分析化學第七章習題PPT課件

1、 第七章第七章 色譜分析法色譜分析法題目1. 在一個在一個3.0 m的色譜柱上，分離一個樣品的結(jié)果如下圖：的色譜柱上，分離一個樣品的結(jié)果如下圖：計算：計算：(1) 兩組分的調(diào)整保留時間兩組分的調(diào)整保留時間 及及 ； (2) 用組分用組分2計算色譜柱的有效塔板數(shù)計算色譜柱的有效塔板數(shù)n有效及有效塔板高度有效及有效塔板高度h有有 效；效； (3) 兩組分的容量因子兩組分的容量因子k1及及k 2； (4) 它們的相對保留值和分離度；它們的相對保留值和分離度； (5) 若使兩組分的分離度為若使兩組分的分離度為1.5所需要的最短柱長。所需要的最短柱長。(已知死時間和已知死時間和 兩組分色譜峰的峰寬均為兩

2、組分色譜峰的峰寬均為1.0min)1 ,rt1 ,rt2,rt1 ,rt1 ,rt2,rt2,rt分析1 ,rt1 ,rt2,rt1 ,rt2,rt解題思路：解題思路：該題主要是要求掌握色譜理論中的一些基本概念以及塔板該題主要是要求掌握色譜理論中的一些基本概念以及塔板理論。理論。保留時間（保留時間（t tr r）、）、 死時間（死時間（t tm m）與調(diào)整保留時間（）與調(diào)整保留時間（ t t r r ）三者關(guān)系為）三者關(guān)系為：t t r r t tr r t tm m ；容量因子可由實驗數(shù)據(jù)測得，它和保留時間存在關(guān)系；容量因子可由實驗數(shù)據(jù)測得，它和保留時間存在關(guān)系式：式： ；塔板理論中，有效塔

3、板數(shù)、有效塔板高度與區(qū)域?qū)挾鹊拇嬖陉P(guān)；塔板理論中，有效塔板數(shù)、有效塔板高度與區(qū)域?qū)挾鹊拇嬖陉P(guān)系系： ；分離度與相鄰兩組分的分離度與相鄰兩組分的保留時間、有效塔板數(shù)存在關(guān)系：保留時間、有效塔板數(shù)存在關(guān)系：相應柱長與分離度有關(guān)系：相應柱長與分離度有關(guān)系：對同樣組分、相同柱子，所需柱子長度對同樣組分、相同柱子，所需柱子長度l l可根據(jù)與可根據(jù)與r r之間的關(guān)系，即柱長之比之間的關(guān)系，即柱長之比等于分離度平方之比求得。等于分離度平方之比求得。 2br22/1r)(16)(54.5wtytn有效有效有效nlhmrttk 16) 1(2121有效nrrr有效hrrrl221212)1(161221rrtt

4、r 解題過程解：解：(1) (2) (3) (4) (5) l2 = 0.75m 塊有效322br101 . 4)0 . 10 .16(16)(16wtnmm73. 0101 . 4100 . 333有效有效nlh130 . 10 .130r1ttk160 . 10 .160r2ttk0 . 323. 1123. 14101 . 411632121rrnr有效2121llrr20 . 35 . 10 . 3lmin0 .130 . 10 .141 ,rtmin0 .160 . 10 .172,rt23. 113161221rrttr題目 二個色譜峰的調(diào)整保留時間分別為二個色譜峰的調(diào)整保留時間分

5、別為55s和和83s，若所用柱的塔板高，若所用柱的塔板高 度為度為1.1mm，兩個峰具有相同的峰寬，完全分離兩組分需要的，兩個峰具有相同的峰寬，完全分離兩組分需要的色譜柱為多長？色譜柱為多長？解題思路解題思路: 該題是通過對色譜柱長的計算，達到掌握分離度、塔板理該題是通過對色譜柱長的計算，達到掌握分離度、塔板理論的目的。論的目的。在分離度一節(jié)中基于兩個峰具有相同的峰寬，曾導出了分離度在分離度一節(jié)中基于兩個峰具有相同的峰寬，曾導出了分離度r、柱、柱長長l與兩組分保留值與兩組分保留值r21 三者之間的數(shù)學關(guān)系式，題中未直接給出保留三者之間的數(shù)學關(guān)系式，題中未直接給出保留值值r21 ，但由給出的兩峰

6、調(diào)整保留時間數(shù)據(jù)計算出，但由給出的兩峰調(diào)整保留時間數(shù)據(jù)計算出r21后，將相應數(shù)據(jù)后，將相應數(shù)據(jù)代入公式即可計算出達到給定分離度下需要的色譜柱長。代入公式即可計算出達到給定分離度下需要的色譜柱長。題中題中“兩個峰具有相同的峰寬兩個峰具有相同的峰寬”是公式推導過程的前提條件。完全分是公式推導過程的前提條件。完全分離意味著給出了離意味著給出了“r=1.5”。解題過程解：解： 兩組分相對保留值：兩組分相對保留值： 已知塔板高度已知塔板高度h，以及，以及r，代入得：，代入得：所以完全分離需要色譜柱長為所以完全分離需要色譜柱長為356.4mm。5 . 155831r2r21ttrmm4 .356mm1 .

