仪器分析复习资料

概述

1.UV、IR、NMR、MS、GC、HPLC、AAS分别属于哪类仪器分析法？各法主要用途？

答：UV：紫外分光光度法，用于定性、定量分析和纯度检查；

IR：红外吸收光谱法，用于结构分析和定性分析；

NMR：核磁共振波谱法，用于结构分析和定性分析；

MS：质谱法，用于分子式的确定和结构鉴定；

GC：气相色谱法，用于定性、定量分析；

HPLC：高效液相色谱法，用于分离、定性、定量分析；

AAS：原子吸收光谱法，用于定量分析。

2.药典中可的松和氢化可的松等激素类药物通常用IR鉴别而不用UV法鉴别，复方制剂的含量测

定则通常用HPLC法，你如何理解此种选择？

答：因为可的松和氢化可的松等激素类药物结构相似，UV不能用于结构分析，而IR可以用于结构分析；复方制剂是混合物，HPLC法可以用于混合物的分离和定量分析。

3.回收率是方法学考察的指标之一，它是衡量什么的指标？

答：回收率是衡量准确度的指标。

样品预处理

1.样品预处理的目的是什么？

答：（1）将样品中的待测组分与样品基体和干扰组分分离；

（2）将待测组分富集；

（3）将样品转化成分析仪器可以分析的形态；

（4）改善色谱分析效果，保护色谱柱。

2.样品预处理方法的选择原则是什么？

答：（1）回收率最高；

（2）干扰最小；

（3）过程最简；

（4）浓度最佳；

（5）费用最省；

（6）对环境污染最小。

3.样品分析的四个步骤？其中哪个步骤对样品分析结果的重复性和准确性影响最大。

答：（1）样品分析的四个步骤：

①样品采集；②样品的制备和处理；③样品分析；④数据处理与结果表达。

（2）样品的预处理对样品分析结果的重复性和准确性影响最大。

4.微波萃取溶剂为什么不能用100%的非极性溶剂?

答：因为非极性溶剂不能吸收微波能，所以微波萃取溶剂不能用100%的非极性溶剂。一般可在非极性溶剂中加入一定比例的极性溶剂。

5.什么是SFE？SFE萃取剂如何选择？

答：SFE是超临界流体萃取。萃取剂的选择随萃取对象的不同而改变，通常用二氧化碳分离萃取低极性和非极性的化合物；用氨或氧化亚氮分离萃取极性较大的化合物。

6.什么是HSCCC？与HPLC法相比有何异同？

答：HSCCC是高速逆流色谱

固相萃取

1.什么是SPE？SPE的操作步骤？

答：（1）SPF是固相萃取：利用固相吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，从而与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。

