氣相色譜分析法習題一、簡答題1．簡要闡明氣相色譜分析的基本原理2．氣相色譜儀的基本設備涉及哪幾部分？各有什么作用?3．當下列參數變化時：(1）柱長縮短，(2）固定相變化，（3)流動相流速增加，(4)相比減少與否會引發分派系數的變化？為什么?4．當下列參數變化時：（1）柱長增加，（2）固定相量增加，(3)流動相流速減小，（4)相比增大與否會引發分派比的變化？為什么？5．試以塔板高度H做指標，討論氣相色譜操作條件的選擇.6．試述速率方程中A，B,C三項的物理意義.H-u曲線有何用途?曲線的形狀重要受那些因素的影響？7．當下述參數變化時:（1)增大分派比，（2）流動相速度增加，（3）減小相比，（4)提高柱溫，與否會使色譜峰變窄?為什么?8．為什么可用分離度R作為色譜柱的總分離效能指標?9．能否根據理論塔板數來判斷分離的可能性？為什么?10．試述色譜分離基本方程式的含義，它對色譜分離有什么指導意義?11．對擔體和固定液的規定分別是什么？12．試述“相似相溶”原理應用于固定液選擇的合理性及其存在的問題。13．試述熱導池檢測器的工作原理。有哪些因素影響熱導池檢測器的敏捷度？14．試述氫焰電離檢測器的工作原理.如何考慮其操作條件？15．色譜定性的根據是什么？重要有那些定性辦法?16．何謂保存指數?應用保存指數作定性指標有什么優點?17．有哪些慣用的色譜定量辦法?試比較它們的優缺點和使用范疇？二、選擇題1.在氣相色譜分析中，用于定性分析的參數是(）A保存值B峰面積C分離度D半峰寬2.在氣相色譜分析中，用于定量分析的參數是()A保存時間B保存體積C半峰寬D峰面積3。良好的氣-液色譜固定液為(）A蒸氣壓低、穩定性好B化學性質穩定C溶解度大,對相鄰兩組分有一定的分離能力DA、B和C4。使用熱導池檢測器時,應選用下列哪種氣體作載氣，其效果最佳？（)AH2BHeCArDN25。試指出下列說法中,哪一種不對的?氣相色譜法慣用的載氣是（)A氫氣B氮氣C氧氣D氦氣6。色譜體系的最小檢測量是指恰能產生與噪聲相鑒別的信號時(）A進入單獨一種檢測器的最小物質量B進入色譜柱的最小物質量C組分在氣相中的最小物質量D組分在液相中的最小物質量7。在氣—液色譜分析中,良好的載體為(）A粒度適宜、均勻,表面積大B表面沒有吸附中心和催化中心C化學惰性、熱穩定性好,有一定的機械強度DA、B和C8.熱導池檢測器是一種（）A濃度型檢測器B質量型檢測器C只對含碳、氫的有機化合物有響應的檢測器D只對含硫、磷化合物有響應的檢測器9.使用氫火焰離子化檢測器,選用下列哪種氣體作載氣最適宜?（）AH2BHeCArDN210。下列因素中,對色譜分離效率最有影響的是（）A柱溫B載氣的種類C柱壓D固定液膜厚度11．氣液色譜中，保存值事實上反映的物質分子間的互相作用力是：A。組分和載氣；

B.載氣和固定液;C。組分和固定液；

D.組分和載體、固定液12．柱效率用理論塔板數n或理論塔板高度h表達，柱效率越高，則:A。n越大，h越小;

B。n越小,h越大;

C.n越大,h越大；

D.n越小,h越小13．根據范姆特方程，色譜峰擴張、板高增加的重要因素是：A。當u較小時，分子擴散項；B.當u較小時，渦流擴散項；C。當u比較小時，傳質阻力項；

D。當u較大時,分子擴散項14．如果試樣中組分的沸點范疇很寬，分離不抱負，可采用的方法為:A。選擇適宜的固定相;

