色谱分析第一次作业答案

2008级,2009级《色谱分析》第一次作业 （2010年10月）

一、选择题

1．在色谱参数中，用来对组分定性的依据是（ C ）

A ．色谱峰数 B ．分离度 C ．保留值 D ．半峰宽 E ．峰面积

2．下图中,GH 段称为（ B ）

A ．基线峰宽 B ．半峰宽 C ．标准偏差 D ．峰高 E ．死时间

3．在色谱参数中，用来对组分定量的依据是（ E ）

A ．色谱峰数 B ．分离度 C ．保留值 D ．半峰宽 E ．峰面积

4．色谱法分离两组分的先决条件是（ B ） A ．两组分具有不同的分子量 B ．两组分具有不同的分配系数 C ．B ．C ．两组分具有不同的浓度 D ．色谱柱具有很高的理论塔板数

5．色谱分离中, 假如一个组分的容量因子为0.1，则它在色谱柱流动相中的质量百分比是（ C ）

A ．9.1% B ．10% C ．91% D ．99.9%

6．色谱柱的柱效率可用下列何者表示？（ A ） A ．理论塔板数 B ．分配系数 C ．保留值

D ．相对保留值

7．色谱分离中, 要使两组分完全分离，分离度至少应为（ D ） A ．0.1 B ．0.5 C ．0.75 D ．1.5 E ．5.0

8．色谱分离中, 两组分的峰间距主要取决于（ E ） A ．流动相流速

B ．两组分的扩散速度

C ．两组份在两相间的分配系数 D ．色谱过程的动力学性质 E ．色谱过程的热力学性质

9．根据范氏方程，下列色谱柱中不存在涡流扩散项的是（ D ） A ．液相色谱填充柱 B ．气相色谱填充柱

C ．气相色谱毛细管填充柱 D ．气相色谱空心毛细管柱

10．以氮气为载气，用丙烷为标准物质测定某根气相色谱柱的理论塔板数为1000，下列说法正确的是（ E ）

A ．该气相色谱柱的理论塔板数不会随时间改变

B ．若以氢气为载气进行测定，该气相色谱柱的理论塔板数仍为1000

C ．若改用正庚烷标准物质进行测定，该气相色谱柱的理论塔板数仍为1000 D ．该气相色谱柱中共安装了1000个塔板 E ．A 、B 、C 、D 都不正确

11．同时涉及色谱过程动力学和热力学两方面因素的色谱参数是（ B ） A ．保留值 B ．分离度

C ．相对保留值 D ．峰面积 E ．半峰宽

12．气相色谱法的优点不包括 （ D ） A ．灵敏度高 B ．可以用于气体成分分析

C ．可以在线分离测定 D ．可以分析80％的有机化合物

13．在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于（ C ） A ．样品中沸点最高组分的沸点 B ．样品中各组分的平均沸点 C ．固定液的最高使用温度 D ．固定液的沸点

14．影响气-液色谱容量因子的主要因素有 （ C ） A ．色谱柱长度 B ．填充粒度

C ．固定液用量和柱温 D ．载气的种类

15．毛细管气相色谱法分离有机弱酸、有机醇类等极性较大的药物时，通常应选用的固定相是 （ D ） A ．二甲基硅酮

B ．5%-二苯基甲基硅酮 C ．14%-氰丙苯基甲基硅酮 D ．聚乙二醇类

16．填充气相色谱柱时，如果不对新购买的载体表面进行化学预处理，会导致在进行分析时 （ A ）

A ．色谱峰拖尾 B ．色谱峰变窄

C ．组分的保留时间变短 D ．检测器被污染

18．气相色谱的通用型检测器为( C ) A ．氢火焰离子化检测器 B ．电子捕获检测器 C ．热导池检测器 D ．火焰光度检测器

19．用气相色谱的FID 检测器对某组分进行分析时，如果载气流速变为原来的1/2，则该组分的峰高（ A ），峰宽（ C ），峰面积（ D ）。 A ．变为原来的1/2 B ．变为原来的1/4 C ．变为原来的2倍 D ．保持不变

20．在GLC 中，改变那些条件不会影响两个物质的分离度？ （ D ） A ．增加柱长 B ．改变固定液 C ．改变柱温 D ．改变溶剂

二、问答题

1．根据流动相和固定相的聚集状态，如何对色谱法进行分类? 如果按分离机理分类，色谱法又可分成几大类?

