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1、.4.1 氣相色譜儀的核心部件是什么？色譜柱是氣相色譜儀的核心部件。多組分樣品能否完全分離,主要決定于色譜柱的效能和選擇性,色譜柱又可分為填充柱和空心毛細管柱。毛細管柱一般內(nèi)徑為0.10.5mm,長30300m,空心管壁涂有固定液,主要用于復雜混合物的分析。其分離效能高,但柱容量較低。4.2 氣相色譜儀的檢測類型有哪幾種？各有什么特點？各適合哪類物質(zhì)的分析？氣相色譜檢測器按其原理不同可分為濃度型和質(zhì)量型兩大類：濃度型檢測器的響應信號由進入檢測器的組分濃度所決定,如熱導池、電子捕獲檢測器等；而質(zhì)量型檢測器的響應信號則上單位時間內(nèi)進入檢測器的組分質(zhì)量所決定,如氫焰、火焰光度檢測器等等。（1） 熱導
2、池檢測器TCD是一種應用很廣泛的通用型檢測器,它的結構簡單,靈敏度適宜,穩(wěn)定性較好,對所有物質(zhì)都有響應。（2） 氫焰離子化檢測器FID對大多數(shù)有機物有很高的靈敏度,結構簡單、響應快、穩(wěn)定性好,是目前應用最廣的檢測器之一。（3） 電子捕獲檢測器ECD是一種高靈敏度的選擇性檢測器,它只對具有電負性的物質(zhì)如含鹵素,S,P,N,O的化合物有響應,電負性越強,靈敏度越高,響應信號與進入檢測器的電負性物質(zhì)濃度有關,ECD是濃度型檢測器。（4） 火焰光度檢測器FPD對硫、磷化合物的高選擇性、高靈敏度的檢測器,亦稱硫磷檢測器。4.3 氫火焰離子化檢測器不能檢測哪些物質(zhì)？氫火焰離子化檢測器對無機氣體、水、四氯化
3、碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應。4.4 可作為固定液使用的化合物必須滿足哪些條件？化合物極性是如何規(guī)定的？固定液通常是高沸點、難揮發(fā)的有機化合物或聚合物。固定液使用的物質(zhì)需要滿足以下的要求：1 揮發(fā)性小,在操作溫度下具有較低的蒸氣壓,以免在長時間的載氣流動下造成固定液流失。2熱穩(wěn)定性好,在工作溫度下不發(fā)生分解,故每種固定液應給出最高使用溫度。3熔點不能太高,在室溫下不一定為液體,但在使用溫度下一定呈液體狀態(tài),以保持試樣在氣液兩相中的分配。故每種固定液也需要給出最低使用溫度。4對試樣中的各組分有適當?shù)娜芙饽芰?具有高的選擇性。5化學穩(wěn)定性好,不與被測物質(zhì)發(fā)生不可逆化學反應。6有合適溶劑
4、溶解,使固定液能均勻涂敷在擔體表面,形成液膜。色譜固定液的極性,通常采用相對極性P來表示。規(guī)定非極性固定相角鯊烷異三十烷的相對極性為零,強極性固定相,氧二丙睛的相對極性為100。其他固定液的相對極性0-100之間采用一對物質(zhì)如苯與環(huán)己烷由實驗確定。4.5 氣相色譜固定液選擇的基本原則是什么？如何判斷化合物的出峰順序？答：對于固定液的選擇,要根據(jù)其相對極性,根據(jù)試樣的性質(zhì),按照相似相溶的原則來選擇,通常固定液的選擇大致可分為以下五種情況：（1） 分離非極性組分時,通常選用非極性固定相。各組分按沸點順序出峰,低沸點組分先出峰。（2） 分離極性組分時,一般選用極性固定液。各組分按極性大小順序流出色譜
