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毛细管区带电泳（CZE）分离硝基苯酚异构体一、实验背景毛细管电泳、气相色谱、液相色谱是目前应用最广泛的高效分离技术，与气相色谱、液相色谱相比，毛细管电泳具有许多独特的优点，如分析速度快、柱效可高达数十万塔板/米、适用于带电样品的分离等，另外毛细管电泳具有样品消耗少、实验试剂成本低等优点，已广泛应用于生物、医药等领域的分离检测。
毛细管电泳技术是现代分离科学中必不可少的重要内容。
二、实验目的1．了解CZE分离的基本原理。
2．了解毛细管电泳仪的基本构造，掌握其基本操作技术。
3．学会计算CZE的重要参数。
4．运用CZE分离硝基苯酚异构体。
三、实验原理毛细管电泳是指以毛细管为通道、以高压直流电场为驱动力的一类液相分离分析技术。
毛细管区带电泳是最常用的一种毛细管电泳分离模式，它是根据被分离物质在毛细管中的迁移速度不同进行分离。
毛细管电泳分离分析装置如图1所示。
被分离物质在毛细管中的迁移速度决定于电渗淌度和该物质自身的电泳淌度。
一定介质中的带电离子在直流电场作用下的定向运动称为电泳。
单位电场下的电泳速度称为电泳淌度或电泳迁移率。
电泳速度的大小与电场强度、介质特性、离子的有效电荷及其大小和形状有关。
电渗是伴随电泳而产生的一种电动现象。
就毛细管区带电泳而言，电渗是指毛细管中电解质溶液在外加直流电场作用下的整体定向移动。
电渗起因于固液界面形成的双电层。
用熔融石英拉制成的毛细管，其内壁表面存在弱酸性的硅羟基，当毛细管中存在一定pH值的缓冲液时，硅羟基发生电离，在毛细管内壁形成带负电荷的“定域电荷”。
根据电中性的要求，“定域电荷”吸引缓冲液中的反号离子（阳离子）形成双电层。
在直流电场作用下双电层中的水合阳离子向负极迁移，并通过碰撞等作用给溶剂施加单向推力，使之通向运动，形成电渗。
单位电场下的电渗速度称为电渗淌度。
电渗速度与毛细管中电解质溶液的介电常数和粘度、双电层的 电势以及外加直流电场强度有关。
若同时含有阳离子、阴离子和中性分子的样品溶液在正极端引入毛细管后，在外加直流电场的作用下，样品组分在毛细管中的迁移情况如图2所示。
第8章思考题1．分离方法在定量分析中有什么重要性？分离时对常量和微量组分的回收率要求如何？答：在定量分析，对于一些无法通过控制分析条件或采用掩蔽法来消除干扰，以及现有分析方法灵敏度达不到要求的低浓度组分测定，必须采用分离富集方法。
换句话说，分离方法在定量分析中可以达到消除干扰和富集效果，保证分析结果的准确性，扩大分析应用范围。
在一般情况下，对常量组分的回收率要求大于99.9%，而对于微量组分的回收率要求大于99%。
样品组分含量越低，对回收率要求也降低。
2．在氢氧化物沉淀分离中，常用的有哪些方法？举例说明。
答：在氢氧化物沉淀分离中，沉淀的形成与溶液中的[OH-]有直接关系。
因此，采用控制溶液中酸度可使某些金属离子彼此分离。
在实际工作中，通常采用不同的氢氧化物沉淀剂控制氢氧化物沉淀分离方法。
常用的沉淀剂有：A．氢氧化钠：NaOH是强碱，用于分离两性元素（如Al3+，Zn2+，Cr3+）与非两性元素，两性元素的含氧酸阴离子形态在溶液中，而其他非两性元素则生成氢氧化物胶状沉淀。
B．氨水法：采用NH4Cl-NH3缓冲溶液（pH8-9），可使高价金属离子与大部分一、二金属离子分离。
C．有机碱法：可形成不同pH的缓冲体系控制分离，如pH5-6六亚甲基胺-HCl缓冲液，常用于Mn2，Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Cd2+与Al3+，Fe3+，Ti（IV）等的分离。
D．ZnO悬浊液法等：这一类悬浊液可控制溶液的pH值，如ZnO悬浊液的pH值约为6，可用于某些氢氧化物沉淀分离。
3．某矿样溶液含Fe3+，A13+，Ca2+，Mg2+，Mn2+，Cr3+，Cu2+和Zn2+等离子，加入NH4C1和氨水后，哪些离子以什么形式存在于溶液中？哪些离子以什么方式存在于沉淀中？分离是否完全？答：NH4Cl与NH3构成缓冲液，pH在8-9间，因此溶液中有Ca2+，Mg2+,，Cu（NH3）42-、Zn （NH3）42+等离子和少量Mn2+，而沉淀中有Fe（OH）3，Al（OH）3和Cr（OH）3和少量Mn（OH）2沉淀。
