答案第二章習題解答
1. 簡要說明氣相色譜分析的基本原理
借在兩相間分配原理而使混合物中各組分分離。
氣相色譜就是根據組分與固定相與流動相的親和力不同而實現分離。組分在固定相與流動相之間不斷進行溶解、揮發（氣液色譜），或吸附、解吸過程而相互分離，然後進入檢測器進行檢測。
2.氣相色譜儀的基本裝置包括哪幾部分?各有什麼作用?
氣路系統．進樣系統、分離系統、溫控系統以及檢測和記錄系統．
氣相色譜儀具有乙個讓載氣連續執行管路密閉的氣路系統．
進樣系統包括進樣裝置和氣化室．其作用是將液體或固體試樣，在進入色譜柱前瞬間氣化，
然後快速定量地轉入到色譜柱中．
3.當下列引數改變時:(1)柱長縮短,(2)固定相改變,(3)流動相流速增加,(4)相比減少,是否會引起分配係數的改變?為什麼?
答:固定相改變會引起分配係數的改變,因為分配係數只於組分的性質及固定相與流動相的性質有關.
所以（1）柱長縮短不會引起分配係數改變
（2）固定相改變會引起分配係數改變
（3）流動相流速增加不會引起分配係數改變
（4）相比減少不會引起分配係數改變
4.當下列引數改變時: (1)柱長增加,(2)固定相量增加,(3)流動相流速減小,(4)相比增大,是否會引起分配比的變化?為什麼?
答: k=k/b,而b=vm/vs ,分配比除了與組分,兩相的性質,柱溫,柱壓有關外,還與相比有關,而與流動相流速,柱長無關.
故:(1)不變化,(2)增加,(3)不改變,(4)減小
5.試以塔板高度h做指標,討論氣相色譜操作條件的選擇.
解:提示:主要從速率理論(van deemer equation)來解釋,同時考慮流速的影響,選擇最佳載氣流速.p13-24。
（1）選擇流動相最佳流速。
（2）當流速較小時，可以選擇相對分子質量較大的載氣（如n2,ar)，而當流速較大時，應該選擇相對分子質量較小的載氣（如h2,he),同時還應該考慮載氣對不同檢測器的適應性。
（3）柱溫不能高於固定液的最高使用溫度，以免引起固定液的揮發流失。在使最難分離組分能盡可能好的分離的前提下，盡可能採用較低的溫度，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。
（4）固定液用量：擔體表面積越大，固定液用量可以越高，允許的進樣量也越多，但為了改善液相傳質，應使固定液膜薄一些。
（5）對擔體的要求：擔體表面積要大，表面和孔徑均勻。粒度要求均勻、細小（但不宜過小以免使傳質阻力過大）
（6）進樣速度要快，進樣量要少，一般液體試樣0.1~5ul,氣體試樣0.1~10ml.
(7)氣化溫度：氣化溫度要高於柱溫30-70℃。
6. 試述速率方程中a, b, c三項的物理意義. h-u曲線有何用途?曲線的形狀主要受那些因素的影響?
解:參見教材p14-16
a 稱為渦流擴散項 , b 為分子擴散項， c 為傳質阻力項。
下面分別討論各項的意義：
(1) 渦流擴散項 a 氣體碰到填充物顆粒時，不斷地改變流動方向，使試樣組分在氣相中形成類似「渦流」的流動，因而引起色譜的擴張。由於 a=2λdp ，表明 a 與填充物的平均顆粒直徑 dp 的大小和填充的不均勻性 λ 有關，而與載氣性質、線速度和組分無關，因此使用適當細粒度和顆粒均勻的擔體，並盡量填充均勻，是減少渦流擴散，提高柱效的有效途徑。
(2) 分子擴散項 b/u 由於試樣組分被載氣帶入色譜柱後，是以「塞子」的形式存在於柱的很小一段空間中，在「塞子」的前後 ( 縱向 ) 存在著濃差而形成濃度梯度，因此使運動著的分子產生縱向擴散。而 b=2rdg
r 是因載體填充在柱內而引起氣體擴散路徑彎曲的因數 ( 彎曲因子 ) ， d g 為組分在氣相中的擴散係數。分子擴散項與 d g 的大小成正比，而 d g 與組分及載氣的性質有關：相對分子質量大的組分，其 d g 小 , 反比於載氣密度的平方根或載氣相對分子質量的平方根，所以採用相對分子質量較大的載氣 ( 如氮氣 ) ，可使 b 項降低， d g 隨柱溫增高而增加，但反比於柱壓。
