气象色谱仪的基本结构包括_气象色谱仪操作及原理

1.气相色谱仪有哪几部分组成？

2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用

3.简述气相色谱仪的原理组成及应用

4.gc-2014c色谱仪afc指的是什么

5.仪器分析尹华王新宏版课后习题答案就是你

气相色谱仪定义

　将分析样品在进样口中气化后，由载气带入色谱柱，通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能的色谱柱，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。通常采用的检测器有：热导检测器，火焰离子化检测器，氦离子化检测器，超声波检测器，光离子化检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器，电化学检测器，质谱检测器等。

气相色谱仪

气相色谱仪构造

　气相色谱仪的基本构造有两部分，即分析单元和显示单元。前者主要包括气源及控制计量装置﹑进样装置﹑恒温器和色谱柱。后者主要包括检定器和自动记录仪。色谱柱(包括固定相)和检定器是气相色谱仪的核心部件。

　(1)气路系统 气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。整个气路系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。

　(2)进样系统 进样就是把气体或液体样品匀速而定量地加到色谱柱上端。

　(3)分离系统分离系统的核心是色谱柱，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。

　(4)检测系统检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后，由记录仪记录成色谱图。

　(5)信号记录或微机数据处理系统 近年来气相色谱仪主要采用色

谱数据处理机。色谱数据处理机可打印记录色谱图，并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果，如保留时间、被测组分质量分数等。

　(6)温度控制系统

用于控制和测量色谱柱、检测器、气化室温度，是气相色谱仪的重要组成部分。　气相色谱仪分为两类：一类是气固色谱仪，另一类是气液分配色谱仪。这两类色谱仪所分离的固定相不同，但仪器的结构是通用的。

　气相色谱仪特点

　(1) 大屏幕液晶中文显示，同时显示各路控温参数及载气流量或检测器参数，各种数据一目了然。

　(2) 数字流量显示，采用电子质量流量计，从屏幕精确显示载气流量。

　(3) TCD断气自动保护，仪器断气或漏气时，微机系统自动断开桥电流，保护钨丝不被损坏。

　(4) 先进的气路流程，仪器采用一次进样，三检测器技术，分离效果更好，灵敏度更高。

　(5) 自动功能：开机后，仪器自动检测运行状态，如有问题自动显示故障部位及故障类型，并对仪器自我保护。

　(6) 专用色谱工作站和色谱数据处理器

　(7) 色谱柱(进口担体)和三个净化器

　1. 柱室温度：室温+15℃---350℃

　2. 控制精度：+0.1℃---0.2℃

　3. 检测室温度：室温+30---350℃ 控制精度：+0.1℃---0.2℃

　4. 转化炉温度： +30---350℃ 控制精度：±0.1℃

　5. 检测精度：H2≤2UL/L O2≤5UL/L N2≤10UL/LCO≤2UL/L CO2≤2UL/L 烃类≤0.1UL/L

　6. 开机稳定时间： <1.0小时

　7. 控温范围： 柱室温度：RT+5~300℃ 汽化室、检测器温度：RT+5~350℃

　8.程序升温重复性：0.2%

　9. 基线噪声： TCD：≤0.1mv FID：≤1×10A

　10.基线漂移： TCD：≤0.2mv/30min FID：≤1×10A/30min

　11. 灵 敏 度： ≥5000ml/mg FID：≤1×10g/s

　12.温度设定范围： RT+5—350℃

　气相色谱仪应用范围

环境保护： 大气水源等污染地的痕量毒物分析、监测和研究;

　生物化学： 临床应用，病理和毒理研究;

　食品发酵： 微生物饮料中微量组分的分析研究;

　中西药物： 原料中间体及成品分析;

　石油加工： 石油化工，石油地质，油品组成等分析控制和控矿研究;

　有机化学： 有机合成领域内的成份研究和生产控制;

　卫生检查： 劳动保护公害检测的分析和研究;

　尖端科学： 军事检测控制和研究;

　气相色谱仪工作原理

　色谱仪利用色谱柱先将混合物分离，然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。色谱柱的直径为数毫米，其中填充有固体吸附剂或液体溶剂，所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体，一般为氮或氢气。

　待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相，流动相带着样品进入色谱柱，故流动相又称为载气。载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的;而样品则只是一次一次地注入，每注入一次得到一次分析结果。

　样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力(对气固色谱仪是吸附力不同，对气液分配色谱仪是溶解度不同)。当载气带着样品连续地通过色谱柱时，亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢，因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。4根柱管实际上是一根，只是用来表示样品中各组分在不同瞬间的状态。

