仪器分析2
现代生物仪器分析 (2)
现代生物仪器分析简介现代生物仪器分析是一种用于研究生物体结构、功能和相互作用的技术。
它通过利用各种仪器和技术的组合，使研究人员能够观察、测量和分析生物体中的各种分子和细胞过程。
这些仪器可以帮助科学家深入了解生物体的活动，并为治疗和诊断疾病提供新的思路和方法。
常用的现代生物仪器1. 分子生物学仪器分子生物学仪器是现代生物仪器分析中的重要组成部分，它们用于研究和操作生物体中的分子和基因信息。
以下是一些常用的分子生物学仪器：•PCR机：聚合酶链式反应（PCR）机是一种用于扩增DNA片段的仪器。
它能够通过不断重复的循环反应使DNA片段的数量指数增加，从而使其在实验中更容易被检测和分析。
•电泳仪：电泳仪用于分离DNA、RNA和蛋白质等生物分子。
电泳仪利用电场将带电的生物分子在凝胶中移动，从而实现对它们的分离和纯化。
•基因测序仪：基因测序仪能够对DNA序列进行高通量测序。
它采用不同的测序技术和方法，可以帮助科学家分析和理解基因组的结构和功能。
2. 细胞生物学仪器细胞生物学仪器用于观察和分析生物体中的细胞结构和功能。
以下是一些常用的细胞生物学仪器：•显微镜：显微镜是一种用于观察微小物体的仪器。
在生物研究中，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）是常用的工具，它们可以提供高分辨率的细胞和分子图像。
•流式细胞仪：流式细胞仪是一种用于快速分析和鉴定细胞的仪器。
通过将细胞悬浮于液体中并通过射流，流式细胞仪可以根据细胞的形态、大小和荧光信号等特征进行分类和鉴定。
3. 蛋白质分析仪器蛋白质分析仪器用于研究和分析生物体中的蛋白质结构和功能。
以下是一些常用的蛋白质分析仪器：•质谱仪：质谱仪是一种用于检测和分析分子和离子的仪器。
在蛋白质分析中，质谱仪可以帮助确定蛋白质的分子量、组成和结构。
•蛋白质电泳仪：蛋白质电泳仪通过电场将带电的蛋白质分子移动到凝胶中，从而实现对蛋白质的分离和纯化。
它可以帮助科学家分析和研究蛋白质的结构和功能。
仪器分析2-1习题答案
1•在以下因素中，属热力学因素的是AA. 分配系数；B.扩散速度；C.柱长；D •理论塔板数。
2. 理论塔板数反映了DA. 分离度；B.分配系数； C •保留值；D •柱的效能。
3. 欲使色谱峰宽减小，可以采取BA •降低柱温；B •减少固定液含量；C •增加柱长；D •增加载体粒度。
4. 如果试样中各组分无法全部出峰或只要定量测定试样中某几个组分，那么应采用下列定量分析方法中哪一种为宜？CA •归一化法；B •外标法；C •内标法；D •标准工作曲线法。
5. 俄国植物学家茨维特在研究植物色素成分时，所采用的色谱方法是BA •液-液色谱法；B •液-固色谱法；C•空间排阻色谱法；D •离子交换色谱法。
A •极性差异；B •沸点差异；C.热力学性质差异；D •动力学性质差异。
7. 假如一个溶质的分配比为0.1，它分配在色谱柱的流动相中的质量分数是C ；B. 0.90；C. 0.91；D. 0.99。
8. 下列因素中，对色谱分离效率最有影响的是AA .柱温；B .载气的种类；C.柱压；D .固定液膜厚度。
9. 当载气线速越小，范式方程中，分子扩散项B越大，所以应选下列气体中哪一种作载气最有利？DA. H2；B. He；C. Ar；D. N2。
10. 对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱柱中的BA .保留值B.扩散速度C.分配比D.理论塔板数11. 载体填充的均匀程度主要影响AA .涡流扩散相B.分子扩散C.气相传质阻力D.液相传质阻力正确答案：1: (A)、2: (D)、3: (B)、4: (C)、5: (B)6: (D)、7: (C)、8: (A)、9: (D) 10: (B)、11: (A)1. 假如一个溶质的分配比为0.2，贝U它在色谱柱的流动相中的百分率是多少?解：k = njn m=0.2 - - n m= 5n sn m/n X00% = n m/(n m+n s) >100% = 83.3%2. 若在1m长的色谱柱上测得分离度为0.68,要使它完全分离，则柱长至少应为多少米？解：2•••L2=(R2/R I)L I完全分离R2=1.52L2=(1.5/0.68) Xl=4.87(m)3. 