一.儀器分析技術(shù)的分類

1.波譜分析2.色譜分析3.物相分析4.元素分析/z/二.各類儀器分析技術(shù)的分類．原理與應(yīng)用

1.波譜分析

①

分類：﹡紫外可見分光光譜分析（UV）﹡分子振動光譜（紅外光譜）分析（IR）﹡核磁共振波譜分析（NMR）﹡質(zhì)譜（MS）分析也有人把熒光光譜分析（RF）和有機化合物的元素分析納入波譜分析范疇②

波譜分析的原理包括兩方面的內(nèi)容：光的波粒二象性（光的波動性和光的粒子性）概念：波長.周期.波數(shù)光譜區(qū)域的劃分

光譜區(qū)波長頻率/HZ波數(shù)/CM-1

能量/evX射線0.01-10nm3.0*1019-3.0*1016

1.0*109-1.0*1061.2*105-1.2*102

遠紫外10-200nm3.0*1019-3.0*1015

1.0*106-3.0*104

1.2*102-6.2近紫外200-380nm可見380-780nm近紅外0.75-2.5um12820-40001.6-0.5中紅外2.5-25um4000-4000.5-0.05遠紅外25-1.0*103um400-10微波1.0-1.0*103um10-1*10-2

射頻1.0-1000m3.0*108-3.0*105

換算關(guān)系：ν=1/Tν=C/T波數(shù)ū=1/λ波長向短波方向為宇宙射線或γ射線波長向長波方向為聲波光與物質(zhì)的相互作用——分子能級：分子總處于特定的運動狀態(tài)每一運動狀態(tài) 具有一定的能量——分子能級躍遷：周圍環(huán)境吸收能量由低能級到高能級躍 遷——分子光譜：分子發(fā)生吸收躍遷的能量來自于光照，記錄 下吸收光子的波長和吸收信號的強弱，稱分子吸收光譜 同理發(fā)生發(fā)射躍遷釋放的能量以光的形式釋放，記錄下發(fā)射出的光的波長和強弱，稱做分子發(fā)射光譜——分子吸收光譜的分類分子的平移移動分子的轉(zhuǎn)動分子內(nèi)化學鍵振動價電子能級躍遷電子的自旋

同位素的原子核的自旋（1H，2H，13C，17O，19F，31P等）③紫外可見分光光度法﹡波長200－750nm分析那些具有紫外與可見光吸收的化合物。它是被測分子在紫外可見光照射下外層價電子產(chǎn)生躍遷而形成的吸收光譜。﹡術(shù)語——發(fā)色團（生色團）能吸收紫外光和可見光而引起電子能級躍遷的基團。通常指具有不飽和鍵或不飽和鍵上連有雜原子的基團C=CC=O等

——助色團含有雜原子的飽和基團與發(fā)色團相連時.吸收波 長發(fā)生變化，有－OH－NH2，－X，－OC2H5等——紅移和紫易——朗伯－比耳定律A＝kclk比例常數(shù)，與入射光波長.吸收光物質(zhì)性質(zhì)及溶劑溫度等有 關(guān)——增色效應(yīng)與減色效應(yīng)有機化合物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或溶劑改變,在吸收峰紅移或紫移 的同時,常伴有吸收度的增加或減弱紫移紅移減色增色﹡有機化合物最大吸收波長λmax的計算根據(jù)化合物結(jié)構(gòu)的不同，有很多規(guī)律可計算，一般是確定母體，再加上其它的基團的作用﹡影響紫外光譜特征的其它因素溶劑的影響：能影響譜帶形狀，最大吸收波長和吸收強度——空間位阻效應(yīng)——偶極場效應(yīng)——跨環(huán)效應(yīng)——互變異構(gòu)效應(yīng)——Л→p共軛效應(yīng)和超共軛效應(yīng)﹡紫外光譜在結(jié)構(gòu)分析中的使用單獨使用進行有機化合物結(jié)構(gòu)分析是比較困難的，但在確定發(fā)色團的種類，判斷某些方面的異構(gòu)體及確定不飽和化合物的骨架起重要作用。

④分子振動光譜(紅外光譜)

波長范圍0.7um延伸至300um現(xiàn)在紅外光譜只能掃描2.5－25um習慣上用cm的倒數(shù)來表示，即波數(shù)cm-1表示紅外光譜也稱分子吸收光譜,它是反映分子振動情況.當不同頻率的紅外光譜通過測定分子時,就會出現(xiàn)不同強弱的吸收現(xiàn)象,用T-λ作圖就得到紅外吸收光譜。有很強的特征性，可以作為物質(zhì)定性和定量的依據(jù)。﹡紅外光譜的分析原理——分子振動的類型伸縮振動，彎曲振動，整個結(jié)構(gòu)基團的振動當測定物質(zhì)的分子中基團的振動頻率與照射紅外光譜的頻率相同時，此物質(zhì)就能吸收這種紅外光譜，使分子由振動基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生吸收光譜。——基團頻率λ＝1307k為力常數(shù)，與鍵合類型有關(guān)u為折合質(zhì)量。1/u=1/m1+1/m2m1,m2為振動質(zhì)量k、u均可以查表得到不同的官能團其特征吸收頻率不同，可作為紅外光譜定性分析的依據(jù)。因此紅外光譜法用于有機化合物的結(jié)構(gòu)測定是目前最成功和最廣泛的方法之一。﹡紅外光譜區(qū)段的劃分——紅外光譜區(qū)分為近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠紅外區(qū)。其能級躍遷類型分為倍頻、振動和轉(zhuǎn)動，應(yīng)用最廣泛的是中紅外區(qū)，其波數(shù)在4000－400cm-1——中紅外區(qū)又分為特征波譜區(qū)（4000－1333cm-1）指紋區(qū)（1333－667cm-1）特征譜帶區(qū)內(nèi)吸收峰比較稀疏，容易辨認，主要反映分子中特征基團的振動，又稱基團頻率區(qū)。指紋區(qū)內(nèi)吸收光譜復(fù)雜，有伸展振動，彎曲振動，該區(qū)譜帶特別密集，能反映分子結(jié)構(gòu)的細微變化，每種化合物在該區(qū)的譜帶位置，強度和形狀都不一樣，形同人的指紋?！屑t外又分為8個吸收段O-H、N-H鍵伸展振動段不飽和C-H伸縮振動段飽和C-H伸縮振動段三鍵與累積雙鍵段羰基伸縮振動段雙鍵伸縮振動段鍵面內(nèi)彎曲振動段不飽和C-H面外彎曲振動段掌握哪些基團有哪些振動，對判斷有機化合物有很大益處。

