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仪器分析参考答案及详细分析
第二章 习题解答
1.简要说明气相色谱分析的别离原理
答：借在两相间分配原理而使混合物中各组分别离。
气相色谱就是根据组分及固定相及流动相的亲与力不同而实现别离。组分在固定相及流动相之间不断进展溶解、挥发〔气液色谱〕，或吸附、解吸过程而相互别离，然后进入检测器进展检测。
2.气相色谱仪的根本设备包括哪几局部各有什么作用
答：气路系统．进样系统、别离系统、温控系统以及检测与记录系统．
气相色谱仪具有一个让载气连续运行 管路密闭的气路系统．
进样系统包括进样装置与气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中．
3.当以下参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变为什么
答：固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组分的性质及固定相及流动相的性质有关.所以
（1） 柱长缩短不会引起分配系数改变
（2） 固定相改变会引起分配系数改变
（3） 流动相流速增加不会引起分配系数改变
〔4〕相比减少不会引起分配系数改变
4.当以下参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化为什么
答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了及组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还及相比有关,而及流动相流速,柱长无关.
故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小
5.试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件的选择.
解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最正确载气流速.P13-24。
(1)选择流动相最正确流速。
(2)当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气〔如N2,Ar)，而当流速较大时，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。
(3)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。在使最难别离组分能尽可能好的别离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保存时间适宜，峰形不拖尾为度。
(4)固定液用量：担体外表积越大，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。
(5)对担体的要求：担体外表积要大，外表与孔径均匀。粒度要求均匀、细小〔但不过小以免使传质阻力过大〕
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℃。
6.试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途曲线的形状主要受那些因素的影响
解:参见教材P14-16
A 称为涡流扩散项 , B 为分子扩散项， C 为传质阻力项。
下面分别讨论各项的意义：
(1) 涡流扩散项 A 气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成类似“涡流〞的流动，因而引起色谱的扩张。由于 A=2λdp ，说明 A 及填充物的平均颗粒直径 dp 的大小与填充的不均匀性 λ 有关，而及载气性质、线速度与组分无关，因此使用适当细粒度与颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。
(2) 分子扩散项 B/u 由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子〞的形式存在于柱的很小一段空间中，在“塞子〞的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg
r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项及 D g 的大小成正比，而 D g 及组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气 ( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r 为及填充物有关的因素。
(3) 传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 与液相传质阻力系数 C 1 两项。
所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相外表的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进展质量交换，即进展浓度分配。这种过程假设进展缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱：

液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，到达分配平衡，然后以返回气液界面 的传质过程。这个过程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为：

