作業(yè)解答1(GC、HPLC)

1、朱明華編儀器分析(第四版)GCHPLC作業(yè)解答 第一章引言1、測(cè)定血清中鉀的濃度。將5份0.20mL血清試樣分別加入25mL容量瓶中，再分別加入一定體積濃度為40.0“g/mL勺鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，用去離子水稀釋到刻度，加入鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積和測(cè)得的吸光度數(shù)據(jù)如下表。計(jì)算血清中鉀的含量。（Mk=39.10g/mol）0.000.105x八V/mLA解：?）IxxIi丿1.000.216-y丿22.003.004.000.3280.4380.549a=y-bxV01234A0.1050.2160.3280.4380.549V平2A0.3272V-V-2-1012A-A平-0.2222-0.11120.00

2、080.11080.2218（V-V平）24101410（V-V平）（A-A平）0.44440.111200.11080.44361.11b0.111a0.1052選X為V,Y為A：回歸曲線方程為：A=0.1052+0.111VA=0時(shí)，V=0.946樣品溶液中鉀含量為0.946X40.0/0.20=189（口g/mL）答：略第二章氣相色譜法p61641、簡(jiǎn)要說明氣相色譜分析的分離原理。答：氣相色譜分離原理是利用被測(cè)各組分在兩相間的分配系數(shù)K的不同，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)組分在兩相間進(jìn)行多次反復(fù)的分配作用，致使原來的各組分之間產(chǎn)生分離效果，從而達(dá)到各組分之間分離分析的目的。2、氣相色譜儀的基

3、本設(shè)備包括哪幾部分？各有什么作用？答：氣相色譜儀的基本設(shè)備包括載氣系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測(cè)和記錄系統(tǒng)等五部分。載氣系統(tǒng)：載氣系統(tǒng)一般由氣源鋼瓶、穩(wěn)壓恒流裝置、凈化器、壓力表和流量計(jì)以及載氣連續(xù)運(yùn)行的密閉管路組成。載氣系統(tǒng)的作用是提供穩(wěn)壓恒流的純凈載氣。進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣器和氣化室兩部分。進(jìn)樣就是把樣品快速汽化并定量地加到色譜柱上端，以便進(jìn)行分離，同時(shí)也起預(yù)熱載氣的作用。分離系統(tǒng)：分離系統(tǒng)包括色譜柱、色譜爐（柱箱）和溫度控制裝置。分離系統(tǒng)的作用是使樣品中各組分進(jìn)行分離。檢測(cè)和記錄系統(tǒng)：檢測(cè)系統(tǒng)包括各類檢測(cè)器。其作用是把進(jìn)入其中各組分的量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)的裝置。記錄系

4、統(tǒng)的作用是將檢測(cè)系統(tǒng)輸出的電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、顯示和記錄的裝置。目前大部分儀器已經(jīng)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器直接將信號(hào)接到計(jì)算機(jī)上顯示、記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形處理。溫控系統(tǒng)：對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)的溫度進(jìn)行控制。3、當(dāng)下列參數(shù)改變時(shí):(1)柱長(zhǎng)縮短，(2)固定相改變，(3)流動(dòng)相流速增加，(4)相比減少，是否會(huì)引起分配系數(shù)的改變?為什么?答:固定相改變會(huì)引起分配系數(shù)的改變，因?yàn)榉峙湎禂?shù)只與組分的性質(zhì)及固定相與流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān).所以(1)柱長(zhǎng)縮短不會(huì)引起分配系數(shù)改變固定相改變會(huì)引起分配系數(shù)改變流動(dòng)相流速增加不會(huì)引起分配系數(shù)改變相比減少不會(huì)引起分配系數(shù)改變4、當(dāng)下列參數(shù)改變時(shí):(1)柱長(zhǎng)增加，(2)固定相量

5、增加，(3)流動(dòng)相流速減小，(4)相比增大，是否會(huì)引起分配比的變化?為什么？答：k=K/B，而B=Vm/Vs，分配比除了與組分，兩相的性質(zhì)，柱溫，柱壓有關(guān)外，還與相比有關(guān)，而與流動(dòng)相流速，柱長(zhǎng)無關(guān).故:不變化，增加，(3)不改變，(4)減小5、試以塔板高度H做指標(biāo)，討論氣相色譜操作條件的選擇。提示:主要從速率理論來解釋，同時(shí)考慮流速的影響，選擇最佳載氣流速。解：(1)選擇流動(dòng)相最佳流速。當(dāng)流速較小時(shí)，可以選擇相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣(如N2，Ar),而當(dāng)流速較大時(shí)，應(yīng)該選擇相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣(如H2,He)，同時(shí)還應(yīng)該考慮載氣對(duì)不同檢測(cè)器的適應(yīng)性。柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，以免引起固