﹡紅外分光光度計的組成——光源：能發(fā)射高強度連續(xù)紅外波長的高溫黑體物質(zhì)，一般采 用近于黑體物質(zhì)的白熾能斯特燈或硅碳棒——吸收池：用巖鹽窗片制成 如NaCl、KBr、AgCl等有透明度要求﹡紅外光譜試樣的制備——氣體樣品,氣體池裝載,防止水蒸汽在紅外區(qū)的強吸收干擾——液體樣品,可拆式液體池,不要帶氣泡 對吸收很強的液體或固體樣用特殊溶劑稀釋.CS2,CCl4, CH2Cl2等，并通過溶劑為參比進行校正。光源試樣池參比池單色器檢測器放大器記錄儀——固體樣品 溶液法，糊狀法，壓片法，薄膜法 最通常用壓片法5％試樣＋95％分析純KBr混合研磨, 磨至2um裝在模具中置于壓片機內(nèi)29.4MP1min后取出——在制備試樣時應(yīng)做到 試樣中不含水，多組分試樣在測定前要分離，選擇適當 試樣濃度和厚度。＊

紅外光譜圖的解析程序——首先將整個紅外圖譜由高頻至低頻區(qū)檢查吸收峰存在的情況， 找出化合物所屬的可能類別和所含的主要官能團?！诙?，按照大致確定的化合物類型和可能含有的基團分類 查表，進一步研究結(jié)構(gòu)細節(jié)?！詈?，當確定了化合物可能的結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)對照相關(guān)化合物 的標準圖譜，或用已知化合物在相同條件下測定紅外光譜 與之對照作最后確定。 并有一些注意事項。 其中之一為：當分子式已知時，先計算出環(huán)加雙鍵數(shù) （r+db），當≧4時應(yīng)考慮苯環(huán)存在。

n碳原子數(shù)，N、H、X代表氮、氫、鹵素原子數(shù),其他略

⑤．核磁共振波譜（NMR） 核磁共振分析原理——原子核的自旋和核磁矩原子核具有一定的體積和質(zhì)量，如果它能繞穿過核心的某一自旋軸作自旋運動，那么它能產(chǎn)生自旋角動量只有自旋量子數(shù)I≠0的核才能自旋。原子核是帶正電荷的粒子，對于自旋量子數(shù)不為零的核來 說，當其自旋時能形成環(huán)電流，因而產(chǎn)生一個小磁場，小磁 場用核磁矩表示。自旋角動量和核磁矩同向或者反向。22n+2+N-(H+X)r+db=——塞曼效應(yīng)對I≠0的核來說,不受外來磁場影響時,其自旋軸的取向是任意的。當它處于外加靜磁場中時,它的取向不再任意，有2I+1種取向,叫作核自旋的空間量子化。核磁矩在外加靜磁場的作用下,使核自旋能級發(fā)生了分裂，這種效應(yīng)稱為塞曼效應(yīng).——核磁共振自旋量子數(shù)為I(I≠0)的核，在外加磁場H的作用下,其自旋能級分裂為2I+1個,任意相鄰的兩能級間的能量差都等于γhH/2π,當用一交變磁場(來源于電磁波射頻輻射)照射時,如果電磁波的能量hv與該能級差相等即hv=γhH/2π時，低自旋能級的核即可吸收電磁波的能量而躍遷到高自旋能級，這就是核磁共振。記錄發(fā)生共振時的信號位置與強度，即NMR譜。﹡化學位移