　样品是由A、B、C3个组分组成的混合物。在载气刚将它们带入色谱柱时，三者是完全混合的，如状态(Ⅰ)。

　经过一定时间，即载气带着它们在柱中走过一段距离后，三者开始分离，如状态(Ⅱ)。

　再继续前进，三者便分离开，如状态(Ⅲ)和(Ⅳ)。

　固定相对它们的亲合力是A>B>C，故移动速度是C>B>A。走在最前面的组分

　C首先进入紧接在色谱柱后的检测器，如状态(Ⅳ)，而后B和A也依次进入检测器。检测器对每个进入的组分都给出一个相应的信号。将从样品注入载气为计时起点，到各组分经分离后依次进入检测器，检测器给出对应于各组分的最大信号(常称峰值)所经历的时间称为各组分的保留时间tr。实践证明，在条件(包括载气流速、固定相的材料和性质、色谱柱的长度和温度等)一定时，不同组分的保留时间tr也是一定的。因此，反过来可以从保留时间推断出该组分是何种物质。故保留时间就可以作为色谱仪器实现定性分析的依据。检测器对每个组分所给出的信号，在记录仪上表现为一个个的峰，称为色谱

　气相色谱仪原理峰。色谱峰上的极大值是定性分析的依据，而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量，故峰面积是定量分析的依据。一个混合物样品注入后，由记录仪记录得到的曲线，称为色谱图。

　分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。载气由载气钢瓶提供，经过载气流量调节阀稳流和转子流量计检测流量后到样品气化室。样品气化室有加热线圈，以使液体样品气化。如果待分析样品是气体，气化室便不必加热。气化室本身就是进样室，样品可以经它注射加入载气。载气从进样口带着注入的样品进入色谱柱，经分离后依次进入检测器而后放空。

　检测器给出的信号经放大后由记录仪记录下样品的色谱图。气相色谱仪是一种多组份混合物的分离、分析工具，它是以气体为流动相，采用冲洗法的柱色谱技术。当多组份的分析物质进入到色谱柱时，由于各组分在色谱柱中的气相和固定液液相间的分配系数不同，因此各组份在色谱柱的运行速度也就不同，经过一定的柱长后，顺序离开色谱柱进入检测器，经检测后转换为电信号送至数据处理工作站，从而完成了对被测物质的定性定量分析。

　气相色谱仪常见检测器

1)热导检测器热导检测器(TCD)属于浓度型检测器，即检测器的响应值与组分在载气中的浓度成正比。它的基本原理是基于不同物质具有不同的热导系数，几乎对所有的物质都有响应，是目前应用最广泛的通用型检测器。由于在检测过程中样品不被破坏，因此可用于制备和其他联用鉴定技术。

　2)氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器(FID)利用有机物在氢火焰的作用下化学电离而形成离子流，借测定离子流强度进行检测。该检测器灵敏度高、线性范围宽、操作条件不苛刻、噪声小、死体积小，是有机化合物检测常用的检测器。但是检测时样品被破坏，一般只能检测那些在氢火焰中燃烧产生大量碳正离子的有机化合物。

　3)电子捕获检测器电子捕获检测器(ECD)是利用电负性物质捕获电子的能力，通过测定电子流进行检测的。ECD具有灵敏度高、选择性好的特点。它是一种专属型检测器，是目前分析痕量电负性有机化合物最有效的检测器，元素的电负性越强，检测器灵敏度越高，对含卤素、硫、氧、羰基、氨基等的化合物有很高的响应。电子捕获检测器已广泛应用于有机氯和有机磷农药残留量、金属配合物、金属有机多卤或多硫化合物等的分析测定。它可用氮气或氩气作载气，最常用的是高纯氮。

　4)火焰光度检测器火焰光度检测器(FPD)对含硫和含磷的化合物有比较高的灵敏度和选择性。其检测原理是，当含磷和含硫物质在富氢火焰中燃烧时，分别发射具有特征的光谱，透过干涉滤光片，用光电倍增管测量特征光的强度。

　5)质谱检测器质谱检测器(MSD)是一种质量型、通用型检测器，其原理与质谱相同。它不仅能给出一般GC检测器所能获得的色谱图(总离子流色谱图或重建离子流色谱图)，而且能够给出每个色谱峰所对应的质谱图。通过计算机对标准谱库的自动检索，可提供化合物分析结构的信息，故是GC定性分析的有效工具。常被称为色谱-质谱联用(GC-MS)分析，是将色谱的高分离能力与MS的结构鉴定能力结合在一起。

