第十二章 色谱分析法

1．简要说明气相色谱法的分离原理。

答：利用不同物质在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当两相作相对移动时，使这些物质在

两相间进行反复多次分配，原来微小的分配差异产生了很明显的分离效果，从而依先后顺序流出色谱柱。

2．气相色谱仪有哪些主要部件，各有什么作用？

答：气相色谱仪的主要部件有：高压气瓶、气化室、恒温箱、色谱柱、检测器。

高压气瓶：储存载气。

气化室：将液体或固体试样瞬间气化，以保证色谱峰有较小的宽度。 色谱柱：分离试样。

恒温箱：严格控制色谱柱的温度。

检测器：检测从色谱柱中流出的样品。

3．试述热导池检测器及氢火焰电离检测器的工作原理。

答：热导池检测器是基于被分离组分与载气的导热系数不同进行检测的，当通过热导池池体的气体

组成及浓度发生变化时，引起热敏元件温度的改变，由此产生的电阻值变化通过惠斯登电桥检测，其检测信号大小和组分浓度成正比。

氢火焰电离检测器是根据含碳有机物在氢火焰中发生电离的电理而进行检测的。 4．根据速率理论方程式，讨论气相色谱操作条件的选择。 答：见课本214～216页。

5．试述速率理论方程式中A、B/μ、Cμ三项的物理意义。

答：A：涡流扩散项，在填充色谱中，当组分随载气向柱出口迁移时，碰到填充物颗粒阻碍会不断

改变流动方向，使组分在气相中形成紊乱的类似“涡流”的流动，因而引起色谱峰的变宽。 B/μ：分子扩散项，是由于色谱柱内沿轴向存在浓度剃度，使组分分子随载气迁移时自发地产生由高浓度向低浓度的扩散，从而使色谱峰变宽。 Cμ：传质阻力项。

6．如何选择气—液色谱固定液？

答：（1）极性组分，一般选择非极性固定液。

（2）中等极性的组分，一般选用中等极性的固定液。 （3）强极性组分，选用强极性固定液。

（4）极性与非极性组分的混合物，一般选用极性固定液。

7．色谱定性和定量分析的依据是什么？各有哪些主要定性和定量方法。 答：色谱定性分析的依据是：保留值。 主要的定性分析方法：（1）利用保留值与已知物对照定性。 （2）利用保留值经验规律定性。 （3）根据文献保留数据定性。

色谱定量分析的依据是：被测组分的质量与其色谱峰面积成正比。 主要的定量分析方法：（1）归一化法。 （2）内标法。 （3）标准曲线法。

8．进行色谱定量分析时，为什么需使用定量校正因子？何种情况下可不使用校正因子？ 答：见课本231页。 9．进行气相色谱分析时，其实验条件如下：柱温为125℃，进口压力为130.0kPa，出口压力为100kPa，

用皂膜流量计于27℃测得柱出口载气流量为29.5mL·min-1，在此温度下的水蒸气分压为2.70kPa，

41 / 47

空气的保留时间为0.12min，试样中某组分的保留时间为5.34min。计算：（1）压力校正因子j；（2）校正到柱温柱压下的平均载气流量Fc；（3）死体积V0；（4）该组分的调整保留体积VR'。 解： （1）

3(p/p0)?13(130.0/100)?1j??i???0.8647 332(pi/p0)?12(130.0/100)?122 （2） Fc?F0? （3）

V0?t0?F0?0.12?32.9? （4）

'4 VR?tR?F0?5.3?p0?pwTc100?2.70398??j?29.?5??0.86?47p0T?100300m3l2?.9?1 min3m. L932?.91m7L5 .7-1

10．某色谱柱长60.0cm，柱内经0.8cm，载气流量为30mL·mL，空气、苯和甲苯的保留时间分别

是0.25min，1.58min和3.43nin。计算：（1）苯的分配比；（2）柱的流动相体积Vg和固定相体积Vl（假设柱的总体积为Vg+Vl）；（3）苯的分配系数；（4）甲苯对苯的相对保留值。

