色谱分析法导论

第14章色谱分析法导论【14-1】在仪器分析中，色谱的独特特点是什么？答：具有能同时进行分离和分析的特点。【14-2】导致谱带展宽的因素有哪些？【14-3】哪些参数可以改进色谱分离的分离度以及怎样在色谱图上测定这些参数？【14-4】影响选择性因子的参数有哪些？【14-5】如何控制和调节容量因子k？【14-6】色谱柱效n由哪些因素决定？如何提高柱效？答：根据速率理论，影响n的因素有：（1）固定相，包括固定相的粒径、填充均匀程度、固定液种类、液膜厚度等。（2）流动相，包括流动相的种类、组成、流速（3）柱温。提高柱效的方法有：（1）优化流动相组成、流速及柱温来优化柱效。（2）增大柱长可以增加理论塔板数，但会使分析时间增长。（3）降低塔板高度H。【14-7】色谱定量分析中，为什么要定量校正因子？校正因子有几种表示方法？实验中如何测定定量校正因子？【14-8】已知某色谱峰的半峰宽为4.708mm，求此色谱峰的峰底宽。答：8.000mm【14-9】组分A，B在某气液色谱柱上的分配系数分别为495和467。试问在分离时哪个组分先流出色谱柱？答：根据分配系数的定义：agcKc，K值表示组分与固定相作用力的差异，K值大，说明组分与固定相的亲和力越大，其在柱中滞留的时间长。由于A组分的分配系数大于B组分，因此B组分先流出色谱柱。【14-10】组分A从色谱柱流出需15.0min，组分B流出需25.0min，而不被色谱柱保留的组分P流出色谱柱需2.0min。问:（1）B组分相对于A组分的相对保留时间是多少?（2）A组分相对于B的相对保留时间是多少?（3）组分A在柱中的容量因子是多少?（4）组分A通过流动相的时间占通过色谱柱的总时间的百分之几？（5）组分B通过固定相上平均停留时间是多少?解：（1）/BAtt=(25.0-2.0)/(15.0-2.0)=17.7（2）/ABtt=(15.0-2.0)/(25.0-2.0)=0.57（3）Ak=(15.0-2.0)/2.0=6.5（4）2.0/15.0×100%=13.3%（5）0Btt=25.0-2.0=23.0min【14-11】已知某组分峰的峰底宽为40s，保留时间为400s，（1）计算此色谱柱底理论塔板数；（2）若柱长为1.00m，求此理论塔板高度。解：（1）此色谱柱的理论塔板数为：224001616160040RnYt块（2）此柱的理论塔板高度为：3100.6251600LHmmn【14-12】某两组分混合物，经色谱分离后，所得数据如下：Mt=2.00cm1()Rt=5.00cm2()Rt=7.00cm1/21()W=0.50cm1/22()W=0.80cm1h=15.00cm2h=12.00cm已知载气平均体积流速为20mL·min-1，柱长为2m，纸速为2cm·min-1，画出色谱图，并计算：1()Rt，2()Rt；MV；1()RV，2()RV；1k，2k；；1A，2A；1n，2n；1H，2H；R；u；1()n有效，2()n有效；1()H有效，2()H有效。解：色谱图略。'11()5.002.003.003.001.5min2minRRmtttcmcmcm'21()7.002.005.005.002.5min2minRRmtttcmcmcmmLmLFctVmLmLFctVmLmLcmFctVRRRRmm50min205.2)()(30min205.1)()(20min20min200.212'2'11'1'11667.135)()(5.225)(5.123)(1'2'2''21''1RRmRmRttttkttk111/211.065()1.065150.57.988Ahw221/221.065()1.065120.810.224Ahw22111/21()55.54[]5.54[]554()0.5Rtnw22221/22()75.54[]5.54[]424.16()0.8RtnwR2R11/211/222[(t)(t)]2(75)R1.811.699[(w)(w)]1.699(0.50.8)‘22R111/21(t)35.54[]5.54[]199.44(w)0.5n有效’22R221/22(t)5n5.54[]5.54[]216.41(w)0.8有效1123.61554LHmmn2224.72424.16LHmmn1m1L22cmmin2.00t2cmminu11L210.03mmn199.44H有效2L29.24mmn216.41H有效2【14-13】混合试样品进入气液色谱柱后，测定各组份的保留时间为：空气45s，丙烷1.5min，正戊烷2.35min，丙酮2.45min，丁醛3.95min，二甲苯15.0min。当使用正戊烷作基准组分时，计算各有机化合物对正戊烷的相对保留值。解：由题意得：450.75minMts根据公式:222,111''MMtttRRtttRR所以：丙烷：1.50.750.4692.350.75丙酮：2.450.751.062.350.75丁醛：3.950.7522.350.75二甲苯：150.758.912.350.75【14-14】在某气象色谱分析中得到以下数据：死时间为1.0min，保留时间为5.0min，固定液体积为2.0mL，载气平均体积流速为50mL·min-1。试计算：（1）容量因子；（2）死体积；（3）保留体积；（4）分配系数。