第21章 毛细管电泳和毛细管电色谱21-1 什么是电渗流？它是怎样产生的？答：（1）电渗流是指当在毛细管两端施加高压电场时，双电层中溶剂化的阳离子向阴极运动，通过碰撞作用带动溶剂分子一起向阴极运动，即形成电渗流。
（2）电渗流的产生过程：由于多孔介质材料、微通道壁或其他流体管道材料表面带负电荷，液体中的正离子被吸引附着于通道壁上，最靠近通道壁的正离子被吸引的力量最强，距离通道壁越远，正离子所受的吸引力越弱。
水分子因具偶极性而吸附于正离子上，当在通道两端施加电压时，距离通道壁较远的正离子（受壁的吸引力较弱，可自由移动）游向负极，正离子带着吸附于其上的水分子以及因为摩擦力牵引着其他水分子一起游向负极，此即为电渗效应。
21-2 毛细管的总长为25cm ，进样端到检测器的柱长为21cm ，分离电压为20kV ，采用硫脲作为标记物，其出峰时间为1.5min ，试计算电渗流的大小。
解： 根据题给条件：U ＝20000V ，由1021,25, 1.5min 90,d L cm L cm t s ====可得电渗流为0d t eo L L t Uμ=⋅21142112125 2.92109020000eo cm V s cm V s μ-----⨯=⋅⋅=⨯⋅⋅⨯21-3 在毛细管区带电泳中，指出下列物质的出峰顺序。
溴离子，硫脲，铜离子，钠离子，硫酸根离子答：在毛细管区带电泳中，上述物质的出峰顺序依次为：钠离子，铜离子，硫脲，硫酸根离子，溴离子。
21-4 为什么pH会影响毛细管电泳分离氨基酸？答：pH会影响毛细管电泳分离氨基酸是因为pH决定弱电离组分的有效淌度，同时还影响电流的大小和方向。
氨基酸是两性物质，因此氨基酸的电离受到溶液pH的影响，当pH接近氨基酸的等电点时，氨基酸对外显示电中性，电泳过程中不移动。
21-5 毛细管电泳的检测方法有哪些？它们分别有何优缺点？答：毛细管电泳又称高效毛细管电泳，是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。
表面张力的习题1.毛细管尖端为何要刚好接触液面？若不刚好接触液体表面，测得的就不是表面的张力，从而引起误差。
若毛细管尖端与液面相切插入一定深度，会引起表面张力测定值偏大。
2. 为何毛细管的尖端要平整？选择毛细管直径大小时应注意什么？3.如果气泡出得过快，对结果有何影响？出的过快将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，会使气体分子间摩擦力和流体与管壁间的摩擦力增大，致使压力差增大使表面张力测定值偏高。
4.表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定，温度变化对表面张力有何影响？因为表面张力的大小受温度的影响，温度升高表面张力减小，温度降低表面张力增大5、本实验中蒸馏水的作用是什么？答：起参比作用：蒸馏水与空气形成空气-水界面，而空气-水界面的σ可查表求出，由△P=2σ/R可得σ=R/2（△P）=K△P，可测得常数K,从而可测得系列溶液的表面张力6.如何求一条曲线的切线？取曲线上一点，写出横纵坐标(X,Y)，即有：K=Y/X.电泳的习题1．本实验中，溶胶粒子带电的原因是什么？答：因为吸附了铁离子2.溶胶纯化是为了去除什么物质？为什么要先在热水中渗析？答：为了去除氯离子；在热水中渗析速度快，有利于纯化3．配制辅助溶液有何要求？辅助液的作用是什么？答：作用：1.作为胶体泳动的介质2作为电介质和3.与胶体形成清晰的界面易于观测要求：1.辅助液不能与胶体发生化学反应;2.电导率与胶体相同;3.颜色应尽量浅,最好无色;4.辅助液正，负离子迁移速率应相同4. 溶胶粒子的电泳速度与哪些因素有关？答：电泳速度与胶粒的大小、带电量、电压的大小及两电极的距离等因素有关5. 如何判断胶粒所带电荷的符号?答：根据胶粒电泳时移动的方向确定，胶粒向负极移动，即带正电泳电。