VsvRv器

，分別代表樣品,標準樣品的共振頻率和電 磁波的頻率(儀器頻率),σ為磁屏蔽常數(shù),其大小和所處化 學環(huán)境有關(guān).——標準物的選擇 為了使大多數(shù)有機化合物的各種磁性核的δ為正值,應(yīng)選 擇δ值較大的有機化合物作標準物。 對于1H核，通常以四甲基硅（TMS）的1H核做為標準， 并規(guī)定δ為0，在13C-NMR中，通常以TMS做為內(nèi)標物，并規(guī)定其13C核的δ為0?！舜殴舱竦臏y定方式 連續(xù)波掃描方式，脈沖傅里葉變換式 樣品管置于外加磁場內(nèi)﹡1H-NMR波譜組成有機化合物的最重要的兩種元素是H和C。C元素中天然豐度最大的同位素是12C6，它沒有自旋，不能檢測；13C6雖然具有磁性，但天然豐度太?。?.1%），連續(xù)波掃描式難以檢測到理想圖譜。1H的天然豐度近100％，因此在傅里葉變換核磁共振波譜儀問世之前，主要集中在1H-NMR上。﹡影響1H核化學位移的因素——誘導效應(yīng)CH3F，CH3Cl的δ分別為3.39和3.05——π電子云屏蔽的各向異性效應(yīng) CH3CH3CH2=CH2C6H6的δ分別為0.865.257.26射頻發(fā)生器外加磁場射頻接收器和檢波器記錄儀掃描發(fā)生器——非鍵斥力效應(yīng)（空間位置）——活潑氫的快速交換效應(yīng)連接在電負效應(yīng)較大的O、N、S上的氫——溶劑效應(yīng)——氫鍵效應(yīng)——溫度的影響﹡常見類型1H核的化學位移范圍 分類很仔細。如－CH3基1H的化學位移，與不同集團相連 值差距很大，可查表得到。 CH3-SHδ=2.000 CH3-C≡Nδ=1.98 CH3-OHδ=3.99（CH3）3C-OHδ=1.95﹡1H譜的其它測定常數(shù) 耦合常數(shù)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系等﹡1H-NMR波譜解析步驟——要保證被測樣品足夠純——要設(shè)法獲得分子式,計算不飽和度——化合物分子中化學同核的組數(shù)大于或等于1H-NMR波譜中 共振峰的組數(shù)(共振峰重迭)——1H核共振峰強度之比等于它們各自代表的1H核數(shù)目之比 (強度用積分曲線高度表示)——化學位移和耦合常數(shù)直接從圖上讀出——根據(jù)化學位移估計1H核類別——根據(jù)共振峰裂分的重數(shù),估計與之耦合的1H核數(shù)目——利用重水實驗確認活潑1H,(在試樣中加幾滴D2O除去1H等)——參考紅外、紫外、質(zhì)譜、元素分析取得更多結(jié)構(gòu)信息——分析提出的各種可能的分子式結(jié)構(gòu)——根據(jù)已知的各種資料排除不合理結(jié)構(gòu)式——如果樣品屬于有機化合物,與標準樣品對照,或與標準圖譜 對照(SadtlerNuclearMagneticKesonanceSpectra)﹡位移試劑 不增加外加磁場強度而能增加化學不等同核化學位移差別的試劑。稀土元素的β-二酮絡(luò)合物.一般是正三價銪離子(Eu3＋)和鐠離子（Pr3+）的β-二酮絡(luò)合物﹡13C-NMR波譜13C譜的優(yōu)點——有機化合物分子骨架主要由C骨架構(gòu)成，13C-NMR能更全面地提供有關(guān)分子的骨架，特別是一些不與H相連的基團，如＝C＝O等用途更廣泛?！Ｒ?guī)的1H的化學位移不超過20，（一般為10）而13C的化學位移不超過200，每個C原子結(jié)構(gòu)上的微小變化可引起δ值得明顯變化，每一組化學等同核都可望顯示一獨立譜線?！?3C核的天然豐度很低，可忽略13C核之間的耦合13C-NMR破譜的靈敏度——與磁旋比有關(guān)（原子核的性質(zhì)）與r3成正比同摩爾數(shù)的H、C，13C核的共振靈敏度只有1H核的1／63——與同位素的天然豐度有關(guān)，又降低100倍13C為1.1％1H為100％——與自旋一晶格弛豫時間有關(guān)13C又使靈敏度減弱因此13C譜的靈敏度太低，用連續(xù)波掃描方式難以得到令人滿意的圖譜。只有在FT-NMR問世后，才成為有機結(jié)構(gòu)分析的常規(guī)手段。⑥質(zhì)譜﹡原理：將被測樣品分子或原子置于電離室中，通過某種外力的作用擊掉樣品分子或原子的電子，將樣品分子或原子變成帶電碎片離子（分子離子、碎片離子、單電荷離子、多電荷離子、亞穩(wěn)離子、負電荷離子等），然后通過質(zhì)量分離器將它們按質(zhì)量電荷比（即質(zhì)荷比m/z）的大小進行有序排列，并記錄下它們的豐度，得到按m/z大小排列的圖譜，每個質(zhì)譜峰代表一種質(zhì)荷比離子，峰的豐度代表該種離子的多少。﹡質(zhì)譜儀的構(gòu)成框圖