解：（1）容量因子''5.01.04.01.0RRMMMtttktt（2）死体积：150min1.0min50McMVFtmLmL（3）保留体积：150min5.0min250RcRVFtmLmL（4）分配系数：'504.01002MsVmLKkVmL【14-15】已知某色谱柱的理论塔板数为3600，组分a和b在该柱上的保留时间分别为100s和110s（空气在此柱上的保留时间为10s），求其分离度R。解：''()1101010()100109RbRatt''()1001010Rbbmtkt''1360010/911060()()()()1.3641410/91144bbknRk或()()()4RBRARBttnRt1.3643600110100-110【14-16】若a，b二组分的保留时间分别为20min和21min，死时间为１min，计算：（1）组分b的容量因子；（2）欲望达到分离度过R为2时所需的理论塔板数。解：（1）组分b的容量因子'()()'211201RbRbMbMMtttktt（2）由于()()()4RBRARBttnRt，则：欲达到R=2的所需理论塔板数为：2()22()()2116162282242120RBRBRAtnRtt【14-17】在1根已知有8100块理论塔板的色谱柱上，异辛烷和正辛烷的调整保留时间为800s和815s，并设1/1kk，试问:（1）如果一个含有上述两组分的样品通过这根柱子，所得到的分离度为多少?（2）假定调整保留时间不变,当使分离度达到1.0时，所需的塔板数为多少?（3）假定调整保留时间不变,当使分离度为1.5时，所需要的塔板数为多少?解：（1）1810015()()0.414414815nkRkαα（2）由1122218100()472340.414RnnRn2()块（3）31.5R=时，同理，3106276n块【14-18】已知某色谱柱的有效塔板数为1600块，组分A和B在该柱上的调整保留时间分别为90s和100s，求其分辨率R。解：由2'16RnYt有效得Y1=9s，Y2=10s。''''1221212112122222100901.05910MMSRRRRRRttttttttRYYYYYY【14-19】在一根填充好的气相色谱柱上分离x和y两组分。第一次进样后测得1()Rxt为10.8cm；1()Ryt为11.2cm，两组分没有分开；适当降低柱温后再次进样，测得2()Rxt为11.3cm，2()Ryt为13.6cm。试通过计算简单说明：（1）第一次进样时为什么分不开？（2）第二次进样时分离的可能性如何？解：（1）,11.21.041.110.8yxRYXRtt，故分不开；（2）,13.61.21.111.2yxRYXRtt，故能分开。【14-20】某两组分混合物在1.0m长的柱子上初试分离，所得分离度为1.0，分析时间为6min；若通过增加柱长使分离度增加到1.5。问：（1）柱长变为多少？（2）有无变化？为什么？解：（1）由于LnH，增加柱长时H不变，则2211LnLn根据''(1)41nkRk，增加柱长时α和k’不变，则2211nRRn∴柱长为：2222111.51.02.251.0RLLmmR（2）是量度两组分在色谱体系中平衡分配差异的热力学参数，它是柱温、组分性质、固定相和流动相的性质函数，与其他实验条件如柱径、柱长、流动相流速等无关。因此，α无变化。【14-21】在角鲨烷柱上，60℃时下列物质的保留时间为：柱中气体（即Mt），147.9s；正己烷（n-C6H14），410.0s；正庚烷（n-C7H16）,809.25s；苯，543.3s。计算苯在角鲨烷柱上，柱温为60℃的保留指数。解：lg395.4lg262.1=1006+)644.4lg661.3lg262.1I苯（【14-22】在某一色谱分析条件下，把含A和B以及相邻的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析。A在相邻的两种正构烷烃之间流出，它们的高整保留值分别为10min，11min和12min，最先流出的正构烷烃的保留指数为800，而组分B的保留指数为882.3，求组分A的保留指数。试问A和B有可能是同系物吗？解：()()(1)()lglglg11lg101001008852.3lglglg12lg10RxRnRnRnttIntt不是同系物。【14-23】准确称取纯苯及a，b，c三种纯化合物，配成混合溶液，进行色谱分析，得到以下数据，求a，b，c三种化合物以苯为标准时的相对校正因子。物质名称纯物质质量/g峰面积/cm2苯0.4354.0a0.8647.6b0.8648.1c1.76015.0解：根据'isisimAfmA可得：'0.8644.01.0450.4357.6asasamAfmA'0.8644.00.9810.4358.1bsbsbmAfmA'1.7604.01.0790.43515.0cscscmAfmA【14-24】对CO2进行色谱定量分析时，首先用含1%、2%、3%、4%CO2的标准气体均进1mL分析，CO2的色谱峰高分别为15、30、45和60mm，试作出标准曲线。在相同分析条件下，进等体积试样，CO2峰高为36mm，问此试样中CO2的质量分数是多少？解：以峰高对CO2%作工作曲线（图略），由图查得样品中CO2的含量为2.4%。【14-25】在某色谱条件下，分析只含有二氯乙烷、二溴乙烷及四乙基铅三组分的试样，结果如下，试用归一化法求各组分的质量分数。二氯乙烷二溴乙烷四乙基铅相对质量校正因子1.001.651.75峰面积/cm21.501.012.82解：根据''1100%iiiniifAwfA