第三章_儀器分析法導(dǎo)論剖析

1、學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南觀察思考觀察思考課外閱讀課外閱讀復(fù)習(xí)自測(cè)復(fù)習(xí)自測(cè)退出本章退出本章演示文稿演示文稿本章目錄本章目錄 2. 固定相裝于柱內(nèi)的色譜法固定相裝于柱內(nèi)的色譜法柱色譜柱色譜平板色譜平板色譜 固定相呈平板狀的色譜法固定相呈平板狀的色譜法紙色譜紙色譜薄層色譜薄層色譜3. 3.3.色譜法的特點(diǎn)色譜法的特點(diǎn)（1 1）分離效率高）分離效率高 復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。（2 2） 靈敏度高靈敏度高 可以檢測(cè)出可以檢測(cè)出g.gg.g-1-1(10(10-6-6) )級(jí)甚至級(jí)甚至ng.gng.g-1-1(10(10-12-12) )級(jí)的物級(jí)的物

2、質(zhì)量質(zhì)量（3 3） 分析速度快分析速度快 一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析析（4 4） 樣品用量少樣品用量少 (5)(5)可用于定性和定量可用于定性和定量 uLtM 1212RRMRMRtttttt ms ccK組分在流動(dòng)相中的濃度組分在固定相中的濃度 qpk 組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量 減小減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效；三項(xiàng)可提高柱效； 存在著最佳流速；存在著最佳流速； A、B、C三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？三項(xiàng)各與哪些因素有關(guān)？uCuBAHu1. 1. 渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)A A = 2dp dp：載體顆粒的平均直徑：載體顆

3、粒的平均直徑：填充不均勻因子（與載體顆粒大小、分布、填：填充不均勻因子（與載體顆粒大小、分布、填充均勻性等有關(guān)）充均勻性等有關(guān)）u 3. 3. 傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng) Cu 組分在固相和液相兩相間進(jìn)行反復(fù)分配時(shí)，遇到阻力。組分在固相和液相兩相間進(jìn)行反復(fù)分配時(shí)，遇到阻力。傳質(zhì)阻力包括傳質(zhì)阻力包括固固相傳質(zhì)阻力相傳質(zhì)阻力Cg和和液相傳質(zhì)阻力液相傳質(zhì)阻力CL ，液相傳，液相傳質(zhì)阻力大于固相傳質(zhì)阻力。質(zhì)阻力大于固相傳質(zhì)阻力。即：即： C =（Cg + CL）參數(shù)參數(shù) 符號(hào)符號(hào) 測(cè)定或計(jì)算測(cè)定或計(jì)算 死時(shí)間死時(shí)間 (遷移時(shí)間遷移時(shí)間)，不參，不參與分配組分與分配組分 Mt 色色 譜譜 圖圖 保留時(shí)間，組分

4、保留時(shí)間，組分1 和和 2 21RRt，t 色色 譜譜 圖圖 調(diào)整保留時(shí)間，組分調(diào)整保留時(shí)間，組分1 tR1 MRR1ttt1 峰寬，組分峰寬，組分1 和和 2 Wb1，Wb2色色 譜譜 圖圖 柱長(zhǎng)柱長(zhǎng) L 直接直接 測(cè)測(cè) 量量 流速流速 Fc 直接直接 測(cè)測(cè) 量量 流流 (固固 )定相體積定相體積 Vm，Vs 填填 充充 制制 備備 記錄記錄 流流 (固固 )定相濃度定相濃度 cm，cs 分析分析 和和 制制 備備 記錄記錄 參數(shù)參數(shù) 符號(hào)符號(hào) 測(cè)定或計(jì)算測(cè)定或計(jì)算 線速線速 Mt /Lu 流動(dòng)相體積流動(dòng)相體積 cMmFtV 容量因子容量因子 MMRt/)tt(k msVKVk 分配系數(shù)分配