在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间(tR)6.6min,峰底宽(丫)0.5min, 死时间(tm) 1.2min,柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速(Fc) 40ml/min, 固定相(Vs) 2.1mL,求:(提示：流动相体积，即为死体积)(1)分配容量k; (2) 死体积V m；(3)调整保留体积；(4)分配系数；(5)有效塔板数n eff；(6)有效塔板高度H eff 解：⑴分配比k = t R'/t m = (6.6-1.2)/1.2=4.5⑵死体积V m = t m X Fc = 1.2 4(X= 48mL⑶调整保留体积V R'= (t R-t m) X c = (6.6-1.2) 40 X216mL⑷分配系数K=k X B = k m/V(V=4.5 X8/2.1)=103⑷有效塔板数n eff = 16 (4R'/W)2=16X[(6.6-1.2)/0.5]2=1866⑸有效塔板高度H eff =L/n eff=2X1000/1866=1.07mm4. 已知组分A和B的分配系数分别为8.8和10,当它们通过相比B =9啲填充时，能否达到基本分离(提示：基本分离Rs=1)解：a = K/K A = 10/8.8 = 1.14k = K B/ B = 10/90 = 0.11由基本分离方程式可推导出使两组分达到某一分离度时，所需的理论塔板数为2 2 2n B = 16Rs X [ a -1)]a /[(1 + k B)/k B]=16X12X[1.14心.14 - 1)]2X[(1 + 0.11)/0.11]2=16 >66.31 101.83 = 1.08 105因为计算出的n比较大，一般填充柱不能达到，在上述条件下，A、B不能分离。
仪器分析2(紫外可见光分光光度)
白光除了可由所有波长的可见光复 合得到外，还可由适当的两种颜色的 光按一定比例复合得到。能复合成白 光的两种颜色的光叫互补色光。
/nm 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
改变溶剂的极性，会引起吸收带形状
的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带
的最大吸收波长发生变化。下表为溶剂
对一种丙酮紫外吸收光谱的影响。
正己烷 CHCl3 CH3OH H2O
* 230
238
237 243
n * 329
315
309 305
由于溶剂对电子光谱图影响很大， 因此，在吸收光谱图上或数据表中必 须注明所用的溶剂。与已知化合物紫 外光谱作对照时也应注明所用的溶剂 是否相同。在进行紫外光谱法分析时， 必须正确选择溶剂。
电子的跃迁吸收光的波长主要在
真空紫外到可见光区，对应形成的光 谱，称为电子光谱或紫外-可见吸收光 谱。
三．有机化合物的紫外—可见吸收 光谱
（一）、跃迁类型 主要有σ→σ*、n→σ*、n→π* 、 π→π*
n
E*
* n*
* n *
a.σ→σ* 跃迁主要发生在真空紫外区。 b. π→π* 跃迁吸收的波长较长，孤立
ε（480nm）=A/ cb
= -lg0.398/0.150×10-3 ×2.00 =1.33 ×103 ( L ·mol-1 ·cm-1)
由ε=aM , 得: a= ε/M
= ε /251=5.30(L ·g-1 ·cm-1)
三．实际溶液对吸收定律的偏离及原因： （一）偏离：被测物质浓度与吸光
仪器分析(第四版)第二章
3
塔板高度
H
2 1 A 0
L
L H n
P12例
n>50，对称的峰形曲线 气相色谱中，n约为103-106，呈趋于正态分布曲线
理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留
时间（tR）和峰底宽（Y）或半峰宽（ Y1/2 ）按下
4）k与保留时间的关系
若流动相在柱内线速度为u（一定时间内载气在柱内
流动的距离，若固定相对组分有保留作用，组分在
柱内的线速度us小于u，两者比值为滞留因子
R S uS / u
也可用质量分数表示：
mM RS w mS m M
1 1 mS 1 k 1 mM
推导：
组分和流动相通过长度为L的色谱柱，所需时间为：
理论上可以推导出：
VS 1 kK K VM
相比，: VM / VS, 反映各种色谱柱柱型及其结构特征 填充柱（Packing column）: 6~35 毛细管柱（Capillary column）: 50~1500
结论：
分在两相中质量比，均与组分及固定相的热力学性
1）分配系数是组分在两相中的浓度之比，分配比是组
试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测 器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号，由记录仪所记录下的信号——时间曲线 或信号——流动相体积曲线，称为色谱流出曲线，
常用术语：
基线： 在操作条件下，仅有纯流动相进入检 测器时的流出曲线。 稳定的基线为一直线
