《仪器分析》思考题与习题答案(3)

2018-12-05 21:36

(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

10.在一根2 m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为1′20″, 2′2″及3′1″;半峰宽为0.211cm, 0.291cm, 0.409cm,已知记录纸速为1200mm.h, 求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。

解:三种组分保留值用记录纸上的距离表示时为: 苯: (1+20/60)×[(1200/10)/60]=2.67cm 甲苯:(2+2/60) ×[(1200/10)/60]=4.07cm

乙苯: (3+1/60) ×[(1200/10)/60]=6.03cm

-1

11. 分析某种试样时,两个组分的相对保留值r21=1.11, 柱的有效塔板高度H=1mm,需

要多长的色谱柱才能完全分离?

解:根据公式

R?r?111n有效?(21)=4r214LH有效?(r21?1)r21

得L=3.67 m

12. 已知记录仪的灵敏度为0.658mV.cm,记录纸速为2cm.min,载气流速为

-1

-1

F0=68mL.min,进样量12℃时0.5mL饱和苯蒸气,其质量经计算为0.11mg,得到的色谱峰的实测面积为3.84cm.求该检测器的灵敏度。

解:∵S?2

-1

c1AF0c2m

∴S=(0.658×3.84×68)/(2×0.11)=780.99 mV?mL? mg-1

13.某一气相色谱柱,速率方程中A, B, C的值分别为0.15cm, 0.36cm.s和4.3 ×10s,

2

-1

-2

计算最佳流速和最小塔板高度。

1/2-21/2-1

解:uopt = (B/C) =(0.36/4.3 ×10)=2.89cm.s

1/2 -21/2

Hmin = A + 2(BC)= 0.15 + 2 ×(0.36 ×4.3 ×10) = 0.40cm

14. 有一A、B、C三组分的混合物,经色谱分离后其保留时间分别为:tR(A)

=4.5min,tR(B)=7.5min,tR(C)=10.4min,tM=1.4min,求:(1)B对A的相对保留值;(2)C对B的相对保留值;(3)B组分在此柱中的容量因子是多少?

解:(1) ?B,A=t?R(B)/ t?R(A)= (7.5-1.4)/(4.5-1.4)=1.97 (2) ?C,B=t?R(C)/ t?R(B)= (10.4-1.4)/(7.5-1.4)=1.48 (3) k?B= t?R(B)/tM=(7.5-1.4)/1.4=4.36

15.丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据: 组分 空气 丙烯 丁烯 保留时间/min 0.5 3.5 4.8 峰宽/min 0.2 0.8 1.0 计算:(1)丁烯在这根柱上的分配比是多少? (2)丙烯和丁烯的分离度是多少?

解: (1)k丁烯= t'R(丁烯)/tM =(4.8-0.5)/0.5=8.6

(2) R = [tR(丁烯)-tR(丙烯)]×2/(Y丁烯+Y丙烯)=(4.8-3.5) ×2/(1.0+0.8) =1.44

16.已知在混合酚试样中仅含有苯酚、0-甲酚、m-甲酚、p-甲酚四种组分,经乙酰化处理后,测得色谱图,从图上测得各组分的峰高、半峰宽以及测得相对校对因子分别如下: 化合物 峰高/mm 半峰宽/mm 相对校正因子(f) 求各组分的质量分数。

苯酚 64.0 1.94 0.85 0-甲酚 104.1 2.40 0.95 m-甲酚 89.2 2.85 1.03 p-甲酚 70.0 3.22 1.00 解:w1= A1f1/(A1f1+ A2f2+A3f3+A4f4)

=64.0×1.94×0.85/(64.0×1.94×0.85+104.1×2.40×0.95+89.2×2.85×1.03+70.0×3.22×1.00)=105.54/830.13=12.72%

同理:w2=237.35/830.13=28.59% w3=261.85/830.13=31.54% w4=225.40/830.13=27.15%

17.有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质,称取此试样1.055g。以环己酮作内标,称取环己酮0.1907g,加到试样中,混合均匀后进样,得如下数据: 化合物 峰面积/cm 相对校正因子(f) 2甲酸 14.8 3.83 乙酸 72.6 1.78 环己酮 133 1.00 丙酮 42.4 1.07 求甲酸、乙酸和丙酸的质量分数。

解:根据公式

mAfm ?i?i?100%?ii?s?100%mAsfsm

由于以环己酮作内标 所以wi=Aifims/( Asfsm)

w甲酸=14.8×3.83×0.1907/(133×1.00×1.055)=7.70% w乙酸=72.6×1.78×0.1907/(133×1.00×1.055)=17.56% w丙酸=42.4×1.07×0.1907/(133×1.00×1.055)=6.17%

第六章 高效液相色谱分析法

1.高效液相色谱仪一般分为几部分?

答:由流动相输送系统、进样系统、色谱分离系统、检测记录数据处理系统组成。

2.高效液相色谱仪高压输液泵应具备什么性能?