对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略 。
由上述讨论可见，范弟姆特方程式对于别离条件的选择具有指导意义。它可以说明 ，填充均匀程度、担体粒度、载气种类、载气流速、柱温、固定相液膜厚度等对柱效、峰扩张的影响。
用在不同流速下的塔板高度 H 对流速 u 作图，得 H-u 曲线图。在曲线的最低点，塔板高度 H 最小 ( H 最小 ) 。此时柱效最高。该点所对应的流速即为最正确流速 u 最正确 ，即 H 最小 可由速率方程微分求得：
当流速较小时，分子扩散 (B 项 ) 就成为色谱峰扩张的主要因素，此时应采用相对分子质量较大的载气 (N2 ， Ar ) ，使组分在载气中有较小 的扩散系数。而当流速较大时，传质项 (C 项 ) 为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气 (H2 ,He ) ，此时组分在载气中有较大的扩散系数，可减小气相传质阻力，提高柱效。
7. 根据速率方程判断，当下述参数改变时: (1)增大分配比,(2) 流动相速度增加, (3)减小相比, (4) 提高柱温,是否会使色谱峰变窄为什么
答:(1)保存时间延长,峰形变宽
(2)保存时间缩短,峰形变窄
(3)保存时间延长,峰形变宽
(4)保存时间缩短,峰形变窄
8.为什么可用别离度R作为色谱柱的总别离效能指标
别离度同时表达了选择性及柱效能,即热力学因素与动力学因素,将实现别离的可能性及现实性结合了起来.
9.能否根据理论塔板数来判断别离的可能性为什么
答: 不能,有效塔板数仅表示柱效能的上下,柱别离能力发挥程度的标志,而别离的可能性取决于组分在固定相与流动相之间分配系数的差异.
10.试述色谱别离根本方程式的含义,它对色谱别离有什么指导意义
答:色谱别离根本方程式如下:
它说明别离度随体系的热力学性质(a与k)的变化而变化,同时及色谱柱条件(n改变)有关>
(1)当体系的热力学性质一定时(即组分与两相性质确定),别离度及n的平方根成正比,对于选择柱长有一定的指导意义,增加柱长可改良别离度,但过分增加柱长会显著增长保存时间,引起色谱峰扩张.同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进展优化也可以增加n,提高别离度.
(2)方程式说明,k值增大也对别离有利,但k值太大会延长别离时间,增加分析本钱.
(3)提高柱选择性a,可以提高别离度,别离效果越好,因此可以通过选择适宜的固定相,增大不同组分的分配系数差异,从而实现别离.
11.对担体与固定液的要求分别是什么
答:对担体的要求;
(1)外表化学惰性,即外表没有吸附性或吸附性很弱,更不能及被测物质起化学反响.
(2)多孔性,即外表积大,使固定液及试样的接触面积较大.
(3)热稳定性高,有一定的机械强度,不易破碎.
(4)对担体粒度的要求,要均匀、细小，从而有利于提高柱效。但粒度过小，会使柱压降低，对操作不利。一般选择40-60目，60-80目及80-100目等。
对固定液的要求:
(1)挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以防止流失
(2)热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体.
(3)对试样各组分有适当的溶解能力,否那么,样品容易被载气带走而起不到分配作用.
(4)具有较高的选择性,即对沸点一样或相近的不同物质有尽可能高的别离能力.
(5)化学稳定性好,不及被测物质起化学反响.
担体的外表积越大,固定液的含量可以越高.
12. 试比拟红色担体及白色担体的性能,何谓硅烷化担体它有何优点
13.试述“相似相溶〞原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。
解：样品混合物能否在色谱上实现别离，主要取决于组分及两相亲与力的差异，及固定液的性质。组分及固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。根据此规律：
(1)别离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。
(2)别离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序别离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。
(3)别离非极性与极性混合物时，一般选用极性固定液，这时非极性组分先出峰，极性组分(或易被极化的组分)后出峰。
(4)对于能形成氢键的试样、如醉、酚、胺与水等的别离。一般选择极性的或是氢键型的固定液，这时试样中各组分按及固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。
(5)对于复杂的难别离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。
以上讨论的仅是对固定液的大致的选择原那么，应用时有一定的局限性。事实上在色谱柱中的作用是较复杂的，因此固定液酌选择应主要靠实践。
14.试述热导池检测器的工作原理。有哪些因素影响热导池检测器的灵敏度？
解： 热导池作为检测器是基于不同的物质具有不同的导热系数。 当电流通过钨丝时、钨丝被加热到一定温度，钨丝的电阻值也
就增加到一定位(一般金属丝的电阻值随温度升高而增加)。在未进试样时，通过热导池两个池孔(参比池与测量池)的都是载气。由于载气的热传导作用，使钨丝的温度下降，电阻减小，此时热导池的两个池孔中钨丝温度下降与电阻减小的数值是一样的。在进入试样组分以后，裁气流经参比池，而裁气带着试样组分流经测量池，由于被测组分及载气组成的混合气体的导热系数与裁气的导热系数不同，因而测量池中钨丝的散热情况就发生变化，使两个池孔中的两根钨丝的电阻值之间有了差异。此差异可以利用电桥测量出来。
