高教第五版分析化学课后习题及思考题答案第12章(3)

2019-04-09 12:58

相对校正因子:组分和标准物质(内标物)的绝对校正因子之比。即:f?'fi fs因为绝对校正因子在实际工作中不易准确测定,所以一般总是应用相对校正因子进行定量计算。

当采用外标法进行定量时,可以不用校正因子。 28.相对校正因子如何测定?

答:准确称取一定量的待测组分的纯物质(mi)和标准物质(内标物)的纯物质(ms),混合后,取一定量(在检测器的线性范围内)在实验条件下注入色谱仪,出峰后分别测量峰面积Ai、As,由公式: f?'Asmi 计算出相对校正因子。 Aims29.什么是内标法、外标法、归一化法?它们的应用范围和优缺点各有什么不同? 答:内标法: 在一定量的试样中,加入一定量的选定的标准物(称内标物),根据内标物和试样的质量以及色谱图上相应的峰面积,计算待测组分含量的方法。内标物应是试样中不存在的纯物质,加入的量应接近待测组分的量,其色谱峰也应位于待测组分色谱峰附近或几个待测组分色谱峰的中间。

内标法适用于试样中所有组分不能全部出峰,或者试样中各组分含量悬殊,或某些组分在检测器上无信号响应时的样品测定。内标法的优点是定量准确,进样量和操作条件不要求严格控制,试样中含有不出峰的组分时亦能应用,但每次分析都要称取试样和内标物质量,比较费时,不适用于快速控制分析。

外标法又称已知试样校正法或标准曲线法。具体操作是:取被测组分的纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液,分别取一定体积,注入色谱仪,测出峰面积,作出峰面积(或峰高)和浓度的关系曲线,即标准曲线,然后在同样操作条件下向色谱柱注入相同量(一般为体积)的未知试样,从色谱图上测出峰面积(或峰高),由标准曲线查得待测组分的浓度。

外标法的操作和计算都比较简便,并且不用校正因子,适用于操作条件稳定,进样量重复性好,无法找到合适的内标的样品测定。

归一化法可用下面的公式计算各组分含量: Wi?fi'Ai?fi?1n?10000

i'Ai 当测量参数为峰高时,也可用峰高归一化法计算组分含量。

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归一化法简便,准确。即使进样量不准确,对结果亦无影响,操作条件的变动对结果影响也较小。适用于试样中所有组分都能流出色谱柱,并且在色谱图上都显示色谱峰的样品测定。但若试样中的组分不能全部出峰,则不能应用此方法。

30.高效液相色谱法的特点是什么?它和气相色谱法相比较,主要的不同点是什么? 答:高效液相色谱法和气相色谱法相比具有以下特点:

1.高压。高效液相色谱以液体作为流动相,用高压使流动相迅速通过色谱柱,柱压一般高达150×10~350×10 Pa。

2.高速。高效液相色谱由于釆用了高压,流动相流速快,因而所需的分析时间较经典的柱色谱少得多,—般少于1 h。

3.高效。高效液相色谱分析的柱效能约可达3万塔板/米以上,气相色谱的柱效能只有约2 000塔板/米。

4.高灵敏度。由于采用了高灵敏度的检测器,最小检测量可达10 g,甚至10 g。而所需试样量很少,微升数量级的试样就可以进行全分析。

5.可用于高沸点的、不能气化的、热不稳定的以及具有生理活性物质的分析。一般来说,沸点在450℃以下,相对分子质量小于450的有机物可用气相色谱分析,但这些物质只占有机物总数的15%~20%,而其余的80%~85%,原则上都可采用高效液相色谱分析。

31.简单说明高效液相色谱分析的流程?

答:高效液相色谱仪一般由贮液器、高压泵、梯度洗提装置、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等部件组成。试液由进样器定量注入后,随流动相由高压泵送入色谱柱进行分离,分离后的各个组分进入检测器,转变成相应的电信号,由计算机处理后输出浓度或含量数据。

32.什么是梯度洗提?它能起什么作用?

答:梯度洗提:又称梯度洗脱、梯度淋洗。在高效液相色谱分析中梯度洗提的作用与气相色谱分析中的程序升温相似。梯度洗提是按一定程序连续改变载液中不同极性溶剂的配比,以连续改变载液的极性,或连续改变载液的浓度、离子强度及pH,借以改变被分离组分的分配系数,以提高分离效果和加快分离速度。

33.高效液相色谱法可分为哪几种类型?简述其分离原理。

答:高效液相色谱法根据分离机理的不同,可分为以下几种类型:液-固吸附色谱法、液-液分配色谱法、离子交换色谱法和空间排阻色谱法。

液-固吸附色谱:以固体吸附剂为固定相,以两种或两种以上的不同极性的溶剂配成

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5

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流动相作为载液,试样进入色谱柱后,随着载液的流动,试样在固定相上不断被吸附及脱附,根据各种物质在固定相上吸附能力强弱的不同而分离。

液-液分配色谱:固定相是由担体与其表面涂覆的一层固定液所组成,试样随载液流动时,在载液与固定液之间进行分配,从而使分配系数不同的各组分得到分离。液-液分配色谱除了可选用不同极性的固定液之外,还可通过改变载液的极性以达到良好的分离效果,这是和气相色谱法的不同之处。在液—液分配色谱中,若载液的极性弱于固定液,称为正相液-液色谱;反之,若载液的极性强于固定液,则称为反相液—液色谱,二者的出峰顺序恰好相反。

