1、210气相色谱分析思 考 题1. 什么叫保留时间？相对保留值？答： 保留时间是被测组分从进样开始到出现最大电信号色谱峰最高点时所需的时间。相对保留值是两个组分的调整保留值之比。 (1)()22RtVr2. 简要说明气相色谱分析法的分离原理。答： 气相色谱法的分离原理是基于不同物质组分在流动相（气相）和固定相两相间的作用力不同，当试样通过色谱柱时，试样中的各组分在两相中进行反复多次的分配，最终可使作用力不同的各个组分彼此得以分离。3. 从给定的色谱图上可以得到哪些信息？答： 从流出曲线上可以得到如下的信息：（1） 根据色谱峰的数目，得知该试样中至少含有多少组分；（2） 根据色谱峰的位置，即利用保
2、留值可以进行定性鉴定；（3） 根据峰面积或峰高，可以进行定量分析；（4） 根据峰的保留值和峰宽，可对色谱柱的分离效能作出评价。4. 气相色谱仪的基本组成包括哪些部分？各有什么作用？答： 载气系统、进样系统、色谱柱、检测系统、记录系统（1） 载气系统的作用是提供一定流量的流动相载气，载气携带样品通过色谱柱，组分得到分离；（2） 进样系统的作用是将试样以气态形式加到流动相中，与载气一同进入色谱柱在柱内达到分离的目的；（3） 色谱柱的作用是分离试样中的各个组分；（4） 检测器是将流出色谱柱的组分的量转变成电信号；（5） 记录系统将检测器给出的电信号记录成流出曲线色谱图。5. 能否根据理论塔板数来判断
3、分离的可能性？为什么？答：因为理论塔板数的大小只能说明色谱柱对某一组分分离效能的好坏，所以不能作为两个组分能否分离的依据。6. 试述速率方程式中 A，B，C 三项的物理意义。211答：速率方程 H = A + B/u + Cu 中A 项为涡流扩散项，它与柱内填充物颗粒大小和填充均匀程度有关；B 项为分子扩散系数，它与柱内扩散路径的弯曲程度和组分在气相中的扩散系数有关；C 项为传质阻力项系数，包括气相传质阻力和液相传质阻力两部分，气相传质阻力是指组分从气相移动到固定相表面，再从固定相表面移动到气相时所受的阻力，液相传质阻力是指组分从固定相的气液界面移动到固定相内部，又返回到气液界面时所受的阻力。
4、7. 写出分离度 R 的定义式和 R 与有效塔板数 n 之间的关系式。相邻两组分完全分离时 R 应满足何条件?答：分离度是相邻两组分色谱峰保留值之差与两个组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值。即 R(2)(1) R(2)(1)b /21.69/t tWW或R 与有效塔板数 n 之间的关系式 21rn两组分完全分离时 R 应满足 R 1.5。8. 对担体和固定液有何要求？选择固定液的原则是什么？答：对担体的要求： 颗粒细小均匀、孔径分布均匀、有较大比表面积、热稳定性好、有一定的机械强度、表面化学惰性、无吸附等。对固定液的要求：（1） 挥发性小、热稳定性高；（2）化学稳定性好；（3）对试样中各个组分有
5、适当的溶解能力；（4）选择性高。选择固定液的一般原则：根据相似相溶的原则来选择，具体方法如下（1） 非极性组分之间的分离，选用非极性固定液；（2） 极性组分之间的分离，选用极性固定液；（3） 非极性和极性组分的分离，选用极性固定液；（4） 对于易形成氢键组分的分离，选有极性或氢键型固定液；（5） 对复杂混合物的分离，可选用特殊固定液或混合固定液。9. 试述热导池检测器的工作原理，有哪些因素影响热导池检测器的灵敏度？答：热导池检测器属于浓度型检测器，其信号大小与组分浓度成正比。检测原理是利用被测组分和载气的热导系数的不同，当组分进入检测器时，热敏元件的温度和电阻值发生变化，导致电信号的产生，进入
6、组分的浓度越大，信号越大。影响热导检测器灵敏度的因素有：（1）桥路工作电流；（2）热导池池体温度；（3）载气的种类；（4）热敏元件本身的电阻值。21210. 试述氢火焰离子化检测器的工作原理。哪些因素影响氢火焰离子化检测器的灵敏度？答：氢火焰离子化检测器属于质量型检测器，电信号大小与进入检测器中的组分质量成正比。其检测原理是组分在离子室中，在高温火焰作用下电离成正负离子，产生的正负离子在所谓的收集极和极化极的电场作用下，定向运动形成电流，此电流大小与组分的量成正比。影响氢火焰离子化检测器灵敏度的因素有：（1）气体流量；（2）极化电压；（3）使用温度等。11. 色谱定量分析中，为何要用校正因子？