基线漂移：基线随时间定向缓慢变化
仪器分析2-1习题答案
一1.在以下因素中，属热力学因素的是AA.分配系数；B. 扩散速度；C．柱长；D．理论塔板数。
2.理论塔板数反映了DA.分离度；B. 分配系数；C．保留值；D．柱的效能。
3.欲使色谱峰宽减小，可以采取BA．降低柱温；B．减少固定液含量；C．增加柱长；D．增加载体粒度。
4.如果试样中各组分无法全部出峰或只要定量测定试样中某几个组分, 那么应采用下列定量分析方法中哪一种为宜？CA．归一化法；B．外标法；C．内标法；D．标准工作曲线法。
5.俄国植物学家茨维特在研究植物色素成分时, 所采用的色谱方法是BA．液-液色谱法；B．液-固色谱法；C．空间排阻色谱法；D．离子交换色谱法。
A．极性差异；B．沸点差异；C．热力学性质差异；D．动力学性质差异。
7.假如一个溶质的分配比为0.1，它分配在色谱柱的流动相中的质量分数是CA.0.10；B. 0.90；C．0.91；D．0.99。
8.下列因素中,对色谱分离效率最有影响的是AA．柱温；B．载气的种类；C．柱压；D．固定液膜厚度。
9.当载气线速越小, 范式方程中, 分子扩散项B越大, 所以应选下列气体中哪一种作载气最有利？DA.H2；B. He；C．Ar；D．N2。
10.对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱柱中的BA．保留值B. 扩散速度C.分配比D. 理论塔板数11.载体填充的均匀程度主要影响AA．涡流扩散相B. 分子扩散C.气相传质阻力D. 液相传质阻力正确答案：1：(A)、2：(D)、3：(B)、4：(C)、5：（B）6：(D)、7：(C)、8：(A)、9：（D）10：(B)、11：(A)二1.假如一个溶质的分配比为0.2，则它在色谱柱的流动相中的百分率是多少？解：∵ k = n s/n m=0.2 ∴n m= 5n sn m/n×100% = n m/(n m+n s)×100% = 83.3%2.若在1m长的色谱柱上测得分离度为0.68,要使它完全分离，则柱长至少应为多少米？解：∵ L2=(R2/R1)2 L1完全分离R2=1.5L2=(1.5/0.68)2×1=4.87(m)3.在2m长的色谱柱上，测得某组分保留时间（t R）6.6min，峰底宽（Y）0.5min，死时间（tm）1.2min，柱出口用皂膜流量计测得载气体积流速（Fc）40ml/min,固定相（Vs）2.1mL,求：(提示：流动相体积，即为死体积)（1）分配容量k;（2）死体积V m;（3）调整保留体积;（4）分配系数;（5）有效塔板数n eff;（6）有效塔板高度H eff解：(1)分配比k = t R'/t m = (6.6-1.2)/1.2=4.5(2) 死体积V m = t m × Fc = 1.2×40 = 48mL(3) 调整保留体积V R'= (t R-t m) × Fc = (6.6-1.2)×40 = 216mL(4) 分配系数K=k × β= k ×(V m/V s)=4.5×(48/2.1)=103(4) 有效塔板数n eff = 16×( t R'/W)2=16×[(6.6-1.2)/0.5]2=1866(5) 有效塔板高度H eff =L/n eff=2×1000/1866=1.07mm4.已知组分A和B的分配系数分别为8.8和10，当它们通过相比β=90的填充时，能否达到基本分离（提示：基本分离Rs=1）解：α= K B/K A = 10/8.8 = 1.14k = K B/β= 10/90 = 0.11由基本分离方程式可推导出使两组分达到某一分离度时，所需的理论塔板数为n B = 16Rs2×[α/(α-1)]2×[(1 + k B)/k B]2=16×12×[1.14/(1.14 - 1)]2×[(1 + 0.11)/0.11]2=16×66.31×101.83 = 1.08×105因为计算出的n比较大，一般填充柱不能达到，在上述条件下，A、B不能分离。
仪器分析第2章电化学分析法
原电池
阳极：发生 氧化反应的 电极（负极） 阴极：发生 还原反应的 电极（正极）
阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较 正的为正极
2021/5/6
电解电池
阳极：发生氧 化反应的电极 （正极）； 阴极：发生还 原反应的电极 （负极）； 阳极=正极 阴极=负极
2021/5/6
电池的表达式
2021/5/6
电位分析的理论基础
理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间 的定量关系）。
对于氧化还原体系： Ox + ne- = Red
EEO Ox/RedR nF TlnaaR Odex