5、柱,極性小的先出峰。（3） 分離非極性和極性的或易被極化的混合物,一般選用極性固定液。此時,非極性組分先出峰,極性的或易被極化的組分后出峰。（4） 醇、胺、水等強極性和能形成氫鍵的化合物的分離,通常選擇極性或氫鍵性的固定液。（5） 組成復雜、較難分離的試樣,通常使用特殊固定液,或混合固定相,出峰順序需要實驗確定。4.6 分離溫度與組分保留時間有什么關系？溫度升高,色譜峰形將發(fā)生什么改變？分離溫度直接影響分離度和組分的保留時間。首先應使柱溫控制在固定液的最高使用溫度超過該溫度固定液易流失和最低使用溫度低于此溫度固定液以固體形式存在范圍之內(nèi)。溫度升高,被測組分在氣相中的濃度增加,K變小,tR縮短,
6、色譜峰變窄變高,分離度增加；但對于低沸點組份峰易產(chǎn)生重疊,使分離度下降。4.7 降低載氣流速,分離度是否一定增加？答：不一定。增加柱效是提高分離度的一個直接有效手段,一般來說降低載氣流速,可以使柱效提高；但降低載氣流速又會使色譜峰變寬,使分離度下降。因此要看色譜峰型來改變條件。最終目的是達到分離好,出峰時間快。4.8 毛細管色譜的結構特點是什么？為什么具有很高的分離效率？答：毛細管柱的特點是：分離效能高,分析速度快,適合于分析十分復雜的試樣。毛細管色譜柱為開管柱,它采用交聯(lián)技術使固定液附著于管內(nèi)壁,使固定液分子相互交聯(lián)起來,形成一層不流動、不被溶解的薄膜。由于毛細管色譜柱內(nèi)不存在填充物,氣流可
7、以直接通過,所以柱阻力很小,柱長可以大大增加,一般為20-100m。由于沒有填充物,氣流是單途徑的,不存在渦流擴散；分析速度較快,縱向擴散較??；而柱內(nèi)徑很細,固定液涂層又較薄,傳質(zhì)阻力也大為減小,因而柱效能很高。4.9 為什么毛細管色譜多使用氫火焰離子化檢測器而不使用熱導檢測器？毛細管色譜由于毛細管內(nèi)徑很小,柱容量很小,允許的進樣量小。這可以通過采用分流技術來解決。而且毛細管柱后流出的試樣組分量少、流速慢,易產(chǎn)生擴散而影響分離效果,在毛細管色譜柱中采取的解決方法是采用尾吹技術,即用氣流將柱后流出物快速吹至檢測器。因此毛細管色譜需要高靈敏度檢測器。氫火焰離子化檢測器結構簡單,穩(wěn)定性好,響應迅速,
8、線性范圍寬,對有機化合物具有很高的靈敏度,比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級,檢出限可達10-9mg/s。因此毛細管色譜通常采用高靈敏的氫焰檢測器,而不使用熱導檢測器。5.1 現(xiàn)代高效液相色譜的顯著特征是什么？高效液相色譜法的特點是高壓、高效、高速、高靈敏度。適用于高沸點、熱不穩(wěn)定及生化試樣的分析。1高壓:在高效液相色譜中,為了獲得高柱效而使用粒度很小的固定相10m,液體流動相高速通過時,將產(chǎn)生很高的壓力,其工作壓力范圍為150350105 Pa。2高速。高效液相色譜由于釆用了高壓,流動相流速快,因而所需的分析時間較經(jīng)典的柱色譜少得多。3高效。高效液相色譜分析的柱效能約可達3萬塔板/米以上,
9、氣相色譜的柱效能只有約2 000塔板米。4高靈敏度。由于采用了高靈敏度的檢測器,最小檢測量可達10-9 g,甚至10-11 g。而所需試樣量很少,微升數(shù)量級的試樣就可以進行全分析。5可用于高沸點的、不能氣化的、熱不穩(wěn)定的以及具有生理活性物質(zhì)的分析。一般來說,沸點在450以下,相對分子質(zhì)量小于450的有機物可用氣相色譜分析,但這些物質(zhì)只占有機物總數(shù)的1520,而其余的8085,原則上都可采用高效液相色譜分析。5.2 為什么高效液相色譜分離柱的柱壓比較高？在高效液相色譜中,為了獲得高柱效而使用粒度很小的固定相10m,液體流動相高速通過時,將產(chǎn)生很高的壓力,其工作壓力范圍為150350105 Pa。
