儀器分析小論文

-.z.色譜法的原理和應(yīng)用：**：班級：摘要色譜法是一種物理別離方法。將這種別離方法與適當(dāng)?shù)臋z測手段相結(jié)合，應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域就是色譜分析法。色譜分析法在當(dāng)代生物、醫(yī)藥、石油化工、食品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)色譜法和別的分析方法聯(lián)用技術(shù)越來越得到重視。關(guān)鍵詞色譜法氣象色譜高效液相色應(yīng)用未來開展1色譜分析法概述1.1色譜法1903—1906年，俄國植物學(xué)家茨維特在利用吸附原理別離植物葉色素的實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)立了色譜法，這是別離科學(xué)技術(shù)開展中的重要里程碑。色譜法利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的微小差異進(jìn)展別離。當(dāng)兩相做相對移動時(shí)，使被測物質(zhì)在兩相之間進(jìn)展反復(fù)屢次分配，這樣原來微小的分配差異產(chǎn)生很大的效果，使各組分別離，以到達(dá)別離、分析及測定一些物理化學(xué)常數(shù)的目的。1.2色譜法的分類按兩相分類氣體為流動相的色譜稱為氣象色譜，液體為流動相的稱為液相色譜。按固定相的外形分類固定相裝在色譜柱中或涂在柱壁上的色譜法稱為柱色譜；固定相呈平板狀的色譜法稱為平板色譜法。按別離機(jī)理分類主要有吸附色譜、分配色譜、離子色譜和體積排阻色譜等。1.3色譜法根本概念和術(shù)語保存值保存值是溶質(zhì)在色譜柱中滯留時(shí)間的數(shù)值。它取決于組分在兩相間的分配過程，是由色譜別離過程中的熱力學(xué)因素決定的。.1時(shí)間表示的保存值〔1〕死時(shí)間用來表征不被固定相保存的組分從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰最大值所要的時(shí)間，如圖中O’A’，即位流動相流經(jīng)色譜柱所需要的時(shí)間，要ｔＭ表示?！?〕保存時(shí)間表征組分從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰值最大所需要的時(shí)間，即組分經(jīng)過色譜柱的時(shí)間，用ｔＲ表示：〔3〕調(diào)整保存時(shí)間是組分在固定相上滯留的時(shí)間，及保存時(shí)間和死時(shí)間之差，用t'R表示：.2用體積表示的保存值死體積VM表征死時(shí)間內(nèi)流經(jīng)色譜柱的流動相的體積，及等于色譜柱內(nèi)流動相的體積：保存體積VR表征保存時(shí)間內(nèi)流經(jīng)色譜柱的流動相體積：〔3〕調(diào)整保存體積V'R表征調(diào)整時(shí)間內(nèi)流經(jīng)色譜柱的流動相的體積，即保存體積與死體積之差：V'R=VR-VM.3相對保存值ri,在一定色譜條件下，*一組分i的調(diào)整保存值與標(biāo)準(zhǔn)物s的調(diào)整保存值之比，稱為組分i對s的相對保存值ri,。分配系數(shù)和容量因子.1分配系數(shù)K又稱平衡常數(shù)，是指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間到達(dá)分配平衡時(shí)，組分在固定相中的濃度cs與流動相中的濃度cm之比，即.2容量因子k'表征在一定溫度和壓力下，組分在兩相間到達(dá)分配平衡時(shí)，組分在固定相中的質(zhì)量ms和在流動相中的質(zhì)量mm之比。.3分配系數(shù)K和容量因子k'的關(guān)系.4分配系數(shù)K及容量因子k;的關(guān)系色譜法是別離、分析方法塔板理論和速率理論，均以色譜過程中分配系數(shù)恒定為前提，故稱線性色譜理論。塔板理論塔板理論把色譜柱比作精餾塔，即色譜柱是由一系列連續(xù)的，相等的水平塔板組成。在每一個(gè)塔板上組分可以再兩相間迅速到達(dá)分配平衡，這段柱長稱為理論塔板高度，用H表示。只要分配系數(shù)有差異，經(jīng)過屢次分配各組分將得到別離。色譜柱長為L，n為理論塔板數(shù)。n越大,塔板數(shù)越多，分配次數(shù)越多：H越小，塔板高度越?。篖越長，組分別離越好?？