气相色谱仪有哪几部分组成？

无论气相色谱仪怎么发展，各种型号的气相色谱仪都包括六个基本单元。即 (1) 载气及其流速控制系统； (2) 进样系统； (3) 色谱柱系统； (4) 检测器系统； (5) 记录器系统；（6）温控系统。在刑侦检验技术工作中常用的检测器有：火焰离子化简测器 (FID) 、氮磷检测器 (NPD) 、火焰光度检测器 (FPD) 、电子浦获检测器 (ECD) 等。各单元功能1)气源系统：气源分载气和辅助气两种，载气是携带分析试样通过色谱柱，提供试样在柱内运行的动力，辅助气是提供检测器燃烧或吹扫用，有的仪器采用EPC系统对气流进行数字化控制。 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。有些仪器还包括试样预处理装置，例如热脱附装置(TD)、裂解装置、吹扫捕集装置、顶空进样装置。 3)色谱柱柱系统：试样在柱内运行的同时得到所需要的分离。色谱柱一般有填充柱和毛细柱两种，其中填充柱多为内径 0.2 — 0.6 厘米，长 1 — 6 米，呈 U 型或螺旋形的玻璃或不绣钢材料制成的色谱柱，内填装有各种不同极性的固定相，如 OV — 17 、 OV — 101 、 SE — 30 、 SE — 54 等；毛细柱一般为内径 0.05 — 0.53 毫米，长 10 ～ 50 米的熔融二氧化硅制成的色谱柱，其内壁均匀涂布了各种不同极性的固定相，一般用圆形框架绕成圈状，以放人 GC 柱箱中。4) 检测系统：对柱后已被分离的组分进行检测，检测器的作用是指示与测量载气流中已分离的各种组分，即检测器是测定流动相中的组分的敏感器，因而是色谱仪的关键部件之一。有的仪器还包括柱后转化(例如硅烷化装置、烃转化装置)。 5) 数据采集及处理系统：采集并处理检测系统输入的信号，给出最后试样定性和定量结果。 6)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。 所有的气相色谱仪都需包括以上六个基本单元，其功能都相同，差异的只是水平的配置，因此全面了解各单元的组成功能对仪器使用、开发及故障的分析排除都是必要的。下面分别介绍气路系统、进样系统和检测系统，柱系统和数据采集处理系统。工作原理原理是混合气体中的各种成分通过色谱柱的速度不同。分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后，发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。它是带状光谱，反映了分子中某些基团的信息。可以用标准光谱图再结合其它手段进行定性分析。 根据Lambert-Beer定律：A=εbc，（A为吸光度，ε为摩尔吸光系数，b为液池厚度，c为溶液浓度）可以对溶液进行定量分析。 你可以用三种农药的波长在某溶液中的最大、最小吸收波长。 配制溶液－在光谱检测项下进行－调整检测光谱范围及速度－－扫描光谱图－－吸光度最大处对应波长为最大吸收波长，吸光度最小处对应的波长为最小吸收波长。

气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用

气相色谱仪的构成：

气相色谱仪主要由气路系统、进样系统、柱分离系统、温控系统、检测系统和记录系统等部分组成。

组分能否分离，色谱柱是关键，它是色谱仪的“心脏”；分离后的组分能否产生信号则取决于检测器的性能和种类，它是色谱仪的“眼睛”。所以分离系统和检测系统是仪器的核心。进行气相色谱法分析时，载气（一般用氮气或氢气）由高压钢瓶供给，经减压阀减压后，载气进入净化管干燥净化，然后由稳压阀控制载气的流量和压力，并由流量计显示载气进入柱之前的流量后，以稳定的压力进入气化室、色谱柱、检测器后放空。当气化室中注入样品时，样品立即被气化并被载气带入色谱柱进行分离。分离后的各组分，先后流出色谱柱进入检测器，检测器将其浓度信号转变成电信号，再经放大器放大后在记录器上显示出来，就得到了色谱的流出曲线，利用色谱流出曲线上的色谱峰就可以进行定性、定量分析。

（一）气路系统

气路系统是为获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体化装置。载气从起源钢瓶出来后依次经过减压阀、净气阀、气流调节阀、转子流量计、气化室、色谱柱、检测器，然后放空。

载气：要求化学惰性，不与有关物质反应。载气的选择除了要求考虑对柱效的影响外，还要与分析对象和所用的检测器相配。常用的载气有氢气、氮气、氦气。

净化器：多为分子筛和活性碳管的串联，可除去水、氧气以及其它杂质。

压力表：多为两级压力指示。第一级为钢瓶压力，总是高于常压（填充柱要求为10～50 psi；开口毛细管柱为1～25 psi)；第二级为柱头压力指示。

流量计：在柱头前使用转子流量计，但不太准确。通常在柱后，以皂膜流量计测流速。许多现代仪器装置有电子流量计，并以计算机控制其流速保持不变。

（二）进样系统

隔膜进样器结构图

进样系统包括气化室和进样装置，常以微量注射器(穿过隔膜垫)或六通阀将液体样品注入气化室(气化室温度比样品中最易蒸发物质的沸点高约50oC)，通常六通阀进样的重现性好于注射器。要求进样量或体积适宜，“塞子”式进样。一般柱分离进样体积在十分之几至20μL，对毛细管柱分离，体积约为10～30μL，此时应采用分流进样装置来实现。体积过大或进样过慢，将导致分离变差(拖尾)。