6、定液的揮發(fā)流失。在使最難分離組分能盡可能好的分離的前提下，盡可能采用較低的溫度，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。固定液用量：擔(dān)體表面積越大，固定液用量可以越高，允許的進(jìn)樣量也越多，但為了改善液相傳質(zhì)，應(yīng)使固定液膜薄一些。對(duì)擔(dān)體的要求：擔(dān)體表面積要大，表面和孔徑均勻。粒度要求均勻、細(xì)小(但不宜過小以免使傳質(zhì)阻力過大)進(jìn)樣速度要快，進(jìn)樣量要少，一般液體試樣0.15uL，氣體試樣0.110mL.(7)氣化溫度：氣化溫度要高于柱溫30-70C。7、當(dāng)下述參數(shù)改變時(shí):增大分配比，流動(dòng)相速度增加，(3)減小相比，(4)提高柱溫，是否會(huì)使色譜峰變窄?為什么？答:(1)保留時(shí)間延長(zhǎng)，峰形變寬保留時(shí)間縮短，峰

7、形變窄保留時(shí)間延長(zhǎng)，峰形變寬保留時(shí)間縮短，峰形變窄9、能否根據(jù)理論塔板數(shù)來判斷分離的可能性?為什么?答:不能，有效塔板數(shù)僅表示柱效能的高低，柱分離能力發(fā)揮程度的標(biāo)志，而分離的可能性取決于組分在固定相和流動(dòng)相之間分配系數(shù)的差異。10、試述色譜分離基本方程式的含義,它對(duì)色譜分離有什么指導(dǎo)意義?答:色譜分離基本方程式如下：1/d1k、R=Nn（）（T）4d1+k它表明分離度隨體系的熱力學(xué)性質(zhì)（a和k）的變化而變化，同時(shí)與色譜柱條件（n改變）有關(guān)：（1）當(dāng)體系的熱力學(xué)性質(zhì)一定時(shí)（即組分和兩相性質(zhì)確定），分離度與n的平方根成正比，對(duì)于選擇柱長(zhǎng)有一定的指導(dǎo)意義，增加柱長(zhǎng)可改進(jìn)分離度，但過分增加柱長(zhǎng)會(huì)顯著增

8、長(zhǎng)保留時(shí)間，引起色譜峰擴(kuò)張。同時(shí)選擇性能優(yōu)良的色譜柱并對(duì)色譜條件進(jìn)行優(yōu)化也可以增加n，提高分離度。（2）方程式說明，k值增大也對(duì)分離有利，但k值太大會(huì)延長(zhǎng)分離時(shí)間，增加分析成本。（3）提高柱選擇性a,可以提高分離度，分離效果越好。因此可以通過選擇合適的固定相，增大不同組分的分配系數(shù)差異，從而實(shí)現(xiàn)分離。16、色譜定性的依據(jù)是什么？主要有哪些定性方法？答：在一定色譜條件下保留值是特征的，這就是色譜定性的依據(jù)。GC定性分析方法有：1利用已知物增加峰高的對(duì)照法；2利用保留值經(jīng)驗(yàn)規(guī)律法；3利用檢測(cè)器選擇性的方法；4利用保留指數(shù)方法；利用GC與其它儀器聯(lián)用的方法。18、色譜定量分析中，為什么要用定量校正因

9、子？在什么情況下可以不用校正因子？答：色譜定量的依據(jù)是，當(dāng)操作條件一定時(shí)，被測(cè)組分的質(zhì)量（或濃度）與檢測(cè)器給出的響應(yīng)信號(hào)成正比，即wi=fia。當(dāng)兩個(gè)質(zhì)量相同的不同組分在相同條件下使用同一個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定時(shí)，所得的峰面積卻常不相同。因此，不能直接利用峰面積計(jì)算物質(zhì)的含量。為了使峰面積能真實(shí)地反映出物質(zhì)的質(zhì)量，就要對(duì)峰面積進(jìn)行校正，即要用定量校正因子。當(dāng)使用內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法和外標(biāo)法時(shí)，可以不用校正因子。19、有哪些常用的色譜定量方法？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情況。答：常用的色譜定量方法有：歸一化法、內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法。歸一化法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，操作條件變化時(shí)對(duì)定量結(jié)果影響不大。但樣品的所有組分必須全部