鄢齮M的有效理論塔板數(shù)n有效為效能指標(biāo)。速率理論.1氣相色譜速率理論科學(xué)家提出速率理論，并沿用塔板理論中板高的概念，并充分考慮影響塔板高度的一系列動力學(xué)因素，指出理論塔板高度H是峰展寬的量度。范第姆特方程為：A為渦流擴(kuò)散相，為縱向擴(kuò)散項(xiàng)，為傳質(zhì)阻力相.2液相色譜速率理論方程液相色譜與氣相色譜的最大不同在于液體和氣體性質(zhì)相差懸殊。液體不可壓縮，這些差異對分子擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力又很大的影響。液相色譜速率理論方程為：色譜法與質(zhì)譜法的聯(lián)用色譜的定性、定構(gòu)造能力較差，但能能將復(fù)雜混合物別離；質(zhì)譜的定性能力強(qiáng)，但對混合物無能為力，因此催生了色譜—質(zhì)譜的聯(lián)用的可能，并開發(fā)出聯(lián)用技術(shù)。.1氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀〔GC—MS〕主要由三局部組成：色譜局部、質(zhì)譜局部和儀器控制盒數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。氣相色譜作為進(jìn)樣系統(tǒng),充分發(fā)揮其高效的別離能力和高的靈敏度，對樣品進(jìn)展有效別離。同時(shí)滿足質(zhì)譜分析對樣品單一性的要求，防止了樣品受污染，有效控制質(zhì)譜進(jìn)樣量，減少對質(zhì)譜儀器的污染，極大的提高了對混合物的別離，定性，定量分析效率。質(zhì)譜作為檢測器，檢測的是離子質(zhì)量，獲得化合物的質(zhì)譜圖，解決了氣相色譜定性的局限性，而且質(zhì)譜的多種掃描方式和質(zhì)量分析技術(shù)，可以有選擇的只檢測所需要的目標(biāo)化合物的特征離子(SIM，選擇離子模式)，具有專一的選擇性，不僅能排除基質(zhì)和雜質(zhì)峰的干擾，還極大的提高檢測靈敏度。聯(lián)用的優(yōu)勢還表達(dá)在可獲得更多的信息，單獨(dú)使用氣相色譜只獲得保存時(shí)間、強(qiáng)度兩維信息，單獨(dú)使用質(zhì)譜也只獲得質(zhì)荷比和強(qiáng)度兩維信息，而氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用可得到質(zhì)量、保存時(shí)間、強(qiáng)度三維信息，提高了解決問題的能力。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的開展促進(jìn)了分析技術(shù)的計(jì)算機(jī)化，縮短了各種新方法開發(fā)的時(shí)間和樣品運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高通量，高效率分析的目標(biāo)[1]。.2高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用〔LC—MS〕液相色譜的應(yīng)用不受沸點(diǎn)和相對分子質(zhì)量的限制，并能對熱穩(wěn)定性差的試樣進(jìn)展別離分析，但液相色譜的定性能力差，缺乏靈敏性、選擇性和通用性耳朵檢測器。在這種情形下高效液相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。液相色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用(Lc一MS)集高效別離、多組分同時(shí)定性和定量為一體，是分析混合物最為有效的工具之一。液相色譜不受樣品揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的限制，適合別離占有機(jī)物種類80%以上的沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、摩爾質(zhì)量大的物質(zhì);而質(zhì)譜檢測器可以檢測多種樣品，且具有高靈敏度，并且可以獲得不同于常規(guī)HPLC檢測器的大量而豐富的構(gòu)造信息。液相色譜是別離混合物的最正確方法之一，但無法得到化合物的構(gòu)造信息;質(zhì)譜能夠提供化合物的構(gòu)造信息，但樣品前處理程序繁瑣。