对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：
EEM On/MR nF TlnaMn
2021/5/6
M n O 4 8 H 5 e M n 2 4 H 2 O
Zn |Zn2+(0.1mol/L ) | Cu2+(1mol/L) | Cu
用盐桥后 Zn |Zn2+(0.1mol/L ) || Cu2+(1mol/L) | Cu
|表示由电势差产生。用于两相界面不相混的两种溶液 之间。
左边：氧化反应，负极
右边：还原反应，正极
||用盐桥连接，消除液接电位。 溶液位于两电极之间。
E外 = k2 + 0.059 lg(a1 / a1’ ）
a1 、 a2 分别表示外部试液和电极内参比溶液的H+活度；
a’1 、 a’2 分别表示玻璃膜外、内水合硅胶层表面的H+活度；
k1 、 k2 则是由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。
玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则k1=k2 ， a’1 = a’2
KSP,CaC2O4 [Ca2 ][C2O42]
最新仪器分析实验2——实验报告
最新仪器分析实验2——实验报告实验目的：1. 熟悉最新仪器的基本操作和功能。
2. 掌握样品的前处理方法和仪器分析过程。
3. 分析并解释实验数据，提高解决实际问题的能力。
实验原理：本次实验使用的仪器为高效液相色谱仪（HPLC），其工作原理是利用样品中的各组分在流动相和固定相之间的分配系数不同，通过色谱柱进行分离，然后通过检测器对各组分进行定量或定性分析。
本实验将采用反相色谱法，以提高分析的灵敏度和分离效率。
实验材料：1. 高效液相色谱仪（HPLC）。
2. 待测样品溶液。
3. 流动相溶剂。
4. 色谱柱。
5. 检测器。
实验步骤：1. 准备样品：按照实验要求，将待测样品进行适当稀释和前处理。
2. 仪器校准：根据仪器操作手册，对HPLC进行校准，确保检测器灵敏度和色谱柱性能达到最佳状态。
3. 流动相准备：根据实验方案，配制合适的流动相比例。
4. 色谱分析：将样品溶液注入色谱仪，记录色谱图谱。
5. 数据处理：使用色谱软件对色谱图谱进行积分、定量分析，并进行必要的校正。
实验结果：1. 色谱图谱：展示实验得到的色谱图，包括各组分的保留时间和峰面积。
2. 定量分析：列出各组分的浓度或含量。
3. 分析误差：讨论可能的误差来源，并对实验结果进行评估。
实验讨论：1. 分析实验中可能出现的问题及其原因，如色谱峰的拖尾、分离度不够等。
2. 探讨改进实验方案的可能性，如改变流动相组成、温度控制等。
3. 讨论实验结果对实际应用的意义，例如在环境监测、食品安全等领域的应用前景。
结论：通过本次实验，我们成功地使用最新仪器对样品进行了分析，并得到了可靠的数据。
实验结果表明，所采用的方法和步骤是有效的，可以用于进一步的研究和应用。
同时，我们也认识到了实验操作中需要注意的细节，为未来的实验提供了宝贵的经验。
仪器分析第二章课件
仪器分析第二章课件
3
与物质作用
No 电场向量
Y
Image Z
磁场向量
X 传播方向
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4
微粒性
光量子，具有能量。
No Eh
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s
Image －频率
E－光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
仪器分析第二章课件
5
波粒二象性
2. 白炽光源 钨灯（钨的熔点为3680K）； 波长范围：320~2500nm；
Image 工作温度：3000K； Ihv∝ V3~4．
卤钨灯：在钨灯中加入卤化物提 高白炽灯的使用寿命．
3. 气体放电光源
氢弧灯（氢灯）：波长范围：165~350nm； 氢气压力：0.2~5mmHg。
氘灯：内充气为氘辐射强度仪器比分起析第氢二灯章课达件3~5倍。
mixed with each other according to the certain proportion
we can gain white light ,then we call the two kinds of mono
light as complementary color light mutually .and this
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有
