色譜分析法習題及答案

1.在液相色譜法中，液固色譜法屬于吸附色譜法。2.在高效液相色譜流程中，試樣混合物在色譜柱中被分離。3.液相色譜流動相過濾必須使用0.45μm的過濾膜。4.在液相色譜中，為了改變色譜柱的選擇性，可以進行改變流動相的種類或柱子、改變固定相的種類或柱長、改變固定相的種類和流動相的種類、改變填料的粒度和柱長的操作。5.一般評價烷基鍵合相色譜柱時所用的流動相為正庚烷/異丙醇（93/7）。6.蒸發光散射檢測器不能使用梯度洗脫。7.在高效液相色譜中，色譜柱的長度一般在10～30cm的范圍內。8.在液相色譜中，某組分的保留值大小實際反映了組分與固定相的分子間作用力。9.在液相色譜中，為了改變柱子的選擇性，可以進行改變流動相或固定相種類的操作。10.紫外吸收檢測器是液相色譜中通用型檢測器。11.在環保分析中，常常要監測水中多環芳烴，如用高效液相色譜分析，應選用熒光檢測器。12.在液相色譜法中，提高柱效最有效的途徑是減小填料粒度。13.在液相色譜中，改變流動相流速不會顯著影響分離效果。14.紅外檢測器不是高液相色譜儀中的檢測器。15.高效液相色譜儀與氣相色譜儀比較增加了液相系統和樣品前處理的步驟。16.在高效液相色譜儀中，保證流動相以穩定的速度流過色譜柱的部件是輸液泵。17.高效液相色譜、原子吸收分析用標準溶液的配制一般使用國標規定的一級、二級去離子水。18.高效液相色譜儀與普通紫外-可見分光光度計完全不同的部件是流通池。19.高效液相色譜儀的通用檢測器是紫外檢測器。20.高效液相色譜儀中高壓輸液系統不包括梯度洗脫裝置。21.在氣相色譜分析中，用于定性分析的參數是保留值。22.在氣相色譜分析中，用于定量分析的參數是峰面積。23.良好的氣-液色譜固定液為蒸氣壓低、穩定性好、溶解度大，對相鄰兩組分有一定的分離能力。24.使用熱導池檢測器時，應選用氫氣作載氣，其效果最好。25.下列說法中，不正確的是氣相色譜法常用的載氣是氧氣。26.色譜體系的最小檢測量是指進入單獨一個檢測器的最小物質量時恰能產生與噪聲相鑒別的信號。27.在氣-液色譜分析中，良好的載體為粒度適宜、均勻，表面積大，沒有吸附中心和催化中心，化學惰性、熱穩定性好，有一定的機械強度。28.熱導池檢測器是一種濃度型檢測器。29.使用氫火焰離子化檢測器，選用氫氣作載氣最合適。30.對色譜分離效率最有影響的因素是固定液膜厚度。31.在氣-液色譜中，保留值實際上反映的物質分子間的相互作用力是吸附力。32.柱效率高表示理論塔板數或高度大，因此選項C正確。33.根據范姆特方程，色譜峰擴張、板高增加的主要原因是渦流擴散項，因此選項B正確。34.如果試樣中組分的沸點范圍很寬，分離不理想，可采取的措施是程序升溫，因此選項C錯誤。35.要使相對保留值增加，可以采取的措施是采用高選擇性固定相，因此選項B正確。判斷題：1.錯誤。增大流動相流速有利于提高分離速度，但會降低柱效能。2.正確。3.錯誤。氣相色譜分析的應用范圍比高效液相色譜分析的大。4.錯誤。反相鍵合相色譜柱長期不用時應該用純水或乙腈進行沖洗。5.正確。6.正確。7.錯誤。渦流擴散項對柱效的影響不能忽略。8.錯誤。高效液相色譜流動相系統的壓力高，但可以采取自動進樣等方式。9.錯誤。高效液相色譜儀的色譜柱需要在恒溫箱中操作。10.正確。11.正確。12.錯誤。固定相極性大于流動相極性稱為反相色譜法。13.錯誤。高效液相色譜分析可以分析這些有機物。14.正確。15.正確。16.正確。17.正確。18.正確。19.正確。20.正確。21、氣相色譜固定液必須與載體和組分沒有不可逆的化學反應。