儀器分析復(fù)習(xí)筆記

1、色譜分析色譜法的分離原理：混合物中各組分在經(jīng)過由固定相和流動相組成的體系時，由于各組分性質(zhì)上的差異， 在兩相中具有不同的分配系數(shù);當(dāng)兩相作相對運動時，各組分隨流動相一起流動，并在兩相中進行反復(fù)多次的分配，使各組分最終得以分離。一、氣相色譜a. 概念氣相色譜：流動相是氣體，固定相是固體或液體的色譜法稱為氣相色譜法?；€：反映檢測器系統(tǒng)噪聲隨時間變化的線基線漂移：基線隨時間定向的變化基線噪聲：由各種因素引起的基線起伏保留值：試樣中各組分在色譜柱中的滯留時間,由色譜分離過程中的熱力學(xué)因素控制，作定性參數(shù) 死時間tM:不被固定相吸附或溶解的物質(zhì)進入色譜柱時，從進樣到出現(xiàn)極大值所需時間保留時間tR:試樣

2、從進樣到柱后出現(xiàn)峰極大值所經(jīng)歷的時間調(diào)整保留時間 tR tR = tR- tM程序升溫：指色譜柱的溫度按照組分沸程設(shè)置的程序連續(xù)地隨時間線性或非線性逐漸升高，使柱溫與組分的沸點 相互對應(yīng)，以使低沸點組分和高沸點組分在色譜柱中都有適宜的保留、色譜峰分布均勻且峰形對稱。各組分的保留 值可用色譜峰最高處的相應(yīng)溫度即保留溫度表示。b. 流程示意圖圖住相色譜儀洗穏示意圖12凈化器卡3稚壓閥$ 4針形閥丿5壓力計審67進樣器？ 8氣化室$ 9色譜柱,W 槍測痔$ 11皂膜淒畳計| 112一控制儀I 13記錄儀c. 分離過程溶解-脫溶解-再溶解-再脫溶d. 原理氣相色譜法亦稱氣體色譜法或氣相層析法，是以氣體

3、為流動相的柱色譜分離技術(shù)。它分離的主要依據(jù)是利用樣品中 各組分在色譜柱中吸附力或溶解度不同，也既是利用各組分在色譜住中氣相和固定相的分配系數(shù)不同來達到樣品的分離。對于氣 一固色譜（也叫吸附色譜），它的分配系數(shù)確切地講，應(yīng)稱吸附平衡常數(shù)，主要用于永久性氣體或氣態(tài) 烴等的分離分析。本課程主要介紹氣一液色譜。e. 色譜流出曲線這種以組分的濃度變化(或某種信號)作為縱坐標，以流出時間(或相應(yīng)流出物的體積)作為橫坐標，所繪出的曲線稱為 色譜流出曲線。f. 色譜分析的依據(jù)(1) 色譜峰的位置(即保留時間或保留體積)決定于物質(zhì)的性質(zhì)，是色譜定性的依據(jù);(2) 色譜峰的高度或面積是組分濃度或含量的量度，是色譜

4、定量的依據(jù)；(3) 色譜峰的位置與其寬度，可以對色譜柱分離的情況進行評價。(4) 樣品中所含組分數(shù)(峰個數(shù))g. 理想的氣液色譜法條件(1) 在色譜柱內(nèi)任何點兩相的比例恒定。(2) 載氣流在色譜柱內(nèi)任何部位均一樣.(3) 在兩相中無論哪一相里都不發(fā)生成分分子的縱向擴散作用。(4) 組分分子在兩相間的分配平衡能瞬間完成。h. 分離度R作為色譜柱的總分離效率(能)指標，其定義為相R=( tR2 tp)1 2W 丫2)為判斷兩種難分離組分在色譜柱中真實的分離效果，常用分離度 鄰兩組分的色譜峰保留值之差與兩個組分峰寬總和之半的比值i. 檢測器(1) 積分型檢測器：顯示某一組分含量隨時間的累加，該檢測器

