南京大学仪器分析色谱分析类总结

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南京大学仪器分析色谱分析类总结

一、色谱法概论

1.分类

以流动相分:气相色谱(气液、气固)、液相色谱(液液、液固)

以固定相分:

柱色谱(Column Chromatography)

薄层色谱(Thin Layer Chromatography在铺成薄层固体上进行色谱的方法)

纸色谱(利用混合物在纤维素的水分中分配系数不同而使混合物分离)以分离原理分:

吸附色谱(利用混合物各组分对吸附剂的吸附能力不同,而将各组分分离)

分配色谱(利用混合物的各组分在相间的分配系数不同,而进行各组分的分离)

离子交换色谱(基于溶液中离子与离子交换剂的吸附剂表面的离子间的交换作用)

凝胶色谱(根据分子量大小不同来实现分离的目的)

以应用领域分:分析色谱、制备色谱

2.基本术语

A.比移值:把溶质与溶剂移动之速度比称比移值(R f)。

B.半高峰宽:是在峰高一半处的色谱峰的宽度CD,单位可用时间或距离表示。

C.峰宽:是在流出曲线拐点处作切线,于基线上交于E,F处,此两点间的距离叫峰

宽,有些色谱书上叫做“基线宽度”。

D.标准偏差:在色谱峰高0.607处峰宽AB距离的一半叫标准偏差σ。其值越小,表

示谱带展宽越小,也即组分浓度集中,检测器信号越强。

σ=

W

22ln2

=

W

4

E.死时间(t M):一些不被固定相吸收或吸附的气体通过色谱柱的时间,如用热导池

作检测器时,从注射空气样品到空气峰顶出现时的时间,以s或min为单位表示。

F.死体积(V M):指色谱柱中不被固定相占据的空间及进样系统管道和检测系统的总

体积,等于死时间乘以载气的流速。

G.死区域(V G):指色谱柱中不被固定相占据的空间。

H.保留时间(t R):从注射样品到色谱峰顶出现时的时间,以s或min为单位表示。

I.调整保留时间(t'R):保留时间减去死时间即为调整保留时间(t R-t M)。

J.保留体积(V R):从注射样品到色谱峰顶出现时,通过色谱系统载气的体积,一般可用保留时间乘以载气流速求得,以mL为单位表示。

K.调整保留体积(V'R):保留体积减去死体积即为调整保留体积(V R-V M)。

L.净保留体积(V N):经压力修正的调整保留体积。

M.比保留体积(V g):把净保留体积进一步校正到单位质量固定液和273K时的保留体积。

N.相对保留值(r i,s):在一定色谱条件下被测化合物和标准化合物调整保留时间之

比。

O.容量因子k’(也称为分配容量或分配比):在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比。

P.定量校正因子:要进行组分定量,就要测定组分峰面积,其次要知道比例因数f i,以便把峰面积换算成物质的量,比例因素f i即定量校正因子。(色谱定量中,一般

都是采用相对于某一标准物(S)的相对重量校正因子或相对摩尔校正因子。)

3.基本理论与计算

A.分配系数与分配比

分配系数即组分达到分配平衡后在固定相与流动相间的浓度之比。决定于组分与两相热力学性质。依据热力学函数有:

lnK=??r G m

c

故有柱温越低,分配系数K越大,柱内存在量越大,越难留出;反之易流出(影响GC)。

分配比即组分在平衡状态下组分在固定相与流动相中质量之比。

存在式:

K=c s

m

=

W s V m

m s

=k′

V m

s

=k′β

其中,β为色谱柱相比;V m为流动相体积,即死体积;V s为固定相体积。

B.基本保留方程

用于表示保留时间和柱长、流动速度、分配比、分配系数以及两相体积间的关系(或者也可用保留体积表示)

t R=t01+k′=L

u

(1+K

V s

V m

)

其中,L为柱长;u为流动相线速度;k’为分配比;K为分配系数由上式可得:

k’=t R?t0

=

t R′

=

K

C.相对保留值α

相对保留值用来讨论相对组分的分离能力,决定于固定相性质和柱温,值越大,选择性越大,分离越彻底。值为1,两组分流出峰有重叠。

相对保留值可以消除由于流动相流速、柱长、填充情况等不能完全重复而带来的实验误差。当柱温和固定相物质不变时,相对保留值不变。

α1,2=K2

K1

=

k2′

k1′

=

V R2′

V R1′

D.理论塔板数

塔板理论假定:塔板间不连续;塔板间无分子扩散;相间平衡瞬时达到;塔板分配系数相等;流动相不连续。

色谱柱的理论塔板数一般为103~106,n越大分离效果越好。

理论塔板数故有下式:

n=5.54

t R

W1/2

2

=5.54

V R

W1/2

2

=5.54

d R

W1/2

2

=16

t R

W b

2

=16

V R

W b

2

=16

d R

W b

2

有效塔板数即有:

n=5.54

t′R

W1/2

2

=16

t′R

W b

2

且存在H=L/n ,H 为单位塔板高度。 E. 速率理论方程(范式方程)

上述理论塔板对于一些现象无法解释,其忽略传质过程影响因素,故有下式:

H =σe 2+σ12+σm 2+σs 2

=2λd p +2γD m +ωud p 2m +qk ′ud f 2′2s

化简有:

H =A +

B

+Cu

其中,σe 为涡流扩散项,d p 为固定相颗粒平均直径,λ为不规则填充因子; σ1为纵向分子扩散项,γ为弯曲因子,D m 为组分在流动相中扩散系数; σm 为流动相传质阻力,ω为柱性质因子; σs 为固定相传质阻力,q 为固定相结构性质因子,d f 为有效平均液膜厚度;D s 组分在固定液中扩散系数。

当u 很大时,即u ∞, H=A+Cu

曲线呈一直线,即为曲线渐延线,其截距为A ,斜率为C ,从截距A 对U 轴作平行线,则此线与u 轴间距离为A 项之大小。由曲线最低点(H min )向U 作垂线,此点与渐近线间距离为B/u 对H 的作用,渐近线与A 线距离为Cu 对H 的作用,为确定最佳操作条件:H =A +2 BC ,u = B/C 。

故板高与载气线速度有关系,亦称速率理论方程。由于许多参数还不能定量求出,因此,还只能定性说明影响板高的因素。 F. 分离度

用于定量描述两个色谱峰的分离程度的指标,即相邻两组分色谱峰保留值之差与峰底宽总和的一半的比值,如下式:

R s =t R1?t R2

1/2(W 1+W 2)

注:R s >1.5作为完全分离指标

G. 基本分离方程

R s = n 2×α?1×

k 2′1+

k 2

由上式可得:R s 正比于 n ,且L 正比于 n ,知增加柱长可提高分离度。给定分离度下有:

n =16R s 2 α 2 1+k 2

′2

′ 2

还可以通过改变α和K 来提高分析效果。 二、气相色谱分析

1. 基本原理与使用条件

气相色谱是一种以气体为流动相的柱色谱的分离方法。凡是在仪器允许条件下能够汽化且热稳定、不具有腐蚀性的液体或气体均可采取气相色谱法;对于一些因沸点过高无法汽化或热不稳定的物质,通过化学衍生化法使其转变后再进行分析。 2. 仪器组成与结构

A.气路系统

气路系统是一个载气连续运行的密闭系统,常见的有单柱单气路和双柱双气路两种。

单气路适用于恒温分析,双气路适用于程序升温分析并同时补偿检测器噪声和基线漂移。

其载气多为氮气、氦气、氢气等,进入前需净化剂(分子筛、硅胶、活性炭)处理。

气路压力由稳压阀或稳流阀调节。其作用包括调节气流量和气路气压两方面。

B.进样系统

液体样品需汽化后进入。其进样器液体采取微量注射器,气体则采取医用注射器或

六通阀;在气化室(金属缠绕加热丝,50~500°C,要求热容量大,瞬间气化且死体

积小)气化,然后进入色谱柱

C.色谱柱

色谱柱包括填充柱和开管柱(毛细管柱)两类。填充柱采取不锈钢或玻璃材质,内

径3~6mm,其载体可先以液体形式配比混匀,干燥后填充;开管柱以石英制成,

固定相涂布在毛细管内壁或化学键和在内壁上。

D.温度控制系统

用于设置、控制和测量气化室、柱室、检测室的温度。

气化室温度应使试样瞬间气化但不分解,略高于沸点;柱室温度引起柱温变化,影

响柱效和选择性;检测室温度影响检测器的灵敏度或稳定性,一般高于柱温十倍。

精度±0.1°C。

E.检测系统(检测器)

