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1、一、基礎(chǔ)內(nèi)容(一)緒論儀器分析使用較特殊儀器,以物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法,分為物理分析法和物理化學(xué)分析法,具有靈敏、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。物理分析法根據(jù)物質(zhì)的某些物理性質(zhì),如旋光度、光譜特征、相對(duì)密度等,不經(jīng)化學(xué)反應(yīng)直接進(jìn)行定性、定量、結(jié)構(gòu)和形態(tài)分析的方法。物理化學(xué)分析法根據(jù)物質(zhì)在化學(xué)變化中的某些物理性質(zhì),進(jìn)行定性分析或定量分析的方法。(二)電位分析法電化學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)中的電現(xiàn)象,電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化及其規(guī)律的學(xué)科.電化學(xué)分析利用物質(zhì)的電學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)來(lái)進(jìn)行物質(zhì)定性和定量分析的一類(lèi)分析方法,也就是通過(guò)測(cè)量工作電池的電參數(shù)(電壓、電流、電量、電阻、電容)的變化從而確定樣品溶液的濃度
2、、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度或者直接稱定電極上產(chǎn)物的重量,對(duì)樣品溶液中待測(cè)組分定性、定量分析的一類(lèi)方法。電位分析法將合適的指示電極與參比電極插入被測(cè)溶液中組成原電池,通過(guò)測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)或指示電極電位的變化進(jìn)行分析的方法,分為直接電位法和電位滴定法。電位滴定法(間接電位法)用指示電極電位的突變來(lái)指示滴定反應(yīng)終點(diǎn)的容量分析方法?;瘜W(xué)電池由二個(gè)(相同的或不相同的)電極插入電解質(zhì)溶液中組成的裝置,分為原電池和電解池。原電池電極反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行,化學(xué)能被轉(zhuǎn)換為電能,化學(xué)體系的自由能降低。電解池電極反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,當(dāng)有適當(dāng)?shù)耐饧与妷簳r(shí),電極反應(yīng)才可以進(jìn)行,電能被轉(zhuǎn)換為化學(xué)能,化學(xué)體系的自由能增加。電極電位電極與
3、溶液間的電位差。標(biāo)準(zhǔn)電極電位298K,氧化態(tài)和還原態(tài)的活度為1mol·L-1時(shí)測(cè)得的電池電動(dòng)勢(shì)(電位)。(三)光學(xué)分析導(dǎo)論光學(xué)分析法基于物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或物質(zhì)與輻射相互作用后產(chǎn)生的輻射或發(fā)生信號(hào)變化來(lái)測(cè)定物質(zhì)的性質(zhì)、含量和結(jié)構(gòu)的一類(lèi)儀器分析方法。分為光譜法和非光譜法,包括三個(gè)過(guò)程:1.能源提供能量;2.能量與物質(zhì)作用;3.產(chǎn)生被檢測(cè)信號(hào)。電磁輻射一種以光速通過(guò)空間而不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的光(量)子流。光是一種電磁輻射,具有波粒二象性。電磁波譜電磁輻射按波長(zhǎng)順序排列,包括從射線到無(wú)線電波。光譜法物質(zhì)與輻射能作用時(shí),測(cè)量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化的能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射
4、輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法。分為原子光譜法和分子光譜法。物質(zhì)分子中存在一系列電子能級(jí),而每個(gè)電子能級(jí)中又包含一系列的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。吸收光譜法利用物質(zhì)吸收光后所產(chǎn)生的吸收光譜來(lái)進(jìn)行分析的方法。產(chǎn)生的必要條件是所提供的輻射能量恰好滿足該吸收物質(zhì)兩能級(jí)間躍遷所需的能量。M+ hn ¾®M*發(fā)光光譜法(發(fā)射光譜法)物質(zhì)中的粒子用一定的能量(如光、電、熱等)激發(fā)到高能級(jí)后,當(dāng)躍遷回低能級(jí)時(shí),便產(chǎn)生出特征的發(fā)射光譜,利用此發(fā)射光譜進(jìn)行分析的方法。M* ¾® M+ hn散射光譜法利用物質(zhì)對(duì)光的散射來(lái)進(jìn)行分析的方法。原子光譜法以測(cè)量氣態(tài)原子或離子外層或內(nèi)層電子能級(jí)
5、躍遷所產(chǎn)生的原子光譜(表現(xiàn)形式為線光譜)進(jìn)行分析的方法。包括:原子發(fā)射光譜法(AES)、原子吸收光譜法(AAS),原子熒光光譜法(AFS)、X射線熒光光譜法(XFS)等。分子光譜法基于分子中電子能級(jí)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化產(chǎn)生的光譜(表現(xiàn)形式為帶光譜)進(jìn)行分析的方法。包括:紫外-可見(jiàn)分光光度法(UV-Vis)、紅外光譜法(IR)、分子熒光光譜法(MFS)、分子磷光光譜法(MPS)等。線狀光譜由若干條強(qiáng)度不同的譜線和暗區(qū)相間而成的光譜。帶狀光譜由幾個(gè)光帶和暗區(qū)相間而成的光譜。連續(xù)光譜在一定范圍內(nèi)各種波長(zhǎng)的光都有,且連續(xù)不斷,無(wú)明顯的譜線和譜帶。非光譜法物質(zhì)與輻射相互作用時(shí),測(cè)量輻射的某些性質(zhì),如折