5、所給的響應(yīng)信號與流出組分總量成比例。(2) 微分型檢測器：i. 濃度型微分檢測器被測組分和載氣相混合，檢測器的響應(yīng)值和組分的濃度成比例，檢測器的瞬間響應(yīng)值(峰高)本質(zhì)上與載氣流速無關(guān)，而積分響應(yīng)值(峰面積)則與流速成反比。包括熱導(dǎo)、電子捕獲(非離解型)、氣體密度、超聲等檢測器。ii.質(zhì)量型微分檢測器載氣把被測組分帶入檢測器，檢測器的響應(yīng)信號和單位時間內(nèi)進入檢測器的組分的量成比例，檢測器的響應(yīng)值(峰高)取決于單位時間組分進入檢測器的質(zhì)量；也就是說當(dāng)進樣量一定時，峰高與流速成正 比，而峰面積則與流速無關(guān)。包括氫焰離子化、火焰光度計以及氮磷檢測器等。j. 檢測器的性能指標(1) 噪聲：短時噪聲是信號

6、在有限的范圍內(nèi)較迅速的偏移。長時噪聲是較長的時間內(nèi)信號逐慚地偏移。(2) 靈敏度：可用相當(dāng)于單位量的被測成分的峰面積表示靈敏度。iii.濃度型檢測器峰面積載氣流量成分量iv.質(zhì)量型檢測器廠峰面積1 成分的量(3)檢測限(亦稱檢測度或敏感度):D則是能區(qū)別于這個噪聲水平N的最小檢測量，通常它相當(dāng)于噪噪聲水平是噪聲連續(xù)存在時的平均值，而檢測限 聲水平的2倍。2ND=S(4)選擇性：熱導(dǎo)檢測器是基于樣品和載氣有不同的導(dǎo)熱率，因而它是通用型檢測器。而電子捕獲檢測器則是對捕獲電子能力強 的物質(zhì)有很高的敏感度；火焰光度檢測器對硫和磷化物比對烴類的靈敏度高幾千倍，所以二者均為選擇性檢測器。(5)線性范圍檢測

7、器的線性范圍是指樣品濃度和應(yīng)答值呈線性關(guān)系范圍內(nèi)最大與最小濃度之比。(6) 響應(yīng)時間指進入檢測器的一個組分輸出達到其真值的63 %所需的時間(7) 基流(也稱“本底電流”或“零電流)沒有任何樣品加到載氣中時，檢測器所產(chǎn)生的信號。這里我們傾向于稱為“零電流”，因為這樣更適用于所有檢測器。零電流一般越小越好，檢測器零電流的大小，是衡量檢測器是否正常的重要數(shù)據(jù)之一。(8) 穩(wěn)定性穩(wěn)定性系指檢測器的噪聲和基線漂移，以及檢測器對操作條件(氣體流速、壓力、溫度)的波動，對敏感度和響應(yīng)值的重現(xiàn)性。檢測器的穩(wěn)定性是檢測器固有的性質(zhì)，它僅與檢測器的設(shè)計、結(jié)構(gòu)和操作條件有關(guān)，而儀器的穩(wěn)定性是 儀器的綜合性能。k.

8、 常用檢測器表47常用g相色譜栓測器性能一覽表熱導(dǎo)(TCD)氯嗆離子出(F1D)電子捕獲 (ECD)(FKD)用途所有化合物有機化合物歯化物朮含氣化呑物響應(yīng)性質(zhì)詼度型就度型(非離解型h 質(zhì)St匏(離解型)訪量型載氣NzxAr+SCH*N.Jle2 x 10LL曠先川1曠吐_1曠同1 曠 ltg/a(&)良優(yōu)可可蛉性范幗訶10n T訶7104盤度棍隈40QeC釗代225350X7站化響應(yīng)時間1005Qms1ms1-S 51ms定，測直電橋用高 椿度蟻電電源丸源要嚴格療 化*秋夫器他測 1O-11(A)無干擾載氣要除口，采用 脈沖武ECD質(zhì)就好的從光片 和尤電倍唱管、僉 適的O/Htt(1)熱導(dǎo)檢