B.采用最佳載氣線速;C。程序升溫；

D.減少柱溫15．要使相對保存值增加,能夠采用的方法是：A.采用最佳線速；

B。采用高選擇性固定相；C。采用細顆粒載體；

D.減少柱外效應三、填空題1．在一定操作條件下,組分在固定相和流動相之間的分派達成平衡時的濃度比，稱為________________________________。2．為了描述色譜柱效能的指標，人們采用了_________理論。3．在線速度較低時,_____________項是引發色譜峰擴展的重要因素，此時宜采用相對分子量_______的氣體作載氣,以提高柱效.4．不被固定相吸附或溶解的氣體(如空氣、甲烷),從進樣開始到柱后出現濃度最大值所需的時間稱為____________________________。5．氣相色譜分析的基本過程是往氣化室進樣，氣化的試樣經_____________分離，然后各組分依次流經_______________，它將各組分的物理或化學性質的變化轉換成電量變化輸給統計儀,描繪成色譜圖。6．在一定的溫度和壓力下，組分在固定相和流動相之間的分派達成的平衡，隨柱溫柱壓變化，而與固定相及流動相體積無關的是________________________。如果既隨柱溫、柱壓變化、又隨固定相和流動相的體積而變化，則是___________________________。7．描述色譜柱效能的指標是___________，柱的總分離效能指標是__________。8．氣相色譜的儀器普通由、、、、和構成9．分派比又叫或，是指。10．氣相色譜的濃度型檢測器有，;質量型檢測器有，；其中TCD使用氣體時敏捷度較高；FID對的測定敏捷度較高;ECD只對有響應;之因此有濃度型和質量型檢測器的區別，重要是由于.四、正誤判斷1．試樣中各組分能夠被互相分離的基礎是各組分含有不同的熱導系數.（)2．組分的分派系數越大,表達其保存時間越長。（)3．熱導檢測器屬于質量型檢測器，檢測敏捷度與橋電流的三次方成正比.（）4．速率理論給出了影響柱效的因素及提高柱效的途徑。()5．在載氣流速比較高時,分子擴散成為影響柱效的重要因素。（)6．分離溫度提高，保存時間縮短，峰面積不變.()7．某試樣的色譜圖上出現三個色譜峰，該試樣中最多有三個組分.（）8．分析混合烷烴試樣時，可選擇極性固定相,按沸點大小次序出峰。(）9．組分在流動相和固定相兩相間分派系數的不同及兩相的相對運動構成了色譜分離的基礎。（）10．氣液色譜分離機理是基于組分在兩相間重復多次的吸附與脫附，氣固色譜分離是基于組分在兩相間重復多次的分派。（）11．色譜柱理論塔板數n與保存時間的平方成正比，組分的保存時間越長,色譜柱理論塔板數越大，tR值越大，分離效率越高.（)12．在色譜分離過程中，單位柱長內，組分在兩相向的分派次數越多，分離效果越好。(）13．可作為氣固色譜固定相的擔體必須是能耐壓的球形實心物質。（）14．檢測器性能好壞將對組分分離度產生直接影響。(）15．氣液色譜固定液普通是在使用溫度下含有較高熱穩定性的大分子有機化合物。（）16．采用相對分子質量大的氣體作為載氣,有助于減少分子擴散,提高柱效，但熱導檢測器敏捷度較低。（）17．根據速率理論，提高柱效的途徑有減少固定相粒度、增加固定液液膜厚度。()18．柱效隨載氣流速的增加而增加.（)19．速率理論方程式的一階導數等于零時的流速為最佳流速。()20．氫氣含有較大的熱導系數,作為氣相色譜的載氣,含有較高的檢測敏捷度,但其分子質量較小也使速率理論中的分子擴散項增大,使柱效減少。()21．根據速率理論,毛細管色譜高柱效的因素之一是由于渦流擴散項A=0.（)22．色譜的塔板理論提出了衡量色譜柱效能的指標，速率理論則指出了影響柱效的因素。()23．將玻璃毛細管色譜柱制作成異形柱（如梅花形）要比普通的圓形柱含有更高的柱效。(）24．色譜分離時,增加柱溫，組分的保存時間縮短,色譜峰的峰高變低，峰寬變大，但峰面積保持不變.（）25．控制載氣流速是調節分離度的重要手段，減少載氣流速，柱效增加，當載氣流速降到最小時,柱效最高，但分析時間較長.