Cmax与溶质保留体积VR成反比,进样量和塔板数一定时,VR越高,Cmax越小,保留时间长的组分色谱峰低且宽,这些结论与色谱分离过程洗出的色谱曲线基本一致。13-31 理论塔板数增加一倍,分离度增加几倍?若分离度提高一倍,柱长要增加几倍?分析时间要增加几倍?解 (1)∵n=当n= 2n时,2n=∴=∴理论塔板数增加一倍时,分离度增加倍。(2)∵=当=2时,L=L=4L∴ 分离度增加一倍时,柱长增加4倍。(3)∵=16当当=2时,其他条件不变=4 ∴分离度增加一倍时,分析时间增加4倍。13-38 为什么要测定定量校正因子?解 由于组分的峰面积不正比其重量或百分含量,也就是说,在同一类型的检测器上,重量或浓度相同的不同物质产生的信号是不一样的;在不同类型的检测器上,同一种物质产生的信号也是不一样的,因此,为了使产生的响应信号能定量代表物质的含量,就要测定定量校正因子。13-39 校正因子f2与响应值S1之间有怎样的关系?解 根据两者定义,当计量单位相同时,互为倒数关系,f=13-40 将纯苯与某组分A配成混合液,进行气相色谱分析,苯的样品量为μg时,峰面积为,组分A的样品量为μg时的峰面积为,求组分A以苯为标准时的相对校正因子。解 ===13-41 色谱分析有几种定量方法?当样品各组分不能全部出峰或在多种组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法?解 色谱分析有归一化法,外标法,内标法等三种定量方法。当样品各组分不能全部出峰或在多种组分中只需要定量其中几个组分时可选用内标法。气相色谱14-4 用热导池检测时,为什么常用H或He作载气而不常用氮作载气?解 根据热导池检测器的原理,载气与待测组分的导热系数相差愈大,则灵敏度愈高,由于一般组分的导热系数都比较小,而氢气、氦气的导热系数最大,0℃时,,=(cal/cm,故选用导热系数大的H和He作载气,灵敏度比较高。另外载气导热系数大,在相同的桥电路电流下,热丝温度较低,桥电流可以升高。如果用氮气作载气,除了由于氮和被测组分导热系数差别小(0℃时=cm)使热导池检测灵敏度低以外,还常常由于二元体系导热系数呈非线性等原因,有时会出现不正常的色谱峰如倒峰、W峰等。14-15(选择题)在气相色谱检测器中通用型检测器是A. 氢火焰离子化检测器 B.热导池检测器 C.示差折光检测器 D.火焰光度检测器解 B.热导池检测器C 示差折光检测器虽为通用型,但属液相色谱检测器,A、D两种检测器均为选择性检测器,根据检测原理选B。14-16 在气相色谱分析中为了测定下面组分,宜选用哪种检测器?为什么?(1) 蔬菜中含氯农药残留量;(2)测定有机溶剂中微量水;(3)痕量苯和二甲苯的异构体;(4)啤酒中微量硫化物。解 (1)蔬菜中含氯农药残留量选用电子捕获检测器,因为根据检测机理电子捕获检测器对含有电负性化合物有高的灵敏度。残留含氯农药是含有电负性化合物,选用电子捕获检测器检测。(2)有机溶剂中的微量水选用热导池检测器检测,因为热导池检测器是通用型检测器,只要有导热阻力的组分均可测定,故可测定微量水。而气相色谱其他几种检测器如氢焰、电子捕获、火焰光度检测器根据检测机理均不能检测水。(3)痕量苯和二甲苯的异构体可用氢火焰离子化检测器,因为氢火焰离子化检测器对含C、H元素的有机化合物有高的响应信号,特别适合。(4)啤酒中微量硫化物选用火焰光度检测器,因为火焰光度检测器是只对硫、磷有响应信号,且灵敏度特高,故为首选。14-15 (选择题)在气相色谱中,色谱柱的使用上限温度取决于:A. 样品中沸点最高组分的沸点 B. 样品中各组分沸点的平均值 C. 固定液的沸D.固定液的最高使用温度解 D. 固定液的最高使用温度。色谱柱的上限温度如果超过固定液的最高使用温度就会出现固定液流失、污染检测器、使基线不稳而无法工作。14-24 指出下述情况下,色谱峰的大致规律:解 色谱峰出峰的大致规律为:当试样为非极性、固定相为非极性时,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。