﹡質(zhì)譜儀部件構(gòu)成及用途——進樣系統(tǒng)，對單一的質(zhì)譜計直接用探頭進樣，對聯(lián)機，如氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用。有一接口。——離子源，樣品組分被電離成各種離子，主要有電子轟擊源、化學電離源、快速原子轟擊源等?！x子分析器，又稱離子分離系統(tǒng)主要作用是對混合的離子碎片進行分離，分析器的種類和性能的好壞，直接關(guān)系到從混合離子中獲得分子結(jié)構(gòu)信息的多少和準確程度，是一關(guān)鍵設(shè)備。進樣系統(tǒng)離子源離子峰分離系統(tǒng)檢測器記錄系統(tǒng)真空系統(tǒng)主要有：磁偏單聚焦分析器磁偏雙聚焦分析器（高檔，高分辨率）四極桿濾質(zhì)器離子阱質(zhì)量分析器等——檢測器與記錄系統(tǒng)檢測器為電子倍增器——真空系統(tǒng)主要是避免分子離子或碎片離子同其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或被干擾，給分子結(jié)構(gòu)的解析帶來困難，因而需要在高真空條件下工作。﹡質(zhì)譜技術(shù)的有關(guān)名詞術(shù)語——質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量范圍質(zhì)量數(shù)即質(zhì)荷比的標稱值，如質(zhì)荷比為27.994其質(zhì)量數(shù)為28，質(zhì)量范圍從幾十到幾千?！直媛史珠_兩相鄰質(zhì)量數(shù)離子的能力，以k=M/△M決定，M為相鄰兩峰的第一個峰的質(zhì)量數(shù)，△M位兩峰質(zhì)量之差。分辨的程度通常用兩峰間谷值低于10％的平均強度為依據(jù)（也有50％）如CO2和N2形成的離子，其質(zhì)荷比分別為27.9949，28.0061。若儀器剛好分開。分辨率為R=27.9949/(28.0061-27.9949)≈2500單聚焦磁偏式質(zhì)譜儀R﹤1000低分辨率儀器雙聚焦磁偏式質(zhì)譜儀R﹥10000中分辨率儀器R﹥30000高分辨率儀器——靈敏度產(chǎn)生具有一定信噪比的分子離子峰所需要樣品量。10－10g——質(zhì)譜圖有兩種表達方式，以相對豐度為縱坐標。M/z為橫坐標，由一個個尖銳峰組成，或以表格的方式表達。﹡各類主要離子與化合物分子式的確定——在質(zhì)譜中。目前檢測到的是正離子它們有：分子離子，同位素離子，碎片離子，重排離子，多電荷離子，亞穩(wěn)離子，離子－反應(yīng)分子離子等。分子失去一個電子而生成的離子稱為分子離子，（母離子，M＋）有些分子在母離子的右邊出現(xiàn)（M+1）＋或（M＋2）＋離子，稱為同位素離子（特別是S,Cl,Br等）分子離子（M＋）由于離子源電壓過高，斷裂成碎片離子。——相對分子量的確定首先要確定分子離子峰。原則上講，除同位素外，分子離子峰m/z最大。但有時候在質(zhì)譜圖上看不到分子離子峰，如不穩(wěn)定化合物，全部會成為碎片離子。但有一些辦法有助于證實分子離子峰，如降低電子轟擊源電壓，分子離子峰強度會增加等。對于高分辨率質(zhì)譜儀（雙聚焦），化合物相對分子量能精確到小數(shù)點后四位——分子式的確定利用化合物的精密分子量求分子式Beynon等人編制了C，H，O，N組成的各種分子式的精密分子量分子式表。利用同位素豐度比求分子式（見表）除碘，氟，磷不含同位素外（稱A類元素），其它與有機物關(guān)系密切的元素都含有同位素。設(shè)分子式為CWHXNYOZ則有如下近似計算式：先確定分子離子峰，分子離子峰通常有如下特征它是質(zhì)譜中質(zhì)量數(shù)最大的峰它是含有奇數(shù)電子的離子它應(yīng)符合氮規(guī)律（即分子量為偶數(shù)時，不含氮或含偶數(shù)氮，分子為奇數(shù)時，必含氮）并得出分子量為奇數(shù)的化合物，H.N.P.鹵素數(shù)目之和必為偶數(shù)（原子價總數(shù)規(guī)則）。⑦熒光光譜分析和有機化合物的元素分析（C、H、N） 也有把上述兩類分析方法納入波譜分析范圍﹡熒光光譜分析（RF）分子吸收熱輻射能成為激發(fā)態(tài)分子，當它再由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射光。其波長比吸收的入射光波長要長，光致發(fā)光。發(fā)射出的光有熒光和磷光，磷光比熒光波長要長。﹡激發(fā)光譜和熒光光譜熒光是光致發(fā)光，必須選擇合適的激發(fā)光波長固定熒光最大發(fā)射波長（λem），改變激發(fā)光波長得到熒光強度與發(fā)射光波長的關(guān)系，得激發(fā)光譜曲線。從而得到λex。固定激發(fā)光波長為最大激發(fā)波長，然后測不同發(fā)射波長時的熒光強度，得熒光光譜曲線。——影響熒光的因素分子結(jié)構(gòu)和化學環(huán)境至少具有一個芳環(huán)或具有多個共軛雙鍵的有機化合物易產(chǎn)生熒光，稠環(huán)化合物也會產(chǎn)生熒光，只有一個雙鍵和最簡單的雜環(huán)化合物不產(chǎn)生熒光。熒光淬滅現(xiàn)象。﹡有機化合物的元素分析（C、H、N）主要是C、H、N的分析從以上描述的波譜分析過程看，它主要屬于有機物分子結(jié)構(gòu)分析，是定性分析，同時需要樣品有足夠的純度。為了利于復(fù)雜的樣品或現(xiàn)代手段還難以分離的樣品，提出了：氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用液譜－紅外聯(lián)用等均是經(jīng)過分離后的分析。⑧波譜綜合解析步驟

﹡樣品的準備（純物質(zhì)）﹡了解樣品的概況（物理化學性質(zhì)）﹡測定分子量（質(zhì)譜法，要對最大的m/z的離子進行鑒別，保證其為分子離子）﹡確定分子式——質(zhì)譜法：高分辨率質(zhì)譜可以測的離子精確質(zhì)量，在確定離子峰的同時，分子式就確定了——元素分析法：根據(jù)元素分析結(jié)果計算出相應(yīng)元素的原子數(shù)目，其余元素的數(shù)目結(jié)合各種波譜確定——1H-NMR波譜法當有機物分子量較大時，其質(zhì)譜可能不出現(xiàn)分子離子峰，需要配合1H-NMR波譜確定﹡計算不飽和度根據(jù)分子式計算分子不飽和度，結(jié)合各種波譜，對化合物類型作初步估計﹡提出結(jié)構(gòu)碎片直接或間接在有關(guān)波譜圖中提取各種官能團和取代基的種類，推斷出剩余的結(jié)構(gòu)碎片。﹡提出結(jié)構(gòu)式﹡排除不合理的結(jié)構(gòu)﹡確定分析結(jié)構(gòu)的可靠性2.色譜分析

