仪器分析习题课(色谱分析部分)报告

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,仪器分析习题课(色谱分析局部),第八章：气相色谱分析,1.简要说明气相色谱分析原理。,答：混合物中的各组分在载气的携载下通过色谱柱时，各组分将与固定相发生相互作用，由于各组分在构造和性质上的差异，使得其在两相间的安排系数不同，在同一推动力的作用下，混合物中的各组分就在两相间进展反复屡次的安排，使得原来安排系数只有微小差异的得到很大的分别效果，从而各组分彼此分别开来。,2.气相色谱仪设备包括那几局部？各有什么作用？,答：载气系统：含气源、净扮装置、流速掌握和测量装置，其作用为供给具有肯定流速且纯洁的载气。,进样系统：含进样器和气化室，作用是使液体试样快速气化并随载气气体试样直接进入色谱柱中。,分别系统：含色谱柱、柱箱、温度掌握装置等，是气相色谱的最重要组成局部，试样在此被彼此分别。,检测系统：含检测器和控温装置，柱后组分进入检测器后，其浓度或质量的变化被转变为相应的电讯号。,记录系统：含放大器、记录仪及数据处理装置。作用是记录色谱图，对所得的色谱数据进展处理、计算。,3.下述参数转变时：(1)柱长缩短，(2)固定相转变，(3)流淌相流速增加，(4)相比减小，是否会引起安排系数的变化？为什么？,答：(1)柱长缩短,安排系数K只与组分和固定液的性质及柱温、柱压有关，与柱长无关，故安排系数K不变。,(2)固定相转变,假设固定相转变的性质发生变化，组分在固定液中的溶解度也将发生变化，故安排系数K将转变。,(3)流淌相流速增加,流淌相流速增加，将导致柱压增加，安排系数K将转变。但转变的幅度将很小，可略。,(4)相比减小,相比减小，并未转变两相的性质，故安排系数K不变。,4.下述参数转变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流淌相流速减小，(4)相比增加，是否会引起安排比的变化？为什么？,答：由安排比定义可知，安排比k是热力学常数，与组分和固定液的性质及柱温、柱压有关，此外，还与相比有关，k=K/，而=VM/VS，而与流淌相流速,柱长无关。因此：,(1)柱长增加，安排比k不变化,(2)固定相量增加，VS增大，减小，安排比k增加,(3)流淌相流速减小，安排比k根本不变,(4)相比增加，安排比k减小。,5.试以塔板高度H做指标争论气相色谱操作条件的选择。,答：由范弟姆特速率方程式：,可知，色谱柱的填充均匀程度，担体粒度，载气种类，载气流速，柱温的变化，固定相液膜厚度等均对柱效能有影响。,(1)色谱柱的填充均匀,有利于降低值。,(2)使用粒度细小/均匀的担体，可降低A和气相传质阻力系数Cg。,(3)Dg 1/Mg，载气的分子量大，Dg小，可提高柱效能。,(4)由于 ，因此，掌握载气流速，可使H最小。,(5)柱温的变化，对安排比k的影响很大。提高柱温，可显著不同组分的降低安排比k。,(6)降低固定相液膜厚度，可降低液相传质阻力系数Cl。,7.当下述参数转变时：(1)增大安排比，(2)流淌相速度增加，(3)减小相比，(4)提高柱温，是否会使色谱峰变窄?为什么?,答:(1)增大安排比，保存时间延长,峰形变宽,(2)流淌相速度增加，保存时间缩短,峰形变窄,(3)减小相比，保存时间延长,峰形变宽,(4)提高柱温，保存时间缩短,峰形变窄,8.为什么可用分别度R作为色谱柱的总分别效能指标?,答：分别度R的定义：,相邻两组分色谱峰保存值之差与两组分色谱峰的峰底宽度总和之半的比值。,R的值越大，就意味着相邻两组分分别得越好。分子是两组分保存值的差，反映了固定液的势力学性质，分母是色谱峰的宽窄，则反映了色谱过程的动力学因素，反映了柱效能的凹凸。因此，区分率是柱效能、选择性影响的总和，可以作为色谱柱的总分发离效能指标。,9.能否依据理论塔板数来推断分别的可能性?为什么?,答：不能仅仅依据理论塔板数来推断分别的可能性。组分能否被分别，主要取决于不同物质在色谱两相间安排系数的差异，其次才取决于色谱柱塔板数的多少。