10、5.3 高效液相色譜中常用哪些檢測器？各有什么特點？哪些適合梯度淋洗？答：高效液相色譜要求檢測器具有靈敏度高、重現(xiàn)性好,響應快、檢測限低、線性范圍寬、應用范圍廣等特性。目前應用較廣的有紫外光度檢測器,差示折光檢測器,熒光檢測器等數(shù)種。紫外光度檢測器：紫外光度檢測器的作用原理是基于待測組分在流出色譜柱后對特定波長紫外光的選擇性吸收的大小,待測組分的濃度與吸光度的關系遵從比爾定律。這種檢測器的靈敏度很高,其最小檢測濃度可達10-9gmL-1。對溫度和流速都不敏感,可用于梯度洗提,結構也較簡單。其缺點是不適用于對紫外光完全不吸收的試樣,也不能使用對紫外光不透過的溶劑如苯等。熒光檢測器：熒光檢測器是利
11、用許多物質(zhì)在受到紫外光激發(fā)后能發(fā)射熒光的性質(zhì)而制成的檢測器。被測物受強激發(fā)光照射后,輻射出比紫外光波長更長的熒光,熒光強度與被測物濃度成正比,通過熒光檢測器采用光電倍增管使光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枡z測出來。熒光檢測器的靈敏度一般要比紫外光度檢測器高2個數(shù)量級,選擇性也好但其線性范圍較差。差示折光檢測器：差示折光檢測器是利用連續(xù)測定工作池中試液折射率的變化,來測定試液濃度的檢測器。溶有被測組分的載液和單純載液之間折射率之差,和被側組分在試液中的濃度直接有關,因此可以根據(jù)折射率的改變,測定被測組分。5.4 用甲苯為流動相時,不能使用哪種檢測器？用甲苯為流動相時,由于甲苯有紫外吸收,不能使紫外光透過,不能
12、使用UV檢測器。 5.5 哪種液相色譜檢測器可獲得三維不停留掃描譜圖？原理是什么？紫外陣列檢測器中的光電二極管陣列,可由多達1024個二極管組成,各接受一定波長的光譜。由光源發(fā)射的光通過測量池時被組分吸收,包含了組分對各波長吸收的信息,分光后投射到二極管陣列上,因而不需要停流掃描即可獲得色譜流出物各個瞬間的動態(tài)光譜吸收圖。結合了計算機處理技術,可獲得組分的三維色譜-光譜圖。5.6 對比填充柱氣相色譜、毛細管氣相色譜、高效液相色譜速率方程中三項的變化。速率方程也稱范.弟姆特方程式： H = A + B/u + cu它說明了影響柱效能的幾個因素,它們包括：1渦流擴散項A；2分子擴散項B/u；3傳質(zhì)
13、阻力項C u。2充柱氣相色譜：由于影響柱效能的因素彼此以相反的效果存在著,如流速加大,分子擴散項的影響減小,傳質(zhì)阻力項的影響增大；溫度升高,有利于傳質(zhì),但又加劇了分子擴散的影響等等。因此必須全面考慮這些相互矛盾的影響因素,選擇適當?shù)纳V分離操作條件,才能提高柱效能。2氣相色譜：當采用毛細管作為氣相色譜分離柱時,柱內(nèi)不裝填料,空心柱管徑0.2mm阻力小,長度可達百米的毛細管柱。載氣氣流以單途徑通過柱子,消除了組分在柱中的渦流擴散現(xiàn)象,即：H = B/u + C u。另外,將固定液直接涂在管壁上,總柱內(nèi)壁面積較大,涂層很薄,則氣相和液相傳質(zhì)阻力C u大大降低。3相色譜：在高效液相色譜中, 液體的擴