22、柱長和載氣流速會影響溶質的比保留體積。23、不同類型氣相色譜檢測器對載氣流速的響應值影響不同。24、氣相色譜檢測器的靈敏度高并不一定意味著敏感度好。25、在氣相色譜中，色散力是非極性分子間唯一的相互作用力。26、隨著進樣量的增加，氣相色譜法測定中的理論塔板數會上升。27、在氣相色譜分析同系物時，難分離物質通常是系列中的第一對組分。28、在氣相色譜分析中，當載氣流速達到最佳線速時，柱效高，但分離速度較慢。29、測定氣相色譜法的校正因子時，進樣量的影響會影響其測定結果的準確度。三、簡答題：1.高效液相色譜法和氣相色譜法的主要異同點在于，前者使用液態流動相，后者使用氣態流動相。高效液相色譜法適用于極性或中極性化合物的分離，而氣相色譜法適用于非極性或低極性化合物的分離。2.化學鍵合相是指在色譜柱的填料表面上，通過化學鍵結合的固定液相。常用的化學鍵合相有脂肪酸、硅烷和氨基等類型，分別用于反相色譜、正相色譜和離子交換色譜等液相色譜法中。3.正相色譜是指流動相為極性溶劑，固定相為非極性物質的液相色譜法。反相色譜則是指流動相為非極性溶劑，固定相為極性物質的液相色譜法。正相色譜適用于非極性化合物的分離，反相色譜適用于極性化合物的分離。4.反相鍵合相色譜法的分離機制是通過固定相表面的親水基團與樣品中的親油基團發生相互作用，實現化合物的分離。5.離子色譜法是通過離子交換固定相和離子交換流動相之間的相互作用，實現離子的分離。反相離子對色譜法則是在離子對柱中使用反相鍵合相，用于分離離子對。離子抑制色譜法則是在離子交換柱中加入抑制劑，用于分離離子。6.親和色譜的分離機制是通過固定相表面的親和基團與樣品中的靶分子發生特異性相互作用，實現分離。親和色譜具有高度的選擇性和靈敏度。7.速率理論方程式在HPLC和GC中的異同在于，HPLC中的速率理論方程式考慮了流動相的擴散和固定相的貢獻，而GC中則只考慮了氣相中的分子擴散。在HPLC中，速率理論方程式可以指導實驗條件的選擇。8.影響HPLC分離度的因素包括流動相、固定相、柱溫、進樣量等。提高分離度的方法包括改變流動相的性質、使用更高效的固定相、優化柱溫和進樣量等。9.反相HPLC的分離條件的選擇包括固定相的選擇、流動相的選擇、柱溫和進樣量等。10.在正、反相HPLC中，流動相的強度不同，正相色譜中流動相為極性溶劑，強度較弱，而反相色譜中流動相為非極性溶劑，強度較強。11.梯度洗脫是指在分離過程中，通過改變流動相的組成，實現不同化合物的分離。它與GC的程序升溫不同，GC的程序升溫是通過改變柱溫實現不同化合物的分離。12.蒸發光散射檢測器的原理是通過將流出柱的溶液噴霧成微小顆粒，使其與空氣中的光散射，從而檢測樣品中的非揮發性化合物。它具有靈敏度高、選擇性好等特點。13.常用的HPLC定量分析方法包括峰面積法、內標法、外標法等。需要用校正因子校正峰面積的方法包括內標法和外標法，而峰面積法可以不用校正因子。14.苯、萘、蒽在反相色譜中的洗脫順序為蒽>萘>苯，這是因為隨著極性的增加，化合物與固定相的親和力會增加，從而需要更強的洗脫劑才能將其洗脫出來。15.乙醇和丁醇宜用正相色譜法分離，Ba和Sr宜用離子交換色譜法分離，正戊酸和正丁酸宜用反相色譜法分離，高摩爾質量的葡糖苷宜用大小分子排斥色譜法分離。16.根據公式R=1.18(n/t)^(1/3)，可以求出k1=0.47，k2=0.42，α=1.12，R=1.2。若增加柱長至30cm，則分離度R可以達到1.5。17.柱的理論塔板數很大，并不意味著任何兩種難分離的組分都能在該柱上分離。