仪器分析讲义.docx

第一章引育内容提要：仪器分析及化学分析的区分及联系、仪器分析方法的分类及发展趋势.iR点难点：仪器分析方法的分类一、仪器分析和化学分析分析化学是探讨物防的组成'状态和结构的科学,它包括化学分析和仪器分析两大部分.化学分析是指利用化学反应和它的计收关系来确定被测物域的粗成和含bt的一类分析方法.测定时雷运用化学试剂、天平和一些玻璃器mu仪器分析是以物质的物理和物理化学性旗为基础建立起来的一种分析方法，测定时,常常须要运用比较困难的仪.仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变更,仪瑞分析是分析化学的发展方向.仪器分析的特点（及化学分析比较）1.级，甚至更低.适合于微珏、痕刑和超痕地成分的测定。g.灵眼度高,检出限量可降低：如样品用瓶中化学分析的m1.、mg级降低到仪分析的选择性好：很多的仪器分析方法可以通过选择或网整测定的条件,使共存的组分测定时,相互间不产生干扰，掾作简便，分析速度快,简沽实现自动化.仪器分析的特点（及化学分析比较）相对误差较大.化学分析一般可用于常Ift和高含肽成分分析精确咬较高,误差小干千分之儿.多数仪器分析相对误差较大,一般为5%,不适用于常量和岛含麻成分分析,须要价格比较品优的专用仪器，仪器分析及化学分析关系仪湍分析及化学分析的区分不是肯定的,仪湍分析是在化学分析基础上的发展.不少仪器分析方法的原理,涉及到有关化学分析的基本理论；不少仪器分析方法.还必需及试样处理、分别及掩蔽等化学分析手段相结合,才能完成分析的全过程。仪器分析有时还须要采纳化学富集的方法提拓灵敏度：有些仪器分析方法，如分光光度分析法,由于涉及大麻的有机试剂和协作物化学等理论,所以在不少书籍中，把它列入化学分析.应当指出，仪器分析本号不是一门独立的学科,而是多种仪器方法的如合.可是这些仪器方法在化学学科中极其重要.它们已不单纯地应用于分析的目的.而是广泛地应用于探讨和解决各种化学埋论和实际何时.因此将它们称为“化学分析中的仪器方法"更为准确，发展中的仪器分析20世纪40-50年头兴起的材料科学.6070年头发展起来的环境科学都促进/分析化学学科的发展.80年头以柬生命科学的发展也促进分析化学一次巨大的发展.仪涔分析是分析化学的史要组成部分，也随之不断发展,不断地更新自己，为科学技术供应更精确、更灵敏、专一、快速、简便的分析方法。如生命科学探讨的进展，须要对多肽、蛋白质、核酸等生初大分子进行分析,而生物药物分折.对超微址生物活性物质,如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析.信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展.信息科学主要电信息的采集和处理.计算机及分析仪器的结合,出现了分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度，它使很笠以往艰以完成的任务，照试验室的自动化,图诺的快逑检索，困难的数学统计可轻而易举得于完成.信息的采集和变换主要依靠于各类的传感湍.这乂带动仪潺分析中传丛零的发展,出现/光导纤维的化学传懑器和各种生物传感涔.联用分析技术已成为当前仪器分析的垂要发展方向，将几种方法结合起来，特殊是分别方法（如色谱法）和抽测方法（红外光谱法、旗谱法、核描共振波诺法、原子汲取光谱法等的结合.汇合了各自的优点,弥补了各自的不足,可以更好地完成试样的分析任务.发展中的仪器分析联用分析技术:1“气相色i?b质谱法(GC-MS)2 .气相色谱质谱法质谱法(GCMSMS)3 .气相色谱一像子放射光谱法(GC-AED)4液相色谱一质诺法(HP1.C-MS)二、仪器分析方法的分类依据测量:原理和信号特点,仪潺分析方法大致分为四大类1 .