9、測器(TCD)原理是根據(jù)不同物質(zhì)有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。如圖中的A和B兩個通氣孔道都通人純載氣時，由于氣體把熱絲上的熱量帶走一部分，熱絲(4)及(5)的溫度均下降，但是因為與的阻值(即相當(dāng)于圖中的 RS和S1)相等，載氣氣流速度 也相等，即帶走的熱量也相等，兩根熱絲(通過電流使其加熱到一定的溫度)的溫度下降也相等。因而在平衡時，RS和S1的電阻也相等。反映在惠斯登電橋上無信號輸出。但是當(dāng)B通氣孔道有樣品通過時，樣品的導(dǎo)熱系數(shù)和載氣不同，因而從 A、B二孔道帶走的熱量就不相等，熱絲(4)與(5)溫度就不同，相應(yīng)的電阻值就不一樣。所以惠斯登電橋就不平衡了，于是就有信號輸出。 而且當(dāng)B孔道中樣品濃度越大、

10、兩個孔道中熱絲的電阻差別也越大，輸出的信 號也越大。(2)氫焰離子化檢測器 (FID)在農(nóng)藥常量分析中廣為應(yīng)用。國卜14蕊導(dǎo)拴篤器示蠻陽4熬雀r歩琴罟H $鸚卷(工作m1) 4-16輒姑子化松則祚1 罩b i世腿駁；3扳化也島口盤一拓啦需，6C-化學(xué)離子化理論，即正離子的產(chǎn)生是由于有機物在火焰中產(chǎn)生裂解，生成被激 發(fā)的分子、自由基和自由原子，它們進行碰撞和能量交換，從而形成正離子。也產(chǎn)生電子。(3)電子捕獲檢測器(ECD)廣泛用于殘留量分析。載氣N2被放射源放出來的 B射線電離，生成正離子和低能量電子， 在此過程中大量的自由電子在電場作用下奔向陽極，在大量電子 向陽極運動的過程中有一部分又與正

11、離子復(fù)合，達到平衡時就形 成檢測器的基流。當(dāng)有電負性的組分進入檢測池時，它就捕捉池 中的電子，于是基流就降低。形成色譜峰。(4)火焰光度檢測器(FPD)在農(nóng)藥的殘留量分析中具有重要作用。從色譜柱流出的含硫或含磷化合物的載氣，先與空氣混合，從檢測器下部進入火焰噴嘴，噴嘴周圍的小孔供給過量的 氫氣(富氧火焰)，點燃后可形成一穩(wěn)定的火焰。在適當(dāng)?shù)臏囟认铝蚧衔锟缮杉ぐl(fā)態(tài)的分子，當(dāng)它回到基態(tài)時，發(fā) 射出350 一 430 nm的特征光譜，在 394nm的最大波長處， 借助濾光片測定其光強，從而測得化合物的含量。用*姑次增址歴松伺蔚|址電熔15管1 23址片；3花益t丸繪liL E歐嘴*韭耳&nl.

12、色譜柱m. 固定液涂于色譜柱(空心柱除外)填充物表層的液膜狀物質(zhì)即固定液。它在氣相色譜分析中對各組分的分離起著決定性作用。n. 氣-液填充色譜柱是在柱管中裝填著表面涂有一薄層高沸點有機物液膜的惰性固體作為固定相，高沸點有機化合物是固定液，而惰性 固體是載體。o擔(dān)體承擔(dān)固定液的固體材料。 擔(dān)體又稱載體。把固定液涂漬在擔(dān)體表面上，形成均勻薄膜，就構(gòu)成氣液色譜柱的填充物。擔(dān)體表面的活性是造成色譜峰形成拖尾的主要原因p.試漏只要將柱管全部浸入水中，將出口堵死，人口通人氮氣(N2)在高于使用的操作壓力下，以管壁沒有氣泡冒出為合格。q.定性分析一般根據(jù)色譜保留值進行定性分析r.定量分析依據(jù)：被測組分的重量

13、或該組分在載氣中的濃度與色譜圖上的峰面積或峰高成正比。常用的定量方法：(1)歸一化法內(nèi)標法若測定樣品中某一組分或某幾個組分的含量，可以把一定量的某一種純物質(zhì)，加入到樣品內(nèi)作為內(nèi)標物，然后 進行色譜定量計算。計算方法為：通過測出內(nèi)標物的峰面積和欲測定組分的峰面積后，計算該組分的含量。(3)外標法。用配制已知濃度的標準樣進行色譜分析，以各組分的峰高或峰面積和與其相對應(yīng)的濃度作標準曲線，然后在與標準試樣測定時同樣的操作條件分析試樣并與標準樣進行比較。根據(jù)試驗結(jié)果，從標準曲線中計算出試樣的濃 度。工廠的日?？刂品终?，較多采用這種方法。項口歸訛法計尊公式P* =次 10 D%P*xKk D0%WP.-A