6、射、散射、干涉、衍射、偏振等變化的分析方法。分光光度計(jì)(光譜儀)用來(lái)研究吸收、發(fā)射或熒光的電磁輻射強(qiáng)度和波長(zhǎng)關(guān)系的儀器,包括五部分:光源、單色器、樣品容器、檢測(cè)器和讀出器件。(四)紫外-可見(jiàn)光分光光度法單色光具有相同能量(相同波長(zhǎng))的光?;旌瞎猓◤?fù)合光)具有不同能量(不同波長(zhǎng))的光復(fù)合在一起?;パa(bǔ)色:max(最大吸收波長(zhǎng))吸收曲線中,吸光度最大處的波長(zhǎng),是定性鑒別物質(zhì)的基礎(chǔ)。吸收曲線以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),吸光度A為縱坐標(biāo)作圖所得曲線。光吸收具有選擇性和加和性。(五)紅外吸收光譜法紅外光譜又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜,當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí),分子吸收某些頻率的輻射,并由其振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起
7、偶極矩的凈變化,產(chǎn)生的分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷,從而形成的分子吸收光譜。一般指有機(jī)物質(zhì)在4000400cm-1紅外線的照射下,選擇性的吸收其中某些頻率后,用紅外光譜儀記錄所形成的吸收譜帶。特點(diǎn):1)紅外吸收只有振-轉(zhuǎn)躍遷,能量低;2)應(yīng)用范圍廣;3)分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征;4)固、液、氣態(tài)樣均可用,且用量少、不破壞樣品;6)分析速度快;7)與色譜等聯(lián)用具有強(qiáng)大的定性功能。紅外活性分子產(chǎn)生紅外吸收的分子,如非對(duì)稱分子。反之為非紅外活性分子,如對(duì)稱分子。伸縮振動(dòng)原子沿鍵軸方向伸縮,鍵長(zhǎng)發(fā)生變化而鍵角不變的振動(dòng)。分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)(s)和不對(duì)稱伸縮振動(dòng)(as)。變形振動(dòng)()又稱彎曲振動(dòng)或
8、變角振動(dòng),基團(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)。分為面內(nèi)變形振動(dòng)和面外變形振動(dòng)。產(chǎn)生吸收峰的條件 :只有偶極矩大小或方向有一定改變的振動(dòng)才能吸收紅外光而發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷。線性分子具有3n-5種振動(dòng)方式,非線性分子有3n-6種。產(chǎn)生紅外光譜的兩個(gè)條件: 1輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量; 2輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。紅外光譜三要素:峰位、峰強(qiáng)、峰形。紅外譜帶位移影響因素: 1.誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng) 2.鍵應(yīng)力效應(yīng)(張力效應(yīng)) 3.空間效應(yīng) 4.氫鍵效應(yīng) 5.振動(dòng)偶合與費(fèi)米共振 6.物態(tài)變化 7.溶劑影響紅外光譜的最大特點(diǎn)是具有特征性。基團(tuán)頻率與一定的結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的振動(dòng)頻率。(六)核
9、磁共振波譜法核磁共振定量分析的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)分析。優(yōu)點(diǎn):定性測(cè)定不具有破壞性,定量測(cè)定不需標(biāo)樣,靈敏度、精確度、準(zhǔn)確度及分析速度高。核磁共振譜定量分析的基礎(chǔ):各化學(xué)環(huán)境不同的質(zhì)子吸收蜂的面積,只與所包含的質(zhì)子數(shù)有關(guān),可直接根據(jù)各共振峰積分值的比值推算所代表的各自旋核的數(shù)量。NMR定量方法:1、要求: 1.被測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)必須是已知; 2.核磁共振譜線已歸屬; 3.理想的被測(cè)信號(hào)是多個(gè)質(zhì)子的單蜂; 4.信號(hào)兩端的基線位置一致; 5.每一信號(hào)需進(jìn)行5次積分,取平均值。2、分類(lèi): 1.內(nèi)標(biāo)絕對(duì)測(cè)定法常用內(nèi)標(biāo):六甲基環(huán)三硅氧烷和六甲基環(huán)三硅胺 2.外標(biāo)絕對(duì)測(cè)定法樣品和外標(biāo)分別放置在兩只核磁管中測(cè)定,二管直徑
10、必須相同,最好使用同一支樣品管。樣品和外標(biāo)必須交叉重復(fù)測(cè)定以提高分析的準(zhǔn)確性。 3.相對(duì)含量測(cè)定法被測(cè)樣品是由若干已知化合物組成,如果沒(méi)有合適的內(nèi)標(biāo)化合物時(shí),可采用以其中一個(gè)組分做“標(biāo)樣”。 4.峰高定量法通過(guò)求出樣品中某組質(zhì)子的峰高,求出樣品的含量。峰高與自旋-自旋弛豫常數(shù)有關(guān),而后者與化合物的類(lèi)型有關(guān),受局部磁場(chǎng)的影響,故不能直接用于定量。被積信號(hào)過(guò)于接近而無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定各質(zhì)子峰積分面積時(shí),可考慮用峰高法進(jìn)行定量分析,通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出峰高與含量之間的關(guān)系,校正誤差。(七)質(zhì)譜法質(zhì)譜儀:進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)藥用植物中的組分提取分析: 低極性組分GC-MS 大極性組分、生