当试样为极性、固定相为极性时,试样中各组分主要按极性顺序出峰,急性小的先流出色谱柱,极性大的后流出色谱柱。当试样为极性、非极性混合物,固定相为极性时,非极性组分先出峰,极性组分(或易被极化的组分)后出峰。当试样为氢键型、固定相为极性、氢键型时,按与固定相形成氢键能力大小先后出峰,不易形成氢键的最先出峰,形成氢键能力大的后出峰。14-25 已知苯的沸点为℃,环己烷的沸点为℃,采用非极性固定液能分离开吗?采用中等极性或更强极性的固定液能分离开吗?为什么?解 苯和环己烷的沸点很相近,若用非极性固定液(SE-30,液体石蜡)是很难将它们分离的。但苯比环己烷容易极化,如果用中等极性的邻苯二甲酸二壬酯固定液(DNP),使苯产生诱导偶极,此时,苯的保留时间是环己烷的倍,能将苯与环己烷很好分离。苯后出峰,若选用强极性的β,β’-氧二丙腈固定液,则苯的保留时间是环己烷的倍,很容易分离。14-36 什么叫程序升温气相色谱?哪些样品适宜用程序升温分析?解 在色谱分离过程中,按一定的加热速度,使柱温随时间呈线性或非线性增加,使混合物中各组分在最佳温度下洗出色谱柱这种方法称为程序升温气相色谱。对于宽沸程的混合物,由于低沸点组分因柱温太高使色谱峰窄,互相重叠,而高沸点组分又因柱温太低,洗出峰很慢,峰形宽且平,有些甚至不出峰,对于这类样品特别适合用程序升温分析。14-37 下列色谱操作条件,如改变其中一个条件,色谱峰形将会发生怎样的变化?(1) 柱长增加一倍;(2) 固定相颗粒变粗;(3) 载气流速增加;(4) 柱温降低。解 (1)保留时间增长,色谱峰形变宽。(2) 柱效下降,色谱峰形变宽。(3) 保留时间变短,色谱峰形变宽。(4) 保留时间增长,色谱峰形变宽。15-8 流动相为什么要预先脱气?常用的脱气方法有哪几种?解 流动相中溶解气体存在以下几个方面的害处,气泡进入检测器,引起光吸收或电信号的变化,基线突然跳动,干扰检测;溶解在溶剂中的气体进入色谱柱时,可能与流动相或固定相发生化学反应;溶解气体还会引起某些样品的氧化降解,对分离和分析结果带来误差。因此,使用前必须进行脱气处理。常用的脱气法有以下几种:(1)加热脱气法;(2)抽气脱气法;(3)吹氦脱气法;(4)超声波振荡脱气法。15-13 什么叫反相色谱? 试从固定相、流动相、流出次序、流动相极性的影响等几个方面比较正相和反相的区别。解 流动相的极性比固定相的极性强的色谱系叫反相色谱。例如以十八烷基硅胶键合相(ODS)为固定相,以甲醇/水作流动相,是典型的反相色谱。正相色谱和反相色谱这两种操作模式的主要区别见下表:正相和反相色谱的区别3-25 (填空题) 在原子吸收光谱法中,当吸收为1%时,其吸光度(A)为 。答:红外吸收光谱法6-7 试指出化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的红外谱图吸收有何区别?(Ⅰ) (Ⅱ)
A. 氢火焰离子化检测器
B.热导池检测器
C.示差折光检测器
D.火焰光度检测器解
B.热导池检测器C 示差折光检测器虽为通用型,但属液相色谱检测器,A、D两种检测器均为选择性检测器,根据检测原理选B。14-16 在气相色谱分析中为了测定下面组分,宜选用哪种检测器?为什么?(1) 蔬菜中含氯农药残留量;(2)测定有机溶剂中微量水;(3)痕量苯和二甲苯的异构体;(4)啤酒中微量硫化物。解 (1)蔬菜中含氯农药残留量选用电子捕获检测器,因为根据检测机理电子捕获检测器对含有电负性化合物有高的灵敏度。残留含氯农药是含有电负性化合物,选用电子捕获检测器检测。(2)有机溶剂中的微量水选用热导池检测器检测,因为热导池检测器是通用型检测器,只要有导热阻力的组分均可测定,故可测定微量水。而气相色谱其他几种检测器如氢焰、电子捕获、火焰光度检测器根据检测机理均不能检测水。(3)痕量苯和二甲苯的异构体可用氢火焰离子化检测器,因为氢火焰离子化检测器对含C、H元素的有机化合物有高的响应信号,特别适合。(4)啤酒中微量硫化物选用火焰光度检测器,因为火焰光度检测器是只对硫、磷有响应信号,且灵敏度特高,故为首选。14-15 (选择题)在气相色谱中,色谱柱的使用上限温度取决于:
