江苏大学 色谱分析法

色谱习题解答

P362-363

3.在某气相色谱柱上组分A流出需15.0 min，组分B流出需25.0 min，而不溶于固定相的物质C流出需2.0 min，问：

（1）B组分相对于A的相对保留时间是多少？ （2）A组分相对于B的相对保留时间是多少？ （3）组分A在柱中的容量因子是多少？

（4）组分B流出柱子需25.0 min，那么，B分子通过固定相的平均时间是多少？

解：由题可知

tA = 15.0 min, tB = 25.0 min, t0 = tC = 2.0 min tA?= tA - t0 = 13.0 min, tB? = tB - t0 =23.0 min

1) B组分相对于A的相对保留时间为γB, A = tB?/ tA? = 23.0/13.0 = 1.77 2) A组分相对于B的相对保留时间为γA, B = tA?/ tB? = 13.0/23.0 = 0.57 3) 组分A在柱中的容量因子 k = tA?/ t0 = 13.0/2.0 = 6.5

4) 组分B流出柱子需25.0min，那么，B分子通过固定相的平均时间为

25.0-2.0=23.0 min.

6.在某色谱分析中得到下列数据：保留时间（tR）为5.0 min。死时间（tM）为1.0 min，液相体积（Vs）为2.0 mL，柱出口载气体积流量（F0）为50 mL?min-1 ，试计算： （1）分配比k； （2）死体积Vm； （3）分配系数 K； （4）保留时间VR

解： 由题知 tR = 5.0 min, tM = 1.0 min, Vs=2.0 mL, F0=50 mL·min-1

(1) 分配比k= tR'/ tM = (tR- tM)/ tM = (5.0-1.0)/1.0 = 4 (2) 死体积Vm= F0? tM = 50 mL

(3) 分配系数 K＝k?(Vm/Vs) = 4×(50/2)=100 (4) 保留体积 VR = F0? tR = 250 mL

7.某色谱峰峰底宽为50 s，它的保留时间为50 min，在此情况下，该柱子有多少块理论塔板？

解：由题知 Yt= 50s, tR=50 min=3000s, 则

该柱子的理论塔板数为 n=16×(tR/ Yt)2=16×(3000/50)2=57600块

Rs?2(tR2?tR1)Y1?Y2Rs?n4????1?k21?k212.已知，设相邻两峰的峰底宽度相等，证明

证明：

如Y1=Y2

即得证。 P383

6.已知含n－C10，n－C11和n－C12烷烃的混合物，在某色谱分析条件下流出时，n－C10和n－C12 调整保留时间分别为10和14 min，求n－C11的调整保留时间。

解：∵碳数规律：lgt'R = A1n + C1

n-C10烷烃 n=10，lgt'R（n-C10）= lg10 = 1.000 n-C12烷烃 n=12，lgt'R（n-C12）= lg14 = 1.146 根据n-C10烷烃、n-C12烷烃的数据 1.000 = 10A1 + C1 1.146= 12A1 + C1 解方程得A1 = 0.073

C1=0.27

∵ n-C11烷烃有11个碳 ∴ n = 11 ∴ lgt'R（n-C11） = 11×0.073+0.27 = 1.073

t'R（n-C11）=11.8 (min) 即n-C11烷烃的调整保留时间为11.8 min。

7.在某一色谱分析条件下，把含A和B以及相邻的两种正构烷烃的混合物注入色谱柱分析。A在相邻的两种正构烷烃之间流出，它们的调整保留时间分别为10 min，11 min和12 min，最先流出的正构烷烃的保留指数为800，而组分B的保留指数为882.3，求组分A的保留指数。试问A和B有可能是同系物吗？ 解：

n=800/100=8

IA=852.3

∵IB- IA=30，不是100的整数倍 ∴ A和B不是同系物

11．根据碳数规律，推导下式

Ix?100?[n?lgt'R(x)?lgt'R(n)lgt'R(n?1)?lgt'R(n)]