7、 115 . 15 . 15 . 11611622221212hrrrl題目在在2m2m長的色譜柱上，以氦為載氣，測得不同載氣線速度下組分長的色譜柱上，以氦為載氣，測得不同載氣線速度下組分 的保留時間和峰底寬的保留時間和峰底寬w wb b如下表如下表 u u(cms-1) (cms-1) t tr r(s) (s) w wb(s)b(s) 11 2020 22311 2020 223 25 888 99 25 888 99 40 558 68 40 558 68計算：計算：1.van deemter 1.van deemter 方程中方程中a a、b b、c c 值；值； 2.2.最佳線速度最

8、佳線速度u uoptopt及最小板高及最小板高h hminmin； 3.3.載氣線速度載氣線速度u u在什么范圍內(nèi)，仍能保持柱效率為原來的在什么范圍內(nèi)，仍能保持柱效率為原來的90% 90% 。解題思路解題思路: 首先求出不同線速度下的首先求出不同線速度下的h h, , 根據(jù)對應的根據(jù)對應的h h 解三元一次方程求出解三元一次方程求出a a、b b、c c的值。的值。 解題過程解：解： (1) cm1857. 0107020010776855816cm/s40cm1554. 0128720012879988816cm/s25cm1523. 01313200131322320201616cm/s1

9、1323322221122br11hnuhnunlhwtnu塊塊塊解題過程 由以上結(jié)果按列三元一次方程由以上結(jié)果按列三元一次方程0.1523 = a + b / 11 + 11c0.1524 = a + b / 25 + 25c0.1857 = a + b / 40 + 40c解得解得: a = 0.0605(cm) ； b = 0.68(cm2s-1) ； c = 0.0027(s)(2) (3) 90% 以上的柱效為：以上的柱效為： 解得解得:u1 = 8.7cms-1 u2 = 29cms-1 即線速度在即線速度在8.729cms-1 范圍內(nèi)范圍內(nèi), 可保持柱效率在可保持柱效率在90%以

10、上以上.cm1462. 00027. 068. 020605. 02scm87.150027. 068. 02/12/1min-12/12/1optcbahcbuuuh0027. 0)/68. 0(0605. 01623. 0cm1623. 09 . 0/1462. 09 . 0/min題目 組分組分a和和b在某毛細管柱上的保留時間分別為在某毛細管柱上的保留時間分別為12.5min 和和12.8min， 理論塔板數(shù)對理論塔板數(shù)對a和和b均為均為4300，計算：，計算： (1) 組分組分a和和b能分離到什么程度？能分離到什么程度？ (2) 假定假定a和和b的保留時間不變，而分離度要求達到的保留時

11、間不變，而分離度要求達到1.5，則需多少，則需多少 塔板數(shù)？塔板數(shù)？解題思路解題思路:因為分離度和色譜參數(shù)存在下列關(guān)系因為分離度和色譜參數(shù)存在下列關(guān)系： a. b. c.根據(jù)題目給出的已知條件，首先求出根據(jù)題目給出的已知條件，首先求出a、b組分的半峰寬（或峰底寬組分的半峰寬（或峰底寬y）, 再再根據(jù)（根據(jù)（b）、（）、（c）公式進行計算。）公式進行計算。 )(699. 12w2)1(2/1)2(2/1121b212yyttwttrrrbrrs22/1r54. 5ytn12122nrrn解題過程解：解： （1）由公式由公式 得，得， 同理：同理： （2） 已知已知r1，r2，n1，得得 塊639

12、694300389. 05 . 1212122nrrn22/1r54. 5ytn4487. 054. 5/43005 .1254. 5/2/12/1r)1(2/1nty4594. 054. 5/43008 .122/1)2(2/1y題目 氣相色譜法測定某試樣中水分的含量。稱取氣相色譜法測定某試樣中水分的含量。稱取0.0186g0.0186g內(nèi)標物加到內(nèi)標物加到 3.125g3.125g試樣中進行色譜分析，測得水分和內(nèi)標物的峰面積分別是試樣中進行色譜分析，測得水分和內(nèi)標物的峰面積分別是 135mm135mm2 2和和162mm162mm2 2。已知水和內(nèi)標物的相對校正因子分別為。已知水和內(nèi)標物的

13、相對校正因子分別為0.550.55和和 0.580.58，計算試樣中水分的含量。，計算試樣中水分的含量。解題思路解題思路:因為用到內(nèi)標物，所以屬于色譜定量分析三種計算方法中的內(nèi)因為用到內(nèi)標物，所以屬于色譜定量分析三種計算方法中的內(nèi)標法，其基本原理是在試樣中準確加入一定量內(nèi)標物，根據(jù)待測組分與內(nèi)標標法，其基本原理是在試樣中準確加入一定量內(nèi)標物，根據(jù)待測組分與內(nèi)標物的質(zhì)量比進行計算：物的質(zhì)量比進行計算： ssiisissiisiafafmmafafmm解題過程解：解： 試樣中水分的含量為：試樣中水分的含量為： 即試樣中水分的含量為即試樣中水分的含量為0.47% 。 %100%100%100sssi