桥路工作电流、热导池体温度、载气性质与流速、热敏元件阻值及热导池死体积等均对检测器灵敏度有影响。
15.试述氢焰电离检测器的工作原理。如何考虑其操作条件？
解：对于氢焰检测器离子化的作用机理，至今还不十分清楚。目前认为火焰中的电离不是热电离而是化学电离，即有机物在火焰中发生自由基反响而被电离。化学电离产生的正离子( CHO+、H3O+)与电子(e)在外加150~300v直流电场作用下向两极移动而产生微电流。经放大后，记录下色谱峰。 氢火焰电离检测器对大多数的有机化合物有很高的灵敏度，故对痕量有机物的分析很适宜。但对在氢火焰中不电离的元机化合物例如CO、CO2、SO2、N2、NH3等那么不能检测。
16.色谱定性的依据是什么主要有那些定性方法
解:根据组分在色谱柱中保存值的不同进展定性.
主要的定性方法主要有以下几种:
(1)直接根据色谱保存值进展定性
(2)利用相对保存值r21进展定性
(3)混合进样
(4)多柱法
(5)保存指数法
(6)联用技术
(7)利用选择性检测器
17.何谓保存指数应用保存指数作定性指标有什么优点
用两个紧靠近待测物质的标准物〔一般选用两个相邻的正构烷烃〕标定被测物质，并使用均一标度〔即不用对数〕，用下式定义：
X为保存值〔tR’, VR ’,或相应的记录纸距离〕，下脚标i为被测物质，Z, Z+1为正构烷烃的碳原子数，XZ < Xi < XZ+1，IZ = Z × 100
优点:准确度高,可根据固定相与柱温直接及文献值对照而不必使用标准试样.
18.色谱定量分析中,为什么要用定量校正因子在什么条件下可以不用校正因子
解:
19.有哪些常用的色谱定量方法试比拟它们的优缺点与使用情况
1．外标法 外标法是色谱定量分析中较简易的方法．该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。使浓度及待测组份相近。然后取固定量的上述溶液进展色谱分析．得到标准样品的对应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图．这些数据应是个通过原点的直线．分析样品时，在上述完全一样的色谱条件下，取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后．由标谁曲线即可查出其百分含量．
此法的优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析与自动分析；但结果的准确度取决于进样量的重现性与操作条件的稳定性．
2．内标法 当只需测定试样中某几个组份．或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法．具体做法是：准确称取样品，参加一定量某种纯物质作为内标物，然后进展色谱分析．根据被测物与内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高〕)与相对校正因子．求出某组分的含量．
内标法是通过测量内标物及欲测组份的峰面积的相对值来进展计算的，因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差．
内标法的要求是：内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应及试样峰分开，并尽量接近欲分析的组份．
内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对别离造成一定的困难。
3．归一化法 归一化法是把试样中所有组份的含量之与按100％计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数．通过以下公式计算各组份含量：
20.在一根2 m长的色谱柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯、及乙苯的保存时间分别为1’20“, 2‘2〞及3’1“；半峰宽为，记录纸速为1200mm.h-1, 求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度
解：三种组分保存值用记录纸上的距离表示时为：
苯： 〔1+20/60〕×[〔1200/10〕
甲苯：乙苯
故理论塔板数及塔板高度分别为：
解：〔1〕从图中可以看出，tR2=17min, Y2=1min,
所以； n = 16(-tR2/Y2)2 =16×172 = 4624
(2) t’R1= tR1- tM =14-1=13min
t〞R2=tR2 – tM = 17-1 = 16min
相对保存值
根据公式：L=16R2[(1.231/(1.231-1)]2 Heff
通常对于填充柱，有效塔板高度约为0.1cm, 代入上式， 得：
L=102.2cm ≃1m
22.分析某种试样时，两个组分的相对保存值r21=1.11, 柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能完全别离？
解：根据公式
得
23.记录仪的灵敏度为0.658mV -1,记录纸速为2cm.min-1,载气流速F0=为68mL.min-1,进样量12℃时饱与苯蒸气，其质量经计算为，得到的色谱峰的实测面积为3.84cm2.求该检测器的灵敏度。
解：将代入下式：即得该检测器的灵敏度：
24题略
25. 丙烯与丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据：
组分
保存时间/min
峰宽/min
空气
丙烯(P)
丁烯(B)

