仪器分析复习范围 答案整理

1. 气相色谱仪由哪几个主要部分组成，它们的主要功能是什么？

1、载气系统——携带分析试样通过色谱柱，提供试样在柱内运行的动力

2、进样系统——进样系统的作用是接受样品，使之瞬间气化，将样品转移至色谱柱中。 3、分离系统——分离样品

4、温控系统——控制并显示进样系统、柱箱、检测器及辅助部分的温度。 5、检测系统——对柱后已被分离的组分进行检测。

2. 色谱图的保留值、相对保留值及分离度。 保留值

1.死时间tM

不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间，它正比于色谱柱的空隙体积，如下图。

2. 保留时间tR

试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间，如下图。

组分在色谱柱中的保留时间tR包含组分通过柱子的时间和组分在固定相中滞留的时间，所以tR实际上是组分在固定相中保留的总时间。

3.调整保留时间tR′

某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，即 tR′= tR ? tM

分离度

分离度是描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。

难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素； 区域宽度──色谱过程的动力学因素。 色谱分离中的四种情况：

① 柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离；

② △K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离； ③柱效较低，，△K较大,但分离的不好； ④ △K小，柱效低，分离效果更差。

分离度的表达式：

R=0.8：两峰的分离程度可达80%； R=1：分离程度98%；

R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。

网上答案：

相对保留值：指组分 2 和组分 1 的调整保留值之比。 相对保留值的特点是只与温度和固定相的性质有关，与色谱柱及其它色谱操作条件无关。反映了色谱柱对待测两组分1和 2 的选择性，是气相色谱法中最常使用的定性参数。

3. 色谱分析法的定性、定量依据。

定性依据：通过比较已知物和未知物的保留参数或在固定相上的位置，即可确定未知物是何种物质。 定量依据：在一定色谱条件下，组分的质量与检测器应讯号（峰面积或峰高）成正比。

4. 气相色谱仪的基本组成部分及各部分的主要部件、特征和功能。 载气系统那里是百度的 （1）载气系统

包括气源、气体净化、气体流速控制和测量装置。

气相色谱的载气包括氮气、氦气、氢气、氩气等，一般是储存于高压钢瓶中，高压载气经过减压、净化进入进样系统中。根据使用的检测器不同，有些还需要提供空气和氢气（如在火焰离子化检测器、火焰光度检测器中）。空气压缩机、氢气发生器、氮气发生器可以提供空气、氢气和氮气。 （2）进样系统 进样装置和汽化室

进样通常用微量注射器和进样阀将样品引入。 汽化室：使样品瞬间汽化而又不分解。 （3）分离系统

色谱柱:色谱仪的核心部件,其作用是分离样品。主要有两类：填充柱和毛细管柱。

1）填充柱 填充柱由不锈钢或玻璃材料制成，内装固定相，一般内径为2～4 mm，长1～3m。填充柱的形状有U型和螺旋型二种. 2）毛细管柱

毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁，多孔层和涂载体空心柱。涂壁空心柱是将固定液均匀地涂在内径0.l～0.5 mm的

毛细管内壁而成，毛细管材料可以是不锈钢，玻璃或石英。 （4）温控系统

气化室：保证液体试样瞬间气化；

分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在 最佳温度下分离；

检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝； （5）检测系统

检测器，检测器把进入的组分按时间及其浓度或质量的变化，转化成易于测量的电信号，经过必要的放大传递给记录仪或计算机，最后得到该混合样品的色谱流出曲线及定性和定量信息。

5. 程序升温及其用途

程序升温：指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化 用途：达到用最短时间获得最佳分离的目的

6. 热导池检测器及工作原理 (1)热导检测器的结构

池体: 一般用不锈钢制成.