（三）柱分离系统

柱分离系统是色谱分析的心脏部分。分离柱包括填充柱和毛细管柱。柱材料包括金属、玻璃、融熔石英等。

填充柱：多为U形或螺旋形，内径2～4mm，长1～3m，内填固定相。

毛细管柱：分为涂壁、多孔层、键合型和交联型毛细管柱。

毛细管柱与填充柱分离一些硝基化合物的比较

（a）填充柱1.5m，涂QF-1，恒温；（b）毛细管柱，21m，涂OV-101

毛细管气相色谱流路

内径0.1～0.5mm，长达几十至100m。通常弯成直径10～30cm的螺旋状。传质阻力很小，谱带展宽变小，其总柱效比填充柱高得多、分析速度快、样品用量小。过去是填充柱占主要，但现在除了一些特定的分析之外，填充柱将会被更高效、更快速的毛细管柱所取代。

（四）温控系统

温度控制是否准确和升、降温速度是否快速是市售色谱仪器的最重要指标之一。

控温系统包括对三个部分的控温，即气化室、柱箱和检测器。控温方式有恒温和程序升温。柱温是影响分离的最重要的因素，其变化应小±0.1℃。选择柱温主要是考虑样品待测物沸点和对分离的要求。柱温通常要等于或略高于样品的平均沸点(分析时间20～30min)；对宽沸程的样品，应使用程序升温方法。

（五）检测记录系统

检测记录系统是指从色谱柱流出的组分，经过检测器把浓度（或质量）信号转化为电信号，并经放大器放大后由记录仪显示和记录分析结果的装置，它由检测器、放大器和记录仪三部分构成。

简述气相色谱仪的原理组成及应用

1、气路系统：气体流经的通道，包括气源、气体净化装置、流量控制阀、压强表、色谱柱、检测器和尾气排出通道等；

作用：由气源输出的载气通过装有催化剂或分子筛的净化器，以除去水，氧等有害杂质，净化后的载气经稳压阀或自动流量控制装置后，使流量按设定值恒定输出。

2、进样系统：使微量样品准确、足量进入色谱柱的装置，包括进样器（手动进样或者自动进样器）、注射室、分流装置；

作用：试样在气化室瞬间气话后，随载气进入色谱柱分离。

3、分离系统：是色谱仪的分离核心，在色谱柱中进行。

作用：将组分性质不同的混合物分离。

4、检测系统，包括检测器，放大镜，监测器的电源控温装置。

作用：对试样中的物质信号进行探测，由检测器执行。

5、温度控制系统：包括中央处理器（CPU）、功能键、数字键、加热键（或者运行键）等的电路和机械部件的组合。

作用：对各个组件的温度进行精确控制。

6、信号放大与记录系统：记录设备经历了三代形式：记录仪、积分仪和数据处理系统（也叫色谱工作站）。

作用：对检测器收集到的信号进行放大，并输出至记录设备，信号的放大由三极管电路完成。

gc-2014c色谱仪afc指的是什么

一、气相色谱仪简介

气相色谱仪(GC)是基于色谱柱将混合物分离的原理而实现的一种可对混合气体中各组成成分进行定性甚至定量分析的一种热导检测仪器，它可对固定相上的活度系数、比表面积、分子量、分配系数等物理化学常数进行检测，由于其具有操作简单、控制精确、灵敏度高等特点，因而在生物化学、医药卫生、军事分析、环境保护、石油加工、食品发酵等各领域都有着广泛的应用。

二、气相色谱仪结构

气相色谱仪由分析单元和显示单元两部分构成，其中，分析单元主要包括气源及控制计量装置﹑进样装置﹑恒温器和色谱柱，显示单元主要包括检定器和自动记录仪。在其众多的组成部件中，气相色谱仪功能得以实现的关键部件是色谱柱和检定器。气相色谱仪将待测样品在进样口中气化后，便由载气带入色谱柱，在色谱柱中各组成成分进行分离并依次导入检定器，然后由检定器对其各组成成分进行检测，目前常用的检定器有电化学检定器、电子捕获检定器、超声波检定器、热导检定器等等。

三、气相色谱仪原理

气相色谱仪通过色谱柱分离混合物，再通过检定器检测分离出来的各组成成分。在色谱柱中填充有固体/液体溶剂，称为固定相，与之相对应的还有一个流动相，流动相是一种与固定相、被测样品都不发生反应的惰性气体，用于带着被测样进入色谱柱，因此也被称为载气，载气连续的以一定速度流过色谱柱，将被测样品一次一次地注入，每注入一次便可得到一次分析结果。