检测器按检测原理分为质量型和浓度型;按响应分为通用型和选择型。其优良性能指标包括灵敏度高(组分浓度对响应信号图的斜率S)、检测限和最小检测量低(产生的信号是基线高的两倍时的最小检测量D=2R/S)、线性范围宽(最大进样量和最小进样量的比值或最

注:TID热离子检测器、PID光离子检测器

a.TCD热导检测器

测量原理:依据不同物质的导热系数不同,在参比池和测量池分别通入纯载气和组分载气,此时由于气体导热系数不同而带走热量使电阻值不同,从而获得信

号;当参比与测量池均为纯载气时,带走热量相同使电阻相同,无信号产生。

特点:一种样品非破坏型检测器,具有较高灵敏度和稳定性,可检出10-6级的低含量组分;结构简单、成本低、使用范围广。它是根据不同气体导热能力不同及

金属热丝具有电阻温度系数两个原理设计的检测器。

灵敏度影响因素:

1)桥电流:热导池灵敏度与桥电流三次方成正比,较大使池体热丝温差增大,

提高灵敏度,过大使热丝温度过高,影响寿命,同时池壁温差较大,增大噪声。

2)载气:载气与组分的导热系数差越大,其信号越强,一般采用热导系数较

大载气(H、He),两热丝温差越大,灵敏度越高。

3)检测器温度:柱室温度波动影响热丝温度稳定性,使灵敏度和稳定性下降,

一般要求检测室温度较低,但高于柱温(防止冷凝污染)。

4)池体温度:池体温度与钨丝温度相差越大,越有利于热传导,检测器的灵

敏度也就越高。

b.FID氢火焰离子化检测器

测量原理:以氢气在空气中燃烧,生成的火焰为能源,使进入火焰的有机物高温离解,生成正负离子,在火焰外围,设置一个电场,在电场作用下,离子定向

运动形成离子流,经放大得到信号。

特点:一种样品破坏型检测器;灵敏度高,最低检出量达10-12克;线性范围广;死体积小,响应快,可用在快速色谱分析上;结构简单,造价低;操作条件

要求不高,操作条件的变化,对灵敏度影响较小。

灵敏度影响因素:一般包括喷嘴内径、电极形状及间距、极化电压高低以及气体流量四个方面。其中,气体流量需要选择,其他因素则已经由仪器厂家优化。

c.ECD电子捕获检测器

测量原理:是一种放射性离子化检测器。在放射源(63Ni或氚)作用下,载气通过检测器时被电离(离解为Ni2+和e-),产生自由离子形成基流,当电负性化合

物进入检测器时,捕获电子,使基流下降,产生检测信号的。

特点:高选择性检测器,对含有电负性原子或基团的化合物具有很高的灵敏度,如卤化物、含氧、含硫、含磷的有机物及甾体化合物、金属有机物、金属螯和

物、多环芳烃等,但对一般非电负性如烷烃等影响应很小。

d.FPD火焰光度检测器

测量原理:在温度高达2000~3000K富氢火焰中,硫、磷化合物分别发出350~430nm及526nm的特征波长光,分别用394nm(S)和526nm(P)的滤光片

滤光,然后将滤后之光电倍增管转化为电信号测量。

特点:线性范围窄,测磷为105,测硫为102~103。是一种对硫、磷化合物有高选择性的检测器,比对一般有机物敏感度高104倍。

3.固定相

A.载体

能够牢固保留固定液并使它呈均匀薄膜状的无活性物质。要求:具有化学惰性,无表面吸附作用,空穴均匀,比表面大,耐热性强,无催化活性有一定机械强度和浸润性。

多采用硅藻土载体,分红色(适宜非极性固定液)和白色(适宜极性固定液)两种。

由于硅藻土表面存在Si-OH,易形成氢键,故需采取酸洗、碱洗、烷基化等方法处理,消除碱性中心、酸性中心以及硅醇基活性氢与组分的作用,提高分离效果。

B.固定液

a.要求:化学惰性;热稳定;操作温度下蒸汽压低,不易流失;选择性好;黏度

小;凝固点低;良好浸润性

b.特征常数(保留指数):

Kovats指数:将两相邻正构烷烃保留值的对数之间差值分为100份,保留值位于两

相邻正构烷烃之间组分i 的保留指数

I X =100n +100lgt R,X ′?lgt R,n

′R,n+z ′R,n

其中,t 可为调整保留时间(或体积)

Rohrschneider 常数:即用保留指数差ΔI 表示固定液相对极性,值越大,固定液与

组分作用力越大,选择性越高。

McReynolds 常数:即采取特殊五种物质的120°C 条件下的ΔI 之和表示固定液极性。

注:此处的ΔI 均采取固定液对角鲨烷的差

c. 选择原则

非极性物质采取非极性固定液,且沸点低先流出,极性越低越难流出; 中极性物质采取中等极性固定液,低沸点先流出,与固定液极性越相近,越难流出; 强极性物质采取极性固定液,极性小的先流出;分子间氢键越易形成,越难流出; C. 固体吸附剂

a. 碳:非极性吸附剂,分离醇、酸、酚、胺多种极性物质或异构体。

b. 氧化铝:中等极性,分析C 1~C 4及其异构体,其含水量对效果影响较大。

c. 硅胶:强极性,分析硫化物。

d. 分子筛:强极性,活化后分离H 2、O 2、N 2、CH 4、CO 等混合物。

e. 高分子多孔微球:根据所带基团分为极性非极性两种,可分析极性多元醇、脂肪酸、腈、胺或非极性的烃、醚、酮等,尤其是对有机物中微量水(先出管)分离。

4. 流动相

流动相为气体,常用为氦气、氢气、氮气等且依据检测器选择,通入前须经过净化装置并调节合适的载气流速和流量。 5. 分析方法

A. 定性

a. 保留值定性:采用多柱比较,将Kovats 保留值对比文献或标准物来定性物质。

也可采取比保留值定性分析,其值仅受温度影响。

V 调整保留=

t R ′F

c =t R ′jF ?

P 出?P 水P 出?T 柱

T 室

V 净保留=

V 调m 固定液

?

273T 柱=K ρ?273T 柱

其中,j 为压力校正因子,K 为分配系数,ρ为固定液密度。

j =32

P 入P 出 2

?1

P 入P 出 3?1

b. 色-质联用定性 B. 定量

m i =f i A i

峰面积A=1.065hW 1/2

校正因子:绝对校正因子f i 受仪器及操作条件限制很大,故多用相对校正因子f i ’

其中,s为标准物,i为组分

a.归一化法

条件:仅适用于试样中所有组分全出峰的情况;必须已知所有组分的校正因子且不适合微量组分的测定。

b.内标法

条件:试样中不含有该物质;与被测组分性质比较接近(挥发度、极性、溶解度等);不与试样发生化学反应;出峰位置应位于被测组分附近,且无组分峰影响;内标物为高纯度标准物质,或含量已知物质;内标物的加入量应接近于已知物质。

通过加入性质相近的已知标准物,进行色谱分离,获得被测组分和内标物峰面积,计算相对量再换算为绝对量。

c i%=m i

m

=

m i

m s

×

m s

m

=

A i f i

A s f s

×

m s

m

=

A i f

i

A s f s′

×

m s

m

c.校准曲线法

条件:操作条件稳定,进样体积一致,适合无内标物的物质测定。

通过已知样品标准成线性关系的前提下,配制近似样品浓度的标准物,测定浓度,则可以下式计算:

c i%=A i

s C′%

6.优缺点

优点:高效能、灵敏度高、速度快、应用范围、仪器造价低

缺点:从色谱峰不能直接给出定性结果。对高沸点(沸点在500°C以上)物质,目前气相色谱分析还有困难。

7.应用

气固色谱常用于永久性气体及的低碳数化合物的分离。气液色谱则应用更广,凡是在气相色谱仪允许的条件下可以气化而不分解的物质均可以采取气相色谱法。除此之外,气相色谱还可用于物理化学研究中的多种参数测量。

8.附加知识点

A.开管柱色谱

特点:

a.总柱效高:内径小使得传质阻力极小,涡流扩散不存在,谱带展宽变小。

b.分析速度快

c.柱容量小:相比高导致进样量小,最多0.5μg。

类型:

涂壁开管柱(固定液涂布玻璃柱内壁)、多孔层开管柱(管壁涂多孔材料,在涂布固定液)、键合型(固定液化学键合于玻璃表面)、交联型(自由基原位分子共

价交联使固定液固化)。

B.手性分离

色谱法可用于手性化合物的分离,可以分为直接法和间接法两种。

直接法即采取手性选择剂(手性固定相和手性流动相添加剂,后者只用于液相色谱和毛细管电泳法)进行分离。

间接法即让手性衍生化试剂和被分析组分反应,使对映体转变为非对映体,后利用物理性质和化学性质的不同,使其在非手性固定相上分离,最后通过化学转化,使其还原。

三点作用模式:即在手性分离过程中,要实现有效识别对映体,需要手性固定相与其中一种对映体的至少三个作用中心发生相互作用,其中一个必定由立体化学结构决定。

C.定量方法比较

三、高效液相色谱分析

1.基本原理与使用条件

高效液相色谱是一种以液体为流动相的现代柱色谱分离技术,其主要通过与气相色谱仪及经典液相色谱不同的实验条件,提供高压加速分离,对于高沸点、热不稳定的有机及生化试样的高效分离分析方法。