（2）四个操作步骤：①固相萃取柱的清洗；②固相萃取柱的活化；③样品的吸附萃取；④萃取柱的洗脱。

2.固相萃取的固定相选择原则？

答：极性相似原则。目标化合物的极性与吸附剂的极性非常相似时，可以得到目标化合物的最佳保留。

3.为什么样品溶剂是正已烷时不能用反相固相萃取法？而样品溶剂是水则可用？

答：因为正己烷对反相固相萃取是强溶剂，目标化合物不会被吸附剂吸附，而水对反相固相萃取是弱溶剂，不会影响目标化合物在吸附剂上的吸附。

4.SPME、SPE、SFE分别代表什么？

答：SPME：固相微萃取

SPE：固相萃取

SFE：超临界流体萃取

5.SFE最常用的萃取剂是什么，通常用于萃取什么类型的成分？

答：SFE最常用的萃取剂是二氧化碳、氨或氧化亚氮；通常用二氧化碳分离萃取低极性和非极性的化合物；用氨或氧化亚氮分离萃取极性较大的化合物。

6.试分析SPE预处理样品目标成分回收率低的可能原因？

答：（1）萃取柱活化条件不当；

（2）样品溶剂对目标成分的作用比固定相强；

（3）洗脱剂的洗脱能力强；

（4）载样时流速过快；

（5）萃取柱太小，选择性低；

（6）洗脱前萃取柱清洗溶剂抽干不充分；

（7）洗脱不充分；

（8）洗脱时流速过快或过慢。

毛细管电泳

1.毛细管电泳与HPLC相比有何不同特点？

答：与HPLC相比，毛细管电泳具有以下特点：

（1）所需样品量少，仪器简单，操作简便；

（2）分离分析速度快，分离效率高，分辨率高，灵敏度高；

（3）操作模式多，开发分析方法容易；

（4）实验成本低，消耗少；

（5）应用范围广；

（6）重现性差。

2.毛细管电泳的缩写(CE、CZE、MEKC、CGE、CIEF、CEC)？哪些可用于中性分子的分离？

答：CE-毛细管电泳、CZE-毛细管区带电泳、MEKC-胶束电动色谱、CGE-毛细管凝胶电泳、CIEF-毛细管等电聚焦电泳、CEC-毛细管电色谱

胶束电动色谱MEKC和毛细管电色谱CEC可用于中性分子的分离。

3.毛细管区带电泳电渗流的方向？各粒子（正离子、负离子、中性分子）是向正极还是负极移动？各粒子的出峰顺序是？

答：（1）毛细管区带电泳电渗流的方向是由正极到负极。试样从正极端注入毛细管电泳仪。

（2）阳离子、中性分子由正极向负极移动，阴离子由负极向正极移动。

（3）出峰顺序：阳离子→中性分子→阴离子。

4.加入SDS的胶束电动毛细管电泳与区带毛细管电泳的电渗流方向有何不同？

答：电渗流方向改变由负极到正极。

原子吸收

1.原子吸收光谱法的缩写？主要用途？

答：AAS，主要用于已知组成的样品中特定元素的定量分析。

2.原子吸收光谱法常用的原子化方法？火焰法和石墨炉法哪个原子化效率更高？为什么？

答：（1）常用的原子化方法为火焰原子化法和石墨炉原子化法。

（2）石墨炉原子化法的效率更高，因为石墨炉原子化法原子化用量少，样品不会被气体稀释，利用

率高，可以将样品全部原子化。

3.化学火焰的种类主要有哪3 种？有何不同？在空气-乙炔火焰法中如何根据分析对象调节燃气和

助燃气的比例来获得不同性质的火焰？

答：

（1）化学火焰的种类：

①空气-乙炔火焰：火焰温度达2300℃，可以测定多种元素；

②空气-氢气火焰：温度较低，适合测定吸收线在230nm以下的元素；

③氧化亚氮-乙炔火焰：温度可达2900℃，并可形成还原性很强的气氛，用于测定在空气-乙炔火焰

难解离的元素。

（2）化学火焰的选择：

①测定易形成氧化物的Ca、Sr、Ba、Cr、Mo、稀土等元素用富燃性空气-乙炔，助燃气与燃气比3：

1

②测定不易生成氧化物的Au、Ag、Fe、Co、Ni、Mg、Pb、Zn、Cd、Mn等元素，用贫燃性空气-乙炔，助燃气与燃气比6：1

③中性空气-乙炔，助燃气与燃气比4：1，适合测定多数元素。

4．石墨炉原子化法和火焰原子化法各有何优缺点？其中哪个原子化法具有更高的绝对灵敏度？

答：（1）石墨炉原子化法：

优点：样品用量少，利用率高，灵敏度高，固液体试样均可直接进样，样品不被气体稀释，可以全

部原子化；

缺点：背景较强，方法的精密度较火焰原子化法低。

（2）火焰原子化法：

