色谱分析课后答案.ppt

第二章习题解答

简要说明气相色谱分析的根本原理

借在两相间分配原理而使混合物中各组分别离。

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别离。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、解吸过程而相互别离，然后进入检测器进行检测。

2.气相色谱仪的根本设备包括哪几局部?各有什么作用?

1、载气系统：包括气源、气体净化、气体的流速部件控制。作用：由气源输出的载气通过装有催化剂的净化器，可以除去水氧等有害杂质，净化后的载气经稳定阀或自动流量控制装置后，是流量按设定值恒定输出。/2、进样系统：包括进样器、气化室。作用就是进样气化试样。3、色谱柱和柱箱，作用是别离样品。4、检测系统：包括检测器、放大器。作用：检测器将浓度信号转换成电信号，放大器起放大信号的作用。5、记录及数据处理系统;3.当以下参数改变时:(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?;4.当以下参数改变时:(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?;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(vanDeemerequation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最正确载气流速.P13-24。

〔1〕选择流动相最正确流速。

〔2〕当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气〔如N2,Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气〔如H2,He),同时还应该考虑载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。在使最难别离组分能尽可能好的别离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保存时间适宜，峰形不拖尾为度。

〔4〕固定液用量：担体外表积越大，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：担体外表积要大，外表和孔径均匀。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℃。;;(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)，Dg为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与Dg的大小成正比，而Dg与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其Dg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，Dg随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子r为与填充物有关的因素。

(3)传质项系数CuC包括气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数C1两项。

所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相外表的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程假设进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱：

液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，到达分配平衡，然后以返回气液界面的传质过程。这个过程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数C1为：

对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略。;;7.当下述参数改变时:(1)增大分配比,(2)流动相速度增加,(3)减小相比,(4)提高柱温,是否会使色谱峰变窄?为什么?;答:

分离度同时体现了选择性与柱效能,即热力学因素和动力学因素,将实现分离的可能性与现实性结合了起来.;答:不能,有效塔板数仅表示柱效能的上下,柱别离能力发挥程度的标志,而别离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异.;答:色谱分离基本方程式如下:

它表明分离度随体系的热力学性质(a和k)的变化而变化,同时与色谱柱条件(n改变)有关

(1)当体系的热力学性质一定时(即组分和两相性质确定),分离度与n的平方根成正比,对于选择柱长有一定的指导意义,增加柱长可改进分离度,但过分增加柱长会显著增长保留时间,引起色谱峰扩张.同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进行优化也可以增加n,提高分离度.;(2)方程式说明,k值增大也对别离有利,但k值太大会延长别离时