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第二章气相色谱分析1.简要说明气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。
气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。
组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。
2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．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和气化室．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.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,选择最佳载气流速.P13-24。
（1）选择流动相最佳流速。
（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。
（4）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。
（5）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）（6）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.(7)气化温度：气化温度要高于柱温30-70℃。
4.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P14-16A 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。
第二章气相色谱分析课后习题参考答案(P60页)1、简要说明气相色谱分析得分离原理。
借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。
气相色谱就就是根据组分与固定相与流动相得亲与力不同而实现分离。
组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发(气液色谱),或吸附、解吸过程而相互分离,然后进入检测器进行检测。
2、气相色谱仪得基本设备包括哪几部分？各有什么作用？气路系统、进样系统、分离系统、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,管路密闭得气路系统;进样系统包括进样装置与气化室。
其作用就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;分离系统完成对混合样品得分离过程;温控系统就是精确控制进样口、汽化室与检测器得温度;检测与记录系统就是对分离得到得各个组分进行精确测量并记录。
3、当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,就是否会引起分配系数得改变？为什么？分配系数只与组分得性质及固定相与流动相得性质有关。
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、当下列参数改变时:(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,就是否会引起分配比得变化？为什么？;而,分配比除了与组分、两相得性质、柱温、柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速、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得选择。
提示:主要从速率理论(范弟姆特Van Deemter)来解释,同时考虑流速得影响,选择最佳载气流速(P13-24)。
(1)选择流动相最佳流速。
(2)当流速较小时,可以选择相对分子质量较大得载气(如N2,Ar),而当流速较大时,应该选择相对分子质量较小得载气(如H2,He)同时还应该考虑载气对不同检测器得适应性。
第2章气相色谱法一、判断题（对的打√, 错的打×）1．色谱法与其他分析方法之间最大的不同是色谱法的灵敏度高。