14、.K, xlQJ適用范餌適用于常量分折，試樣中全 部組分流出適用于按雖組分的精確定適用于工廠常規(guī)分析優(yōu)點操作條件對蠟果影響不大紡果較精確，對撓作條件 要求不嚴快速方憧點祕定低會量和微呈雜質(zhì)時保養(yǎng)較大，不宜采用毎次分新，盟求稱址較芮 麻炯，需契純內(nèi)棟物松作矢忡對結(jié)杲曲響較 大v希要純的外標物對檢制器 線性要求低低對筑分 要求仝部俎分洼出郴有響應(yīng)戡測組分與內(nèi)標物流db 并有響應(yīng)皺測飢好流出冇響應(yīng)叢4T各種定量方法的比較液相色譜a.選擇性色譜離的指標，亦稱分離因子。它是兩柱的選擇性是衡量二個化合物能否分個組分凈保留時間的比 或兩個組分的平衡分配之比。to為溶劑保留時間，ti和t2為峰1和峰2的保留時

15、間，:.（選擇性）=t2 to =匹式中ki和k2是農(nóng)藥1和2的分配系數(shù)。ti to ki（即相對保留值）b.容量因子某一特定化合物在色譜柱上的容量因子是衡量該柱對此化合物的保留特性，化合物的凈保留時間與非滯留時間之比,ti totoC柱效柱效是衡量某一特定色譜柱對化合物的譜帶展寬度和改善分離的能力 使用理論塔板的相當(dāng)高度 HETP （或H）較方便，它也是柱效率的量度。HETP =d. 分離度相鄰兩個峰的分離程度稱為分離度R。兩個峰尖之間距離越大，分離度越大；兩峰越寬則分離度越低。e. 流程圖R=t2 ti（尹1+ W2）i高壓輸液系統(tǒng)（貯液器、輸液泵、梯度淋洗裝置）2進樣系統(tǒng)（進樣器）3分離

16、系統(tǒng)（色譜柱） 4.檢測系統(tǒng)（檢測器）5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（記錄儀和積分儀）f. 常用的除氣方法1) 加熱法2) 抽真空法3) 超聲波處理可在貯液容器中充滿氮氣或氦氣防止某種溶劑被氧化g. 梯度洗脫所謂梯度洗脫是在一個色譜分析周期里不斷改變流動相的化學(xué)組分，使一些復(fù)雜混合物的分析能做到：1) 提高分辨能力；2)峰形得到改善；3)縮短分析周期。h. 進樣系統(tǒng)進樣器進樣、閥進樣、自動進樣器。i. 保護柱在分析柱前連接一根 3-5cm長的保護柱，可防止來自流動相和樣品中的不溶性微粒對色譜掛的堵塞，還可避免硅膠 或鍵合相的流失，可維護柱效。j. 檢測器是用于連續(xù)檢測柱流出物中不同組分及其含量的部件，主要用于

17、監(jiān)測經(jīng)色譜柱分離后的組分濃度的變化，并由數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)繪出圖譜來進行定性和定量分析。k. 常用的檢測器紫外檢測器(UVD )、示差折光檢測器(RID )、電導(dǎo)檢測器(ECD )、熒光檢測器(FD)和蒸發(fā)激光散射檢測器 (ELSD)l. 判定檢測器性能的指標(1) 靈敏度：以組分響應(yīng)曲線的斜率來表示，斜率愈大，表示靈敏度愈高。(2) 噪聲：與樣品無關(guān)的輸出信號的變化，除了由于儀器的電子系統(tǒng)、電源電壓或溫度的波動外，洗脫液的氣泡 和污染可能是出現(xiàn)噪聲的主要原因。(3) 漂移：基線隨時間增加而產(chǎn)生的定向緩慢變化，噪聲和漂移都直接影響檢測能力和分析工作的誤差。(4) 最小檢測限：色譜峰高度為最大噪聲兩