①概論色譜的來由：1906年俄國植物學家維特首創(chuàng)，它是把用石油醚萃取的植物色素通過一裝有碳酸鈣的玻璃管中，再用石油醚淋洗。得到不同顏色的色帶稱色譜，現(xiàn)在早已不限于有色物質(zhì)了。色譜主要分類：氣相色譜和液相色譜氣相色譜又分為：氣固色譜，氣液色譜，毛細管色譜，裂解色譜等液相色譜又分為：液液色譜，液固色譜，離子色譜，凝膠色譜，薄層色譜，紙色譜等。不管是何種色譜，它都是靠流動相（氣體或液體）載著樣品在固定相上而完成的分離。②色譜理論（柱色譜）﹡分離原理在色譜分析中，當流動相攜帶樣品通過固定相時，樣品分子與固定相分子之間發(fā)生相互作用，使樣品分子在流動相和固定相之間進行分配或吸附或離子交換，由于反復(fù)多次的作用，使原本性質(zhì)差異很小的組分得到很好的分離。

﹡色譜流出曲線及有關(guān)術(shù)語——色譜圖，組分含量隨時間或移動距離分布的圖像，它是與被 分離組分相對應(yīng)的色譜峰，分離得完全，有多少組份就有多 少個色譜峰?！g(shù)語基線，死時間t0，死體積V0，保留時間tR，保留體積VR， 調(diào)整保留時間t’R，調(diào)整保留體積V’R，峰高h，峰寬W，半峰 寬W1／2，峰面積A﹡氣相色譜理論——塔板理論：把色譜柱和精餾塔類比得到的半經(jīng)驗公式，用理論 塔板數(shù)或塔板高度表示：n值越大，表示組分在柱內(nèi)達到分配平衡的次數(shù)越多，色譜的柱效率就越高。色譜越窄，峰形越對稱。存在局限性：不能反映塔板高低的實質(zhì)，不能找出影響塔板高低的因素，不能說明色譜峰為何擴展，難以解釋不同流速下塔板數(shù)不同的原因，于是提出了——速率理論范特姆特方程：H＝A+B/u+CuA——渦流擴散項A=2λdpλ填充不規(guī)則因子dp顆粒尺寸B/u分子縱向擴散項B/u＝2rDg/ur彎曲因子，組分在柱中流路彎曲的情況Dg組分分子在在其中的擴散系數(shù)Cu傳質(zhì)阻力項k’容量因子，df擔體上固定液膜有效厚度，Dl組分在固定液中的擴散系數(shù).載氣速率u，從范特姆特方程可知在某一載氣相速度下，其H最小此時綜上所述，影響氣相色譜柱效的因素有：柱長，柱內(nèi)擔體顆粒大小，填充均勻程度，擔體上固定液的種類及含量，載氣的種類及線速度，柱溫等，其主要影響因素是固定液的種類和柱溫。﹡液相色譜理論基本沿用氣相色譜的概念和理論。液相色譜用液體作流動相，而液體的擴散系數(shù)只有氣體的1／104至1／105，密度是氣體的100倍，——渦流擴散項2λdPλ填充因子，dP填料直徑?！v向擴散項Cd為常數(shù)，Dm分子在流動相中的擴散系數(shù)很小可忽略?！獋髻|(zhì)阻力項，包括固定相傳質(zhì)阻力項，df固定相平均膜厚，Ds為溶質(zhì)分子在固定相中的擴散系數(shù),Cs為常數(shù)。

流動相傳質(zhì)阻力項，由流動的流動相中的傳質(zhì)相和滯留在流動相中的傳質(zhì)阻力項組成。從范特姆特方程可得出：影響液相色譜柱效的因素有：柱長，流動相的種類，固定相的顆粒大小，填充均勻程度，擔體上固定液的種類及含量，柱溫等，流動相流速影響不大。﹡色譜分析的概念——分離度分離度R是色譜柱中分離效率的指標，它能表示兩難分離組分的物質(zhì)通過柱后是否被實際分離。定義:當R﹥1時，兩相同面積的兩組分有95％分開當R﹥1.5時，兩相同面積有99.7％分開R值越大，分離越完全?！蛛x效率（又稱選擇性）定義:分配系數(shù)與溫度有關(guān)，保持較大的值，選用較低溫度——柱效率，分離效率和分離度三者的關(guān)系可推導出關(guān)系式為柱效率，表示柱效率對分離度的影響。

分離效率項,容量因子項.

﹡色譜定性定量分析——定性分析，主要是利用已知物保留時間的對照定性，或是利用加入已知物增加峰高定性?！糠治鰵w一化法當樣品中所有組份都能產(chǎn)生可測定的色譜峰時可用該法進行計算

fi為相對校正因子當試樣中各組份的校正因子很接近時（例如同系物）可直接進行峰面積歸一法歸一法簡單，進樣量多少與定量分析結(jié)果無關(guān)，當必須在所有組份均出峰時才使用。內(nèi)標法：當試樣中各組份不能全部出峰或只需要對試樣中某幾個色譜峰的組份進行定量時，可采用該法。它是在準確稱取的樣品中加入一定量的某純物質(zhì)作內(nèi)標物，根據(jù)樣品與內(nèi)標物重量比及其相對應(yīng)的峰面積比，求出組分的含量Ao,Ai為內(nèi)標組分各自峰面積。.fo，fi為內(nèi)標物各自校正因子，將其簡化：由此上式有得得對唯一過原點的直線，斜率為k’，如果在樣品中，每次加入的內(nèi)標物相等得一過原點的直線，斜率為k’，得為的一條直線，根據(jù)分析得到的比值，即可求出，無需知道校正因子，消除了某些操作條件的影響，進樣量也不須十分嚴格，很適合液體樣品和微量樣品的分析。但要求：內(nèi)標與樣品組分峰能徹底分開；內(nèi)標與樣品能互溶；內(nèi)標峰與樣品峰接近，內(nèi)標加入量也因接近被測組分量外標法（標準曲線法）取純物質(zhì)配成一系列不同濃度的標準溶液，分別取一定體積注入色譜柱，得色譜圖，測峰面積，作出峰面積和濃度的關(guān)系曲線，然后在同樣條件下進未知試樣，從色譜圖上測出峰面積，查外標曲線得到待測組分的濃度。