5、系數(shù) smVkVK msccK 選擇因子選擇因子 MR1MR2tttt 1212KKkk 分離度分離度 b2b1R1R2WW)tt(2Rs )k1k)(1(4nRs 塔板數(shù)塔板數(shù) 2R)Wbt(16n 222)kk1()1(Rs16n 板高板高 nLH 保留保留 (分析分析 )時(shí)間時(shí)間 2322rk)k1()1(uHR16t SampleSampleGas Chromatograph (GC)Mass Spectrometer (MS)SeparationIdentificationiiiiihfmAfm或i 外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高； 操作條件變化對(duì)結(jié)

6、果準(zhǔn)確性影響較大；操作條件變化對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大； 對(duì)進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。對(duì)進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。SsiisiSsiisiAfAfmmAfAfmm; %100%100%100SsiisSsiisiiAfAfmmmAfAfmmmw 特點(diǎn)及要求：特點(diǎn)及要求： %100)(%100%100121niiiiiniiiiAfAfmmmmmmmw 5.記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng):將電信號(hào)放大將電信號(hào)放大,記錄出色譜圖記錄出色譜圖,經(jīng)數(shù)據(jù)處理經(jīng)數(shù)據(jù)處理得出結(jié)果，現(xiàn)用色譜工作站得出結(jié)果，現(xiàn)用色譜工作站氣路氣路色譜柱色譜柱進(jìn)樣進(jìn)樣檢測(cè)器檢測(cè)器數(shù)據(jù)記錄

7、數(shù)據(jù)記錄與處理與處理 氣相色譜分離過程是在色氣相色譜分離過程是在色譜柱內(nèi)完成的。譜柱內(nèi)完成的。固定相固體吸附劑擔(dān)體和固定液分離原理吸附與脫附溶解與揮發(fā)固定液類型極性應(yīng)用特點(diǎn)固定液舉例烴類最弱非極性化合物角鯊?fù)楣栌皖悩O性范圍廣應(yīng)用范圍廣SE-30、SE-54聚乙二醇類強(qiáng)極性強(qiáng)極性化合物PEG-20M酯類中強(qiáng)極性價(jià)廉苯二甲酸二壬酯腈類強(qiáng)極性極性化合物3-一氧二丙腈特殊固定液分離異構(gòu)體有機(jī)皂土(2) 固定液分類及其應(yīng)用固定液分類及其應(yīng)用(3) 原理 蒸氣分子受激發(fā)后被離子化，在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)形成離子流，然后進(jìn)行放大和記錄。 (4) 操作條件的選擇氣體流量 載氣:氫氣:空氣=1:1:10氣體純度：

8、要求高使用溫度：大于802. 高效液相色譜法的特點(diǎn)高效液相色譜法的特點(diǎn)高壓：用高壓泵使流動(dòng)液能迅速通過色譜柱高效：與單位長(zhǎng)度氣相柱效能比高十多倍高靈敏度：最小檢測(cè)量可達(dá)10-9 g，甚至10-11 g高速：配備高壓輸液設(shè)備，流速達(dá)1ml/min。應(yīng)用范圍廣泛：可分析80%有機(jī)化合物“四高” “一廣” 4、高效液相色譜法、高效液相色譜法可用于高沸點(diǎn)的、不能氣化的、熱不穩(wěn)定的以可用于高沸點(diǎn)的、不能氣化的、熱不穩(wěn)定的以及具有生理活性物質(zhì)的分析及具有生理活性物質(zhì)的分析 自動(dòng)進(jìn)樣100樣品盤/機(jī)器手/自動(dòng)洗針機(jī)械手樣品盤柱溫箱外掛架二. 高效液相色譜儀高壓輸液系統(tǒng)高壓輸液系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)分離