离子交换色谱法:固定相为离子交换树脂,其上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的离子可以进行交换,各种离子根据它们对交换树脂亲和力的不同得以分离。 空间排阻色谱法:以凝胶为固定相,凝胶是一种经过交联,而有立体网状结构的多聚体,具有数纳米到数百纳米大小的孔径。当试样随流动相进入色谱柱,在凝胶间隙及孔穴旁流过时,试样中的大分子、中等大小的分子和小分子或直接通过色谱柱,或进入某些稍大的孔穴,有的则能渗透到所有孔穴,因而它们在柱上的保留时间各不相同,最后使大小不同的分子可以分别被分离、洗脱。对同系物来说,洗脱体积是相对分子质量的函数,所以相对分子质量大小不同的组分将得到分离。

34.什么是化学键合固定相?有什么优点?

答:化学键合固定相,是通过化学反应把有机分子键合到担体硅胶表面游离的羟基上,以代替机械涂渍的液体固定相,它很好地解决了固定相的流失问题。采用化学键合固定相的色谱柱具有稳定性好,寿命长;表面无液坑,比—般液体固定相传质快;可以键合不同的官能团,能灵活改变选择性等优点。化学键合固定相还可应用于离了交换色谱法中。

35.什么是正相色谱和反相色谱?

答:流动相的极性弱于固定液,称为正相色谱;反之,若流动相的极性强于固定液,则称为反相色谱。

36.高效液相色谱法常用哪几种检测器?简单说明它们的作用原理。

答:高效液相色谱要求检测器具有灵敏度高、重现性好,响应快、检测限低、线性范围宽、应用范围广等特性。目前应用较广的有紫外光度检测器,差示折光检测器,荧光检测器等数种。

(1)紫外光度检测器:紫外光度检测器的作用原理是基于待测组分在流出色谱柱后对特定波长紫外光的选择性吸收的大小,待测组分的浓度与吸光度的关系遵从比尔定律。

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这种检测器的灵敏度很高,其最小检测浓度可达10g·mL。对温度和流速都不敏感,可用于梯度洗提,结构也较简单。其缺点是不适用于对紫外光完全不吸收的试样,也不能使用对紫外光不透过的溶剂如苯等。

(2)荧光检测器:荧光检测器是利用许多物质在受到紫外光激发后能发射荧光的性质而制成的检测器。被测物受强激发光照射后,辐射出比紫外光波长更长的荧光,荧光强度与被测物浓度成正比,通过荧光检测器采用光电倍增管使光信号转变为电信号检测出来。荧光检测器的灵敏度一般要比紫外光度检测器高2个数量级,选择性也好.但其线性范围较差。

(3)差示折光检测器:差示折光检测器是利用连续测定工作池中试液折射率的变化,来测定试液浓度的检测器。溶有被测组分的载液和单纯载液之间折射率之差,和被侧组分在试液中的浓度直接有关,因此可以根据折射率的改变,测定被测组分。

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习 题

1.色谱图上有两个色谱峰,它们的保留时间和峰底宽度分别为tR1=3 min20s,tR2=3 min50s,Wb(1)=2.9mm,Wb(2)=3.2mm。已知tM=20s。纸速为1 cm·min求这两个色谱峰的相对保留值r21和分离度R。

解:两个色谱峰的相对保留时间为: t t

由公式: r21?-1

-1

R1= tR1

-t-t

M

= 200 - 20 = 180s

R2= tR2

M

= 230 – 20 = 210s

tR2'tR1'?210?1.17 180因为纸速为1 cm·min,所以:Wb(1)= 2.9mm =0.29 min = 17.4 s

Wb(1)= 3.2mm =0.32 min = 19.2 s

由公式:R?2tR2?tR1210?180?2?1.64

Wb(2)?Wb(1)19.2?17.4答:这两个色谱峰的相对保留值r21 为1.17,分离度R为1.64。

2.分析某试样时,两种组分的相对保留值r21 = 1.16,柱的有效塔板高度H = 1mm,需要多长的色谱性才能将两组分完全分离(即R =1.5)?

解:由公式:L?16R2(r21221.162)H有效?16?1.5()?1?1890mm?1.89mr21?11.16?1

答:需要约2 m长的色谱性才能将两组分完全分离。

3.测得石油裂解气的色谱图(前面四个组分为经过衰减l/4而得到),经测定各组分的fˊ值和从色谱图量出各组分的峰面积分别如下:

出峰次序 峰面积 校正因子f′ 空气 34 0.84 甲烷 214 0.74 二氧化碳 4.5 1.00 乙烯 278 1.00 乙烷 77 1.05 丙烯 250 1.28 丙烷 47.3 1.36 用归一化法求各组分的质量分数。

解: 由公式: Wi?fi'Aii?1?fiAi'n?10000

w空气 ={4×0.84×34/[4×(0.84×34+0.74×214+1.00×4.5+1.00×278)

+1.05×77+1.28×250+1.36×47.3]}×100%

= 114.24/2350.508 ×100% = 4.86% 同理:w甲烷 =(4×0.74×214/2350.508)×100%

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