被测样品基于热力学性质的差异在色谱柱中得以分离，固定相中物质对被测样品中成分具有不同的亲和力，亲和力越大，表明其受力越大，因此当载气带着样通过色谱仪时，亲和力小的成分移动较快，率先进入检定器。

检定器给每个进入的成分一个相应的信号，并对其注入载气到进入检定器直至消失的过程进行计时，最终便可根据计得的时间对其成分进行相应分析。

仪器分析尹华王新宏版课后习题答案就是你

AFC 是英文Air Flow Controller的缩写，即气体流量控制器，岛津GC-2014C采用电子AFC，可以实现载气、空气、氢气、尾吹气的精密控制，可以实现对气体 的恒压力或恒流量或恒线速度的精密控制

第二章 气相色谱分析

2-2 气相色谱仪的基本设施包括哪几部分？各有什么作用？

答：气相色谱仪包括五个部分：

（1）载气系统，包括气源、气体净化、气体流速控制和测量；

作用：向分析系统提供流动相（载气），并保证其纯度，控制载气的流速与压力，以使其可正常工作。

（2）进样系统，包括进样器、气化室；

作用：试样注入进样器中，经气化室瞬间气化为气体，由不断通过的载气携带进入色谱柱。

（3）色谱柱和柱箱，包括温度控制装置；

作用：在色谱柱中充满固定相，当载气携组分流经时，由于不同组分与固定相吸附作用大小不同，其保留值不同，从而可将各组分在色谱柱中分离。温度控制装置用来控制色谱柱温度，以配合流速，组分性质等将组分更好分离。

（4）检测系统，包括检测器、检测器的电源及控温装置；

作用：调节温控装置控制温度，当各组分先后进入检测器时，检测器可将组分浓度或质量变化转化为电信号

（5）记录系统，包括放大器、记录仪，有的仪器还有数据处理装置；

作用：由于电信号会很小，所以经过放大器，将电信号放大并通过记录仪显示信号，记录数据。

2-20 在一根2m的长的硅油柱上，分析一个混合物，得下列数据：苯、甲苯及乙苯的保留值时间分别为1，20，，、2，2，，及3，1，，；半峰宽为5.2749999999999995px，7.2749999999999995px及10.225px,已知记录纸速为1200mm·h-1，求色谱柱对各种组分的理论塔板数及塔板高度。

解：记录纸速：F=1200mm·h-1= cm·s -1

统一tR与Y1/2的单位：tR1=80s×cm·s -1= cm

tR2=122s×cm·s -1=cm

tR3=181s×cm·s -1=cm

对组分苯：n1=5.54=5.54×≈885

H1===2.26mm

对组分甲苯：n2=5.54 =5.54×≈1082

H2===1.85mm

对组分乙苯：n3=5.54 =5.54×≈1206

H3===1.66mm

2-21 在一根3m长的色谱柱上，分离一试样，得如下的色谱图及数据：

（1）用组分2计算色谱柱的理论塔板数；

（2）求调整保留时间t’R1 及t’R2；

（3）若需达到分离度R=1.5，所需的最短柱长为几米？

解：（1）对组分2，tR2=17min，Y=1min ，tM=1min

∴ n2=16 =16×=4624

（2） t’R1= tR1－tM=14min－1min=13min

t’R2= tR2－tM=17min－1min=16min

（3） α= =

n有效=16R2 =16×1.52×=1024

H有效===0.732mm

∴Lmin= n有效·H有效=1024×0.732mm=0.75m

2-25丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：

计算：（1）丁烯在这个柱上的分配比是多少？

（2）丙烯和丁烯的分离度是多少？

解：（1）对丁烯 tR2=4.8min ，tM=0.5min

∴分配比 k===8.6

(2)R==≈1.44

2-26 某一气相色谱柱，速率方程式中A，B和C的值分别是3.75px，9px2·s-1和

4.3×10-2s，计算最佳流速和最小塔板高度。

解：最佳流速 u最佳===2.89 cm2·s-1

最小塔板高度 H最小=A+2 =3.75px+2 cm=99.75px

2-30 有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质，称取此试样1.055g。以环己酮作内标，称取0.1907g环己酮，加到试样中，混合均匀后吸取此试液3uL进样，得到色谱图。从色谱图上测得的各组分峰面积及已知的S’值如下表所示：

求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。

解：甲酸：f’甲酸==

∴W甲酸= ?f’甲酸×100%= ×××100%=7.71%

乙酸：f’乙酸= =

∴W乙酸= ? f’乙酸×100%= ×××100%=17.56%

丙酸：f’丙酸= =

∴W丙酸=? f’丙酸×100%=×××100%=6.14%

第三章 高效液相色谱分析

3-1 从分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点。

答：（1）分离原理：①相同点：气相色谱和液相色谱都是使混合物中各组分在两相间进行分配。当流动相中所含混合物经过固定相时，会与固定相发生作用。由于各组分性质与结构上的差异，不同组分在固定相中滞留时间不同，从而先后以不同的次序从固定相中流出来；②异同点：气相色谱的流动相为气体，液相色谱的流动相为液体。