（）2．在气相色谱中试样中各组分能够被相互分离的基础是各组分具有不同的热导系数。
分配系数（）3．组分的分配系数越大，表示其保留时间越长。
（√）4．色谱法特别适合混合物的分析。
（√）5．热导检测器属于质量型检测器，检测灵敏度与载气的相对分子量成正比。
（）6．塔板理论给出了影响柱效的因素及提高柱效的途径。
（）7．在载气流速比较高(低)时，分子扩散成为影响柱效的主要因素。
（）8．分离温度提高，保留时间缩短，峰面积不变。
（√）9．某试样的色谱图上出现三个色谱峰，该试样中最多有三个组分。
（）10．分析混合烷烃试样时，可选择极性固定相，按沸点大小顺序出峰。
（）二、选择题1、在色谱的流出曲线上，相邻两组色谱峰的分离度主要取决于（A）A、分配系数B、保留参数C、色谱柱温度D、载气流速2、下列那种参数用来描述色谱柱的柱效能？（A）A、理论塔板数B、分配系数C、保留值D、载气流速3、气－液色谱中，保留值实际上反映的物质分子间的相互作用力是（B）A、组分和载气B、组分和固定液C、载气和固定液D、组分和载体、固定液4、在气相色谱法中，实验室之间能通用的定性参数是（ C ）A、保留时间B、调整保留时间C、相对保留值D、调整保留体积5、在气相色谱中，直接表征组分在固定相中停留时间长短的保留参数是（D）A、死时间B、保留指数C、相对保留值D、调整保留时间6、色谱柱对被分离组分保留能力的参数可保持不变的是（ C ）A、保留值B、调整保留值C、相对保留值D、死时间7、根据范第姆特方程式，指出下面哪种说法是正确的？（A）A、最佳流速时，塔板高度最小；B、最佳流速时，塔板高度最大；C、最佳塔板高度时，流速最小；D、最佳塔板高度时，流速最大。
8、对于某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽度主要决定于组分在色谱柱中的（ B ）A、保留值B、扩散速度C、分配比D、理论塔板数9、在气相色谱分析中, 色谱流出曲线的宽度与色谱过程的哪些因素无关? （ A ）A、热力学因素B、色谱柱长度C、动力学因素D、热力学和动力学因素10、衡量色谱柱选择性的指标是（ D ）A、分离度B、容量因子C、分配系数D、相对保留值11、在气－液色谱中，为了改变柱子的选择性，可以进行如下哪种操作？（ D ）A、改变载气的种类B、改变载气和固定液的种类C、改变色谱柱柱温D、改变固定液的种类和色谱柱柱温12、降低载气流速，柱效提高，表明（ A ）A、传质阻力项是影响柱效的主要因素B、分子扩散项是影响柱效的主要因素C、涡流扩散项是影响柱效的主要因素D、降低载气流速是提高柱效的唯一途径13、在气液色谱中，色谱柱使用的上限温度取决于（ D ）A、试样中沸点最低组分的沸点B、试样中各组分沸点的平均值C、固定液的沸点D、固定液的最高使用温度14、当载气线速较小，范氏方程中的分子扩散项起控制作用时，采用下列哪一种气体作载气对提高柱效有利？（ A ）A、氮气B、氢气C、二氧化碳D、氦气。
第2章气相色谱法一、判断题1．色谱法与其他分析方法之间最大的不同是色谱法的灵敏度高。
（×）2．在气相色谱中试样中各组分能够被相互分离的基础是各组分具有不同的热导系数。
（×）3．组分的分配系数越大，表示其保留时间越长。
（√）4．色谱法特别适合混合物的分析。
（√）5．热导检测器属于质量型检测器，检测灵敏度与载气的相对分子量成正比。
（×）6．塔板理论给出了影响柱效的因素及提高柱效的途径。
（×）7．在载气流速比较高(低)时，分子扩散成为影响柱效的主要因素。
（×）8．分离温度提高，保留时间缩短，峰面积不变。
（√）9．某试样的色谱图上出现三个色谱峰，该试样中最多有三个组分。
（×）10．分析混合烷烃试样时，可选择极性固定相，按沸点大小顺序出峰。
（×）二、选择题1、在气相色谱分析中, 色谱流出曲线的宽度与色谱过程的哪些因素无关? （ A ）A、热力学因素B、色谱柱长度C、动力学因素D、热力学和动力学因素2、在一定的柱温下, 下列哪个参数的变化不会使比保留体积(Vg)发生改变？（ A ）A、改变检测器性质B、改变固定液种类C、改变固定液用量D、增加载气流速3、使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好？（ B ）A、H2B、HeC、ArD、N24、在气相色谱法中，实验室之间能通用的定性参数是（ C ）A、保留时间B、调整保留时间C、相对保留值D、调整保留体积5、在气液色谱中，色谱柱使用的上限温度取决于（ D ）A、试样中沸点最低组分的沸点B、试样中各组分沸点的平均值C、固定液的沸点D、固定液的最高使用温度6、为了检查气相色谱仪的整个流路是否漏气，比较简单而快速的方法是打开载气后（ C ）A、用皂液涂在管路接头处，观察是否有肥皂泡出现；B、用手指头堵死气路的出口，观察转子流量计的浮子是否较快下降到其底部；C、打开记录仪，观察基线是否发生漂移或不稳定；D、仔细观察柱前压力表的指针是否稳定。