优点：火焰稳定，燃烧安全，背景噪声低，操作简便，应用范围广；

缺点：火焰起稀释作用，样品利用率低，灵敏度较石墨炉原子化法低，样品原子化仅10%。

（3）石墨炉原子化法具有更高的绝对灵敏度，因为石墨炉的原子化效率接近100%，而火焰法的原子

化效率只有10%；并且用石墨炉进行原子化时，原子在吸收区内停留的时间较长。

5.什么是AAS分析的物理干扰？在AAS分析中消除物理干扰的常用方法？

答：（1）AAS分析的物理干扰：试样在转移、蒸发和原子化过程中，由于试样任何物理性质的变化而引起的原子吸收信号强度变化的效应。

（2）消除方法：

①配制与待测试液基体一致的标准溶液（最常用）；

②当配制与待测试液基体相一致的标准溶液困难时，可用标准加入法；

③当被测元素在试液中的浓度较高时，可以用稀释溶液的方法来降低或消除物理干扰；

④在试液中加入有机溶剂、改变试液的黏度和表面张力，提高喷雾速率，增加基态原子在火焰中的停留时间，提高分析灵敏度。

6.什么是AAS分析的化学干扰？请写出在AAS分析中常见的化学干扰及其解决方法？

答：（1）AAS分析的化学干扰：试样溶液转化为自由基态原子过程中，由于被测元素原子与共存组分发生化学反应生产稳定的化合物而引起的干扰效应。

（2）消除方法：

①选择合适的原子化方法，提高原子化温度；

②利用火焰气氛；

③加入稀释剂；

④加入保护剂；

⑤加入缓冲剂；

⑥采用标准加入法；

⑦化学分离法。

7.火焰原子吸收测量条件的选择主要有几项？

答：主要有5项：

（1）吸收线的选择；

（2）灯电流的选择；

（3）火焰种类的选择；

（4）助燃气与燃气比例的选择；

（5）火焰高度的选择。

8.在原子吸收光谱法分析中应如何选择合适的灯电流？

答：在保证放电稳定和足够光强的条件下，尽量选用低的工作电流。通常选用最大电流的1/2～2/3为工作电流。实际工作中，通过绘制吸光度-灯电流曲线选择最佳灯电流。

9.在AAS分析中，磷酸根常常干扰钙的测定，有哪些方法可以消除该干扰？

答：消除方法：

（1）使用高温火焰或提高石墨炉原子化温度；

（2）加入释放剂，可在试液中加入镧、锶盐，二者可与磷酸根生成比钙更稳定的磷酸盐，相当于把钙释放出来。

（3）加入保护剂，加入EDTA，生成EDTA-Ca更稳定，但因有机配合物容易解离而使待测元素更易原子化。

色质联用

1.质谱仪的类型有几种？最常用于与色谱联用的3种质谱仪是Q、TOF、TRAP分别指的是什么？

答：按分析器类型可以分为五大类：磁质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、傅立叶变换离子

回旋共振质谱仪、离子阱质谱仪。

Q：四极杆质谱

TOF：飞行时间质谱

TRAP：线性离子阱质谱

2.GC-MS与LC-MS的应用主要有何不同？

答：GC-MS适用于低分子化合物（相对分子质量<1000）的分析，尤其适合于挥发性成分的分析。

LC-MS可测的化合物的相对分子质量可达4000甚至6000，不受试样挥发性的限制，适合于多种结构

的化合物分析。

3.EI、CI、FAB、ESI、APCI分别是什么离子源，主要有何不同？

答：EI-电子轰击源，硬电离方法，非选择性电离，得到碎片离子多，质谱图提供丰富的结构信息，

是化合物的“指纹图谱”。但是样品必须能汽化，不适宜分析难挥发、热敏性物质；

CI-化学电离源，软电离方式，准分子离子峰强度大，便于利用（M+H）+或（M-H）+峰推断相对分子

质量。但是碎片离子少，缺少样品的结构信息，也不适用于难挥发、热敏性物质的分析；

FAB-快原子轰击源，软电离方式，易得到较强的分子离子或准分子离子，可以获得化合物相对分子

质量的信息。离子化过程样品无需加热汽化，适合于热不稳定、难汽化、强极性分子的分析。但是

重现性差，对非极性化合物灵敏度低；

ESI-电喷雾电离源，将溶液中试样离子转化为气态离子，主要得到准分子离子信息，常用于强极性、热不稳定化合物及高分子化合物的分析。但是只能允许非常小的流动相流量。

APCI-大气压化学电离源，将溶液中组分的分子转化为气态离子，适用于分析一定挥发性的中等极性