液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)既將液相色譜和質(zhì)譜二者的優(yōu)勢結(jié)合在一起，又彌補(bǔ)了二者單獨(dú)使用的缺陷，使得熱不穩(wěn)定和強(qiáng)極性化合物在不需要衍生化的情況下得以直接分析。因其具有別離效能高、選擇性好、檢測靈敏度高、分析速度快、適用圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于石油化工、環(huán)境監(jiān)測、食品工業(yè)、制藥工業(yè)、生物工程等領(lǐng)域，日益受到人們的關(guān)注[2]。色譜法在工業(yè)上的應(yīng)用.1色譜法在食品工業(yè)上的應(yīng)用食品是人類生活中不可缺少的必需品。各種食品具有不同的特性和營養(yǎng)成分,直接關(guān)系人體的安康。在食品生產(chǎn)過程中往往需要添加防腐劑、抗氧化劑、人工合成色素、甜味劑、保鮮劑等化學(xué)物質(zhì),它們的含量過高對人體安康不利。此外食品在生產(chǎn)、包裝和運(yùn)輸過程中可會被化學(xué)物質(zhì)污染,如發(fā)生農(nóng)藥殘留、獸藥殘留等,危害人體安康。因此食品分析的重要性日益顯著。在食品分析中應(yīng)用較廣泛的是高效液相色譜法(HPLC)。近幾年開展起來的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HPLC-MS),結(jié)合液相色譜對復(fù)雜基體化合物的高別離能力和質(zhì)譜獨(dú)特的選擇性、靈敏度、相對分子質(zhì)量及構(gòu)造信息于一體,因此廣泛應(yīng)用于食品、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等方面,為食品工業(yè)中原材料篩選、生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制、成品質(zhì)量檢測等提供了有效的分析手段。.2色譜法在藥物工業(yè)上的應(yīng)用液相色譜-質(zhì)譜法(LC/MS)將應(yīng)用范圍極廣的別離方法與靈敏、專屬、能提供相對分子質(zhì)量和構(gòu)造信息的質(zhì)譜法結(jié)合起來,因此已成為一種重要的現(xiàn)代別離分析技術(shù)。雖然與LC相連的單極質(zhì)譜儀也能夠提供相對分子質(zhì)量的信息,但缺乏之處在于基質(zhì)對待測組分的干擾難以排除及待測組分的構(gòu)造信息不能充分利用。液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用可在一級質(zhì)譜MS條件下獲得很強(qiáng)的待測組分的準(zhǔn)分子離子峰,幾乎不產(chǎn)生碎片離子,并可對準(zhǔn)分子離子進(jìn)展多級裂解,進(jìn)而獲得豐富的化合物碎片信息,可用來推斷化合物構(gòu)造,確認(rèn)目標(biāo)化合物,識別重疊色譜峰以及在高背景或干擾物存在的情況下對目標(biāo)化合物定量,因而成為藥物代謝過程和產(chǎn)物研究,復(fù)雜組分中*一組分的鑒定和定量測定,以及藥用植物成分研究中更為強(qiáng)有力的工具[4]。.3色譜法在石油工業(yè)上的應(yīng)用熱裂解汽油是乙烯生產(chǎn)裝置的副產(chǎn)品,其中C9餾分可用來合成石油樹脂、生產(chǎn)環(huán)氧樹脂經(jīng)加氫可得到高沸點(diǎn)的汽油、C9芳烴溶劑和提取C9、C10的芳烴[5]。所以,熱裂解汽油C9餾分是一種很好的深加工原料。熱裂解汽油C9餾分具有溴值高、芳烴含量高和不飽和烴含量高等特點(diǎn),加氫難度較大。用于聚合反響時(shí)也要選擇適當(dāng)?shù)姆错憲l件,才能得到預(yù)期的目標(biāo)化合物。為了更好地研究深加工的工藝條件,充分利用C9餾分,需要準(zhǔn)確測定C9餾分的組分的構(gòu)造。國內(nèi)已有熱裂解汽油C9餾分的分析報(bào)道[8~10],國內(nèi)研究者均采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)技術(shù)確定C9餾分中各組分的構(gòu)造,確定出的組分主要是芳烴和雙環(huán)戊二烯。但是,對C9餾分中重組分的分析不詳細(xì),而且有一定偏差。因此,本實(shí)驗(yàn)采用氣相色譜-質(zhì)譜和氣相色譜-紅外光譜(GC-IR)聯(lián)用的技術(shù),對熱裂解汽油C9餾分中的各組分進(jìn)展進(jìn)一步研究,測定出C9餾分中52種化合物的構(gòu)造,熱裂解汽油C9餾分以芳烴、芳烯和橋環(huán)烯烴為主,為其深加工利用提供重要依據(jù)[5]。