计算：〔1〕丁烯的分配比是多少？〔2〕丙烯与丁烯的别离度是多少？
解： 〔1〕
(2) R = [tR(B)-tR(P)]×2/(YB+YP)=(4.8-3.5) ×２／(1.0+0.8)
26.某一气相色谱柱，速率方程中A, B, C的值分别为与4.3 ×10-2s，计算最正确流速与最小塔板高度。
解：
27.在一色谱柱上，测得各峰的保存时间如下：
组分
空气
辛烷
壬烷
未知峰
tR/min
０.６

求未知峰的保存指数。
解：将有关数据代入公式得：
28.化合物A及正二十四烷及正二十六烷相混合注入色谱柱进展试验，得调整保存时间为A, 10.20min, n-C24H50, 9.81min, n-C26H54, 11.56min, 计算化合物A的保存指数。
解；同上。
29.测得石油裂解气的气相色谱图〔前面四个组分为经过衰减1/4而得到〕，经测定各组分的f 值并从色谱图量出各组分峰面积为：
出峰次序
空气
甲烷
二氧化碳
乙烯
乙烷
丙烯
丙烷
峰面积
校正因子f
34

214

278

77

250

用归一法定量，求各组分的质量分数各为多少？
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。以环己酮作内标，称取环己酮，加到试样中，混合均匀后，吸取此试液3mL进样，得到色谱图。从色谱图上测得各组分峰面积及的S’值如下表所示：

甲酸
乙酸
环己酮
丙酸
峰面积
响应值S’

133

求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。
31.在测定苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的峰高校正因子时，称取的各组分的纯物质质量，以及在一定色谱条件下所得色谱图上各组分色谱峰的峰高分别如下：求各组分的峰高校正因子，以苯为标准。

苯
甲苯
乙苯
邻二甲苯
质量/g
峰高/mm

解：对甲苯：f甲苯＝
同理得：
乙苯：4.087; 邻二甲苯：
解：先利用峰高乘以半峰宽计算各峰面积，然后利用归一化法求各组分质量分数。
根据公式A=hY1/2, 求得各组分
峰面积分别为：
33、
解：分别用各组分纯物质及内标物质甲苯组成的混合物的色谱峰峰高对对其质量分数作图，即可绘制各自的工作曲线。相关数据如下：
苯
对二甲苯
邻二甲苯
峰高
质量分数
峰高
质量分数
峰高
质量分数

