高效液相、氣相色譜法及紅外色譜儀的簡單介紹

三種重要儀器的原理及使用方法氣相色譜法高效液相色譜法紅外吸收光譜法目錄氣相色譜法 1氣相色譜儀2氣相色譜檢測器3氣相色譜的應(yīng)用4定義以惰性氣體為流動相、以固定液或固體吸附劑作為固定相的色譜法稱為氣相色譜法（GC）。

氣相色譜法又可分為:氣固色譜（GSC）

氣液色譜（GLC）：氣固色譜：是用多孔性固體為固定相，分離的對象主要是一些永久性的氣體和低沸點的化合物.氣液色譜：固定相是用高沸點的有機(jī)物涂漬在惰性載體上．由于可供選擇的固定液種類多，故選擇性較好，應(yīng)用亦廣泛。

實現(xiàn)色譜分離的外因是由于流動相的不間斷的流動。色譜分離能夠?qū)崿F(xiàn)的內(nèi)因是由于固定相與被分離的各組分發(fā)生的吸附（或分配）作用的差別。色譜分色譜離的原理氣相色譜法的特點“三高”“一快”

“一廣”1.高效能：一般填充柱的理論塔板數(shù)可達(dá)數(shù)千，毛細(xì)管柱可達(dá)一百多萬。2.高選擇性：可以使一些分配系數(shù)很接近的以及極為復(fù)雜、難以分離的物質(zhì)，獲得滿意的分離。3.高靈敏度：可以檢測1011～1013g物質(zhì)，適合于痕量分析4.分析速度快：一個試樣的分析可在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)完成。5.應(yīng)用廣泛：可以分析氣體試樣，也可分析易揮發(fā)或可衍生轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的液體和固體。分析的有機(jī)物，約占全部有機(jī)物(約300萬種)的20%。6.不足之處：對被分離組分的定性能力較差。102G型氣相色譜儀102型氣相色譜儀（常用于學(xué)生實驗）GC-7890氣相色譜儀

帶色譜工作站GC-7890氣相色譜儀外觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)GC-9A氣相色譜儀日本東京Shimadzu氣相色譜儀氣相色譜儀組成氣路系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)溫控系統(tǒng)檢測記錄系統(tǒng)氣相色譜結(jié)構(gòu)流程圖

processofgaschromatograph1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-凈化干燥管；4-針形閥；5-流量計;6-壓力表；4-針形閥；5-流量計;6-壓力表；9-熱導(dǎo)檢測器；10-放大器；11-溫度控制器；12-記錄儀；載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)檢測系統(tǒng)溫控系統(tǒng)記錄系統(tǒng)二、氣相色譜儀的組成及各部分的作用：1、載氣系統(tǒng)（包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量）常用的載氣，氨氣、氮?dú)?、進(jìn)樣系統(tǒng)

包括進(jìn)樣器和汽化室

微量注射器：0.1，1，5，10，50μL

汽化室可控制溫度為20～400℃

汽化室的作用是將液體或固體樣品瞬間氣化為蒸氣，并很快被載氣帶入色譜柱。3、分離系統(tǒng)

