分析化学第七章习题

第七章色谱分析法题目1.在一个3.0m的色谱柱上，分离一个样品的结果如下图：计算：(1)两组分的调整保留时间及；(2)用组分2计算色谱柱的有效塔板数n有效及有效塔板高度H有效；(3)两组分的容量因子k1及k2；(4)它们的相对保留值和分离度；(5)若使两组分的分离度为1.5所需要的最短柱长。(已知死时间和两组分色谱峰的峰宽均为1.0min)'1,Rt'1,Rt'2,Rt'1,Rt'1,Rt'2,Rt'2,Rt分析'1,Rt'1,Rt'2,Rt'1,Rt'2,Rt解题思路：该题主要是要求掌握色谱理论中的一些基本概念以及塔板理论。保留时间（tR）、死时间（tM）与调整保留时间（t´R）三者关系为：t´R＝tR－tM；容量因子可由实验数据测得，它和保留时间存在关系式：；塔板理论中，有效塔板数、有效塔板高度与区域宽度的存在关系：；分离度与相邻两组分的保留时间、有效塔板数存在关系：相应柱长与分离度有关系：对同样组分、相同柱子，所需柱子长度L可根据与R之间的关系，即柱长之比等于分离度平方之比求得。2b'R22/1'R)(16)(54.5WtYtn有效有效有效nLHM'Rttk有效HrrRL221212)1(16解题过程解：(1)(2)(3)(4)(5)L2=0.75m块有效322b'R101.4)0.10.16(16)(16Wtnmm73.0101.4100.333有效有效nLH130.10.130'R1ttk160.10.160'R2ttk0.323.1123.14101.411632121rrnR有效2121LLRR20.35.10.3Lmin0.130.10.14'1,Rtmin0.160.10.17'2,Rt23.11316'1'221RRttr题目2.二个色谱峰的调整保留时间分别为55s和83s，若所用柱的塔板高度为1.1mm，两个峰具有相同的峰宽，完全分离两组分需要的色谱柱为多长？解题思路:该题是通过对色谱柱长的计算，达到掌握分离度、塔板理论的目的。在分离度一节中基于两个峰具有相同的峰宽，曾导出了分离度R、柱长L与两组分保留值r21三者之间的数学关系式，题中未直接给出保留值r21，但由给出的两峰调整保留时间数据计算出r21后，将相应数据代入公式即可计算出达到给定分离度下需要的色谱柱长。题中“两个峰具有相同的峰宽”是公式推导过程的前提条件。完全分离意味着给出了“R=1.5”。解题过程解：两组分相对保留值：已知塔板高度H，以及R，代入得：所以完全分离需要色谱柱长为356.4mm。5.15583'1R'2R21ttrmm4.356mm1.115.15.15.11611622221212HrrRL题目3.在2m长的色谱柱上，以氦为载气，测得不同载气线速度下组分的保留时间和峰底宽Wb如下表u(cm·s-1)tR(s)Wb(s)11202022325888994055868计算：1.VanDeemter方程中A、B、C值；2.最佳线速度uopt及最小板高Hmin；3.载气线速度u在什么范围内，仍能保持柱效率为原来的90%。解题思路:首先求出不同线速度下的H,根据对应的H解三元一次方程求出A、B、C的值。解题过程解：(1)cm1857.0107020010776855816cm/s40cm1554.0128720012879988816cm/s25cm1523.01313200131322320201616cm/s11323322221122bR11HnuHnunLHWtnu块块块解题过程由以上结果按列三元一次方程0.1523=A+B/11+11C0.1524=A+B/25+25C0.1857=A+B/40+40C解得:A=0.0605(cm)；B=0.68(cm2·s-1)；C=0.0027(s)(2)(3)90%以上的柱效为：解得:u1=8.7cm·s-1u2=29cm·s-1即线速度在8.7～29cm·s-1范围内,可保持柱效率在90%以上.cm1462.00027.068.020605.02scm87.150027.068.02/12/1min-12/12/1optCBAHCBuuuH0027.0)/68.0(0605.01623.0cm1623.09.0/1462.09.0/min题目4.组分A和B在某毛细管柱上的保留时间分别为12.5min和12.8min，理论塔板数对A和B均为4300，计算：(1)组分A和B能分离到什么程度？