答:由于组分的峰面积与其重量或百分含量不成正比,也就是说,在同一类型的检测器上,重量或浓度相同的不同物质,在同一条件下,产生的信号是不一样的(得到的色谱峰面积却常常不同);在不同类型的检测器上,同一种物质产生的信号也是不一样的.因此,为使产生的响应信号(测出的峰面积)能定量代表物质的含量,就要对峰面积进行校正,即在定量计算时要引入校正因子。 8.试述塔板理论和速率理论的要点?
答:塔板理论反色谱柱看作一个蒸馏塔,借用蒸馏塔中―塔板‖的概念来描述组分在两相间的分配行为.它的贡献在于解释色谱流出曲线的形状,推导出色谱流出曲线方程,及理论塔板数的计算公式,并成功地解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置,还提出了计算和评价柱效的参数。
速率理论提出,色谱峰受涡流扩散、分子扩散、气液两相间的传质阻力等因素控制,从动力学基础上较好解释影响板高的各种因素,对选择合适的操作条件具有指导意义.根据三个扩散方程对塔板高度H的影响,导出速率理论方程或称Van Deemter方程式:
H=A + B/u + Cu
式中u为流动相的线速度;A,B,C为常数,分别代表涡流扩散项系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数。
9.一根2 m长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下: 流量 20 mL/min(50℃) 柱温50℃
柱前压力:133.32 KPa 柱后压力101.32KPa 空气保留时间0.50 min 正己烷保留时间3.50 min 正庚烷保留时间4.10 min
①计算正己烷,正庚烷的校正保留体积;
②若正庚烷的半峰宽为0.25 min,用正庚烷计算色谱柱的理论塔板数和理论塔板高度; ③求正己烷和正庚烷的分配比k1和k2。
解:F=20mL/min, t0=30s=0.50min, t已=3.50min=210s, t庚=4.10min=250s ①V已’=F(t已-t0)=20×(3.50-0.50)=60mL V庚’=F(t庚-t0)=20×(4.10-0.50)=72mL
②W1/2(庚)=0.25min
n理=5.54×(t/W1/2)2=5.54×(4.10/0.25)2=1490 H=L/n理=200/1490=0.13cm
对正已烷,若半峰宽也为0.25min,则 W1/2(已)=0.25min
n理=5.54×(t/W1/2)=5.54×(3.5/0.25)=1086 H=L/n理=200/1086=0.184cm
2
2
k?tr?t0t0?tr't0 ?6.0k庚?4.1?0.50.5?7.2③
k已?3.5?0.50.5
10.正庚烷与正己烷在某色谱柱上的保留时间为94s和85s,空气在此柱上的保留时间为10s,所得理论塔板数为3900块,求此二化合物在该柱上的分离度? 解:已知n理=3900, t0=10s, t1=85s, t2=94s n理=16×(t1/w1)2 n理=16×(t1/w1)2 即3900=16×(85/w1)2 3900=16×(94/w2)2 求得w1=5.44s, w2=6.02s
R?2(t2?t1)w2?w1?2?(94?85)6.02?5.44?1.57 所以
11.在某色谱柱上,二组分的相对保留值为1.211。若有效板高度为0.1cm,为使此组分在该色谱柱上获得完全分离,求所需色谱柱的最低长度? 解:已知Heff=0.1cm, r21=1.211, R=1.5 r21?2??Leff?neff?Heff?16R??r?1??Heff?21?
?1.211??16?1.5??.6??0.1?118?1.211?1? cm,近似为120cm.
222 12.一液体混合物中,含有苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯。用气相色谱法,以热导池为检测器进行定量,苯的峰面积为1.26 cm2。甲苯为0.95 cm2,邻二甲苯为2.55 cm2,对二甲苯为1.04 cm2。求各组分的百分含量?(重量校正因子:苯0.780,甲苯0.794,邻二甲苯0.840.对二甲苯0.812)。 解: A苯=1.26cm2 A
甲苯
=0.95cm2 A邻=2.55cm2 A对=1.04cm2
归一化法: f 苯=0.780 f甲苯=0.794 f邻=0.840 f对=0.812 Y= f 苯A苯 + f
甲苯
A
甲苯
+ f邻A邻 + f对A对
=0.780×1.26 + 0.794×0.95 + 0.840×2.55 + 0.812×1.04 =0.9828 + 0.7543 + 2.142 + 0.8448=4.7236
W苯=0.9828/4.7236×100%=20.8% W甲苯=0.7543/4.7236×100%=16.0% W邻=2.142/4.7236×100%=45.3% W对=0.8448/4.7236×100%=17.9%
13.在某一色谱柱上,下列各化合物的校正保留时间如下,求下述各化合物的保留指数。 正丁烷0.95 异辛烷13.7 1-己烯2.95 正戊烷1.80 2-甲基丁烷1.20 苯3.75 正己烷3.50 1-丁烯0.80 正辛烷8.4
正庚烷6.95
''?lgVr(x)?lgVr(z)Ix?100?z?n''lgV?lgV?r(z?n)r(z)?解:
????
?lg2.95?lg1.80?I1?已烯?100?5???574.3lg3.50?lg1.80?? ?lg1.20?lg0.95?I2?甲基丁烷?100?4???436.6lg1.80?lg0.95?? ?lg3.75?lg3.50?I苯?100?6?1??61.0lg6.95?lg3.50?? ?lg0.80?lg0.95?I1?丁烯?100?4???373.1lg1.80?lg0.95??
14.指出下列物质在正相色谱中的洗脱顺序 (1)正己烷,正己醇,苯 (2)乙酸乙酯,乙醚,硝基丁烷
答:(1)苯、正已烷、正已醇;(2) 乙醚、硝基丁烷、乙酸乙酯 15.指出下列各种色谱法,最适宜分离什么物质?
(1)气液色谱 (2)正相色谱 (3)反相色谱(4)离子交换色谱 (5)凝胶色谱 (6)气固色谱 (7)液固色谱 答:(1)气液色谱――分离易挥发、受热稳定的物质 (2)正相色谱――分离极性亲水性化合物 (3)反相色谱――分离疏水性化合物 (4)离子交换色谱――离子型化合物
(5)凝胶色谱――分离相对分子量高的化合物,常用于鉴定聚合物 (6)气固色谱――分离气体烃类、永久性气体 (7)液固色谱――极性不同的化合物、异构体
16.根据范·第姆特方程式,推导出以常数A、B和C表示的最佳线速度和最小塔板高度表达式。 解:已知H=A + B/u + Cu
则dH/du=C-B/u2 要求H最小,则在极值处,dH/du=0 即C-B/u2=0 u? 所以Hmin?A?B/B/C
B/C?A?2BC
B/C?C 17.热导池检测器的灵敏度测定:进纯苯1?L,苯的色谱峰高为4 mV,半峰宽为1 min,柱出口载气流速为20mL/min,求该检测器的灵敏度(苯的比重为0.88g/mL)。若仪器噪声为0.02 mV,计算其检测限。
解:
Si?AaC1C2Fmi2RNSi??hw1/2Fmi?4?1?201?0.88?4?90.9mV·mL·mg-1
Dc?2?0.0290.9?4.4?10mg·mL-1