（2）仪器构造：①相同点：气相色谱和液相色谱都具有压力表，进样器，色谱柱及检测器；②异同点：液相色谱仪有高压泵和梯度洗提装置。注液器中贮存的液体经过滤后由高压泵输送到色谱柱入口，而梯度洗提装置则通过不断改变流动相强度，调整混合样品各组分k值，使所有谱带都以最佳平均k值通过色谱柱。

（3）应用范围：①相同点：气相色谱和液相色谱都适用于沸点较低或热稳定性好的物质；②异同点：而沸点太高物质或热稳定性差的物质难用气相色谱法进行分析，而液相色谱法则可以。

3-4液相色谱法有几种类型？它们的保留机理是什么？在这些类型的应用中，最适宜分离的物质是什么？

答：液相色谱法的类型有：液—液分配色谱法、化学键合色谱法、液—固色谱法、离子交换色谱法、离子对色谱法、空间排阻色谱法等。

其中，（1）液—液分配色谱法保留机理是：试样组分在固定相和流动相之间的相对溶解度存在差异，因而溶质在两相间进行分配。分配系数越大，保留值越大；适用于分离相对分子质量为200到2000的试样，不同官能团的化合物及同系物等。

（2）化学键合色谱法保留机理和最适宜分离的物质与液—液分配色谱法相同。

（3）液—固色谱法保留机理是：根据物质吸附作用不同来进行分离，作用机制是溶质分子和溶剂分子对吸附剂活性表面的竞争吸附。如果溶剂分子吸附性更强，则被吸附的溶质分子相应的减少；适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有不同官能团的化合物和异构体有较高的选择性。

（4）离子交换色谱法保留机理是：基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子对交换剂具有不同亲和力而将它们分离；适用于凡是在溶剂中能够电离的物质

（5）离子对色谱法保留机理是：将一种（或多种）与溶质分子电荷相反的离子加到流动相中，使其与溶质离子结合形成疏水型离子化合物，从而控制溶质离子的保留行为；适用于各种强极性的有机酸，有机碱的分离分析。

（6）空间排阻色谱法保留机理是：类似于分子筛作用，溶质在两相之间按分子大小进行分离，分子太大的不能今年、进入胶孔受排阻，保留值小；小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中，保留值大；适用于分子量大的化合物（如高分子聚合物）和溶于水或非水溶剂，分子大小有差别的试样。

3-5 在液—液分配色谱中，为什么可分为正相色谱及反相色谱？

答：在液—液分配色谱法中，一般为了避免固定液的流失，对于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，这种情况称为正相液—液分配色谱法；反之，若流动相极性大于固定相的极性，则称为反相液—液分配色谱法。正相色谱和反相色谱的出峰顺序彼此正好相反。

3-8 何为梯度洗提？它与气相色谱中的程序升温有何异同之处？

答：所谓梯度洗提，就是载液中含有两种（或多种）不同极性的溶剂，在分离过程中按一定的程序连续变化改变载液中溶剂的配比极性，通过载液中极性的变化来改变被分离组分的分离因素从而使流动相的强度、极性、PH值或离子强度相应的变化以提高分离效果。

它的作用相当于气相色谱中的程序升温，不同的是，k值的变化是通过流动相的极性、PH值或离子强度的改变来实现的。而气相色谱的程序升温是按预定的加热速度随时间作线性或非线性的增加，是连续改变温度；相同的是它们的作用都是通过改变被分离组分的分离因素，提高分离效果。

第八章 原子吸收光谱分析

8-2 何谓锐线光源？在原子吸收光谱分析中为什么要用锐线光源？

答：所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源；在原子吸收光谱分析中，由于原子吸收线的半宽度很小，要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值，就需要有分辨率高达五十万的单色器。这在目前的技术情况下还很难做到。使用锐光源，可以通过计算峰值吸收系数代替积分吸收。

8-6 石墨炉原子化法的工作原理是什么？与火焰原子化法相比较，有什么优缺点？为什么？

答：石墨炉原子化法的工作原理为：它是利用电流直接加热石墨炉以达到高温（2000～3000℃）使被测元素原子化的方法。它在原子化过程中采用直接进样和程序升温排除干扰并且使被测元素原子化。

与火焰原子化相比：优点：（1）最大优点是注入的试样几乎可以完全原子化。特别是对于易形成耐熔氧化物的元素，由于没有大量氧存在，并由石墨提供了大量碳，所以能够得到较好的原子化效率。