10、流出，且出峰，某些不需要定量的組分也必須測(cè)出其峰面積及fi值。此外，測(cè)量低含量尤其是微量雜質(zhì)時(shí)，誤差較大。內(nèi)標(biāo)法，是將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物加入到準(zhǔn)確稱量的試樣中，根據(jù)試樣和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量以及被測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物的峰面積可求出被測(cè)組分的含量。內(nèi)標(biāo)法的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)樣量不必準(zhǔn)確，操作條件稍有變化對(duì)結(jié)果沒有什么影響，因此定量結(jié)果比較準(zhǔn)確；該法適宜于低含量組分的分析。內(nèi)標(biāo)法的主要缺點(diǎn)是，每次分析都要用分析天平準(zhǔn)確地稱出內(nèi)標(biāo)物和樣品的質(zhì)量；其次，在樣品中加入一個(gè)內(nèi)標(biāo)物，顯然對(duì)分離度的要求比原樣品更高了。內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法，是將被測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，取固定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)物混合后進(jìn)樣分析，測(cè)Ai和

11、As，以A/As對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液作濃度圖。分析時(shí)，取和制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)所用量同樣的試樣和內(nèi)標(biāo)物，測(cè)其峰面積比，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出被測(cè)物的含量。內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)樣量不必準(zhǔn)確，不需要校正因子，消除了某些操作條件的影響，該法適宜于流體試樣的常規(guī)分析。其主要缺點(diǎn)與內(nèi)標(biāo)法相同。外標(biāo)法是用純物質(zhì)配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)試樣，在一定的色譜條件下準(zhǔn)確定量進(jìn)樣，測(cè)量峰面積（或峰高），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。進(jìn)行樣品測(cè)定時(shí)，要在與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)完全相同的色譜條件下準(zhǔn)確進(jìn)樣，根據(jù)所得峰面積（或峰高），從曲線上直接查得被測(cè)組分的含量。外標(biāo)法的優(yōu)點(diǎn)是，操作簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，制出標(biāo)準(zhǔn)曲線后，計(jì)算時(shí)不需要校正因子，很適合工業(yè)控制分析。但

12、對(duì)操作的一致性及進(jìn)樣的準(zhǔn)確性要求頗為嚴(yán)格。21、在一根3m長(zhǎng)的色譜柱上，分離一試樣，得如下的色譜圖及數(shù)據(jù)：用組分2計(jì)算色譜柱的理論塔板數(shù)；求調(diào)整保留時(shí)間tR1及tR2；朱明華編儀器分析（第四版）GCHPLC作業(yè)解答朱明華編儀器分析（第四版）GCHPLC作業(yè)解答 若需達(dá)到分離度R=15，所需的最短柱長(zhǎng)為幾米?解：根據(jù)色譜圖及數(shù)據(jù)n=16(tR/Y)2=16X(17/1)2=4624tRl=tRi-tM=14-1=13(min)tR2=tR2-tM=17-1=16(min)n效=16(t/Y)2=16X(17-1)/12=4096a=16/13邏-113=4096-413Lp=L2L2=0.75m

13、答：略出峰次序空氣甲烷一氧化碳乙烯乙烷丙烯丙烷峰面積342144.52787725047.3校止因子/0.840.741.001.001.051.281.3629、測(cè)得石油裂解氣的色譜圖（前4個(gè)組分為經(jīng)過衰減1/4而得到），經(jīng)測(cè)定各組分的f值并從色譜圖量出各組分峰面積分別為：用歸一化法定量，求各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為多少？解：工A.f.=(214X0.74+4.5X1.00+278X1.00+77X1.05)X4+250X1.28+47.3X1.36=2471.168W=214X0.74X4/2471.168=0.2563=25.63%甲烷W=4.5X1.00X4/2471.168=0.00728

14、=0.728%二氧化碳W=278X1.00X4/2471.168=0.4500=45.0%乙烯W=77X1.05X4/2471.168=0.1309=13.09%乙烷W=250X1.28/2471.168=0.1295=12.95%丙烯W=47.3X1.36/2471.168=0.0260=2.60%丙烷答：略。30、有一試樣含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物質(zhì)，稱取此試樣1055g。以環(huán)己酮作內(nèi)標(biāo)，稱取0.1907g環(huán)己酮，加入到試樣中，混合均勻后，吸取此試液3uL進(jìn)樣，得到色譜圖。從色譜圖上測(cè)得的各組分峰面積及已知的S值如下表所示：甲酸乙漲環(huán)己酮丙酸峰面積14.872.613342.4響應(yīng)