No 选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。
• 特点
– 灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6mol/L,
Image 10-4%～10-5%
– 准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差2～5％ （1～2％）
– 操作简便快速
– 应用广泛
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仪器2
单项选择题（本大题共17 题，每题3分，共51分）
1、色谱法中，组分的保留因子R越大，则（）
A.组分的K值越大
B. 理论塔板数n越大
C.组分迁移速度越快
D. 组分的分离度Rs越大
2、二极管阵列检测器的特点：（）
A. 可以得到各组分的光谱图
B. 可以检测色谱峰的纯度
C. 可以通过存储光谱来提取不同波长的色谱图
D. 以上都是
3、色谱法中色谱峰越宽，则（）
A.理论塔板高度越大
B.理论塔板数越大
C. 组分的分离度越大
D. 组分的分配系数越大
4、用气相色谱测定无水乙醇中的微量水，可选用的检测器为（）
A. FID
B. TCD
C. FPD
D. NPD
5、色谱中，当进样量一定时，若峰面积越大说明（）
A. 检测器灵敏度越高
B. 检测器检测限越高
C. 色谱柱柱效越高
D. 组分分离度越高
6、与GC相比较，HPLC的一个显著特点为:
A. 柱效高
B. 可以通过调节流动相的组成来改善分离
C. 不需要控制柱温
D. 检测器灵敏度高
7、在HPLC外标法定量分析时，若用样品环体积为20ul六通阀手动进样器进样，为减小误差，下列说法正确的是：
A. 注射样品的体积应大于20ul
B. 注射样品的体积应恰好等于20ul
C. 注射样品的体积应小于20ul
D. 误差大小与进样体积无关
9、在反相HPLC梯度洗脱中，以甲醇-水为流动相，为提高分离度，应（）
A. 减小初始流动相中水的比例
B. 减小梯度过程中甲醇的变化速率
C. 减小流动相流速
D. 以上都是
10、红外光谱中在1700cm-1附近有强吸收，说明分子中有（）
A. 苯环
B. 烯基
C. 羰基
D. 氰基
11、200-400nm的光照射分子可以引起（）
A. 价电子能级跃迁
B. 分子电离成带正电离子
C. 核能级跃迁
D. 原子能级跃迁
12、 MS中某碎片离子的质荷比为M，其同位素峰M:(M+2)的强度比为3:1，则（）
A. 分子中含有S原子
B. 分子中含有Br原子
C. 分子中含有Cl原子
D. 分子中含有N原子
13、NMR中若外加磁场强度越大则（）
A. 化学位移增大
B. 分辨率不变
C. 向高场移动
D. 跃迁的能级差增大
14、MS中若用电子轰击离子源则（）
A. 分辨率高
B. 得到较强的分子离子峰
C. 图谱简单
D. 得到较多的碎片离子
15、H-NMR中只有一组信号，为单峰，则该化合物可能为（）
A. 甲醇
B. 异丙醇
C. 乙醛
D. 丙酮
16、对未知化合物可以直接获得最合理的分子式的方法是（）
A. 红外光谱
B. 核磁共振氢谱
C. 高分辨质谱
D. 紫外光谱
17、在近紫外区，吸收最强的带为（）
A. R带
B. E带
C. K带
D. B带
计算题（本大题共题，每题分，共分）
（9分）用3.5m色谱柱分离组分A和B，结果非滞留组分、组分A和B三者的保留时间分别是1.0、14.8、17.6min，要使A、B达到基线分离，最短柱长是多少？设组分B 的峰宽为1.0min。
答案与评分标准
单项选择题（本大题共 18题，每题3分，共54 分）
1、C，
2、D
3、A
4、B
5、A
6、B
7、A
8、B
9、B 10、C
11、A 12、C 13、D 14、D 15、D 16、C 17、C
计算题
（1法）解: 此题为求在两种分离度下,已知一分离度的柱长，求另一分离度的柱长，即通过的改变柱长来改变分离度，即改变n。
此时只改变柱长时，H不变。
nB = 16(tR,B/wB)2 = 4956
H = L/n = 3500/4956 = 0.71 mm
由于 nB,1.5=16RS,1.52 ·(α/α－1)2·(1＋k/k)2 其中 α=（17.6-1）/(13.8-1) = 1.20
kB=（17.6-1）/1 = 16.6
所以 nB,1.5 = 1457
L = n ·H = 0.71×1457 = 1 m
（2法）解:
m L L R L L n n R R k k n R s s s s 0.15
.377.25.177.21
66.166.120.1120.144956114221212121=∴=∴=+⨯-⨯=∴==∴+⋅-⋅=
αα。