9、系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)4、高效液相色譜法、高效液相色譜法色譜柱是液相色譜的色譜柱是液相色譜的心臟部件心臟部件色譜柱色譜柱柱管：柱管：固定相：固定相：不銹鋼、鋁、銅等不銹鋼、鋁、銅等柱長(zhǎng)柱長(zhǎng)530cm，內(nèi)徑為，內(nèi)徑為45mm常用分離柱：柱體為直型不銹鋼管4、高效液相色譜法、高效液相色譜法4檢測(cè)系統(tǒng) 對(duì)被分離組分的物理或化學(xué)特性有響應(yīng)，對(duì)被分離組分的物理或化學(xué)特性有響應(yīng)，如紫外、熒光、折光指數(shù)測(cè)器等如紫外、熒光、折光指數(shù)測(cè)器等4、高效液相色譜法、高效液相色譜法1. 紫外檢測(cè)器應(yīng)用最廣，對(duì)大部分有機(jī)化合物有響應(yīng)。靈敏度高，可檢測(cè)10-9gmL-1的物質(zhì)線性范圍寬，104105對(duì)溫度及流動(dòng)相的流速改變不

10、敏感適合梯度洗提4、高效液相色譜法、高效液相色譜法(1) 原理：原理：朗伯比爾定律。朗伯比爾定律。固定波長(zhǎng)的紫外檢測(cè)器可變波長(zhǎng)的紫外檢測(cè)器二極管陣列檢測(cè)器(3) 紫外檢測(cè)器分類紫外檢測(cè)器分類4、高效液相色譜法、高效液相色譜法(A) 固定波長(zhǎng)的紫外檢測(cè)器4、高效液相色譜法、高效液相色譜法 (B) 可變波長(zhǎng)的紫外檢測(cè)器4、高效液相色譜法、高效液相色譜法(C) 光電二極管陣列檢測(cè)器一系列光電二極管，一個(gè)二極管對(duì)應(yīng)接受光譜上約一系列光電二極管，一個(gè)二極管對(duì)應(yīng)接受光譜上約1nm譜帶寬的單色光，各檢測(cè)特定波長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)快譜帶寬的單色光，各檢測(cè)特定波長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)快速處理，三維立體譜圖。速處理，三維立體譜圖。4、

11、高效液相色譜法、高效液相色譜法三. HPLC主要分離類型及其原理 化學(xué)鍵合相色譜法 液固色譜法 離子交換色譜法 體積排阻色譜法 4、高效液相色譜法、高效液相色譜法 利用化學(xué)反應(yīng)將固定液的官能團(tuán)鍵合在載體表面形成固定相的色譜法。 特點(diǎn) 1）固定相不易流失，使用周期長(zhǎng) 2）固定相的穩(wěn)定性好，化學(xué)性能好 3）柱效高；重現(xiàn)性好； 4）載樣量大 5）適于梯度洗脫4、高效液相色譜法、高效液相色譜法4、高效液相色譜法、高效液相色譜法根據(jù)化學(xué)鍵合相與流動(dòng)相極性的相對(duì)強(qiáng)弱根據(jù)化學(xué)鍵合相與流動(dòng)相極性的相對(duì)強(qiáng)弱C8柱，柱，C18柱柱4、高效液相色譜法、高效液相色譜法(3) 固定相 4、高效液相色譜法、高效液相色譜法

12、固定相應(yīng)符合下列要求：q顆粒細(xì)且均勻；q傳質(zhì)快；q機(jī)械強(qiáng)度高，能耐高壓；q化學(xué)穩(wěn)定性好，不與流動(dòng)相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。4、高效液相色譜法、高效液相色譜法 鍵合固定相類型鍵合固定相類型 非極性鍵合相非極性鍵合相 ： 非極性烴如非極性烴如C18,C8與苯基等鍵合在硅膠表面與苯基等鍵合在硅膠表面 用于用于反相反相色譜；色譜；弱極性鍵合相：弱極性鍵合相： 醚基和二羥基等鍵合相醚基和二羥基等鍵合相 用于用于反相或正相反相或正相色譜色譜 極性鍵合相：極性鍵合相： 常用氨基常用氨基氰基鍵合相鍵合硅膠氰基鍵合相鍵合硅膠 一般用于一般用于正相正相色譜色譜 (4) 流動(dòng)相4、高效液相色譜法、高效液相色譜法n流動(dòng)相的強(qiáng)度