（2）原子在光路中的停留时间长，绝对灵敏度高。而火焰原子化法基态原子在光路中停留时间短，部分基态原子在火焰冷区域会重新结合成单氧化物，单氢氧化物和双金属氧化物。

（3）用样量少，可直接分析固态样品，如塑料，纤维。而火焰原子化法则需要试样为液态或气态，使其与燃气一起喷出。

（4）对均匀的悬浮物及乳浊液也可分析。

（5）由于试样完全蒸发，几乎不存在基体效应。因为在程序升温过程中，在较高的温度下使有机物或沸点低的无机物灰化以排除，减少基体组分对待测元素的干扰。而火焰原子化法则无法直接消减其它元素的干扰，只能在试样中加入其它试剂以抑制干扰。

（6）可直接分析共振线位于远紫外区的非金属元素。

（7）具有较高且可调的原子化温度，最高可达3400℃。

缺点：（1）共存化合物的干扰比火焰原子化法大。当共存分子产生的背景吸收较大时，要调节灰化温度及时间，使背景分子吸收不与原子吸收重叠，并使用背景校正方法来校正之。

（2）由于取样量少，进样量及注入管内位置变动都会引起偏差，因而重现性要比火焰法差。

8-7 说明在原子吸收分析中产生背景吸收的原因及影响，如何减免这一类影响？

答：（1）火焰成分对光的吸收。由于火焰中OH、CH、CO等分子或基团吸收光源辐射的结果。波长越短，火焰成分的吸收越严重；一般可通过零点的调节来消除。

（2）金属的卤化物、氧化物、氢氧化物以及部分硫酸盐和磷酸盐分子对光的吸收。在低温火焰中，影响较显著。在高温火焰中，由于分子分解而变的不明显。碱土金属的氧化物和氢氧化物分子在它们发射谱线的同一光谱区中呈现明显吸收；可用高温火焰来减少吸收。

（3）固体微粒对光的散射。当进行低含量或痕量分析时，大量基体成分进入原子化器，这些基体成分在原子化过程中形成烟雾或固体微粒在光路中阻挡光束而发生的散射现象，此时将引致假吸收；分离基体成分以减少影响。

8-10 要保证或提高原子吸收分析的灵敏度和准确度，应注意切哪些问题？怎样选择原子吸收光谱分析的最佳条件？

答：为保证或提高原子吸收分析的灵敏度和准确度，就要恰当的选择原子吸收分光光度的分析条件，包括分析线的选择、空心阴极灯电流、火焰、燃烧器高度、狭缝宽度以及光源工作条件、供气速度、燃气与助燃气流量比等实验条件。

最佳条件的选择：（1）分析线：一般选择待测元素的共振线，但测定高浓度样品时，可选次灵敏线。若火焰稳定性差时，需选用次灵敏线，对于微量元素，必须选用最强吸收线。

（2）通带：无邻近干扰线时选择较大通带，0.4nm；有邻近干扰线时选择较小通带，0.2nm。

（3）空心阴极灯电流：在保证有稳定和足够的辐射光通量下，应选择较低灯电流。

（4）火焰：对于易生成难解离化合物元素，应选择温度高的乙炔—空气，以至乙炔—氧化亚氮火焰；反之，对于易电离元素，高温火焰常引起严重的电离干扰，是不宜选用的。可归纳如下：测定Se、As用空气—氢火焰；测定Ca、Mg、Fe、Cu、Zn用空气—乙炔火焰；测定Al、Si、Cr、Mo、W用空气—乙炔，乙炔—氧化亚氮火焰。

（5）燃烧器高度：调节燃烧器高度，使空心阴极灯火焰通过自由原子浓度最大的火焰区。测定高浓度样品时，可旋转燃烧器角度，以保证灵敏度。

8-14 用原子吸收光谱法分析尿试样中铜的含量，分析线324.8nm。测得数据如下表所示，计算试样中铜的质量浓度（ug·mL-1）。

解：设试样铜的质量浓度为Cx ug·mL-1

由标准加入法得图：

由图量得 Cx=3.6ug·mL-1

8-15 用原子吸收法测锑，用铅作内标。取5.00mL未知锑溶液，加入2.00mL4.13ug·mL-1的铅溶液并稀释至 10.0 mL，测得ASb/APb =0.808。另取相同浓度的锑和铅溶掖，