隨著色譜儀器的升級換代的飛速開展，色譜技術(shù)也得到了不斷的開展。早期的填充柱色譜系統(tǒng)，正在被毛細(xì)管色譜所取代，以細(xì)內(nèi)徑毛細(xì)管柱和高性能色譜儀相結(jié)合的快速分析系統(tǒng)已得到應(yīng)用。目前，以多維色譜切換技術(shù)為根底，針對石油工業(yè)分析需求開發(fā)的各種專用色譜分析系統(tǒng)川也得到了很好的應(yīng)用[6]。.4在環(huán)境污染分析中的應(yīng)用高效液相色譜法適用于對環(huán)境中存在的高沸點(diǎn)有機(jī)污染物的分析，如大氣、水、土壤、和食品存在的多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)氯農(nóng)藥、含氮除草劑、酚類、胺類、亞硝胺等[7]。.5在精細(xì)化工分析中的應(yīng)用在精細(xì)生產(chǎn)中使用的具有較高分子量和高沸點(diǎn)的有機(jī)物，如高碳數(shù)脂肪族或芳香族的醇、醛和酮、醚酸、酉旨等化工原料，以及各種外表活性劑，藥物、農(nóng)藥、染料等工業(yè)產(chǎn)品，都可使用高效液相色譜法進(jìn)展分析[7]。色譜法很眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，本文僅僅對代表性強(qiáng)的幾個(gè)方面進(jìn)展介紹，不盡之處還望教師海涵。色譜法是分析化學(xué)中應(yīng)用最廣泛開展最迅速的研究領(lǐng)域，新技術(shù)新方法層出不窮。新固定相的研究固定相和流動相是色譜法的主角，新固定相的研究不斷擴(kuò)展著色譜法的應(yīng)用領(lǐng)域，如手性固定相使色譜法能夠別離和測定手性化合物；反相固定相沒有死吸附，可以簡單地別離和測定血漿等生物藥品。檢測方法的研究檢測方法也是色譜學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，人們不斷更新檢測器的靈敏度，使色譜分析能夠更靈敏地進(jìn)展分析。人們還將其他光譜的技術(shù)引入色譜，如進(jìn)展色譜－質(zhì)譜連用、色譜－紅外光譜連用、色譜－紫外連用等，在別離化合物的同時(shí)即行測定化合物的構(gòu)造。色譜檢測器的開展還伴隨著數(shù)據(jù)處理技術(shù)的開展，檢測獲得的數(shù)據(jù)隨即進(jìn)展計(jì)算處理，使試驗(yàn)者獲得更多信息。專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是色譜學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，由于應(yīng)用色譜法進(jìn)展分析要根據(jù)研究內(nèi)容選擇不同的流動相、固定相、預(yù)處理方法以及其他條件，因此需要大量的實(shí)踐經(jīng)歷，色譜專家系統(tǒng)是模擬色譜專家的思維方式為色譜使用者提供幫助的程序，專家系統(tǒng)的知識庫中存儲了大量色譜專家的實(shí)踐經(jīng)歷，可以為使用者提供關(guān)于色譜柱系統(tǒng)選擇、樣品處理方式、色譜別離條件選擇、定性和定量結(jié)果解析等幫助。色譜新方法色譜新方法也是色譜研究熱點(diǎn)之一。高效毛細(xì)管電泳法是目前研究最多的色譜新方法，這種方法沒有流動相和固定相的區(qū)分，而是依靠外加電場的驅(qū)動令帶電離子在毛細(xì)管中沿電場方向移動，由于離子的帶電狀況、質(zhì)量、形態(tài)等的差異使不同離子相互別離。高效毛細(xì)管電泳法沒有HPLC方法中存在的傳質(zhì)阻抗、渦流擴(kuò)散等降低柱效的因素，縱向擴(kuò)散也因?yàn)槊?xì)管壁的雙電層的存在而受到抑制，因而能夠到達(dá)很高的理論塔板數(shù)，有極好的別離效果。參考文獻(xiàn)【1】黃超氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀關(guān)鍵技術(shù)的研究碩士論文天津大學(xué)2011年5月【2】趙開徑液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中藥和化裝品分析中的應(yīng)用碩士論文北京化工大學(xué)2010年5月【3】天屠春燕高效液相色譜法和液相色譜-質(zhì)