第2章 气相色谱分析
1.
简要说明气相色谱分析的基本原理
混合物中的各个化合物在载气与固定相发生相对移动过程中，根据组分与固定相与流动相（载气）的亲和力不同而实现分离的过程，称为气相色谱过程，这种亲和力包括吸附作用（气固色谱）、分配作用（气液色谱）。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发，或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。 2. 气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用? 气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统． 气相色谱仪具有一个让载气连续运行 管路密闭的气路系统。
进样系统包括进样装置和气化室，其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化， 然后快速定量地转入到色谱柱中。温控系统主要作用是使样品始终处于气态状态，并可实现梯度升温过程，保持样品具有合适的蒸气呀、使不同蒸汽压的样品实现梯度升温条件下的分离。检测可以依据组分的特点，检测分离组分的浓度和量的变化，并转换为电信号。记录处理系统用来处理、记录色谱分离化合物的峰信号，并进行相关运算。
3. 当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么?
答: 分配系数指某个组分在色谱分离过程中在固定相与流动相之间的浓度之比，当色谱过程的固定项羽流动相选定时，每个组分的分配比是一个定值，所以，固定相改变会引起分配系数的改变，因为分配系数只与组分的性质及固定相与流动相的性质有关。所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变。（2）固定相改变会引起分配系数改变。（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变。（4）相比减少不会引起分配系数改变。
4. 当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么?
答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关. 故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小。 5. 试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件的选择.
解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最佳载气流速.P13-24。
（1）选择流动相最佳流速。
（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2,Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H2,He),同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。 （3柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。 （4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了
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改善液相传质，应使固定液膜薄一些。
（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀。粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）
（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.1~5uL,气体试样0.1~10mL. (7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。 6.
试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?曲线的形状主要受那
些因素的影响? 解:参见教材P14-16
A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。 下面分别讨论各项的意义： (1) 涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。由于 A=2λdp ，表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性 λ 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。 (2) 分子扩散项 B/u 由