9299.net
大学生考试网 让学习变简单
当前位置:首页 >> 农学 >>

现代仪器分析总结

现代仪器分析总结


σ 分析化学:是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关理论的科学。 分析化学分为化学分析和仪器分析 化学分析:利用化学反应及其计量关系进行分析的一类分析方法。 仪器分析:一般的说,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些 物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、 成分含量及化学结构等信息的 一类方法。
方法分类 光分析 主要分析方法 发射光谱分析、 火焰光度分析 分子发光分析法、 放射分析法 紫外-可见分光光度法 原子吸收分光光度法 红外光谱法、 核磁共振波谱法 比浊法、拉曼光谱法 折射法、干涉法 X-射线衍射法、电子衍射法 圆二色谱法 电化学分析 电位法 电导法 极谱法、溶出伏安法 色谱分析 气相色谱法、液相色谱法 薄层色谱法 热分析 质量分析 热导法、差热分析法 质谱法 两相间的分配 热性质 质荷比 辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射偏振方向的旋转 电极电位 电导 电流-电压 辐射的吸收 被测物理性质 辐射的发射

仪器分析的特点:1 灵敏度高,检出限低 2 选择性好 3 操作简便.分析速度快,易于实现自 动化 4 相对误差较大 5 需要价格比较昂贵的专用仪器 6 能进行无损分析 7 组合能力适应性 强,能在线分析 仪器分析方法的评价指标:1.精密度 2.准确度 3.选择性 4.灵敏度 5.检出限 6.标准曲线 仪器分析应用领域:1 社会:体育(兴奋剂) 、生活产品质量(鱼新鲜度、食品添加剂、农 药残留量) 、环境质量(污染实时检测) 、法庭化学(DNA 技术,物证)2 化学:新化合物 的结构表征;分子层次上的分析方法;3 生命科学:DNA 测序;活体检测;4 环境科学:环 境监测;污染物分析;5 材料科学:新材料,结构与性能;6 药物:天然药物的有效成分与 结构,构效关系研究;7 外层空间探索:微型、高效、自动、智能化仪器研制。 仪器分析发展趋势:1 引进当代科学技术的新成就,革新原有仪器分析方法,开发新仪器分 析方法 2 分析仪器实现小型化、自动化、数学化和计算机化 3 发挥各种仪器分析方法的特 长,实现不同仪器分析方法的联用。如气-质谱联用 4 各学科互相渗透,与各学科所提出的 新要求、新任务紧密结合,促进仪器分析的发展 5 仪器分析的发展,可为新理论、新技术的 研究提供强有力的研究手段,推动其飞速发展 光学分析法:以物质的光学性质为基础建立的分析方法 物质对光的吸收:当光与物质接触时,某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱 光与物质的相互作用:1.光的吸收、发射 2.光的透射、散射和折射 3.光的干涉、衍射和偏振 分子吸光分析法: 基于物质分子对光的选择性吸收而建立的分析方法。 它包括比色法和分子 吸收分光光度法 分子吸光分析法:1.比色法(基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法称为比色法,它分为 目视比色和光电比色法)2.分子吸收光谱法(紫外吸收分光光度法、可见吸收分光光度法和