7、在什么情况下可以不用校正因子？答：气相色谱法是利用色谱峰的面积或峰高来定量。因为相同质量或浓度的不同组分，在检测器中的相应信号大小并不相等，也就是检测器对不同组分的灵敏度不同，所以作定量分析时，必须对峰面积进行校正，使单位质量或单位浓度的不同组分产生的峰面积一致。利用内标标准曲线法定量时，因为校正因子并入常数项中，不需要校正因子。12. 有哪些色谱定量方法？试述它们的特点及适用情况。答：（1）归一化法：该法适用于试样中所有组分流出色谱柱，并产生电信号的样品分析。其特点是操作方便、结果准确，操作条件的变动对结果的影响较小。（2）内标法：适用于测定试样中某几个组分，特别适用于微量组分的含量测定。其
8、特点是定量准确，进样量和操作条件不要求严格控制，但因为使用内标，操作比较费事，不适用于快速分析。（3）内标标准曲线法：适用于工厂质量控制分析。因为不需要校正因子计算简便，进样量的要求也不高。（4）外标法：不需校正因子，操作和计算较方便，但要求操作条件稳定，进样量重复性好。习 题1. 在一根 2 m 长的色谱柱上分析一个混合物，测得下列数据：苯、甲苯及乙苯的保留时间分别为 120、202 及 301，半峰宽为 0.211cm、0.291cm 及 0.409 cm。已知记录纸速为1200 mmh1。求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度？解：根据已知条件把保留时间和半峰宽的单位统一换算为秒tR(
9、苯) = 80 s，t R(甲苯) = 122 s，t R(乙苯) = 181 s1/2(0.12.6.3/36/W苯/().98.7s甲 苯2131/2()0.491.02.7s/36/W乙 苯根据理论塔板数的计算公式，各组分的理论塔板数和塔板高度计算如下， 22R()()1/ 85.45.45tn苯苯 苯 ()210.6m85LHn苯 (苯 )， 22()()1/ 10873tW甲 苯甲 苯 甲 苯 ()().102甲 苯 甲 苯，22R()()1/5.45.461.tn乙 苯乙 苯 乙 苯 ()().6mLHn乙 苯 乙 苯2. 已知组分 A 和 B 在某色谱柱上的保留时间分别为 27
10、mm 和 30 mm，理论塔板数为 3600。求两峰的峰底宽 Wb 及分离度 R。解：由公式 可以直接计算峰底宽度221/b5.46ttn，b(A)R(A)()1627.8m30tnb(B)(B)()16.6Wt计算分离度 R(B)(A)b(3027)1.581/2.8t3. 分析某试样时，两种组分的相对保留值 r21 = 1.16，柱的有效塔板高度 H = 1 mm，需要多长的色谱柱才能将两组分完全分离（即 R = 1.5）?解：根据公式 ，先计算有效塔板数216rnR22211.6.589r 故 89mLnH2144. 色谱图上有两个色谱峰，它们的保留时间和半峰宽分别为 tR(1) = 1
11、20、t R(2) = 301，W 1/2(1) = 1.7 mm、W 1/2(1) = 1.9 mm。已知 tM = 20，记录纸速为 1 cmmin1。求这两个组分的相对保留值 r21 和分离度 R。解：为求算相对保留值先计算调整保留值，(1)()8026sttR2M1故 ()16.7tr为了计算分离度，先利用记录纸速换算半峰宽单位，将半峰宽换算为秒。，1/2()1m.610.2s0/W/().9.4故分离度为 R(2)(1)/2()180)25.1.69.69(.t5. 已知两组分色谱峰的相对保留值 r1,2 = 1.2，色谱柱的有效塔板数为 n = 1500。求这两组分色谱峰的分离度