11、物大分子HPLC-MS蛋白質(zhì)測(cè)定:基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF MS) 、電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)。蛋白質(zhì)分子量測(cè)定: 1、多肽與蛋白質(zhì)的ESI-MS分析采用正離子方式進(jìn)行,ESI-MS可以產(chǎn)生多電荷離子峰使檢測(cè)的分子質(zhì)量范圍擴(kuò)大。 2、ESI-MS得到的是一簇多電荷的質(zhì)譜峰群,相鄰兩簇質(zhì)譜峰之間電荷數(shù)差1。 3、P=(Mr+MaZ)ZP:多電荷離子質(zhì)荷比,Mr:蛋白質(zhì)分子量,Ma:正離子分子量(來(lái)源為氫時(shí),Ma=1.0079),Z:多電荷離子帶電量故,Mr=(P-Ma)Z=(P-1)Z 4、高分辨質(zhì)譜求電荷數(shù):Z=1P-P',P、P:相鄰?fù)凰胤宓馁|(zhì)荷比蛋
12、白質(zhì)鑒定:肽質(zhì)量指紋譜+基于串聯(lián)質(zhì)譜多肽測(cè)序肽質(zhì)量指紋譜(PMF)蛋白質(zhì)的氨基酸序列經(jīng)酶解為肽段序列,所測(cè)得的肽混合物質(zhì)量數(shù)即稱為肽質(zhì)量指紋譜。(八)熒光分析法熒光分光光度法利用物質(zhì)的熒光光譜進(jìn)行定性定量分析方法。振動(dòng)弛豫同一電子能級(jí)電子通過(guò)與溶劑分子碰撞從高的振動(dòng)能級(jí)返回到最低的振動(dòng)能級(jí)。躍遷的能量轉(zhuǎn)移方式:1、振動(dòng)弛豫,2、內(nèi)部能量轉(zhuǎn)移(內(nèi)轉(zhuǎn)換),3、熒光發(fā)射,4、外部能量轉(zhuǎn)移(外轉(zhuǎn)換),5、體系間跨越,6、磷光發(fā)射。其中,2、3、4、6可使激發(fā)態(tài)回到基態(tài)。激發(fā)態(tài)分子與溶劑分子及其它溶質(zhì)分子之間相互碰撞而失去能量(常以熱能的形式放出),這種不同物質(zhì)間的能量轉(zhuǎn)移引起熒光淬滅(熄滅)。熒光熄滅
13、指熒光物質(zhì)分子與溶劑分子或溶質(zhì)分子相互作用,引起熒光強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。熒光熄滅劑引起熒光熄滅的物質(zhì)。磷光經(jīng)過(guò)體系間跨越的分子降至三線態(tài)最低能級(jí),躍遷至基態(tài)而發(fā)生的光。不同強(qiáng)度、不同波長(zhǎng)的激發(fā)光不影響(同一物質(zhì)的)熒光光譜:電子都從第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能層返回到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能層。Stokes位移熒光波長(zhǎng)大于激發(fā)光波長(zhǎng)的現(xiàn)象。說(shuō)明在激發(fā)和(熒光)發(fā)射之間存在一定的能量損失。產(chǎn)生原因:振動(dòng)馳豫、內(nèi)轉(zhuǎn)換熒光壽命當(dāng)除去激發(fā)光源后,分子的熒光強(qiáng)度降低到激發(fā)時(shí)最大熒光強(qiáng)度的1/2所需的時(shí)間稱熒光壽命,常用f表示。熒光效率激發(fā)態(tài)分子發(fā)射熒光的光子數(shù)與基態(tài)分子吸收激發(fā)光的光子數(shù)之比。熒光熄滅法利用熒光強(qiáng)度的
14、減小與熒光熄滅劑的濃度呈線性關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)定含量的方法。熒光產(chǎn)生的兩個(gè)條件: 1.分子必須具有與所照射的輻射頻率相適應(yīng)的結(jié)構(gòu),才能吸收激發(fā)光; 2.必須具有一定的熒光效率。激發(fā)光譜與熒光光譜(發(fā)射光譜)的關(guān)系: 1.Stokes紅移 2.互為鏡像 3.熒光光譜形狀與激發(fā)光波長(zhǎng)無(wú)關(guān) 4.熒光強(qiáng)度與激發(fā)光波長(zhǎng)有關(guān)熒光強(qiáng)度影響因素: 溶劑(極性、粘度,強(qiáng)度) 溫度(溫度,強(qiáng)度) pH(影響離解) 熒光淬滅 散射(干擾)提高檢測(cè)精度:1、改善散射光因素影響:溶液透明,選擇合適測(cè)定波長(zhǎng)。2、選擇合適的溶劑、溫度、酸堿度。定量分析方法:1、工作曲線法;2、比例法;3、聯(lián)立方程式法(多組分)紫外-可見(jiàn)光法也有
15、工作曲線法和聯(lián)立方程式法,兩者也都有單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)法。(九)原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法根據(jù)蒸氣相中被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)特征輻射的吸收來(lái)測(cè)定試樣中該元素含量的方法。分為火焰原子吸收法和石墨爐原子吸收法。準(zhǔn)確度、靈敏度高,選擇性好,抗干擾性強(qiáng),適用范圍廣,但工作曲線范圍窄,通常每測(cè)定一種元素要使用一種元素?zé)簦褂貌槐?,且?duì)難溶元素和多種元素的測(cè)定尚存在困難。原子能級(jí):原子有原子核和核外電子組成,核外電子按照一定規(guī)律排列在一定軌道繞核運(yùn)動(dòng),由于不同軌道的能級(jí)不同,所以每個(gè)電子的能量也由它所處的能級(jí)所決定的,意即不同能量的電子發(fā)生躍遷時(shí)所需的激發(fā)能是不一樣的。不同能級(jí)間的能量差不同且量子化;
16、原子的吸收光譜由原子最外層電子的躍遷所產(chǎn)生的。線系原子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí),因?yàn)榭梢攒S遷到不同的能級(jí)而產(chǎn)生的一系列吸收曲線。所有原子光譜線中,由基態(tài)向第一激發(fā)態(tài)躍遷所產(chǎn)生的線最強(qiáng),也最易發(fā)生。由于不同元素原子由基態(tài)向第一激發(fā)態(tài)躍遷所需能量不同,因而這種共振線也各具特征,稱為第一共振吸收線,也稱為元素的特征譜線。UV-Vis分光光度計(jì):連續(xù)光源單色器吸收池檢測(cè)器AAS分光光度計(jì):銳線光源原子化器單色器檢測(cè)器原子化過(guò)程被測(cè)元素由試樣轉(zhuǎn)入氣相,并轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的過(guò)程。包括火焰原子化法(常用為乙炔-空氣火焰)和非火焰原子化法(最常用的是管式石墨爐原子化器)兩種方法。定量分析方法:1、校正曲線法;2、標(biāo)