A. 样品中沸点最高组分的沸点
B. 样品中各组分沸点的平均值
C. 固定液的沸
D.固定液的最高使用温度解
D. 固定液的最高使用温度。色谱柱的上限温度如果超过固定液的最高使用温度就会出现固定液流失、污染检测器、使基线不稳而无法工作。14-24 指出下述情况下,色谱峰的大致规律:解 色谱峰出峰的大致规律为:当试样为非极性、固定相为非极性时,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。当试样为极性、固定相为极性时,试样中各组分主要按极性顺序出峰,急性小的先流出色谱柱,极性大的后流出色谱柱。当试样为极性、非极性混合物,固定相为极性时,非极性组分先出峰,极性组分(或易被极化的组分)后出峰。当试样为氢键型、固定相为极性、氢键型时,按与固定相形成氢键能力大小先后出峰,不易形成氢键的最先出峰,形成氢键能力大的后出峰。14-25 已知苯的沸点为℃,环己烷的沸点为℃,采用非极性固定液能分离开吗?采用中等极性或更强极性的固定液能分离开吗?为什么?解 苯和环己烷的沸点很相近,若用非极性固定液(SE-30,液体石蜡)是很难将它们分离的。但苯比环己烷容易极化,如果用中等极性的邻苯二甲酸二壬酯固定液(DNP),使苯产生诱导偶极,此时,苯的保留时间是环己烷的倍,能将苯与环己烷很好分离。苯后出峰,若选用强极性的β,β’-氧二丙腈固定液,则苯的保留时间是环己烷的倍,很容易分离。14-36 什么叫程序升温气相色谱?哪些样品适宜用程序升温分析?解 在色谱分离过程中,按一定的加热速度,使柱温随时间呈线性或非线性增加,使混合物中各组分在最佳温度下洗出色谱柱这种方法称为程序升温气相色谱。对于宽沸程的混合物,由于低沸点组分因柱温太高使色谱峰窄,互相重叠,而高沸点组分又因柱温太低,洗出峰很慢,峰形宽且平,有些甚至不出峰,对于这类样品特别适合用程序升温分析。14-37 下列色谱操作条件,如改变其中一个条件,色谱峰形将会发生怎样的变化?(1) 柱长增加一倍;(2) 固定相颗粒变粗;(3) 载气流速增加;(4) 柱温降低。解 (1)保留时间增长,色谱峰形变宽。(2) 柱效下降,色谱峰形变宽。(3) 保留时间变短,色谱峰形变宽。(4) 保留时间增长,色谱峰形变宽。15-8 流动相为什么要预先脱气?常用的脱气方法有哪几种?解 流动相中溶解气体存在以下几个方面的害处,气泡进入检测器,引起光吸收或电信号的变化,基线突然跳动,干扰检测;溶解在溶剂中的气体进入色谱柱时,可能与流动相或固定相发生化学反应;溶解气体还会引起某些样品的氧化降解,对分离和分析结果带来误差。因此,使用前必须进行脱气处理。常用的脱气法有以下几种:(1)加热脱气法;(2)抽气脱气法;(3)吹氦脱气法;(4)超声波振荡脱气法。15-13 什么叫反相色谱? 试从固定相、流动相、流出次序、流动相极性的影响等几个方面比较正相和反相的区别。解 流动相的极性比固定相的极性强的色谱系叫反相色谱。例如以十八烷基硅胶键合相(ODS)为固定相,以甲醇/水作流动相,是典型的反相色谱。正相色谱和反相色谱这两种操作模式的主要区别见下表:正相和反相色谱的区别3-25 (填空题) 在原子吸收光谱法中,当吸收为1%时,其吸光度(A)为 。答:红外吸收光谱法6-7 试指出化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的红外谱图吸收有何区别?(Ⅰ) (Ⅱ)
题目解答
答案
7-2 下面化合物中,所指质子的屏蔽效应是否不同?试解释之。
解:由于氧的吸电子能力比碳大,因此,C-H质子的电子云密度比O-H质子的电子云密度大,故C-H质子被屏蔽的程度比O-H质子大。
7-4 比较下面化合物中,H和H 两种氢核,哪一种氢核的化学位移ppm更大?为什么?