(）26．有人測試色譜柱效時，發現增加載氣流速，柱效下降，減小載氣流速，柱效增加，故得出結論:柱效與載氣流速成反比。（）27．當用苯測定某分離柱的柱效能時,成果表明該柱有很高的柱效，用其分離混合醇試樣時，一定能分離完全。（）28．當用一支極性色譜柱分離某烴類混合物時，經多次重復分析，所得色譜圖上均顯示只有3個色譜峰,結論是該試樣只含有3個組分。（）29．采用色譜歸一化法定量的前提條件是試樣中全部組分全部出峰.（）30．色譜內標法對進樣量和進樣重復性沒有規定,但規定選擇適宜的內標物和精確配制試樣.(）31．色譜外標法的精確性較高，但前提是儀器穩定性高和操作重復性好.（）32．FID檢測器對全部的化合物都有響應，故屬于廣譜型檢測器。（）33．電子俘獲檢測器對含有S，P元素的化合物含有很高的敏捷度。（）34．毛細管氣相色譜分離復雜試樣時，普通采用程序升溫的辦法來改善分離效果。(）35．毛細管色譜的色譜柱前需要采用分流裝置是由于毛細管色譜柱對試樣負載量很小；柱后采用“尾吹”裝置是由于柱后流出物的流速太慢.(）氣相色譜分析法習題解答一、簡答題1．簡要闡明氣相色譜分析的基本原理答：借在兩相間分派原理而使混合物中各組分分離。氣相色譜就是根據組分與固定相與流動相的親和力不同而實現分離。組分在固定相與流動相之間不停進行溶解、揮發（氣液色譜)，或吸附、解吸過程而互相分離,然后進入檢測器進行檢測。2．氣相色譜儀的基本設備涉及哪幾部分?各有什么作用?答：氣路系統、進樣系統、分離系統、溫控系統以及檢測和統計系統．氣相色譜儀含有一種讓載氣持續運行的管路密閉的氣路系統．進樣系統涉及進樣裝置和氣化室．其作用是將液體或固體試樣，在進入色譜柱前瞬間氣化，然后快速定量地轉入到色譜柱中．3．當下列參數變化時:（1)柱長縮短，（2)固定相變化，（3）流動相流速增加,（4)相比減少與否會引發分派系數的變化？為什么？答:固定相變化會引發分派系數的變化，由于分派系數只于組分的性質及固定相與流動相的性質有關。因此：（1)柱長縮短不會引發分派系數變化(2）固定相變化會引發分派系數變化（3）流動相流速增加不會引發分派系數變化（4）相比減少不會引發分派系數變化4．當下列參數變化時:(1)柱長增加，(2）固定相量增加,(3）流動相流速減小，（4）相比增大與否會引發分派比的變化?為什么?答：k=K/,而VM/VS，分派比除了與組分、兩相的性質、柱溫、柱壓有關外，還與相比有關,而與流動相流速、柱長無關。故：不變化，增加，不變化，減小.5．試以塔板高度H做指標,討論氣相色譜操作條件的選擇.答:提示：重要從速率理論（vanDeemerequation）來解釋,同時考慮流速的影響，選擇最佳載氣流速。(1)選擇流動相最佳流速。（2）當流速較小時，能夠選擇相對分子質量較大的載氣(如N2，Ar），而當流速較大時,應當選擇相對分子質量較小的載氣（如H2,He），同時還應當考慮載氣對不同檢測器的適應性。（3）柱溫不能高于固定液的最高使用溫度，以免引發固定液的揮發流失。在使最難分離組分能盡量好的分離的前提下，盡量采用較低的溫度，但以保存時間適宜，峰形不拖尾為度。（4）固定液用量：擔體表面積越大,固定液用量能夠越高，允許的進樣量也越多，但為了改善液相傳質，應使固定液膜薄某些。(5）對擔體的規定：擔體表面積要大，表面和孔徑均勻。粒度規定均勻、細小（但不適宜過小以免使傳質阻力過大)（6）進樣速度要快，進樣量要少，普通液體試樣0.1～5uL,氣體試樣0。1～10mL.(7）氣化溫度：氣化溫度要高于柱溫30—70℃。6．試述速率方程中A，B，C三項的物理意義。H—u曲線有何用途？曲線的形狀重要受那些因素的影響？答：A稱為渦流擴散項,B為分子擴散項，C為傳質阻力項。下面分別討論各項的意義：（1)渦流擴散項A氣體碰到填充物顆粒時，不停地變化流動方向，使試樣組分在氣相中形成類似“渦流”的流動，因而引發色譜的擴張。