14、散系數(shù)僅為氣體的萬分之一,則速率方程中的分子擴散項B/U較小,可以忽略不計,即：H = A + C u。而液體的粘度比氣體大一百倍,密度為氣體的一千倍,故降低傳質(zhì)阻力是提高液相色譜中提高柱效的主要途徑。由速率方程,降低固定相粒度和液膜厚度可顯著提高柱效,故在液相色譜中,擔體粒度由早期的100m的大顆粒降低為5-10m?；瘜W鍵合使固定相表面有機層的傳質(zhì)阻力大大降低。液相色譜中,不可能通過增加柱溫來改善傳質(zhì)。改變淋洗液組成、極性是改善分離的最直接的因素。5.7 解釋氣相色譜和高效液相色譜的柱效與流速關系曲線的不同。液相色譜H-u曲線與其氣相色譜不同,是一段斜率不大的直線,是因為分子擴散相對H值的影
15、響可以忽略不計。在液相色譜中,使用較高流速,柱效不會明顯下降,有利于實現(xiàn)快速分離。5.8 正相色譜柱與反相色譜柱是如何界定的？各適合哪類物質(zhì)的分離？答：親水性固定液常采用疏水性流動相,即流動相的極性小于固定相的極性,稱為正相液液色譜法,極性柱也稱正相柱。適合極性化合物的分離,極性小的組分先流出,極性大的組分后流出。若流動相的極性大于固定液的極性,則稱為反相液液色譜,非極性柱也稱為反相柱。適用于非極性化合物的分離,出峰順序與正相分配色譜相反。5.9 高效液相色譜中為什么要采用梯度淋洗？如果組分保留時間太長,可采取什么措施調(diào)節(jié)？在一個分析周期內(nèi),按一定程序不斷改變流動相的組成或濃度配比,稱為梯度淋
16、洗梯度淋洗通過連續(xù)改變的是流動相的極性、pH或離子強度借以改變被分離組分的分配系數(shù),以提高分離效果和加快分離速度。在反相高校色譜中,如果保留時間過長,可以增加流動相體系中弱極性組成的比例,使保留時間縮短。5.10 液相色譜中可否采用毛細管柱來提高分離效果？為什么？可以。高效液相色譜用毛細管柱又稱微填充毛細管柱,通常采用較細的填料,填料越細柱效越高。5.11 離子色譜與離子交換色譜有什么差別？離子交換色譜采用專門制備的離子交換色譜分離柱填料,則可以使液相色譜能夠用于各種無機離子、有機酸堿及各種生物大分子的快速分析。離子色譜是在20世紀70年代中期發(fā)展起來的一種技術,與離子交換色譜的區(qū)別是其采用了
17、特制的、具有極低交換容量的離子交換樹脂作為柱填料,并采用淋洗液本底電導抑制技術和電導檢測器,是測定混合陰離子的有效方法。5.12 連續(xù)抑制型離子色譜的抑制原理是什么。在離子色譜中檢測器為電導檢測器,以電解質(zhì)溶液作為流動相,為了消除強電解質(zhì)背景對電導檢測器的干擾,通常除了分析柱外,還增加一根抑制柱,這種雙柱型離子色譜法稱為化學抑制型離子色譜法.5.13 分離陽離子時,采用的是陽離子交換樹脂分離柱。為什么分析有機酸時,也可以使用陽離子交換樹脂？原理是什么？在離子排斥色譜中,可以用高容量的陽離子交換樹脂分析有機酸。純水通過分離柱時,會圍繞鍵合在樹脂上面的磺酸基形成一水合殼層,這個殼層只允許未解離的化
18、合物通過,完全解離的鹽酸淋洗液不能通過。中性的水分子可以進入樹脂的孔穴并回到流動相。有機酸進入柱子后,根據(jù)淋洗液的pH值,可以部分處于未解離狀態(tài)。所以可以通過調(diào)整溶液pH值控制有機酸的解離。有機酸的保留主要取決于分析物的pKa值,酸性越弱,保留時間越長。5.14 分離下列物質(zhì),宜采用何種分離模式？1稠環(huán)芳烴混合物：液-液分配與化學鍵合相色譜2脂肪醇混合物：液-液分配與化學鍵合相色譜3有機酸：離子交換色譜或離子色譜4聚合物：凝膠色譜5過渡金屬離子：離子色譜5.15 在硅膠分離柱上,用甲苯為流動相,某組分的保留時間為25min。若改用四氯化碳或三氯甲烷為流動相,分析哪種溶劑能縮短該組分的保留時間？