14、isssiiiiafafwmwafafmwmc%47. 0%100125. 358. 01620186. 055. 0135題目6. 6. 有一含有四種組分的樣品，用氣相色譜法有一含有四種組分的樣品，用氣相色譜法fidfid檢測器測定含量，檢測器測定含量， 實驗步驟如下：實驗步驟如下：測定校正因子測定校正因子 準確配制苯準確配制苯( (基準物、內(nèi)標物基準物、內(nèi)標物) )與組分與組分a a、b b、c c及及d d的純品混合溶液，它們的質(zhì)量的純品混合溶液，它們的質(zhì)量(g)(g)分別為分別為0.4350.435、0.6530.653、0.8640.864、0.8640.864及及1.7601.76

15、0。吸取混合溶液。吸取混合溶液0.2l0.2l。進樣三次，測得平均峰面。進樣三次，測得平均峰面積，分別為積，分別為4.004.00、6.506.50、7.607.60、8.108.10及及15.015.0面積單位。面積單位。測定樣品在相同的實驗條件下，取樣品測定樣品在相同的實驗條件下，取樣品0.5l0.5l，進樣三次，測得，進樣三次，測得a a、b b、c c及及d d的相對峰面積分別為的相對峰面積分別為3.503.50、4.504.50、4.004.00及及2.002.00。已知。已知它們的相對分子質(zhì)量分別為它們的相對分子質(zhì)量分別為32.032.0、60.060.0、74.074.0及及88

16、.088.0。計算各種組分的：（計算各種組分的：（1 1）相對質(zhì)量校正因子和質(zhì)量分數(shù)。）相對質(zhì)量校正因子和質(zhì)量分數(shù)。 （2 2）相對摩爾校正因子和摩爾分數(shù)。）相對摩爾校正因子和摩爾分數(shù)。 分析解題思路：解題思路：由于各化合物的性質(zhì)不同，對檢測器的響應也不同，即使由于各化合物的性質(zhì)不同，對檢測器的響應也不同，即使它們質(zhì)量相等，所得到的峰面積也可能不等，所以引入絕對定量校正它們質(zhì)量相等，所得到的峰面積也可能不等，所以引入絕對定量校正因子，公式定義為：因子，公式定義為： 。在定量分析中，通常使用相對校正因子，即組分的絕對校正因子與標在定量分析中，通常使用相對校正因子，即組分的絕對校正因子與標準物質(zhì)的

17、絕對校正因子之比：準物質(zhì)的絕對校正因子之比：若若m mi i以摩爾為單位，所得的的校正因子稱為摩爾校正因子，用以摩爾為單位，所得的的校正因子稱為摩爾校正因子，用f fm m表表示；若以質(zhì)量為單位，則為質(zhì)量校正因子，用示；若以質(zhì)量為單位，則為質(zhì)量校正因子，用f fw w表示。表示。 iiiamf siissiimmaafff解題過程解：解： 由公式由公式 ，將題中已知量代入即得，將題中已知量代入即得: （1）各組分的相對質(zhì)量校正因子各組分的相對質(zhì)量校正因子 ， ， ， 。 質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù) ， ， ， 。 （2）各組分的摩爾校正因子各組分的摩爾校正因子 ， ， ， 。 摩爾分數(shù)摩爾分數(shù) a %=

18、39.4 , b %=30.4% , c %=20.6% , d %=9.58% 。924. 0awf 04. 1bwf 981. 0cwf08. 1dwf%1 .23a%4 .33b%1 .28c%4 .15d 25. 2amf 35. 1bmf 03. 1cmf957. 0dmfsiisimmaaf題目某試樣中含對、鄰、間甲基苯甲酸及苯甲酸并且全部在色譜圖上出峰，某試樣中含對、鄰、間甲基苯甲酸及苯甲酸并且全部在色譜圖上出峰，各組分相對質(zhì)量校正因子和色譜圖中測得各峰面積積分值列于下表：各組分相對質(zhì)量校正因子和色譜圖中測得各峰面積積分值列于下表： 用歸一化法求出各組分的質(zhì)量分數(shù)。用歸一化法求出各組分的質(zhì)量分數(shù)。 項目苯甲酸對甲苯甲酸鄰甲苯甲酸間甲苯甲酸f1.20 1.501.301.40a37511060.075.0解題思路：解題思路：按歸一化法，各組分占總量的百分含量的計算公式為：按歸一化法，各組分占總量的百分含量的計算公式為：由于試樣中各組分在色譜圖上全部出峰，并且給出了各峰的峰面積和相對質(zhì)由于試樣中各組分在色譜圖上全部出峰