這是因為柱的理論塔板數只是一種理論上的指標，實際分離效果還受到多種因素的影響。18.氣相色譜儀主要包括進樣系統、分離柱、檢測器和數據處理系統。進樣系統用于將樣品引入柱中，分離柱用于分離樣品成分，檢測器用于檢測樣品成分，數據處理系統用于處理和分析檢測結果。19.在氣相色譜中，選擇固定液時需要考慮其與載氣和樣品之間的相互作用，以及其熱穩定性、化學穩定性等因素。常用的固定液包括聚硅氧烷、聚苯乙烯、聚乙烯醇等。20.氫焰檢測器、熱導檢測器和電子捕獲檢測器屬于氣相色譜檢測器。氫焰檢測器具有靈敏度高、線性范圍廣等優點，但不能檢測無機物和氧化性物質。熱導檢測器適用于檢測非極性化合物，但靈敏度較低。電子捕獲檢測器適用于檢測鹵代烴、硝基化合物等，但需要使用放射性同位素，存在較大安全風險。21.在氣相色譜分析中，應根據樣品的性質、柱子的類型和目的選擇合適的載氣流速和柱溫。一般來說，載氣流速要足夠快才能使樣品迅速通過柱子，但過快的流速會導致分離不徹底。柱溫則會影響樣品的揮發性和分離效果，需要根據樣品的性質和柱子的類型選擇合適的溫度。22.氣相色譜定量分析的依據是樣品的峰面積與標準曲線之間的關系。由于不同樣品的化學性質和檢測條件可能會導致峰面積的變化，因此需要引入定量校正因子來修正這些誤差。常用的定量方法包括內標法、外標法和標準加入法，需要根據實際情況選擇合適的方法。23.毛細管柱氣相色譜具有分離效率高、分辨率高等優點，適用于分析非極性或微極性化合物。毛細管柱比填充柱具有更高的柱效，主要是因為其內徑較小，表面積較大，使得樣品與柱壁的相互作用更強，分離更加徹底。24.根據色譜峰的半峰寬、保留時間、死時間、色譜柱長和記錄儀紙速等參數，可以計算出色譜柱的理論塔板數、塔板高度和有效理論塔板數、有效塔板高度。具體計算方法為：理論塔板數=色譜柱長/塔板高度，塔板高度=半峰寬/（2×1.414）；有效理論塔板數=理論塔板數×（1-0.5×（死時間/保留時間）），有效塔板高度=色譜柱長/有效理論塔板數。25.根據保留時間、死時間、固定液體積和載氣流速等參數，可以計算出樣品的容量因子、分配系數、死體積和保留體積。具體計算方法為：容量因子=k'=(tR-t)/t，分配系數=K=Cg/Cs=F×Vg/(Vs×K')，死體積=Vd=F×t，保留體積=Vr=Vs+Vd。26.根據空氣保留時間、A和B的保留時間和峰寬等參數，可以計算出色譜柱的理論塔板數和兩峰的分離度。具體計算方法為：理論塔板數=(tB-tA)/（ln(tB/tA)-ln（1-α）），分離度=α/（1-α）；若要完全分離兩峰，則色譜柱的長度至少為L=（tB-tA）/（ln(tB/tA)-ln（1-α'））。27.根據理論塔板數和A、B的保留時間，可以計算出分離度和達到分離度為1.0時的理論塔板數。具體計算方法為：分離度=（tB-tA）/（W1+W2），達到分離度為1.0時的理論塔板數=N=（tB-tA）2/（W1+W2）2。28.根據甲苯的保留時間和半峰寬，可以計算出甲苯與苯的分配系數比和苯的容量因子和保留時間。達到分離度為6σ時，柱長至少為L=（W1+W2）2/（16×σ2）。29.（1）選擇聚二甲基硅氧烷作為固定液，樣品的流出順序為三甲胺、二甲胺、一甲胺；（2）選擇聚乙二醇作為固定液，樣品的流出順序為環己烷、苯。，主要是通過分子間的靜電相互作用、范德華力、氫鍵等相互作用來實現的。5.氣相色譜法（GC）和液相色譜法（HPLC）是常用的色譜方法。它們都是高效、高速、高選擇性的色譜方法，兼具分離和分析功能，可以在線檢測。但是它們的分析對象及范圍存在差異。GC主要用于分離和分析能氣化、熱穩定性好、沸點較低的樣品，占有機物的20%左右。