仪器分析总结

绪论1.什么是仪器分析：利用测量表征物质的物理或物理化学性质的参数来确定其化学组成、含量和结构的分析方法2.仪器分析的特点：灵敏度高，检出限低，但相对误差一般较大。选择性好。操作简便,分析速度快,易于实现自动化。价格一般来说比较昂贵3.常用的仪器分析方法有哪些：光学、电化学、色谱分析法、其他方法色谱法分析概论1.色谱法原理：基于分配原理当流动相中所携带的混合物流过固定相时，就会和固定相发生作用(力的作用)。由于混合物中各组分在性质和结构上有差异，与固定相发生作用的大小也有差异。因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出。分类：按流动相状态：气相、液相、超临界流体色谱法按固定相状态：气-固、气-液、液-固、液-液色谱法按固定相形式：柱色谱、纸色谱、薄层色谱法按分离过程机制：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱法特点：高分离效能、高检测性能、分析快速2.分配系数：K=组分在固定相中的浓度/组分在流动相中的浓度=cs/cm分配比/容量因子：一定温度、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比0'ttVVKkRMS相比β：色谱柱中流动相体积与固定相体积之比kKVVSM柱效：塔板数：222/122/1)(16)(54.5)(2ln8YtYtYtnRRR高度H=/n有效塔板数：22/1'22/1有效54.554.5YtYttRMRN（反映分离效能）保留值：试样中各组分在色谱柱中的滞留时间的数值（用时间或将组分带出色谱柱所需载气体积来表示）相对保留值或选择性系数α：某组分2的调整保留值与另一组分1的调整保留值之比/两相邻峰的调整保留值之比'''',RsRiRsRisiVVttr影响因素：柱温、固定相性质（与其他因素无关）峰宽：反映分离度（越窄越好）P8※分离度：分离度定义式：)(2121)1()2(YYttRRR分离基本方程：）1-（n41)1)(1(41有效理论kknR影响因素及提高分离度P19其余色谱相关术语、定义公式P73.速率理论：H=A+B/u+CuP15涡流扩散项A：由不等路径造成的色谱峰扩展。空心毛细管A项为0影响因素：填充物平均直径、填充的不均与性分子扩散项B/u：由于分子的纵向扩散造成的色谱峰扩展。B=2γDg高效液相B=0影响因素：组分在柱内的保留时间、组分在气相中的扩散系数Dg（与组分及载气的性质有关），弯曲因子γ(填充物的性质及均匀性)传质项Cu：C包括气相传质阻力系数Cg：试样组分从气相移动到固定相表面的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。液相传质阻力系数Cl：试样组分从固定相表面移动到固定相内部的过程中，由于质量交换过程需要一定时间（即传质阻力）而使分子有滞留倾向。影响因素：填充物粒度、气相中扩散系数；固定相液膜厚度、液相中扩散系数4.色谱定性定量方法：利用纯物质对照/文献值根据保留值优点：应用简便，不需要其他仪器定性方法相对保留值应用范围：简单混合物，对该样品已有了解并具有纯物质缺点：可信度不高与其他仪器或化学方法联合定性定量基础：被测物质的量与峰面积成正比%100%iiiiiAfAfCA：峰面积校正归一化法归一化法：各组分fi相近%100%iiiAAC应用范围：各组分都能流出色谱柱，且在检测器上均有响应，各组分峰没有重叠优点：简便、准确，适用于常量物质测量缺点：该法的苛刻性限制了它的使用将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中。1001001100%,sississsiiiifmmAAmAfmAfmmC定量方法内标法适用范围:只需测定试样中某组分，且试样中所有组分不能全部出峰优点：受操作条件影响小，定量结果准确，适合微量物质分析缺点：每次分析必须准确称量被测物和内标物，不适合于快速分析fi,sms/m为常数K，以Ci%对Ai/As作标准曲线。