氣相液相色譜答案解析

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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(xì)管柱。毛細(xì)管柱一般內(nèi)徑為0.1～0.5mm,長30～300m,空心管壁涂有固定液,主要用于復(fù)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(yīng)信號由進入檢測器的組分濃度所決定,如熱導(dǎo)池、電子捕獲檢測器等；而質(zhì)量型檢測器的響應(yīng)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

2、器等等。 （1） 熱導(dǎo)池檢測器〔TCD是一種應(yīng)用很廣泛的通用型檢測器,它的結(jié)構(gòu)簡單,靈敏度適宜,穩(wěn)定性較好,對所有物質(zhì)都有響應(yīng)。 （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(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好,是目前應(yīng)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(fù)性的物質(zhì)〔如含鹵素,S,P,N,O的化合物有響應(yīng),電負(fù)性越強,靈敏度越高,響應(yīng)信號與進入檢測器的電負(fù)性物質(zhì)濃度有關(guān),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

3、哪些物質(zhì)？ 氫火焰離子化檢測器對無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)。 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(yīng)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(dāng)?shù)?/p>

4、溶解能力,具有高的選擇性。 〔5化學(xué)穩(wěn)定性好,不與被測物質(zhì)發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)。 〔6有合適溶劑溶解,使固定液能均勻涂敷在擔(dān)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?fù)椤伯惾榈南鄬O性為零,強極性固定相β,β’—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,

5、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(fù)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(guān)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(yīng)使

6、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,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(xì)管色譜的結(jié)構(gòu)特點是什么？為什么具有很高的分離效率？ 答：毛細(xì)管柱的特點是：分離效能高,分析速度快

7、,適合于分析十分復(fù)雜的試樣。 毛細(xì)管色譜柱為開管柱,它采用交聯(lián)技術(shù)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(xì)管色譜柱內(nèi)不存在填充物,氣流可以直接通過,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(xì)<0.2-0.5 mm>,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(xì)管色譜多使用氫火焰離子化檢測器而不使用熱導(dǎo)檢測器？ 毛細(xì)管色譜由于毛細(xì)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(shù)來解決。而且毛細(xì)管柱后

8、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(xì)管色譜柱中采取的解決方法是采用尾吹技術(shù),即用氣流將柱后流出物快速吹至檢測器。因此毛細(xì)管色譜需要高靈敏度檢測器。氫火焰離子化檢測器結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性好,響應(yīng)迅速,線性范圍寬,對有機化合物具有很高的靈敏度,比熱導(dǎo)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(xì)管色譜通常采用高靈敏的氫焰檢測器,而不使用熱導(dǎo)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〔<

9、10μm,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150～350×105 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,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

10、物質(zhì)只占有機物總數(shù)的15％～20％,而其余的80％～85％,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〔<10μm,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150～350×105 Pa。 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(yīng)快、檢測限低、線性范圍寬、應(yīng)用范圍廣等特性。目前應(yīng)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。 <1>紫外光度檢測器：紫外光度檢測器的作用原理是基于待

11、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(guān)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10-9g·mL-1。對溫度和流速都不敏感,可用于梯度洗提,結(jié)構(gòu)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。 <2>熒光檢測器：熒光檢測器是利用許多物質(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

12、線性范圍較差。 <3>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(cè)組分在試液中的濃度直接有關(guān),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

13、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(jié)合了計算機處理技術(shù),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(xì)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 + c·u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)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

14、的影響因素,選擇適當(dāng)?shù)纳V分離操作條件,才能提高柱效能。 〔2氣相色譜：當(dāng)采用毛細(xì)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(xì)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

15、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(dān)體粒度由早期的100μm的大顆粒降低為5-10μm?；瘜W(xué)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(guān)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

16、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

17、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(xì)管柱來提高分離效果？為什么？ 可以。高效液相色譜用毛細(xì)管柱又稱微填充毛細(xì)管柱,通常采用較細(xì)的填料,填料越細(xì)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(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種技術(shù),與離子交換色譜的區(qū)別是其采用了特制的、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(dǎo)抑制技術(shù)和電導(dǎo)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

18、子色譜的抑制原理是什么。 在離子色譜中檢測器為電導(dǎo)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(dǎo)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(xué)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

19、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(xué)鍵合相色譜 〔2脂肪醇混合物：液-液分配與化學(xué)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？ 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

20、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(xì)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(dāng)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(dāng)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(xì)管內(nèi)表面電荷的性質(zhì)：內(nèi)表面帶負(fù)電荷,溶液帶正電荷,電滲流流向陰極；內(nèi)表面帶正負(fù)電荷

21、,溶液帶負(fù)電荷,電滲流流向陽極。 對于石英毛細(xì)管柱,當(dāng)內(nèi)充液pH>3時,表面電離成-SiO-,管內(nèi)壁帶負(fù)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(yīng)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(xì)管電泳有哪些改進？ 高效毛細(xì)管電泳在技術(shù)上采取了兩項重要改進：〔1采用了0.05 mm內(nèi)徑的毛細(xì)管,〔2采用了高達數(shù)千伏的電壓。 5.19 為什么毛細(xì)管電泳具有非常高的分離效率？ 毛細(xì)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(yīng),使電場電壓可以提高；電壓升高,電場推

22、動力大,又可以進一步使柱徑變小,柱長增加,所以高效毛細(xì)管電泳的柱效遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xì)管電泳分離的關(guān)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(xì)管電泳為什么能夠分離中性組分,其分離

23、原理與色譜有哪些異同點？ 膠束電動毛細(xì)管電泳是以膠束為固定相的一種色譜,是電泳技術(shù)與色譜技術(shù)的結(jié)合。MEKC是在電泳緩沖液中加入表面活性劑,當(dāng)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(xì)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(xì)管電泳在生命科學(xué)領(lǐng)域有較多應(yīng)用？ 由于毛細(xì)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(xì)管電泳能高效分離生物大分子,在生命科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 5 / 5