Ai/Ao

Ai

內(nèi)標法標準曲線Gi

外標法標準曲線Gi

組分1

組分2

組分1

組分2③氣相色譜法

﹡儀器組成框圖載氣進樣器汽化器色譜柱檢測器色譜工作站輔助氣溫控系統(tǒng)﹡儀器組成各部分的作用——載氣：作流動相用，需高純并嚴格計算。可用N2,H2,He,Ar等?！M樣器，氣體進樣必須配置有專用氣體進樣器，六通閥——汽化器，用于液體樣品的氣化之用，溫度設(shè)定值要高于分析樣品的沸點，需控溫。——色譜柱是色譜儀的心臟，需控溫——檢測器檢測組分信號之用，需控溫——色譜工作站數(shù)據(jù)處理﹡色譜柱色譜柱是氣相色譜的心臟，分析的樣品能否達到實際分離的目的，主要取決于色譜柱內(nèi)固定相的正確選擇與否。色譜柱根據(jù)外觀有玻璃色譜柱，不銹鋼色譜柱和毛細管色譜柱。前二者為通常意義的氣相色譜，后者稱為毛細管色譜。（毛細管色譜單獨提）色譜柱內(nèi)固定相有三類——固體固定相包括活性炭或石墨炭黑吸附劑；硅膠吸附劑；氧化鋁吸附劑；分子篩吸附劑等主要適應(yīng)于分離分析永久性氣體，低沸點烴類及其異構(gòu)體等?？课侥芰Φ牟町愅瓿蓪悠返姆蛛x——液體固定相液體固定相由固定液和擔體組成，是將固定液涂漬于擔體上。真正使氣相色譜成為現(xiàn)代的分析技術(shù)是解決了液體作為固定相，氣體作流動相的氣相色譜。它是根據(jù)組分在固定液中的分配系數(shù)的差異來完成分離的。固定相的分類根據(jù)極性分類有非極性，弱極性，中等極性和強極性動五類，并規(guī)定角鯊?fù)闃O性為0，β，β－氧二丙腈極性為100根據(jù)化學結(jié)構(gòu)分類有烴類，醇類，酯類，胺類，腈類，聚硅氧烷類等。固定液的選擇（處于經(jīng)驗階段）主要是：利用相似相溶原理選擇固定液優(yōu)選固定液的利用利用相鄰技術(shù)選出了5種或12種具有代表性的固定液SE-30OV-17QF-1PEG-20MDEGS廣譜固定液的利用通用型，硅氧烷類特殊固定液的利用固定液擔體，又稱為載體，是化學惰性的多孔顆粒物質(zhì)，具有一定的表面結(jié)構(gòu)與特征。主要有兩類：硅藻土型，應(yīng)用最廣，有紅白兩種非硅藻土型，有聚四氟乙烯，玻璃微球等為改善分離性能，如減少拖尾等，對擔體需進行化學處理等，包括酸堿洗，硅烷化，釉化，涂減尾劑等。﹡氣相色譜檢測器檢測柱后流出物成分及其濃度的裝置，將其濃度和成分轉(zhuǎn)化成易于測量的電信號。有積分型和微分型兩類。臺階，峰形現(xiàn)在普遍用微分型檢測器，微分型檢測器又分為濃度型和質(zhì)量型兩類——檢測器的性能指標靈敏度單位量物質(zhì)通過檢測器所給出信號值檢測限考慮了靈敏度和噪音后給出的指標

s靈敏度RN噪音信號最小檢測量樣品峰高等于兩倍噪音時的進樣量，并不完全取決于檢測器，也與操作條件有關(guān)。線性范圍試樣濃度（量）與信號之間保持線性關(guān)系的范圍，通常用最大試樣量（濃度）與最小檢測量的比值表示。

——檢測器的種類熱導檢測器（TCD），濃度型，它是根據(jù)參比池（純載氣）和樣品池（載氣＋樣品）的電導率的差異來進行檢測的。是一種通用型檢測器，但靈敏度較低，一般為10－4ml/ml,根據(jù)它的檢測原理，使用時要注意一些事項。氫火焰離子化檢測器（FID），質(zhì)量型檢測器，它是利用在H2和空氣燃燒的高溫條件下，將許多分子分裂成碎片，產(chǎn)生自由基或分子激發(fā)態(tài)從而形成高能粒子區(qū)，被測的有機分子在此高能粒子區(qū)內(nèi)被電離形成離子，這些離子在高壓電場中形成電流而被檢測。是一種專用型檢測器，靈敏度高，能檢測到ppm級的樣品，該檢測器需要輔助氣（H2和空氣）電子捕獲檢測器（ECD）用于cl等電負性大的物資的檢測火焰光度檢測器（FPD）用于p,s等物資的檢測ECD,FPD檢測器靈敏度高，能達ppb級（10－9）﹡幾種氣相色譜技術(shù)簡介——程序升溫氣相色譜法（PTGC）指在一個分析周期內(nèi)，色譜柱柱溫連續(xù)地隨時間由低到高線性或非線性的變化，其主要優(yōu)點是改善寬沸程樣品的分離度和縮短分離時間。但存在穩(wěn)定性和重復(fù)性較等溫色譜差的不足?！呀鈿庀嗌V法（PGC）幾乎可以分析所有聚合物，主要針對高聚物和一些難汽化的化合物提出的。其原理是使用分子量較大的物質(zhì)在一定條件下迅速熱解成易揮發(fā)的小分子碎片。碎片的組成和相對含量與被測物大分子結(jié)構(gòu)與組成有一定的對應(yīng)關(guān)系。得到指紋裂解圖譜（與紅外譜相似）。該技術(shù)的關(guān)鍵是裂解器的結(jié)構(gòu)及控制裂解溫度?！毠苌V法其特點是柱效率（達106塊塔板，是填充柱的10－100倍）柱滲透率高（可制得很長30－300m）柱容量?。ㄖ挥刑畛渲膸资翈装俜种唬┢涮攸c也就確定了操作上的一些要求容量小，要求進樣量小，通常采用分流法進樣，進樣量小就會使檢測器能檢測到樣品量小，為提高靈敏度，通常設(shè)置了尾吹裝置，尾吹氣是空氣或氮氣，以提高N2/H2比④液相色譜