内标标准曲线法优点：消除了某些操作条件的影响，方法简便，适合液体试样的常规分析以Ci%对Ai作标准曲线外标法优点：操作简单，计算方便(标准曲线法)缺点：结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。该法必须定量进样。单点校正：当被测试样中各组分的浓度变化范围不大时配制一个与被测组分含量十分接近的标准溶液，定量进样气相色谱1.应用范围：易气化，热稳定、不易分解、不易反应，特别适用于同系物、同分异构体分离载气系统：提供洁净、流量稳定的载气P5进样系统：使样品瞬间气化仪器流程柱系统：完成样品的分离检测器系统：将组分浓度信号转化为电信号色谱工作站：记录色谱图，处理数据，控制仪器操作2.常用检测器热导检测器TCD氢火焰检测器FID电子俘获检测器ECD火焰光度检测器FPD原理物质热导系数不同蒸气分子受激发后被离子化，在电场作用下定向运动形成离子流，然后进行放大和记录。特点通用型检测器灵敏度较低对卤化物、重金属酯响应较小浓度型检测器非破坏型检测器选择性检测器质量型检测器灵敏度高，一般比热导检测器高几个数量级线性范围宽在107以上结构简单、价格低廉。高选择性检测器灵敏度高线性范围窄选择性好适用范围大于几十ppm组分能检测ppb级物质，适合于痕量分析有机物(不含S、P等)Ppt适合痕量分析含电负性原子或基团的化合物含P、S化合物影响因素桥流P37载气种类温度气体流量P39气体纯度使用温度载气纯度99.99%流速检测器温度氢火焰选择性：对大多数有机物有响应，对无机物无响应，对含硫、卤素、氧、氮、磷的有机物响应很小。3.固定相选择：相似相溶原理（1）气固色谱（2）气液色谱担体P27固定液固定液类型极性应用特点固定液举例烃类最弱非极性化合物角鲨烷、阿匹松硅油类极性范围广应用范围广SE-30、SE-54、OV聚乙二醇类极性强极性化合物PEG-20M酯类极性极性化合物苯二甲酸二壬酯,FFAP腈类极性极性化合物ββ’—氧二丙腈特殊固定液分离异构体银盐、有机皂土，液晶会分析固定相与样品间的相互作用：静电力、诱导力、色散力、氢键P29静电力：极性试样与极性固定液作用，被分离组分极性越大，相互作用越强，该组分在柱内滞留时间越长。静电力与温度成反比，升温对分离不利诱导力：极性固定液与非极性但可极化分子，产生诱导力色散力：非极性与弱极性分子间力，色散力与沸点成正比（角鲨烷做固定液）氢键：固定液含—COOH,-OH,-COOR,-NH2,=NH,对含F,O,N化合物有显著氢键作用力F-H…FO-H…OO-H…NN-H…NN=C-H…N4.毛细管色谱特点：由于渗透性好，可使用长的色谱柱。相比（β）大，有利于实现快速分离。应用范围广。柱容量小，允许进样量小。操作条件严格，要求柱外死体积小。总柱效高，分离复杂混合物的能力大为提高。仪器：毛细管柱进样器及进样方式不同（分流进样），尾吹（检测器）定量结果与分流器性能有关，与进样方式有关高效液相色谱1.液相色谱特点：高压、高速、高效、高灵敏度应用范围：热不稳定、高沸点、离子型物质2.仪器流程P83高压泵：输送流动相梯度洗提装置：程序控制流动相极性变化进样装置：将样品瞬时注入色谱柱上端柱担体中心色谱柱：分离检测器p86示差折光紫外荧光电导适用范围通用选择性不适用对紫外光完全不吸收的试样高选择性多环芳烃、VB、黄曲霉素、卟啉生化物质选择性离子型化合物可否梯度淋洗不可可可不可线性范围104105103104最小检测量μg灵敏度低ng灵敏度高Pg比紫外高1000ng对温度敏感度敏感低低敏感溶剂使用情况无限制受限制紫外光不透过的试剂如苯不能用受限制受限制键合相色谱液固色谱离子对色谱离子(交换)色谱排阻色谱正相反相分离原理固定相的极性大于流动相的极性固定相的极性小于流动相的极性（疏溶剂机理）以固体吸附剂为固定相的液相色谱法。平衡常数的不同导致不同溶质得以分离。