2.仪器组成与结构

A.贮液罐

存放溶剂,材料要耐腐蚀、对溶剂呈惰性,配有过滤器。

B.脱气装置

为防止流动相高压输出气泡,影响检测器,增大噪声,故通常采取氦气鼓泡除气。

C.高压泵

材料耐化学腐蚀;高压连续工作;输出流量范围宽;输出流量稳定,重复性高

D.梯度洗脱装置

在分离过程中逐渐改变流动相组成以提高复杂分析的分离效果

特点:改善峰形、提高柱效、减少分析时间、残留少;换流动相时平衡时间更长

E.进样器

F.色谱柱

以不锈钢制成,要求内壁平滑光洁,接头死体积小,柱长为10~25cm内径4~5mm。

柱前加短柱即卫柱,防止污染固定相。

G.检测系统(检测器)

a.UVD紫外吸收检测器

选择性浓度型检测器,仅对紫外波长有吸收的物质有响应。以氘灯为光源,通过参比池和测量池两者之间的透射光的强度差来输出信号。

b.FD荧光检测器

选择性浓度型检测器,先以光源通过分光器分离特定波长的紫外光激发被测物,再以光电倍增管测定产生的荧光强度,适宜痕量分析。

c.RID示差折光率检测器

通用性检测器,包括偏转式、反射式和干涉型三种,依据参比池与测量池的折光率差不同而产生光电信号。

d.ECD电化学检测器

一般依据电化学原理,分为电导、库仑、伏安和安培四种,常用安培检测器。

3.固定相

按照承受压力大小分为刚性固体(多为二氧化硅)和硬胶(多为聚苯乙烯和二乙烯基苯交联物)两类。按照孔隙深度分为表面多孔型(实心玻璃外覆盖多孔活性物质)和全多孔微粒型(直径10-3μm的硅胶微粒)两类。

表面多孔型孔浅、相对死体积小、出峰快、柱效高但最大进样量受限;全多孔型孔也浅、传质速率快、柱效高、但需较高压力,最大进样比表面多孔大五倍。

4.流动相

要求:纯度高、黏度低、化学稳定性好、溶剂沸点高于55°C、溶剂可完全浸润固定相并与流动相匹配、与检测器匹配。

5.优缺点

A.高效液相色谱的特点:分离效能高、选择性高、检测灵敏度高、分析速度快

B.高效液相色谱法局限性:

a.在高效液相色谱法中,使用多种溶剂作为流动相,当进行分析时所需成本高

于气相色谱法,且易引起环境污染。当进行梯度洗脱操作时,它比气相色谱

法的程序升温操作复杂。

b.高效液相色谱法中缺少通用型检测器(如气相色谱法中使用热导检测器和氢

火焰离子化检测器)。

c.高效液相色谱法不能替代气相色谱法,去完成要求柱效高达10万块理论塔板

数以上,必需用毛细管气相色谱法分析组成复杂的具有多种沸程的石油产品。

d.高效液相色谱法也不能代替中、低压柱色谱法,在200kPa至1MPa柱压下去

分析受压易分解、变性的具有生物活性的生化样品。

6.附加知识点

A.液固吸附色谱

a.原理:组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸。

b.固定相:为固体吸附剂,如硅胶、氧化铝等,较常使用的是5~10μm的硅胶吸

附剂。

c.流动相:各种不同极性的一元或多元溶剂。

d.应用:适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样,对具有官能团的化合物和

异构体有较高选择性。

e.缺点:非线形等温吸附常引起峰的拖尾。

B.化学键合相色谱

a.原理:通过化学反应将有机分子键合在载体表面形成柱填充剂,然后混合物和

其形成化学键强弱不同,借此分离物质。

b.分类:正相(流动相极性小于固定相)和反相(流动相极性大于固定相)

c.反相影响因素:碳链长度、碳负载量和表面覆盖率、载体孔径和纯度、残余硅

醇基团数目。

d.反相键合色谱以水(紫外截止波长低,有利于痕量检测)为底溶剂,其中加入

各种添加剂(提高选择性),根据分离需要再加入不同比例的与水可混溶的有

机溶剂,还可利用二次化学平衡,使不易分析的也可用此法分析。一般适用于

极性较小的样品分离。

C.离子交换色谱

a.原理:采取离子交换剂为固定相,分为阳离子型和阴离子型。

b.固定相:合成树脂(强酸SO3H和弱酸COOH,强碱季胺和弱碱NH2)、硅胶。

c.流动相:含有缓冲体系的金属盐溶液

d.应用:离子、离子型化合物或一定条件下可解离的物质。

离子色谱原理:在离子交换色谱的基础上,增加抑制柱(即置换流动相中离子,使其全部转变为水,降低背景影响,但抑制柱需定期再生)或膜离子交换管,再采取电导法测量。

D.尺寸排阻色谱(凝胶色谱)

a.原理:按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙,由其中通过,出峰最慢;

中等分子只能通过部分凝胶空隙,中速通过;而大分子被排斥在外,出峰最快;

溶剂分子小,故在最后出峰。

b.固定相:无机类(凝胶)和有机类(有机物共聚物)

c.应用:可对相对分子质量在100-105范围内的化合物按质量分离。

E.SFC超临界流体色谱法

a.原理:采取超临界流体作为流动相,结合GC和HPLC的各自优点。

b.仪器:精密控压设备、精密控温设备、柱后有毛细管限流器,其他同HPLC。

c.流动相:常用为CO2,其中可加入改性剂。

d.固定相:采用填充柱或开管柱。

e.检测器:为氢火焰离子化检测器或紫外吸收检测器(均对CO2无响应)。

f.应用:可用于天然产物、农药、高聚物、原油分析,特别适用于一些GC和

HPLC不适合的物质分析,但其仪器复杂,可选择流动相有限。

F.HLPC的综合分析

四、毛细管电泳分析

1.基本原理与使用条件

毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)是离子或者荷电粒子以电场为驱动力,在毛细管中按照其淌度或分配系数不同进行高效、快速分离分析的一种电泳新技术。

2.仪器组成与结构

电源电压:5~30kV

毛细管:长10~100cm内径25~100μm石英材质

进样方式:重力注射;电动进样

检测器:紫外吸收检测器、PDAD、荧光检测器、碳纤维安培检测器、电导检测器。

3.影响因素

A.影响选择性因素

离子迁移率:电解质浓度越大,离子强度越大,离子电荷越小,半径越大,其迁移

率越小。

组分电离度

合适配体

B.影响柱效因素

此法无固定相,消除了涡流扩散项和固定相传质阻力项,而细管径大大降低了流动相传质阻力,主要是纵向分子扩散项影响柱效。

高电压可提高柱效,且与柱长无关,但增加柱长有利于施加高电压,电压极限受毛细管热效应限制。

4.优缺点

不能分离中性分子,但柱效很高,分离效果很好。

5.应用

用于分离、检测土壤和水等环境中的多环芳烃;分离多种阴阳离子;获得不同价态的无机离子信息;还可用于临床复杂药物的成分分析

6.附加知识点

A.电渗流迁移率

由于石英管上硅醇基团电离产生阴离子,吸引阳离子形成双电层,强电场作用下向阴极移动,形成电渗流。故pH和离子强度对电渗流作用有影响:即pH越大,离子强度越小,电渗流迁移率越大。

B.胶束电动毛细管色谱

原理:通过在溶液中加入表面活性剂使其形成胶束,同时混合物中性分子在胶束内和溶液中达到分配平衡,通过高压下胶束迁移和溶液电渗流的迁移快慢分离物质。物质的疏水性越强,迁移时间越长。

五、色谱法对比总结

武汉大学版仪器分析知识点总结(适用考中科院的同学)