6. 在实验中，Fe(OH)3胶体采用水解法（将氯化铁逐滴加在沸水中的方法）制备，以水为纯净液，反复净化。
在外加电场的作用下，Fe(OH)3胶体向阴极移动，说明胶体带正电。
实验51 高效毛细管电泳–非接触式电导检测法应用（Ⅰ）—瓶装矿泉水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+的分离检测【实验目的】1. 熟悉毛细管电泳仪（HPCE）的基本原理和操作使用。
2. 了解非接触式电导检测法（C4D）的原理和应用。
3. 学习和掌握饮用水中的HPCE/C4D分离检测。
【实验原理】毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）又称高效毛细管电泳（High Performance Capillary Electrophoresis，HPCE），统指以高压直流电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现高效、快速的新型液相分离分析技术。
待测组分在毛细管中的迁移时间是定性的依据，其浓度与电泳峰的峰高（峰面积）的线性关系是定量的依据。
高效毛细管电泳的检测器中，非接触式电导检测（Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection, 简称C4D）是近年来发展起来一种新型的电导检测方法。
非接触式电导检测法的电极与待测溶液隔离，避免了因电极与溶液接触而造成的诸多问题，有效地消除了电极中毒的问题，电极寿命长，抗干扰能力强，可检测物质的范围广。
HPCE–C4D具有通用性好、灵敏高、分析成本低和环境友好的优点，在日常分析中具有广阔的应用前景。
本实验采用毛细管电泳–非接触式电导检测法，以 8mmol·L-1 Tris + 6mmol/L 酒石酸为电泳运行液，分离电压+15 kV，对瓶装矿泉水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子同时进行直接分离检测。
【仪器试剂】1. 仪器CES2008毛细管电泳仪（中山大学化学与化学工程学院研制）；非接触式电导检测池，熔融石英毛细管（50 cm×50 μm）。
超声波清洗器；微量移液器。
2. 试剂（1）0.1mol·L-1 NaOH溶液；0.1 mol·L-1酒石酸溶液；0.1mol·L-1三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液。
实验三区带毛细管电泳法(CZE)测定中药槐米中芦丁的含量一、实验目的1、初步掌握毛细管电泳法的原理2、掌握毛细管电泳仪的使用方法3、掌握中草药定量分析的基本过程及方法二、实验原理毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)，又叫高效毛细管电泳(HPCE)。
CE统指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间的淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。
图1、高效毛细管电泳仪示意图1－高压电源；2－毛细管；3、4－缓冲溶液瓶；5、6－铂电极；7－检测器毛细管电泳的突出特点是：a、毛细管电泳的仪器简单、操作简便，容易实现自动化b、分析速度快，分离效率很高c、操作模式多，分析方法开发容易d、实验成本低、消耗少e、应用范围极广三、仪器及试剂1、仪器Lumex 105 高效毛细管电泳仪JS-3050色谱工作站TGL-16C台式离心机WR-E型微波样品制备系统（北京美诚公司）2、试剂槐米，芦丁标准品，无水乙醇(AR)，硼砂(AR)，NaOH(AR)，二次蒸馏水。
四、实验步骤1、样品溶液制备(1)草药槐米经烘干、粉碎，过40目标准筛。
准确称取0.10g粉末于于50mL锥形瓶中，加入10ml乙醇，微波萃取10min。
萃取结束后，萃取液经过抽滤除去固体后，蒸干，用无水乙醇定容至25ml。
