仪器分析第四版期末复习知识点比较全.docx

1、仪器分析第四版期末复习知识点比较全GC特点（1） 分离效率高：复杂混合物，有机同系物、异构体。（2） 灵敏度高：可以检测出p g.g-l（10-6）级甚至ng.g-l（10-9）级的物质虽。（3） 分析速度快：一般在儿分钟或儿十分钟内可以完成一个试样的分析。（4） 应用范I制广：适用于沸点低于4（）oc的各种有机或无机试样的分析。不足之处：不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析。 被分离组分的定性较为困难。1.载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制；（酣中16）2.进样系统：进样器及气化室；3.色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱（内瓏涂有固定液）；4.检测器：可连接各种检测器，以

2、热导检测器或氢火焰检测器最为常见;5.记录系统：放人器、记录仪或数据处理仪；6.温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。常用的载气有：氢气、氮气、氮气色谱柱：色谱仪的核心部件。检测系统广普型专属型色谱仪的眼睛。通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；常用的检测器：热导检测器、氢火焰离子化检测器基线无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。 基线反映仪器及操作条件的稳总性标准偏差色谱高0.607处峰宽度的一半；r21 =/R2 z /rRl z =VR2 / VR1相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。区域宽度用来衡暈色谱峰宽度的参数，

3、有三种表示方法：（1） 标准偏差（力：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2） 半峰宽（K1/2）：色谱峰禹一半处的宽度H/2 =2.354 rr（3） 峰底宽（Y 或 Wb）： Y=4（y 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。K 组分在固定相中的浓度C组分在流动相中的浓度cM组分在固定相中的质最mK一组分在流动相中的质量加M分配系数是色谱分离的依据分配比R容吊因了或容量比1.分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压 的改变而变化。2分配系数与分配比都是衡暈色谱林对组分保留能力的参数，数值越人，该组分的保留时间越长。3

4、.分配比可以由实验测得。VM为流动相体积，即林内固定相颗粒间的空隙体积;分配比与保留时间的关系塔板理论的特点和不足 当色谱柱长度一定时，塔板数H越人(塔板高度H越小)，被测组分在柱内被分配的次数 越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱 的塔板数多大，都无法分离。不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡虽柱效能 的指标时，应指明测定物质。塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下杆效不同的实验结果，也无法指出影响 柱效的因索及提高柱效的途径。速率方程(范弟姆特方程式)H = A + Bl

5、u + C*uA:涡流扩散项；B:分子扩散项；C:传质阻力固定相颗粒越小dp,填充的越均匀，A), HI ,柱效“t。表现在涡流扩散所引起的色 A谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。B(l)存在着浓度差，产生纵向扩散；(2)扩散导致色谱峰变宽，H f (/M ),分离变差；(3)分子扩散项与流速有关，流速I ,滞留时间f ,扩散f载气流速高时：传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速化柱效U。载气流速低时：分子扩散项成为彩响柱效的主要因索，流速tUi效n o塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多人时，相邻两 组份能够被完全分离。难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综

6、合彩响：保留值之井一色谱 过程的热力学因素；区域宽度一色谱过程的动力学因素 2( (2)-尺)Y + Y T Z(l) 1) 1.699(yI/2(2) + y1/2(1)Z?=0.8：两峰的分离程度可达89%；/?=1：分离程度98%：心1.5：达99.7% (相邻两峰完全分离的标准)T =16/?2(丄!_)2r21 - IL = 16/?2()2 H色谱分离方程式1）分离度与柱效分离度与柱效的平方根成正比，r21 一定时，增加柱效，可提高分离度，但组分 保留时间增加且峰扩展，分析时间长。（2）分离度与21增大21是提高分离度的最有效方法，计算可知，在相同分离度下，当/21增加一 倍,需要

7、的“有效减小10000倍。冇效=16/?2（丄）2r21 -1,16/（厶2有效厂21 J增大/*21的最有效方法是选择合适的固定液。固定相的选择气一液色谱，应根拯相似相溶”的原则1分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出2分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性人小顺序流出色谱柱，极性小的 先出峰。气固色谱固定相种类（1） 活性炭有较大的比表而积，吸附性较强。（2） 活性氧化铝有较大的极性。适用于常温下02、N2、CO、CH4、C2H6、C2H4等气体的相互 分离。CO2能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。（3） 硅胶与活性氧化铝大致