第一部分:AES,AAS,AFS AES原子发射光谱法是根据待测元素的激发态原子所辐射的特征谱线的波长和强度,对元素进行定性和定量测定的分析方法。 特点: 1.灵敏度和准确度较高 2.选择性好,分析速度快 3.试样用量少,测定元素范围广 4.局限性 (1)样品的组成对分析结果的影响比较显著。因此,进行定量分析时,常常需要配制一套与试样组成相仿的标准样品,这就限制了该分析方法的灵敏度、准确度和分析速度等的提高。 (2)发射光谱法,一般只用于元素分析,而不能用来确定元素在样品中存在的化合物状态,更不能用来测定有机化合物的基团;对一些非金属,如惰性气体、卤素等元素几乎无法分析。 (3)仪器设备比较复杂、昂贵。 术语: 自吸 自蚀 ?击穿电压:使电极间击穿而发生自持放电的最小电压。 ?自持放电:电极间的气体被击穿后,即使没有外界的电离作用,仍能继续保持电离,使放电持续。 ?燃烧电压:自持放电发生后,为了维持放电所必需的电压。 由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。由较低级的激发态(第一激发态)直接跃迁至基态的谱线称为第一共振线,一般也是元素的最灵敏线。当该元素在被测物质里降低到一定含量时,出现的最后一条谱线,这是最后线,也是最灵敏线。用来测量该元素的谱线称分析线。 仪器: 光源的作用: 蒸发、解离、原子化、激发、跃迁。 光源的影响:检出限、精密度和准确度。 光源的类型: 直流电弧 交流电弧 电火花 电感耦合等离子体(ICP)

ICP 原理 当高频发生器接通电源后,高频电流I 通过感应线圈产生交变磁场(绿色)。 开始时,管内为Ar 气,不导电,需要用高压电火花触发,使气体电离后,在高频交流电场的作用下,带电粒子高速运动,碰撞,形成“雪崩”式放电,产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流(涡电流,粉色),其电阻很小,电流很大(数百安),产生高温。又将气体加热、电离,在管口形成稳定的等离子体焰炬。 ICP-AES 法特点 1.具有好的检出限。溶液光谱分析一般列素检出限都有很低。 2.ICP 稳定性好,精密度高,相对标准偏差约1%。 3.基体效应小。 4.光谱背景小。 5.准确度高,相对误差为1%,干扰少。 6.自吸效应小 进样: 溶液试样 气动雾化器 超声雾化器 超声雾化器:不连续的信号 气体试样可直接引入激发源进行分析。有些元素可以转变成其相应的挥发性化合物而采用气体发生进样(如氢化物发生法)。 例如砷、锑、铋、锗、锡、铅、硒和碲等元素。 固体试样 (1). 试样直接插入进样 (2). 电弧和火花熔融法 (3). 电热蒸发进样 (4). 激光熔融法 分光仪棱镜和光栅 检测器:目视法,摄谱法,光电法 干扰: 光源 蒸发温度 激发温度/K 放电稳定性 应用范围 直流电弧 高 4000~7000 较差 定性分析,矿物、纯物质、 难挥发元素的定量分析 交流电弧 中 4000~7000 较好 试样中低含量组分的定量分析 火花 低 瞬间10000 好 金属与合金、难激发元素的定量分析 ICP 很高 6000~8000 最好 溶液的定量分析

仪器分析气相色谱分析习题答案修订稿

仪器分析气相色谱分析 习题答案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

气相色谱习题 一.选择题 ( ) 1.色谱图上一个色谱峰的正确描述是( ) A.仅代表一种组分; B.代表所有未分离组分; C.可能代表一种或一种以上组分; D.仅代表检测信号变化( )2.下列保留参数中完全体现色谱柱固定相对组分滞留作用的是( ) A.死时间; B.保留时间 ; C.调整保留时间; D.相对保留时间 ( )3.气-液色谱系统中,待分离组分的 k 值越大,则其保留值: A.越大; B.越小; C.不受影响; D.与载气流量成反比 ( )4.关于范第姆特方程式,正确的说法是: A.最佳线速这一点,塔板高度最大; B.最佳线速这一点,塔板高度最小; C.塔板高度最小时,线速最小; D.塔板高度最小时,线速最大 ( )5.根据范第姆特方程式 H=A+B/u+Cu,下列说法正确的是: A.H 越大,则柱效越高,色谱峰越窄,对分离有利; B.固定相颗粒填充越均匀,则柱效越高; C.载气线速越高,柱效越高; D.载气线速越低,柱效越高 ( )6.在范第姆特方程式中,涡流扩散项主要受下列哪个因素影响 A. 载体填充的均匀程度; B. 载气的流速大小; C. 载气的摩尔质量; D. 固定液的液膜厚度

( )7.用气相色谱法定量分析试样组分时,要求分离达 98%,分离度至少为: ( )8.在气相色谱中,当两组分未能完全分离时,我们说: A.柱效太低; B.柱的选择性差; C.柱的分离度低; D.柱的容量因子大 ( )9.分离非极性组分和极性组分混合物时,一般选用极性固定液,这是利用极性固定液的: A.氢键作用; B.诱导效应; C.色散作用; D.共轭效应 ( )10.苯和环已烷的沸点分别是 80.10°C 和 80.81°C,都是非极性分子。气相色谱分析中,若采用极性固定 液,则保留时间关系是: A.苯比环已烷长; B.环已烷比苯长; C.二者相同; D.无法确定 ( )11.已知苯的沸点为 80.10°C,环已烷的沸点为 80.81°C。当用邻苯二甲酸二壬酯作固定液分析这二种组 分时,环已烷比苯先出峰,其原因是固定液与被测组分间的: A.静电力; B.诱导力; C.色散力; D.氢键力 ( )12.使用热导池检测器时,一般选用 H 2 或 He 作载气,这是因为它们: A.扩散系数大; B.热导系数大; C.电阻小; D.流量大 ( )13.氢火焰离子化检测器优于热导检测器的主要原因是: A.装置简单; B.更灵敏; C.可以检出许多有机化合物; D.较短的柱能够完成同样的分离

中南大学仪器分析经典习题总结

中南大学仪器分析各章节经典习题 第2章气相色谱分析 一.选择题 1.在气相色谱分析中, 用于定性分析的参数是 (保留值保留值) 2. 在气相色谱分析中, 用于定量分析的参数是 ( D ) A 保留时间 B 保留体积 C 半峰宽 D 峰面积 3. 使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好? ( A ) A H2 B He C Ar D N2 4. 热导池检测器是一种 (浓度型检测器) 5. 使用氢火焰离子化检测器, 选用下列哪种气体作载气最合适? ( D ) A H2 B He C Ar D N2 6、色谱法分离混合物的可能性决定于试样混合物在固定相中( D )的差别。 A. 沸点差, B. 温度差, C. 吸光度, D. 分配系数。 7、选择固定液时,一般根据( C )原则。 A. 沸点高低, B. 熔点高低, C. 相似相溶, D. 化学稳定性。 8、相对保留值是指某组分2与某组分1的(调整保留值之比)。 9、气相色谱定量分析时( B )要求进样量特别准确。 A.内标法; B.外标法; C.面积归一法。 10、理论塔板数反映了(柱的效能。 11、下列气相色谱仪的检测器中,属于质量型检测器的是( B ) A.热导池和氢焰离子化检测器; B.火焰光度和氢焰离子化检测器; C.热导池和电子捕获检测器; D.火焰光度和电子捕获检测器。 12、在气-液色谱中,为了改变色谱柱的选择性,主要可进行如下哪种(些)操作?( D ) A. 改变固定相的种类 B. 改变载气的种类和流速 C. 改变色谱柱的柱温 D. (A)、(B)和(C) 13、进行色谱分析时,进样时间过长会导致半峰宽(变宽)。 14、在气液色谱中,色谱柱的使用上限温度取决于( D ) A.样品中沸点最高组分的沸点, B.样品中各组分沸点的平均值。 C.固定液的沸点。 D.固定液的最高使用温度 15、分配系数与下列哪些因素有关( D ) A.与温度有关; B.与柱压有关; C.与气、液相体积有关; D.与组分、固定液的热力学性质有关。 二、填空题 1.在一定温度下, 采用非极性固定液,用气-液色谱分离同系物有机化合物, 低碳数的有机化合物先流出色谱柱, _____高碳数的有机化合物____后流出色谱柱。 2.气相色谱定量分析中对归一化法要求的最主要的条件是试样中所有组分都要在一定时间内分离流出色谱柱,且在检测器中产生信号。 3.气相色谱分析中, 分离非极性物质, 一般选用非极性固定液, 试样中各组分按沸点的高低分离, 沸点低的组分先流出色谱柱,沸点高的组分后流出色谱柱。 4.在一定的测量温度下,采用非极性固定液的气相色谱法分离有机化合物, 低沸点的有机化合物先流出色谱柱, 高沸点的有机化合物后流出色谱柱。 5.气相色谱分析中, 分离极性物质, 一般选用极性固定液, 试样中各组分按极性的大小分离, 极性小的组分先流出色谱柱, 极性大的组分后流出色谱柱。 6、在气相色谱中,常以理论塔板数(n)和理论塔板高度(H)来评价色谱柱效能,有时也用单位柱长(m) 、有效塔板理论数(n有效)表示柱效能。