(2)将定容后的槐米提取液分装至2个5ml的离心管中，在6000rpm的转速下离心10min，取离心后的上层清液，将滤液收集合并，保留大约4ml溶液，冷冻保存，即为待测液。
2、缓冲溶液配制(1)准确称取Na2B4O7.10H2O固体9.5343g，在100ml的烧杯中用二次水溶解(需水浴加热)，待固体全部溶解并冷却至室温后，定容至250ml，即得到0.1mol/L 的Na2B4O7溶液。
(2)用移液器取0.1mol/L的Na2B4O7溶液100μl用二次水稀释配制成10mmol/L的溶液1ml，稀释两份，置于1ml离心管中，用作电泳缓冲液。
气相液相色谱答案及解析4.1气相色谱仪的核心部件是什么？色谱柱是气相色谱仪的核心部件。
多组分样品能否完全分离，主要决定于色谱柱的效能和选择性，色谱柱又可分为填充柱和空心毛细管柱。
毛细管柱一般内径为0.1～0.5mm，长30～300m，空心管壁涂有固定液，主要用于复杂混合物的分析。
其分离效能高，但柱容量较低。
4.2气相色谱仪的检测类型有哪几种？各有什么特点？各适合哪类物质的分析？气相色谱检测器按其原理不同可分为浓度型和质量型两大类：浓度型检测器的响应信号由进入检测器的组分浓度所决定，如热导池、电子捕获检测器等；而质量型检测器的响应信号则上单位时间内进入检测器的组分质量所决定，如氢焰、火焰光度检测器等等。
（1）热导池检测器（TCD）是一种应用很广泛的通用型检测器，它的结构简单，灵敏度适宜，稳定性较好，对所有物质都有响应。
（2）氢焰离子化检测器（FID）对大多数有机物有很高的灵敏度，结构简单、响应快、稳定性好，是目前应用最广的检测器之一。
（3）电子捕获检测器（ECD）是一种高灵敏度的选择性检测器，它只对具有电负性的物质（如含卤素，S，P，N，O的化合物）有响应，电负性越强，灵敏度越高，响应信号与进入检测器的电负性物质浓度有关，ECD是浓度型检测器。
（4）火焰光度检测器（FPD）对硫、磷化合物的高选择性、高灵敏度的检测器，亦称硫磷检测器。
4.3氢火焰离子化检测器不能检测哪些物质？氢火焰离子化检测器对无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。
4.4可作为固定液使用的化合物必须满足哪些条件？化合物极性是如何规定的？固定液通常是高沸点、难挥发的有机化合物或聚合物。
固定液使用的物质需要满足以下的要求：（1）挥发性小，在操作温度下具有较低的蒸气压，以免在长时间的载气流动下造成固定液流失。
（2）热稳定性好，在工作温度下不发生分解，故每种固定液应给出最高使用温度。
（3）熔点不能太高，在室温下不一定为液体，但在使用温度下一定呈液体状态，以保持试样在气液两相中的分配。
光谱概论习题一、单项选择题1．下列表达式表述关系正确的是（）。
A．B．C．D．2．下述哪种性质可以说明电磁辐射的微粒性（）。
A．波长B．频率C．波数D．能量3．光量子的能量正比于辐射的（）A．频率和波长B．波长和波数C．频率和波数D．频率、波长和波数4．下面四个电磁波谱区中波长最短的是（）A．X射线B．红外光区C．紫外和可见光区D．无线电波5．下列四种电磁辐射中能量最小的是（）。
A．微波B．X射线C．无线电波D．g 射线二、简答题1．简述下列术语的含义：（1）电磁波谱（2）发射光谱（3）吸收光谱（4）荧光光谱2．请按照波长和能量递减的顺序排列下列常见的电磁辐射区：紫外光、红外光、可见光、X 射线、无线电波。
3．常见的光学分析法有哪些类型？光谱概论习题答案A 2．D 3．C 4．A 5．C紫外-可见分光光度法习题一、单项选择题1．分子的紫外-可见吸收光谱呈带状光谱，其原因是（）A．分子中价电子运动的离域性质B．分子中价电子能级的相互作用C．分子振动能级的跃迁伴随着转动能级的跃迁D．分子中电子能级的跃迁伴随着振动、转动能级的跃迁2．在紫外-可见分光光度分析中，极性溶剂会使被测物的吸收峰（）A．消失B．精细结构更明显C．位移D．分裂3．在紫外-可见分光光度法中，某有色物质在某浓度下测得其透光率为T；若浓度增大1倍，则透光率为（）A．T/2 B．T2 C．T1/2 D．2T4．用分光光度计测量有色化合物的浓度，相对标准偏差最小时的吸光度为（）A．0.334 B．0.343 C．