答:高效液相色谱仪高压输液泵应具备:无脉动、流量恒定、流量可以自由调节、耐高压、耐腐蚀及适于梯度洗脱等。

3.在液相色谱中,提高柱效的途径有哪些?其中最有效的途径是什么? 答:液相色谱中提高柱效的途径主要有: ①提高柱内填料装填的均匀性;

②改进固定相:减小粒度,选择薄壳形担体; ③选用低粘度的流动相;

④增加柱长,或梯度洗脱等。 其中,减小粒度是最有效的途径。

4.选择流动相应注意什么? 答:流动相选择的一般要求

①化学惰性好。如液-液分配色谱中用作流动相的溶剂应与固定相不互溶,高纯度,以防所含微量杂质在柱中积累,引起柱性能的改变。液固色谱中,硅胶吸附剂不能用碱性溶剂(如胺类);氧化铝吸附剂不能用酸性溶剂。

②选用的溶剂性能应与所使用的检测器相互匹配。如使用紫外吸收检测器,就不能选用在检测波长有紫外吸收的溶剂。

③溶剂对样品有足够的溶解能力,以提高测定的灵敏度,同时避免在柱头产生沉淀。 ④选择的溶剂应具有低的粘度和适当低的沸点。使用低粘度溶剂,可减少溶质的传质阻力,利于样品的纯化。

⑤应尽量避免使用具有显著毒性的溶剂,以保证操作人员的安全。

5.高效液相色谱选择检测器应注意什么?

答:应注意对被测成分的适用性,另外还要与流动相相匹配。 6.简述高效液相色谱法和气相色谱法的主要异同点。

答:高效液相色谱法和气相色谱法二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。二者均可与MS等联用,均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快,操作方便等优点。

高效液相色谱法和气相色谱法二者的主要区别在于:

①流动相不同:GC用气体做流动相,载气种类少,性质接近,改变载气对柱效和分离效率影响小。HPLC以液体做流动相,且液体种类多,性质差别大,可供选择范围广,是控制柱效和分离效率的重要因素之一;

②固定相差别:GC多是固体吸附剂或在担体表面上涂渍液体固定相,且粒度粗。HPLC大都是新型的固体吸附剂、化学键合相等,粒度小(一般为3~10μm);

③使用范围更广:GC主要用于挥发性、热稳定性好的物质的分析,但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析,因此,GC只能分析占有机物总数15%~20%的物质。HPLC可分析高沸点、难挥发和热不稳定的化合物、离子型化合物和高聚物乃至生物大分子等物质。

④HPLC采用高灵敏度检测器,如紫外检测器的最小检测量可达纳克(10g)级、荧光检测器的灵敏度可达10g。而气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。

-11

-9

7.何谓化学键合相?常用的化学键合相有哪几种类型?分别用于哪些液相色谱法中? 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。常用的化学键合相有非极性键合相,用于反相色谱;中等极性键合相,用于正相或反相色谱;极性键合相,用于正相色谱。

8.什么叫正相色谱?什么叫反相色谱?各适用于分离哪些化合物?

答:流动相极性小于固定相极性,称为正相分配色谱法。它对于极性强的组分有较大的保留值,常用于分离强极性化合物。

流动相极性大于固定相极性的称为反相分配色谱法。它对于极性弱的组分有较大的保留值,适合于分离弱极性的化合物。极性大的组分先流出,极性小的组分后流出。

9.简述反相键合相色谱法的分离机制。

答:典型的反相键合相色谱是将十八烷基键合在硅胶表面所得的ODS柱上,采用甲醇-水或乙腈-水作流动相,分离非极性和中等极性的化合物。其分离机制常用疏溶剂理论来解释。当非极性溶质或溶质分子中的非极性部分进入到极性流动相中时,由于疏溶剂效应,分子中的非极性部分与极性溶剂分子间产生排斥力,和键合相的烃基产生疏溶剂缔合。此时溶质的保留主要不是由于溶质分子与键合相间的色散力。非离子型溶质分子与键合相非极性烃基间的缔合反应是可逆的。流动相的表面张力越高,缔合力越强。反之,若溶质分子有极性官能团存在时,则与极性溶剂间的作用力 增强,而不利于缔合。

10.离子色谱法的原理及应用范围?

答:离子色谱法指固定相为离子交换树脂,流动相为电解质溶液,通常以电导检测器为通用检测器的色谱法。离子色谱法分为化学抑制型离子色谱法(双柱离子色谱法)和非抑制型离子色谱法(单柱离子色谱法)两大类。以典型的双柱离子色谱法,简要说明其检测原理及特点。该法是用两根离子交换柱,一根为分析柱,另一根为抑制柱,两根色谱柱串联,用电导检测器检测。由于抑制柱装有与分析柱相反的离子交换剂,因而高浓度的酸、碱洗脱液(流动相)通过抑制柱后变为水,消除了其高电导本底,以利于对样品离子信号的检测。另一特点是离子色谱仪的泵及流路等,用耐腐蚀材料制成。

离子色谱法应用很广,不但可以分析无机与有机阴、阳离子,而且可以分析氨基酸,以及糖类和DNA、RNA的水解产物等。

11. 在高效液相色谱法中流动相使用前为什么要脱气?


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