19、答：三氯甲烷5.16 指出下列物質(zhì)分別在正相色譜柱和反相色譜柱上的流出順序：1酯,乙醚,硝基丁烷；2正己烷,正己醇,苯。正相柱：1乙醚,乙酸已酯,硝基丁烷；2正己烷,苯,正己醇反相柱：與正相柱流出順序相反。5.17 毛細管電泳中,電滲流是如何產(chǎn)生的？朝何方向移動？對陰離子分離是否有利？當固體與液體接觸時,固體表面由于某種原因帶一種電荷,則因靜電引力使其周圍液體帶有相反電荷,在液-固界面形成雙電層,二者之間存在電位差。當液體兩端施加電壓時,就會發(fā)生液體相對于固體表面的移動。這種液體相對于固體表面的移動現(xiàn)象叫做電滲現(xiàn)象,整體移動著的液體叫電滲流。電滲流的方向取決于毛細管內(nèi)表面電荷的性質(zhì)：內(nèi)表面帶負
20、電荷,溶液帶正電荷,電滲流流向陰極；內(nèi)表面帶正負電荷,溶液帶負電荷,電滲流流向陽極。對于石英毛細管柱,當內(nèi)充液pH3時,表面電離成-SiO-,管內(nèi)壁帶負電荷,形成雙電層。在高電場的作用下,帶正電荷的溶液表面及擴散層向陰極移動,陰離子受電泳和電滲流兩種效應影響的運動方向相反,由于電滲流速度大于電泳遷移速度,陰離子在陰極最后流出。5.18 與傳統(tǒng)電泳相比,高效毛細管電泳有哪些改進？高效毛細管電泳在技術上采取了兩項重要改進：1采用了0.05 mm內(nèi)徑的毛細管,2采用了高達數(shù)千伏的電壓。5.19 為什么毛細管電泳具有非常高的分離效率？毛細管的采用使產(chǎn)生的熱量能夠較快的散發(fā),大大減小溫度效應,使電場電壓
21、可以提高；電壓升高,電場推動力大,又可以進一步使柱徑變小,柱長增加,所以高效毛細管電泳的柱效遠遠高于高效液相色譜,理論塔板數(shù)高達幾十萬塊/米,特殊柱子可以達到數(shù)百萬。5.20 什么是電滲淌度？電滲淌度與電泳淌度有什么不同？電滲淌度,即電滲遷移率取決于電泳介質(zhì)及雙電層的Zeta電勢；電泳淌度指的是帶電離子在單位電場強度下的電泳遷移速度,取決于離子所帶的有效電荷和平動摩擦阻力系數(shù)。5.21 影響毛細管電泳分離的關鍵因素有哪些？縱向擴散的影響；進樣的影響；焦耳熱與溫度梯度的影響；溶質(zhì)與管壁間存在吸附與疏水作用；電分散作用和層流現(xiàn)象對譜帶展寬的影響。5.22 膠束電動毛細管電泳為什么能夠分離中性組分,
22、其分離原理與色譜有哪些異同點？膠束電動毛細管電泳是以膠束為固定相的一種色譜,是電泳技術與色譜技術的結合。MEKC是在電泳緩沖液中加入表面活性劑,當溶液中表面活性劑濃度超過臨界膠束濃度時,表面活性劑分子之間的疏水基因聚集在一起形成膠束,溶質(zhì)不僅可以由于淌度差異而分離,同時又可基于在水相和膠束相之間的分配系數(shù)不同而得到分離,這樣一般毛細管電泳中不能分離的中性化合物在MEKC中也可以分離。 所以MEKC能夠像色譜分離一樣,在電解質(zhì)溶液和膠束兩相間進行多次分配。5.23 為什么毛細管電泳在生命科學領域有較多應用？由于毛細管電泳分離的柱效與溶質(zhì)的擴散系數(shù)成反比,所以在分離大分子時,擴散系數(shù)小,可以得到高柱效,擴散系數(shù)越小,柱效越高,因此毛細管電泳能高效分離生物大分子,在生命科學領域應用廣泛。5 / 5
氣相液相色譜答案解析