解： （1）R?tR?t0t0?1.58?0.250.25?5.32

（2）Vg?t0?F0?30?0.25?7.5mL

VL?60.0???(0.82)?Vg?30.1?7.5?22.6mL

2（3）K?k?VgVL'?5.32?7.522.6?1.76

（4）?甲苯，苯?tR甲苯tR苯'?3.43?0.251.58?0.25?3.181.33?2.39

11．某色谱柱的柱效能相当于104块理论塔板。当所得色谱峰的保留时间为100s、1000s和104s时的峰底宽度(Wb)分别是多少？假设色谱峰均为符合正态分布。 解：

42 / 47

2?n?16?(R)wb wbRRR?4?tR?1nbt4n?10块 即，ttt?100s时，w?4sb?40s

?1000s时，w?10s时，w4b?400s

12．在一根色谱柱上测得某组分的调整保留时间为1.94min，峰底宽度为9.7s，假设色谱峰呈正态分布，色谱柱的长度为1m，试计算该色谱柱的有效理论塔板及有效理论塔板高度。 解：

t?neff?16?(Rwb'2)23块04

1.9?4620?16?()?9.7又?ne?ne?ff?ffLHeff

10002304?0.434mm

13．在一个柱效能相当于4200块有效理论塔板的色谱柱上，十八烷及α－甲基十七烷的调整保留时间分别为15.05min及14.82min。（1）这两个化合物在此色谱柱上的分离度是多少？（2）如果需要分离度R=1.0，需要多少块有效理论塔板？ 解：

(1)?R?neff4?tR(2)?tR(1)tR(2)'''

?R?ne4

420015.05?14.82??0.25415.05ff

(2)1.?0neff?15.0?514.8215.05

?6850块714．在一根3m长的色谱柱上，分析某试样时，得到两个组分的调整保留时间分别为13min及16min，

后者的峰底宽度为1min，计算：（1）该色谱柱的有效理论塔板数；（2）两个组分的相对保留值；（3）如欲使两个组分的分离度R=1.5，需要有效理论塔板数为多少？此时应使用多长的色谱柱？ 解：

43 / 47

?t(1) neff?1.6???w?b(2)?16??1.6????1??4096块2'R(2)????2

(2)?2,1??tR(2)tR(1)1613''

?1.23(3)R=neff4neff4??2,1?1?2,1? 1.5?1.23?11.23neff?1030块?L1neff134096?L2neff2?L21030

?L2?0.75m15．对某特定的气相色谱体系，假设范第姆特方程式中的常数A=0.05cm，B=0.50cm2·s-1，C=0.10s。计算其最佳线速度和相应的最小理论塔板高度。 解：

?opt?BC?0.500.10?2.24cm?s?1

Hmin?A?2BC?0.05?20.50?0.10?0.50cm16．某色谱柱长2m，载气线速度分别为4.0 cm·s-1，6.0 cm·s-1和8.0 cm·s-1时，测得相应的理论塔板数为323，308和253。计算：（1）范第姆特方程中的A、B、C；（2）最佳线速度；（3）在最佳线速度时，色谱柱的理论塔板数。 解：

44 / 47

(1)??1?4.0cm?s,?2?6.0cm?s,?3?8.0cm?sn1?323块， n2?308块，n3?253块L=2m?H?LnH2?0.65,H3?0.79?1?1?1H1?0.62,又?H=A+B??C??B4.0B6.0B8.0?C?4.0?C?6.0?C?8.0......(1)......(2)......(3)?0.62?A+0.65?A+0.79?A+ (2)?(1)2.0C-B12

得：?0.030得：?0.14得：2?1......(4)(3)?(2)2.0C-B24......(5)(5)?(4)

......(6)得：......(7)得：B=2.64cm?s把(6)代入(4)C?0.125s把(6)(7)代入(1)A??0.54cm(2)(3)?opt?BC?2.640.125?4.60cm?s?1Hmin?A+2BC??0.54?22.64?0.125?0.61cm neff?LHmin?2000.61?328块17．化合物A与正二十四烷及二十五烷相混合注入色谱柱进行试验，测得的调整保留时间为：A

10.20min；n-C24H50 9.81min；n-C25H52 11.56min。计算化合物A的保留指数（IA）. 解：

45 / 47