现代仪器分析(老师有要求的书本上的习题答案)

电位分析及离子选择性电极分析法 P216

6．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H +（a=X mol·L -1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V ，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V ；②0.329V ；③0.510V ；④0.677V ，试求各试液的pH 和H +活度 解：（1）ΔE 1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pH s ) ∵pH s =5.21

∴pH 1=2.76 aH+=1.74×10-3 mol·L -1 （2）ΔE 2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pH s ) ∵pH s =5.21

∴pH 2=7.24 aH+=5.75×10-8 mol·L -1 （3）ΔE 3=0.510-0.209=0.0592(pH3-pH s ) ∵pH s =5.21

∴pH 3=10.29 aH+=5.10×10-11 mol·L -1 （4）ΔE 4=0.677-0.209=0.0592(pH4-pH s ) ∵pH s =5.21

∴pH 4=13.12 aH+=7.60×10-14 mol·L -1

第9题不会做，找不到答案，会做的赶紧说一下。

分离分析法导论 P261

2．塔板理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？它的不足之处在哪里？ 答：塔板理论把整个色谱柱比拟为一座分馏塔，把色谱的分离过程比拟为分馏过程，直接引用分馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程。

塔板理论形象地描述了某一物质在柱内进行多次分配的运动过程，n 越大，H 越小，柱效能越高，分离得越好。定性地给出了塔板数及塔板高度的概念。

塔板理论的不足之处：某些基本假设不严格，如组分在纵向上的扩散被忽略了、分配系数与浓度的关系被忽略了、分配平稳被假设为瞬时达到的等。因此，塔板理论不能解释在不同的流速下塔板数不同这一实验现象，也不能说明色谱峰为什么会展宽及不能解决如何提高柱效能的问题。

3．速率理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？与塔板理论相比，有何进展？

答：速率理论的主要内容是范第姆特方程式：H=A+B/μ +Cμ

对色谱理论的贡献：综合考虑了组分分子的纵向分子扩散和组分分子在两相间的传质过程等因素。

与塔板理论相比，速率理论解释了色谱操作条件如何影响分离效果及如何提高柱效能。

4．何谓分离度，它的表达式是什么？应从哪些方面着手提高分离度？ 答：分离度是指相邻两色谱峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比。 表达式：R= R2R1

1/2(Y1+Y2)

可以通过提高塔板数n ，增加选择性γ2，1，容量因子k '来改善分离度。

5．色谱定性的主要方法有哪些？多机连用有什么优越性？

1与标样对照的方法；○2利用保留指数法定性；○3与其它答：色谱定性的主要方法有：○

方法结合定性。

多机连用能充分发挥色谱分离的特长，也能充分发挥质谱或光谱定结构的特长。

6．色谱定量常用哪几种方法？它们的计算公式如何表达？简述它们的主要优缺点。 答：色谱定量常用归一法、内标法及外标法。

归一法的计算公式：w i =mi /m=mi /(m1+m2+…+mn )=A i f i /( A1f 1+ A2f 2 +…+A n f n ) 内标法的计算公式：w i =mi /m=A i f i ms /（A s f s m）

归一法具有简便、准确的优点，对操作条件如进样量、温度、流速等的控制要求不苛刻。但是在试样组分不能全部出峰时不能使用这种方法。

内标法测定结果比较准确，操作条件对测定的准确度影响不大。

外标法标准曲线操作简便，不需用校正因子，但是对操作条件的稳定性和进样量的重现性要求很高。

(7.8.9题不是老师要求要做的，但是应该看看）

（3）甲基环己烯与甲基环己烷的分离度；（4）甲苯与甲基环己烯的分离度。 解：(1) ⎺n=(n1+n2+n3)/3=[16⨯(10.7/1.3)2+16⨯(11.6/1.4)2+16⨯(14.0/1.8)2]/3 =1050 (2) ⎺H=L/⎺n=40/1050=0.038㎝

(3) R AB =(tR(B)-t R(A))/[1/2(YA +YB )]=(11.6-10.7)/[1/2(1.3+1.4)]=0.67 (4) R CB =(tR(C)-t R(B))/[1/2(YB +YC )]=(14.0-11.6)/[1/2(1.4+1.8)]=1.50

8．有甲、乙两根长度相同的色谱柱，测得它们在范第姆特方程式中的各项常数如下：甲柱：A=0.07cm，B=0.12cm2·s -1，C=0.02s；乙柱：A=0.11cm，B=0.10cm2·s -1，C=0.05s。求：（1）甲柱和乙柱的最佳流速u 和最小塔板高度；（2）哪一根柱子的柱效能高？

解 (1)对甲柱有：u 最佳=(B/C)1/2=(0.12/0.02)1/2=2.45 cm·s -1 H 最小=A+2(BC)1/2=0.07+2(0.12×0.02) 1/2=0.168 cm 对乙柱有：u 最佳=(B/C)1/2=(0.10/0.05)1/2=1.41 cm·s -1 H 最小=A+2(BC)1/2=0.11+2(0.10×0.05) 1/2=0.251 cm (2)从(1)中可看出 甲柱的柱效能高。