8、相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析CO2、N2O、 NO、NO2等，且能够分离臭氧。（4） 分子筛碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分子 筛等（孔径：埃）。常用5A和13X （常温下分离02与N2）。除了广泛用于H2、02、N2、 CH4、CO等的分离外，还能够测定He、Ne、Ar、NO、N2O等。（5） 高分子多孔微球（GDX系列）新型的有机合成固定相（苯乙烯与二乙烯苯共聚）。型号：GDX4H、02、4）3 等。适用于水、气体及低级醇的分析。担体：化学悄性的多孔性固体颗粒，具有较人的比表面积，具有较高的热稳定性和机械强度, 不易破碎；颗粒大小

9、均匀、适度。一般常用6080目、80-100目。硅藻土：天然硅藻土锻烧而成，分为红色担体和白色担体红色担体：（含少量氣化铁而显红色）孔径较小，表孔密集，比表而积较大，机械强度好。适宜分离非极性或弱极性组 分的试样。缺点是表而存有活性吸附中心点。白色担体；锻烧前原料中加入了少量助溶剂（碳酸钠）。颗粒疏松，孔径较人。比表而积较 小，机械强度较差。但吸附性显著减小，适宜分离极性组分的试样。保留指数（/）:用保留时间紧邻待测组分的两个正构烷婭来标定组分的相对保留值，又称Kovats指数检测器特性 检测器类型 浓度型检测器：测星的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测信号值与组分的浓度成正 比。热导

10、检测器； 质屋型检测器：测呈的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入 检测器组分的质量成正比。FID；广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；检测器性能评价指标1） 响应值（或灵敏度）S :在一定范出内，信号E与进入检测器的物质质量加呈线性关系：S = E / m单位:mV/ （mg/cm3 ）；（浓度熨检测器）mV/ （mg/s）:（质娥型检测器）S表示单位质屋的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测 器（也即色谱仪）的灵敏度也就越岛。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色 谱峰而积（A

11、）除以试样质星求得：SAIm2） 敏感度（检出限D）,最小检测屋Q0指检测器恰能产生和噪声相鉴别的信号时，在单位体积或时间需向检测器进入的物质质屋 （单位为呂。常用的儿种定虽方法（1） 归一化法特点及要求： 归一化法简便、准确；进样最的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不人；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。（2） 内标法：将一定量纯物质作为内标物，加到试样中，根据被测物与内标物质暈及其在 色谱图上相应的峰而积比，求出某组分的含量。内标物要满足以下要求：（a）试样中不含有该物质；（b）与被测组分性质比较接近；（O不与试样发生化学反应；（d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。试样配

12、制：准确称取一定屋的试样W,加入一定屋内标物mS（3） 外标法（也称标准曲线法）应用待测组分的纯物质制作标准曲线特点及要求：外标法不使用校正因子，准确性较高,操作条件变化对结果准确性影响较大。对进样虽的准确性控制要求较高，适用于人批虽试样的快速分析。毛细管色谱具有以下优点（1） 分离效率高：比填充柱高10100倍；（2） 分析速度快：用毛细管色谱分析比用填充柱色谱快速；（3） 色谱峰窄、峰形对称。较多采用程序升温方式；（4） 灵敏度高，一般采用氮焰检测器。（5） 涡流扩散为零。毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：（1） 允许通过的载气流屋很小。（2） 柱容量很小，允许的进样量小。需采用分流技术

13、,（3） 分流后，柱后流出的试样组分重少、流迷慢。解决力法：灵敏度高的老焰检测器，采 用尾吹技术。液相色谱分离系统由固定相和流动相组成。固定相可以足吸附剂、化学键合固定相、 离子交换树脂或多孔性凝胶；流动相是各种溶剂。被分离混合物由流动相液体推动进入色谱柱。根据各组分在固定相及流动相中的吸附能力、 分配系数、离子交换作用或分子尺寸大小的差异进行分离色谱分离的实质是样品分子（溶质）与溶剂（即流动相或洗脱液）以及固定相分 子间的作用,作用力的大小，决定色谱过程的保留行为。液相色谱与气相色谱比较相同之处：液相色谱所用基木槪念：保留值、塔板数、塔板高度、分离度、选择性等与气相色 谱一致。液相色谱所用基