色譜柱（心臟部分）、柱箱和恒溫控制裝置

色譜柱：填充柱、空心毛細(xì)管柱填充柱：

制備簡單，可供使用的單體，固定液，吸附劑繁多，可解決各種分離分析問題。

填充柱外形有U型，W型和螺旋型三種，內(nèi)徑均為2～6mm，長度在1～10m之間，通常2～4m。不銹鋼，玻璃，聚四氟乙烯。空心毛細(xì)管：

分析速度快，內(nèi)徑為0.1～0.5mm，長為50～300m，其外形多為螺旋型，材料，玻璃尼龍，不銹鋼。

色譜柱放在恒溫箱中：

柱恒溫箱控溫范圍一般為15℃至350℃程序升溫，溫度自動控制進(jìn)行氣相色譜法分析時，載氣（一般用氮?dú)饣驓錃猓┯筛邏轰撈抗┙o，經(jīng)減壓閥減壓后，載氣進(jìn)入凈化管干燥凈化，然后由穩(wěn)壓閥控制載氣的流量和壓力，并由流量計顯示載氣進(jìn)入柱之前的流量后，以穩(wěn)定的壓力進(jìn)入氣化室、色譜柱、檢測器后放空。當(dāng)氣化室中注入樣品時，樣品瞬間氣化并被載氣帶入色譜柱進(jìn)行分離。分離后的各組分，先后流出色譜柱進(jìn)入檢測器，檢測器將其濃度信號轉(zhuǎn)變成電信號，再經(jīng)放大器放大后在記錄器上顯示出來，就得到了色譜的流出曲線。利用色譜流出曲線上的色譜峰就可以進(jìn)行定性、定量分析。這就是氣相色譜法分析的過程。氣相色譜儀的常用檢測器1.TCD（熱導(dǎo)檢測器）2.FID（氫火焰離子化檢測器）3.FPD（火焰光度檢測器）4.NPD（氮磷檢測器）5.ECD（電子捕獲檢測器）氣相色譜的應(yīng)用范圍主要廣泛應(yīng)用在衛(wèi)生防疫，食品衛(wèi)生，環(huán)境檢測，質(zhì)量監(jiān)督，石油化工，精細(xì)化工，農(nóng)藥，制藥，電力，白酒，礦山等行業(yè)及科研機(jī)關(guān)和大專院校。氣相色譜的應(yīng)用在石油化學(xué)工業(yè)中大部分的原料和產(chǎn)品都可采用氣相色譜法來分析；在電力部門中可用來檢查變壓器的潛伏性故障；在環(huán)境保護(hù)工作中可用來監(jiān)測城市大氣和水的質(zhì)量；在農(nóng)業(yè)上可用來監(jiān)測農(nóng)作物中殘留的農(nóng)藥；在商業(yè)部門可和來檢驗及鑒定食品質(zhì)量的好壞；在醫(yī)學(xué)上可用來研究人體新陳代謝、生理機(jī)能；在臨床上用于鑒別藥物中毒或疾病類型；在宇宙舴中可用來自動監(jiān)測飛船密封倉內(nèi)的氣體等等。有機(jī)合成領(lǐng)域內(nèi)的成份研究和生產(chǎn)控制；尖端科學(xué)上軍事檢測控制和研究。

高效液相色譜法二、高效液相色譜法的特點

FeatureofHPLC

特點：高壓、高效、高速高沸點、熱不穩(wěn)定有機(jī)及生化試樣的高效分離分析方法。高效液相色譜法（HPLC）是60年代末以經(jīng)典液相色譜法為基礎(chǔ)，引入了氣相色譜的理論與實驗方法，流動相用高壓泵輸送，采用高效固定相和在線檢測等手段發(fā)展而成的分離分析方法。與氣相色譜法相比具有：適用范圍廣，樣品預(yù)處理簡單，分離效率高，流動相選擇范圍廣，檢測方法多為非破壞性的，流出組分可回收等優(yōu)點。

