儀器分析重點(diǎn).doc

氣相色譜：沸點(diǎn)低于400的各種有機(jī)或無機(jī)氣體試樣。液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物大分子、高分子等化合物及離子性化合物的分離分析。色譜流出曲線： 是柱后流出物通過檢測(cè)器產(chǎn)生的響應(yīng)訊號(hào)對(duì)時(shí)間或流動(dòng)相體積的曲線圖。調(diào)整保留時(shí)間 tR ：扣除死時(shí)間后的保留時(shí)間tR= tRtM反映組分真正與固定相作用所消耗的時(shí)間 相對(duì)保留值r21： 組分 2 與組分 1的 調(diào)整保留值之比： r21 = tR2 / tR1= VR2 / VR1 = k2 / k1 = K2 / K1r21只與柱溫、固定相及流動(dòng)相的性質(zhì)有關(guān)。 兩個(gè)相鄰組分的相對(duì)保留值也用作色譜體系分離選擇性指標(biāo)。總結(jié)： 色譜法是一種 分離分析 技術(shù)；混合物的分離過程就是各組分在色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的 分配過程；氣相色譜：填充柱色譜和毛細(xì)管柱色譜；液相色譜：分配色譜，離子交換色譜，凝膠色譜；保留值 是用于表征組分被固定相滯留程度的參數(shù)；進(jìn)行 定性 分析；色譜峰的面積或峰高用于 定量 分析；色譜峰的位置及其寬度用于色譜柱的 柱效 評(píng)價(jià)。 1. 分配系數(shù)（ partition coefficient） K2. 在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的濃度（單位：g / mL）比，稱為分配系數(shù)，用K 表示，即：3.分配比 （partition ratio）k在一定溫度下，組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的質(zhì)量比： k= 組分在固定相中的質(zhì)量/組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量=ms/mm分配系數(shù)與分配比都是衡量色譜柱對(duì)組分保留能力的參數(shù)，隨柱溫、柱壓的改變而變化。數(shù)值越大，該組分的保留時(shí)間越長。分配比可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)得tR = tM ( 1 + k ) 分配系數(shù)是組分在兩相間分配達(dá)到平衡時(shí)的濃度比，色譜分離的依據(jù)；由塔板理論可知 理論塔板數(shù) 越多，柱效越高，但不能說明被分離組分的實(shí)際 分離 效果；由速率理論可知選擇適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ嗔６?、載氣種類、液膜厚度及載氣流速可提高柱效；分離度 R 可定量描述混合物中兩個(gè)相鄰組分的實(shí)際分離程度，R = 1.5 作為完全分離的標(biāo)志。氣相色譜儀組成有5個(gè)部分：載氣系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)，分離系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；常用的載氣有：氫氣，氮?dú)?，氦氣和氬氣；氣相色譜柱有兩種類型：填充柱和毛細(xì)管柱；TCD是通用型檢測(cè)器，對(duì)所有物質(zhì)都響應(yīng)；FID是準(zhǔn)通用型檢測(cè)器，對(duì)幾乎所有有機(jī)物都響應(yīng)，靈敏度高于TCD；程序升溫是氣相色譜法常用的一種技術(shù)。 氣固色譜固定相常用：活性炭，分子篩，氧化鋁和硅膠；氣液色譜固定液非常多，高沸點(diǎn)、難揮發(fā)的有機(jī)化合物都可；固定液的選擇原則：相似相溶；毛細(xì)管色譜法特點(diǎn)：不裝填料，消除了組分在柱中的渦流擴(kuò)散；固定液直接涂在管壁上，涂層很薄, 則氣相和液相傳質(zhì)阻力大大降低 ；方法特點(diǎn)：柱效高，分析速度快，靈敏度高，進(jìn)樣量?。唤Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有分流和尾吹裝置。操作條件：1.在氣相色譜實(shí)驗(yàn)操作中需要對(duì)下列參數(shù)進(jìn)行選擇：柱溫，氣化溫度，檢測(cè)器，載氣；2.在樣品組分沸點(diǎn)范圍太大時(shí)，需采用程序升溫技術(shù)；3.條件允許時(shí)，可考慮增加柱長。 定性定量方法：一般定性采用純物質(zhì)對(duì)照進(jìn)行（雙柱對(duì)照）；完全未知時(shí)采用聯(lián)用儀器定量校正因子是通過與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物一同進(jìn)樣而得，是相對(duì)值；歸一化法準(zhǔn)確，但需所有組分都出峰且有已知純物質(zhì)來計(jì)算校正因子；外標(biāo)法操作簡單，不需校正因子，但準(zhǔn)確性受操作條件影響較大；一般定量常采用內(nèi)標(biāo)法。