18、倍時的檢出量。(5) 線性范圍：檢測器輸出信號與被測組分量呈線性關(guān)系的范圍。m. 液固吸附色譜根據(jù)樣本中各組分對固定相表面吸附作用的差異，適用于分離溶于有機溶劑、具有中等分子量、非離子型的化合物。競爭吸附現(xiàn)象：試樣分子取代溶劑分子而吸附在吸附劑表面。如果溶劑分子吸附性強，則被吸附的試樣分子(X)相應(yīng)減少。流動相： 0 = (E0)a/Ae& 0值表示該流動相在選定吸附劑上相對極性地大?。?0值大，表示流動相地極性大，反之流動相地極性小。混合溶劑系統(tǒng)：(1) 洗脫劑將樣品溶解和將各組分分離(2) 調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)保留時間的長短，并改善樣品中某些分離不理想的組分。n. 液液分配色譜組分在固定相中的濃度

19、v K組分在流動相中的濃度K VS根據(jù)樣品組分在互不相溶的兩種液相中分配系數(shù)的不同，來實現(xiàn)分離分析的。 組分在固定相中的濃度和在流動相中的濃度之比即為分配系數(shù)KK值大，物質(zhì)在柱中停留時間長，移動速度慢，保留體積大，保留時間長： K值小，移動諫度快，保留時間短。正相液液色譜：極性固定相和非極性溶劑作流動相反相液液色譜：非極性固定相和極性流動相采用強極性溶劑如水、甲醇、乙腈或無機鹽的緩沖液作為流動相。(以水為基本溶劑，改變水一甲醇或水一乙腈的配比，可改變樣品組分的K值，因而獲得較好的分離。)采用的固定相表面是極性小的烴基，如十八烷基、辛烷基和苯基等。正相和反相液液色譜的區(qū)別:固定相極性溶劑極性樣本

20、洗脫次序 增加溶劑極性的效果正相極性大或中等極性小或中等非極性先出來降低洗脫時間反相極性小或中等極性中等或大極性強先出來增加洗脫時間0.離子交換色譜基于離子交換劑上可電離的離子與流動相中具有相同電荷的組分離子間進行可逆交換。凡是能在流動相中離解的組分都可以用離子交換色譜法進行分離和分析。陽離子交換劑：其骨架帶負電荷，能吸引或保留帶正電荷的離子。帶有磺酸基和羧基陰離子交換劑：其骨架帶正電荷，能吸引或保留帶負電荷的離子。帶有季胺基或胺基的交換容量：以結(jié)構(gòu)內(nèi)部起交換作用的離子基團的濃度來表示的，即每克干交換劑可交換離子的毫（微）克當(dāng)量數(shù)。 pH低時，陽離子交換劑的離子化受到抑制，交換容量減少。陰離子

21、交換劑在pH高時也受到抑制。p.化學(xué)鍵合相色譜法化學(xué)鍵合相色譜是采用化學(xué)鍵合固定相的色譜。固定相：酯化鍵合（Si O C型）硅烷化鍵合（Si O Si 一 C型） q.內(nèi)標物在應(yīng)用氣相色譜進行農(nóng)藥分析時，有些因素如樣本量、氣體流速、柱溫和檢測器溫度以及所用溶劑的揮發(fā)性等，都 能影響檢測器的響應(yīng)，使用內(nèi)標物可以抵消這些影響，提高精密度和準確度。內(nèi)標物的選擇條件： 必須是在分析的樣本中沒有的成分； 其保留時間應(yīng)與樣本接近； 農(nóng)藥成分與內(nèi)標物之峰高（或峰面積）比應(yīng)該基本一致； 內(nèi)標物對樣本組分不起化學(xué)或其它作用； 內(nèi)標物應(yīng)該與樣本中所有的雜質(zhì)峰分開。此外，在高效液相色譜中，選擇內(nèi)標物時，要注意化合物

22、對紫外吸收光譜的響應(yīng)。內(nèi)標物種類：氣相色譜法一一鄰苯二甲酸酯和鏈烷高效液相色譜一一鄰苯二甲酸酯C6H4（COOR）2、取代苯基酮 C6H5 CO R和苯酚類化合物內(nèi)標法：R =標準品的峰高或峰面積 /內(nèi)標的峰高或峰面積為了確定一內(nèi)標物的保留時間，最好是取10 一 20倍于正常測定濃度的待分析農(nóng)藥，或增加儀器的靈敏度10一 20倍進樣次序為： 標樣溶液；樣本溶液；樣本溶液；標樣溶液。計算：D X m X P有效成分含量 = R2一m1D X mR m2R1 標樣與內(nèi)標物峰咼（或峰面積）比的平均值;R2 樣本與內(nèi)標物峰咼（或峰面積）比的平均值;ml標準品的稱樣量，g；m2樣本的稱樣量，g ；農(nóng)藥標