17、準(zhǔn)加入法;3、內(nèi)標(biāo)法(十)色譜法導(dǎo)論色譜法是一種重要的分離分析方法,它是根據(jù)組分與固定相和流動(dòng)相的作用力不同而達(dá)到分離目的。色譜流出曲線或色譜圖樣品注入色譜柱后,信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線?;€實(shí)驗(yàn)條件下,樣品加入色譜柱后僅有純流動(dòng)相進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)的流出曲線,反映了S/N(信噪比)大小的穩(wěn)定性的水平直線。峰高色譜峰頂點(diǎn)與基線的距離。保留值:1、死時(shí)間(t0 )不與固定相作用的物質(zhì)從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間,與色譜柱的空隙體積成正比。流動(dòng)相平均流速: u=Lt0,L為柱長(zhǎng)2、保留時(shí)間(tR )試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間。包括組份隨流動(dòng)相通過(guò)柱子的時(shí)間t0和組份在固定相中滯留的時(shí)間。保留時(shí)間為色譜
18、定性依據(jù),但同一組份的保留時(shí)間還與流速有關(guān),因此有時(shí)需用保留體積來(lái)表示保留值。3、調(diào)整保留時(shí)間(tR )某組份的保留時(shí)間扣除死時(shí)間后的時(shí)間,它是組份在固定相中的滯留時(shí)間。即tR = tR - t04、死體積(V0)色譜柱管內(nèi)固定相顆粒間空隙、色譜儀管路和連接頭間空隙和檢測(cè)器間隙的總和。V0=t0Fco,F(xiàn)co:柱出口的載氣流速(ml/min)5、保留體積(VR)從進(jìn)樣到待測(cè)物在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所通過(guò)的流動(dòng)相的體積。6、調(diào)整保留體積(VR)某組份的保留體積扣除死體積后的體積。即VR = VR - V07、相對(duì)保留值(r2,1)組份2的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值之比。r2,1只與柱溫和固定
19、相性質(zhì)有關(guān),而與柱內(nèi)徑、柱長(zhǎng)、填充情況及流動(dòng)相流速無(wú)關(guān),又稱選擇因子或者分離因子:反映兩組分間的分離情況,=1,則兩組分無(wú)法分離,而越大則分離越好。兩組分在兩相間的分配系數(shù)不同,是色譜分離的先決條件。區(qū)域?qū)挾龋?、標(biāo)準(zhǔn)偏差峰高0.607處的峰寬的一半。2、半峰寬W1/2峰高一半處的峰寬。3、峰(底)寬W色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上切線與基線的交點(diǎn)間的距離。色譜流出曲線的意義: 色譜峰數(shù)樣品中單組份的最少個(gè)數(shù); 色譜保留值定性依據(jù); 色譜峰高或面積定量依據(jù); 色譜保留值或區(qū)域?qū)挾壬V柱分離效能評(píng)價(jià)指標(biāo); 色譜峰間距固定相或流動(dòng)相選擇是否合適的依據(jù)。分配系數(shù)K一定溫度與壓力下兩相達(dá)平衡后,組分在固定相和流動(dòng)相
20、濃度的比值。分配比(容量因子或者保留因子)k一定溫度與壓力下兩相達(dá)平衡后,組分在固定相和流動(dòng)相質(zhì)量的比值。塔板理論假定:1)塔板之間不連續(xù);2)塔板之間無(wú)分子擴(kuò)散;3)組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間達(dá)到平衡(達(dá)一次平衡所需柱長(zhǎng)為理論塔板高度H);4)某組分在所有塔板上的分配系數(shù)相同;5)流動(dòng)相以不連續(xù)方式加入(以一個(gè)一個(gè)的塔板體積加入)。 當(dāng)塔板數(shù)n較少時(shí),組分流出曲線呈峰形,但不對(duì)稱;當(dāng)塔板數(shù)n>50時(shí),峰形接近正態(tài)分布。速率理論認(rèn)為:?jiǎn)蝹€(gè)組分粒子在色譜柱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是高度不規(guī)則的、隨機(jī)的,在柱中隨流動(dòng)相前進(jìn)的速度是不均一的。塔板理論研究的是平衡態(tài),速率理論則從動(dòng)態(tài)角度出發(fā),提出改變色譜條
21、件、控制流速、提高分離效率的理論。色譜分離條件選擇:1、兩組份峰間距足夠遠(yuǎn):由各組份在兩相間的分配系數(shù)(k)決定,即由色譜過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)決定。2、每個(gè)組份峰寬足夠?。河山M份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴(kuò)散(H或n)決定,即由色譜過(guò)程動(dòng)力學(xué)性質(zhì)決定。(十一)氣相色譜法氣相色譜儀:載氣系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)固定液的選擇相似性原則;組分極性差別較大選用極性固定液,沸點(diǎn)差別較大選用非極性固定液。被分離物質(zhì)固定液主要作用力出峰順序非極性非極性色散力按沸點(diǎn)順序,沸點(diǎn)低者先出柱。相同沸點(diǎn)的極性組分先出。中等極性中等極性誘導(dǎo)力和色散力按沸點(diǎn)順序,沸點(diǎn)低者先出柱。相同沸點(diǎn)的極性組分后出。極性極性