ASb/APb =1.31，计算未知液中锑的质量浓度。

解：设未知液中锑的质量浓度为Cx ug·mL-1

第一次：CSb1= = CPb1= =0.826 ug·mL-1

ASb1= KSb ·CSb1 APb1= KPb· CPb1

∴ = = = 0.808

∴ Cx=1.335 ①

第二次：CSb2 = CPb2

ASb2= KSb ·CSb2 APb2= KPb· CPb2

∴ ==1.31

∴ =1.31 ②

联立 ①② 得 Cx=1.335×=1.019 ug·mL-1

第九章 紫外吸收光谱分析

9-2 电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃迁各处于什么波长范围？

答：电子跃迁类型有：σ—σ*、∏—∏*、n—σ*、n—∏*，电荷迁移跃迁和配位场跃迁。

其中：σ—σ*：处于真空紫外区，10～200nm

∏—∏*：处于近紫外区，200～380nm

n—σ*：处于远紫外区和近紫外区，10～380nm

n—∏*：处于近紫外区，200～380nm

电荷迁移跃迁：处于远紫外区和近紫外区，10～380nm

配位场跃迁：处于可见光区，380～800nm

9-7 异丙叉丙酮有两种异构体：CH3—C(CH3)==CH—CO—CH3及CH2==C(CH3)—CH2—CO—CH3。它们的紫外吸收光谱为：（a）最大吸收波长在235nm处，ε=12000L·mol-1·cm-1;(b)220nm以后没有强吸收。如何根据这两个光谱来判别上述异构体？试说明理由。

答：（a）是CH3—C(CH3)==CH—CO—CH3；(b)是CH2==C(CH3)—CH2—CO—CH3

由于（a）的最大吸收波长比(b)长，故体系能量较低，由于前一个异构体中C=C键和C=O键形成共轭结构，可形成比后一个异构体更低的能量体系结构，

所以（a）为CH3—C(CH3)==CH—CO—CH3

9-10 紫外及可见光分光光度计与可见光分光光度计比较，有什么不同之处？为什么？

答：不同之处：（1）光源：有钨丝灯及氢灯（或氘灯）两种，可见光区（360～1000nm）使用钨灯丝，紫外光区则用氢灯或氘灯。

（2）由于玻璃要吸收紫外线，所以单色器要用石英棱镜（或光栅），溶液的吸收池也用石英制成。

（3）检测器使用两只光电管，一个是氮化铯光电管，用于625～1000nm波长范围，另一个是锑铯光电管，用于200～625nm波长范围，光电倍增管亦为常用的检测器，其灵敏度比一般的光电管高2个数量级。

第十章 红外吸收光谱分析

10-l产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱？为什

么？

答：红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃迁）而产生的。

产生红外吸收应具备的两个条件：（1）辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量。（2）辐射与物质之间有偶合作用。

并不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。因为产生红外吸收光谱必须满足上述两个条件。红外辐射具有合适的能量，能导致振动跃迁的产生。当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射的频率一致，就满足第一个条件；为满足第二个条件，分子必须有偶极矩的改变，只有发生偶极矩的变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带。当这两个条件都满足了，才会产生红外吸收光谱。

10-4 红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程。

答：红外光谱定性分析是依据每一化合物都具有特异的红外吸收光谱，其谱带的位置、数目、形状、和强度均随化合物及其聚焦态的不同而不同。大致可分为官能团定性和结构分析定性两方面。官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检测物质含有哪些基团，从而确定有关化合物类别。结构分析则要化合物的红外光谱并结合其他实验资料来推断有关化合物的化学结构。

分析过程：（1）试样的分离和精制：如分馏、萃取、重结晶、层析等方法提纯试样。

（2）了解与试样性质有关的其他方面资料。

（3）谱图的解析。

（4）和标准谱图进行对照。

（5）计算机红外光谱谱库及其检索系统。

10-5 影响基团频率的因素有哪些？

答：引起基团频率位移因素大致可分为两类，即外部因素和内部因素。

[1]外部因素：试样、测定条件的不同鸡茸积极性的影响等外部因素都会引起频率位移。

[2]内部因素：（1）电效应：①诱导效应：由于取代基具有不同电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而引起键力常数的变化，改变了基团特征频率；②共轭效应：形成多重∏电子在一定程度上可以移动。共轭效应使共轭体系中电子云密度平均化，力常数减小，振动频率降低；③偶极场效应。

（2）氢键：羰基和羟基之间容易形成氢键，使羰基频率降低。

（3）共振的耦合：适当结合的两个振动基团若后来振动频率相近，它们之间可能会产生相互作用而使谱峰裂为两个，一个高于正常频率，一个低于正常频率。

（4）费米共振：当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于产生相互作用而产生很强吸收峰或发生裂分。

（5）立体阻障：由于立体阻障，基团间共轭受到限制，基频升高。

（6）环的张力：四元环张力最大，基频最大。

10-11 某化合物在3640～43500px-1区间的红外光谱如图10-20所示。该化合物应是六氯苯（I）,苯（II）或4-叔丁基甲苯（III）中的哪一个？说明理由。

答：是4-叔丁基甲苯（III）

因为其光谱在α=2900 cm-1附近有强烈吸收，而饱和C-H键在2960～71250px-1 有强烈吸收，而只有（III）具有饱和C-H键。