华农现代仪器分析复习提纲.pdf

1.色谱分析法的工作原理，定性、定量依据。工作原理：当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。后不同的次序从固定相中流出。定性分析在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留时间。在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留时间。通过比较已知物通过比较已知物和未知物的保留参数或在固定相上的位置，即可确定未知物是何种物质。和未知物的保留参数或在固定相上的位置，即可确定未知物是何种物质。利用纯物质定性的方法利用保留值定性利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。之间的对比。利用加入法定性利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。定量分析 在一定色谱条件下，组分在一定色谱条件下，组分 i 的质量（的质量（mi）与检测器响应讯号（峰面积）与检测器响应讯号（峰面积 Ai）成正比。成正比。(1)外标法外标法(标准曲线法标准曲线法)：将欲测组分的纯物质配制成不同浓度的标准溶液进行：将欲测组分的纯物质配制成不同浓度的标准溶液进行色谱分析，以峰面积对浓度作图。测得样品的信号后从标准曲线上查出对应浓色谱分析，以峰面积对浓度作图。测得样品的信号后从标准曲线上查出对应浓度。度。（2）归一化法）归一化法 将试样中所有组分的含量之和按将试样中所有组分的含量之和按 100%计算，以它们相应的色谱峰面积或计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数，通过下式计算各组分的含量：峰高为定量参数，通过下式计算各组分的含量：2.气相色谱仪的基本组成部分及各部分的主要部件、特征和功能。基本组成部分：载气系统：要求 载气纯净 稳定进样系统：进样装置和气化室分离系统：色谱柱 填充色谱柱 毛细管色谱柱温控系统：气化室 分离室 检测室 检测系统：热导检测器 氢火焰离子化检测器 电子捕获检测器 火焰光度检测器3.程序升温及其用途对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。程序升温指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。4.热导池检测器及工作原理(1)热导检测器的结构热导检测器的结构池体池体:一般用不锈钢制成一般用不锈钢制成.热敏元件热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。工作原理：载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，阻差，R 参参R 测测 则：则：R 参参R2R 测测R1 这时电桥失去平衡，这时电桥失去平衡，a、b 两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。5.检测器性能指标。灵敏度灵敏度检测限检测限无论哪种检测器，检出限都与灵敏度成反比，与噪音成正比。检出限不仅决定无论哪种检测器，检出限都与灵敏度成反比，与噪音成正比。检出限不仅决定于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能好坏的综合指标。于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能好坏的综合指标。6.液相色谱仪的淋洗装置和进样装置淋洗装置：高压输液泵梯度洗脱装置：利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送梯度洗脱装置：利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送入梯度混合室，混合后进入色谱柱。入梯度混合室，混合后进入色谱柱。可以根据设定的程序改变溶剂配比，从而改变流动相的极性。可以根据设定的程序改变溶剂配比，从而改变流动相的极性。进样装置：流路中为高压力工作状态，通常使用耐高压的六通阀进样装置流路中为高压力工作状态，通常使用耐高压的六通阀进样装置a.准备状态：样品装入样品环，流动相不进入样品环；准备状态：样品装入样品环，流动相不进入样品环；b.进样状态：流动相流进样品环，将样品带入色谱柱。进样状态：流动相流进样品环，将样品带入色谱柱。7.何为梯度洗脱？什么情况下采用梯度洗脱？利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送入梯度混合室，利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送入梯度混合室，混合后进入色谱柱。混合后进入色谱柱。可以根据设定的程序改变溶剂配比，从而改变流动相的极性。可以根据设定的程序改变溶剂配比，从而改变流动相的极性。8.正相柱、反相柱亲水性固定相常采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定相的极性，称为亲水性固定相常采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定相的极性，称为正相液液色谱法，极性柱也称正相柱。正相液液色谱法，极性柱也称正相柱。若流动相的极性大于固定相的极性，则称为反相液液色谱，非极性柱也称为反若流动相的极性大于固定相的极性，则称为反相液液色谱，非极性柱也称为反相柱。相柱。9.高效液相色谱的流动相及其选择依据。按流动相组成分：单组分和多组分；按流动相组成分：单组分和多组分；按极性分：极性、非极性；按极性分：极性、非极性；按使用方式分：固定组成淋洗和梯度淋洗。按使用方式分：固定组成淋洗和梯度淋洗。常用溶剂：乙腈、甲醇、水、乙醇、己烷、常用溶剂：乙腈、甲醇、水、乙醇、己烷、乙酸乙酯等。乙酸乙酯等。在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。采用正相液采用正相液-液分配分离时：首先选择中等极性溶剂，若组分的保留时液分配分离时：首先选择中等极性溶剂，若组分的保留时间太短，降低溶剂极性，反之增加。间太短，降低溶剂极性，反之增加。也可在低极性溶剂中，逐渐增加其中的极性溶剂，使保留时间缩短。也可在低极性溶剂中，逐渐增加其中的极性溶剂，使保留时间缩短。10.液液分配色谱分离原理。组分在固定相和流动相上的分配组分在固定相和流动相上的分配11.质谱分析的基本原理和仪器组成部分。基本原理：运动的带电离子在磁场中发生偏转运动的带电离子在磁场中发生偏转,偏转半径与离子质量有关偏转半径与离子质量有关.方法方法是将样品转化为运动的带电气态离子，于磁场中按质荷比是将样品转化为运动的带电气态离子，于磁场中按质荷比(m/z)大小分离并记录大小分离并记录的分析方法。的分析方法。仪器组成部分：真空系统 进样系统 离子源/电离室 质量分离器 离子检测器 记录仪12.