仪器分析原理-第二阶段练习

1江南大学现代远程教育第二阶段练习题考试科目:《仪器分析原理》第4章至第5章（总分100分）一、名词解释(每小题3分，共计30分)；1、吸附柱层析：吸附柱层析是以固体吸附剂为固定相,以有机溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种层析方法。2、大孔吸附树脂法:是有机高聚物吸附剂,有较好的吸附性能,他的化学结构与交换树脂类似。他的吸附作用是通过表面吸附，表面电性或形成氢键。3、正相层析:固定相的极性大于流动相的一种液相层析类型。流动相极性越低，被分离的化合物在层析系统中的保留时间越长。4、凝胶色谱:利用分子筛分离物质的一种方法。5、色谱图:色谱图是指被分离组分的检测信号随时间分布的图象。6、气路系统:流动相连续运行的密闭管路系统,包括气源,净化器,气体流速控制,测量装置。7、涂壁开管柱:是将固定液均匀的涂在密闭管路系统，包括气源，净化器，气体流速控制，测量装置。8、载体涂渍开管柱:先在毛细管内壁上一层载体,如硅藻土载体,在此载体上涂固定液,此种毛细管柱液漠厚,柱容量较涂壁开管柱柱大。9、固体固定相:一般采用固体吸附剂,主要用于分离和分析永久性气体及气态烃类物质。10、质量型检测器:检测的是载气中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间内进入检测器的某组分的量成正比。11、聚酰胺吸附层析：属于氢键吸附，聚酰胺通过分子中的酰胺羰基与酚羟基，或酰胺键上游离胺基与羰基形成氢键缔合而产生吸附。12、分配色谱：将两相溶剂中的一相涂覆在硅胶等载体上作为固定相，再用与固定相不相混溶的另一相溶剂作为流动相，物质可在两相溶剂相对做逆流移动过程中不断进行动态分配而得以分离。13、反相层析：以弱极性成分如石蜡油为固定相，流动相则以水、乙腈、甲醇强极性溶剂，则两相可以颠倒，称之为反相(reversephase)层析，更适合于水溶性成分的分离。14、离子交换色谱：由于不同离子与同一树脂交换能力不同，在柱上形成色谱带，用适当的洗脱剂进行洗脱交换，可将吸附物质按先后顺序从柱上洗脱下来，即可实现不同组分物质的分离。15、色谱峰：色谱图中曲线突起的部分称为色谱峰，由于响应信号的大小或强度与物质的量或物质的浓度成正比，色谱流出曲线实际上是物质的量或浓度—时间曲线。16、汽化室：液体样品在进柱之前必须变成蒸气的场所叫气化室。气化室位于进样口的下端。17、多孔层开管柱：在管壁上涂一层多孔性吸附剂固体微粒，实际上是气固色谱开管柱。218、交联型开管柱：采用交联引发剂，在高温处理下，把固定液交联到毛细管内壁上，是一种高效、耐温及抗溶剂冲刷的一类较理想的毛细管柱。19、聚合物固定相：聚合物固定相既是载体又起固定液作用，可活化后直接用于分离，也可作为载体在其表面涂渍固定液后再用，由于是人工合成的，其孔径大小及表面积可以控制。20、浓度型检测器：测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和进入检测器的浓度成正比。二、填空题(每空1分，共计20分)；1、色谱法是基于混合物各组分在_两相_之间的_不均匀分配_进行分离的一种方法。是各个组分对两相_亲和力的不同_和向_两相不均匀分配的_可能性。由于混合物中各组分对两相的亲和力有差异，它们穿过固定相的_流动速度_就有不同，从而得到分离。2、聚酰胺吸附层析是聚酰胺通过分子中的_酰胺羰基_与_酚羟基_，或_酰胺键上游离胺基_与_羰基_形成氢键缔合而产生吸附。吸附强弱则取决于各种化合物与之形成_氢键缔合_的能力。3、色谱分析只有当各组分分离之后，才能进行_定性和定量_分析。两组分色谱峰间的_距离_与它们在两相中的分配平衡或分配系数_有关，两组分分配系数相差_越大_，两色谱峰间的距离就_越大_。4、当样品被载气带入柱中，就会溶解在固定相中。