将与样品离子电荷（A+）相反的离子(B-)加入到色谱系统流动相中，使其与样品离子结合生成弱极性的离子对的分离方法。试样中的离子与离子交换树脂上的离子发生反应，不同的离子与树脂离子的交换能力不同，亲和力越大，离子越难洗脱，从而得以分离以多孔凝胶为固定相，利用精确控制的凝胶孔径，使样品中不同分子大小的组分得以分离基于分配原理固定相种类极性：硅胶、氧化镁、氧化铝非极性：活性炭、高分子/碳多孔微球C18、C8反相键合相离子交换剂软质凝胶半刚性凝胶硬质凝胶流动相以水为主的缓冲液水-甲醇、水-乙腈双柱抑制型单住非抑制型如四氢呋喃；缓冲溶液应用特点溶剂中能够解离的物质分离分子大小差大于10%的样品应用范围适用于分离油溶性或水溶性的极性或强极性化合物适于分离非极性、极性和离子性化合物中等分子量的油溶性样品如油品、脂肪、芳烃等不同极性取代基的化合物结构异构体和几何异构体混合物有机酸、有机碱特别是强酸强碱的分析，如羧酸、磺酸、胺类、酚类、药物、染料等生化试样如核酸、儿茶碱胺、生物碱无机阴离子首选还可用于分析无机阳离子，有机酸、碱，糖类、蛋白质等。使用水溶液的凝胶过滤色谱法，主要用于分析多肽、蛋白质、核酸、多糖等使用有机溶剂的凝胶渗透色谱法，主要用于高聚物（如聚乙烯、聚氯乙烯等）分子量的测定类型分离方式应用特点C-18反相、离子对普适性好，保留值大。溶于水的高极性化合物、中等极性化合物C-8反相、离子对与C-18类似，保留值略小C-3,C-4反相保留值小，适合肽类和蛋白质苯基反相保留适中，选择性不同。非极性、中等极性化合物-CN反相、正相选择性与硅胶类似，保留小，用途广-NH2反相、正相分离糖类、核苷酸、固醇等二醇基正相分离有机酸、排阻分蛋白质等醚基反相、正相分离酚类、芳硝基化合物，保留比C-18强聚苯乙烯基反相pH使用范围广，对部分分离峰形好，寿命长溶于水——排阻色谱，水为流动相相对分子质量＞2000不溶于水——排阻色谱，非水流动相同系物——键合相色谱不溶于水异构体——液固色谱样品分子大小差异——排阻色谱反相键合相色谱相对分子质量溶于水，不离解＜2000排阻色谱，水为流动相碱——阳离子色谱溶于水，可离解酸——阴离子色谱溶于水，离子与非离子—反相离子对色谱电位分析1.基本原理：能斯特方程2.PH电极测定原理：试'303.2pHFRTKE，FRTEEpHpH/303.2标标试用标准溶液标定K’化学电池表达：如Ag︱AgCl,0.1molL-1HCl︱玻璃膜︱试液‖KCl(饱和),Hg2Cl2︱Hg膜电位：当玻璃电极浸入被测溶液时，玻璃膜处于内部溶液和待测溶液之间，这时跨越玻璃膜产生一电位差内,试,ln内试HHaaFRTEEEM试303.2pHFRTK测量体系：pH玻璃电极、饱和甘汞电极、试液、pH计3.选择性系数Ki，j：干扰离子j对欲测离子i的选择性系数，在其他条件相同时提供电位的欲测离子活度ai和干扰离子aj的比值ni/nj)j(αiαji,Kni、nj为离子电荷数估量某种干扰离子对测定的误差：100%iαni/nj)j(αji,K相对误差膜电位))(αKlg(αFn2.303RTKΔEji/nnjji,iiM对阳离子为正，阴离子为负4.常用的离子选择性电极结构pH电极F离子选择性电极液膜电极（Ca2+）参比电极Ag-AgCl电极Ag-AgCl电极Ag-AgCl电极参比溶液0.1mol/LHCl溶液0.1mol·L-1的NaCl、0.1-0.01mol·L-1NaF混合溶液CaCl2水溶液液体离子交换剂电极膜玻璃膜LaF3单晶敏感膜：溶解在与水不相溶的有机溶剂中的活性物质构成的憎水性薄膜5.XnFRTKElg303.2'方法：以Elgαi作图，操作简单，适于较简单体系试样分析，要求标准溶液与待测溶液有接近的离子强度和组成标准TISAB：测F-使用的总离子强度调节缓冲剂曲线法1mol/LNaCl：使溶液保持较大稳定的离子强度0.25mol/LHAc和组成0.75mol/LNaAc：控制pH在5左右定量0.001mol/L柠檬酸钠：掩蔽Fe3+、A