﹡液相色譜的概念以液體為流動相的統(tǒng)稱為液相色譜，包括柱層析，紙層析，薄層析?，F(xiàn)在通用的高效（壓）液相色譜等?？朔送ǔＲ饬x上的氣相色譜，要求樣品揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好的局限，特別適應(yīng)于大分子量的高分子化合物和離子型化合物的分析。﹡液相色譜的儀器組成及作用

流動相泵進樣器柱檢測器工作站——流動相，比氣相色譜流動相的選擇余地大。根據(jù)上面提到的色譜理論，它能嚴重的改變分離。根據(jù)分離原理的不同，選擇不同種類的流動相，如一般的反向分配色譜，選用甲醇／水等極性大的溶劑作流動相，改變甲醇／水的比例能改善分離。一般的正相分配色譜，選用正乙烷／異丙醇等極性較小的溶劑作流動相，如是離子交換色譜，則用水作流動相，添加磷酸二甲酸氫鉀等緩沖溶液作離子交換試劑?！昧鲃酉嗟挠嬃垦b置，有單元。雙元，三元，四元泵——進樣器，手動進樣，六通閥，自動進樣器——柱色譜儀的心臟柱內(nèi)固定相也是由固定液和擔體組成。固定相的種類有涂漬固定相，化學鍵合固定相，液固吸附固定相，凝膠固定相等。——檢測器，檢測柱后種類與濃度的裝置有通用型和專用型兩種通用型：示差折光檢測器，根據(jù)參比池（純流動相）和樣品池（流動相＋組分）之間的折光率的差別來進行檢測，靈敏度低。檢測器的溫度控制要求十分嚴格。10－6g/ml專用型：包括紫外可見分光光度計檢測器（UV）熒光光度檢測器（RF）電導檢測器等（CD）紫外可見分光光度檢測器是檢測那些在（200nm-650nm）下具有紫外吸收的化合物，有固定波長型，可變波長型和掃描型，現(xiàn)在通用的可變波長型，比較先進的是掃描型，如紫外可見二極管陣列檢測器。其檢測原理是樣品中組分的濃度與吸光值成正比關(guān)系熒光檢測器是檢測那些在某一激發(fā)光波長照射下能發(fā)出熒光的化合物，熒光強度與樣品的濃度存在比例關(guān)系。電導檢測器是根據(jù)參比池（純流動相）和樣品（流動相＋樣品）之間的電導率的差別來進行檢測，電導率的大小與樣品離子的濃度成比例。﹡液相色譜的分類，分離原理及有關(guān)概念——分類根據(jù)固定相聚集狀態(tài)分：液液色譜LLC和液固色譜LSC根據(jù)分離原理分：分配，吸附，離子交換，凝膠色譜——分離原理：分配液相色譜根據(jù)被分離組分在固定相固定液中和流動相中分配系數(shù)的差異而實現(xiàn)分離，分配系數(shù)若k值越大，該組分的保留能力越強，保留值越大，分離度越好；同理，對于吸附液相色譜，若組分在吸附劑上的吸附能力大,則吸附系數(shù)大，分離度越好。對于離子交換色譜分兩類，陰離子和陽離子交換色譜，判斷分離的好壞是離子交換系數(shù)的大小。凝膠色譜，又稱排阻色譜或分子篩色譜，主要用于較大分子化合物的分離，固定相為化學惰性的多孔性物質(zhì)，稱“凝膠”，凝膠的孔徑須與被分離化合物分子的線團尺寸相當。凝膠色譜的分離機理，廣為接發(fā)是“空間排阻理論”。——正相液液色譜與反相液相色譜主要是根據(jù)流動相極性與固定相極性的相對大小而言的,當流動相極性大于固定相極性時稱反相色譜，反之稱為正相色譜k=cs

