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高教第五版分析化学课后习题及思考题答案第12章

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流动相作为载液,试样进入色谱柱后,随着载液的流动,试样在固定相上不断被吸附及脱附,根据各种物质在固定相上吸附能力强弱的不同而分离。

液-液分配色谱:固定相是由担体与其表面涂覆的一层固定液所组成,试样随载液流动时,在载液与固定液之间进行分配,从而使分配系数不同的各组分得到分离。液-液分配色谱除了可选用不同极性的固定液之外,还可通过改变载液的极性以达到良好的分离效果,这是和气相色谱法的不同之处。在液—液分配色谱中,若载液的极性弱于固定液,称为正相液-液色谱;反之,若载液的极性强于固定液,则称为反相液—液色谱,二者的出峰顺序恰好相反。

离子交换色谱法:固定相为离子交换树脂,其上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的离子可以进行交换,各种离子根据它们对交换树脂亲和力的不同得以分离。 空间排阻色谱法:以凝胶为固定相,凝胶是一种经过交联,而有立体网状结构的多聚体,具有数纳米到数百纳米大小的孔径。当试样随流动相进入色谱柱,在凝胶间隙及孔穴旁流过时,试样中的大分子、中等大小的分子和小分子或直接通过色谱柱,或进入某些稍大的孔穴,有的则能渗透到所有孔穴,因而它们在柱上的保留时间各不相同,最后使大小不同的分子可以分别被分离、洗脱。对同系物来说,洗脱体积是相对分子质量的函数,所以相对分子质量大小不同的组分将得到分离。

34.什么是化学键合固定相?有什么优点?

答:化学键合固定相,是通过化学反应把有机分子键合到担体硅胶表面游离的羟基上,以代替机械涂渍的液体固定相,它很好地解决了固定相的流失问题。采用化学键合固定相的色谱柱具有稳定性好,寿命长;表面无液坑,比—般液体固定相传质快;可以键合不同的官能团,能灵活改变选择性等优点。化学键合固定相还可应用于离了交换色谱法中。

35.什么是正相色谱和反相色谱?

答:流动相的极性弱于固定液,称为正相色谱;反之,若流动相的极性强于固定液,则称为反相色谱。

36.高效液相色谱法常用哪几种检测器?简单说明它们的作用原理。

答:高效液相色谱要求检测器具有灵敏度高、重现性好,响应快、检测限低、线性范围宽、应用范围广等特性。目前应用较广的有紫外光度检测器,差示折光检测器,荧光检测器等数种。

(1)紫外光度检测器:紫外光度检测器的作用原理是基于待测组分在流出色谱柱后对特定波长紫外光的选择性吸收的大小,待测组分的浓度与吸光度的关系遵从比尔定律。

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这种检测器的灵敏度很高,其最小检测浓度可达10g·mL。对温度和流速都不敏感,可用于梯度洗提,结构也较简单。其缺点是不适用于对紫外光完全不吸收的试样,也不能使用对紫外光不透过的溶剂如苯等。

(2)荧光检测器:荧光检测器是利用许多物质在受到紫外光激发后能发射荧光的性质而制成的检测器。被测物受强激发光照射后,辐射出比紫外光波长更长的荧光,荧光强度与被测物浓度成正比,通过荧光检测器采用光电倍增管使光信号转变为电信号检测出来。荧光检测器的灵敏度一般要比紫外光度检测器高2个数量级,选择性也好.但其线性范围较差。

(3)差示折光检测器:差示折光检测器是利用连续测定工作池中试液折射率的变化,来测定试液浓度的检测器。溶有被测组分的载液和单纯载液之间折射率之差,和被侧组分在试液中的浓度直接有关,因此可以根据折射率的改变,测定被测组分。

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习 题

1.色谱图上有两个色谱峰,它们的保留时间和峰底宽度分别为tR1=3 min20s,tR2=3 min50s,Wb(1)=2.9mm,Wb(2)=3.2mm。已知tM=20s。纸速为1 cm·min求这两个色谱峰的相对保留值r21和分离度R。

解:两个色谱峰的相对保留时间为: t t

由公式: r21?-1

-1

R1= tR1

-t-t

M

= 200 - 20 = 180s

R2= tR2

M

= 230 – 20 = 210s

tR2'tR1'?210?1.17 180因为纸速为1 cm·min,所以:Wb(1)= 2.9mm =0.29 min = 17.4 s

Wb(1)= 3.2mm =0.32 min = 19.2 s

由公式:R?2tR2?tR1210?180?2?1.64

Wb(2)?Wb(1)19.2?17.4答:这两个色谱峰的相对保留值r21 为1.17,分离度R为1.64。

2.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 = 1mm,需要多长的色谱性才能将两组分完全分离(即R =1.5)?

解:由公式:L?16R2(r21221.162)H有效?16?1.5()?1?1890mm?1.89mr21?11.16?1

答:需要约2 m长的色谱性才能将两组分完全分离。

3.测得石油裂解气的色谱图(前面四个组分为经过衰减l/4而得到),经测定各组分的fˊ值和从色谱图量出各组分的峰面积分别如下:

出峰次序 峰面积 校正因子f′ 空气 34 0.84 甲烷 214 0.74 二氧化碳 4.5 1.00 乙烯 278 1.00 乙烷 77 1.05 丙烯 250 1.28 丙烷 47.3 1.36 用归一化法求各组分的质量分数。

解: 由公式: Wi?fi'Aii?1?fiAi'n?10000

w空气 ={4×0.84×34/[4×(0.84×34+0.74×214+1.00×4.5+1.00×278)

+1.05×77+1.28×250+1.36×47.3]}×100%

= 114.24/2350.508 ×100% = 4.86% 同理:w甲烷 =(4×0.74×214/2350.508)×100%

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= 26.95%

w二氧化碳 =(4×1.00×4.5/2350.508)×100% =0.76%

w乙烯 =(4×1.00×278/2350.508)×100% =47.31%

w乙烷 =(1.05×77/2350.508)×100% =3.44%

w丙烯 =(1.28×250/2350.508)×100% =13.61%

w丙烷 =(1.36×47.3/2350.508)×100% =2.74%

答:各组分的质量分数分别为:空气4.86%;甲烷26.95%;二氧化碳0.76%; 乙烯47.31%; 乙烷3.44%; 丙烯13.61%; 丙烷2.74%。

4.有一试样含有甲酸,乙酸、丙酸及不少水、苯等物质。称取试样1.055 g,以环己酮作内标,称取0.1907g环己酮加到试样中,混合均匀后,吸取此试液3μL进样,得到色谱图,从色谱图上测量出各组分峰面积。已知Sˊ值:

甲酸 14.8 0.261 乙酸 72.6 0.562 环己酮 133 1.00 丙酸 42.4 0.938 峰面积 响应值Sˊ 求甲酸,乙酸、丙酸的质量分数各为多少?

解:由响应值Sˊ可求得各组分相对于环己酮的校正因子fi,

即:fi=1/ Siˊ

则:各组分相对于环己酮的校正因子分别为:

甲酸:3.83;乙酸:1.78;丙酸:1.07

由公式:Wi?msfiAi?10000 mAsw甲酸=[0.1907 ×3.83×14.8/(1.055×133)]×100% =7.7%

w乙酸=[0.1907 ×1.78×72.6/(1.055×133)]×100% =17.56%

w丙酸=[0.1907 ×1.07×42.4/(1.055×133)]×100%

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