当样品中含有多个组分时，由于他们在固定相中的_溶解度_不同，经过一段时间后，各组分在柱中的_运行速度_也就不同。溶解度小的组分_先离开_色谱柱，而_溶解度大_的组分_后离开_色谱柱。5、在柱色谱分离过程中，用一定的溶剂系统洗脱柱子时，由于溶剂(洗脱剂)与混合物里各组分争夺吸附剂的_活性表面_，发生_吸附与解吸过程_，解吸出来的组分与溶剂始终存在着对_吸附剂的竞争吸附_，因此吸附与解吸始终贯穿整个柱色谱过程。由于不同化合物_结构及性质_上的差异，洗脱剂对它们的_洗脱能力_也是不同的，被分离物与吸附剂表面分子的相互作用被吸附。6、在离子交换树脂柱中，样品溶液流过交换柱，_中性分子_及具有_相反电荷的离子_通过柱子从柱底流出，而具有_相同电荷的离子_则与树脂上的交换基团进行_离子交换_并被_吸附到_柱上。7、在塔板理论中峰高与_塔板数n_和_进样量m_成正比，与组分的_保留值_成反比。当保留值和进样量一定时，理论塔板数越多(柱效高)，_色谱峰越高_；当理论塔板数和进样量一定时，保留值越大，峰高_越低，峰区域变宽，_峰形变秃。8、载气在进入色谱仪之前，必须经过_净化_处理，由_气体净化管_来完成，常用的有_活性炭_、硅胶和_分子筛_，分别用来除去_烃类物质_、水分和氧气。三、简述题(每小题5分，共计20分)；31、选择性。答：就是固定相对于两个相邻组分的相对保留值，也就是某一难分离物质对调整保留值之比。2、柱效和选择性对色谱分离的影响。答：两色谱法距离近且峰型宽,严重重叠,柱效和选择性都差；虽然两色谱法距较远,能很好分离,但峰型很宽,选择性好但柱效低；两色谱法距较远且峰型窄的分离情况追理想,有良好的选择性和柱效；改变流动相组成、极性(pH、强度或梯度洗脱)是改善柱效的最直接的因素,柱效影响到各组分色谱峰的峰形和它们之间的分离度。选择性受分离条件中流动相的组成、种类、pH、色谱柱温度和固定相种类的影响,选择性的大小影响到各组分的分离度。3、分配平衡。答：在一定温度和压力下组分在固定相和流动相之间,分配达平衡时的浓度之比用K表示,其与固定相和温度有关,K值小的组分每次分配达平衡后在流动相中的浓度较大,因此能较早的流出色谱柱,K值大的组分后流出,所以分配系数不同是混合物中有关组分分离的基础。4、温控系统。答：气相色谱的气化室,色谱柱和检测器进行温度控制的装置,在气相色谱测定中,温度直接影响色道柱的选择分离,检测器的灵敏度和稳定性。5、分离度。答：是两个相邻色谱峰峰尖距离与两峰的平均峰宽之比。R值越大，意味着相邻两组分分离得越好。6、吸附柱色谱的原理。答：吸附柱色谱是将待分离混合物样品均匀地加在装有吸附剂的柱子中，用适当的溶剂冲洗，由于吸附剂对各组分吸附能力不同，各组分在柱中向下移动的速度不同，吸附力最弱的组分随溶剂首先流出，通过分段定量收集洗脱液而使各组分得到分离。7、分配比。答：在一定温度、压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的质量之比，叫分配比，又称容量因子，即式中：ms、mm分别为组分在流动相和固定相中的质量，β称为相比率，是柱型特点参数；K为分配系数。8、对担体的要求。答：理想的担体应是能牢固地保留固定液并使其呈均匀薄膜状的无活性物质，为此，担体应具4有足够大的表面积和良好的孔穴结构，以便使固定液与试样间有较大的接触面积，且能均匀地分布成一薄膜。但担体表面积不宜太大，否则易造成峰拖尾；担体表面应呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应。此外，担体还应形状规则、粒度均匀，具有一定的机械强度和浸润性以及好的热稳定性。四、论述题(每小题10分，共计30分)；1、从色谱图上可以获得哪些信息？答：根据各种保留值,进行定性分析；根据面积峰高,进行定量分析；根据保留值及区域宽度,可以评价色谱柱的分离效能,以及相邻色谱峰的分离程度；根据两峰间的距离,可以评价固定相或流动相的选择是否得当；根据色谱峰的个数,可以判断样品所含组分的最少个数。