故未知样中苯、对二氯苯、邻二氯苯的质量分数分别为：
0.007546/5.119 ×100% = 0.147%
0.111/ 5.119 ×100% = 2.168%
0.0287/5.119 ×100% = 0.561%
第三章思考题解答
1.从别离原理、仪器构造及应用范围上简要比拟气相色谱及液
相色谱的异同点。
解：二者都是根据样品组分及流动相与固定相相互作用力的差异进展分
离的。
从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，
克制阻力。同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，
别离方式也比拟多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检
测器与火焰光度检测器等。而液相色谱那么多使用紫外检测器、荧光检测
器及电化学检测器等。但是二者均可及MS等联用。
二者均具别离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但沸
点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进展分析。而只要试
样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高、热稳定性差、
相对分子量大的限制。
2.液相色谱中影响色谱峰展宽的因素有哪些 及气相色谱相比拟, 有哪些主要不同之处
解:液相色谱中引起色谱峰扩展的主要因素为涡流扩散、流动的流动相传质、滞留的流动相传质以及柱外效应。在气相色谱中径向扩散往往比拟显著，而液相色谱中径向扩散的影响较弱，往往可以忽略。另外，在液相色谱中还存在比拟显著的滞留流动相传质及柱外效应。
3. 在液相色谱中, 提高柱效的途径有哪些其中最有效的途径是什么
解:液相色谱中提高柱效的途径主要有:
1.提高柱内填料装填的均匀性;
2.改良固定相减小粒度; 选择薄壳形担体; 选用低粘度的流动相;适当提高柱温
其中,减小粒度是最有效的途径.
4. 液相色谱有几种类型它们的保存机理是什么 在这些类型的应用中,最适宜别离的物质是什么
解:液相色谱有以下几种类型:液-液分配色谱; 液-固吸附色谱;化学键合色谱;离子交换色谱; 离子对色谱; 空间排阻色谱等.液-固吸附色谱是通过组分在两相间的屡次吸附及解吸平衡实现别离的.最适宜别离的物质为中等相对分子质量的油溶性试样，但凡能够用薄层色谱别离的物质均可用此法别离。其中;液-液分配色谱的保存机理是通过组分在固定相与流动相间的屡次分配进展别离的。可以别离各种无机、有机化合物。化学键合色谱中由于键合基团不能全部覆盖具有吸附能力的载体,所以同时遵循吸附与分配的机理,最适宜别离的物质为及液-
液色谱一样。离子交换色谱与离子色谱是通过组分及固定相间亲合力差异而实现别离的.各种离子及在溶液中能够离解的物质均可实现别离，包括无机化合物、有机物及生物分子，如氨基酸、核酸及蛋白质等。在离子对色谱色谱中,样品组分进入色谱柱后,组分的离子及对离子相互作用生成中性化合物,从而被固定相分配或吸附进而实现别离的.各种有机酸碱特别是核酸、核苷、生物碱等的别离是离子对色谱的特点。空间排阻色谱是利用凝胶固定相的孔径及被别离组分分子间的相对大小关系,而别离、分析的方法。最适宜别离的物质是：另外尚有手性色谱、胶束色谱、环糊精色谱及亲合色谱等机理。
5. 在液-液分配色谱中，为什么可分为正相色谱及反相色谱？
解：采用正相及反相色谱是为了降低固定液在流动相中的溶解度从而防止固定液的流失。
6.何谓化学键合固定相它有什么突出的优点
解:利用化学反响将固定液的官能团键合在载体外表形成的固定相称为化学键合固定相.
优点:
1. 固定相外表没有液坑,比一般液体固定相传质快的多.
2. 无固定相流失,增加了色谱柱的稳定性及寿命.
3. 可以键合不同的官能团,能灵活地改变选择性,可应用及多种色谱类型及样品的分析.
4. 有利于梯度洗提,也有利于配用灵敏的检测器与馏分的收集.
7. 何谓化学抑制型离子色谱及非抑制型离子色谱试述它们的根本原理.
解:在离子色谱中检测器为电导检测器,以电解质溶液作为流动相,为了消除强电解质背景对电导检测器的干扰,通常除了分析柱外,还增加一根抑制柱,这种双柱型离子色谱法称为化学抑制型离子色谱法.但是如果选用低电导的流动相〔如１×10-４~ 5 ×10-4M的苯甲酸盐或邻苯二甲酸盐〕，那么由于背景电导较低，不干扰样品的检测，这时候不必加抑制柱，只使用分析柱，称为非抑制型离子色谱法．例如为了别离阴离子,常使用NaOH溶液为流动相，钠离子的干扰非常严重，这时可在分析柱后加一根抑制柱，其中装填高容量H+型阳离子交换树脂，通过离子交换，使NaOH转化为电导值很小的H2O，从而消除了背景电导的影响．