光学分析法以电磁辎射为测豉信号的分析方法.包括光谱法和伴光谐法2 .电化学分析法依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法3 .色谱法以物质在两相间(流淌相和固定相)中安棒比的差异而进行分别和分析。4 .其它仪器分析方法包括质谱法、热分析法、放射分析等.其次章色谱分析法本章是仪器分析传统分类中的色谱分析部分,主要分析对象是有机化合物，该方法的运用范明广，好用价值强。内容包括气相色谱和液相色i*,不仅介绍色i普分析方法的理论学问.还强调它的实际应用.§2.1Pf1.色谱法概述内容提要：色谱介绍、气相色谐介绍及色谱基本术语重点难点：色谱基本术语一、概述1,定义3/：色谱法是一种分别技术,该分别技术应用于分析化学中,就是色语分析.它分别原理是，使混合物中各组分在两相间安排,其中一相不动,称为固定相，另一相携带混合物流过固定相的流体,称为流湎相。这种借的相同安排原理使混合物各祖分分别的技术叫色谱法.各组分被分别后,可进一步进行定性和定量分析：经典：分别过程和其含疑测定过程是离线的，即不能连续进行现代：分别过程和其含疑测定过程是在跷的，即能连续进行经典色谱法：将潮湿的碳酸再挤出玻璃管，用刀将各色带切下，用相宜的方法进行分析：现代色谱法：当一个两组分(A和B)的混合物样品在时间11从柱头加入.瓶若流淌相不断加入,洗脱作用连续进行,直至A和B组分先后流出柱子而诳入检测器.从而使各组分浓度转变成电信号后在荧光屏上显示出来.依据蜂的位置(山峰时间t>-定性依据峰的面积A(或峰高h>"定量2、色谱法分类(一)按两相物理状态分1 气相色谱法(gaschromatography简称Ge)用气体作流淌相的色谙法.气周色谱法GSC(固定相为同体吸附剂)气相色谱法气一液色港法G1.C(固定相为涂在固体或毛细管壁上的液体2 .液相色谱法(1.iquidchromatography商称1.C)用液体作流淌相的色语法,液固色谱法1.SC固定相为固体吸附剂)液相色谱法液-液色诺法1.1.C(固定相为涂在固体我体上的液体>3 .超砧界流体色谱法(SFC)用超临界状态的流体作流淌相的色谱法.超临界状态的流体不是一般的气体或流体,而是临界乐力和临界淑度以上高度压缩的气体，其密度比一般气体大得多而及液体和像，故又称为“高密度气相色讲法"(二)按固定相的形式1 .柱色i普法(S1.umnchromatography):冏定相装在柱中试样沿着一个方向移动而进行分别.包括填充柱色讲法：固定相域充溢玻璃管和金屈管中开管柱色谐法：固定相固定在细管内壁(毛细管柱色谐法2 .平板色谱法<p1.anerchromatography)s固定和和平面状的色谱法.包括纸色谐法：以吸附水分的谑纸作固定相：薄层色谱法：以涂敷在玻璃板上的吸附剂作固定相，（三）按分别原理分1 .吸附色谱法(adsorptionchromatography)：依据吸附剂我面时不1."J组分物理吸附实力的强加差异进行分别的方法.如：气-固色谱法、液一固色谐法-吸附色谱2 安排色i普法<partitionchromatography)：依据不同组分在固定相中的溶解实力和在两相间安排系数的差异进行分别的方法.如：气-液色谐法、液-液色谱法安排色谐3 .离子交换色谱法(ionexchangechrOmatOgraPhy)依据不同纲分别干对固定相亲和力的差异进行分别的方法.4 .排阻色谱法(SiZeeXCIUSionChrOmatograPhy):乂称凝胶色谱法(ge1.chromatography),依据不同级分的分子体积大小的差异进行分别的方法，其中：以水溶液作流淌相的称为凝胶过沙色诺法：以有机溶剂作流消相的称为凝胶渗透色谱法.5 .亲合色谱法(affinitychromatography)利用不同组分及固定相共价键合的高专属反应进行分别的方法,3、气相色i普介绍主要包括五大系统】我气系统：它是囊,连续运行的密闭管路系统.