证明： 根据碳数规律：

lgt'R(x) = Ax + C (1) lgt'R(n) = An + C (2) lgt'R(n+1) = A(n+1) + C (3) 则(1)-(2)得 lgt'R(x)-lgt'R(n)=A(x-n) (3)-(2)得lgt'R(n+1)- lgt'R(n)=A

即得证

P406

7.在硅胶柱上，用甲苯为流动相时，某溶质的保留时间为28 min。若改用四氯甲烷或三氯甲烷为流动相，试指出哪一种溶剂能减小溶质的保留时间？

答：该体系为正相色谱体系。在该体系中流动相的极性增大保留值减少。流动相甲苯、四氯化碳及三氯甲烷的溶剂强度参数分别是0.29、0.18、0.40，因此选用溶剂强度参数大于甲苯的三氯甲烷，可缩短该溶质的保留时间。

15.在一根正相分配柱上，当用体积比为1：1的氯仿和正己烷为流动相时，某试样的保留时间达29.1 min，不被保留组分的保留时间为1.05 min。试计算： （a）试样物质的容量因子k；

（b）当容量因子k降到10时，流动相的组成。

解： (a) 试样物质的容量因子k=(tr-t0)/t0=(29.1-1.05)/1.05=26.7

(b) 混合溶剂的极性指数P'AB=φ?AP'A+φ?BP'B

当流动相为1:1的氯仿和正己烷时，P'A=P'氯仿=4.1; P'B=P'正己烷=0.1 从而 P'1=0.5×4.1+0.5×0.1=2.1 当容量因子降为10时，k2=10 对正相分离k2/k1=10(P'1-P'2)/2

则lg(k2/k1)= (P'1-P'2)/2=lg(10/26.7)=-0426

P'2=2.95=φ?AP'A+φ?BP'B=φ?A×4.1+φ?B×0.1 (1) φ?A+φ?B=1 (2) 结合（1）和（2）式可得 φ?A＝71％ φ?B＝29％

故当容量因子降为10时，流动相的组成为71％氯仿，29％正己烷。

武汉大学2001

一、选择题（每题1分，共15分）

2. 用色谱法对复杂未知物进行定性分析的最有效方法是 ( b ) a. 利用检测器的选择性定性 b. 利用已知物对照法定性 c. 利用文献保留数据定性

4．在气-液色谱分析中, 当两组分的保留值很接近, 且峰很窄, 但只能部分分离，其原因是 ( d )

a. 柱效能太低 b. 容量因子太大

c. 柱子太长 d. 固定相选择性不好 5．在GC和LC中, 影响柱的选择性不同的因素是 ( a )

a.固定相的种类 b.柱温 c.流动相的种类 (4)分配比

7.分离有机胺时，最好选用的色谱柱

为 ( d ) a 非极性固定液柱 b. 低沸点固定液柱 c. 空间排阻色谱柱 d 氢键型固定液柱

8.影响谱线变宽的最主要因素是以下哪

种? （ b ） a. 自然变宽 b. 热变宽

c. 碰撞变宽 d. 自吸变宽 10.适合于植物中挥发油成分分析的方法

是 （ d ） a. 原子吸收光谱 b. 原子发射光谱

c. 离子交换色谱 d. 气相色谱 武汉大学2002年

8. 应用GC方法来测定痕量硝基化合物, 宜选用的检测器为 ( c a.热导池检测器; b.氢火焰离子化检测器; c.电子捕获检测器; d.火焰光度检测器。

9. 用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯, 先流出色谱柱的组分是 （ c ）

a.乙苯； b. 甲苯； c. 苯； d. 联苯。 武汉大学2005年

5. 用反相液相色谱分离苯、甲苯、乙苯、联苯, 先流出色谱柱的组分是 ( c )

(a)乙苯 (b)甲苯 (c)苯 (d)联苯

6. 在以下因素中，不属动力学因素的

是 ( b )

)

(a) 液膜厚度 (b)分配系数 (c) 扩散速度 (d) 载体粒度

8. 在液相色谱中, 范氏方程中的哪一项对柱效能的影响可以忽略不计? ( b )