仪器分析复习资料整理

第二章气相色谱分析 1、气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用? 载气系统(气路系统) 进样系统: 色谱柱和柱箱(分离系统)包括温度控制系统(温控系统): 检测系统: 记录及数据处理系统(检测和记录系统): 2、当下列参数改变时,是否会引起分配系数的改变?为什么? (1)柱长缩短, 不会(分配比,分配系数都不变) (2)固定相改变, 会 (3)流动相流速增加, 不会 (4)相比减少, 不会 当下列参数改变时:,是否会引起分配比的变化?为什么? (1)柱长增加, 不会 (2)固定相量增加, 变大 (3)流动相流速减小, 不会 (4)相比增大, 变小 答: k=K/b(b记为相比),而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关. 3、试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?曲线的形状主要受那些 因素的影响? A、涡流扩散项:气体碰到填充物颗粒时,不断地改变流动方向,使试样组分在气相中形成 类似“涡流”的流动,因而引起色谱的扩张。由于A=2λdp ,表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性λ 有关,而与载气性质、线速度和组分无关,因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体,并尽量填充均匀,是减少涡流扩散,提高柱效的有效途径。 B、分子扩散项:由于试样组分被载气带入色谱柱后,是以“塞子”的形式存在于柱的很 小一段空间中,在“塞子”的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯度,因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) , D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比,而 D g 与组分及载气的性质有关:相对分子质量大的组分,其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根,所以采用相对分子质量较大的载气( 如氮气 ) ,可使 B 项降低, D g 随柱温增高而增加,但反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。 C、传质阻力项:传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两 项。所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程,在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换,即进行浓度分配。这种过程若进行缓慢,表示气相传质阻力大,就引起色谱峰扩张。对于填充柱: 液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部,并发生质量交换,达到分配平衡,然后以返回气液界面的传质过程。这个过程也需要一定时间,在此时间,组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动,这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为: 对于填充柱,气相传质项数值小,可以忽略。 在色谱分析中,理论塔板数与有效理论塔板数的区别就在于前者___没有考虑死时间(死

仪器分析各个章节小结

第八章电位法和永停滴定法- 章节小结 1.基本概念 指示电极:是电极电位值随被测离子的活(浓)度变化而变化的一类电极。 参比电极:在一定条件下,电极电位基本恒定的电极。 膜电位:跨越整个玻璃膜的电位差。 不对称电位:在玻璃电极膜两侧溶液pH相等时,仍有1mV~3mV的电位差,这一电位差称为不对称电位。是由于玻璃内外两表面的结构和性能不完全相同,以及外表面玷污、机械刻划、化学腐蚀等外部因素所致的。 酸差:当溶液pH<1时,pH测得值(即读数)大于真实值,这一正误差为酸差。 碱差:当溶液pH>9时,pH测得值(即读数)小于真实值,这一负误差为碱差,也叫钠差。 转换系数:指当溶液pH每改变一个单位时,引起玻璃电极电位的变化值。 离子选择电极:一般由电极膜(敏感膜)、电极管、内充溶液和内参比电极四个部分组成。 电位选择性系数:在相同条件下,同一电极对X和Y离子响应能力之比,亦即提供相同电位响应的X和Y离子的活度比。 可逆电对:电极反应是可逆的电对。 此外还有相界电位、液接电位、原电池、残余液接电位。 2.基本理论 (1)pH玻璃电极: -浓度一定)、内参比电极(Ag-AgCl电极)、绝缘套; ①基本构造:玻璃膜、内参比溶液(H+与 Cl ②膜电位产生原理及表示式:; ③玻璃电极作为测溶液pH的理论依据。 (2)直接电位法测量溶液pH: ①测量原理。 ②两次测量法。pHs 要准,而且与pHx差值不大于3个pH单位,以消除液接电位。(3)离子选择电极: ①基本构造:电极膜、电极管、内参比溶液、内参比电极; ②分类:原电极、敏化电极; ③响应机理及电位选择性系数; ④测量方法:两次测量法、校正曲线法、标准加入法。 (4)电位滴定法:以电位变化确定滴定终点(E-V曲线法、曲线法、曲线法)。 (5)永停滴定法:以电流变化确定滴定终点,三种电流变化曲线及终点确定。 第九章光谱分析法概论- 章节小结 1.基本概念 电磁辐射:是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子流。 磁辐射性质:波动性、粒子性 电磁波谱:所有的电磁辐射在本质上是完全相同的,它们之间的区别仅在于波长或频率不同。若把电磁辐射按波长长短顺序排列起来,即为电磁波谱。 光谱和光谱法:当物质与辐射能相互作用时,物质内部发生能级跃迁,记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长(或相应单位)的变化,所得的图谱称为光谱。利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称光谱法。 非光谱法:是指那些不以光的波长为特征讯号,仅通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、折射、干涉、衍射和偏振)的变化的分析方法。 原子光谱法:测量气态原子或离子外层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法。为线状光谱。 分子光谱法:以测量分子转动能级、分子中原子的振动能级(包括分子转动能级)和分子电子能级(包括振-转能级

现代仪器分析重点总结(期末考试版)

现代仪器分析:一般的说,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。灵敏度:指待测组分单位浓度或单位质量的变化所引起测定信号值的变化程度。灵敏度也就是标准曲线的斜率。斜率越大,灵敏度就越高 光分析法:利用光电转换或其它电子器件测定“辐射与物质相互作用”之后的辐射强度等光学特性,进行物质的定性和定量分析的方法。 光吸收:当光与物质接触时,某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱,这种现象称为物质对光的吸收。 原子发射光谱法:元素在受到热或电激发时,由基态跃迁到激发态,返回到基态时,发射出特征光谱,依据特征光谱进行定性、定量的分析方法。 主共振线:在共振线中从第一激发态跃迁到激发态所发射的谱线。 分析线:复杂元素的谱线可能多至数千条,只选择其中几条特征谱线检验,称其为分析线。 多普勒变宽:原子在空间作不规则的热运动所引起的谱线变宽。 洛伦兹变宽:待测原子和其它粒子碰撞而产生的变宽。 助色团:本身不吸收紫外、可见光,但与发色团相连时,可使发色团产生的吸收峰向长波方向移动,且吸收强度增强的杂原子基团。 分析仪器的主要性能指标是准确度、检出限、精密度。 根据分析原理,仪器分析方法通常可以分为光分析法、电分析化学方法、色谱法、其它仪器分析方法四大类。 原子发射光谱仪由激发源、分光系统、检测系统三部分组成。 使用石墨炉原子化器是,为防止样品及石墨管氧化应不断加入(N2)气,测定时通常分为干燥试样、灰化试样、原子化试样、清残。 光谱及光谱法是如何分类的? ⑴产生光谱的物质类型不同:原子光谱、分子光谱、固体光谱;⑵光谱的性质和形状:线光谱、带光谱、连续光谱;⑶产生光谱的物质类型不同:发射光谱、吸收光谱、散射光谱。 原子光谱与发射光谱,吸收光谱与发射光谱有什么不同 原子光谱:气态原子发生能级跃迁时,能发射或吸收一定频率的电磁波辐射,经过光谱依所得到的一条条分立的线状光谱。 分子光谱:处于气态或溶液中的分子,当发生能级跃迁时,所发射或吸收的是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱。 吸收光谱:当物质受到光辐射作用时,物质中的分子或原子以及强磁场中的自选原子核吸收了特定的光子之后,由低能态被激发跃迁到高能态,此时如将吸收的光辐射记录下来,得到的就是吸收光谱。发射光谱:吸收了光能处于高能态的分子或原子,回到基态或较低能态时,有时以热的形式释放出所吸收的能量,有时重新以光辐射形式释放出来,由此获得的光谱就是发射光谱。 选择内标元素和分析线对有什么要求? a. 若内标元素是外加的,则该元素在分析试样中应该不存在,或含量极微可忽略不计,以免破坏内标元素量的一致性。 b. 被测元素和内标元素及它们所处的化合物必须有相近的蒸发性能,以避免“分馏”现象发生。 c. 分析线和内标线的激发电位和电离电位应尽量接近(激发电位和电离电位相等或很接近的谱线称为“均称线对”);分析线对应该都是原子线或都是离子线,一条原子线而另一条为离子线是不合适的。 d. 分析线和内标线的波长要靠近,以防止感光板反衬度的变化和背景不同引起的分析误差。分析线对的强度要合适。 e. 内标线和分析线应是无自吸或自吸很小的谱线,并且不受其他元素的谱线干扰。 原子荧光光谱是怎么产生的?有几种类型? 过程:当气态原子受到强特征辐射时,由基态跃迁到激发态,约在10-8s后,再由激发态跃迁回到基态,辐射出与吸收光波长相同或不同的辐射即为原子荧光。 三种类型:共振荧光、非共振荧光与敏化荧光。 为什么原子发射光谱法可采用内标法来消除实验条件的影响? 影响谱线强度因素较多,直接测定谱线绝对强度计算难以获得准确结果,实际工作多采用内标法。内标法属相对强度法,是在待测元素的谱线中选一条谱线作为分析线,然后在基体元素或在加入固定量的其他元素的谱线中选一条非自吸谱线作为内标线,两条谱线构成定量分析线对。 通常为什么不用原子吸收光谱法进行物质的定性分析? 答:原子吸收光谱法是定量测量某一物质含量的仪器,是定量分析用的,不能将物质分离,因此不能鉴定物质的性质,因此不能。。。。 原子吸收光谱法,采用峰值吸收进行定量分析的条件和依据是什么? 为了使通过原子蒸气的发射线特征(极大)频率恰好能与吸收线的特征(极大)频率相一致,通常用待测元素的纯物质作为锐线光源的阴极,使其产生发射,这样发射物质与吸收物质为同一物质,产生的发射线与吸收线特征频率完全相同,可以实现峰值吸收。 朗伯比尔定律的物理意义是什么?偏离朗伯比尔定律的原因主要有哪些? 物理意义是:当一束平行单色光通过均匀的溶液时,溶液的吸光度A与溶液中的吸光物质的浓度C及液层厚度L的乘积成正比。A=kcL 偏离的原因是:1入射光并非完全意义上的单色光而是复合光。2溶液的不均匀性,如部分入射光因为散射而损失。3溶液中发生了如解离、缔合、配位等化学变化。 影响原子吸收谱线宽度的因素有哪些?其中最主要的因素是什么? 答:影响原子吸收谱线宽度的因素有自然宽度Δf N、多普勒变宽和压力变宽。其中最主要的是多普勒变宽和洛伦兹变宽。 原子吸收光谱法,采用极大吸收进行定量的条件和依据是什么? 答:原子吸收光谱法,采用极大吸收进行定量的条件:①光源发射线的半宽度应小于吸收线半宽度;②通过原子蒸气的发射线中心频率恰好与吸收线的中心频率ν0相重合。定量的依据:A=Kc 原子吸收光谱仪主要由哪几部分组成?各有何作用? 答:原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统、检测系统四大部分组成。