由于A=2λdp，表明A與填充物的平均顆粒直徑dp的大小和填充的不均勻性λ有關,而與載氣性質、線速度和組分無關，因此使用適宜細粒度和顆粒均勻的擔體，并盡量填充均勻，是減少渦流擴散，提高柱效的有效途徑。（2)分子擴散項B/u由于試樣組分被載氣帶入色譜柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空間中,在“塞子”的前后(縱向)存在著濃差而形成濃度梯度，因此使運動著的分子產生縱向擴散。而B=2rDgr是因載體填充在柱內而引發氣體擴散途徑彎曲的因數(彎曲因子），Dg為組分在氣相中的擴散系數。分子擴散項與Dg的大小成正比,而Dg與組分及載氣的性質有關：相對分子質量大的組分，其Dg小，反比于載氣密度的平方根或載氣相對分子質量的平方根,因此采用相對分子質量較大的載氣（如氮氣)，可使B項減少，Dg隨柱溫增高而增加，但反比于柱壓。彎曲因子r為與填充物有關的因素。（3)傳質項系數CuC涉及氣相傳質阻力系數Cg和液相傳質阻力系數C1兩項。所謂氣相傳質過程是指試樣組分從移動到相表面的過程，在這一過程中試樣組分將在兩相間進行質量交換，即進行濃度分派.這種過程若進行緩慢，表達氣相傳質阻力大，就引發色譜峰擴張.對于填充柱:液相傳質過程是指試樣組分從固定相的氣液界面移動到液相內部,并發生質量交換，達成分派平衡，然后以返回氣液界面的傳質過程。這個過程也需要一定時間，在此時間，組分的其它分子仍隨載氣不停地向柱口運動,這也造成峰形的擴張。對于填充柱，氣相傳質項數值小,能夠無視。由上述討論可見，范弟姆特方程式對于分離條件的選擇含有指導意義。它能夠闡明，填充均勻程度、擔體粒度、載氣種類、載氣流速、柱溫、固定相液膜厚度等對柱效、峰擴張的影響.用在不同流速下的塔板高度H對流速u作圖，得H-u曲線圖。在曲線的最低點，塔板高度H最小(H最小）。此時柱效最高。該點所對應的流速即為最佳流速u最佳，即H最小可由速率方程微分求得：則：因此：當流速較小時，分子擴散（B項）就成為色譜峰擴張的重要因素,此時應采用相對分子質量較大的載氣（N2，Ar），使組分在載氣中有較小的擴散系數.而當流速較大時，傳質項（C項)為控制因素，宜采用相對分子質量較小的載氣（H2，He)，此時組分在載氣中有較大的擴散系數,可減小氣相傳質阻力,提高柱效。7．當下述參數變化時：(1)增大分派比，（2）流動相速度增加，（3)減小相比，(4）提高柱溫，與否會使色譜峰變窄？為什么?答：(1）保存時間延長，峰形變寬（2)保存時間縮短，峰形變窄（3）保存時間延長，峰形變寬（4)保存時間縮短,峰形變窄8．為什么可用分離度R作為色譜柱的總分離效能指標?答：分離度同時體現了選擇性與柱效能，即熱力學因素和動力學因素,將實現分離的可能性和現實性結合起來。9．能否根據理論塔板數來判斷分離的可能性？為什么？答：不能,有效塔板數僅表達柱效能的高低,柱分離能力發揮程度的標志，而分離的可能性取決于組分在固定相和流動相之間分派系數的差別.10．試述色譜分離基本方程式的含義，它對色譜分離有什么指導意義？答:色譜分離基本方程式以下:它表明分離度隨體系的熱力學性質（和的變化而變化,同時與色譜柱條件（n變化）有關>(1)當體系的熱力學性質一定時(即組分和兩相性質擬定），分離度與n的平方根成正比，對于選擇柱長有一定的指導意義，增加柱長可改善分離度，但過分增加柱長會明顯增加保存時間，引發色譜峰擴張.同時選擇性能優良的色譜柱并對色譜條件進行優化也能夠增加n，提高分離度.(2）方程式闡明，k值增大也對分離有利,但k值太大會延長分離時間，增加分析成本。(3）提高柱選擇性能夠提高分離度分離效果越好因此能夠通過選擇適宜的固定相增大不同組分的分派系數差別從而實現分離11．對擔體和固定液的規定分別是什么？答：對擔體的規定;（1）表面化學惰性，即表面沒有吸附性或吸附性很弱，更不能與被測物質起化學反映.（2）多孔性，即表面積大,使固定液與試樣的接觸面積較大.(3）熱穩定性高，有一定的機械強度，不易破碎。(4)對擔體粒度的規定，要均勻、細小，從而有助于提高柱效。但粒度過小，會使柱壓減少，對操作不利.