cm

=固定相中組分的濃度

流動相中組分的濃度

3.物相分析①電子顯微鏡主要有兩類:透射電子顯微鏡(PEM)掃描電子顯微鏡(SEM)*透射電子顯微鏡——原理:利用高能電子在實樣上掃描,從而激發(fā)出各種物理信號, 通過這些信號的接收、放大顯示成像,從而對試樣的微觀形貌進行了解和分析.——應(yīng)用:生物醫(yī)學領(lǐng)域,材料科學領(lǐng)域等. 分析固體顆粒的形狀,大小和粒度分析; 研究由于試樣表面起伏所表現(xiàn)出的微觀結(jié)構(gòu); 研究樣品中各部分對電子的散射能力有差異的微觀結(jié)構(gòu); 研究金屬薄膜及其它晶態(tài)結(jié)構(gòu)薄膜中對電子衍射敏感的結(jié)構(gòu)問題; 電子衍射分析等. 高性能的透射電子顯微鏡：點分辨率優(yōu)于3×10-8cm 晶格分辨率達1～2×10-8cm 而人的眼睛不能直接觀察直徑小于0.1mm的物體結(jié)構(gòu)*掃描電顯微鏡——原理：掃描電子顯微鏡的成像過程與電子顯微鏡的成像原理完全不同，透射是電磁透鏡成像，是一次成像。而掃描電鏡 不需要成像透鏡，其圖像是按一定時間和空間順序逐點形 成，大多數(shù)是二次電子像，其分辨率本領(lǐng)可達6～ 10nm（6～10×10-11m）——應(yīng)用 對樣品進行圖像觀察，元素分析和晶體結(jié)構(gòu)分析；金屬材料的性能與材料的化學組成、金相結(jié)構(gòu)、熱處理工藝、雜質(zhì)元素的含量有關(guān)，利用掃描對金屬材料的拉伸斷面進行直接的形貌觀察，微區(qū)進行組成元素分析。陶瓷材料的晶粒形狀及大小，斷孔形貌，晶粒間相互結(jié)合的狀況及夾帶物，氣孔等觀察，改善產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，提高使用性能；醫(yī)學上研究膽結(jié)石形態(tài)，推斷出形成原因，找出治療辦法等②.X—衍射粉末分析分為X—射線衍射分析和熒光X—射線光譜分析*分析原理——X—射線衍射分析：X—射線的波長約為可見光的1000倍， X—光子具有比可見光光子大得多的能量。晶體物質(zhì)的原 子間距與X—射線的波長近于相等。當晶體物質(zhì)受到X— 光照射時，它能夠衍射X—射線，根據(jù)所測定的衍射角大 小的不同，可以得到物質(zhì)結(jié)晶狀態(tài)的獨特衍射圖樣，對物 質(zhì)加以定性鑒定?！獰晒釾—射線光譜分析：把構(gòu)成物質(zhì)的元素作為研究對象， 當X—射線照射物質(zhì)之后，該物質(zhì)放射出具有獨特波長的熒光—X射線，分光后測量射線的反射角度和強度，由此推出 元素的種類和含量?！鼈兊闹匾饬x在于：

用已知結(jié)構(gòu)的晶體來測定X－射線的波長，再用已知波長 的X－射線來確定晶體的結(jié)構(gòu)。*應(yīng)用——定性鑒定同質(zhì)異晶現(xiàn)象 美國ASTM卡，它是把已知結(jié)構(gòu)物質(zhì)測得的X－射線粉末 衍射數(shù)據(jù)作標準繪制而成。 美，英，法，加成立了粉末衍射標準委員會（JCPDS）， 整理匯編編了一套粉末衍射檔案（powderdiffraction files）,各自結(jié)構(gòu)物質(zhì)在不同的衍射角度（2θ）有衍射峰?！繙y定不同晶型的各自含量（混晶） 每一種晶型在它的衍射角度產(chǎn)生衍射峰，其衍射峰的強度 與其含量成正比?！獞?yīng)用非常廣泛。凡是涉及到晶型，晶相等問題的領(lǐng)域都可以 用到，如制藥行業(yè)等。

同一化學組成的物質(zhì)可以具有不同的聚集態(tài)（晶態(tài)，無定 形態(tài)，懸浮液態(tài)）及不同的晶型（同分異構(gòu)體，幾何異構(gòu)） 相態(tài)與藥效存在關(guān)系.不同的相態(tài)有不同的藥理功能,如氯霉素,75年之前生產(chǎn)的片劑,膠囊劑均為無效的A型,只有混懸劑在制劑過程中自動轉(zhuǎn)化為B型,才有藥效;又如消炎痛有αβγ三種晶型,其中α型有較大的藥效,不能作藥用,只有γ型才有藥效;再如柳安芐心定的左旋S(-)和右旋R(+)兩種異構(gòu)體有著完全不同的藥效,S(-)是支氣管擴張藥,R(+)抗血小板凝聚藥. 相態(tài)與藥物的物理性能存在關(guān)系.表現(xiàn)在溶解度、穩(wěn)定性、壓片性能及分散度上. 因此,X-射線物相分析用于藥物的相態(tài)鑒定，了解藥物構(gòu)效的關(guān)系，藥物的物相定量分析，研究藥物的生產(chǎn)與貯運條件，中藥分析提煉的研究等。 上檔次的藥廠都規(guī)定產(chǎn)品出廠前必須做X-光衍射檢查。③熱分析*概念：熱分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于研究物質(zhì)的各種轉(zhuǎn)變與反應(yīng)，也可用于物質(zhì)的定性鑒定，測定物質(zhì)的組成以及特性參數(shù)等。 熱分析是指在程序控溫下，測量物質(zhì)的物理性質(zhì)（質(zhì)量，溫度，熱量，力學量，光學量）與溫度關(guān)系的技術(shù)，最常用的有兩種熱重分析（TG、質(zhì)量）和差熱分析（DTA、溫度），差示掃描量熱法（DSC、熱量），逸出氣體分析（EGA、質(zhì)量），國際上成立了熱分析協(xié)會（ICTA協(xié)會） 把熱分析技術(shù)定義在滿足下述條件的范圍內(nèi)，以區(qū)分于熱學方面的技術(shù)。 測量的參數(shù)必須是一種物理性質(zhì) 測量的參數(shù)必須直接或間接的表達成溫度的函數(shù) 測量必須在程序控制的溫度下進行*應(yīng)用——熱重法，它是在程序控溫下。測量物質(zhì)溫度與質(zhì)量關(guān)系的技術(shù)，可應(yīng)用于：無機，有機和聚合體的熱分解； 高溫下金屬在不同氣氛中的腐蝕 固態(tài)反應(yīng)；礦物的焙燒