仪器分析之气相色谱法试题及答案

气相色谱法练习 一:选择题 1.在气相色谱分析中,用于定性分析的参数是 ( A ) A保留值 B峰面积 C分离度 D半峰宽 2.在气相色谱分析中,用于定量分析的参数是 ( D ) A保留时间 B保留体积 C半峰宽 D峰面积 3.良好的气-液色谱固定液为 ( D ) A蒸气压低、稳定性好 B化学性质稳定C溶解度大,对相邻两组分有一定的分离能力 D A、B和C 6.色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号时 ( B ) A进入单独一个检测器的最小物质量 B进入色谱柱的最小物质量 C组分在气相中的最小物质量 D组分在液相中的最小物质量 7.在气-液色谱分析中,良好的载体为 ( D ) A粒度适宜、均匀,表面积大 B表面没有吸附中心和催化中心 C化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度 D A、B和C 8.热导池检测器是一种 ( A ) A浓度型检测器 B质量型检测器 C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 D只对含硫、磷化合物有响应的检测器10.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是 ( A ) A柱温 B载气的种类 C柱压 D固定液膜厚度 三:计算题 1. 热导池检测器的灵敏度测定:进纯苯1mL,苯的色谱峰高为4 mV,半峰宽为1 min,柱出口载气流速为20mL/min,求该检测器的灵敏度(苯的比重为 0.88g/mL)。若仪器噪声为0.02 mV,计算其检测限。 解:mV·mL·mg-1 mg·mL-1 2.一根 2 m长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下: 流量 20 mL/min( 50℃)柱温 50℃ 柱前压力:133.32 kpa 柱后压力101.32kPa

仪器分析 总结(特选参考)

第一章和第二章 1,电化学分析法的定义: 电化学分析法是根据物质的电学和电化学性质为分析一句来测定物质含量的一类分析方法。这类方法通常需要以化学电池,并在化学电池(被测溶液)中放置两个电极,两个电极与外接电源相连或不相连,测定通过化学电池的电阻(电导)、电流、两电极间的电位差或电极增加的质量,从而计算出被测物质的含量。 2,,电化学分析法的分类: ①电导分析法②电位分析法③电解分析法④库仑分析法⑤极谱法和伏安法 3,化学电池 化学电池是化学能与电能互相转换的装置; 组成化学电池的条件; 根据电极与电解质的接触方式不同,化学电池分为两类:液接和非液接;(等等,课本P10-11)4,盐桥:由装有电解质及凝胶状琼脂的U型玻璃管构成。 由于其中电解质的浓度比较高,在他与电池中的两溶液链接式,界面上所形成的电位差基本上由盐桥中的电解质扩散产生。由于电解质的正、负离子扩散速率相近,产生的电位差很小,并且这两个电位差的方向正好相反,可以相互抵消。 5,能斯特方程 第三章 1,电位分析法的定义: 通过测定化学电池的电位差,根据电极电位和溶液中某种离子的活度(或浓度)之间的关系来测定待测物质活度(或浓度)的电化学分析法称为电位分析法。 2,电位分析法的原理: 测量装置:电位差计(毫伏计)、参比电极、指示电极。 测量时参比电极电极电位保持不变;指示电极电极电位随待测离子活度或浓度的变化而变,电池电动势随指示电极的电极电位而变。 3,电位分析法的分类: ①直接电位法直接测量电池电动势,根据Nernst公式计算出待测物质的含量。 a,直接比较法 b,标准曲线法 ×c,标准加入法 d,连续标准加入法—格氏作图法 ②电位滴定法通过测量滴定过程中电池电动势的突变确定滴定终点,进而求出待测物质的含量。 确定滴定终点:a,E-V曲线法三切线法 b,ΔE/ΔV-V曲线法曲线最高点所对应的体积V即为滴定终点时所消耗滴定剂的体积 c,Δ2E/ΔV2-V曲线法Δ2E/ΔV2=0时所对应的体积V就是滴定终点。4,参比电极的定义:电极电位恒定,不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极。 参比电极的主要要求:稳定性好 指示电极定义:电位随溶液中待测离子活度(或浓度)变化而变化,并能反映出待测离

仪器分析知识总结(改进版)