彎曲因子 r 為與填充物有關的因素。
(3) 傳質項係數 cu c 包括氣相傳質阻力係數 c g 和液相傳質阻力係數 c 1 兩項。
所謂氣相傳質過程是指試樣組分從移動到相表面的過程，在這一過程中試樣組分將在兩相間進行質量交換，即進行濃度分配。這種過程若進行緩慢，表示氣相傳質阻力大，就引起色譜峰擴張。對於填充柱：
液相傳質過程是指試樣組分從固定相的氣液介面移動到液相內部，並發生質量交換，達到分配平衡，然後以返回氣液介面的傳質過程。這個過程也需要一定時間，在此時間，組分的其它分子仍隨載氣不斷地向柱口運動，這也造成峰形的擴張。液相傳質阻力係數 c 1 為：
對於填充柱，氣相傳質項數值小，可以忽略 。
由上述討論可見，范弟姆特方程式對於分離條件的選擇具有指導意義。它可以說明 ，填充均勻程度、擔體粒度、載氣種類、載氣流速、柱溫、固定相液膜厚度等對柱效、峰擴張的影響。
用在不同流速下的塔板高度 h 對流速 u 作圖，得 h-u 曲線圖。在曲線的最低點，塔板高度 h 最小 ( h 最小 ) 。此時柱效最高。
該點所對應的流速即為最佳流速 u 最佳 ，即 h 最小可由速率方程微分求得：
當流速較小時，分子擴散 (b 項 ) 就成為色譜峰擴張的主要因素，此時應採用相對分子質量較大的載氣 (n2 ， ar ) ，使組分在載氣中有較小的擴散係數。而當流速較大時，傳質項 (c 項 ) 為控制因素，宜採用相對分子質量較小的載氣 (h2 ,he ) ，此時組分在載氣中有較大的擴散係數，可減小氣相傳質阻力，提高柱效
7. 當下述引數改變時: (1)增大分配比,(2) 流動相速度增加, (3)減小相比, (4) 提高柱溫,是否會使色譜峰變窄?為什麼?
答:(1)保留時間延長,峰形變寬
(2)保留時間縮短,峰形變窄
(3)保留時間延長,峰形變寬
(4)保留時間縮短,峰形變窄
8.為什麼可用分離度r作為色譜柱的總分離效能指標
分離度同時體現了選擇性與柱效能,即熱力學因素和動力學因素,將實現分離的可能性與現實性結合了起來.
9.能否根據理論塔板數來判斷分離的可能性?為什麼?
答: 不能,有效塔板數僅表示柱效能的高低,柱分離能力發揮程度的標誌,而分離的可能性取決於組分在固定相和流動相之間分配係數的差異.
10.試述色譜分離基本方程式的含義,它對色譜分離有什麼指導意義?
下: 它表明分離度隨體系的熱力學性質(a和k)的變化而變化,同時與色譜柱條件(n改變)有關》
(1)當體系的熱力學性質一定時(即組分和兩相性質確定),分離度與n的平方根成正比,對於選擇柱長有一定的指導意義,增加柱長可改進分離度,但過分增加柱長會顯著增長保留時間,引起色譜峰擴張.同時選擇效能優良的色譜柱並對色譜條件進行優化也可以增加n,提高分離度.
(2)方程式說明,k值增大也對分離有利,但k值太大會延長分離時間,增加分析成本.
(3)提高柱選擇性a,可以提高分離度,分離效果越好,因此可以通過選擇合適的固定相,增大不同組分的分配係數差異,從而實現分離.
11.對擔體和固定液的要求分別是什麼?
答:對擔體的要求;
(1)表面化學惰性,即表面沒有吸附性或吸附性很弱,更不能與被測物質起化學反應.
(2)多孔性,即表面積大,使固定液與試樣的接觸面積較大.
(3)熱穩定性高,有一定的機械強度,不易破碎.
(4)對擔體粒度的要求,要均勻、細小，從而有利於提高柱效。但粒度過小，會使柱壓降低，對操作不利。一般選擇40-60目，60-80目及80-100目等
對固定液的要求:
(1)揮發性小,在操作條件下有較低的蒸氣壓,以避免流失
(2)熱穩定性好,在操作條件下不發生分解,同時在操作溫度下為液體.
(3)對試樣各組分有適當的溶解能力,否則,樣品容易被載氣帶走而起不到分配作用.
(4)具有較高的選擇性,即對沸點相同或相近的不同物質有盡可能高的分離能力.
(5)化學穩定性好,不與被測物質起化學反應.
擔體的表面積越大,固定液的含量可以越高.