塔板数只能说明不同组分在色谱柱内完成安排的次数，因此，不能把塔板数看作有无实现分别可能的依据，而只能把它看作是在肯定条件下柱分别力量发挥程度的标志。,11.对担体和固定液的要求分别是什么?,答：担体一般应满足以下要求：,1外表应呈化学惰性，外表没有吸附性或吸附性弱，在使用温度下不与固定液或样品发生反响。,2多孔性，外表积足够大，使固定液与试样的接触面大。,3热稳定性和机械强度好，在操作温度下对组分不发生不行逆的吸附作用或化学反响，不易粉碎；,4担体粒度适宜，均匀，一般选用4060目，6080目，80100目等；,5有较好的浸润性，固定液在其外表能形成均匀的薄膜。,对固定液的要求：,(1)挥发性小，在操作温度下，有较低的蒸气压(0.75kPa)。以免固定液流失。,(2)热稳定性好，在操作温度下不分解，在工作温度下为液体。,(3)对试样各组分有肯定的溶解力量。,(4)高的选择性，保证对各组分的安排系数有肯定差异；,(5)化学稳定性好，不与载气、担体及样品各组分发生不行逆的化学反响。,(6)在工作温度下固定液对担体有好的浸渍力量，使固定液形成均匀的液膜。,12.试比较红色担体和白色担体的性能。何谓硅烷化担体?它有什么优点？,答：红色载体是将硅藻土与粘合剂在900煅烧后，裂开过筛而得，因铁生成氧化铁呈红色，故称红色载体，其特点是外表孔穴密集、孔径较小、比外表积较大对强极性化合物吸附性和催化性较强，如烃类、醇、胺、酸等极性化合物会因吸附而产生严峻拖尾。因此它适宜于分析非极性或弱极性物质。,白色载体是将硅藻土与20的碳酸钠助熔剂混合煅烧而成，它呈白色、比外表积较小、吸附性和催化性弱，适宜于分析各种极性化合物。,硅藻土载体外表不是完全惰性的，具有活性中心如硅醇基或含有矿物杂质，如氧化铝、铁等，使色谱峰产生拖尾。硅烷化担体是指用硅烷化试剂与担体外表的硅醇，硅醚基团起反响，从而消退了其外表的硅藻土载体外表的活性中心。,20在一根2m长的硅油柱上，分析一个混合物，得以下数据：苯、甲苯及乙苯的保存时间分别为1”20”、2”2”及31”；半峰宽为0.211cm，0.291cm及0.409cm，记录纸速为1200mmh-1，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。,甲苯：,乙苯：,苯：,解：1/C2=1200mmh-1=20mmmin-1=1/3mms-1 C2=30scm-1 L=2m,tR1(苯)=1”20”=80s Y1/2,1=0.211cm=0.211cm30scm-1=6.83s,tR2(甲苯)=2”2”=122s Y1/2,2=0.291cm=8.73s,tR3(乙苯)=3”1”=180s Y1/2,3=0.409cm=12.27s,各种组分的理论塔板数及塔板高度为：,21在一根3m长的色谱柱上，分别一试样，得如下的色谱图及数据：,(1)用组分2计算色谱柱的理论塔板数；,(2)求调整保存时间tR1及tR2；,(3)假设需到达分别度R=1.5，所需的最短柱长为几米?,解：tM=1min tR1=14mim tR2=17mim,Y2=1 min,(1)组分2对应的色谱柱理论塔板数：,(2)组分1、2的调整保存时间tR1及tR2：,tR1=tR1-tM=14-1=13mim,tR2=17-1=16mim,(3)假设需到达分别度R=1.5，,由组分2计算对应的色谱柱有效塔板数：,当R=1.5时，所需的最短柱长为：,假设以H有效=0.1cm计算：,22分析某种试样时，两个组分的相对保存值r2l=1.11，柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能分别完全(即R=1.5)?,解：,r2l=1.11，H有效=1mm ，R=1.5,23记录仪的灵敏度为0.658mVcm-1，记录纸速为2cmmin-1，载气流速F0为68mLmin-1，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113cm2。求该热导池检测器的灵敏度。