14、木理论：塔板理论与速率方程也与气相色谱基木一致。但由于在液相色谱中以液体代替气相色谱中的气体作为流动相，而液体和气体的性 质不相同；液相色谱所用的仪器设备和操作条件也与气相色谱不同。高效液相色谱的特点1、 高压为加速流动相流动速度，须对流动相施髙压。流动相和进样压力一般可高达1429MPa,其至可高达49MPa以上。高压并不存在爆炸危险。因为液体不易被压缩；2、 高速流动相流动速率较快，一般可达1KhnVmin,其至更高。一般样品分析时间 可在lh内完成；3、 高效色谱林能有效分离复杂组分样品。现在其塔板数每米都在50001000（）塔板。4、 高灵敏度采用髙灵敏度检测器，使分析方法具有很高灵

15、敏度。紫外检测器最小检测屋 可达10-9g；荧光检测器灵敏度可达10-12go一 液臧分配色谱固定相与流动相均为液体（互不相溶）。基本原理：组分在固定相和流动相上的分配。流动和；对于亲水性固定液，采用疏水性流动和，即流动相的极性小于固定液的极性（正相 色谱）：反之，流动相的极性大于固定液的极性（反相色谱）。正相与反相的出峰顺序相反。 固定相：早期涂渍固定液，固定液流失，较少采用。化学键合固定相：（将各种不同基团通过化学反应键合到硅胶（担体）表而的游离羟基上。 洗脱顺序正相色谱固定相极性人于流动相极性，上要分离极性样品。极性弱的组分先被洗脱，极性 强的组分后被洗脱。反相色谱同定相极性小于流动相极

16、性，上要分离非极性样品和中等极性样品。极性强的组 分先出柱，极性弱的组分后出柱二液固吸附色谱固定相：固体吸附剂为，如硅胶、氧化铝等，较常使用的是510p m的硅胶吸附剂；（稳 定、杂质少）流动相：各种不同极性的一元或多元溶剂。 基本原理：组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸。适用于分离相对分于质碱屮等的油溶性试样，对貝有官能团的化合物和异构体有 较高选择性。缺点：非线性等温吸附常引起峰的拖尾。四离子交换色谱固定相：阴离子交换树脂或阳离子交换树脂。流动相：阴离子交换树脂作固定相，采用碱性水溶液；阳离子交换树脂作固定相，采用酸性水溶液。基本原理：组分在同定相上发生的反复离子交换反应；组分与离子交换剂之

17、间亲和力的大小 与离子半径、电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长。阳离子交换：RSO3H +M+ = RSO3 M +H +阴离子交换：RNR4OH +X- = RNR4 X + OH- 应用：离子及可离解的化合物，氨基酸、核酸等。六.空间排阻色谱固定相：凝胶（具有一定大小孔隙分布）原理：按分子大小进行分离。小分子可以扩散到凝胶空隙，由其中通过，出峰最慢；中 等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶剂分子小, 故在最后出峰。全部在死体积询出峰。化学键合固定相：目就应用最广、性能最佳的固定相； 用化学反应方法通过化学键把有机分子结合到担体表而。 根据硅胶表而化

18、学反应不同，键合固定相分为四种类型：a.硅氧碳键型： 三SiCb.硅氧硅碳键型：三SDSi C化学键稳定，耐水、耐光、耐有机溶剂，应用最广；c.硅碳键型： 三SiCd.硅氮键型： 三SiN化学键合固定相的特点（1） 传质快，表而无深凹陷，比一般液体固定相传质快：（2） 寿命匕，化学键合，无固定液流失，耐流动和冲击；（3）耐水、耐光、耐有机溶剂，稳定；（4）选择性好，可键合不同官能团，提髙选择性；(5)有利于梯度洗脱。高效液相色谱仪由高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统五部分组成。 梯度洗脱：在分离过程中使两种或两种以上不同极性的溶剂，按一定程序连续改变它们之间的比 例，从而使流

19、动相的离子强度、极性、pH值相应地变化，达到提高分离效果，缩短分析时 间的目的。实质：改变溶剂极性以调整混合样品中各组分的R值作用：相当于气相色谱中的程序升温，是改变温度来达到提禹分离效果。紫外检测器应用最广，对大部分有机化合物有响应 原理：根据组分对特定波长紫外光的选择性吸收，组分浓度与吸光度遵守朗伯比尔定律。A = lg (/0/t)= EbeA：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； :摩尔吸光系数，单位L*mol- 1cm1 ； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位; c：溶液的摩尔浓度，单位mol-L- 1 ；原子发射光谱分析法的特点：(1)可多元素同时检测 各元素同时发射各自的特征