要求是密封性好流速稳定，运用的教气纯净。般用空膜流业计测得柱后我气流找F.2进样系统：包括进样器和气化室.进样器是将试样快速而定埴的加到色谙柱头上液体：0.5.1.5.10.25.50m1.(一般进样0.ITOm1.);气体:0.255m1.注射器或六通阀(俄进样0110m1.).气化室是使样品在汽化室汽化,并很快被带入色谱柱.3 .分别系统：色谱柱、柱箱和控温装置。主要是在色谐柱内完成试样的分别，有填充柱和毛细管柱两种。填充柱填充柱内不精钢,破烟或聚四氟乙烯等材料制成,内装固定相,一般内径为26mm.长1-5m,填充柱的形态有U型和娓旋型二种.柱内填充固定相,制作简洁，柱容限大,操作便利,分别效果足够断n在102703之间，应用普遍.毛细管柱又叫空心柱.分为涂境,多孔层和涂载体空心柱,涂壁空心柱是将固定液匀林地涂在内径。.卜-O.5mm的毛细管内谈而成,毛细管材料可以是不桥刖或石英.毛细管色谱柱法透性好，传版阻力小，而柱子可以做到长几十米.及填充柱相比,其分别效率高(理论塔板数可达106)、分析速度快、样品用求小,但柱容址低、要求检测器的灵敏度高，并且制备较难。4 .检测系统：检测器5记录系统:记录仪或数据处埋袋置.(四)基本术语1 .基线：操作条件佬定后，没有试样通过时检测器所反映的信号一时间曲线称为基战<0-O')(它反映检测系统映声随时间变更的状况，稳定的基线应是一条水平直线2 .死时间t(deadtime)：指不被固定相吸附或溶解的加分(如空气、甲烷等)从进样起先到色i部睇顶所时应的时间,如图to所示.3 .死体枳VO(deadvo1.ume)：由进转器至检测器的流路中，未被固定相占有的空隙体积称为死体积(杼管空间、色谱柱中固定相间隙.检测器内腔空间总和当色谱柱载气流速为FO(m1./min)时,它及死时间的关系为：VO=tOFO(1)4 保留伯：定性参数，是在色谱分别过程中,试样中各组分在色谱柱内滞留行为的一个指标。(1)保留时间tR(retentiontime):从进样到柱后出现待测组分浓度最大伯时(色港峰顶点)所须要的时间，称为该组分的保留时间。如图中tR(1)、tR(2)所示，(是待泅殂分流经色谐柱时，在两相中滞用的时间和保用时间及固定相和流淌相的性质、固定相的量,柱温、流速和柱体积有关，可用时间单位(min)表示.(2)调整保留时间IR'(adjustedretentiontime)：扣除死时间后的殂分保剂时间,如图中的tR(1)'、tR(2)'所示tR'表示某祖分因溶解或吸附于固定相后，比作滞他如分在柱中多停留的时间：tR'=tR-t(2)(3)保留体积VR(retentionvo1.ume)：从进样到柱后出现待测殂分浓度Jii大伯时所通过的税气体积.当色谱柱载气流速为F0(m1.min)时，它及保刷时间的关系为：VR=tRFO(3)(4)诩整保留体枳VR'(adjustedretentionvo1.ume):是指扪除死体枳后的保留体枳，即：VR'-VR-VO=tRFO(4)在Fi定的试粉条件下VR、VR-及栽气流速无关(tRFO及tR'F0为一常数(5)相对保留值r21(re1.ativeretentionva1.ue)：指组分2和5分1的调整保雷值之比.(5)相对保留值的特点是只及温度和固定相的性侦有关，及色谱柱及其它色谱捺作条件无关。反映了色i普柱对待测两加分IH1.2的选择性，是气相色i普法中最常运用的定性参数,3.峰高(h>:色谱峰顶及基线之间的垂直距国4.色谱的区域宽度<peakwidth)通常用三种方法来役示：(standardeviation)：(1>标准偏差为0607倍峰高处色i普峥宽附的一半。为正态分布曲线上拐点间距离之半.对于正常峰，的大小龙示组分被带精彩谱柱的分散程度