12. 試比較紅色擔體與白色擔體的效能,何謂矽烷化擔體?它有何優點?
13.試述「相似相溶」原理應用於固定液選擇的合理性及其存在的問題。
解：樣品混合物能否在色譜上實現分離，主要取決於組分與兩相親和力的差別，及固定液的性質。組分與固定液性質越相近，分子間相互作用力越強。根據此規律：
(1)分離非極性物質一般選用非極性固定液，這時試樣中各組分按沸點次序先後流出色譜柱，沸點低的先出峰，沸點高的後出峰。
(2)分離極性物質，選用極性固定液，這時試樣中各組分主要按極性順序分離，極性小的先流出色譜柱，極性大的後流出色譜柱。
(3)分離非極性和極性混合物時，一般選用極性固定液，這時非極性組分先出峰，極性組分(或易被極化的組分)後出峰。
(4)對於能形成氫鍵的試樣、如醉、酚、胺和水等的分離。一般選擇極性的或是氫鍵型的固定液，這時試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵的能力大小先後流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最後流出。
(5)對於複雜的難分離的物質可以用兩種或兩種以上的混合固定液。
以上討論的僅是對固定液的大致的選擇原則，應用時有一定的侷限性。事實上在色譜柱中的作用是較複雜的，因此固定液酌選擇應主要靠實踐。
14.試述熱導池檢測器的工作原理。有哪些因素影響熱導池檢測器的靈敏度？
解： 熱導池作為檢測器是基於不同的物質具有不同的導熱係數。 當電流通過鎢絲時、鎢絲被加熱到一定溫度，鎢絲的電阻值也
就增加到一定位(一般金屬絲的電阻值隨溫度公升高而增加)。在未進試樣時，通過熱導池兩個池孔(參比池和測量池)的都是載氣。由於載氣的熱傳導作用，使鎢絲的溫度下降，電阻減小，此時熱導池的兩個池孔中鎢絲溫度下降和電阻減小的數值是相同的。
在進入試樣組分以後，裁氣流經參比池，而裁氣帶著試樣組分流經測量池，由於被測組分與載氣組成的混合氣體的導熱係數和裁氣的導熱係數不同，因而測量池中鎢絲的散熱情況就發生變化，使兩個池孔中的兩根鎢絲的電阻值之間有了差異。此差異可以利用電橋測量出來。
橋路工作電流、熱導池體溫度、載氣性質和流速、熱敏元件阻值及熱導池死體積等均對檢測器靈敏度有影響
15.試述氫焰電離檢測器的工作原理。如何考慮其操作條件？
解：對於氫焰檢測器離子化的作用機理，至今還不十分清楚。目前認為火焰中的電離不是熱電離而是化學電離，即有機物在火焰中發生自由基反應而被電離。
化學電離產生的正離子( cho+、h3o+)和電子(e)在外加150~300v直流電場作用下向兩極移動而產生微電流。經放大後，記錄下色譜峰。 氫火焰電離檢測器對大多數的有機化合物有很高的靈敏度，故對痕量有機物的分析很適宜。
但對在氫火焰中不電離的元機化合物例如co、co2、so2、n2、nh3等則不能檢測。
16.色譜定性的依據是什麼?主要有那些定性方法?
解:根據組分在色譜柱中保留值的不同進行定性.
主要的定性方法主要有以下幾種:
(1)直接根據色譜保留值進行定性
電路第四版網路分析
第十三章拉暜拉斯變換 13 1求下列各函式的像函式 12 3 4 56 78 解 1 2 3 4 5 6 7 8 13 2 求下列各函式的原函式 12 34 解 1 設 f s 的部分分式展開為 則待定係數為 所以，原函式為 2 因為 則待定係數為 所以，有 3 因為 設為則待定係數為 所以，原函式...
物化第四版目錄
緒論 0.1 物理化學課程的內容 0.2 學習物理化學的要求及方法 0.3 物理量的表示及運算 1.物理量的表示 2.對數中的物理量 3.量值計算 第一章氣體的pvt關係 1.1 理想氣體狀態方程 1.理想氣體狀態方程 2.理想氣體模型 3.摩爾氣體常數 1.2 理想氣體混合物 1.混合物的組成 2...
考試大綱第四版
考試大綱參考 第1章管理 管理者與組織 1管理的定義 重點 2管理的職能 重點 3管理者及其分類 4管理者的技能 重點 5管理者的角色 重點 6組織的含義 7 企業的定義 企業的特徵 8企業的三種基本形式 9社會責任含義及利益相關者 重點 10企業應該如何承擔社會責任 重點 第2章管理思想的演進 1...