0.434 D．0.4435.下列表达正确的是（）A．吸收光谱曲线表明吸光物质的吸光度随波长的变化而变化B．吸收光谱曲线以波长为纵坐标、吸光度为横坐标C．吸收光谱曲线中，最大吸收处的波长不一定为最大吸收波长D．吸收光谱曲线不能表明吸光物质的光吸收特性6．在紫外分光光度法中，参比溶液的选择原则是（）A．通常选用蒸馏水B．根据加入试剂和被测试液的颜色、性质来选择C．通常选用试剂溶液D．通常选用褪色溶液7．下列四种化合物中，在紫外区出现两个吸收带的是（）A．乙醛B．乙烯C．1, 5-己二烯D．2-丁烯醛8．助色团能使谱带（）A．波长变短B．波长变长C．波长不变D．蓝移9．不能用作紫外-可见分光光度法的定性参数是（）A．吸光度B．最大吸收波长C．吸收光谱的形状D．吸收峰的数目10．以下四种化合物，能同时产生B吸收带、K吸收带和R吸收带的是（）A．B．C．D．11.紫外可见分光光度法测定中，使用参比溶液的作用是（）A. 消除试剂等非测定物质的影响B. 吸收入射光中测定所需要的光波C. 调节入射光的光强度D. 调节仪器透光率的零点12. 扫描K2Cr2O7硫酸溶液的紫外-可见吸收光谱时，一般选作参比溶液的是（）A. 蒸馏水B. H2SO4溶液C. K2Cr2O7的水溶液D. K2Cr2O7的硫酸溶液13.在比色法中，显色反应的显色剂选择原则错误的是（）A. 显色反应产物的e值愈大愈好B. 显色剂的e值愈大愈好C. 显色剂的e值愈小愈好D. 显色反应产物和显色剂，在同一光波下的e值相差愈大愈好14.某分析工作者，在光度法测定前用参比溶液调节仪器时，只调至透光率为95.0%，测得某有色溶液的透光率为35.2%，此时溶液的真正透光率为（）A. 40.2%B. 37.1%C. 35.1%D. 30.2%15. 下列化合物中，不适合作为紫外分光光度法测定用的溶剂是（）A．水B．苯C．乙腈D．甲醇二、简答题1．电子跃迁的类型有哪几种？2．具有何种结构的化合物能产生紫外吸收光谱？3．为什么邻二氮杂菲分光光度法测定微量铁时要加入盐酸羟胺溶液？4．在没有干扰的条件下，紫外分光光度法为什么总是选择在λmax处进行吸光度的测量？5．举例说明紫外分光光度法如何检查物质纯度。
第二十章 高效液相色谱法思考题和习题1． 简述高效液相色谱法和气相色谱法的主要异同点。
相同点：均为高效、高速、高选择性的色谱方法，兼具分离和分析功能，均可以在线检测不同点：2．何谓化学键合相？常用的化学键合相有哪几种类型？分别用于哪些液相色谱法中？采用化学反应的方法将固定液键合在载体表面上，所形成的填料称为化学键合相。
优点是使用过程不流失，化学性能稳定，热稳定性好，适于作梯度淋洗。
目前常用的Si-O-Si-C 型键合相，按极性分为非极性，中等极性与极性三类。
①非极性键合相：常见如ODS 键合相，既有分配又有吸附作用，用途非常广泛，用于分析非极性或弱极性化合物；②中等圾性键合相：常见的有醚基键合相，这种键合相可作正相或反相色谱的固定相，视流动相的极性而定：③极性键合相：常用氨基、氰基键合相，用作正相色谱的固定相，氨基键合相还是分离糖类最常用的固定相。
3．什么叫正相色谱？什么叫反相色谱？各适用于分离哪些化合物？正相色谱法：流动相极性小于固定相极性的色谱法。
用于分离溶于有机溶剂的极性及中等极性的分子型物质，用于含有不同官能团物质的分离。
反相色谱法：流动相极性大于固定相极性的色谱法。
用于分离非极性至中等极性的分子型化合物。
4．简述反相键合相色谱法的分离机制。
典型的反相键合色谱法是用非极性固定相和极性流动相组成的色谱体系。
固定相，常用十八烷基（ODS 或C18）键合相；流动相常用甲醇-水或乙腈-水。
非典型反相色谱系统，用弱极性或中等极性的键合相和极性大于固定相的流动相组成。
反相键合相表面具有非极性烷基官能团，及未被取代的硅醇基。
硅醇基具有吸附性能，剩余硅醇基的多寡，视覆盖率而定。
对于反相色谱的分离机制两种观点，一种认为属于分配色谱，另一种认为属于吸附色谱。
分配色谱的作用机制是假设混合溶剂（水十有机溶剂）中极性弱的有机溶剂吸附于非极性烷基配合基表面，组分分子在流动相中与被非极性烷基配合基所吸附的液相中进行分配。