普通選擇40-60目，60-80目及80-100目等。對固定液的規定：（1）揮發性小,在操作條件下有較低的蒸氣壓，以避免流失(2）熱穩定性好,在操作條件下不發生分解,同時在操作溫度下為液體.(3)對試樣各組分有適宜的溶解能力，否則，樣品容易被載氣帶走而起不到分派作用。（4）含有較高的選擇性，即對沸點相似或相近的不同物質有盡量高的分離能力.（5)化學穩定性好,不與被測物質起化學反映。擔體的表面積越大，固定液的含量能夠越高。12．試述“相似相溶"原理應用于固定液選擇的合理性及其存在的問題。解：樣品混合物能否在色譜上實現分離，重要取決于組分與兩相親和力的差別，及固定液的性質。組分與固定液性質越相近，分子間互相作用力越強。根據此規律：（1）分離非極性物質普通選用非極性固定液,這時試樣中各組分按沸點次序先后流杰出譜柱，沸點低的先出峰，沸點高的后出峰。(2）分離極性物質，選用極性固定液，這時試樣中各組分重要按極性次序分離，極性小的先流杰出譜柱，極性大的后流杰出譜柱.(3)分離非極性和極性混合物時，普通選用極性固定液，這時非極性組分先出峰，極性組分（或易被極化的組分)后出峰.(4)對于能形成氫鍵的試樣、如醉、酚、胺和水等的分離.普通選擇極性的或是氫鍵型的固定液，這時試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵的能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出.(5)對于復雜的難分離的物質能夠用兩種或兩種以上的混合固定液。以上討論的僅是對固定液的大致的選擇原則，應用時有一定的局限性。事實上在色譜柱中的作用是較復雜的,因此固定液酌選擇應重要靠實踐.13．試述熱導池檢測器的工作原理.有哪些因素影響熱導池檢測器的敏捷度?解:熱導池作為檢測器是基于不同的物質含有不同的導熱系數。當電流通過鎢絲時、鎢絲被加熱到一定溫度，鎢絲的電阻值也就增加到一定位（普通金屬絲的電阻值隨溫度升高而增加).在未進試樣時，通過熱導池兩個池孔(參比池和測量池)的都是載氣.由于載氣的熱傳導作用，使鎢絲的溫度下降,電阻減小，此時熱導池的兩個池孔中鎢絲溫度下降和電阻減小的數值是相似的。在進入試樣組分后來，裁氣流經參比池，而裁氣帶著試樣組分流經測量池，由于被測組分與載氣構成的混合氣體的導熱系數和裁氣的導熱系數不同，因而測量池中鎢絲的散熱狀況就發生變化，使兩個池孔中的兩根鎢絲的電阻值之間有了差別。此差別能夠運用電橋測量出來.橋路工作電流、熱導池體溫度、載氣性質和流速、熱敏元件阻值及熱導池死體積等均對檢測器敏捷度有影響。14．試述氫焰電離檢測器的工作原理。如何考慮其操作條件?解：對于氫焰檢測器離子化的作用機理,至今還不十分清晰.現在認為火焰中的電離不是熱電離而是化學電離，即有機物在火焰中發生自由基反映而被電離.化學電離產生的正離子（CHO+、H3O+)和電子(e)在外加150~300v直流電場作用下向兩極移動而產生微電流。經放大后，統計下色譜峰。氫火焰電離檢測器對大多數的有機化合物有很高的敏捷度，故對痕量有機物的分析很適宜。但對在氫火焰中不電離的元機化合物例如CO、CO2、SO2、N2、NH3等則不能檢測。15．色譜定性的根據是什么?重要有那些定性辦法?解：根據組分在色譜柱中保存值的不同進行定性。重要的定性辦法重要有下列幾個:(1）直接根據色譜保存值進行定性（2)運用相對保存值r21進行定性(3）混合進樣（4）多柱法(5)保存指數法（6）聯用技術(7)運用選擇性檢測器16．何謂保存指數？應用保存指數作定性指標有什么優點?答:用兩個緊靠近待測物質的原則物（普通選用兩個相鄰的正構烷烴)標定被測物質，并使用均一標度（即不用對數)，用下式定義:X為保存值(tR’,VR'，或對應的統計紙距離）,下腳標i為被測物質，Z，Z+1為正構烷烴的碳原子數，XZ<Xi<XZ+1，IZ=Z×100優點:精確度高，可根據固定相和柱溫直接與文獻值對照而不必使用原則試樣。17．有哪些慣用的色譜定量辦法?試比較它們的優缺點和使用范疇?（1)