红外吸收光谱法)3.分子吸收光谱产生原因 紫外可见吸收光谱法的特点:1 灵敏度高(适于微量组分的测定,一般可测定 10-6g 级的物 质)2 准确度较高(其相对误差一般在 1%~5%之内)3 方法简便(操作容易、仪器设备简 单、分析速度)4 应用广泛 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁而产生的。 有机化合物的分子吸收紫外-可见光能量后,价电子由基态跃迁到激发态。 电子跃迁的类型:1σ →σ ﹡跃迁(需能量;吸收峰——远紫外区;饱和烃类做紫外—可见 吸收光谱分析时的溶剂)2 n→σ ﹡跃迁(含有 n 电子的杂原子(O、N、S)的饱和化合物; 吸收峰——150~250nm 的紫外区;k—102~103L?moL-1 ?cm-1;中等强度吸收)3 兀→兀﹡ 跃迁(含有双键或三键的不饱和有机物发生此种越迁;吸收峰——200nm 附近;共轭体系吸 收峰向长波长方向移动,200~700nm;强吸收; 跃迁 n→兀﹡(含有杂原子的双键不饱 )4 和有机物发生此种跃迁;吸收峰——200~400nm 附近;弱吸收.) 生色团: 含有不饱和键,能吸收紫外,可见光产生兀→兀﹡或 n→兀﹡跃迁的基团 助色团:含有未成键电子,本身不产生吸收峰,但与生色团相连时,能使生色团吸收峰波长 向长波长方向移动,吸收强度增强的杂原子基团 吸收带:1R 吸收带(由于 n→兀﹡跃迁产生的吸收带;强度较弱,k﹤102L?moL-1?cm-1; 吸收峰 200~400nm 之间) 吸收带 2k (共轭体系中兀→兀﹡跃迁产生的吸收带; 吸收强度大, k﹥104L?moL-1 ?cm-1;吸收峰 217~280nm 之间)3B 吸收带(由于芳香族化合物的兀→ 兀﹡跃迁与苯环振动重叠而产生的精细结构吸收带; k≈ 102L?moL-1 ?cm-1; 吸收峰 230~ 270nm)4E 吸收带(由芳香族化合物的兀→兀﹡跃迁产生的,芳香族化合物的特征吸收; E1 强吸收 k﹥104L?moL-1 ?cm-1 吸收峰 185nm; 较强吸收 k﹥103L?moL-1?cm-1 吸 E2 收峰 204nm) 影响紫外一可见吸收光谱的因素:1 共扼效应(分子中的共轭体系由于大 兀 键的形成,使 各能级间能量差减小,跃迁所需能量降低。因此使吸收峰向长波方向移动,吸收强度随之加 强的现象) 助色效应 2 (当助色团与生色团相连时, 由于助色团的 n 电子与生色团的 兀 电 子共轭,结果使吸收峰向长波方向移动,吸收强度随之加强的现象)3 超共轭效应(由于烷 基的 σ 电子与共轭体系中的 兀 电子共扼, 使吸收蜂向长波方向移动, 吸收强度加强 的现象。但其影响远远小于共扼效应)4 溶剂效应(溶剂的极性强弱能影响紫外—可见吸收 光谱的吸收峰波长、吸收强度及形状) 各类有机化合物的紫外—可见吸收光谱:1 饱和有机化合物(饱和碳氢有机物σ →σ ﹡)2 不饱和有机化合物【 (1)含有孤立双键(或三键)的化合物吸收峰位于远紫外区。兀→兀﹡ (2)含有共轭双键(或三键)的化合物;吸收峰向长波长方向移动,吸收强度增强。 芳 】3 香族化合物 有机化合物分子结构的推断: 推测有机化合物所含的官能团 2 同分异构体的判别 3 配合物 1 的测定 4 纯度检查 5 定量分析 (多组分物质的定量分析 a.吸收光谱不重叠 b.吸收光谱单向重 叠 c.吸收光谱双向重叠 d.双波长分光光度法定量分析) 原子吸收分光光度法的优点: 1 灵敏度高 10-15~10-13g2 选择性好 3 精密度和准确度高 4 测定元素多 5 需样量少、分析速度快 共振线:电子从基态跃迁至能量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 谱线轮廓:原子群从基态跃迁至激发态所吸收的谱线(吸收线)并不是绝对单色的几何线,而 是具有一定的宽度 半宽度:通常以吸收系数等于极大值的一半(K0/2)处吸收线轮廓上两点间的距离(即两点间 的频率差)来表征吸收线的宽度。其数量级约为 10-3~10-2nm。原子发射线半宽度数量级为