热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。 参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。

测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。 (2) 检测原理

钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值:R参=R测；R1=R2，则：R参·R2=R测·R1 ,无电压信号输出,记录仪走直线（基线）。

进样后:载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测，则：R参·R2≠R测·R1。 这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。

7. 检测器性能指标。 课件版

灵敏度（S） ：

S 表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色谱峰面积（A）除以试样质量求得： S = A / m 检测限（D）：

恰能产生相当于3倍噪音（3RN）的信号时，单位时间内进入检测器的量。 D= 3RN / S

无论哪种检测器，检出限都与灵敏度成反比，与噪音成正比。检出限不仅决定于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能好坏的综合指标。

（详细版）

对检测器性能的要求主要有四方面：①灵敏度高；②稳定性好，噪声低；③线性范围宽；④死体积小，响应快。 (一)噪声和漂移

无样品通过检测器时，由仪器本身和工作条件等的偶然因素引起的基线起伏称为噪声(noise；N)。噪声的大小用噪声带(峰-峰值)的宽度来衡量(图2-15)。例如，不进样时，记录某检测器的基线带宽为0.02mV，即噪声为0.02mV。

基线随时间朝某一方向的缓慢变化称为漂移(drift；d)。通常用一小时内基线水平的变化来衡量。

(二)灵敏度

灵敏度(sensitivity)又称响应值或应答值。是用来评价检测器质量或比较不同类型检测器时的重要指标。 l.浓度型检测器的灵敏度(Sc) 1ml载气中携带1mg的某组分通过检测器所产生的mV数。Sc的单位为mV·ml/mg。计算公式：

(2.19)

2

A为色谱峰面积(cm)，C1为记录器的灵敏度(mV/cm)，C2为记录纸速的倒数(min/cm)，C3为柱出口载气流速(ml/min)，W为进样量(某组分纯品，mg)。

2.质量型检测器的灵敏度(Sm) 每秒有lg某组分通过检测器时所产生的mV数或A(安培)数。Sm的单位为mV·s/g或A·s/g。计算公式：

(2.20)

A、C1与C2的含义同前，W的单位常用克表示。 (三)检测限

检测限(detectability；D)或称敏感度(M)。灵敏度不能全面地表明一个检测器的优劣，因为它没有反映检测器的噪声水平。信号可以被放大器任意放大，使灵敏度增高，但噪声也同时放大，弱信号仍然难以辨认。因此评价检测器不能只看灵敏度，还要考虑噪声的大小。检测限从这两方面来说明检测器性能。

某组分的峰高恰为噪声的二倍时，单位时间内载气引人检测器中该组分的质量或单位体积载气中所含该组分的量称为检测限。由于低于此限组分峰将被噪声所淹没，而检测不出来(图2-l5)。

质量型检测器： Dm=2N/Sm (2.20) 浓度型检测器： Dc=2N/Sc (2.21)

Dc与Dm的单位分别为g/s及g/ml(或mg/ml)。检测限越小，检测器的性能越好。

8. 液相色谱仪的淋洗装置和进样装置 淋洗装置：梯度洗脱装置； 可分为两类：

1．外梯度装置（又称低压梯度），流动相在常温常压下混合，用高压泵压至柱系统，仅需一台泵即可。 2．内梯度装置（又称高压梯度），先将两种溶剂分别用泵增压后，再由泵按程序压入混合室，混合，再注入色谱柱。 进样装置：进样系统包括进样口、注射器和进样阀等，它的作用是把分析试样有效地送入色谱柱上进行分离。 流路中为高压力工作状态通常使用耐高压的六通阀进样装置

9. 何为梯度洗脱？什么情况下采用梯度洗脱？

为了改善分析结果，某些操作需要连续改变流动相中各溶剂组分的比例以连续改变流动相的极性，使每个分析组分都有合适的容量因子k，并使样品种的所有组分可在最短时间内实现最佳分离，这种洗脱方式称为梯度洗脱。 梯度洗脱可在下列情形中发挥重要作用： A 在等度下具有较宽k值的多种样品分析。 B 大分子样品分析。

C 样品含有强保留的干扰物，在目标化合物出峰后设置梯度洗脱，将干扰物洗脱出来，以免其影响下一次数据采集。 D 分析方法建立时，不知道其洗脱情况，使用梯度洗脱，找出其较优的洗脱条件。