８．何谓梯度洗提？它及气相色谱中的程序升温有何异同之处？
解：在一个分析周期内，按一定程序不断改变流动相的组成或浓度配比，称为梯度洗提．是改良液相色谱别离的重要手段．梯度洗提及气相色谱中的程序升温类似，但是前者连续改变的是流动相的极性、pH或离子强度，而后者改变的温度．
程序升温也是改良气相色谱别离的重要手段．
９．高效液相色谱进样技术及气相色谱进样技术有与不同之处？
解：在液相色谱中为了承受高压，常常采用停流进样及高压定量进样阀进样的方式．
10．以液相色谱进展制备有什么优点？
解：以液相色谱进展制备时，别离条件温与，别离检测中不会导致试样被破坏，切易于回收原物．
11.　在毛细管中实现电泳别离有什么优点？　
解：毛细管由于散热效率很高，可以减少因焦耳热效应造成的区带展宽，因而可以采用较高的电压，克制了传统电泳技术的局限，极大地提高别离效率，而且别离时间缩短，试样分析范围宽，检测限低．
对于大分子的别离往往比色谱方法具有更高的柱效．
12.试述CZE, CGE,MECC的根本原理．
毛细管区带电泳〔CZE)是在指外加电场的作用下，溶质在毛细管内的背景电解质溶液中以一定速度迁移而形成一个一个独立的溶质带的电泳模式，其别离根底是淌度的差异．因为中性物质的淌度差为零，所以不能别离中性物质。带电粒子的迁移速度为电泳速度及电渗流的矢量与．在缓冲溶液中带正电的粒子由于迁移方向及电渗流一样，流动速度最快，最先流出，负电荷粒子的运动方向及电渗流相反，最后流出，中性粒子的电泳速度及电渗流一样，因而迁移速度介于二者之
间．这样各种粒子因差速迁移而到达区带别离，这就是CZE的别离原理．毛细管凝胶电泳(CGE) 是毛细管内填充凝胶或其他筛分介质，如交联或非交联的聚丙烯酰胺。荷质比相等，但分子的大小不同的分子，在电场力的推动下在凝胶聚合物构成的网状介质中电泳，其运动受到网状构造的阻碍。大小不同的分子经过网状
构造时受到的阻力不同，大分子受到的阻力大，在毛细管中迁移的速度慢；小分子受到的阻力小，在毛细管中迁移的速度快，从而使它们得以别离。这就是CGE的别离原理．胶束电动色谱 (MECC)是以胶束为假固定相的一种电动色谱，是电泳技术及色谱技术的结合。多数MECC在毛细管中完成，故又称为胶束电动毛细管色谱 。MECC是在电泳缓冲液中参加外表活性剂，当溶液中外表活性剂浓度超过临界胶束浓度时，外表活性剂分子之间的疏水基因聚集在一起形成胶束(假固定相)，溶质不仅可以由于淌度差异而别离，同时又可基于在水相与胶束相之间的分配系数不同而得到别离，这样一般毛细管电泳中不能别离的中性化合物．在MECC中可以别离．
第八章习题解答(原子吸收)
1.简述原子吸收分光光度法的根本原理，并从原理上比拟发射光谱法与原子吸收光谱法的异同点及优缺点．
解：AAS是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进展定量分析的方法．
AES是基于原子的发射现象，而AAS那么是基于原子的吸收现象．二者同属于光学分析方法．
原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克制。
由于原于的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠 的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不发射那些邻近波长的辐射线经，因此其它辐射线干扰较小。
原子吸收具有更高的灵敏度。
在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态 原于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大局部原 子。
原子吸收法 比发射法具有更佳的信噪比
这是由于激发态原子数的温度系数显著大于基态原子。
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？
解：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线及吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数Kn 在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。这样，求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。
3．在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源〔如钨丝灯或氘灯〕，而在分光光度计中那么需要采用连续光源？