仪器分析复习资料(改进版) 绪论 分子光谱法:UV-VIS、IR、F 原子光谱法:AAS 电化学分析法:电位分析法、电位滴定 色谱分析法:GC、HPLC 质谱分析法:MS、NRS 第一章绪论 ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同? 经典分析方法:是利用化学反应及其计量关系,由某已知量求待测物量,一般用于常量分析,为化学分析法。 仪器分析方法:是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法,用于微量或痕量分析,又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础,仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤,二者相辅相成。 ⒉仪器的主要性能指标的定义 1、精密度(重现性):数次平行测定结果的相互一致性的程度,一般用相对标准偏差表示(RSD%),精密度表征测定过程中随机误差的大小。 2、灵敏度:仪器在稳定条件下对被测量物微小变化的响应,也即仪器的输出量与输入量之比。 3、检出限(检出下限):在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量或最低浓度。 4、线性范围:仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的范围。 5、选择性:对单组分分析仪器而言,指仪器区分待测组分与非待测组分的能力。 校准曲线包括工作曲线和标准曲线: 工作曲线:配置4到6个不同浓度的标准溶液,加入与实际样品类似的基体中制成加标模拟样品采用和实际样品相同的分析方法测定(经过预处理的),以加标模拟样品的浓度为横坐标,响应信号为纵坐标绘制的标准曲线。 没有经过预处理的为标准曲线 标准参考物质法:取与待测试样相似的一定量标准参考物质,在规定的实验条件下进行检测根据测量值与给定的标准参考量值计算相对误差,越小越准确。 加标回收法:没有标准参考物质的条件下,向样品中加入一定量的被测成分的纯物质或者已知量的标准物质,两份试样同时按照相同的分析步骤加标的一份所得结果减去未加标的一份,差值同标准物质的理论值只比即加标回收率。(越接近100%越好) 注意事项:加标物质不能过多,一般为测量物含量的0.5-2.0倍,加标后的总含量不应超过方法测定的总含量。加标物质的浓度应该高,体积小,不超过原始试样体积的1% 标准方法比较法:和国标(已知方法)得到的结果比较。至少设计9组,分浓度的高,中,低三个浓度。 线性:被测物信号值与试样中被测物浓度直接呈正比关系的程度 线性范围:待测物质的浓度或量和测量信号值呈线性关系的浓度或者量的范围。(从测定的最低浓度扩展到校正曲线偏离线性浓度的范围。) ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法(标准曲线法、外标法) 特点:直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求:试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内,绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法(添加法、增量法) 特点:由于测定中非待测组分组成变化不大,可消除基体效应带来的影响 应用要求:适用于待测组分浓度不为零,仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点:可扣除样品处理过程中的误差 应用要求:内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近,在相同检测条件下,响应相近,内标物既不干扰待测组分,又不被其他杂质干扰 第2章光谱分析法引论 习题 1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系 吸收光谱:当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需要的能量满足ΔE=hv 的关系时,将产生吸收光谱。M+hv→M* 发射光谱:物质通过激发过程获得能量,变为激发态原子或分子M*,当从激发态过渡到低能态或某态时产生发射光谱。M*→M+hv 2、带光谱和线光谱 带光谱:是分子光谱法的表现形式。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生。 线光谱:是原子光谱法的表现形式。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的。 第6章原子吸收光谱法(P130) 1、定义:它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收来进行定量分析的方法。基态原子吸收其共振辐射,外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 优点:灵敏度高,准确度高,选择性好,分析速度块,试样用量少,应用范围光 缺点:换等频率频繁,不可同时测定多个元素,对于难溶解元素有困难。 2、原子吸收定量原理:频率为ν的光通过原子蒸汽,其中一部分光被吸收,使透射光强度减弱。 3、谱线变宽的因素(P-131): 自然宽度:由原子本身性质引起,在无外界因素影响情况下谱线仍有一定宽度,这种宽度为自然宽度△VN ⑴多普勒(Doppler)宽度ΔυD:由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 Doppler宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。 ⑵压力变宽ΔυL(碰撞变宽):由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 外界压力愈大,浓度越高,谱线愈宽。 4、对原子化器的基本要求:①使试样有效原子化;②使自由状态基态原子有效地产生吸收; ③具有良好的稳定性和重现形;④操作简单及低的干扰水平等。 锐线光源:指发射线的半宽度比吸收线半宽度窄得多,且发射中心频率与吸收线中心频率相一致的光源。 石墨炉原子化法的过程:干燥,灰化,原子化,净化 1.测量条件选择 ⑴分析线:一般用共振吸收线。 ⑵狭缝光度:W=DS没有干扰情况下,尽量增加W,增强辐射能。 ⑶灯电流:按灯制造说明书要求使用 ⑷原子条件:燃气:助燃气、燃烧器高度石墨炉各阶段电流值 ⑸进样量:(主要指非火焰方法) 2.分析方法 (1).工作曲线法 最佳吸光度0.1---0.5,工作曲线弯曲原因:各种干扰效应。 ⑵. 标准加入法 标准加入法能消除基体干扰,不能消背景干扰。使用时,注意要扣除背景干扰。 Boltman分布定律:(Nj,N0分别代表单位体积内激发态原子数和基态原子数)1,Nj/N0值温度越高,比值越大2,在同一温度下,不同元素电子跃迁的能级Ej值越小,共振波长越长,比值越大。 习题 ⒈引起谱线变宽的主要因素有哪些? ⑴自然变宽:无外界因素影响时谱线具有的宽度 ⑵多普勒(Doppler)宽度ΔυD:由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 ⑶.压力变宽ΔυL(碰撞变宽):由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起

仪器分析--气相色谱分析习题+答案

气相色谱习题 一.选择题 ( ) 1.色谱图上一个色谱峰的正确描述是( ) A.仅代表一种组分; B.代表所有未分离组分; C.可能代表一种或一种以上组分; D.仅代表检测信号变化( )2.下列保留参数中完全体现色谱柱固定相对组分滞留作用的是( ) A.死时间; B.保留时间 ; C.调整保留时间; D.相对保留时间 ( )3.气-液色谱系统中,待分离组分的 k 值越大,则其保留值: A.越大; B.越小; C.不受影响; D.与载气流量成反比 ( )4.关于范第姆特方程式,正确的说法是: A.最佳线速这一点,塔板高度最大; B.最佳线速这一点,塔板高度最小; C.塔板高度最小时,线速最小; D.塔板高度最小时,线速最大 ( )5.根据范第姆特方程式 H=A+B/u+Cu,下列说法正确的是: A.H 越大,则柱效越高,色谱峰越窄,对分离有利; B.固定相颗粒填充越均匀,则柱效越高; C.载气线速越高,柱效越高; D.载气线速越低,柱效越高 ( )6.在范第姆特方程式中,涡流扩散项主要受下列哪个因素影响? A. 载体填充的均匀程度; B. 载气的流速大小; C. 载气的摩尔质量; D. 固定液的液膜厚度 ( )7.用气相色谱法定量分析试样组分时,要求分离达 98%,分离度至少为: A.0.5; B.0.75; C.1.0; D.1.5 ( )8.在气相色谱中,当两组分未能完全分离时,我们说: A.柱效太低; B.柱的选择性差; C.柱的分离度低; D.柱的容量因子大 ( )9.分离非极性组分和极性组分混合物时,一般选用极性固定液,这是利用极性固定液的: A.氢键作用; B.诱导效应; C.色散作用; D.共轭效应 ( )10.苯和环已烷的沸点分别是 80.10°C 和 80.81°C,都是非极性分子。气相色谱分析中,若采用极性固定

仪器分析总结

1仪器分析概述 1、1分析化学 1、1、1定义 分析化学就是指发展与应用各种方法、仪器与策略,获得有关物质在空间与时间方面组成与性质信息的一门科学,就是化学的一个重要分支。 1、1、2任务 分析化学的主要任务就是鉴定物质的化学组成(元素、离子、官能团、或化合物)、测定物质的有关组分的含量、确定物质的结构(化学结构、晶体结构、空间分布)与存在形态(价态、配位态、结晶态)及其与物质性质之间的关系等,属于定性分析、定量分析与结构分析研究的范畴。 ①确定物质的化学组成——定性分析 ②测量试样中各组份的相对含量——定量分析 ③表征物质的化学结构、形态、能态——结构分析、形态分析、能态分析 ④表征组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征——动态分析 1、1、3 分类 根据分析任务、分析对象、测定原理、操作方法与具体要求的不同,分析方法可分为许多种类。 ①定性分析、定量分析与结构分析 ②无机分析与有机分析

③化学分析与仪器分析 ④常量分析、半微量分析与微量分析 ⑤例行分析与仲裁分析 1、1、4 特点 分析化学就是一门信息的科学,现代分析化学学科的发展趋势与特点可归纳为如下几个方面: ①提高分析方法的灵敏度; ②提高分析方法的选择性及解决复杂体系的分离问题; ③扩展物质的时间空间多维信息; ④对微型化及微环境的表征与测定; ⑤对物质形态、状态分析及表征; ⑥对生物活性及生物大分子物质的表征与测定; ⑦对物质非破坏性检测及遥测;

⑧分析自动化及智能化。 1、2 仪器分析 仪器分析就是化学学科得到一个重要分支,以物质的物理与物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法。 1、2、1分类 仪器分析分为电化学分析、光化学分析、色谱分析、质谱分析、热分析法与放射化学分析法,详见下表。 1、2、2特点 ①灵敏度高:大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。如原子吸收分光光度法测定某些元素的绝对灵敏度可达10-14g,电子光谱甚至可达10-18g; ②取样量少:化学分析法需用10-1~10-4g,而仪器分析试样常在10-2~10-8g;

现代仪器分析总结

σ分析化学:是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关理论的科学。 分析化学分为化学分析和仪器分析 化学分析:利用化学反应及其计量关系进行分析的一类分析方法。 仪器分析:一般的说,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。 动化4相对误差较大5需要价格比较昂贵的专用仪器6能进行无损分析7 组合能力适应性强,能在线分析 仪器分析方法的评价指标:1.精密度2.准确度3.选择性4.灵敏度5.检出限6.标准曲线 仪器分析应用领域:1社会:体育(兴奋剂)、生活产品质量(鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量)、环境质量(污染实时检测)、法庭化学(DNA技术,物证)2化学:新化合物的结构表征;分子层次上的分析方法;3生命科学:DNA测序;活体检测;4环境科学:环境监测;污染物分析;5材料科学:新材料,结构与性能;6药物:天然药物的有效成分与结构,构效关系研究;7外层空间探索:微型、高效、自动、智能化仪器研制。 仪器分析发展趋势:1 引进当代科学技术的新成就,革新原有仪器分析方法,开发新仪器分析方法2 分析仪器实现小型化、自动化、数学化和计算机化3 发挥各种仪器分析方法的特长,实现不同仪器分析方法的联用。如气-质谱联用4各学科互相渗透,与各学科所提出的新要求、新任务紧密结合,促进仪器分析的发展5仪器分析的发展,可为新理论、新技术的研究提供强有力的研究手段,推动其飞速发展 光学分析法:以物质的光学性质为基础建立的分析方法 物质对光的吸收:当光与物质接触时,某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱 光与物质的相互作用:1.光的吸收、发射2.光的透射、散射和折射3.光的干涉、衍射和偏振分子吸光分析法:基于物质分子对光的选择性吸收而建立的分析方法。它包括比色法和分子吸收分光光度法 分子吸光分析法:1.比色法(基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法称为比色法,它分为目视比色和光电比色法)2.分子吸收光谱法(紫外吸收分光光度法、可见吸收分光光度法和