7、在气液色谱中，为了改变柱子的选择性，可以进行如下哪种操作？（ A ）A、改变载气的种类B、改变载气和固定液的种类C、改变色谱柱柱温D、改变固定液的种类和色谱柱柱温8、在气相色谱中，直接表征组分在固定相中停留时间长短的保留参数是（ B ）A、调整保留时间B、死时间C、相对保留值D、保留指数9、色谱柱对被分离组分保留能力的参数可保持不变的是（ A ）A、保留值B、调整保留值C、相对保留值D、死时间10、衡量色谱柱柱效能的指标是（ D ）A、分离度B、容量因子C、塔板数D、分配系数11、衡量色谱柱选择性的指标是（ D ）A、分离度B．容量因子C．相对保留值D．分配系数12、当载气线速较小，范氏方程中的分子扩散项起控制作用时，采用下列哪一种气体作载气对提高柱效有利？（ A ）A、氮气B、氢气C、二氧化碳D、氦气。
13、根据范第姆特方程式，指出下面哪种说法是正确的？（ D ）A、最佳流速时，塔板高度最小；B、最佳流速时，塔板高度最大；C、最佳塔板高度时，流速最小；D、最佳塔板高度时，流速最大。
14、对于某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽度主要决定于组分在色谱柱中的（ A ）A、保留值B、扩散速度C、分配比D、理论塔板数15、对于一对较难分离的组分，现分离效果不理想，为了提高它们的色谱分离效果，最好采用的措施为（ B ）A、改变载气流速B、改变固定液C、改变载体D、改变载气性质16、下列描述正确的是哪一个？（ C ）A、分配系数与载气流速有关B、分配系数与固定液有关C、分配系数大表示保留时间短D、分配系数大表示灵敏度高17、下列哪项不是气相色谱的部件？（ C ）A．色谱柱B．检测器C．单色器D．载气系统18、降低载气流速，柱效提高，表明（ A ）A、传质阻力项是影响柱效的主要因素B、分子扩散项是影响柱效的主要因素C、涡流扩散项是影响柱效的主要因素D、降低载气流速是提高柱效的唯一途径19、气一液色谱中，与分离度无关的操作是（ B ）A．增加柱长B．改用更灵敏的检测器C．调节流速D．改变固定液的化学性质20、下述不符合色谱中对担体的要求的是（ A ）A．表面应是化学活性的B．多孔性C．热稳定性好D．粒度均匀而细小21、决定色谱柱性能的核心部件是（ C ）A．载气系统B．进样系统C．色谱柱D．温度控制系统22、可作为气固色谱固定相的是（ A ）A．活性碳、活性氧化铝、硅胶B．分子筛、高分子多孔微球、碳酸钙C．玻璃微球、高分子多孔微球、硅藻土D．玻璃微球、硅藻土、离子交换树脂23、气液色谱的固定液是（ A ）A．具有不同极性的有机化合物B．具有不同极性的无机化合物C．有机离子交换树脂D．硅胶24、对所有物质均有响应的气相色谱检测器是（ B ）A．氢火焰离子化检测器B．热导池检测器C．电导检测器D．紫外检测器25、农药中常含有S、P元素，气相色谱测定蔬菜中农药残留量时，一般采用下列哪种检测器？（ C ）A、氢火焰离子化检测器B、热导池检测器C、电子捕获检测器D、紫外检测器26、某试样中含有不挥发组分，不能采用下列哪种定量方法？（ D ）A．内标标准曲线法B．内标法C．外标法D．归一化法27、液相色谱适宜的分析对象是（）A、低沸点小分子有机化合物B、高沸点大分子有机化合物C、所有有机化合物D、所有化合物28、与气相色谱相比，在液相色谱中（）。
A、分子扩散项很小，可忽略不计，速率方程式由两项构成B、涡流扩散项很小，可忽略不计，速率方程式由两项构成C、传质阻力项很小，可忽略不计，速率方程式由两项构成D、速率方程式同样由三项构成，两者相同三、填空题1．色谱分析中，从进样开始到柱后某组分出现浓度最大值所需的时间称为，用表示。
2．气相色谱分析的基本过程是往气化室进样，被气化的试样经分离后，各组分依次流经，它将各组分的物理或化学性质的变化转换成电信号变化输给记录装置，记录成色谱图。
3．载气线速度较低时，速率方程式中的项是引起色谱峰扩展的主要因素，此时宜采用相对分子质量的气体作载气，以提高柱效。
4．固定液选择的基本原则是，分析混合烷烃试样时，可选择非极性固定相，按沸点顺序出峰。