(2)假定A和B的保留时间不变，而分离度要求达到1.5，则需多少塔板数？解题思路:因为分离度和色谱参数存在下列关系：a.b.c.根据题目给出的已知条件，首先求出A、B组分的半峰宽（或峰底宽Y）,再根据（b）、（c）公式进行计算。)(699.12W2)1(2/1)2(2/1121b212YYttWttRRRbRRs22/1R54.5Ytn12122nRRn解题过程解：（1）由公式得，同理：（2）已知R1，R2，n1，得块639694300389.05.1212122nRRn22/1R54.5Ytn4487.054.5/43005.1254.5/2/12/1R)1(2/1ntY4594.054.5/43008.122/1)2(2/1Y题目5.气相色谱法测定某试样中水分的含量。称取0.0186g内标物加到3.125g试样中进行色谱分析，测得水分和内标物的峰面积分别是135mm2和162mm2。已知水和内标物的相对校正因子分别为0.55和0.58，计算试样中水分的含量。解题思路:因为用到内标物，所以属于色谱定量分析三种计算方法中的内标法，其基本原理是在试样中准确加入一定量内标物，根据待测组分与内标物的质量比进行计算：ssiisissiisiAfAfmmAfAfmm''''解题过程解：试样中水分的含量为：即试样中水分的含量为0.47%。%100%100%100''''SssiiSssiiiiAfAfWmWAfAfmWmc%47.0%100125.358.01620186.055.0135题目6.有一含有四种组分的样品，用气相色谱法FID检测器测定含量，实验步骤如下：i.测定校正因子准确配制苯(基准物、内标物)与组分A、B、C及D的纯品混合溶液，它们的质量(g)分别为0.435、0.653、0.864、0.864及1.760。吸取混合溶液0.2μL。进样三次，测得平均峰面积，分别为4.00、6.50、7.60、8.10及15.0面积单位。ii.测定样品在相同的实验条件下，取样品0.5μL，进样三次，测得A、B、C及D的相对峰面积分别为3.50、4.50、4.00及2.00。已知它们的相对分子质量分别为32.0、60.0、74.0及88.0。计算各种组分的：（1）相对质量校正因子和质量分数。（2）相对摩尔校正因子和摩尔分数。分析解题思路：由于各化合物的性质不同，对检测器的响应也不同，即使它们质量相等，所得到的峰面积也可能不等，所以引入绝对定量校正因子，公式定义为：。在定量分析中，通常使用相对校正因子，即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比：若mi以摩尔为单位，所得的的校正因子称为摩尔校正因子，用fm’表示；若以质量为单位，则为质量校正因子，用fw’表示。iiiAmfsiissiimmAAfff'解题过程解：由公式，将题中已知量代入即得:（1）各组分的相对质量校正因子，，，。质量分数，，，。（2）各组分的摩尔校正因子，，，。摩尔分数A%=39.4,B%=30.4%,C%=20.6%,D%=9.58%。924.0'Awf04.1'Bwf981.0'Cwf08.1'Dwf%1.23A%4.33B%1.28C%4.15D25.2'Amf35.1'Bmf03.1'Cmf957.0'DmfsiisimmAAf'题目7.某试样中含对、邻、间甲基苯甲酸及苯甲酸并且全部在色谱图上出峰，各组分相对质量校正因子和色谱图中测得各峰面积积分值列于下表：用归一化法求出各组分的质量分数。项目苯甲酸对甲苯甲酸邻甲苯甲酸间甲苯甲酸f´1.201.501.301.40A37511060.075.0解题思路：按归一化法，各组分占总量的百分含量的计算公式为：由于试样中各组分在色谱图上全部出峰，并且给出了各峰的峰面积和相对质量校正因子，直接代入公式即可。%100......321niimmmmmw%1001''niiiiiAfAf解题过程解：归一化法各组分的百分含量计算公式：题中已知f’和A，代入上式即可得：同理，得出：；；。%4.56%1000.7540.10.6030.111050.137520.137520.1苯甲酸%7.20对甲苯甲酸%77.9邻甲苯甲酸%16.13间甲苯甲酸%100......321niimmmmmw%1001''niiiiiAfAf