解：虽然原子吸收光谱中积分吸收及样品浓度呈线性关系，但由于原子吸收线的半宽度很小，如果采用连续光源，要测定半宽度很小的吸收线的积分吸收值就需要分辨率非常高的单色器，目前的技术条件尚达不到，因此只能借助锐线光源，利用峰值吸收来代替．
而分光光度计测定的是分子光谱，分子光谱属于带状光谱，具有较大的半宽度，使用普通的棱镜或光栅就可以到达要求．而且使用连续光源还可以进展光谱全扫描，可以用同一个光源对多种化合物进展测定．
4．原子吸收分析中，假设产生下述情况而引致误差，应采用什么措施来减免之？
〔１〕光源强度变化引起基线漂移，
〔２〕火焰发射的辐射进入检测器〔发射背景〕，
〔３〕待测元素吸收线与试样中共存元素的吸收线重叠．
解：(1)选择适宜的灯电流，并保持灯电流稳定，使用前应该经过预热．
(2)可以采用仪器调制方式来减免，必要时可适当增加灯电流提高光源发射强度来改善信噪比．
(3)可以选用其它谱线作为分析线．如果没有适宜的分析线，那么需要别离干扰元素．
5．原子吸收分析中，假设采用火焰原子化法，是否火焰温度愈高，测定灵敏度就愈高？为什么？
解:不是.因为随着火焰温度升高,激发态原子增加,电离度增大,基态原子减少.所以如果太高,反而可能会导致测定灵敏度降低.尤其是对于易挥发与电离电位较低的元素,应使用低温火焰.
6．石墨炉原子化法的工作原理是什么？及火焰原子化法相比拟，有什么优缺点？为什么？
解:石墨炉原子化器是将一个石墨管固定在两个电极之间而制成的,在惰性气体保护下以大电流通过石墨管,将石墨管加热至高温而使样品原子化.
及火焰原子化相比,在石墨炉原子化器中,试样几乎可以全部原子化,因而测定灵敏度高.对于易形成难熔氧化物的元素,以及试样含量很低或试样量很少时非常适用.
缺点:共存化合物的干扰大,由于取样量少,所以进样量及注入管内位置的变动会引起误差,因而重现性较差.
7．说明在原子吸收分析中产生背景吸收的原因及影响，如何防止这一类影响？
解:背景吸收是由于原子化器中的气态分子对光的吸收或高浓度盐的固体微粒对光的散射而引起的,它们属于一种宽频带吸收.而且这种影响一般随着波长的减短而增大,同时随着基体元素浓度的增加而增大,并及火焰条件有关.可以针对不同情况采取不同的措施,例如火焰成分中OH,CH,CO等对光的吸收主要影响信号的稳定性，可以通过零点调节来消除，由于这种吸收随波长的减小而增加，所以当测定吸收波长位于远紫外区的元素时，可以选用空气－H2,Ar-H2火焰．对于火焰中金属盐或氧化物、氢氧化物引起的吸收通常利用高温火焰就可消除。
有时，对于背景的吸收也可利用以下方法进展校正：(1)邻近线校正法;(2)用及试液组成相似的标液校正；(3)别离基体．
8．背景吸收与基体效应都及试样的基体有关，试分析它们的不同之处．
解：基体效应是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素的变化对测定的干扰效应。背景吸收主要指基体元素与盐分的粒子对光的吸收或散射，而基体效应那么主要是由于这些成分在火焰中蒸发或离解时需要消耗大量的热量而影响原子化效率，以及试液的黏度、外表张力、雾化效率等因素的影响。
9．应用原子吸收光谱法进展定量分析的依据是什么？进展定量分析有哪些方法？试比拟它们的优缺点．
解：在一定的浓度范围与一定的火焰宽度条件下，当采用锐线光源时，溶液的吸光度及待测元素浓度成正比关系，这就是原子吸收光谱定量分析的依据。
常用两种方法进展定量分析：
〔１〕标准曲线法：该方法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。
〔２〕标准参加法：本方法适用于试样确实切组分未知的情况。不适合于曲线斜率过小的情况。
10．保证或提高原子吸收分析的灵敏度与准确度，应注意那些问题？怎样选择原子吸收光谱分析的最正确条件？
解：应该从分析线的选择、光源〔空心阴极灯〕的工作电流、火焰的选择、燃烧器高度的选择及狭缝宽度等几个方面来考虑，选择最正确的测定条件。
11．从工作原理、仪器设备上对原子吸收法及原子荧光法作比拟。
解：从工作原理上看，原子吸收是通过测定待测元素的原子蒸气对其特征谱线的吸收来实现测定的，属于吸收光谱，而原子荧光那么是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下所产生的荧光的强度来实现测定的，属于发射光谱。
在仪器设备上，二者非常相似，不同之处在于原子吸收光谱仪中所有组件排列在一条直线上，而荧光光谱仪那么将光源及其它组件垂直排列，以消除激发光源发射的辐射对检测信号的影响。
12.用波长为213.8nm,质量浓度为的锌标准溶液与空白溶液交替连续测定10次,用记录仪记录的格数如下.计算该原子吸收分光光度计测定锌元素的检出限.
序号
1
2
3
4
5
记录仪格数