与弱极性的小分子化合物。

4.国际质谱协会指定的标准质谱图测定离子源是？

答：EI-电子轰击源

5.GC/MS的数据采集模式有哪2 种？缩写？这两种数据采集模式有何不同用途？

答：（1）全扫描SCAN,选择离子扫描SIM；

（2）SCAN是对指定质量范围内的离子全部扫描并记录，得到的是正常的质谱图。这种质谱图可以提供未知物的分子量和结构信息。

SIM是只对选定的离子进行检测，而其它离子不被记录。最主要的用途是进行定量分析。

6.ESI源和APCI源分别是什么？各适用于什么样品的分析？

答：ESI-电喷雾电离源，常用于强极性、热不稳定化合物及高分子化合物的分析。

APCI-大气压化学电离源，适用于分析一定挥发性的中等极性与弱极性的小分子化合物。

7.质谱仪的质量分析器主要有哪些？缩写？分辨率？

答：质谱仪的质量分析器主要有：磁质量分析器、四极杆质量分析器Q、飞行时间质量分析器TOF、

傅立叶变换离子回旋共振质量分析器FT-ICR、离子阱质量分析器IT。

高分辨率：双聚焦质量分析器、傅立叶变换离子回旋共振质量分析器FT-ICR

低分辨率：四极杆质量分析器Q、飞行时间质量分析器TOF

8.串联质谱有哪2种？哪种质量分析器可实现时间串联质谱测定？

答：（1）串联质谱有2种：空间串联、时间串联。

（2）傅立叶变换离子回旋共振质量分析器FT-ICR、离子阱质量分析器IT可以实现时间串联质谱测定。

9.在LC-MS分析中哪些物质不能作为流动相的成分？

答：不能作为流动相的溶剂有：

（1）无机酸；

（2）不挥发的盐；

（3）表面活性剂。

10.LC-MS和GC-MS常用的离子源有何不同？各有何特点？

答：LC-MS使用ESI、APCI源；GC-MS使用EI、CI源。

ESI-电喷雾电离源，将溶液中试样离子转化为气态离子，主要得到准分子离子信息，常用于强极性、热不稳定化合物及高分子化合物的分析。但是只能允许非常小的流动相流量。

APCI-大气压化学电离源，将溶液中组分的分子转化为气态离子，适用于分析一定挥发性的中等极性

与弱极性的小分子化合物。

EI-电子轰击源，硬电离方法，非选择性电离，得到碎片离子多，质谱图提供丰富的结构信息，是化

合物的“指纹图谱”。但是样品必须能汽化，不适宜分析难挥发、热敏性物质；

CI-化学电离源，软电离方式，准分子离子峰强度大，便于利用（M+H）+或（M-H）+峰推断相对分子

质量。但是碎片离子少，缺少样品的结构信息，也不适用于难挥发、热敏性物质的分析；

11.试说明GC的色谱图与GC-MS的总离子流图在本质上有何不同？

答：总离子流图是总离子流强度随时间变化的色谱图，其中对应某一时间点的峰高是该时间点流进

的组分的所有质荷比的离子强度的加和。

GC色谱图是样品流经色谱柱和检测器，所得到的信号-时间曲线，又称色谱流出曲线。质谱图是组分所有离子的质荷比与其对应的离子流的相对强度所作的图。

12.试对比LC-MS和GC-MS在定性和定量分析方面有何不同？

答：

NMR

1.原子核的自旋分类---3类

答：有三类：

（1）质量数与电荷数皆为偶数的核，I=0；

（2）质量数为奇数，电荷数可为奇数或者偶数的核，I为半整数；

（3）质量数为偶数，电荷数为奇数的核，I为整数。

2.什么样的原子核才有核磁共振现象？

13

6C、12

6C、

16

8O、

31

15P、

15

7N

答：I≠0的原子核才有核磁共振现象。

3.目前核磁共振波谱研究较多的是哪类原子核。核磁共振氢谱和核磁共振碳谱测量对象分别是什

么？

答：研究较多的是I=1/2的原子核。核磁共振氢谱测量11H，核磁共振碳谱测量136C。

4.核磁共振波谱仪有哪两大类？

答：（1）连续波谱核磁共振仪CW-NMR

（2）脉冲傅立叶变换核磁共振仪PFT-NMR

5.TMS和DSS的应用有何不同？

答：以有机溶剂溶解样品时，常用四甲基硅烷（TMS）为标准物；以重水为溶剂溶解试样时，常用4，4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（DSS）为标准物。