质谱分析带电离子的形成及种类电子轰击源：采用高速电子轰击源：采用高速(高能高能)电子束冲击电子束冲击 样品，从而产生电子和分子离子样品，从而产生电子和分子离子 M+，M+继续受到电子轰击而引起化学键的继续受到电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排断裂或分子重排,瞬间产生多种瞬间产生多种离子离子.化学电离源：样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气化学电离源：样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(通常是甲烷通常是甲烷)稀释，稀释，稀释比例约为稀释比例约为 103:1，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，所生成的样品分子，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，所生成的样品分子离子主要由反应气分子组成。进入电离源的样品分子大部分与离子主要由反应气分子组成。进入电离源的样品分子大部分与 CH5+碰撞产生碰撞产生(M+1)+离子；小部分与离子；小部分与 C2H5+反应，生成反应，生成(M-1)+离子离子13.质谱图谱。横坐标是横坐标是 m/e，纵坐标是相对丰度，纵坐标是相对丰度相对丰度：原始质谱图上最强的离子峰为基峰，定为相对丰度：原始质谱图上最强的离子峰为基峰，定为 100%。其它离子峰以此。其它离子峰以此基峰的相对百分值表示。基峰的相对百分值表示。14.色谱-质谱联用工作过程，以及各部分所起作用。15.核磁共振分析法的基本原理、共振条件。(1)核磁共振 已知核从低能级自旋态向高能态跃迁时，需要一定能量，通常，这个能量可由照射体系用的电磁辐射来供给。如果用一频率为射的电磁波照射磁场中的1H 核时，电磁波的能量为：E射=h v射当电磁波的频率与该核的回旋频率回相等时，电磁波的能量就会被吸收，核的自旋取向就会由低能态跃迁到高能态，即发生核磁共振。此外E射=E，所以发生核磁共振的条件是：或可见射频频率与磁场强度B0是成正比的，在进行核磁共振实验时，所用磁场强度越高，发生核磁共振所需的射频频率越高。（2）共振条件(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级裂分;(3)射频辐射照射频率与外磁场的比值 2B0=h v 16.化学位移及基准物质。由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。基准物质：四甲基硅烷17.核磁共振图谱解析。（1）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类,多少种质子多少种质子;（2）峰的强度）峰的强度(面积面积)：每类质子的数目：每类质子的数目(相对相对)，多少个质子；多少个质子；（3）峰的位移）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；化合物中位置；（4）峰的裂分数：）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；（5）偶合常数）偶合常数(J)：确定化合物构型确定化合物构型。18.从工作原理、仪器设备以及应用方面对红外分光光度法及紫外-可见光度法作比较。紫外吸收光谱紫外吸收光谱(UV)主要用于确定化合物的类型及共轭情况。如是否是不饱和主要用于确定化合物的类型及共轭情况。如是否是不饱和化合物化合物。是否具有芳香环结构等化合物的骨架信息。是否具有芳香环结构等化合物的骨架信息。02BhhvhvE射回02Bvv回射紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息。如是否含有醛基、酮基、羧基、紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息。如是否含有醛基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。但特征性差，在综合光谱解析中一般可酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。但特征性差，在综合光谱解析中一般可不予以考虑。紫外吸收光谱法主要用于定量分析。不予以考虑。紫外吸收光谱法主要用于定量分析。红外吸收光谱红外吸收光谱(IR)主要提供未知物具有哪些官能团、化合物的类别主要提供未知物具有哪些官能团、化合物的类别(芳香族、芳香族、脂肪族；饱和、不饱和脂肪族；饱和、不饱和)等。等。提供未知物的细微结构，如直链、支链、链长、结构异构及官能团间的关系等提供未知物的细微结构，如直链、支链、链长、结构异构及官能团间的关系等信息，但在综合光谱解析中居次要地位。信息，但在综合光谱解析中居次要地位。19.朗伯-比尔定律20.光度法分析中吸光度读数范围的选择？如果吸光度过大或者过小，如何控制？用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在 T%=2065%(吸光度吸光度 A=0.700.20)。21.红外吸收光谱图横坐标的意义。纵坐标为透光率纵坐标为透光率 T%表示吸收强度，横坐标为波长表示吸收强度，横坐标为波长（m）和波数）和波数（cm-1）表示）表示22.原子吸收光谱法检测对象？应用广泛的微量金属元素的首选测定方法应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可采用间接法测量非金属元素可采用间接法测量)。(1)头发中微量元素的测定头发中微量元素的测定微量元素与健康关系；微量元素与健康关系；(2)水中微量元素的测定水中微量元素的测定环境中重金属污染；环境中重金属污染；(3)水果、蔬菜中微量元素的测定；水果、蔬菜中微量元素的测定；(4)矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；(5)各种生物试样中微量元素的测定。各种生物试样中微量元素的测定。23.紫外可见、红外、原子吸收等光谱中，最常用的光源是什么？各有何特征？红外：能斯特灯、硅碳棒能斯特灯、硅碳棒。一般说的红外光谱指中红外区的红外光谱一般说的红外光谱指中红外区的红外光谱 2.5-25um 原子：空心阴极灯空心阴极灯:钨棒作成圆筒形，筒内熔入被测元素钨棒作成圆筒形，筒内熔入被测元素紫外：对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度随波长变化小。对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度随波长变化小。钨及碘钨灯：钨及碘钨灯：340-2500 nm，多用在可见光区；，多用在可见光区；氢灯和氘灯：氢灯和氘灯：160-375nm，多用在紫外区。，多用在紫外区。24.结合所学的仪器分析方法，对简单物质结构进行推断。