而HPLC則適用于分離和分析溶解后能制成溶液的樣品，流動相為液體或各種液態“氣體”，對加溫常壓操作，能分離有機物的80%左右。6.化學鍵合相是一種常用的色譜填料，它是通過化學反應將固定液鍵合在載體表面上形成的。這種填料具有使用過程不流失、化學性能穩定、熱穩定性好等優點，適合用于梯度淋洗。常用的化學鍵合相有Si-O-Si-C型鍵合相，根據極性不同可以分為非極性、中等極性和極性三類。非極性鍵合相如ODS鍵合相，既有分配又有吸附作用，適用于分析非極性或弱極性化合物；中等極性鍵合相如醚基鍵合相，可作正相或反相色譜的固定相；極性鍵合相如氨基、氰基鍵合相，適用于正相色譜的固定相，氨基鍵合相還是分離糖類最常用的固定相。7.正相色譜法和反相色譜法是常用的色譜分離方法。正相色譜法的流動相極性小于固定相極性，適用于分離溶于有機溶劑的極性及中等極性的分子型物質，用于含有不同官能團物質的分離。反相色譜法的流動相極性大于固定相極性，適用于分離非極性至中等極性的分子型化合物。典型的反相鍵合色譜法使用非極性固定相和極性流動相，常用十八烷基（ODS或C18）鍵合相作為固定相，甲醇-水或乙腈-水作為流動相。非典型反相色譜系統則使用弱極性或中等極性的鍵合相和極性大于固定相的流動相組成。反相鍵合相表面具有非極性烷基官能團和未被取代的硅醇基，通過分子間的靜電相互作用、范德華力、氫鍵等相互作用來實現分離機制。有兩種觀點認為色譜屬于分配色譜或吸附色譜。分配色譜的作用機制是假設組分分子在流動相中與被非極性烷基配合基所吸附的液相中進行分配。吸附色譜的作用機制則是利用疏溶劑理論，通過締合作用使組分分子在固定相得到保留。在離子色譜法中，離子交換樹脂為固定相，電解質溶液為流動相，以電導檢測器為通用檢測器。反相離子對色譜法則在極性流動相中加入離子對試劑，增加k和tR，以改善分離。傳統的親和色譜理論建立在配基-配體親和反應和宏觀平衡態熱力學的基礎上，但實際上生物大分子在親和色譜中的保留機制及色譜過程數學模型仍需進一步研究完善。親和色譜是一種高專屬性的分離技術，它可以將生物樣品分離、純化和濃縮，從而提高后續測定的靈敏度，降低背景噪音。液相色譜中，色譜峰擴展的主要因素包括渦流擴散、流動相傳質、滯留的流動相傳質以及柱外效應。液相色譜中的徑向擴散影響較弱，但滯留流動相傳質及柱外效應比較顯著。在高效液相色譜中，實驗條件應該包括小粒度、均勻的球形化學鍵合相、低粘度流動相、適當的流速和柱溫。液相色譜柱的分離性能受固定相粒度、柱長、柱內徑和填充狀況等因素的影響，這些參數也決定了樣品組分的保留時間。流動相的極性是影響分離的重要因素，流動相的選擇可以顯著改變組分分離狀況。流速對柱效的影響不大，但在實際操作中，流量仍是一個重要的可調參數。反相HPLC法是一種以表面非極性載體為固定相，以比固定相極性強的溶劑為流動相的液相色譜分離模式。樣品的保留值主要由固定相比表面積、鍵合相種類和濃度決定，保留值通常隨鏈長增長或鍵合相的疏水性增強而增加。樣品的保留值也可以通過改變流動相組成或溶劑強度來調整。在正相色譜中，溶劑極性越強，洗脫能力也越強，即極性強的溶劑是強溶劑。在反相色譜中，溶劑的強度隨溶劑的極性降低而增加，即極性弱的溶劑是強溶劑。刪除格式錯誤和明顯有問題的段落。改寫后的文章如下：色譜是一種分離和分析化合物的技術，廣泛應用于化學、生物化學、環境科學和醫學等領域。色譜技術的核心是色譜柱系統，包括載氣系統、進樣系統、色譜柱、溫控系統和檢測記錄系統。載氣系統的作用是提供純凈、穩定的載氣。進樣系統將液體或固體樣品氣化并快速轉移到色譜柱中。