第一章 绪论 1、掌握以下概念:分离,富集,浓缩,纯化,直接分离法,间接分离法。 分离是利用混合物中各组分在物理性或化学性质上的差异,通过适当的装置或方法,使各组分分配至不同的空间区域或在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。 富集是指在分离过程中使目标化合物在某空间区域的浓度增加。
浓缩是指将溶液中的一部分溶剂蒸发掉,使溶剂中存在的所有溶质的浓度都同等程度提高的过程。
纯化是通过分离操作使目标产物纯度提高的过程,是进一步从目标产物中除去杂质的分离操作。
直接分离法是将待测组分转入新相,而将干扰组分留在原水相中。 间接分离法是将干扰组分转入新相,而将待测组分留在原水相中。 2、分离分为哪两种形式?富集与浓缩有什么区别? 分离分为①将性质相近的一类组分从复杂的混合物体系中分离出来;②将某种化合物乙醇物质的形式从混合物中分离出来。 富集与浓缩均是分离过程,富集是将欲测量的组分集中到一较小体积的溶液中,从而提高其检测灵敏度。浓缩是溶剂与溶质的相互分离,不同溶质相互并不分离;而富集则涉及目标溶质与其他溶质的部分分离,不过,富集往往伴随浓缩。 3、分离在分析化学中有哪些作用?直接分离法有何优点? 作用:(1)将被测组分从复杂体系中分离出来后测定(2)把对测定有干扰的组分分离出来(3)将性质相近的组分相互分开(4)把微量或痕量的待测组分通过分离达到富集的目的。 直接分离法的优点:具有富集效果,提高方法的灵敏度,而间接分离法易造成被测组分的损失,降低分析方法的准确度。
4、定量分析对分离方法有何要求?根据被测组分的含量不同,对回收率有什么要求? 定量分析对分离方法的要求:(1)待测组分A在分离过程中的损失要小,即回收完全(2)干扰组分B的残留量小。
根据被测组分的含量不同,对回收率R的要求不同:常量组分(含量>1%):R≥99% ;微量组分(含量>0.1%):R≥95% ;痕量组分(含量>0.01%):R≥90%
第二章 色谱分离法 1、掌握以下概念:色谱分离法,固定相,流动相,分配系数。 色谱分离法:是一种多级分离技术,基于被分离物质分子在两相(一为固定相,一为流动相)中分配系数的微小差别而进行分离的方法。
固定相:在色谱法中,将装填在玻璃或金属管内固定不动的物质。分为:固体吸附剂、固体液(浸渍在担体上)、离子交换树脂等。
流动相:携带样品流过整个系统的液体或气体或超临界流体。 分配系数(K):是指在一定温度和压力下,组分在固定相和流动相之间分配达到平衡时的浓度之比值,即K=组分在固定相中的浓度/组分在流动相中的浓度。 混合物中各组分K相差越大,各组分越容易彼此分离。 2、固定相分为哪三种?色谱分离法的共同特点是什么? 固定相分为①固体吸附剂、②固体液(浸渍在担体上)、③离子交换树脂。
色谱分离法的共同特点:⑴色谱分离体系都有两相 ⑵色谱过程中,流动相对固定相做连续的相对运动,流动相浸透固定相 ⑶被分离样品各组分在两相具有不同作用力,从而因分配系数不同,得以分离。
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3、什么是薄层色谱分离法?按照固定相的种类不同,薄层色谱分为哪三类? 薄层色谱分离法:是以涂布于具有光洁表面的玻璃板、涤纶片或金属片等载体上的基质为固定相,以液体为流动相,流动相借毛细作用从固定相点样的一端展开到另一端,从而使物质得以分离的一种液相色谱技术。
按照固定相的种类不同,薄层色谱分为:①吸附薄层色谱、②分配薄层色谱、③离子交换薄层色谱。
4、如何计算R f和R r、R?R f与分配系数(k)有何关系?R为多大时,相邻两斑点可达基线分离? (1)比移值Rf=Vm/(Vm+KVs) Vm:薄层板上固定相的体积
Vs:薄层板上流动相(即展开剂)的体积
(2)相对比移值Rr=Rf(s) /Rf(r)=ls/lr
Rf(s) 和Rf(r)分别为组分s和参比物质r在同一展开条件下所测得的Rf值;ls和lr分别是原点至组分s和参比物质r的斑点中心的距离。
(3)分离度R=2d/(W1+W2) d:两斑点中心间的距离
W1 、W2 :两斑点的平均宽度
R f与分配系数(k)的关系:在一定的实验条件下,即Vm 和Vs固定,R f与K成反比。 R>1.5时,相邻两斑点可达到基线分离。