,解：C1=0.658mVcm-1 C2=0.5mincm-1 F0=68mLmin-1,m=0.11mg A=113cm2,该热导池检测器的灵敏度为：,假设试样苯按气体计算，由进样体积V=0.5mL，TCD检测器的灵敏度：,24记录仪灵敏度及记录纸速同前题，载气流速60mLmin-1，放大器灵敏度1103，进样量12时50L苯蒸气，所得苯色谱峰的峰面积为173cm2，Yl/2为0.60cm，检测器噪声为0.1mV，求该氢火焰电离检测器的灵敏度及最小检出量。,解：C1=0.658mVcm-1 C2=0.5mincm-1,V=50L Y1/2=0.6cm A=173cm2 N=0.1mV,50L苯蒸气的质量：,该氢火焰电离检测器的灵敏度：,检出限D：,最小检出量,Q,0,：,25丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：,组分,保留时间/min,峰宽/min,空气,0.5,0.2,丙烯,3.5,0.8,丁烯,4.8,1.0,计算：(1)丁烯在这个柱上的分配比是多少?,(2)丙烯和丁烯的分离度是多少?,解：tM=0.5min 丙烯:tR1=3.5mim Y1=0.8min,丁烯:tR2=4.8mim Y2=1min,(1)丁烯在这个色谱柱的安排比,(2)丙烯和丁烯的分别度,26某一气相色谱柱，速率方程式中A，B和C的值分别是0.15cm，0.36cms-1和4.310-2s，计算最正确流速和最小塔板高度。,：A=0.15cm B=0.36cms-1 C=4.310-2s,27在一色谱图上，测得各保存时间如下：,求未知峰的保存指数。,解：tM=0.6min Z=8,tRZ=13.9-0.6=13.3mim lgtRZ=1.124,tR、Z+1=17.9-0.6=17.3mim lg tR、Z+1=1.238,tR、x=17.9-0.6=17.3mim lg tR、x=1.170,未知峰的保存指数为：,组分,空气,辛烷,壬烷,未知峰,tR/min,0.6,13.9,17.9,15.4,28化合物A与正二十四烷及正二十六烷相混合注入色谱柱进展试验，得调整保存时间为：A，10.20min，n-C24H50，9.81min;n-C26H54，11.56min。计算化合物A的保存指数。,解：Z=24,tRZ=9.81min lgtRZ=0。992,tR、Z+1=11.56min lgtR、Z+1=1.063,tR、x=10.20min lgtR、x=1.008,化合物A的保存指数为：,29测得石油裂解气的色谱图(前面四个组分为经过衰减14而得到)，经测定各组分的f值并从色谱图量出各组分峰面积分别为：,用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少?,其中,为：,各组分的质量分数各为:,空气,甲烷,出峰次序,空气,甲烷,二氧化碳,乙烯,乙烷,丙烯,丙烷,峰面积,校正因子f,34,0.84,214,0.74,4.5,1.00,278,1.00,77,1.05,250,1.28,47.3,1.36,解：此题为用色谱归一法定量分析。,归一法定量公式为：,二氧化碳,乙烯,乙烷,丙烯,丙烷,30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0.1907g环己酮，加到试样中，混合均匀后，吸取此试液3L进样，得到色谱图。,从色谱图上测得的各组分峰面积及的S，值如下表所示：,求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。,解：m=1.055g ms=0.1907g,此题为内标法定量分析，由内标法定量公式：,试样中甲酸、乙酸、丙酸的质量分数分别为：,甲酸：,乙酸,丙酸,甲酸,乙酸,环己酮,丙酸,峰面积,响应值S,14.8,0.261,72.6,0.562,133,1.00,42.4,0.938,31在测定苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的峰高校正因子时，称取的各组分的纯物质质量，以及在肯定色谱条件下所得色谱图上各种组分色谱峰的峰高分别如下：,苯,