(a) 涡流扩散项 (b) 分子扩散项

(c) 固定相传质阻力项 (d) 流动相中的传质阻力 武汉大学2006年

6.. 在色谱流出曲线上, 两峰间距离决定于相应两组分在两相间的 ( 2 )

(1)保留值； (2)分配系数； (3)扩散速度； (4)传质速率。

10. 分离因子?： ( 2 ) (1) 与柱温无关； (2) 与所用固定相有关； (3) 同气化温度有关； (4) 与柱填充状况及流速有关。 武汉大学2002年

二．请判断下列叙述对与错，对的在题前括号中打“√”，错的打“ⅹ” （每题1分, 共12分）

（ √）1. 色谱—质谱联用技术适用于作多组分混合物中未知物组分的定性鉴

定、判断化合物的分子结构及测定未知组分的相对分子量。

（ ⅹ ）2. 对于难挥发和热不稳定的物质，可用气相色谱法进行分析。 （ √ ）3. 对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大的有机物原则上可用高效液

相色谱法进行分离、分析。

武汉大学2001年

二、填空（每空1分，共30分）

2．气相色谱分析中常用的通用检测器有___热导池_____, 火焰离子化 。

前者是 _____浓度_______型，而后者是____质量_____型。 武汉大学2005年

2．气相色谱分析中常用的通用检测器有 热导池 , 火焰离子化 。 前者是 浓度 型，而后者是 质量 型。 武汉大学2006年

2.液相色谱分析法常使用的化学键合反相色谱填充柱是 十八烷基键合硅胶填充柱或ODS(C18) ，分离原理是 疏水作用 ，常使用 极性溶剂（如水-甲醇） 流动相，分析分离 难挥发弱极性 类化合物。 武汉大学2001年 三、问答题

3． 简述毛细管区带电泳和胶束电动毛细管色谱的异同点。

答：毛细管区带电泳是利用被分离离子在电场作用下移动的速率不同（电泳淌

度差异）而实现分离的一种高效分离技术。毛细管中电解质溶液的移动是电渗引起的。毛细管区带电泳只适合于离子或可电离物质的分离。胶束电动毛细管色谱是在毛细管区带电泳的基础上派生出的一种高效分离技术。在毛细管区带电泳的缓冲溶液中添加浓度高于胶束临界浓度的表面活性剂，使其形成胶束相；因此，被分离对象在电场作用下的移动速度不仅取决于受电渗流和自身电泳，而且与它们在胶束相与水相之间的分配系数有关。胶束电动毛细管色谱可用于离子、可电离物质以及中性化合物的分离。 武汉大学2002年

6．画出气相色谱流程图，解释色谱峰展宽的主要原因。

答：载气源－进样口和气化室－色谱柱和柱温箱－检测器－记录系统。 运用速率方程解释色谱峰展宽

武汉大学2005年

2. 画出高效液相色谱仪基本结构示意图。

答：储液瓶－高压泵－进样器－色谱柱－检测器－记录系统 武汉大学2006年

4．有人推荐用反相离子对色谱分离分析样品中的碘离子，你认为可行吗？为什么？

答：可行。在流动相添加阳离子表面活性剂，使其与碘离子形成离子对，可在反相固定相上保留。

6.根据范氏方程，试简要分析要实现气相色谱快速分析应注意哪些操作条

件？

答：根据范氏方程，要实现气相色谱快速分析应注意：

（1）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。

（2）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。

（3）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，但为了改

善液相传质，应使固定液膜薄一些。

（4）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）

（5）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. （6）气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。

武汉大学2002年

四、计算题（每题10分，共20分，答在答题纸上）

2．在一根 3 m长的色谱柱上分析某试样时，得如下色谱图及数据：

如果当b峰的底宽Wb=1min时，试计算： (1) a和b组分的调整保留时间t`Ra和t`Rb。 (2) 两个组分的相对保留值。 (3) 该色谱柱的有效塔板数n有效。