解: H核的化学位移值ppm更大。因为H同时处在羰基和双键的去屏蔽区域,而H质子只处在双键的去屏蔽区。
7-5 随着氢核的酸性的增加,其化学位移值ppm将是增大还是减小?
答: 氢核酸性的增加即说明氢核核外电子云密度减小,屏蔽作用减小,化学位移向低场移动。因此,随着氢核酸性的增加,化学位移值ppm逐渐减小。
7-6 某混合物含有正辛烷CH(Ⅰ)和1-辛烯CH(Ⅱ),
(Ⅰ) (Ⅱ)
核磁共振谱图中所有氢质子峰的总面积为52个单元,其中δ= ppm的质子峰为两个单元,试指出辛烷和1-辛烯的相对比为多少?
解: 由于δ= ppm 是1-辛烯中末端双键上两个质子的化学位移,它由两个单元。据此可以计算如下:
1-
2- 辛烯中氢质子的总面积为 2÷2×16=16单元
辛烷中氢质子的总面积为 52-16=36单元
辛烷和1-辛烯的相对比 (36÷18)/(16÷16)=2/1
7-7 试指出下列化合物有多少不同种类的质子,及相应峰面积的比例。
(1)CHCHOH (2) CHCHCH
(3) (CH)CHCHCH(CH) (4)
解: (1)乙醇有三类不同的氢质子,CH、CH、和OH它们的峰面积相应为3:2:1。
(2)丙烷有两类不同的氢质子,两个CH基因是等性的,即CH和CH,它们的峰面积相应为3:1
(3)1,1,3,3-四甲基丙烷有三类不同的氢原子,即CH、CH和CH,它们的峰面积比应为6:1:1。
(4)环戊烷因所有的质子均是等性的,在谱图中仅存在一个吸收峰。所以无比利可推测。
7-14 某化合物的分子式为CHO,其NMR谱如图7-1所示,试指出该化合物的结构。
解: 根据不饱和度计算公式,可得其不饱和度为1。其谱图数据总结如下:
化学位移(δ) 重峰数 氢质子数 基团
三 3H CH-CH
四 2H CH-CH-O
单 1H -CHO
故该化合物的结构为
7-15 某化合物的分子式为CHO其NMR如图7-2所示,试指出该化合物的结构。
解:根据分子式,该化合物的不饱和度为2。其谱图数据总结如下:
化学位移(δ) 重峰数 氢质子数 基团
单 4H CH-CO
单 3H CH-OCO
10以上 单(宽峰) 1H -OH
故该化合物的结构为:
7-16 某化合物的分子式为CH,其NMR谱如图7-3所示。试指出该化合物的结构。
解:根据分子式,该化合物的不饱和度为4.
其谱图数据总结如下:
化学位移(δ) 重峰数 氢质子数 基团
单 3H CH-Ph
单 5H 单取代苯
故该化合物的结构为:
7-17 某化合物的分子式为CbHaO,其NMR谱如图7-4所示。试指出该化合物的结构。
解:根据分子式,该化合物的不饱和度为0.
其谱图数据总结如下:
化学位移(δ) 重峰数 氢质子数 基团
双峰 6H 异丙基上的两个CH
单(宽峰) 1H -OH