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1、仪器分析作业9参考答案 第十五、十六、十七章 色谱分析法1. 填充柱气相色谱分析某试样，柱长为1 m时，测得A、B两组分的保留时间分别为6.05 min和6.80 min，峰底宽分别为0.78 min和0.82 min.，死时间为1.00 min，试计算以下各项（1）载气的平均线速度；（2）组分B的分配比；（3）组分A的有效塔板数；（4）选择性因子；（5）分离度；（6）条件不变情况下，A、B完全分离时所需的柱长。解：（1）（2）（3）（4）（5）（6）2. 已知组分A和B的分配系数分别为7.8和9.4，当它们通过相比b=90的填充柱时，能否达到基本分离？（基本分离时R=1.0）解：；填充柱柱长
2、最多5 m（通常为2 m），单位长度塔板数为1500/m，因此无法达到这样的柱效，因此在上述条件下，不能实现分离。（计算柱效时，用A的分配比也行，本来就是估算）3. 某组分在一2 m长的色谱柱上的分配比为4.0，若载气流速为30 cmmin-1，请问在理想状态下20 min后该组分柱中的位置（即谱带中心距进样端的距离）以及该组分流出色谱柱所需时间（以色谱峰值所对应的时间表示）。解：20 min时，组分移动了206=120 cm（即距进样端120 cm）该组分流出色谱柱的时间：t=L/u组分=200/6=33.3 min4. 长度相等的两根色谱柱，其Van Deemter常数如下：ABC柱10.
3、18 cm0.40 cm2s-10.24 s柱20.05 cm0.50 cm2s-10.10 s（1）若载气流速为0.50 cms-1，则哪根柱子的理论塔板数大？（2）柱1的最佳流速为多少？ 解：（1）H1=0.18+0.40/0.50+0.240.50 =1.1cm；H2=0.05+0.50/0.50+0.100.50=1.1 cm相等（2）5. 用柱长为2 m2.0 mm的色谱柱（固定相为PEG 20M）分离乙酸甲酯、丙酸甲酯和正丁酸甲酯。它们的峰面积分别为18.0、43.5、28.5，相对质量校正因子分别为0.62、0.76、0.84，（1）计算正丁酸甲酯的质量分数；（2）试判断三种酯的
4、出峰顺序（按由先到后）解：（1）（2）同系物按分子量大小顺序出峰，与固定相无关：乙酸甲酯丙酸甲酯正丁酸甲酯6. 其他条件不变时，以下各情况会对气液色谱的柱效产生什么影响？请简单解释。a. 适当增加载体的比表面积：液膜变薄，传质加快，可提高柱效b. 减小进样速度：峰宽增加，柱效降低c. 提高载气流速：减小分子扩散相但增大传质阻力相，存在最佳流速d. 减小填料粒度：减小涡流扩散相和气相传质阻力项，可提高柱效f. 降低色谱柱温度：减小分子扩散相但增大传质阻力相，存在最佳柱温g. 改用更灵敏的检测器：对柱效无影响7. 用气相色谱法分析下列试样，请选择最适宜的检测器。a. 蔬菜中含氯农药的残留：ECDb
5、. 测定有机溶剂中的微量水：TCDc. 溶剂中痕量苯和二甲苯的异构体：FIDd. 啤酒中微量的硫化物：FPD8. 与填充柱相比，采用毛细管柱的气相色谱仪需要进行柱前分流和柱后尾吹，请简单解释一下原因。答：毛细管柱容量很小，允许进样量极少，采用分流进样即能保证进样量准确，又不会造成色谱柱过载；毛细管柱流量很小，当进入体积相对较大的检测器时会导致载气线流速减小，柱外扩散严重，柱后引入较大流量的尾吹气可解决这个问题。9. 采用气相色谱法测定样品中间苯二甲酸的含量：称取样品0.4000 g ，加入内标癸二酸0.1000 g，然后进行衍生化使有机酸完全转化为相应的甲酯后再进样分析，测得间苯二甲酸二甲酯和
6、癸二酸二甲酯的峰面积分别为30.0和36.5。（1）计算内标物癸二酸衍生化后形成的癸二酸二甲酯的质量；（2）已知间苯二甲酸二甲酯和癸二酸二甲酯的质量校正因子分别为0.80和1.00，计算衍生化后样品中间苯二甲酸二甲酯的质量；（3）计算试样中间苯二甲酸的质量分数；（4）本实验为什么将样品预先进行衍生化？（已知：间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、癸二酸和癸二酸二甲酯的分子量分别为166、194、202和230）解：（1）（2）（3）（4）有机酸的极性较大，色谱峰易拖尾，不利于分离，故酯化减小其极性10. 气液色谱（填充柱）的载体粒度由60目变为100目，假如其它条件均不发生任何变化，试问H-u曲线将发
7、生什么变化？画出示意图。答：根据速率方程：填充颗粒变小，A和C项减小，B项基本不变，因此同一流速下板高减小（H=A+B/u+Cu），最佳流速变大（uopt=），且流速对板高影减小（uuopt时，HA+Cu），示意图如右，注意曲线的形状与前面的描述要一致。11. 现在要分离一个含有A和B的样品，A和B的结构如下： A（草不隆） B（敌草隆）固定相为Permaphase-ETH（即硅胶-脂肪醚基键合相），而流动相有两种可以选择：（a）甲醇-水（35:100）,（b）二氧杂环己烷-己烷（1:99）。其它操作条件类似。试问在下列情况下：（1）大量A中含有微量B；（B）大量B中含有微量A，应该选择什么样
8、的流动相，出峰顺序如何？为什么？答：根据结构可以判断：物质A的极性小于物质B（液相分离时，对物质极性的判断和有机上有区别，有机化学中尽管物质带有进行基团，但只有结构对称，就认为其是非极性物质，例如三聚氰胺；但液相分离时，只要组分带有极性基团就是极性物质。通常含有极性基团多的物质极性就大。非极性基团如烷基多的物质极性就小，本题中A和B结构相似，但是A含有较长的烷基链，因此极性较小），固定相为Permaphase-ETH时，流动相若为甲醇-水（35:100），此时流动相极性大于固定相，属于反相色谱，此时B先出峰；流动相若为二氧杂环己烷-己烷（1:99），此时流动相极性小于固定相，属于正相色谱，此时
9、A先出峰。分离痕量组分时，为了避免被主体成分的尾峰掩蔽（指两组分分离度较小时），通常希望其能较主体成分先出峰，由此对于情况（1）应该选择甲醇-水（35:100）；对于情况（2）应该选择二氧杂环己烷-己烷（1:99）。12. 在各种色谱法后填入其最适宜分离的物质。（1）易挥发、受热稳定的物质；（2）极性亲水性化合物；（3）疏水性化合物；（4）离子型化合物；（5）聚合物或蛋白、核酸等相对分子量高的化合物；（6）气体烃类、永久性气体；（7）极性不同的化合物、异构体a. 气固色谱：（6）b. 液固色谱：（7）c. 气液色谱：（1）d. 正相色谱：（2）e. 反相色谱：（3）f. 离子色谱：（4）g. 凝胶色谱：（5）5
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