概述高效液相色譜分離原理和氣相色譜一樣，液相色譜分離系統(tǒng)也由兩相——固定相和流動相組成。液相色譜的固定相可以是吸附劑、化學(xué)鍵合固定相（或在惰性載體表面涂上一層液膜）、離子交換樹脂或多孔性凝膠；流動相是各種溶劑。被分離混合物由流動相液體推動進(jìn)入色譜柱。根據(jù)各組分在固定相及流動相中的吸附能力、分配系數(shù)、離子交換作用或分子尺寸大小的差異進(jìn)行分離。色譜分離的實質(zhì)是樣品分子（以下稱溶質(zhì)）與溶劑（即流動相或洗脫液）以及固定相分子間的作用，作用力的大小，決定色譜過程的保留行為。HPLC液-固吸附液-液分配正相色譜反相色譜一般反相色譜離子對色譜離子抑制色譜離子交換色譜一般離子交換色譜離子色譜氨基酸分析空間排斥色譜凝膠滲透色譜凝膠過濾色譜假相色譜膠束色譜環(huán)糊精色譜親合色譜，手性色譜，毛細(xì)管電泳鍵合相色譜第二節(jié)高效液相色譜儀色譜柱進(jìn)樣閥流動相檢測器高壓泵脫氣裝置高效液相色譜儀的結(jié)構(gòu)高效液相色譜儀由高壓輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等五大部分組成（圖14-2）。高效液相色譜儀的工作流程分析前，選擇適當(dāng)?shù)纳V柱和流動相，開泵，沖洗柱子，待柱子達(dá)到平衡而且基線平直后，用微量注射器把樣品注入進(jìn)樣口，流動相把試樣帶入色譜柱進(jìn)行分離，分離后的組分依次流入檢測器的流通池，最后和洗脫液一起排入流出物收集器。當(dāng)有樣品組分流過流通池時，檢測器把組分濃度轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)過放大，用記錄器記錄下來就得到色譜圖。色譜圖是定性、定量和評價柱效高低的依據(jù)。

2.主要部件（1）高壓輸液泵主要部件之一，壓力：150～350×105

Pa。為了獲得高柱效而使用粒度很小的固定相（<10μm），液體的流動相高速通過時，將產(chǎn)生很高的壓力，因此高壓、高速是高效液相色譜的特點之一。應(yīng)具有壓力平穩(wěn)、脈沖小、流量穩(wěn)定可調(diào)、耐腐蝕等特性。（2）梯度淋洗裝置外梯度:

利用兩臺高壓輸液泵，將兩種不同極性的溶劑按一定的比例送入梯度混合室，混合后進(jìn)入色譜柱。內(nèi)梯度:一臺高壓泵,通過比例調(diào)節(jié)閥,將兩種或多種不同極性的溶劑按一定的比例抽入高壓泵中混合。（3）進(jìn)樣裝置

流路中為高壓力工作狀態(tài)，通常使用耐高壓的六通閥進(jìn)樣裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示：（4）高效分離柱

柱體為直型不銹鋼管，內(nèi)徑1～6mm，柱長5～40cm。發(fā)展趨勢是減小填料粒度和柱徑以提高柱效。檢測器紫外檢測器可變波長檢測器光電二極管陣列檢測器熒光檢測器電化學(xué)檢測器蒸發(fā)光散射示差檢測器質(zhì)譜高效液相色譜法應(yīng)用實例環(huán)境監(jiān)測中取代尿素除銹劑的分析—正相液-液色譜分析法。稠環(huán)芳烴的分析—反相鍵合色譜法有機(jī)氯農(nóng)藥的分析—液-固色譜法氨基酸的分析—離子交換色譜法聚合物的分析—空間排阻色譜法生物活性物質(zhì)酶的分離—親和色譜法紅外光譜法第一節(jié)概述與紫外吸收光譜法、核磁共振波譜法及質(zhì)譜法一起稱為四大譜學(xué)方法。原理：當(dāng)一束紅外光照射物質(zhì)時，被照射物質(zhì)分子吸收其中部分光能，轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝雍娃D(zhuǎn)動能量，使分子的固有振動和轉(zhuǎn)動從低能級躍遷到較高能級。這種躍遷在光譜上產(chǎn)生的吸收譜帶，通常以波長um或波數(shù)cm-1橫坐標(biāo)，以吸光度A或透光率T%為縱坐標(biāo)。紅外吸收光譜圖紅外光譜法的特點紅外光區(qū)的劃分與紫外吸收光譜法比較：涉及對象：紫外研究對象是具有共軛體系的不飽和化合物；紅外幾乎針對所有分子（除單原子分子和同核雙原子分子外）功能：對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)提供詳細(xì)信息。定量分析：可進(jìn)行定量分析，但能量小，干擾強(qiáng)。樣品類型：液體、固體和氣體試樣。研究范圍近紅外區(qū)：主要研究稀土和過渡金屬離子的化合物，水，含氫原子團(tuán)化合物的定量分析。中紅外光區(qū)（又稱紅外光譜區(qū)）：絕大多數(shù)有機(jī)化合物和無機(jī)離子的基頻吸收帶都出現(xiàn)在該區(qū)，由于基頻振動是最強(qiáng)的吸收，適宜進(jìn)行定性、定量分析。遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)：由于低頻骨架振動能很靈敏地反應(yīng)出結(jié)構(gòu)變化，所以對異構(gòu)體的研究特別方便，還可用于金屬有機(jī)化合物的、氫鍵、吸附現(xiàn)象的研究，但由于該光區(qū)弱，一般不在此范圍內(nèi)進(jìn)行分析。