高效液相色譜：HPLC法的特點(diǎn)：高壓、高效、高速、高靈敏度梯度洗脫是液相色譜法常用的技術(shù)，作用類似于氣相色譜法中的程序升溫技術(shù)梯度洗脫 通過改變流動(dòng)相組成或配比來增強(qiáng)或減弱洗脫能力，液相色譜常用的檢測(cè)器有：紫外檢測(cè)器，熒光檢測(cè)器，折光檢測(cè)器。液相色譜類型：正相色譜：流動(dòng)相的極性小于固定相反相色譜：流動(dòng)相的極性大于固定相化學(xué)鍵合相色譜為液相色譜法中最常用色譜離子交換色譜和離子色譜主要用于離子或在一定pH值下可離解的化合物凝膠色譜（空間排阻色譜）主要用于大分子化合物的分離及高分子化合物分子量分布的測(cè)定 電位分析法：電位分析法的實(shí)質(zhì)是通過在零電流下測(cè)定兩個(gè)電極間的電位差(電動(dòng)勢(shì))進(jìn)行分析測(cè)定，測(cè)量前后，被測(cè)物的濃度不發(fā)生改變。電位分析法的依據(jù)是利用化學(xué)電池內(nèi)電極電位與溶液中某種組分的濃度的關(guān)系進(jìn)行定量分析（能斯特方程）。參比電極：電極電位不隨溶液中離子濃度變化而變化，測(cè)量時(shí)保持恒定。指示電極（離子選擇性電極）：電極電位隨溶液中待測(cè)離子濃（活）度變化而變化。TISAB的作用： 保持較大且相對(duì)穩(wěn)定的離子強(qiáng)度，使活度系數(shù)恒定； 維持溶液在適宜的pH范圍內(nèi)，滿足離子電極的要求； 掩蔽干擾離子。 測(cè)F-過程所使用的TISAB典型組成：1mol/L的NaCl，使溶液保持較大穩(wěn)定的離子強(qiáng)度；0.25mol/L的HAc和0.75mol/L的NaAc, 使溶液pH在5左右；0.001mol/L的檸檬酸鈉, 掩蔽Fe3+、Al3+等干擾離子。 1.庫侖分析法根據(jù)電解過程中所消耗的電量來求出被測(cè)組分的含量。無須基準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液。 該法既適于常量分析又適于微量分析。尤其是某些電極反應(yīng)，其氧化型和還原型都是溶解的，不能用電解法析出。2.庫侖分析法的定量依據(jù)：法拉第電解定律3.控制電位庫侖分析法依據(jù)：不同離子有不同的析出電位，控制工作電極電位在被測(cè)離子的析出電位，即可達(dá)到分離的目的。4.控制電位庫侖分析法關(guān)鍵（1）保持工作電極電位恒定（2）電流效率100%庫侖滴定：庫侖滴定：在試液中加入一種過量的物質(zhì)，使此物質(zhì)在電極上反應(yīng)產(chǎn)生一種新物質(zhì)，然后被測(cè)物與之定量反應(yīng)。特點(diǎn)：該法不僅可以測(cè)定在電極上不能起反應(yīng)的物質(zhì)，而且易于控制電流效率達(dá)100%。滴定劑來自于電解時(shí)的電極產(chǎn)物，產(chǎn)生后立即與溶液中待測(cè)物質(zhì)反應(yīng)。價(jià)電子是指：電子、電子及雜原子上的未成鍵孤對(duì)電子（電子）生色團(tuán)與助色團(tuán)紅移和蘭移物質(zhì)紫外吸收的幾個(gè)特征吸收帶：非封閉共軛體系*躍遷( K帶），芳香環(huán)*躍遷+環(huán)骨架振動(dòng)（B帶），帶雜原子生色團(tuán)n p* 躍遷（R帶）共軛程度增大，吸收帶lmax 紅移溶劑極性對(duì)分子紫外吸收lmax 有影響紫外-可見分光光度計(jì)基本組成：光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示 .原子發(fā)射光譜分析法（AES）：是利用元素的原子或離子在熱或電能的激發(fā)下，其外層電子在不同能級(jí)之間的躍遷，發(fā)射不同的特征譜線，根據(jù)發(fā)射的譜線波長進(jìn)行定性分析，測(cè)量譜線的強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的方法。2.缺點(diǎn)：只能確定物質(zhì)的元素組成與含量，不能給出物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息；不適用于部分非金屬元素的分析。3.原子線：原子的外層電子躍遷產(chǎn)生的譜線4.自吸(self-absorption)：中心發(fā)射的輻射被邊緣的同種基態(tài)原子吸收，使輻射強(qiáng)度降低的現(xiàn)象 AES 光源的作用：為試樣的氣化、解離、原子化和激發(fā)提供能量AES儀的組成光源的作用：為試樣的氣化、解離、原子化和激發(fā)提供能量常用電光源的種類及其性能比較：直流電弧，交流電弧，電火花ICP光源的特點(diǎn)及光電直讀光譜儀的特點(diǎn)光電倍增管的工作原理及使用注意事項(xiàng)AES組成：激發(fā)光源分光系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)AAS：原子吸收光譜法是以測(cè)量氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)其共振線的吸收為基礎(chǔ)的分析方法。