排阻色谱（Steric exlusion）。

2．高效液相色谱法与气相色谱法在应用上有何不同？

（1）样品的热不稳定、挥发性和溶解性方面：高效液相色谱中样品无需挥发，操作温度小于等于室温，样品需溶于流动相；气相色谱中样品必须有挥发性，加温操作，无法分析热不稳定或难挥发的样品，样品需溶于挥发溶剂。

（2）样品的分子量与极性方面：HPLC 对样品分子量的范围不限，样品极性范围宽；GC 仅限于小分子、小极性的化合物。

3．不同组分在同一色谱系统具有不同的保留时间，是因为在流动相中停留的时间不同的缘故，你同意这一说法吗？为什么？

不同意。不同组分具有不同的保留时间，实际上是指不同组分在固定相中的保留时间不同，即调整保留时间不同。但是所有组分在同一色谱系统具有相同的死时间，因为每组分在流动相中的保留时间相同。不同组分的调整保留时间不同使它们具有不同的保留时间。

4．塔板理论对色谱理论有何贡献？其主要缺陷是什么？ 塔板理论对色谱理论的贡献：

（1）描绘了色谱流出曲线的形状和峰位； （2）用理论塔板数评价柱效；

（3）可用有效塔板数n eff 更好的反映柱效。 塔板理论的局限性：

（1）某些假设与实际情况不符：

1）载气连续通入，组分在色谱柱中纵向扩散不可避免； 2）组分在两相间的平衡不可能瞬间完成；

3）分配系数与浓度无关仅在有限浓度范围内成立；

（2）不能说明影响板高（柱效）的动力学因素，因而无法真正提高柱效： 1）不能解释柱效与流动相流速的关系；

2）只是定性给出塔板高度的概念，无法解释色谱峰为什么会扩张。

5．结合范氏方程，谈谈降低气相色谱柱内效应的具体措施？ 范氏方程：H = A + B/ｕ+ C ｕ

A 项为涡流扩散项，涡流扩散是由于固定相填充不均引起的扩散。降低A 项造成的峰展宽可提高柱效，所以降低填充粒径（选择细颗粒填充）以及均匀填充，或使用开管毛细管柱色谱。

B 项为纵向扩散项，纵向扩散是由于分子沿色谱柱纵向扩散引起的色谱带展宽。产生原因为溶质区带前后存在着浓度梯度，实质与载气有关。降低B 项造成的峰展宽，提高柱效的措施为选择低柱温以及适当增加载气线速度；尽量选择大分子量的载气，低载气流速时选择大分子量的载气，高载气流速时，选择小分子量的载气。 C 项为传质阻抗项，传质阻抗指组分在流动相和固定相之间传质的阻力。产生原因为因传质阻力存在，使分配不能“瞬间”平衡，实质与固定相有关。降低C 项造成的峰展宽的措施为采用粒度小的填充物和相对分子量小的气体做载气，提高柱效；在固体载体薄涂固定液，降低固定液的液膜厚度；探索最佳的柱温；k>1时，k 越大，柱效越高。

6．有一根色谱柱，理论塔板数n 很大，理论塔板高度H 很小。但是用来分离某两种物质时，分离效果却很差。请根据分离方程分析可能的原因？ n ⎛α-1⎫⎛k 2⎫

⎪R =∙ ⎪∙ ⎪4⎝α⎭⎝1+k 2⎭

最佳的分离效果是：1、各组分的保留时间合适，即k 足够大；2、各组分的峰间距足够远，即α足够大；3、各组分的峰宽足够小，即n 足够大。柱效高并不代表选择性好，选择型好也不代表柱效高。单独用柱效（n ）或选择系数（α）无法真实反应组分在色谱中的分离情况。

7．在气相色谱法中，如何进行载气和流速的选择？

低流速区：B /ｕ大，分子扩散项占主导，此时通常选择大分子载气（如N 2和Ar ），减小纵向扩散项，提高柱效；

高流速区：C ｕ大，传质阻力项占主导，此时通常选择小分子量载气（如H 2和He ），可增加传质能力，提高柱效。

8．气相色谱仪的基本构造以及各部分的作用是什么？

9．气液色谱的固定液的选择原则？ 固定液的选择原则“相似相容”原则，其中包括相对极性相似、官能团相似、化学结构相似。

11．谈谈对气液色谱柱的载体进行化学预处理的方法以及主要目的？

屏蔽活性中心使载体表面惰化；改进空隙结构。

12．现有甲基硅氧烷（OV -101）填充柱，要分离并收集环己烷、苯、甲苯。应采用什么样的色谱条件来进行初试？（环己烷b.p: 78.1℃、苯b.p: 80.8℃、甲苯b.p: 110.6℃）

