氣相液相色譜答案解析

.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0.10.5mm,長30300m,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(cè)類型有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？各適合哪類物質(zhì)的分析？氣相色譜檢測(cè)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(cè)器的響應(yīng)信號(hào)由進(jìn)入檢測(cè)器的組分濃度所決定,如熱導(dǎo)池、電子捕獲檢測(cè)器等；而質(zhì)量型檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)則上單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器的組分質(zhì)量所決定,如氫焰、火焰光度檢測(cè)器等等。（1） 熱導(dǎo)池檢測(cè)器TCD是一種應(yīng)用很廣泛的通用型檢測(cè)器,它的結(jié)構(gòu)簡單,靈敏度適宜,穩(wěn)定性較好,對(duì)所有物質(zhì)都有響應(yīng)。（2） 氫焰離子化檢測(cè)器FID對(duì)大多數(shù)有機(jī)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(cè)器之一。（3） 電子捕獲檢測(cè)器ECD是一種高靈敏度的選擇性檢測(cè)器,它只對(duì)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(qiáng),靈敏度越高,響應(yīng)信號(hào)與進(jìn)入檢測(cè)器的電負(fù)性物質(zhì)濃度有關(guān),ECD是濃度型檢測(cè)器。（4） 火焰光度檢測(cè)器FPD對(duì)硫、磷化合物的高選擇性、高靈敏度的檢測(cè)器,亦稱硫磷檢測(cè)器。4.3 氫火焰離子化檢測(cè)器不能檢測(cè)哪些物質(zhì)？氫火焰離子化檢測(cè)器對(duì)無機(jī)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(diǎn)、難揮發(fā)的有機(jī)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(shí)間的載氣流動(dòng)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(diǎn)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(duì)試樣中的各組分有適當(dāng)?shù)娜芙饽芰?具有高的選擇性。5化學(xué)穩(wěn)定性好,不與被測(cè)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(duì)極性P來表示。規(guī)定非極性固定相角鯊?fù)楫惾榈南鄬?duì)極性為零,強(qiáng)極性固定相,氧二丙睛的相對(duì)極性為100。其他固定液的相對(duì)極性0-100之間采用一對(duì)物質(zhì)如苯與環(huán)己烷由實(shí)驗(yàn)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(duì)于固定液的選擇,要根據(jù)其相對(duì)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(shí),通常選用非極性固定相。各組分按沸點(diǎn)順序出峰,低沸點(diǎn)組分先出峰。（2） 分離極性組分時(shí),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(shí),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(qiáng)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(shí)驗(yàn)確定。4.6 分離溫度與組分保留時(shí)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(shí)間。首先應(yīng)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(cè)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(duì)于低沸點(diǎn)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(gè)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(huì)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(dá)到分離好,出峰時(shí)間快。4.8 毛細(xì)管色譜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？為什么具有很高的分離效率？答：毛細(xì)管柱的特點(diǎn)是：分離效能高,分析速度快,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(dòng)、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(kuò)散；分析速度較快,縱向擴(kuò)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(cè)器而不使用熱導(dǎo)檢測(cè)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(jìn)樣量小。這可以通過采用分流技術(shù)來解決。而且毛細(xì)管柱后流出的試樣組分量少、流速慢,易產(chǎn)生擴(kuò)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(cè)器。因此毛細(xì)管色譜需要高靈敏度檢測(cè)器。氫火焰離子化檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性好,響應(yīng)迅速,線性范圍寬,對(duì)有機(jī)化合物具有很高的靈敏度,比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí),檢出限可達(dá)10-9mg/s。因此毛細(xì)管色譜通常采用高靈敏的氫焰檢測(cè)器,而不使用熱導(dǎo)檢測(cè)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(diǎn)是高壓、高效、高速、高靈敏度。適用于高沸點(diǎn)、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(dòng)相高速通過時(shí),將產(chǎn)生很高的壓力,其工作壓力范圍為150350×105 Pa。2高速。高效液相色譜由于釆用了高壓,流動(dòng)相流速快,因而所需的分析時(shí)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(dá)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(cè)器,最小檢測(cè)量可達(dá)10-9 g,甚至10-11 g。而所需試樣量很少,微升數(shù)量級(jí)的試樣就可以進(jìn)行全分析。5可用于高沸點(diǎn)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(diǎn)在450以下,相對(duì)分子質(zhì)量小于450的有機(jī)物可用氣相色譜分析,但這些物質(zhì)只占有機(jī)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(dòng)相高速通過時(shí),將產(chǎn)生很高的壓力,其工作壓力范圍為150350×105 Pa。5.3 高效液相色譜中常用哪些檢測(cè)器？各有什么特點(diǎn)？哪些適合梯度淋洗？答：高效液相色譜要求檢測(cè)器具有靈敏度高、重現(xiàn)性好,響應(yīng)快、檢測(cè)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(cè)器,差示折光檢測(cè)器,熒光檢測(cè)器等數(shù)種。<1>紫外光度檢測(cè)器：紫外光度檢測(cè)器的作用原理是基于待測(cè)組分在流出色譜柱后對(duì)特定波長紫外光的選擇性吸收的大小,待測(cè)組分的濃度與吸光度的關(guān)系遵從比爾定律。這種檢測(cè)器的靈敏度很高,其最小檢測(cè)濃度可達(dá)10-9g·mL-1。對(duì)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(diǎn)是不適用于對(duì)紫外光完全不吸收的試樣,也不能使用對(duì)紫外光不透過的溶劑如苯等。<2>熒光檢測(cè)器：熒光檢測(cè)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(cè)器。