5、薄层色谱分离法对固定相有何要求?常用的固定相有哪四种?掌握Al2O3和硅胶的活性级别和吸附能力的关系。薄层色谱一般选择哪种级别的Al2O3? 要求:①具有较大的表面积和一定的吸附能力 ②对不同的组分有不同的吸附量 ③在所用的溶剂和展开剂中不溶解 ④与试样中各组分,溶剂及展开剂不起化学反应 ⑤颗粒均匀,细度一定,使用过程中不会碎裂。
常用的固定相:①硅胶 ②氧化铝 ③聚酰胺 ④纤维素
氧化铝活性按其吸附能力强弱分为五级,用Ⅰ--Ⅴ表示,活性级别越大,吸附能力越小,其活性与含水量有关,含水量越大,活性越低。 一般薄层色谱用的活性为Ⅱ~Ⅲ级。
6、什么是活化、脱活?Al2O3、硅胶的活化温度分别不能高于多少度?硅胶的活性中心是什么基团? 活化:加热驱除水分,增强吸附剂的吸附能力的过程。
脱活:向吸附剂加入水分,使吸附剂的吸附能力降低的过程。
氧化铝薄层的活化温度不能高于600℃,硅胶薄层的活化温度不能高于200℃。 硅胶的活性中心是硅羟基(或称为硅醇基团) Si-OH 。
7、展开剂的洗脱实质是什么?掌握石油醚,CCl4,甲苯,氯仿,丙酮,水的极性顺序。掌握以下几种有机物的极性顺序:烷烃,硝基化合物,酮,胺,羧酸,酚 展开剂的洗脱实质是:展开剂分子与欲分离组分竞争占据表面吸附中心的过程。 展开剂的极性:石油醚<CCl4<甲苯<氯仿<丙酮<水 极性:烷烃<硝基化合物<酮<胺<酚<羧酸 8、试解释三角形如何选择固定相和展开剂?掌握薄层色谱装置及操作流程图(见课件P6-7) 2
9、薄层色谱扫描仪由哪几个部件构成?了解薄层色谱操作中应注意的问题? 薄层色谱扫描仪由光源、单色器、样品台、检测器和记录器构成。 薄层色谱操作中应注意的问题:课件P10
10、什么是凝胶渗透色谱分离法?其有哪些特点?试用空间排斥理论解释凝胶渗透色谱的分离原理。 凝胶渗透色谱分离法(GPC)是以装填于玻璃或不锈钢柱的化学惰性的多孔固体凝胶物质为固定相,以液体为流动相,利用大小不同的分子在多孔固定相中渗透能力的差异,从而使物质得以分离的一种液相分配色谱技术。
特点:①该分离方法不依赖于流动相、固定相和溶质三者之间的作用力,从而对组成和性质十分相识但分子量不同的物质可以达到有效的分离 ②流动相的选择性比较简单,一般用单一的溶剂即可达到分离测定的目的 ③色谱柱没有超载问题,能接受的试样容量比其他液相色谱大10倍左右 ④操作简单,回收率较高,重复性好 ⑤应用较广,不仅可以分离相对分子质量从几百万到100范围中的分子,而且可以分离测定高聚物的分子量和分子量的分布。 空间排斥理论:假设在分离过程中,凝胶的孔洞内外处于扩散平衡状态,则当被分析的样品稀溶液被流动相带入到色谱柱后,分子能否进入凝胶(即固定相),取决于样品中分子的大小和凝胶微孔孔径的分布??P11-12
11、掌握排阻极限和渗透极限的概念和意义 排阻极限:是指不能进入凝胶颗粒空穴内部的最小分子的分子量。 意义:排阻极限代表一种凝胶能有效分离的最大分子量,大于这种凝胶的排阻极限的分子用这种凝胶不能得到分离。
渗透极限:是指能自由进入凝胶颗粒孔穴内部的最大分子的分子量。 意义:渗透极限代表一种凝胶能有效分离的最小分子量,小于这种凝胶的渗透极限的分子用这种凝胶不能得到分离。
12、如何选择凝胶色谱的填料和流动相 (1)凝胶填料的选择:填料规格主要根据目标物和与分离的杂质分子大小来决定,即要求凝胶的孔径和孔径的分布与试样分子量大小和分子量分布相匹配。
(2)流动相的选择:①能溶解样品并对凝胶有一定的膨胀力 ②与凝胶有某些相似性质,能浸润凝胶,防止凝胶的吸附作用 ③要与检测器匹配 ④熔点在室温以下,沸点高于实验温度,且粘度小 ⑤低毒、易纯化、化学性质稳定。
13、凝胶渗透色谱净化系统由几部分组成?最常用的检测器是哪两件?了解净化系统各部分的功能,掌握凝胶渗透色谱净化系统示意图。P13
凝胶渗透色谱净化系统由①溶剂储存器:用来存储凝胶渗透色谱的流动相 ②高压输液泵:用于将流动相在高压下连续不断地送入色谱柱系统,使样品在色谱柱中完成分离过程。
③进样装置:是将待分析样品引入色谱柱
④色谱柱:是凝胶渗透色谱精华系统的心脏,是实现分离作用的关键和最重要的部件 ⑤柱前过滤器:以防止流动相和样品溶液中微粒杂质堵塞连接管道和污染色谱柱 ⑥检测器:⑦样品收集装置:⑧计算机数据处理系统等部分组成。 最常用的检测器:紫外检测器(UV)、示差折光检测器(RI)
第三章 毛细管电泳分离法 1、毛细管电泳在技术上采取了哪两项重要改进?毛细管电泳分离法有何特点?
毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进 :一是采用了柱内径小于0.1mm的细内径的毛细管;二是采用了高达数千伏的电压。
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特点:①所需样品和流动相量少,实验成本低 ②高分析速度,高分辨率,高灵敏度 ③操作模式多,开发分析方法容易 ④应用范围广
2、掌握毛细管电泳分离法、电泳、电渗的概念。影响电渗流强弱的因素有哪些? 毛细管电泳分离法:是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力,根据样品中各组分之间迁移速度和分配行为的差异而实现分离的一类液相分离技术,其英文简称为CE。 电泳:是指溶液中带电粒子在电场中作定向移动的现象。
电渗:是指在电场作用下,毛细管中液体沿毛细管表面的整体移动现象。
影响电渗流强弱的因素:A、离子强度(增大溶液的离子强度,降低双电层厚度δ,从而减小电渗流) B、PH值(增大溶液的PH值,石英毛细管壁上的硅羟基的解离度增大,从而增大界面的有效电荷密度ζ,电渗流随之增加) C、阳离子表面活性剂(添加阳离子型表面活性剂,减小界面的有效电荷密度ζ,甚至是毛细管壁上相反电荷,从而使电渗减小或反转) D、添加剂(如添加NaCl和甲醇可降低电渗流;加入乙氰则可以增加电渗流)
3、试解释毛细管区带电泳分离法中,阴、阳离子和中性分子的受力情况及运动情况并解释电荷相同,离子半径不相同或离子半径相同,电荷不同的阴、阳离子的运动情况。P17 电场作用下,柱中出现电泳现象和电渗现象。带电粒子的迁移速度=电泳和电渗两种速度的矢量和。
阳离子:两种效应的运动方向一致,在负极最先流出。 中性粒子无电泳现象,受电渗流影响,在阳离子后来流出。 阴离子:两种效应的运动方向相反,电渗迁移率μ流出。 ∵μ
eo=ξ
eo>电泳迁移率μ
时,阴离子在负极最后
ε/4πη ξ= 4πδζ/ε ∴μeo=δζ/η
ξ:双电层中滑动面上的电动势 ε:介质(粒子所处的溶液)的介电常数 η:介质的粘度 δ:双电层的厚度 ζ:界面的有效荷电荷 μ=Q/6πηr
Q:带电粒子所带电荷 r:带电粒子的半径 阳离子的运动速度=μ
eo+μ
Q相同时,r↓,则μ↑,μeo不变,运动速度速度↑ eo不变,运动速度速度↑
r相同时,Q↑,则μ↑,μ→→运动速度速度↑,越先在负极流出。 阴离子的运动速度=μ
eo-μ
Q相同时,r↓,则μ↑,μeo不变,运动速度速度↓ eo不变,运动速度速度↓
r相同时,Q↑,则μ↑,μ
→→运动速度速度↓,越后在负极流出。 4、哪一种毛细管电泳模式可分离中性物质? 毛细管胶束电动色谱
5、会画毛细管电泳仪的简易示意图,并指出毛细管电泳仪的五大系统。P18 6、毛细管电泳有哪两种进样方式,电动进样有何缺点?应用最广泛的检测器是什么?定量和定性的依据是什么?
毛细管电泳的进样方式:①流体动力进样(又称压力进样) ②电动进样 电动进样缺点:①存在样品歧视 ②进样后样品组成不能代表实际样品溶液的组成 ③进样重
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