（2）请讨论环己烷、苯、甲苯流出色谱柱的顺序。 甲基硅氧烷为非极性的固定液，根据“相似相容”原则得环己烷、苯、甲苯流出顺序为甲苯、苯、环己烷。

13．与填充气相色谱柱线相比，毛细管气相色谱柱的特点是什么？ （1）渗透性好：可使用较长的色谱柱；

（2）相比率大：分配快，有利于提高柱效；加上保留因子k 小，渗透性好，因而分析速度快；

（3）柱容量小：因而进样量小，需采用分流技术并使用更高灵敏度的检测器；

（4）总柱效高：毛细管理论板高比填充柱小，且毛细管柱长很大，因而总柱效很高。

14．在气相色谱法中，WCOT 柱，SCOT 柱的中文意思分别为什么？与填充柱相比，哪个柱分离能力最好？

WCOT 柱是经典涂壁开管柱，SCOT 柱是载体涂渍开管柱。与填充柱相比，WCOT 柱峰展宽更小，峰型更对称，因而分离效率更高，而且可在更低温度下实现分离，所以WCOT 柱分离能力最好。

15．与填充柱气相色谱仪相比，毛细管气相色谱仪在结构上有何不同？具有什么作用？ （1）柱前：进样口增加分流/不分流进样装置

利用分流减小进样量或进入柱内的溶剂量，解决柱容量小的问题；分流歧视难以避免（随分流比增大而严重）；内衬管作用：内衬结构特点保证样品气化完全，减小分流歧视，防止反渗透效应和反冲效应，保证重现性和灵敏度。

（2）柱后：增加尾气吹扫装置，加速样品通过检测器，防止载气流速很低时进入检测器造成的峰展宽，解决了柱出口死体积。

16．毛细管气相色谱分析时，如何有效减小反渗效应、反冲效应和分流歧视？

减小反渗透效应：加内衬管；减小反冲效应：减小进样量（一般为0.5~2μL) ；减小分流歧视：高温快速气化，适当减小分流比。

17．气相色谱检测器的分类？ 常用气相色谱检测器： 1、 热导检测器（TCD ）

2、 氢火焰离子化检测器 (FID) 3、 电子捕获检测器 (ECD) 4、 火焰光度检测器 (FPD) 5、 氮磷检测器 (NPD) 6、 热离子检测器 (TID) 7、 质谱检测器 (MSD)

18．试述浓度型检测器和质量型检测器的特点

浓度型检测器的响应值和组分的浓度成正比（如TCD 、ECD ）；质量型检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的量成正比（如FID 、FPD ）。

19．检测限的定义及其意义

检测限指检测器所能给出可观测的信号时进入检测池的最小样品量（或浓度），即样品产生的信号相当于噪音信号水平两倍时的样品量或浓度，S/N=2~3。 检测限的意义：

检测限代表了检测器灵敏度和仪器噪音的综合水平，是检测器的诸多性能指标中最重要的一个，也是一台GC 检测能力的总指标，是包括了色谱系统、分离机理、色谱柱在内的综合指

标。

20．热导池检测器和氢火焰离子化检测器的特点分别是什么？ 热导池检测器的特点：

通用型检测器；非破坏型检测器；灵敏度较低；线性范围较宽；浓度型检测器。 氢火焰离子化检测器的特点：

药物GC 分析中应用最广泛的检测器；非通用型检测器；破坏型检测器；灵敏度很高；线性范围较宽；需要尾吹气装置；质量型检测器。

21．影响热导池检测器灵敏度的因素是什么？ 影响TCD 灵敏度的因素：

（1） 载气种类——载气与试样的热导系数相差越大，灵敏度越高。通常选择热导系数大

的N 2和Ar 作载气。

（2） 较大的桥电流、较低的池体温度、具有大的电阻温度系数的热敏元件等，均能提高

灵敏度。

22．什么叫程序升温？主要适用于何种样品的分析？其意义何在？

程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。

程序升温主要使用于沸点范围很宽的混合物，药物中的多种残留有机溶媒，天然药物的成分等复杂组分的分析。

意义：改善分离，缩短分析时间。

三、计算题

已知物质1和2在一个30.0cm 柱上的保留时间分别为16.40和17.63分钟。不被保留组分通过该柱的时间为1.30分钟. 物质1和2的谱峰峰底宽分别为1.11和1.21分钟，求算下列结果：（1）物质1和2的分离度；（2）以物质1和2分别计算柱的有效理论塔板数和塔板高度。

解：（1）分离度的公式为R = 2（t R2-t R1）/(W1+W2)

将数据代入得R=2（17.63-16.40）/(1.11+1.21) 解得R=1.06 所以物质1和2的分离度是1.06。 （2）有效理论塔板数的计算公式为n eff = 16（t 、R /W）2

将数据代入公式得n eff （1）= 16【（16.40-1.30）/1.11】2

n eff （2）= 16【（17.63-1.30）/1.21】2 解得 n eff （1）=2960.9 n eff （2）=2914.2 塔板高度公式为H eff = L/ neff

代入数据得H eff （1） =(30.00/2960.9)cm

H eff （2）=（30.00/2914.2）cm

-2-2

解得 H eff （1） =1.01х10 cm H eff （2）=1.03х10 cm