9．有一A 、B 、C 三组分的混合物，经色谱分离后其保留时间分别为：t R （A ）=4.5min，t R

（1）B 对A 的相对保留值；（2）C 对B 的相（B ）=7.5min，t R （C ）=10.4min，t M =1.4min，求：

对保留值；（3）B 组分在此柱中的容量因子是多少？

解：(1) γB,A =t'R(B)/ t'R(A)= (7.5-1.4)/(4.5-1.4)=1.97 (2) γC,B =t'R(C)/ t'R(B)= (10.4-1.4)/(7.5-1.4)=1.48

(3) k'B = t'R(B)/tM =(7.5-1.4)/1.4=4.36

气相色谱法 P284

2. 气相色谱仪一般由哪几部分组成？各有什么作用？ 答：气路系统——进样系统——分离系统——检测系统——信号处理与显示系统（说明各部件的作用）

气路系统：提供连续运行，并具有恒定流速的纯净载气和辅助气； 进样系统：定量引入试样瞬间汽化（包括汽化室和进样装置）； 分离系统：将混合组分分离成单一组分；

监测系统：将色谱柱后流出物的浓度或质量信号转化为易被监测的电信号装置； 信号处理与显示系统：信号放大与数据处理，并显示测定结果。 温控系统：汽化室、色谱柱和检测器恒温箱都需要加热和温控。

4．对载体和固定液的要求分别是什么？如何选择固定液？

1表面应是化学惰性的，即表面没有吸附性或吸附性很弱，更不能答：对载体的要求：○

2多孔性，即表面积较大，使固定液与试样的接触面较大；○3热与被测物质起化学元反应；○

4对载体粒度一般选用40～60目，60～80目稳定性好，有一定的机械强度，不容易破碎；○

或80～100目。

1挥发性小，在操作温度下有较低蒸气压，以免流失；○2热稳定 对固定液的要求：○

3对试样各组分有适当的溶解能力；○4具有性好，在操作温度下不发生分解，呈液体状态；○

5化学稳定性好，不高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力；○

与被测物质起化学反应。

固定液的选择，一般根据“相似相溶原则”进行。

5．试比较红色担体和白色担体的性能。

答：红色担体孔穴多，孔径小，比表面大，可负担较多固定液。缺点是表面存在活性吸附中心，分析极性物质时易产生拖尾峰。

白色担体表面孔径大，比表面积小，pH 大，表面较为惰性，表面吸附作用和催化作用小。

第7题不会做，找不到答案，会做的赶紧说一下。

高效液相色谱 p301

1. 高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统 5. 什么叫化学键和固定相？它的突出优点是什么？

定义：利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面形成的固定相称为化学键合固定相. 优点:①固定相表面没有液坑, 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, 可应用与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和馏分的收集. 6. 正相色谱法：极性弱的组分先出峰 反相色谱法：极性强的组分先出峰 7. 容量因子的计算公式： k '= t'R /tM k'=(29.1-1.05)/1.05=26.7

第9题不会做，找不到答案，会做的赶紧说一下。

质谱分析法 P183

1. 质谱仪器的离子源有哪几种？各有何特点？ 1) 电子电离源：离子的产率高、稳定性好

2) 化学电离源：碎片离子较少，质谱图大为简化，易于解析 3) 电喷雾电离源：适于精细研究，如药物及蛋白质分析

4) 基质辅助激光解吸离子源：用于飞行时间质谱，适合测定多肽、蛋白质、DNA 片断、多糖等的相对分子质量

2. 质谱仪器质量分析器主要有哪几种？ 1）扇形场质量分析器（单聚焦、双聚焦） 2）飞行时间质量分析器

3）离子阱质量分析器 4）四极杆质量分析器

红外吸收光谱法 P103

2. 产生红外吸收的条件是什么？是否所有分子振动都会产生红外吸收？为什么？ 条件：1）辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等 2）辐射与物质之间有耦合作用

否，因为只有发生偶极矩变化的振动才会产生

2. 产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收？为什么？

答：产生红外吸收的条件是：a. 辐射应具有刚好能满足物质振动能级跃迁时所需的能量；b. 辐射与物质之间有偶合作用。并非所有的振动都会产生红外吸收，如对称分子N 2、O 2、H 2 （对于非极性完全对称的双原子分子，其正负电荷中心的距离d=0，偶极矩μ=q*d=q*0=0，分子的振动并不引起μ的改变，因此，它与红外光不发生偶合，所以不产生红外吸收）。即，除了对称分子外，几乎所有具有不同结构的化合物都有不同的红外光谱。

4. 影响红外吸收基团频率（波数σ）的因素有哪些？

① 内部因素：a. 诱导效应（I 效应）；b. 共轭效应（C 效应）；

c. 氢键效应

② 外部因素：a. 物态的影响；b. 溶剂的影响 5. 傅里叶变换红外光谱仪的突出优点是什么？ （1）、测定速度快 （2）、灵敏度和信噪比高

（3）、分辨率高 （4）测定的光谱范围宽

7. Answer:

(a) σ=1307＊K 1/2/Ar 1/2=1307＊5.11/2/(12/13) 1/2=3072.1 cm-1 (b) σ=1307＊K 1/2/Ar 1/2=1307＊5.91/2/(12/13) 1/2=3304.3 cm-1 (c) σ=1307＊K 1/2/Ar 1/2=1307＊7.61/2/(12＊12/24) 1/2=1471.0 cm-1 (d) σ=1307＊K 1/2/Ar 1/2=1307＊12.31/2/(12＊16/28) 1/2=1750.5 cm-1