食品仪器分析-气相色谱法参考答案

气相色谱习题 一、填空题 1.在气一固色谱柱内,各组分的分离是基于组分在吸附剂上的吸附、脱附能力的不同,而在气液色谱中,分离是基于各组分在固定液中溶解、挥发的能力的不同。 2.色谱柱是气相色谱的核心部分,色谱柱分为填充柱型和毛细管柱型两类,通常根据色谱柱内充填的固体物质状态的不同,可把气相色谱法分为气固色谱和气液色谱两种。 3.色谱柱的分离效能,主要由柱中填充物所决定的。 4.色谱分析选择固定液时根据“相似性原则”,若被分离的组分为非极性物质,则应选用非极性固定液,对能形成氢键的物质,一般选择极性或氢键型固定液。 5.色谱分析中,组分流出色谱柱的先后顺序,一般符合沸点规律,即低沸点组分先流出,高沸点组分后流出。 6.色谱分析从进样开始至每个组分流出曲线达最大值时所需时间称为保留时间,其可以作为气相色谱定性分析的依据。 7.一个组分的色谱峰其保留值可用于定性分析。峰高或峰面积可用于定量分析。峰宽可用于衡量柱效率,色谱峰形愈窄,说明柱效率愈高。 8.无论采用峰高或峰面积进行定量,其物质浓度和相应峰高或峰面积之间必须呈 关系,符合数学式mi=fA 这是色谱定量分析的重要依据。 9.色谱定量分析中的定量校正因子可分为绝对和相对校正因子。 10.色谱检测器的作用是把被色谱柱分离的组分根据其物理或物理化学特性,转变成电信号,经放大后由色谱工作站记录成色谱图。 11.在色谱分析中常用的检测器有热导、氢火焰、火焰光度、电子捕获等。 12.热导池检测器是由池体、池槽、热丝三部分组成。热导池所以能做为检测器,是由于不同的物质具有不同的热导系数。 13.热导池检测器在进样量等条件不变的前提下,其峰面积随载气流速的增大而减小,而氢火焰检测器则随载气流速的增大而增大。 14.氢火焰离子化检测器是一种高灵敏度的检测器,适用于微量有机化合物分析,其主要部件是离子室。

仪器分析光谱法总结

AES 原子发射光谱:原子的外层由高层能及向底层能级,能量以电磁辐射的形式发射出去, 这样就得到了发射光谱。原子发射一般是线状光谱。 原理:原子处于基态,通过电至激发,热至激发或者,光至激发等激发作用下,原子获得能 量,外层电子从基态跃迁到较高能态变成激发态,经过10-8s ,外层电子就从高能级向较低 能级或基态跃迁,多余能量的发射可得到一条光谱线。 光谱选择定律:①主量子数的变化△n 为包括零的整数,②△L=±1,即跃迁只能在S 项与P 项间,P 与S 或者D 间,D 到P 和F 。③△S=0,即不同多重性状间的迁移是不可能的。 ③△J=0,±1。但在J=0时,J=0的跃迁是允许的。 N 2S+1L J 影响谱线强度的主要因素:1激发电位2跃迁概率3 统计权重4激发温度(激发温度↑离子 ↑原子光谱↓离子光谱↑)5原子密度 原子发射光谱仪组成:激发光源,色散系统,检测系统, 激发光源:①火焰:2000到3000K ,只能激发激发电位低的原子:如碱性金属和碱土金属。 ② 直流电弧:4000到7000K ,优点:分析的灵敏度高,背景小,适合定量分析和低含量的 测定。缺点:不宜用于定量分析及低熔点元素的分析。 ③交流电弧:温度比直流高,离子线相对多,稳定性比直流高,操作安全,但灵敏度差 ④火花:一万K ,稳定性好,定量分析以及难测元素。每次放电时间间隔长,电极头温度低。 适合分析熔点低。缺点:灵敏度较差,背景大,不宜做痕量元素分析(金属,合金等组成均 匀的试样)⑤辉光 激发能力强,可以激发很难激发的元素,(非金属,卤素,一些气体)谱 线强度大,背景小,检出限低,稳定性好,准确度高(设备复杂,进样不方便)⑥电感耦合 等离子体10000K 基体效应小,检出限低,限行范围宽⑦激光 一万K ,适合珍贵样品 分光系统:单色器:入射狭缝,准直装置,色散装置,聚焦透镜,出射狭缝。 棱镜:分光原理:光的折射,由于不同的光有不同的折射率,所以分开。 光栅:光的折射与干涉的总效果,不同波长的光通过光栅作用各有不同的衍射角。 分辨率: 原子发射检测法:①目视法,②光电法, ③摄谱法:用感光板来记录光谱,感光板:载片(光学玻璃)和感光乳剂(精致卤化 银精致明胶)。 曝光量H=Et E 感光层接受的照度、 黑度:S=lgT -1=lg io/i io 为没有谱线的光强,i 通过谱线的光强度i ,透过率T 定性分析:铁光谱比较法,标样光谱比较法,波长测定法。 定量法:①基本原理②内标法 ⑴内标元素和被测元素有相近的物理化学性质,如沸点,熔 点近似,在激发光源中有相近的蒸发性。⑵内标元素和被测元素有相近的激发能,如果选用 离子线组成分析线对时,则不仅要求两线对的激发电位相等,还要求内标元素的电离电位相 近。⑶内标元素是外加的,样品中不应有内标元素,⑷内标元素的含量必须适量且固定,⑸ 汾西线和内标线无自吸或者自吸很小,且不受其他谱线干扰。⑹如采用照相法测量谱线强度, 则要求两条谱线的波长应尽量靠近。 简述内标法基本原理和为什么要使用内标法。 答:内标法是通过测量谱线相对强度进行定量分析的方法。通常在被测定元素的谱线中选一 条灵敏线作为分析线,在基体元素(或定量加入的其它元素)的谱线中选一条谱线为比较线, 又称为内标线。分析线与内标线的绝对强度的比值称为分析线对的相对强度。在工作条件相 对变化时,分析线对两谱线的绝对强度均有变化,但对分析线对的相对强度影响不大,因此 可准确地测定元素的含量。从光谱定量分析公式a c b I lg lg lg +=,可知谱线强度I 与元素 的浓度有关,还受到许多因素的影响,而内标法可消除工作条件变化等大部分因素带来的影 响。 激发电位:原子中某一外层电子由基态激发到高能级所需要的能量。共振线:由激发态像基 态跃迁所发射的谱线。(共振线具有最小电位,最容易被激发,最强谱线) 火花线:火法激发产生的谱线,激发能量大,产生的谱线主要是离子线。又称共振线。

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教学内容 绪论 分子光谱法:UV-VIS、IR、F 原子光谱法:AAS 电化学分析法:电位分析法、电位滴定 色谱分析法:GC、HPLC 质谱分析法:MS、NRS 第一章绪论 ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同? 经典分析方法:是利用化学反应及其计量关系,由某已知量求待测物量,一般用于常量分析,为化学分析法。仪器分析方法:是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法,用于微量或痕量分析,又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础,仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤,二者相辅相成。 ⒉仪器的主要性能指标的定义 1、精密度(重现性):数次平行测定结果的相互一致性的程度,一般用相对标准偏差表示(RSD%),精密度表征测定过程中随机误差的大小。 2、灵敏度:仪器在稳定条件下对被测量物微小变化的响应,也即仪器的输出量与输入量之比。 3、检出限(检出下限):在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量或最低浓度。 4、线性范围:仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的范围。 5、选择性:对单组分分析仪器而言,指仪器区分待测组分与非待测组分的能力。 ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法(标准曲线法、外标法) 特点:直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求:试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内,绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法(添加法、增量法) 特点:由于测定中非待测组分组成变化不大,可消除基体效应带来的影响 应用要求:适用于待测组分浓度不为零,仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点:可扣除样品处理过程中的误差 应用要求:内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近,在相同检测条件下,响应相近,内标物既不干扰待测组分,又不被其他杂质干扰 第2章光谱分析法引论 习题

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