其次基本分离意味着R=1。

解:α=KB/KA=9.3/7.6=1.2

k=K/β=9.3/90=0.10

代入理论塔板数公式求的nB=69696(快)

因为计算出的塔板数比较大,一般填充柱达不到,在上述条件下,A、B不能分离。

4. 解题思路:已知A、B、C的值,分别代入公式解可

求得最佳流速为2.9cm·s-1,最小塔板高度为0.33 m。 4.解:mi/ms=fi’Ai/fs’As mi=ms×fi’Ai/fs’As

wi=(mi/m)×100%=0.47% 试样中水分含量为0.47%。 5.答:(1)3.8,82.4; (2)56.4,273,216

6. (1): 11.0 cm·s-1, 25 cm·s-1, 40 cm·s-1。 7. 2.0 min ;36 8. (1):2.6 m ;(2):3.1 m

9. (1):0.418;(2):4.6×104(块) 10. 653。

11. 解:S=⊿R/⊿Q=417.24/0.88×0.50×0.050%

=1.9×106 mV·S·mg-1 =1.9×109 mV·S·g-1

12. 答:用峰高计算,水的质量分数为0.60%;用峰面积计算为0.55% 。

第十章

一 选择题

1~5:B,D,A,A,B; 6~10: B,C,A,B,B 二 填空

1. 高压输液系统,进样系统,分离系统,检测器,记录系统; 2. 恒流泵,恒压泵; 3. 下降,宽。 三 简答题

1 何谓梯度淋洗,适用于哪些样品的分析?与程序升温有什么不同?

答:梯度淋洗就是在分离过程中,让流动相的组成、极性和pH等按一定程序连续变化。使样品中各组分能在最佳的k值下出峰。使保时间短、拥挤不堪甚至重叠的组分,保留时间过长而峰形扁平的组分获得很好的分离,特别适合中品中组分的k范围很宽的复杂杨林的分析。梯度淋洗十分类似气象色谱的程序升温,两者的目的相同。不同的是程序升温是通过程序改变温度,儿液相色谱是通过改变流动相的组成、极性和pH达到改变k的目的。 2 在空间排阻色谱法中,由于色谱柱昂贵,分离的优化也主要是通过改变流动相的极性来实现的。这种说法对吗?为什么? 答:这种说法不对。

在排阻色谱中,组分和流动相、固定相之间没有力的作用,分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流体力学体积或分子大小有关。分子大小不同,渗透到固定相凝胶颗粒内部的程度和比例不同,被滞留在柱中的程度不同,保留值不同。洗脱次序将决定于相对分子质量的大小,相对分子质量大的先洗脱。分子的形状也同相对分子质量一样,对保留值有重要的作用。

3 与气相色谱法相比较,高效液相色谱法具有哪些优越性?

答:与气相色谱法相比较,高效液相色谱法在以下几个方面具有优越性: (1)气相色谱法虽具有分离能力好,灵敏度高,分析速度快,操作方便等优点,但是受技术条件的限制,气相色谱不适用于不挥发物质和对热不稳定物质的分析。而高效液相色谱却不受样品的挥发性和热稳定性的限制。

(2)对于很难分离的样品,用高效液相色谱常比用气相色谱容易完成分离。 (3)和气相色谱相比,高效液相色谱对样品的回收比较容易,而且是定量的,样品的各个组分很容易被分离出来。因此,在很多场合,高效液相色谱不仅作为一种分析方法,而且可以作为一种分离手段,用以提纯和制备具有中等纯度的单一物质。在气相色谱中所分离出的各样品组分虽也可以回收,但一般都不太方便,而且定量性差。

4 何谓正相液相色谱?何谓反相液相色谱?

答:正相色谱:流动相的极性小于固定相极性的色谱体系,多用于高极性物质的分离。

反相色谱:流动相的极性大于固定相极性的色谱体系,多用于低极性物质的

分离。

5 色谱柱填充剂应具备哪些特点? 答:(1)应具有适宜的吸附力,比表面积大,为粉末状或纤维状。一般应加热除水活化。

(2)吸附作用应可逆,即被吸附组分易子洗脱。 (3)吸附剂应纯净无杂质。

6 什么是化学键合固定相?它的突出优点是什么?

答:化学键合相是利用化学反应通过共价键将有机分子键合在载体(硅胶)表面,形成均一、牢固的单分子薄层而构成的固定相。其分离机理为吸附和分配两种机理兼有。对多数键合相来说,以分配机理为主。通常,化学键合相的载体是硅胶,硅胶表面有硅醇基, ≡Si–OH,它能与合适的有机化合物反应,获得各种不同性能的化学键合相。

化学键合固定相具有如下优点:

①柱效高:传质速度比一般液体固定相快;

②稳定性:耐溶剂冲洗,耐高温,无固定液流失,从而提高了色谱柱的稳定性和使用寿命; ③应用范围广:改变键合有机分子的结构和基团的类型,能灵活地改变分离的选择性,适用于分离几乎所有类型的化合物;且能用各种溶剂作流动相(梯度洗脱)。

7 液相色谱流动相的选择需考虑哪些方面?

答:—般情况下,流动相的选择需考虑以下几个方面:

(1)流动相纯度:要保证一定的纯度,一般采用分析纯试剂,必要时需进一步纯化以除去有干扰的杂质。

(2)溶剂与固定液不互溶,不发生不可逆作用,不能引起柱效能和保留特性的变化,不妨碍柱的稳定性。

(3)对试样要有适宜的溶解度,否则,在柱头易产生部分沉淀;但不与样品发生化学反应。

(4)溶剂粘度要小,以避免样品中各组分在流动相中扩散系数及传质速率下降。

(5)应与检测器相匹配。 8 指出下列各种色谱法最适宜分离的物质。 答:a 液-液分配色谱法:各种无机物、有机物;

b 液-固吸附色谱法:中等相对分子质量、极性不同的化合物,异构体; c 离子交换色谱法:离子型化合物,包括无机物和有机物,如氨基酸、核酸及蛋白质;

d 离子对色谱法:各种有机酸碱特别是核酸、核苷、生物碱等物质的分离; e 离子色谱法:离子型化合物,包括无机物和有机物,如氨基酸、核酸及蛋白质;

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