6.能否用13CNMR 区分邻二甲苯和对二甲苯？其图谱有何不同？

答：能区分，在全氢去偶C谱上化学位移110～160ppm之间，邻二甲苯有3条峰，对二甲苯只有2条峰。

7.共轭和氢键对羰基碳核化学位移影响？

答：共轭效应使C的化学位移向高场位移，化学位移值降低5～10ppm；氢键使C上的电子云密度降低，从而使其化学位移向低场位移，化学位移值增加。

8.不同取代基对芳环碳核化学位移的影响？

答：

（1）给电子基团（OH、OR、NH2）一般使邻、对位的C的化学位移值降低；

（2）拉电子基团（CN、COOH、CHO）一般使邻、对位的C的化学位移值增加，间位影响较小。

（3）苯环上C1位受取代基影响多移向低场，化学位移值增加，只有少数取代基（I、Br、CN、CF3等）使C1移向高场。

（4）无论是给电子基团还是拉电子基团，直接相连的C的化学位移值增加。

9.图谱解析与结构鉴定

HPLC

1.HPLC比经典LC分离效率高的主要原因？

答：主要原因为：

（1）应用了颗粒极细，规则均匀的固定相，传质阻抗小，柱效高；

（2）采用高压输液泵输送流动相，流速快，分析速度快；

（3）进样系统进样准确；

（4）广泛使用了高灵敏度检测器，提高了灵敏度。

2.HPLC的组成部分？

答：高压输液系统、进样和分离系统、检测系统、数据处理系统。

3.色谱的四大基本类型？

答：分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱、分子排阻色谱

4.HPLC的检测器有UVD（VWD、DAD）、FLD、RID、ECD（electrochemical detector）、ELSD等，

哪个是通用型、哪个是专属型检测器？

答：UVD-紫外检测器（VWD-可变波长检测器、DAD-光电二极管阵列检测器）、FLD-荧光检测器、RID-示差折光检测器、ECD-电化学检测器、ELSD-蒸发光散射检测器

通用型检测器：RID-示差折光检测器、ELSD-蒸发光散射检测器

专属型检测器：UVD-紫外检测器、FLD-荧光检测器

5.HPLC通常在常温下进行,温度升高对保留有何影响？

答：（1）温度升高会降低分配系数或者保留因子，保留时间降低；

（2）温度升高会降低溶剂黏度，从而使扩散系数升高，柱效升高，保留时间降低。

6.试分析烷基取代苯、烷基苯酮、对羟基苯甲酸酯类三种类型的成分在ODS柱上的保留情况？

答：ODS为非极性键合相，在ODS柱上组分的保留时间随着其极性的变大而减小。在烷基取代苯、烷基苯酮、对羟基苯甲酸酯类三种类型的成分中，烷基取代苯极性最小；烷基苯酮由于羰基的存在使其极性增大；对羟基苯甲酸酯类由于羟基的存在具有很强的极性。所以这三种类型成分在ODS柱上的保留时间为：烷基取代苯>烷基苯酮>对羟基苯甲酸酯类。

7.试分析为什么ODS柱分离月桂酸时，用100%乙腈或含1%水的乙腈为流动相时其保留时间较短，

且峰有拖尾现象，但将流动相改为含5%水的乙腈时则峰的保留时间变长，且峰型变得对称而无拖尾？

答：因为洗脱剂中的乙腈在洗脱时会与组分竞争固定相表面的位点，乙腈量的减少会使这种竞争减少，从而使组分的k值变大，保留时间变长。另外，峰型会随着洗脱剂组分的改变而改变，5%的水能够抑制ODS键合相上残留的桂醇基的极性作用，从而使峰型变得对称而无拖尾。

8.HPLC流动相的脱气方法有？

答：流动相的脱气方法有：真空脱气、煮沸脱气、超声脱气、鼓泡脱气（吹入氦气）。

9.试分析为什么在等度洗脱时，保留时间较长的组分的色谱峰常会变宽，而在梯度洗脱时却无此

现象？

答：因为在等度洗脱中，保留时间短的组分洗脱快，保留时间较长的组分洗脱较慢，这样就会使色谱峰变宽；而在梯度洗脱中，洗脱剂的强度随洗脱过程而增加，不仅确保弱保留的组分能够洗脱，也使强保留的组分得到很好的洗脱，所以梯度洗脱保留时间较长的组分的色谱峰不会变宽。

一、填空题示例：

1．固相萃取操作通常分为、、、四个步骤。二、单项选择题示例：

1．不同基团对位取代苯在其13C｛1H｝谱的100～160ppm位置应出现几条峰：C

A．2条； B．3 条； C．4条； D．5条

2.LC-MS联用进行物质定量分析时，以下质量分析器最好用哪一种：C

A．Q-Trap；； B．IT； C.Q-Q-Q ; D．Q

三、判断对错

（）1、火焰原子吸收光谱法的背景干扰较强，因此其精密度不如石墨炉法。

（）2.LC-MS法比 GC-MS法在实际工作中应用更为广泛。

（）3.火焰法测量灵敏度比石墨炉法高1-3个数量级。

（）4、原子核在外磁场中均会发生NMR现象。