13、和選擇性溶劑的極性（強(qiáng)度）正相色譜：溶劑極性越強(qiáng)，洗脫能力越強(qiáng) 反相色譜：極性弱的溶劑洗脫能力強(qiáng) 溶劑的選擇性不同種類的溶劑，分子間的作用力不同，故選擇性不同 混合溶劑（二元或多元流動(dòng)相）4、高效液相色譜法、高效液相色譜法溶劑的種類 正相：正己烷、正庚烷、乙醚、二氯甲烷、氯仿等，己烷為主體，加入質(zhì)子接受體乙醚或甲基叔丁基醚，質(zhì)子給予體氯仿，偶極溶劑二氯甲烷 反相：水、甲醇、乙腈、四氫呋喃、乙醇及其混合物等，以水為主體，加入質(zhì)子接受體甲醇，質(zhì)子給予體乙腈，偶劑溶劑四氫呋喃。4、高效液相色譜法、高效液相色譜法2. 液固色譜法 (1) 分離原理 以固體吸附劑為固定相、液體為流動(dòng)相的液相色譜法。4、高

14、效液相色譜法、高效液相色譜法 4、高效液相色譜法、高效液相色譜法l硅膠為固定相時(shí)：以弱極性的正構(gòu)烷烴為主體，加入二氯甲烷等中等極性溶劑調(diào)節(jié)合適的洗脫強(qiáng)度。l可用水對(duì)硅膠進(jìn)行減活處理，或加入四氫呋喃、乙腈、甲醇、異丙醇等改性劑4、高效液相色譜法、高效液相色譜法(4) 應(yīng)用n中等分子量的油溶性樣品如油品、脂肪、芳烴等n不同極性取代基的化合物n結(jié)構(gòu)異構(gòu)體和幾何異構(gòu)體混合物的分離4、高效液相色譜法、高效液相色譜法3. 離子交換色譜法和離子色譜法 4、高效液相色譜法、高效液相色譜法（2）固定相 離子交換樹脂，根據(jù)功能基分為n 強(qiáng)酸型（磺酸基團(tuán)）n 強(qiáng)堿型（季銨基）n 弱酸型（羧酸）n 弱堿型（伯、仲、叔

15、胺）4、高效液相色譜法、高效液相色譜法（3）流動(dòng)相n 雙柱抑制型：分離陽離子，一般采用無機(jī)酸如HCl，HNO3等；分離陰離子，一般采用NaOH、NaHCO3/NaCO3。n 單柱非抑制型：分離陽離子，用低濃度的HCl，HNO3等；分離陰離子，可用苯甲酸及其鹽、酒石酸、檸檬酸等4、高效液相色譜法、高效液相色譜法 （4）應(yīng)用分析無機(jī)陰離子的首選方法還可用于分析無機(jī)陽離子，有機(jī)酸、堿，糖類、蛋白質(zhì)等。4、高效液相色譜法、高效液相色譜法一、概述 GCHPLC應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍能氣化、熱穩(wěn)定、能氣化、熱穩(wěn)定、低沸點(diǎn)的物質(zhì)低沸點(diǎn)的物質(zhì)熱不穩(wěn)定、高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、高沸點(diǎn)、離子型的物質(zhì)離子型的物質(zhì)熱力學(xué)理論熱力

16、學(xué)理論較成熟較成熟正在發(fā)展中正在發(fā)展中分析成本分析成本低低高高分離能力分離能力與柱的類型有關(guān)與柱的類型有關(guān)較高較高4、高效液相色譜法、高效液相色譜法一、質(zhì)譜原理一、質(zhì)譜原理使氣態(tài)分子轉(zhuǎn)化為正離子的方法：使氣態(tài)分子轉(zhuǎn)化為正離子的方法：EI源、源、CI源等源等二、質(zhì)譜儀二、質(zhì)譜儀 (mass spectrograph or spectrometry)入口系統(tǒng)入口系統(tǒng)離子源離子源(電離和加速室電離和加速室)質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器(電分析器、磁分析器電分析器、磁分析器)檢測(cè)、記錄系統(tǒng)檢測(cè)、記錄系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)在高真空下運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)在高真空下運(yùn)行質(zhì)譜儀基本構(gòu)成質(zhì)譜儀基本構(gòu)成質(zhì)譜儀核心部件質(zhì)譜儀核心部件質(zhì)譜圖由