23、準品的百分含量3.薄層色譜法a. 概念利用色譜原理在薄層板上對混合物中各組分進行分離、純化和分析的方法。用于定性和半定量分析b. 原理按分離機制可以分為吸附、分配、離子交換及凝膠色譜法等（1）吸附薄層色譜法由于樣本各組分的理化性質(zhì)不同，它們在吸附劑上的吸附作用也不同，在展開劑中的洗脫作用也不同，各組分隨展開劑由原點向預(yù)定的前沿移動時，在兩相間反復(fù)進行吸附和解吸附，吸附強的組分難于被 展開劑溶解下來，移動速度小，吸附弱的成分較易被展開劑解吸附，移動速度較大，移動速度的差別， 使各成分分離。各組分經(jīng)展開后在薄層板上遷移距離的數(shù)值，可用比移值Rf （定性分析依據(jù)）表示。比移值（Rf值）=農(nóng)藥譜帶中心

24、至原點的距離（cm）展開劑刖沿至原點的距離（cm）影響分離效率的主要因素：展開劑的選擇和移動速度吸附劑的顆粒大小合適的展開距離樣點的濃度與大小吸附劑的種類：淀粉、菊根扮、滑石、碳酸鈣、碳酸鎂、硅膠、氧化鋁、活性碳、纖維素和聚酰胺等，常用的吸附劑主要是硅膠和氧化鋁。含水量高，吸附力減弱，活性降低吸附劑的細度在30 一 50訶較好展開劑的種類：石油醚、己烷v環(huán)己烷v苯v甲苯v氯仿v乙醚v乙酸乙酯v丙酮v乙醇v甲醇v甲酰胺v水v乙酸檢出方法：螢光硅膠板在紫外燈下顯色碘顯色氯化鈀顯色硝酸銀一氫氧化銨顯色定量分析法：直接測定法目測法、測面積法、薄層掃描儀法溶出定量法一一滴定法、極譜法、可見紫外分光光度法

25、光譜分析1.紅外光譜a. 概念屬于分子吸收光譜，紅外光譜是由分子振動能級的躍遷，并伴隨著分子中轉(zhuǎn)動能級的躍遷而產(chǎn)生的，所以紅外光譜 又稱為分子振動一轉(zhuǎn)動光譜。主要是定性分析當(dāng)連續(xù)的紅外輻射通過物質(zhì)其中某些頻率被物質(zhì)吸收。將通過物質(zhì)后的紅外輻射按波長或波數(shù)分開。逐一地測量 其透過率，并記錄下來，就獲得紅外光譜圖。b. 主要研究內(nèi)容中紅外區(qū)主要用于研究分子振動能級的躍遷c. 被測物性質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的對稱性差的，紅外吸收較強，對稱性好的則紅外吸收較弱不同的官能團吸收不同頻率的紅外光。不同官能團的極性或所能引起的偶極矩變化不同，紅外吸收峰的強弱就不同d. 定量分析依據(jù)比耳一朗勃特（Beer Lambert）定律。A = abc2.可見紫外分光光度法（波長范圍一一 400nm-800nm）a. 分光光度法概念根據(jù)物質(zhì)對光具有選擇性的吸收特征而建立起來的一種分析方法，通常又稱吸收光譜法。吸收光譜是可見光譜、紫 外光譜和紅外光譜的統(tǒng)稱。物質(zhì)的分子在室溫下，一般處于基態(tài)能級它受到電磁輻射的作用時，吸收一定能量的光子，使分子受到激發(fā)， 就從原來能量較低的基態(tài)能級躍遷到能量較高的能級（激發(fā)態(tài)），而產(chǎn)生吸收光譜。b. 分光光度計結(jié)構(gòu)由光源、分光系統(tǒng)（單色器）、吸收池、檢測器和記錄