1.原子吸收光譜法是以測(cè)量氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)其共振線的吸收為基礎(chǔ)的分析方法。 2.銳線光源就是能發(fā)射出譜線半寬度很窄的發(fā)射線的光源。3.熱變寬(多普樂效應(yīng))和壓力變寬4.定量分析基礎(chǔ)：A = lg(I0/I) = K c1.特點(diǎn)(1)采用銳線光源(2)單色器在火焰與檢測(cè)器之間(3)原子化系統(tǒng)光源應(yīng)滿足如下要求：（1）發(fā)射銳線，即發(fā)射的共振線半寬度應(yīng)比測(cè)量吸收線的半寬度小得多；（2）輻射光穩(wěn)定、強(qiáng)度大，背景小。作用：發(fā)射出待測(cè)元素的共振線包括：空心陰極燈，無極放電燈2.空心陰極燈的原理施加適當(dāng)電壓時(shí)，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽極;與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，其在電場(chǎng)作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊; 使陰極表面的金屬原子濺射出來(陰極濺射)，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)，于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜。優(yōu)點(diǎn)：只有一個(gè)操作參數(shù)-電流。缺點(diǎn)：每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。（2） 原子化方法兩種:(1)火焰法（預(yù)混合型）(2)無火焰法（電熱高溫石墨爐） 火焰性質(zhì)a）化學(xué)計(jì)量焰 溫度高，干擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。乙炔/空氣（1/4）（b）富燃焰 還原性火焰，燃燒不完全，測(cè)定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、Al、稀土等。乙炔/空氣（1/3）（c）貧燃焰 火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測(cè)定。乙炔/空氣（1/6）1. AAS法的特征參數(shù)：靈敏度及檢出限2. AAS法操作條件:分析線，燈電流，火焰種類，燃燒器高度 3. 定量分析方法：標(biāo)準(zhǔn)加入法的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算方法：當(dāng)測(cè)定元素含量較低、基體干擾較大，又不易模擬樣品的基體來配制標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)采用。該法可消除基體干擾；不能消除背景干擾。1. 干擾類型：光譜干擾，物理干擾，化學(xué)干擾2. 干擾產(chǎn)生的原因3.（掌握）消除干擾的方法(a)背景校正的方法：氘燈法和塞曼效應(yīng)法(b)物理干擾的消除法：標(biāo)準(zhǔn)加入法(c)各種化學(xué)干擾抑制劑：釋放劑，保護(hù)劑，緩沖劑及消電離劑（電離緩沖劑）原子熒光： 三種類型：共振熒光、非共振熒光與敏化熒光（1）共振熒光共振熒光：氣態(tài)原子吸收共振線被激發(fā)后，激發(fā)態(tài)原子再發(fā)射出與共振線波長相同的熒光；熒光猝滅： 受激發(fā)原子與其他原子碰撞，能量以熱或其他非熒光發(fā)射方式給出，產(chǎn)生非熒光去激發(fā)過程，使熒光減弱或完全不發(fā)生的現(xiàn)象。 熒光猝滅程度與原子化氣氛有關(guān)，氬氣氣氛中熒光猝滅程度最小。如何恒量熒光猝滅程度？ 熒光量子效率： F = F f / F a F f 發(fā)射熒光的光量子數(shù)；F a吸收的光量子數(shù)之比； 熒光量子效率1光源：高強(qiáng)度空心陰極燈、無極放電燈、可調(diào)頻激光器； 可調(diào)頻激光器：高光強(qiáng)、窄譜線；原子化裝置：與原子吸收法相同；色散系統(tǒng)：光柵、濾光器；檢測(cè)系統(tǒng)：特點(diǎn)： 光源與檢測(cè)器成一定角度； 1. 紅外光譜產(chǎn)生要兩個(gè)條件：(1)輻射的能量等于分子振動(dòng)躍遷所需的能量即能級(jí)差； (2)分子振動(dòng)時(shí)有瞬間偶極矩變化。2. 每種基團(tuán)的特征頻率都在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，利用峰位，峰形和峰強(qiáng)可以進(jìn)行基團(tuán)結(jié)構(gòu)的確認(rèn)。3. 