17、橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和棒線組成。譜圖由橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和棒線組成。丁酮的質(zhì)譜圖丁酮的質(zhì)譜圖2. 質(zhì)譜術(shù)語質(zhì)譜術(shù)語 質(zhì)荷比（質(zhì)荷比（mass-to-charge ratio , m/z ）： 通常情況下，通常情況下，z =1 峰的強(qiáng)度或相對(duì)豐度（峰的強(qiáng)度或相對(duì)豐度（Relative Abundance）：）： 相對(duì)于最強(qiáng)峰的強(qiáng)度相對(duì)于最強(qiáng)峰的強(qiáng)度 基峰：基峰：base peak 質(zhì)譜圖中的最強(qiáng)峰，質(zhì)譜圖中的最強(qiáng)峰， RA=1003. 有機(jī)質(zhì)譜中的離子有機(jī)質(zhì)譜中的離子 分子離子：分子離子：由樣品分子丟失一個(gè)電子而形成帶正電荷的由樣品分子丟失一個(gè)電子而形成帶正電荷的離子稱分子離子，離子稱分子離子， 以以M+

18、表示。表示。m/z就是該分子的分子量。就是該分子的分子量。分子離子的必要條件：分子離子的必要條件：分子離子可以首先丟失分子離子可以首先丟失-H、-CH3、-OH、H2O、-R等離子。因等離子。因此，在質(zhì)譜圖的高質(zhì)量端有重要的碎片離子如：此，在質(zhì)譜圖的高質(zhì)量端有重要的碎片離子如：M-1、M-15、M-17、M-18、M-R等峰。等峰。（4）分子離子必須符合氮規(guī)律）分子離子必須符合氮規(guī)律有機(jī)物中各種元素的質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，其化合價(jià)也為偶數(shù)；或其有機(jī)物中各種元素的質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，其化合價(jià)也為偶數(shù)；或其質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)，其化合價(jià)也是奇數(shù)。唯獨(dú)氮元素特殊。它的質(zhì)質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)，其化合價(jià)也是奇數(shù)。唯獨(dú)氮元素特殊。它的

19、質(zhì)量數(shù)量數(shù)14是偶數(shù)，化合價(jià)（是偶數(shù)，化合價(jià)（III）是奇數(shù)，因此，就有如下）是奇數(shù)，因此，就有如下“氮規(guī)氮規(guī)律律”：化合物不含氮或含偶數(shù)個(gè)氮原子，其質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)；化化合物不含氮或含偶數(shù)個(gè)氮原子，其質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)；化合物含奇數(shù)個(gè)氮原子，其質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)。合物含奇數(shù)個(gè)氮原子，其質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)。 161718CH4 m/z 16元元素素豐豐度度元元素素豐豐度度碳碳12C 100 13C 1.12硫硫32S 100 34S 4.43氫氫1H 100 2H 0.016氯氯35Cl 100 37Cl 32.0氧氧16O 100 17O 0.04 18O 0.20溴溴79Br 100 81Br 97.3氮氮14N 100 15N 0.38二、同位素離子及分子式的確定二、同位素離子及分子式的確定 1. 常見元素的同位素豐度常見元素的同位素豐度2. 同位素對(duì)同位素峰簇豐度的貢獻(xiàn)同位素對(duì)同位素峰簇豐度的貢獻(xiàn)3. 分子式的確定分子式的確定由由M+2峰豐度判斷峰豐度判斷Cl、S、Br的存在；的存在；根據(jù)根據(jù)“氮規(guī)律氮規(guī)律”判斷分子中氮的數(shù)量；判斷分子中氮的數(shù)量；由由M+1峰豐度，計(jì)算峰豐度，計(jì)算C、O的可能數(shù)量；的