仪器分析课后习题答案第二章.pdf

第二章 习题解答 1.简要说明气相色谱分析的基本原理 借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。 气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而 实现分离。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥 发 （气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进 入检测器进行检测。 2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用? 气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记 录系统． 气相色谱仪具有一个让载气连续运行 管路密闭的气路系 统． 进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体 试样，在进入色谱柱前瞬间气化， 然后快速定量地转入到色谱柱中． 3.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2) 固定相改变,(3)流动 相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为 什么? 答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组 分的性质及固定相与流动相的性质有关. 所以 （1）柱长缩短不会引起分配系数改变 （2 ）固定相改变会引起分配系数改变 （3 ）流动相流速增加不会引起分配系数改变 （4 ）相比减少不会引起分配系数改变 4.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2) 固定相量增加,(3)流动 相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么? 答: k K/b,而b VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱 温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关. 故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小 5.试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件的选择. 解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释, 同时考虑流速的影响, 选择最佳载气流速.P13-24 。 （1）选择流动相最佳流速。 （2 ）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气 （如N ,Ar) ，而当流 2 速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气 （如H ,He), 同时还应该考虑载 2 气对不同检测器的适应性。 （3 ）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。 在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但 以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。 （4 ）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量 也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。 （5 ）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、 细小 （但不宜过小以免使传质阻力过大） （6 ）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5uL,气体试样 0.1~10mL. (7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃ 。 6.试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u 曲线有何用途? 曲线的形状主要受那些因素的影响? 解:参见教材P 14-16 A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。 下面分别讨论各项的意义： (1) 涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样 组分在气相中形成类似 “涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。由于 A 2λdp ，表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性 λ 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗 粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途 径。 (2) 分子扩散项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以 “塞子”的形式存 在于柱的很小一段空间中，在 “塞子”的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯 度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B 2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组 分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气 的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载 气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气 ( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充