20、光谱；(2)分析速度快试样不需处理，同时对儿I 种元素进行定虽分析(光电直读仪);(3)选择性高各元素具有不同的特征光谱：(4)检出限较低(5)准确度较高10OWggl（-般光源）;ngg-KICP）5%10% （般光源）；1%（ICP）:(6)ICP-AES性能优越 线性范川46数呈级，可测高、中、低不同含虽试样: 缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。原子发射光谱仪通常由三部分构成：光源、分光仪、检测系统AES光源作用：为试样气化原子化和激发提供能源。种类：经典光源1.直流电弧2.低压交流电弧3 高压火花新光源：4、ICP (电感耦合高频等离子体) 电感耦合高频等离子体(ICP) 主要部分：

21、1.高频发生器自激式高频发生器，用于中、低档仪器；晶体控制高频发生器，输出功率和频率稳定性岛，可利用同轴电缆远距离传送。2.等离子体炬管三层同心石英玻璃管3.试样雾化器4.光谱系统ICP特点（1）温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元索激发，有很高的 灵敏度和稳定性；（2） 稳定性好，糟密度和准确度高，相对标准偏差1%；（3） 温度界而均匀，自吸效应小，线性范憎宽（46数量级），可测高、中、低不同含 蚩:试样；（4） 灵敏度高，检出限低，可达10-5ppm；（5） 原子化较完全，基体效应小，化学干扰少，Ai气体产生的背景干扰小；（6） 无电极放电，无电极污染；（7） 仪器价

22、格高，操作费用高（用Ai气）ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电； 缺点：对非金鳩测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高。 分析线：复杂元素的谱线可能多至数条，只选择其中几条特征谱线检验，称其为分析线; 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失的谱线； 灵敏线：最易激发的能级所产生的谱线，侮种元索都有一条或儿条谱线最强的线，即灵做 线。最后线也是最灵敏线； 共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是戢灵敏线、最后线；第一共振 线，最易发生，能虽最小； 原子在高温时被激发，发射某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子乂能吸收这一波长 的辐射，这种现象称为口吸现象。弧层越厚

23、，弧焰中被测元素的原子浓度越大，则自吸现象越严兼。当低原子浓度时，谱线不呈现自吸现象元素浓度低时，不出现口吸。随浓度增加，口吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全 吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀。AAS是一种基于气态的待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法 电热原子化技术的提出1959年里沃夫提出电热原子化技术，大大提向了原子吸收的灵敏度。原子吸收光谱分析的特点1.灵敏度髙：在原子吸收实验条件下，处于基态的原子数目比激发态多得多，故灵 做度高。其检出限可达10-9 g /ml （某些元索可更高）；2.选择性好：谱线简单，因谱线重魂引起的光谱干扰较小，即抗干扰能力强。分析 不同

24、元索时，选用不同元素灯，提高分析的选择性；3.具有较高的精密度和准确度：因吸收线强度受原子化器温度的影响比发射线小。 另试样处理简单。相对谋X（）l05%。 缺点：难熔元索、非金属元素测定困难、不能多元素同时分析（空心阴极灯）。11共振发射线：电子从基态跃迁到能皐最低的激发态时要吸收一定频率的光， 它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线。2.共 振吸收线：电子从基态跃迁至笫一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。3.共振线：共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。对大多数元素来说，共振线也是元素最灵敏的谱线。强度为10的平行光通过厚度为1cm的原子蒸汽时，一部分光

25、被吸收，透射光的强度Iv服从 朗伯-比尔定律；ItlOe-KvLIt为透射光强度，Kv为原子蒸汽对频率v的光的吸收系数，L为原子蒸汽的宽度。 上式可见：透射光强度和吸收系数Kv及辐射频率有关。谱线变宽1.自然宽度AvN在无外界彩响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度。2.多普勒变宽 v D由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故乂称为热变宽。一般可达103nm,是 谱线变宽的上要因索劳伦兹（Lorentz）变宽：待测原子和其他原子碰撞。随原子区压力增加而增大。赫鲁兹马克（Holtsmark）变宽（共振变宽）：同种原子碰撞。浓度高时起作用，在原子吸收中可忽略（4）自吸变宽5）场致变宽 外界