色譜柱是分離組分的地方，組分的分離效果取決于組分與固定液的親和力差異和固定液的性質。溫控系統控制氣化室、柱箱和檢測器的溫度。檢測記錄系統將組分的濃度或質量轉換為電信號并記錄。固定液的選擇原則是根據組分與固定液的親和力差異和固定液的性質。對于非極性物質，選擇非極性固定液，組分按沸點順序流出色譜柱；對于極性物質，選擇極性固定液，組分按極性順序分離；對于非極性和極性混合物，選擇極性固定液，非極性組分先出峰；對于能形成氫鍵的試樣，選擇極性或氫鍵型固定液，組分按形成氫鍵的能力大小先后流出；對于復雜的難分離物質，可以使用兩種或兩種以上的混合固定液。以上討論的原則僅供參考，具體選擇需要根據實踐來確定。20.氫焰檢測器是一種質量型檢測器，具有高靈敏度、快速響應、寬線性范圍等優點，是最常用的檢測器之一。但是，它無法檢測在氫焰中不電離的無機化合物。另外，熱導檢測器是一種濃度型檢測器，對任何氣體都會產生響應，具有通用性好、線性范圍寬、價格便宜、應用范圍廣等特點，但靈敏度較低。電子捕獲檢測器也是一種濃度型檢測器，具有高靈敏度和選擇性好的特點，是目前分析痕量電負性有機化合物最有效的檢測器。然而，對于無電負性的物質如烷烴等，它幾乎沒有響應。21.當u較小時，B/u占主導，因此選擇分子量較大的載氣如N2可以使組分的擴散系數變小。當u較大時，Cu占主導，選擇分子量較小的載氣如H2可以減小傳質阻力項Cu。對于高沸點混合物分析，柱溫可以低于沸點100~150℃。對于低沸點混合物，柱溫選擇在平均沸點50℃至平均沸點以下。對于寬沸程混合物，可以采用程序升溫的方法。22.色譜定量分析是基于被測物質的量與其峰面積的正比關系。然而，由于同一檢測器對不同物質具有不同的響應值，因此兩個相等量的物質得出的峰面積往往不相等，不能直接用峰面積來計算物質的含量。為了使檢測器產生的響應信號能真實地反映出物質的含量，需要對響應值進行校正，因此引入了“定量校正因子”。常用的定量方法有外標法、內標法和歸一化法。外標法是色譜定量分析中較為簡單的方法，適用于進樣量的重現性較好和操作條件較穩定的情況。內標法適用于只需測定試樣中某幾個組分或試樣中所有組分不可能全部出峰的情況。歸一化法適用于進樣量很少而體積不易準確測量的液體樣品。23.毛細管柱自行加工較為困難，通常需要購買成品柱。毛細管柱具有分離效能高、柱滲透性好、柱容量小、易實現氣質聯用、應用范圍廣等特點。一般毛細管的比滲透率約為填充柱的100倍，因此可以使用更長的毛細管柱（例如100米以上），而載氣的線速度可以保持不變。這是毛細管柱高柱效的主要原因。24.已知某柱的理論板數為11200，內徑為0.18mm；另一柱的理論板數為6790，內徑為0.29mm。根據公式n_eff=5.54(L/H_eff)^2，其中L為柱長，H_eff為有效塔板間距，可以計算出兩個柱的H_eff分別為0.18mm和0.29mm，從而計算出它們的有效塔板數分別為11219和6787。25.已知反應速率常數k=4.50，反應體積為100ml，總體積為250ml。通過計算得知反應時間為50秒，因此可以計算出反應物的濃度為50/250=0.2mol/L。根據公式k=R/t，其中R為反應速率，t為反應時間，可以計算出反應速率為4.5/50=0.09mol/L/s。因此，可以計算出反應物的初始濃度為0.09/4=0.0225mol/L。根據公式V=F/c，其中V為進樣量，F為流速，c為濃度，可以計算出進樣量為50/0.0225=2222.22μL。根據公式K=kM，其中K為靈敏度，M為進樣量，可以計算出靈敏度為100/2222