10. 正相柱、反相柱 课件答案：

亲水性固定液常采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定相的极性，称为正相液液色谱法，极性柱也称正相柱。

若流动相的极性大于固定液的极性，则称为反相液液色谱，非极性柱也称为反相柱。组分在两种类型分离柱上的出峰顺序相反。

网上查的：

当固定相的极性大于流动相的极性时，可称为正相分配色谱或简称正相色谱. 在用于正相色谱时，可使用如正己烷的低极性流动相，正相色谱用的固定相通常为硅胶（Silica）以及其他具有极性官能团胺基团，如（NH2，APS）和氰基团（CN，CPS）的键合相填料。这种填料做成的柱子就称为正相柱。若固定相的极性小于流动相的极性时，可称为反相分配色谱或简称反相色谱.在用于反相色谱时，可使用甲醇或水的强极性流动相.反向色谱用的填料常是以硅胶为基质，表面键合有极性相对较弱官能团的键合相,常用的反向填料有：C18（ODS）、C8（MOS）、C4（Butyl）、C6H5（Phenyl）等.这种填料做成的柱子就称为反相柱.

11. 高效液相色谱的流动相及其选择依据。 1. 流动相特性

（a）液相色谱的流动相又称为：淋洗液，洗脱剂。流动相组成改变，极性改变，可显著改变组分分离状况； （b）亲水性固定液常采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定相的极性，称为正相液液色谱法，极性柱也称正相柱。

（c）若流动相的极性大于固定液的极性，则称为反相液液色谱，非极性柱也称为反相柱。组分在两种类型分离柱上的出峰顺序相反。 2. 流动相类别

按流动相组成分：单组分和多组分； 按极性分：极性、弱极性、非极性；

按使用方式分：固定组成淋洗和梯度淋洗。

常用溶剂： 己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、水。

采用二元或多元组合溶剂作为流动相可以灵活调节流动相的极性或增加选择性，以改进分离或调整出峰时间。 3. 流动相选择

在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。

采用正相液-液分配分离时：首先选择中等极性溶剂，若组分的保留时间太短，降低溶剂极性，反之增加。也可在低极性溶剂中，逐渐增加其中的极性溶剂，使保留时间缩短。 常用溶剂的极性顺序：

水(最大) > 甲酰胺> 乙腈> 甲醇> 乙醇> 丙醇> 丙酮> 二氧六环> 四氢呋喃> 甲乙酮> 正丁醇> 乙酸乙酯> 乙醚> 异丙醚> 二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油(最小) 4. 选择流动相时应注意的几个问题

（a）尽量使用高纯度试剂作流动相，防止微量杂质长期累积损坏色谱柱和使检测器噪声增加。

b）避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏 柱子。（如使固定液溶解流失；酸性溶剂破坏氧 化铝固定相等。）

（c）试样在流动相中应有适宜的溶解度，防止产生沉 淀并在柱中沉积。

（d）流动相还应满足检测器的要求。当使用紫外检测 器时，流动相不应有紫外吸收。

12. 液液分配色谱。

固定相与流动相均为液体（互不相溶）； 基本原理：组分在固定相和流动相上的分配；

流动相：对于亲水性固定液，采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性（正相 normal phase），反之，流动相的极性大于固定液的极性（反相 reverse phase）。正相与反相的出峰顺序相反。 常用溶剂的极性顺序： 水(最大) > 甲酰胺> 乙腈> 甲醇> 乙醇>>煤油(最小) 液-液分配及离子对分离固定相

（1）全多孔型载体:由氧化硅、氧化铝、硅藻土等制成的多孔球体；早期采用100μm的大颗粒，表面涂渍固定液，性能不佳已不多见； 现采用10μm以下的小颗粒，化学键合制备柱填料； （2）表面多孔型载体

（3）化学键合固定相：将各种不同基团通过化学反应

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