22、靜電力按極性順序出柱,非極性組分先出柱。能形成氫鍵的試樣氫鍵型氫鍵力按形成氫鍵的能力大小出柱。常用檢測(cè)器濃度型熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)有機(jī)和無(wú)機(jī),適用范圍廣;一般氫氣作載氣,氮?dú)忪`敏度差電子捕獲檢測(cè)器(ECD)只對(duì)含有電負(fù)性強(qiáng)元素的物質(zhì)有響應(yīng);氮?dú)庾鬏d氣質(zhì)量型氫焰離子化檢測(cè)器(FID)僅用于有機(jī)物檢測(cè);氮?dú)庾鬏d氣,氫氣作燃?xì)?,空氣助燃流量關(guān)系一般為,N2:H2:Air為1:11.5:10火焰光度檢測(cè)器(FPD)氦氣熱離子化檢測(cè)器(TID)氦氣、氮?dú)馑俾世碚搼?yīng)用1、(A=2dp)減小A:粒度較細(xì),顆粒均勻, 一般為6080目或80100目的填料。2、(B=2Dg)減小B:載氣線速度較低時(shí)用氮?dú)?,較高
23、時(shí)宜用氦氣或氫氣;較低的柱溫。(1)填充柱<1,空心毛細(xì)管柱1。(2)Dg與載氣的分子量的平方根成反比,隨柱溫升高而增大,隨柱壓增大而減小。3、減小C:固定相的液膜厚度要??;組分在液相中的擴(kuò)散系數(shù)要大。分離度R應(yīng)用1、增大k:峰間隔變大。2、增大n:峰寬變窄。色譜柱評(píng)價(jià)1、色譜柱效率峰尖評(píng)價(jià):理論板高(H)、理論塔板數(shù)(n)對(duì)策:將Van Deemter 各因素優(yōu)化2、選擇性峰的分離度評(píng)價(jià):分離因子或分離度(R)對(duì)策:選擇極性相當(dāng)?shù)墓潭ㄏ?、峰的對(duì)稱性吸附現(xiàn)象評(píng)價(jià):拖尾因子(f)對(duì)策:色譜柱進(jìn)一步老化柱溫選擇原則:不超過(guò)固定液最高使用溫度;在良好分離前提下,盡可能采用低柱溫。柱長(zhǎng)選擇原則
24、:在達(dá)到一定分離度的條件下,應(yīng)使用盡可能短的柱。其他條件:1、氣化室溫度等于或稍高于試樣的沸點(diǎn),不超過(guò)沸點(diǎn)50以上,高于柱溫3050。2、檢測(cè)室溫度高于或至少等于柱溫。3、進(jìn)樣速度快,試樣不超載。 定量分析的依據(jù):在恒定的實(shí)驗(yàn)條件下,峰面積(或峰高)與組分的(含)量成正比。同一檢測(cè)器對(duì)不同物質(zhì)具有不同的響應(yīng)靈敏度。(需要校正)定量分析方法: 外標(biāo)法校正曲線法和外標(biāo)一點(diǎn)法 內(nèi)標(biāo)法校正曲線法和內(nèi)標(biāo)一點(diǎn)法氣相色譜與液相色譜的比較1、流動(dòng)相GC用氣體做流動(dòng)相(載氣),常用載氣(氮?dú)?、氦氣和氫氣)種類(lèi)少,可選擇范圍小,對(duì)分離影響??;LC中,流動(dòng)相種類(lèi)多,對(duì)分離結(jié)果貢獻(xiàn)大。2、固定相GC一般選定一種載氣,
25、然后通過(guò)改變色譜柱(固定相)以及操作參數(shù)(柱溫和載氣流速)來(lái)優(yōu)化分離;LC則往往是選定色譜柱后,通過(guò)改變流動(dòng)相的種類(lèi)、組成以及操作參數(shù)(柱溫)來(lái)優(yōu)化分離。3、分析對(duì)象GC分離的樣品可揮發(fā)且熱穩(wěn)定,沸點(diǎn)一般不超過(guò)450度。已知化合物中,有2025%可用GC直接分析,其余原則上可用LC分析。 4、檢測(cè)設(shè)備不同5、制備分離GC收集餾分后載氣很容易除去,原理上有優(yōu)勢(shì),但由于其柱容量遠(yuǎn)不及LC,故實(shí)用價(jià)值很有限,而制備LC則有很廣泛的應(yīng)用。(十二)高效液相色譜法高效液相色譜法(HPLC)在經(jīng)典液相色譜法的基礎(chǔ)上,引入了氣相色譜法的理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù),以高壓輸送流動(dòng)相,采用高效固定相及高靈敏度檢測(cè)器,發(fā)展而成
26、的現(xiàn)代液相色譜分析方法。具有分離效率高、選擇性好、分析速度快、檢測(cè)靈敏度高、操作自動(dòng)化和應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。(I)HPLC與經(jīng)典LC比較主要區(qū)別:固定相、輸液設(shè)備和檢測(cè)手段的差別1經(jīng)典LC:僅做為一種分離手段;柱內(nèi)徑13cm,固定相粒徑>100m且不均勻;常壓輸送流動(dòng)相;柱效低;分析周期長(zhǎng);無(wú)法在線檢測(cè)。2、HPLC:可用于分離和分析;柱內(nèi)徑26mm,固定相粒徑<10m且均勻;高壓輸送流動(dòng)相,分析速度快;柱效高;采用高靈敏度檢測(cè)器,分析時(shí)間大大縮短;可以在線檢測(cè)。(II)HPLC與GC比較相同:兼具分離和分析功能,均可以在線檢測(cè) 區(qū)別:分析對(duì)象和流動(dòng)相的差別1、GC:分析可氣化、熱穩(wěn)
27、定性好且沸點(diǎn)較低的樣品;采用惰性氣體為流動(dòng)相,組分與流動(dòng)相無(wú)親合作用力,只與固定相作用;實(shí)驗(yàn)過(guò)程常需加溫。2、HPLC:分析樣品范圍廣,不受樣品揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的影響;流動(dòng)相為液體,種類(lèi)較多,選擇余地廣;一般常溫進(jìn)行。HPLC分類(lèi):按固定相的聚集狀態(tài)分為液液色譜法(LLC)和液固色譜法(LSC);按分離機(jī)制分為分配色譜法、吸附色譜法、離子交換色譜法、空間排阻色譜法;最常見(jiàn)的是化學(xué)鍵合相色譜法、離子抑制色譜法、離子對(duì)色譜法等,其他如親和色譜法、手性色譜法、膠束色譜法和電色譜法等。化學(xué)鍵合相色譜法以化學(xué)鍵合相為固定相的色譜法,適用于分離幾乎所有類(lèi)型的化合物,是應(yīng)用最廣的色譜法。其均一性和穩(wěn)定性好;
28、柱效高,重現(xiàn)性好;分離選擇性高?;瘜W(xué)鍵合相采用化學(xué)反應(yīng)的方法,將官能團(tuán)鍵合在載體表面所形成的固定相。具有使用過(guò)程中不流失、化學(xué)穩(wěn)定性好、適于梯度洗脫、載樣量大等特點(diǎn)。但流動(dòng)相的pH應(yīng)在其相應(yīng)使用范圍內(nèi),如28,否則硅膠會(huì)被溶解;按極性可分為非極性、弱極性和極性三類(lèi)。非極性鍵合相:表面基團(tuán)為非極性烴基,如十八烷基(C18)、辛烷基(C8)和苯基等,最常用是C18(ODS)。一般來(lái)說(shuō),長(zhǎng)鏈烷基可使得樣品保留時(shí)間延長(zhǎng),分離的選擇性增加,且載樣量提高,穩(wěn)定性好。弱極性鍵合相:常見(jiàn)的有醚基和二羥基鍵合相,使用較少。極性鍵合相:常用的有氨基和氰基鍵合相?;瘜W(xué)鍵合相色譜法可分為正相色譜法和反相色譜法,最常用