(4) 如果要使两组分的分离度 R = 1.5，需要有效塔板数为多少？此时应使

用多长的色谱柱？ 解：1)tR’,1 = 15 - 1 = 14（min）; tR’,2 = 17 - 1 = 16（min） 2) tR’,2/ tR’,1 = 16/14 = 1.14

3）n1有效 = 16(tR’,2/Wb)2 = 16×162 = 4096； 4) n2有效 = 16×1.52(1.14/1.14-1)2 = 2387

5)L2=（n2有效/n1有效）×L1＝（2387/4096）×3.00＝1.75（m） 该用1.75米以上的色谱柱。 武汉大学2005年

1. 用热导池为检测器的气相色谱法分析仅含乙醇、庚烷、苯和乙酸乙酯的混合试样。测得它们的峰面积分别为:5.00 cm2、9.00 cm2、4.00 cm2和7.00cm2, 它们的重量相对校正因子分别为:0.64、0.70、0.78和0.79。求它们各自质量分数。

解：据 Wi = ( fi’ Ai) / (Σfi’ Ai) 化合物 fi’ Ai 质量分数 乙醇 5.00×0.64 0.18 庚烷 9.00×0.70 0.35

苯 4.00×0.78 0.17 乙酸乙酯 7.00×0.79 0.31 Σfi’ Ai = 18.15

3. 在某色谱分析中得到下列数据：保留时间为5.0 min, 死时间为1.0 min，固定相体积为2.0 mL, 柱出口载气流速为50 mL/min。 试计算：

(1) 分配比; (2) 死体积；（3）分配系数； （4）保留体积

解： （1）分配比；4，（2）死体积 50 ml； （3）分配系数 100； （4）保留体积 250 ml

4．组分 A 和 B 在一1.8m 长色谱柱上的调整保留时间 t'R,A= 3min18s，t'R,B= 3min2s，两组分峰的半宽分别为 W1/2,A= 1.5mm 和 W1/2,B= 2.0mm，记录仪走纸速度为 600mm／h，试计算： (1) 该柱的有效塔板高度H有效、R和选择因子?A,B.

(2) 如果要使A和B的分离度 R = 1.5，色谱柱至少须延长多少？ 解：

tR'A 198

(1) n有效= 5.54 (────)2 = 5.54×( ───────── )2 = 2681 W1/2,A (1.5×3600)/600

H有效 = L/n = (1.8×103)/(2681) = 0.67 mm R=1.18(198-182)/3.5/(600/3600)=0.899 ?A,B= tR'A/tR'B = 198/182 = 1.08

(2) n有效’ = 16R2[? /(? -1)]2 = 16×1.52×(1.088/0.088)2 = 5503

L’= n有效’·H有效 = 5503×0.67 ? 3.69 m 需延长 3.7-1.8 = 1.9 m

注：为什么？底宽不同可用吗？不可用，如果底都为1.5mm话，这样可以。 (2) L2=(R2/R1)×L1=(1.5/0.899)×1.8=5.0m 武汉大学2006年

2

2

2. 在某色谱条件下，分析只含有二氯乙烷、二溴乙烷和四乙基铅三组分的样品，结果如下： 相对质量校正因子 峰面积（cm-2） 二氯乙烷 1.00 1.50 二溴乙烷 1.65 1.01 四乙基铅 1.75 2.82 试用归一化法求各组分的百分含量。 解：据 Wi ＝ (fi’Ai)／(∑fi＇Ai) 将表中数据代入，计算，得

二氯乙烷：18.5%; 二溴乙烷 20.6%; 四乙基铅: 60.9%

2. 在某色谱条件下，分析只含有二氯乙烷、二溴乙烷和四乙基铅三组分的样品，结果如下： 相对质量校正因子 峰面积（cm-2） 二氯乙烷 1.00 1.50 二溴乙烷 1.65 1.01 四乙基铅 1.75 2.82 试用归一化法求各组分的百分含量。 解：据 Wi ＝ (fi’Ai)／(∑fi＇Ai) 将表中数据代入，计算，得

二氯乙烷：18.5%; 二溴乙烷 20.6%; 四乙基铅: 60.9%

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