序号
6
7
8
9
10
记录仪格数

解:求出噪声的标准偏差为s=0.597, 吸光度的平均值为14.16,代入检测限的表达式得:
13.测定血浆试样中锂的含量,将三份血浆试样分别加至水中,然后在这三份溶液中参加标准溶液,在原子吸收分光光度计上测得读数(任意单位)依次为(1)23.0, (2)45.3, (3)68.0. 计算此血浆中锂的质量浓度.
解:将参加的标准溶液浓度换算成稀释后的浓度,然后用其对吸光度作图.
换算后浓度分别为
14.以原子吸收光谱法分析尿样中铜的含量,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(mg.mL-1)
参加铜的质量浓度-1
A

解:采用标准参加法,上表中浓度为以试液体积计算的浓度. 标准曲线如下页图所示
15.用原子吸收法测锑,用铅作内标.取未知锑溶液,参加的铅溶液并稀释至10.0mL,测得ASb/APb= 0.808. 另取一样浓度的锑与铅溶液,ASb/APb= 1.31, 计算未知液中锑的质量浓度.
解:设试液中锑浓度为Cx,
为了方便,将混合溶液吸光度比计为[Asb/Apb]1, 而将分别测定的吸光度比计为[Asb/Apb]2
由于:ASb = KSbCSb
APb =KPbCPb
故
第九章　习题解答
1.试简述产生吸收光谱的原因．
解：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度及波长的关系就可以得到吸收光谱．
2.电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃迁各处于什么补偿范围？
解：从化学键的性质考虑，及有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：形成单键的s电子，形成双键的p电子以及未共享的或称为非键的n电子．电子跃迁发生在电子基态分子轨道与反键轨道之间或基态原子的非键轨道与反键轨道之间．处于基态的电子吸收了一定的能量的光子之后，可分别发生s→s*,s →p*,p → s*,n →s*,p →p*,n→p*等跃迁类型．p →p*,n →p*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外与可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型．四种主要跃迁类型所需能量DE大小顺序为：n →p*<p →p*£n →s*<s →s*.
一般s →s*跃迁波长处于远紫外区，＜200nm,p →p*,n →s*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150－250nm之间，n →p*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm－800nm之间．
3. 何谓助色团及生色团？试举例说明．
解：能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如CH4的吸收峰波长位于远紫外区，小于150nm但是当分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至177nm，-OH起到助色团的作用．
当在饱与碳氢化合物中引入含有p键的不饱与基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱与基团成为生色团．例如，CH2CH2的最大吸收波长位于171nm处，而乙烷那么位于远紫外区．
4.有机化合物的紫外吸收光谱中有哪几种类型的吸收带？它们产生的原因是什么？有什么特点？
解：首先有机化合物吸收光谱中，如果存在饱与基团，那么有s →s*跃迁吸收带，这是由于饱与基团存在基态与激发态的 s电子，这类跃迁的吸收带位于远紫外区．如果还存在杂原子基团，那么有n →s*跃迁，这是由于电子由非键的n轨道向反键s轨道跃迁的结果，这类跃迁位于远紫外到近紫外区，而且跃迁峰强度比拟低．如果存在不饱与C=C双键，那么有p →p*,n →p*跃迁，这类跃迁位于近紫外区，而且强度较高．如果分子中存在两个以上的双键共轭体系，那么会有强的K吸收带存在，吸收峰位置位于近紫外到可见光区．
对于芳香族化合物，一般在185nm,204nm左右有两个强吸收带，分别成为E1,　E2吸收带，如果存在生色团取代基及苯环共轭，那么E2吸收带及生色团的K带合并，并且发生红移，而且会在230-270nm处出现较弱的精细吸收带〔B带〕．这些都是芳香族化合物的特征吸收带．
5. 在有机化合物的鉴定及构造推测上，紫外吸收光谱所提供的信息具有什么特点？
解：紫外吸收光谱提供的信息根本上是关于分子中生色团与助色团的信息，而不能提供整个分子的信息，即紫外光谱可以提供一些官能团的重要信息，所以只凭紫外光谱数据尚不能完全确定物质的分子构造，还必须及其它方法配