29、的是反相色譜法。正相鍵合相色譜法以極性鍵合相為固定相,如氰基(-CN)、氨基(-NH2)等,并以非極性或弱極性溶劑為流動(dòng)相,如各種烷烴等,即固定相極性大于流動(dòng)相極性。主要用于分離溶于有機(jī)溶劑的極性至中等極性的分子型化合物。反相鍵合相色譜法以非極性鍵合相為固定相,如十八烷基硅烷(C18)、辛烷基(C8)等,有時(shí)也用弱極性或中等極性的鍵合相為固定相,流動(dòng)相則以水為基礎(chǔ)溶劑,再加入一些與水混溶的有機(jī)溶劑,如甲醇、乙腈等,以調(diào)整流動(dòng)相的極性比例,即固定相極性小于流動(dòng)相極性的色譜法。適合于分離非極性或弱極性化合物,可用于分子型化合物及離子型或可離子化的化合物(加入抑制劑)的分離。極性鍵合相的分離選擇性決
30、定于鍵合相的種類(lèi)、流動(dòng)相的強(qiáng)度和樣品的性質(zhì)。1、正相鍵合相色譜中,組分極性越強(qiáng),吸附越牢,越后洗脫出柱;固定相極性增加,組分保留時(shí)間變大,洗脫減慢;流動(dòng)相極性增加,洗脫能力增強(qiáng),組分保留時(shí)間變小,洗脫加快。一般情況下分離含雙鍵的化合物常用氰基鍵合相,而分離多官能團(tuán)化合物則用氨基鍵合相;流動(dòng)相常以飽和烷烴加極性調(diào)節(jié)劑的方式組成。2、反相鍵合相色譜中,組分極性越弱,疏水性越強(qiáng),與固定相的親和力越大,越后洗脫出柱;流動(dòng)相極性越小,洗脫能力越強(qiáng),保留時(shí)間越短(水增多,保留時(shí)間增加)。以長(zhǎng)鏈烷基組成的鍵合相適合分離非極性化合物,短鏈烷基鍵合相則能用于分離部分極性化合物,苯基鍵合相適用于分離芳香化合物以及
31、多羥基化合物等。HPLC固定相:顆粒細(xì)且均勻;傳質(zhì)快;機(jī)械強(qiáng)度高,能耐高壓;化學(xué)穩(wěn)定性好,不與流動(dòng)相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。HPLC流動(dòng)相:不與固定相發(fā)生化學(xué)反應(yīng);對(duì)樣品有適宜的溶解度;必須與檢測(cè)器相適應(yīng);純度要高,粘度要小。使用前,需用微孔濾膜過(guò)濾,同時(shí)還要脫氣。在正相和反相色譜中,流動(dòng)相極性強(qiáng)弱與洗脫能力是相反的相似相溶HPLC速率方程:H=A+Cmu+Csmu,降低流速,可增加H,但流速太低,分析時(shí)間長(zhǎng)。傳質(zhì)過(guò)程組分在固定相和流動(dòng)相間不斷的溶解、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移的過(guò)程。影響此過(guò)程進(jìn)行的阻力稱為傳質(zhì)阻抗。為降低流動(dòng)相的傳質(zhì)阻抗,應(yīng)降低固定相的粒度,同時(shí)選用粘度比較小的流動(dòng)相,使得分子擴(kuò)散比較容易。在實(shí)驗(yàn)中
32、常用粘度比較低的甲醇或乙腈,而少用粘度比較大的乙醇。HPLC儀器主要由輸液系統(tǒng)(高壓輸液泵以及在線脫氣和梯度洗脫裝置)、進(jìn)樣系統(tǒng)(手動(dòng)進(jìn)樣閥或自動(dòng)進(jìn)樣器)、色譜柱系統(tǒng)(色譜柱以及柱溫箱)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄處理系統(tǒng)組成,制備型HPLC還備有自動(dòng)餾分收集裝置。HPLC的三大關(guān)鍵部件:輸液泵、色譜柱、檢測(cè)器。等度洗脫在同一分析周期內(nèi)流動(dòng)相組成保持恒定的洗脫方式。該法適合于組分?jǐn)?shù)目少,性質(zhì)差別不大的樣品的分離分析。梯度洗脫在一個(gè)分析周期內(nèi)可以程序改變流動(dòng)相組成的洗脫方式。該法適合分析組分?jǐn)?shù)目多,性質(zhì)相差較大的復(fù)雜樣品的分離分析。梯度洗脫可以縮短分析時(shí)間、提高分離度、改善峰形、提高檢測(cè)靈敏度,但是可能
33、引起基線漂移和重現(xiàn)性降低。根據(jù)具體情況,可將等度洗脫和梯度洗脫結(jié)合起來(lái)。線性梯度洗脫是常用梯度洗脫方式,即在一個(gè)分析周期內(nèi),流動(dòng)相隨時(shí)間均勻線性變化。梯度洗脫有兩種裝置:高壓梯度和低壓梯度。選擇性(專屬型)檢測(cè)器:紫外、二極管陣列、熒光、電化學(xué)檢測(cè)器(安培檢測(cè)器)。其只能檢測(cè)某一組分的某一性質(zhì),響應(yīng)值不僅與待測(cè)溶液的濃度有關(guān),還與化合物的結(jié)構(gòu)有關(guān)。通用型檢測(cè)器:示差折光檢測(cè)器和蒸發(fā)光散射檢測(cè)器。檢測(cè)是一般物質(zhì)都具有的性質(zhì),對(duì)所有的化合物均有響應(yīng)。HPLC的定性分析方法可以分為色譜鑒定法和非色譜鑒定法,后者又分為化學(xué)鑒定法和兩譜聯(lián)用鑒定法。色譜的定量分析需要色譜系統(tǒng)符合一定要求,即要進(jìn)行色譜系統(tǒng)
34、適用性實(shí)驗(yàn),包括理論塔板數(shù)、分離度、峰對(duì)稱因子、重復(fù)性等參數(shù),其中分離度和重復(fù)性最具實(shí)用意義。HPLC定量分析方法:1、外標(biāo)法以對(duì)照品的量對(duì)比求算樣品含量的方法??煞譃樾U€法、外標(biāo)一點(diǎn)法及外標(biāo)兩點(diǎn)法等。2、內(nèi)標(biāo)法以待測(cè)組分和內(nèi)標(biāo)物的峰高或峰面積比求算含量的方法??煞譃樾U€法、內(nèi)標(biāo)一點(diǎn)法、內(nèi)標(biāo)兩點(diǎn)法和校正因子法等。3、內(nèi)加法將待測(cè)組分的對(duì)照品加至待測(cè)樣品溶液中,測(cè)定增加對(duì)照品后的溶液比原樣品溶液中組分的峰面積增加量,以求算該組分含量的方法。(十三)平面色譜法薄層色譜法將固定相均勻涂布在表面光滑的平板上,形成薄層而在此薄層上進(jìn)行色譜分離和分析的方法。薄層色譜屬于固-液吸附色譜。操作步驟:鋪