基團(tuán)的峰位由它的振動(dòng)形式?jīng)Q定，振動(dòng)形式分為伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。伸縮又分為對(duì)稱伸縮和不對(duì)稱伸縮；彎曲分為面內(nèi)和面外。4. 一般雙原子化學(xué)鍵的峰位由兩個(gè)因素決定：(1)化學(xué)鍵越強(qiáng)（力常數(shù) K 越大），峰位出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。(2)原子的質(zhì)量越小，峰位出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化:(1)吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)(2)共軛使雙鍵變?nèi)酰瑔捂I變強(qiáng)，故雙鍵峰位低移，單鍵峰位高移。(3)振動(dòng)的偶合作用使原吸收峰分裂為一高一低兩個(gè)峰。(4)氫鍵使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)，彎曲振動(dòng)向高波數(shù)方向移動(dòng)，同時(shí)峰形變寬。二、制樣方法1）氣體氣體池2）液體：液膜法難揮發(fā)液體（BP 80C）溶液法液體池3) 固體:研糊法（液體石臘法）KBr壓片法薄膜法1.分子產(chǎn)生熒光必須具備的條件（1）具有合適的結(jié)構(gòu)；（2）具有一定的熒光量子產(chǎn)率。 熒光量子產(chǎn)率（j）：4.各種散射光的影響 與激發(fā)波長相同的瑞利散射；波長稍長或稍短的拉曼散射等。判斷方法：改變激發(fā)波長，散射光波長改變，熒光波長不變 測(cè)量熒光的儀器主要由四個(gè)部分組成：激發(fā)光源、樣品池、雙單色器系統(tǒng)、檢測(cè)器。特殊點(diǎn)：有兩個(gè)單色器，光源與檢測(cè)器通常成直角。1. 特點(diǎn)（1）靈敏度高 比紫外-可見分光光度法高24個(gè)數(shù)量級(jí)；為什么？（P353)，檢測(cè)下限：0.10.1mg/mL（2）選擇性強(qiáng) 既可依據(jù)特征發(fā)射光譜，又可根據(jù)特征吸收光譜測(cè)定；信息豐富（3）試樣量少，痕量分析 缺點(diǎn)：應(yīng)用范圍小?；瘜W(xué)發(fā)光1. 靈敏度極高 例：熒光素酶和磷酸三腺甙(ATP)的化學(xué)發(fā)光分析，可測(cè)定2*10-17 mol/L的ATP，即可檢測(cè)出一個(gè)細(xì)菌中的ATP含量2. 儀器設(shè)備簡單 不需要光源、單色器和背景校正；3. 發(fā)射光強(qiáng)度測(cè)量無干擾 無背景光、散射光等干擾；4. 線性范圍寬5. 分析速度快缺點(diǎn)：可供發(fā)光用的試劑少；發(fā)光反應(yīng)效率低（大大低于生物體中的發(fā)光）；機(jī)理研究少。 發(fā)光反應(yīng)可采用靜態(tài)或流動(dòng)注射的方式進(jìn)行： 靜態(tài)方式：用注射器分別將試劑加入到反應(yīng)器中混合， 測(cè)最大光強(qiáng)度或總發(fā)光量；試樣量小，重復(fù)性差； 流動(dòng)注射方式：用蠕動(dòng)泵分別將試劑連續(xù)送入混合器，定時(shí)通過測(cè)量室，連續(xù)發(fā)光，測(cè)定光強(qiáng)度；試樣量大；（1）在相同 B0 下，不同的核，因磁旋比不同，發(fā)生共振的頻率不同，據(jù)此可以鑒別各種元素及同位素。 （2）對(duì)同一種核，g 一定，當(dāng)B0 不變時(shí)，共振頻率不變；當(dāng)B0 改變時(shí)，共振頻率也隨之而變。3）核磁共振產(chǎn)生的條件(a) 核有自旋(磁性核I 不等于 0)(b) 有外加磁場(chǎng)，能級(jí)分裂(c) 照射頻率與外磁場(chǎng)的關(guān)系 n0 = gr B0 / (2 Pi)氣體和低黏度液體中的弛豫過程屬于縱向弛豫，弛豫效率恰當(dāng)，譜線窄；固體和黏滯液體樣品，容易實(shí)現(xiàn)橫向弛豫，譜峰寬。磁場(chǎng)的非均勻性對(duì)譜線寬度的影響甚至超過了T1 和T2的影響，要求整個(gè)樣品測(cè)試期間及整個(gè)樣品區(qū)域保持磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化小于10-9，為此樣品管必須高速旋轉(zhuǎn)。在有機(jī)化合物中，各種氫核周圍的電子云密度不同,引起共振頻率不同，即共振吸收峰位移，這種現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。2) 為什么用TMS作為基準(zhǔn)? a. 12個(gè)氫處于完全相同的化學(xué)環(huán)境，只產(chǎn)生一個(gè)尖峰； b. 屏蔽強(qiáng)烈，位移最大。與有機(jī)化合物中的質(zhì) 子峰不重迭； c. 化學(xué)惰性；易溶于有機(jī)溶劑； d. 沸點(diǎn)低，易回收。d