分离极性组分，宜选用固定液，极性越的组分，越先出峰。
5．各个色谱峰的半峰宽反映了各组分在色谱柱中的情况，它由色谱过程中的因素控制。
6、毛细管气相色谱比填充柱色谱具有更高的分高效率，从速率理论看，这是由于毛细管色谱柱中。
7、增加气相色谱载气的流速，保留时间，色谱峰变，峰面积。
18、在色谱分析中，有下列四种检测器测定以下样品，你选用哪一种检测器（写出检测器序号即可）。
A、热导检测器B、氢火焰离子化检测器C、电子捕获检测器D、火焰光度检测器从野鸡肉的萃取液中分析痕量含氯农药在有机溶剂中测量微量水测定工业气体中的苯蒸气对含卤素、氮等杂质原子的有机物对含硫、磷的物质。
四、简答题1．在色谱流出曲线上，两峰间的距离取决于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速度？为什么？2．简述影响分配系数和分配比的因素。
3．列表比较气相色谱和高效液相色谱的特点。
4．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上分离效果却很差，试分析原因。
第2章气相色谱法参考答案一、判断题（对的打√, 错的打×）1、2、×3、√4、√5、×6、×7、×8、√9、×10、×二、选择题1、A2、A3、B4、C5、D6、C7、A8、B9、A 10、D 11、D 12、A 13、D 14、A 15、B 16、C17、C 18、A 19、B 20、A 21、C 22、A23、A 24、B25、C 26、D三、填空题1、（保留时间）（t R）2、（大）（先）3、（色谱柱）（检测器）4、（分子扩散）（大）5、（“相似相溶”原则）（从小到大）（极性）（小）6、（运动）（动力学因素）7、（涡流扩散项为零）8、（缩短）（变高，变窄）（保持不变）9、（C ）（ A ）（ B ）（ C ）（ D ）四、简答题1、答：在色谱流出曲线上，两峰间的距离取决于相应两组分在两相间的分配系数。
这是因为色谱法的分离原理是基于组分在两相中热力学性质的差异，分配系数不同，固定相对组分的作用力则不同，组分流出色谱柱的时间也不同，从而达到彼此分离的目的。
2、答：分配系数K值与温度、压力、组分的性质、固定相和流动相的性质有关。
分配比k’除了与温度、压力、组分的性质、固定相的性质和流动相的性质有关外，还与两相的体积比值有关。
分配比与分配系数的关系为K = k β,3、答：由色谱分离公式可知：分离度R受柱效（n）、选择因子（α）和容量因子（k）三个参数的控制。
如果分配系数很接近，则选择因子接近于1，即使理论塔板数n很大，实际分离效果仍很差。
所以上述情况主要是组分之间的分配系数过于相近造成的。
五、计算题1、[解]：n=16(t R/W b)2=16(250/25)2=1600k’A=t’RA/t0=(230-30)/30=6.7K’B=t’RB/t0=(250-30)/30=7.3γ2,1=t’RB/t’RA=220/200=1.1R=(t’RB-t’RA)/W b=(220-200)/25=0.8L=2×(1.5/0.8)2≈7m2、[解]：先将保留值和峰宽都换算到统一时间单位st A’=3min18s ＝198s t B’=3min2s＝182s峰的半宽W1/2A=1.5mm×3600/600=9s W1/2B=2.0mm×3600/600=12(1)n有效=2681600/)36005.1(19854.5Wt54.522A2/1RA=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛H有效=L/n=(1.8×103)/2681=0.67mmr A,B＝198s/182s =1.088(2) n有效=16R2(γ/(γ-1)) 2=16×1.52×(1.088/0.088)2=5503L’= n有效•H有效=5503×0.67=3692mm≈3.69m∴需延长.3.69-1.8=1.89m3、[解]:前四个组分衰减1／4，即信号为实际值的1／4，实际计算时应扩大四倍。
W(空气) ＝[(f'i A i)／(f'1A1＋f'2A2＋···＋f'N A N)] ／(0.84×34×4)= (0.84×34＋0.74×214＋1.0×4.5＋1.0×278)×4＋1.05×77＋1.28×250＋1.36×47.3 ＝0.049同理，可计算得：甲烷为0.27 二氧化碳为0.0077 乙烯为0.47 乙烷为0.034丙烯为0.14 丙烷为0.028。