35、板活化點(diǎn)樣展開(kāi)定位(定性)/洗脫(定量)紙色譜法以紙纖維為載體,吸著其上的水為固定相,與水不相混溶的有機(jī)溶劑為流動(dòng)相,物質(zhì)在流動(dòng)相的移動(dòng)過(guò)程中被分離的色譜方法。操作步驟:點(diǎn)樣展開(kāi)顯色定性定量分析流動(dòng)相運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)于毛細(xì)管運(yùn)動(dòng)。比移值溶質(zhì)移動(dòng)距離與流動(dòng)相移動(dòng)距離之比,與組分及色譜條件有關(guān)。Rf=L/L0(0<Rf<1),實(shí)際實(shí)驗(yàn)中,Rf = 0.20.8,最佳取0.30.5。相對(duì)比移值Rr = Rf (i)/Rf (s)=L(i)/L(s),重現(xiàn)性和可比性均比Rf好,能消除系統(tǒng)誤差(參考物質(zhì)與組分在完全相同的條件下展開(kāi))。Rf=1(k+1),k:保留因子面效參數(shù)是動(dòng)力學(xué)參數(shù),是平面色
36、譜分離效能的指標(biāo),與載體的粒度、均勻度、活度及流動(dòng)相有關(guān)。n =16 (L/W)2,L:原點(diǎn)到斑點(diǎn)中心的距離,W:斑點(diǎn)縱向?qū)挾?;H = L0/n分離度是平面色譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)的重要指標(biāo),即兩相鄰斑點(diǎn)中心的距離與兩斑點(diǎn)平均寬度的比值,通常應(yīng)該R>1。R=2(L2-L1)W1+W2=2dW1+W2吸附薄層色譜在各組分與流動(dòng)相分子爭(zhēng)奪吸附劑表面活性中心的過(guò)程中,利用吸附劑對(duì)不同組分的吸附能力差異而實(shí)現(xiàn)分離。組分在薄層板上反復(fù)吸附、解吸附,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(距離)層析而實(shí)現(xiàn)分離。吸附劑為多孔、微粒狀物質(zhì),常用如硅膠、氧化鋁、聚酰胺。1、硅氧交聯(lián)多孔結(jié)構(gòu)表面有硅醇基(吸附活性中心),與極性物質(zhì)或不飽和化
37、合物形成氫鍵,物質(zhì)極性,吸附能力。吸水失活(110度烘干活化)2、酸性氧化鋁(-Al-OH),pH 45,適于分析酸性、中性物質(zhì)。 中性氧化鋁(-Al-OH+-Al-O-),pH7.5,適于分析酸性、堿性和中性物質(zhì)。 堿性氧化鋁(-Al-O-),pH 910,適于分析堿性、中性物質(zhì)。較佳分離條件的選擇必須對(duì)樣品、吸附劑、流動(dòng)相三者兼顧考慮: a.被測(cè)組分性質(zhì)(極性大小) b.吸附劑的活性:吸附劑的活性,對(duì)被測(cè)組分的吸附能力 強(qiáng)極性物質(zhì)選擇弱吸附劑 弱極性物質(zhì)選擇強(qiáng)吸附劑 c.流動(dòng)相的極性:流動(dòng)相極性,對(duì)被測(cè)組分的洗脫能力一般地,吸附劑的極性(活性)選擇跟樣品相反,展開(kāi)劑的極性則跟樣品相同。洗脫
38、順序:吸附弱的組分先被洗脫,吸附強(qiáng)的組分后被洗脫。 1、非極性化合物,吸附弱。 2、基本母核相同,分子中取代基的極性越強(qiáng),或極性基團(tuán)越多,分子極性越強(qiáng),吸附能力越強(qiáng)。 3、分子中雙鍵數(shù)越多,則吸附力越強(qiáng)。 4、能形成分子內(nèi)氫鍵的化合物,其吸附能力降低。一般地,吸附能力:烷烴<烯烴<醚類(lèi)<硝基化合物<酯類(lèi)<酮類(lèi)<醛類(lèi)<硫醇<胺類(lèi)<酰胺<醇類(lèi)<酚類(lèi)<羧酸類(lèi)常用的顯色方法有噴灑顯色劑、碘蒸氣熏或氨水熏以及紫外顯色等。紙色譜分離:K小則上升快,K大則慢。主要用于多官能團(tuán)或高極性化合物的分析和分離。(十四)毛細(xì)管電泳法毛細(xì)管電泳(C
39、E)是將電泳技術(shù)與高效液相色譜技術(shù)相結(jié)合形成的一種新的分離分析方法。電泳技術(shù)利用待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)以及分子本身大小、形狀等性質(zhì)的差異,在電場(chǎng)的作用下,使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度,從而對(duì)樣品進(jìn)行分離、鑒定或提純。1、電泳過(guò)程必須在一種支持介質(zhì)中進(jìn)行,自由界面電泳無(wú)固定支持介質(zhì),擴(kuò)散和對(duì)流較強(qiáng),影響分離效果。2、電泳過(guò)程應(yīng)在適當(dāng)?shù)木彌_液中進(jìn)行的,緩沖液可保持待分離物的帶電性質(zhì)的穩(wěn)定。電泳裝置主要包括電源和電泳槽兩個(gè)部分。毛細(xì)管電泳法的原理:以石英毛細(xì)管為分離通道,高壓直流電場(chǎng)為動(dòng)力,樣品中各組分因淌度(和分配行為)的差異而分離。電場(chǎng)作用下電泳管中的二種運(yùn)動(dòng)(遷移):電泳和電滲。電泳帶電
40、荷粒子在電場(chǎng)作用下,向與所帶電荷相反的電極運(yùn)動(dòng)。電泳淌度單位電場(chǎng)強(qiáng)度(1V/cm)下帶電分子的遷移速度,E=q6r高電場(chǎng)作用下,石英毛細(xì)管柱管壁表面的硅醇基電離所成雙電層中的水合陽(yáng)離子整體向陰極移動(dòng),驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管內(nèi)的溶液向陰極移動(dòng),形成了電滲流。電滲淌度:eof=,:介電常數(shù),:雙電層電勢(shì),:介質(zhì)粘滯系數(shù)電滲在外電場(chǎng)作用下,毛細(xì)管內(nèi)溶液整體朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。電滲流特點(diǎn):1、平流型2、不管電荷、直徑大小,所有粒子電滲流的速度一樣。粒子(帶正電、帶負(fù)電、電中性)在毛細(xì)管溶液中的運(yùn)動(dòng)結(jié)果是電泳速度和電滲流速的矢量和。不同組分的混合物得以分離是電泳和電滲共同作用的結(jié)果:1、大多數(shù)條件下電滲的速度是電
41、泳速度的幾倍,所以所有的粒子均會(huì)從負(fù)極流出。帶正電的粒子先流出,中性粒子次之,帶負(fù)電的粒子最后流出。正電荷粒子,荷質(zhì)比越大,越先流出;負(fù)電荷粒子,荷質(zhì)比越大,越后流出;中性粒子不分先后。2、電滲流太快,則組分未分離就流出柱;電滲流太慢,則分析時(shí)間長(zhǎng),焦?fàn)枱岣?,分離度低。電滲的控制較易實(shí)現(xiàn),故成為CE操作中的要素。電滲流的改變,最主要通過(guò)改變緩沖溶液的pH值來(lái)達(dá)到:pH,veop;pH,veop焦?fàn)枱崾请娏魍ㄟ^(guò)緩沖溶液時(shí)溶液產(chǎn)生的自熱,不利于電泳的快速高效。解決方法:(1)Edc1/3<1500E:電泳電場(chǎng)強(qiáng)度,d:毛細(xì)管內(nèi)徑,c:介質(zhì)濃度一般取25100m管內(nèi)徑(2)采用低電導(dǎo)緩沖液表觀