被測(cè)物受強(qiáng)激發(fā)光照射后,輻射出比紫外光波長更長的熒光,熒光強(qiáng)度與被測(cè)物濃度成正比,通過熒光檢測(cè)器采用光電倍增管使光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)檢測(cè)出來。熒光檢測(cè)器的靈敏度一般要比紫外光度檢測(cè)器高2個(gè)數(shù)量級(jí),選擇性也好但其線性范圍較差。<3>差示折光檢測(cè)器：差示折光檢測(cè)器是利用連續(xù)測(cè)定工作池中試液折射率的變化,來測(cè)定試液濃度的檢測(cè)器。溶有被測(cè)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(cè)定被測(cè)組分。5.4 用甲苯為流動(dòng)相時(shí),不能使用哪種檢測(cè)器？用甲苯為流動(dòng)相時(shí),由于甲苯有紫外吸收,不能使紫外光透過,不能使用UV檢測(cè)器。 5.5 哪種液相色譜檢測(cè)器可獲得三維不停留掃描譜圖？原理是什么？紫外陣列檢測(cè)器中的光電二極管陣列,可由多達(dá)1024個(gè)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(cè)量池時(shí)被組分吸收,包含了組分對(duì)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(gè)瞬間的動(dòng)態(tài)光譜吸收?qǐng)D。結(jié)合了計(jì)算機(jī)處理技術(shù),可獲得組分的三維色譜-光譜圖。5.6 對(duì)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(xiàng)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(gè)因素,它們包括：1渦流擴(kuò)散項(xiàng)A；2分子擴(kuò)散項(xiàng)B/u；3傳質(zhì)阻力項(xiàng)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(kuò)散項(xiàng)的影響減小,傳質(zhì)阻力項(xiàng)的影響增大；溫度升高,有利于傳質(zhì),但又加劇了分子擴(kuò)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(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(shí),柱內(nèi)不裝填料,空心柱管徑0.2mm阻力小,長度可達(dá)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(kuò)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(kuò)散系數(shù)僅為氣體的萬分之一,則速率方程中的分子擴(kuò)散項(xiàng)B/U較小,可以忽略不計(jì),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(dān)體粒度由早期的100m的大顆粒降低為5-10m。化學(xué)鍵合使固定相表面有機(jī)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?yàn)榉肿訑U(kuò)散相對(duì)H值的影響可以忽略不計(jì)。在液相色譜中,使用較高流速,柱效不會(huì)明顯下降,有利于實(shí)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(dòng)相,即流動(dòng)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(dòng)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(shí)間太長,可采取什么措施調(diào)節(jié)？在一個(gè)分析周期內(nèi),按一定程序不斷改變流動(dòng)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(dòng)相的極性、pH或離子強(qiáng)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(shí)間過長,可以增加流動(dòng)相體系中弱極性組成的比例,使保留時(shí)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(jī)離子、有機(jī)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(cè)器,是測(cè)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(cè)器為電導(dǎo)檢測(cè)器,以電解質(zhì)溶液作為流動(dòng)相,為了消除強(qiáng)電解質(zhì)背景對(duì)電導(dǎo)檢測(cè)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(shí),采用的是陽離子交換樹脂分離柱。為什么分析有機(jī)酸時(shí),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(jī)酸。純水通過分離柱時(shí),會(huì)圍繞鍵合在樹脂上面的磺酸基形成一水合殼層,這個(gè)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(jìn)入樹脂的孔穴并回到流動(dòng)相。有機(jī)酸進(jìn)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(jī)酸的解離。有機(jī)酸的保留主要取決于分析物的pKa值,酸性越弱,保留時(shí)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(jī)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(dòng)相,某組分的保留時(shí)間為25min。若改用四氯化碳或三氯甲烷為流動(dòng)相,分析哪種溶劑能縮短該組分的保留時(shí)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(dòng)？對(duì)陰離子分離是否有利？當(dāng)固體與液體接觸時(shí),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(shí),就會(huì)發(fā)生液體相對(duì)于固體表面的移動(dòng)。這種液體相對(duì)于固體表面的移動(dòng)現(xiàn)象叫做電滲現(xiàn)象,整體移動(dòng)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,溶液帶負(fù)電荷,電滲流流向陽極。對(duì)于石英毛細(xì)管柱,當(dāng)內(nèi)充液pH>3時(shí),表面電離成-SiO-,管內(nèi)壁帶負(fù)電荷,形成雙電層。在高電場(chǎng)的作用下,帶正電荷的溶液表面及擴(kuò)散層向陰極移動(dòng),陰離子受電泳和電滲流兩種效應(yīng)影響的運(yùn)動(dòng)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(jìn)？高效毛細(xì)管電泳在技術(shù)上采取了兩項(xiàng)重要改進(jìn)：1采用了0.05 mm內(nèi)徑的毛細(xì)管,2采用了高達(dá)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(chǎng)電壓可以提高；電壓升高,電場(chǎng)推動(dòng)力大,又可以進(jìn)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(dá)幾十萬塊/米,特殊柱子可以達(dá)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(shì)；電泳淌度指的是帶電離子在單位電場(chǎng)強(qiáng)度下的電泳遷移速度,取決于離子所帶的有效電荷和平動(dòng)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(kuò)散的影響；進(jìn)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(duì)譜帶展寬的影響。5.22 膠束電動(dòng)毛細(xì)管電泳為什么能夠分離中性組分,其分離原理與色譜有哪些異同點(diǎn)？膠束電動(dòng)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(shí),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(shí)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(jìn)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(kuò)散系數(shù)成反比,所以在分離大分子時(shí),擴(kuò)散系數(shù)小,可以得到高柱效,擴(kuò)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