15、值呼0J610.5621.000.93S求甲酸、乙酸、丙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：Jm.=Aif.m/(Af)=A.Sm/(AS.)1lisssisssiW=0.081/1.055=0.077甲酸W=0.185/1.055=0.175乙酸W=0.065/1.055=0.062丙酸m=14.8X1.00X0.1907/(133X0.261)=0.081TOC o 1-5 h z甲酸丿m=72.6X1.00X0.1907/(133X0.562)=0.185乙酸、丿m=42.4X1.00X0.1907/(133X0.938)=0.065丙酸丿答：略。第三章液相色譜法p.1061.從分離原理、儀器構(gòu)造及應(yīng)用范

16、圍上簡(jiǎn)要比較氣相色譜及液相色譜的異同點(diǎn)。解：二者都是根據(jù)樣品組分與流動(dòng)相和固定相相互作用力的差別進(jìn)行分離的。從儀器構(gòu)造上看，液相色譜需要增加高壓泵以提高流動(dòng)相的流動(dòng)速度，克服阻力。同時(shí)液相色譜所采用的固定相種類要比氣相色譜豐富的多，分離方式也比較多樣。氣相色譜的檢測(cè)器主要采用熱導(dǎo)檢測(cè)器、氫焰檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器等。而液相色譜則多使用紫外檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器及電化學(xué)檢測(cè)器等。但是二者均可與MS等聯(lián)用。二者均具分離能力高、靈敏度高、分析速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)難以用氣相色譜進(jìn)行分析。而只要試樣能夠制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、相對(duì)分子量

17、大的限制。4、液相色譜法有幾種類型？它們的保留機(jī)制是什么？在這些類型的應(yīng)用中，最適宜分離的物質(zhì)是什么？答：根據(jù)分離機(jī)制的不同，高效液相色譜法可分為：液液色譜法、液-固色譜法、離子交換色譜法、離子對(duì)色譜法、離子色譜法、空間排阻色譜法等。（按課本中有介紹的方法）（1）液液色譜法（LLC），是根據(jù)物質(zhì)在兩種互不相溶（或部分互溶）的液體中溶解度的不同有不同的分配，從而實(shí)現(xiàn)分離的方法。分配系數(shù)較大的組分，保留值也較大。液-液色譜法最適宜分離水溶性和油溶性的極性或非極性化合物。（2）液固色譜法（LSC），是以固體吸附劑為固定相，吸附劑表面的活性中心具有吸附能力，當(dāng)試樣分子被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)時(shí),它將與流動(dòng)相中

18、溶劑分子在吸附劑表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，k值大的組分易被吸附，保留值大，難于洗脫，k值小的組分難被吸附，保留值小，易于洗脫。因此試樣中的各組分被分離。液-固色譜法最適宜分離具有中等分子量的油溶性樣品（如油品、脂肪、芳烴等）。（3）離子交換色譜法（IEC），是用能交換離子的材料（例如離子交換樹脂）作為固定相，利用它與流動(dòng)相中試樣離子進(jìn)行可逆的離子交換來分離離子型化合物的方法。離子交換色譜法最適宜分離離子或可離解的化合物。（4）離子對(duì)色譜法（IPC），是將一種（或數(shù)種）與溶質(zhì)離子電荷相反的離子（稱對(duì)離子或反離子）加到流動(dòng)相或固定相中，使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成離子對(duì)，從而控制溶質(zhì)離子保留行為的一種色譜法。離

19、子對(duì)色譜法最適宜分離表面活性的陰離子和陽離子以及金屬絡(luò)合物的分離。（5）離子色譜法（IC）,是由IEC派生出來的，它們都是用能交換離子的材料（例如離子交換樹脂）作為固定相，利用它與流動(dòng)相中試樣離子進(jìn)行可逆的離子交換來分離離子型化合物的方法。離子色譜法最適宜分離無機(jī)有機(jī)陰陽離子及糖類氨基酸類等。（6）空間排阻色譜法（SEC），它主要用于較大分子的分離。固定相凝膠的孔徑與被分離組分分子大小相應(yīng)。當(dāng)試樣中大小不同的組分分子隨流動(dòng)相經(jīng)過凝膠顆粒時(shí)，它們滲入凝膠微孔的程度不同。大分子受排阻不能進(jìn)入微孔，分子越小則進(jìn)入微孔越深，因而滯留時(shí)間不同?？臻g排阻色譜法最適宜分離分子量在1008X105的不同分子量的物質(zhì)。5、在液液分配色譜法中，為什么可分正向色譜和反向色譜？答：根據(jù)固定相和流動(dòng)相之間相對(duì)極性的大小，可將液液分配色譜法分成兩類。流動(dòng)相