紅外吸收光譜法的基本原理

紅外吸收光譜產(chǎn)生條件1.輻射應(yīng)具有剛好能滿足物質(zhì)躍遷時所需能量。

當(dāng)一定頻率的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團(tuán)的振動頻率和外界紅外輻射的頻率一致，就滿足了第一個條件。2.輻射與物質(zhì)之間有偶合作用（相互作用）。

物質(zhì)吸收輻射的第二個條件，實質(zhì)上是外界輻射遷移的能量到分子中去。而這種能量的轉(zhuǎn)移是通過偶極矩的變化來實現(xiàn)的。色散型紅外光譜儀光源樣品池單色器檢測器記錄系統(tǒng)傅里葉變換紅外光譜儀光源干涉儀樣品池檢測器記錄系統(tǒng)紅外吸收光譜法紅外光譜儀

1、基本結(jié)構(gòu)

光源

單色器

樣品池

檢測器

記錄儀

島津IR－435紅外分光光度計色散型紅外光譜儀

紅外吸收光譜儀一、色散型紅外吸收光譜儀1、光源：Nernst燈：氧化鋯、氧化釔、氧化鍺

硅碳棒：惰性固體2、樣品池：單晶NaCl、KBr、LiF等

氣體：玻璃槽，窗口用單晶材料

液體：透光面為單晶

固體：壓片3、單色器：棱鏡（單晶）或光柵4、檢測器：熱電偶、熱電量熱計、光電導(dǎo)管二、傅里葉變換型紅外光譜儀（FTIR)FTIR沒有色散元件，與色散型紅外吸收光譜儀的主要區(qū)別在于邁克爾遜干涉儀取代了單色器。邁克爾干涉儀工作原理圖多色光的干涉圖傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖FTIR光譜儀優(yōu)點(與色散型區(qū)別)：1、光學(xué)部件簡單，只有一個動鏡在實驗中轉(zhuǎn)動，不宜磨損。2、測量范圍寬，其波數(shù)范圍可達(dá)到45000~6cm-1。3、精度高，光通量大，所有頻率同時測量，檢測靈敏度高。4、掃描速度快（<1s），可作快速反應(yīng)動力學(xué)研究，并可與氣相色譜GC、液相色譜LC聯(lián)用。5、雜散光不影響檢測。6、對濕度要求不高。第五節(jié)紅外吸收光譜的應(yīng)用

一、已知物的鑒定將試樣的紅外光譜圖與標(biāo)樣的紅外光譜圖對照，或者與文獻(xiàn)上的標(biāo)準(zhǔn)圖對照，若兩張圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對強(qiáng)度一樣，則認(rèn)為兩者為同一物質(zhì)，否則不是或有雜質(zhì)。常用標(biāo)準(zhǔn)圖譜集：美國Sadtler標(biāo)準(zhǔn)光譜集，1985年收集6900張棱鏡圖譜；ALdrich紅外圖譜集，1981年出版，匯集12000張譜圖；SIgmaFourier紅外光譜圖庫，1986