42、電滲淌度:a=LtmV,tm:遷移時(shí)間,L:遷移距離,V:電泳電壓(E=V/L)分離度: R=2(tm2-tm1)W1+W2理論塔板數(shù): n=16(tmW)2或者n=aV2DE,Dm:擴(kuò)散系數(shù)常用分離模式:毛細(xì)管區(qū)帶電泳、膠束電動(dòng)毛細(xì)管電泳、毛細(xì)管凝膠電泳、毛細(xì)管電色譜、非水毛細(xì)管電泳。I.毛細(xì)管區(qū)帶電泳也稱毛細(xì)管自由區(qū)帶電泳,其內(nèi)充液為一定pH值的緩沖溶液。1、V,tm,n,但同時(shí)焦耳熱,故應(yīng)選取合適V。2、緩沖溶液的選擇直接影響粒子的遷移和分離,還影響進(jìn)樣:(1)要求自身淌度低,即分子大而電荷小;(2)對(duì)于兩性電解質(zhì),pH影響其所帶電荷種類(lèi)及多少,pH<pI帶正電,pH>pI帶
43、負(fù)電;(3)高濃度緩沖下,組分間、組分與管壁間作用減少,有利于分離,但c,電滲,tm,焦?fàn)枱?,?duì)分離又不利。II.膠束電動(dòng)毛細(xì)管電泳色譜能用于中性物質(zhì)的分離。(十五)色譜聯(lián)用技術(shù)為何要聯(lián)用?色譜分離能力強(qiáng),質(zhì)譜定性、結(jié)構(gòu)分析能力強(qiáng),兩者聯(lián)用,取長(zhǎng)補(bǔ)短,更快、更高效。GC-MS、HPLC-MS、CE-MS、GC-FTIR、HPLC-FTIR、HPLC-NMR、HPLC-NMR-MS色譜聯(lián)用特點(diǎn):1.分離和定性一氣呵成;2.定性指標(biāo)多而全;3.靈敏度高;4.應(yīng)用范圍廣全掃描對(duì)指定質(zhì)荷比范圍內(nèi)的離子全部掃描并記錄。色譜-質(zhì)譜三維譜全離子(Total Ion)色譜圖或總離子流色譜圖總離子強(qiáng)度隨時(shí)間變化
44、的曲線。選擇離子(Select Ion)監(jiān)測(cè)圖選擇一定m/z的離子進(jìn)行掃描。掃描時(shí)對(duì)選定的離子進(jìn)行檢測(cè),其它離子不被記錄,能提高靈敏度,改善峰形和準(zhǔn)確度,主要用于定量分析。選擇反應(yīng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量色譜圖又稱提取離子色譜圖,是由全掃描質(zhì)譜中提取一種質(zhì)荷比的離子得到的色譜圖。離子化方式:EI(電子轟擊離子源)、FAB(快原子轟擊離子源)、ESI、MALDI、API(大氣壓電離源)接口(1)要求:1.組分能進(jìn)質(zhì)譜2.維持真空度3.不發(fā)生化學(xué)變化4.有效傳遞的重復(fù)性5.控制簡(jiǎn)單、方便、可靠6.接口短(2)目的:GC-MS:除載氣;降壓;富集(3)分類(lèi):GC-MS:一般式(直接導(dǎo)入型、分流型、濃縮型)和特殊式H
45、PLC-MS:電噴霧離子化接口(ESI)、大氣壓電離源如大氣壓化學(xué)離子化接口(APCI)常見(jiàn)的離子化方式有兩種:一種是樣品在離子源中以氣體的形式被離子化,另一種為從固體表面或溶液中濺射出帶電離子。很多情況下進(jìn)樣和離子化同時(shí)進(jìn)行。質(zhì)量分析器:四極桿、離子阱、TOF,兩個(gè)主要技術(shù)參數(shù)是所能測(cè)定的質(zhì)荷比范圍(質(zhì)量范圍)和分辨率。MS-MS串聯(lián):時(shí)間串聯(lián)和空間串聯(lián)二、公式小結(jié)1、Nernest方程:Red Ox + eE=EOx/Red0+RTnFlnOxRed課件給出數(shù)值:R=8.314、F=96487,實(shí)際用下式即可:E=EOx/Red0+0.059nlnOxRed2、氣相色譜D=2N/S或者3N
46、/SD檢測(cè)限或敏感度,某組分峰高恰為噪音(N)的2或3倍時(shí),單位時(shí)間內(nèi)載氣引入檢測(cè)器中的該組分質(zhì)量(g/s)或者單位體積載氣中所含該組分的量(mg/ml)。S靈敏度或響應(yīng)值,1ml載氣攜帶1mg某組分通過(guò)檢測(cè)器所產(chǎn)生的電壓,或者每秒鐘1g組分被載氣攜帶通過(guò)檢測(cè)器所產(chǎn)生的電壓。3、朗伯-比爾定律A=EbcA:吸光度,A=-lgT(T=I/I0,稱為透光率)E:吸光系數(shù),b:比色池厚度(cm),c:濃度(mol/L或者質(zhì)量百分?jǐn)?shù))E分為摩爾吸光系數(shù)和質(zhì)量吸光系數(shù)E1cm1%,兩者關(guān)系為: =M10E1cm1%,其中M為分子量。(1)條件:1.單色光;2.稀溶液;3.吸收溶質(zhì)形式不變。(2)當(dāng)T=0
47、.368,即A=0.434時(shí)測(cè)量誤差最小。透光率20%65%,A為0.20.7時(shí),濃度相對(duì)誤差在約3倍T以內(nèi)。4、色譜基本公式(1)速率理論:H=A+B/u+Cu(Van Deemter方程)H:塔板高度,A:渦流擴(kuò)散系數(shù),B:縱向擴(kuò)散系數(shù),C:傳質(zhì)阻抗系數(shù),u:流動(dòng)相線速度a.渦流擴(kuò)散項(xiàng)A與流速u(mài)無(wú)關(guān);b.低流速區(qū)(u小),B/u大,分子擴(kuò)散占主導(dǎo);c.高流速區(qū)(u大),Cu大,傳質(zhì)阻力占主導(dǎo);(2)塔板理論:H=L/nL:有效柱長(zhǎng),n:塔板數(shù)n=16tRW2或n=5.54tRW1/22tR:保留時(shí)間,W:峰寬,W1/2:半峰寬。其中,W=4,W1/2=2.355(:標(biāo)準(zhǔn)差),即W=1.669 W1/2色譜柱的長(zhǎng)度一定時(shí),理論板數(shù)目n越大,色譜峰越窄。(3)分配系數(shù)和保留因子分配系數(shù):K=cscm,保留因子: k=msmm=KVsVms:固定相,m:流動(dòng)相色譜基本保留方程(保留時(shí)間與保留因子的關(guān)系):tR=t0(1+k)(a) 色譜條件一定時(shí),K或k值越大,則組分的保留值也越
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