2、气相色谱法的特点。答：分离效率高(能同时分离和测定组成极其复杂的多组分混合物)；灵敏度高(检测下限10-14-12-10g)；选择性好(能分离性质极其相似的物质,如同位素、同分异构体、对映体组成的复杂混合物)；分析速度快(一般只需要几分钟几十分钟)；应用范围较广泛(在仪器允许的气化条件下,凡能够气化且热稳定的、不具腐蚀性的气体都可以分析)。3、热导检测器(TCD)构造及工作原理。答：热导池由池体和热敏元件组成,有双臂和四臂两种类型,常用的是四臂热导池,其灵敏度是双臂的2倍。TCD的基本结构如图（a）所示,测量线路如图（b）所示。5热导池体由不锈钢制成,有四个大小相同、形状完全对称的孔道,内装长度、直径及电阻完全相同的钨丝或铼钨丝,称为热敏元件,与池体绝缘。其中两臂为参比臂(R2、R3),另两臂为测量臂(R1、R4),且R1=R2,R3=R。TCD的原理是基于不同物质有不同的热导系数而设计的检测器,通过测量参比池和测量池中发热体热量损失的比率,即可测出气体的组成和含量。当只有载气通过时,池内产生的热量与被载气带走的热量之间建立起热的动态平衡,参比臂和测量臂热丝的温度相同,R1XR4=R2×R3,电桥处于平衡状态,无信号输出,记录仪输出条平直的直线(基线)。进样后,当载气和试样的混合气体进入测量臂时,由于混合气体的热导系数与载气不同,测量臂的温度发生变化,热丝的电阻值也随之变化,此时,测量臂和参比臂热丝的电阻值不再相等,电桥平衡被破坏,记录仪上产生相应的信号—色谱峰。混合气体与纯载气的热导系数相差越大,输出信号就越大。4、塔板理论的条件。答：该理论对色谱柱的分离过程做了如下假设：①所有组分开始都进入第零块塔板，组分的纵向扩散(塔板之间的扩散)可以忽略，流动相按前进方向通过色谱柱；②流动相进入色谱柱是脉冲式的，是不连续的，每次进入柱中的最小体积为一个塔板体积ΔV；③在每块塔板上，待测组分在两相间能瞬间达到分配平衡；④分配系数在所有塔板上都是常数，与组分在塔板中的浓度无关。5、固定液的选择原则。答：一般可按“相似相溶”原则来选择固定液。所谓相似是指待测组分和固定相分子的性质(极性、官能团等)相似，此时分子间的作用力强，选择性高，分离效果好。以上是按极性相似原则选择固定液。此外，还可按官能团相似和主要差别进行选择。①分离非极性物质，一般选用非极性固定液。此时试样中各组分按沸点次序流出；沸点低的先流出，沸点高的后流出。如果非极性混合物中含有极性组分，当沸点相近时，极性组分先出峰。②分离极性物质，则宜选用极性固定液。试样中各组分按极性次序流出，极性小的先流出，极性大的后流出。6③对于非极性和极性的混合物的分离，一般选用极性固定液。这时非极性组分先流出，极性组分后流出。④分离能形成氢键的试样，一般选用极性或氢键型固定液。试样中各组分按与固定液分子间形成氢健能力的大小先后流出，最不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的后流出。⑤对于复杂的难分离物质，则可选用两种或两种以上的混合固定液。⑥样品极性未知时，一般先用最常用的几种固定液做实验，根据色谱分离的情况，选择合适极性的固定液。6、(氢)火焰离子化检测器的结构与工作原理。答：以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。FID的主要部件是离子室，由石英喷嘴、极化极(又称发射极)、收集极、气体入口和外罩组成。在离子室下部，载气携带组分流出色谱柱后，在进入喷嘴前与氢气混合，空气由一侧引入。喷嘴用于点燃氢气火焰，在火焰上方筒状收集极(作正极)和下方圆环状极化极(作负极)间施加恒定的直流电压，形成一个静电场。被测组分随载气进入火焰，发生离子化反应，燃烧生成的正离子、电子在电场作用下向极化板和收集极做定向移动，从而形成电流。此电流经放大，由记录仪记录为色谱图。