现代仪器分析技术及其在食品中的应用课后答案

第二章习题解答1.简要说明气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。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分离。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、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。8.为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?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.个20.在一根2m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为1’20“,2‘2”及3’1“；半峰宽为0.211cm,0.291cm,0.409cm，已知记录纸速为1200mm.h-1,求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。解：三种组分保留值用记录纸上的距离表示时为：苯：（1+20/60）×[（1200/10）/60]=2.67cm甲苯：(2+2/60)×2=4.07cm乙苯:(3+1/60)×2=6.03cm故理论塔板数及塔板高度分别为：甲苯和乙苯分别为：1083.7,0.18cm;1204.2,0.17cm)1)(1(41)(2121)1()2(kknYYttRRR%100%%100%11nihishisiniAisAisihfhfmorAfAfmcmmnLHYtnR23.0)(00225.009.887/2/09.887)211.067.2(54.5)(54.5222/1苯苯解：（1）从图中可以看出，tR2=17min,Y2=1min,所以；n=16(-tR2/Y2)2=16×172=4624(2)t’R1=tR1-tM=14-1=13mint”R2=tR2–tM=17-1=16min相对保留值a=t’R2/t’R1=16/13=1.231根据公式：L=16R2[(1.231/(1.231-1)]2Heff通常对于填充柱，有效塔板高度约为0.1cm,代入上式，得：L=102.2cm≃1m22.分析某种试样时，两个组分的相对保留值r21=1.11,柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能完全分离？解：根据公式得L=3.665m25.丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：组分保留时间/min峰宽/min空气丙烯(P)丁烯(B)0.53.54.80.20.81.0计算：（1）丁烯的分配比是多少？（2）丙烯和丁烯的分离度是多少？解：（1）kB=t’R(B)/tM=(4.8-0.5)/0.5=8.6(2)R=[tR(B)-tR(P)]×2/(YB+YP)=(4.8-3.5)×２／(1.0+0.8)=1.4426.某一气相色谱柱，速率方程中A,B,C的值分别为0.15cm,0.36cm2.s-1和4.3×10-2s，计算最佳流速和最小塔板高度。解：uopt=(B/C)1/2=(0.36/4.3×10-2)1/2=2.89cm.s-1Hmin=A+2(BC)1/2=0.15+2×(0.36×4.3×10-2)1/2=0.40cm27.在一色谱柱上，测得各峰的保留时间如下：组分空气辛烷壬烷未知峰tR/min０.６13.917.915.4求未知峰的保留指数。解：将有关数据代入公式得：I=[(log14.8–log13.3)/(log17.3-log13.3)+8]×100=840.6429.测得石油裂解气的气相色谱图（前面四个组分为经过衰减1/4而得到），经测定各组分的f值并从色谱图量出各组分峰面积为：出峰次序空气甲烷二氧化碳乙烯乙烷丙烯丙烷)1(41effHLR峰面积校正因子f340.842140.744.51.002781.00771.052501.2847.31.36用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少？解：根据公式：故：CH4,CO2,C2H4,C2H6,C3H6,C3H8的质量分数分别为：wCH4=(214×0.74×4/2471.168)×100%=25.63%wCO2=(4.5×1.00×4/2471.168)×100%=0.73%wC2H4=(278×4×1.00/2471.168)×100%=45.00%wC2H6=(77×4×1.05/2471.168)×100%=13.09%wC3H6=(250×1.28/2471.168)×100%=12.95%wC3H8=(47.3×1.36/2471.68)×100%=2.60%30.有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质，称取此试样1.055g。以环己酮作内标，称取环己酮0.1907g，加到试样中，混合均匀后，吸取此试液3mL进样，得到色谱图。从色谱图上测得各组分峰面积及已知的S’值如下表所示：甲酸乙酸环己酮丙酸峰面积响应值S’1.4.80.26172.60.5621331.0042.40.938求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。解：根据公式：求得各组分的校正因子分别为：3.831;1.779;1.00;1.07代入质量分数的表达式中得到各组分的质量分数分别为：w甲酸＝(14.8/133)×(0.1907/1.055)×3.831×100%=7.71%w乙酸=(72.6/133)×(0.1907/1.055)×1.779×100%=17.55%w丙酸＝(42.4/133)×(0.1907/1.055)×1.07×100%=6.17%31.在测定苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的峰高校正因子时，称取的各组分的纯物质质量，以及在一定色谱条件下所得色谱图上各组分色谱峰的峰高分别如下：求各组分的峰高校正因子，以苯为标准。%100%100%100iiiiiiiifAfAmmmmw168.247136.13.4728.1250405.177400.1278400.15.4474.0214iifA'/1'%100sfmmfAfAwsssiii及苯甲苯乙苯邻二甲苯质量/g峰高/mm0.5967180.10.547884.40.612045.20.668049.0解：对甲苯：f甲苯＝(hs/hi)×(mi/ms)=180.1×0.5478/(84.4×0.5967)=1.9590同理得：乙苯：4.087;邻二甲苯：4.115解：先利用峰高乘以半峰宽计算各峰面积，然后利用归一化法求各组分质量分数。根据公式A=hY1/2,求得各组分峰面积分别为：124.16;249.84;254.22;225.4从而求得各组分质量分数分别为：苯酚：12.71%;邻甲酚：28.58%;间甲酚：31,54%;对甲酚：27.15%32.1306.830iifA解：分别用各组分纯物质与内标物质甲苯组成的混合物的色谱峰峰高对对其质量分数作图，即可绘制各自的工作曲线。相关数据如下：苯对二甲苯邻二甲苯峰高质量分数峰高质量分数峰高质量分数0.2340.4240.6080.8380.10960.18440.24770.33390.0800.1570.2470.3340.41670.57400.67570.74250.0310.0550.0970.1310.34810.47730.60090.6801苯的工作曲线从图中查得当苯峰高与甲苯峰高比值为0.341时，未知物中，苯与内标物混合物中苯的质量分数为0.152.设未知试样中含苯为xg,则：w=x/(x+0.0421)=0.152，解得：x=0.0421w/(1-w)=0.007546g苯的质量／（苯质量＋甲苯质量）0.100.150.200.250.300.350.20.30.40.50.60.70.80.9hw对二甲氯的标准曲线当对二氯苯与甲苯的峰高比为0.298时，未知样中，对二氯苯与甲苯二元混合物中对二氯苯的质量分数查得为0.725。即未知物中对二氯苯的质量为0.0421×0.725/(1-0.725)=0.111g邻二氯苯工作曲线当邻二氯苯与甲苯的峰高比为0.042时，查得邻二氯苯在其与甲苯二元体系中的质量分数为0.4053，同理，求得未知样中邻二氯苯的质量为：0.0421×0.4053/(1-0.4053)=0.0287g故未知样中苯、对二氯苯、邻二氯苯的质量分数分别为：0.007546/5.119×100%=0.147%0.111/5.119×100%=2.168%0.0287/5.119×100%=0.561%第三章思考题解答1.从分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点。解：二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，克服阻力。同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，分离方式也比较多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等。但是二者均可与MS等联用。二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。而只要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受0.400.450.500.550.600.650.700.750.050.100.150.200.250.300.35hw0.300.350.400.450.500.550.600.650.700.020.040.060.080.100.120.14hw沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。第九章习题解答1.试简述产生吸收光谱的原因．解：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸收光谱．第十章红外光谱法习题解答1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?解:条件:激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程．解：基本依据：红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。定性分析的过程如下：(1)试样的分离和精制；(2)了解试样有关的资料；(3)谱图解析；(4)与标准谱图对照;(5)联机检索