26、电场、带电粒于、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象；影响 较小；在一般分析条件下A Vo为主积分吸收在吸收线轮廓内，吸收系数的积分为积分吸收。表示原子蒸气吸收的全部能虽。吸 光原子数No越多，吸光曲线而积越人（峰越高），因此，理论上积分吸收与No成正比。 积分吸收与原子蒸气中吸收辐射的原子数成正比 这是原子吸收光谱分析法的重要理论依据。2兀 e Z ,、f me在原子吸收分析中需要使用锐线光源，测星谱线的峰值吸收，锐线光源需要满足的条件：（1） 光源的发射线与吸收线的vo致。（2） 发射线的A y 1/2小于吸收线的A v 1/2。提供锐线光源的方法：理想的锐线光源一空心阴极灯：1在达

27、平衡时，激发态原子数与基态原子数有一定比值。2基态原子数NO可近似等于总原子数N, No=N。3温度越高，Nj/NO值越大，即激发态原子数随温度升高而增加，J1按指数关系变化; 在相同的温度条件下，激发能越小，吸收线波长越长，Nj/NO值越大。光源（提供待测元素的特征光谱）应满足如下要求：（1） 能发射待测元素的共振线；（2） 能发射锐线；（3） 辐射光强度大，稳定性好。空极阴极灯是性能优良的锐线光源。发射的谱线强度较人；元索可以在空极阴极中多次減射和被激发，气态原子平均停留 时间较长，激发效率较高。热变宽很小 采用的工作电流一般只有儿毫安或儿十毫安，灯内温度较低，因此热 变宽很小；玉力变宽可

28、忽略由于灯内充气压力很低，激发原子与不同气体原子碰撞而引起的 压力变宽可忽略不计；共振变宽很小由于阴极附近的蒸气相金属原子密度较小，同种原子碰撞而引起的 共振变宽也很小；自吸变宽儿乎不存在由于蒸气相原子密度低、温度低使用空极阴极灯可得到强度大、谱线很窄的待测元素的特征共振线。火焰原子化装置包括：雾化器；燃烧器。燃烧器:全消耗型（试液宜接喷入火焰），预混合型（在雾 化室将试液雾化，然后导入火焰）石墨炉原子化法的特点优点：a.试样原子化是在惰性气体保护下，愈强还原性的石魁介质中进行的，有利于易形成难熔 氧化物的元索的原子化。 b.取样量少。c.试样全部蒸发，原子在测定区的平均滞留时间长，儿乎全部样

29、品参与光吸收，绝对灵放度Ko 10-910-13go 一般比火焰原子化法提 高儿个数址级。d.测定结果受样品组成的影响小。f.化学干扰小。缺点：a.糟密度较火焰法差（记忆效应），相对偏差约为412% （加样暈少）。b.有背景吸收（共存化合物分子吸收），往往需要扣背景标准曲线法 A = k*cx导致其弯曲的因素主要有：AAe发射线半宽度 AAa吸收线半宽度1.压力变宽：通常人e/A人al/5时，标准曲线是线性的；1/5A A e/A人a 1时，二者不成线性。2.非吸收光的影响：3.电离效应：灵敏度（S） c=A A/A c 或 Sm=A A/A m特征浓度 产生1%净吸收（7T-7S） /7T=

30、1/1OO的待测物浓度（cc）,或0.0044吸光度 值时溶液中待测元索的浓度。cc=0.0（M4A c/A A 单位：p g.ml -1/1%特征质量mc=0.0044A m/A A 单位：g/1%检岀限指能产生一个能够确证在试样中存在某元素的分析信号所需要的该元索的最小含呈。它以被测元素能产生三倍于标准偏差的读数时的浓度来表示：“灵敏度”和“检测限”是衡虽分析方法和仪器性能的重要指标AE电 人疋振 AE转生色团：含有77键的不饱和基团称为生色团助色团：本身没有生色功能但当它们与生色团相连时，就会发生n-n共純作用，增强生 色团的生色能力IR与UV的区别紫外（UV）当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，产生分子振动和转动 能级从基态到激发态的跃迁，分子的振动能虽比转动能暈大，当发生振动能级跃迁时，不可 避免地伴随有转动能级的跃迁，因而得到分子的振动转动光谱，称为红外吸收光谱 研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法戢活跃的研究领域之一。 液体接界电位产生的原因：各种离子具有不