12、R，两组分的分离是否完全？解：利用下式直接计算分离度21501.2.666rn因为 R = 1.6 1.5，所以两组分可分离完全。6. 已知某石油裂解气，经色谱定量测出峰面积 Ai 与各组分的质量校正因子 fi 列于下表中。假定全部组分都在色谱图上出峰，求各组分的质量分数为多少？出峰次序 空气 甲烷 二氧化碳 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷峰面积 Ai 34 3.14 4.6 298 87 260 48.3校正因子 fi 0.84 1.00 1.00 1.00 1.05 1.28 1.36解：利用归一化法进行定量计算 2()(CO)AfwAfff fAff空 气 （ 空 气 ）空 气 (甲 烷 )甲
13、烷 (乙 烷 )乙 烷 (丙 烷 )丙 烷(空 气 )空 气 乙 烯 乙 烯 )(丙 烯 )丙 烯 +215340.8340.81.061.2971.5260.84.316256%. 同理 3.140.3882w甲 烷 2CO.6.59103.6%84.乙 烯 7.82.w乙 烷 601.384.丙 稀 7.92.丙 烷7. 已知在混合酚试样中仅含有苯酚、邻甲酚、间甲酚和对甲酚四种组分，经乙酸化处理后，用液晶柱测得色谱图。图上各组分色谱峰的峰高，半峰宽及已测得各组分的校正因子分别如下。求各组分的质量分数？出峰次序 苯酚 邻甲酚 间甲酚 对甲酚h/mm 63.0 102.1 88.2 76.0W
14、1/2/mm 1.91 2.48 2.85 3.22f 0.85 0.95 1.03 1.00解：因为所有组分出峰，可用归一化法进行定量 10AfwAff Af 苯 酚 苯 酚苯 酚 邻 甲 酚 邻 甲 酚 间 甲 酚 间 甲 酚 对 甲 酚 对 甲 酚苯 酚 苯 酚 1.0653.19.8510%1.0653.9.824821.0376.2 2%84.同理 1.0652.480.951%28.46w邻 甲 酚2161.0658.21.03%0.5946w间 甲 苯 .728.1对 甲 苯8. 在一定色谱条件下，对某厂生产的粗蒽质量进行检测。今欲测定其中的蒽含量，用吩嗪为内标。称取试样 0.1
15、30 g，加入内标吩嗪 0.0401g。溶解后进样分析，测得以下数据：蒽峰高 51.6 mm，吩嗪峰高 57.9 mm。已知 f 蒽 = 1.27，f 吩嗪 = 1.00。求试样中蒽的质量分数。解：可利用内表法公式直接计算 1010mmhfw内 标蒽 蒽 蒽蒽 试 样 内 标 试 样 内 标 %9.34=130.45=0.1273.49576=9. 已知某试样含甲酸、乙酸、丙酸、水及苯等。现称取试样 1.055 g，内标为 0.1907 g 的环己酮。混合后，取 3L 试液进样，从色谱流出曲线上测量出峰面积及有关的相对响应值列于下表：出峰次序 甲酸 乙酸 环己酮 丙酸峰面积 Ai 15.8 7
16、4.6 135 43.4响应值 0.261 0.562 1.00 0.938求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。解：因为水、苯等没有电信号，不能用归一化法计算，应利用内标法定量计算时把相对响应值换算为相对校正因子，即 1ifs根据内标法公式 100mmAfw内 标甲 酸 甲 酸 甲 酸甲 酸 试 样 内 标 试 样 内 标 %13.8=05.18=%26.05.19738=同理 74.69.17.1350.562105w乙 酸 .1.64%6.20%.38丙 酸21710. 欲求苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的峰高校正因子，则可称取各组分的纯物质质量混合后进样，在一定色谱条件下，测得色谱图上各组分色谱峰的峰高分别如下：出峰次序 苯 甲苯 乙苯 邻二甲苯质量/g 0.5987 0.5678 0.6320 0.7680峰高 /mm 181.1 86.4 46.2 59.0求各组分对苯（标准）的相对（质量）峰高校正因子。解：根据峰高校正因子的定义，可按下式计算各组分的校正因子， 3/0.5678/.45710.991mhf 甲 苯 甲 苯甲 酸 苯 苯 33/.2/4.1500fh 乙 苯 乙 苯乙 苯 苯 苯 33/.768/59.911mf 邻 二 甲 苯 邻 二 甲 苯邻 二 甲 苯 苯 苯