(5×10-4~2 × 10-3nm) 自然宽度:在无外界影响时,谱线仍有一定的宽度 多普勒效应:从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来, 其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子 发出的光的频率为高。 原子吸收线的宽度受影响的主要因素:1.自然宽度 2.多普勒变宽(这是由于原子在空间作无 规则热运动所导致的) 又称为热变宽 3.压力变宽 (这是由于吸光原子与蒸气中原子或分子相 互碰撞而引起的能级稍微变化, 使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽 a 劳伦兹变 宽: 因和其它粒子碰撞而产生的变宽 b 共振变宽或赫鲁兹马克变宽: 因和同种原子碰撞而产 原子吸收的测量: 1.积分吸收(常将原子蒸气所吸收的全部能量称为积分吸收) 2.峰值吸收 光学系统及检测系统组成:1 光源【1.作用:辐射待测元素的特征光谱。2.光源需要满足要求 (1)能辐射锐线,发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度; (2)能辐射待测 元素的共振线,并且具有足够的强度,以保证有足够的信噪比。 (3)辐射的光强度必须稳定 且背景小,30 分钟之内漂移不超过 1%;噪声小于 0.1%; 原子化系统【1.作用:将试样 】2 中的待测元素转变成原子蒸气。2.试样原子化方法:火焰原子化法和无火焰原子化法(1) 火焰原子化装置 a.雾化器作用:将试液雾化要求:喷雾稳定、雾滴微小而均匀、雾化效率高 b 燃烧器 c.火焰(2)无火焰原子化装置(优点:提高原子化效率) 光学系统(外光束系 】3 统和分光系)4 统检测系统(检测系统主要由检测器、放大器、对数变换器、显示装置所组 成) 空心阴极灯具有下列优点:只有一个操作参数(即电流),发射的谱线稳定性好,强度高而宽 度窄,并且容易更换。 干扰及消除:1 物理干扰【试样在转移、蒸发和原子化过程中,由于试样任何物理特性(如 粘度、表面张力、密度等)的变化而引起的原子吸收强度下降的效应。物理干扰是非选择性 干扰,对试样各元素的影响基本是相似的。 化学干扰(被测元素原子与共存组分发生化 】2 学反应生成稳定的化合物,影响被测元素原子化。消除化学干扰的方法有:化学分离;使用 高温火焰;加入释放剂和保护剂)3 电离干扰(在高温下原子电离,使基态原子的浓度减少, 引起原子吸收信号降低,此种干扰称为电离干扰。电离效应随温度升高、电离平衡常数增大 而增大,随被测元素浓度增高而减小。加入更易电离的碱金属元素,可以有效地消除电离干 扰)4 光谱干扰(光谱干扰包括光谱通带内存在非吸收线、谱线重叠)5 背景干扰(背景干 扰也是光谱干扰,主要指分子吸收与光散射造成光谱背景) 校正背景吸收方法:1.用邻近非共振线校正背景 2.连续光源校正背景 3.赛曼效应校正背景 分析方法: 定量分析方法 a.标准曲线法 b 标准加入法 2 灵敏度和检出限 a 灵敏度及特征浓 1 度 b 检出限(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素的最小含 量,绝对检出限则用 m 表示) 电化学分析: 应用电化学的基本原理和实验技术,依据物质电学及电化学性质来测定物质 组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学 按测量方式不同电化学分析法:1 浓度与电参数关系 2 电参数突变 3 电极反应 化学电池:1 电极(将金属放入对应的溶液后所组成的系统)2 化学电池(简单的化学电池是由 两组金属-溶液体系组成的。化学能与电能的转换装置;电化学分析法中涉及到两类化学电 池)3 原电池(自发地将化学能转变成电能)4 电解电池(外电源提供电能,使电流通过电极,在 电极上发生电极反应的装置)5 电导池(只研究化学电池中电解质溶液导电特性,不考虑发生 的电化学反应)6 溶液中的电流(正、负离子的移动) 电极电位:金属浸于电解质溶液中,显示出电的效应,即金属的表面与溶液间产生电位差, 这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。可以将金属看成离子和自由电子构成。

以锌-硫酸锌为例(当锌片与硫酸锌溶液接触时,金属锌中 Zn2+的化学势大于溶液中 Zn2+的 化学势,则锌不断溶解到溶液中,而电子留在锌片上。结果:金属带负电,溶液带正电;形 成双电层)双电层的形成建立了相间的电位差;电位差排斥 Zn2+继续进入溶液;金属表面的 负电荷又吸引 Zn2+ ;达到动态平衡,相间平衡电位——平衡电极电位。 电极电位的测量规定: 将标准氢电极作为负极与待测电极组成原电池, 电位差即该电极的相 对电极电位,比标准氢电极的电极电位高的为正,反之为负 液体接界电位: 在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上, 存在着微小的电 位差 液体接界电位产生的原因:各种离子具有不同的迁移速率而引起 盐桥:饱和 KCl 溶液中加入 3%琼脂;K+、Cl-的扩散速度接近,液接电位保持恒定 1-2mV 电位分析:通过在零电流条件下测定两电极间的电位差(电池电动势),根据电动势与溶液 中某种离子的活度(或浓度)之间的定量关系来测定待测物质浓度的一种电化学分析法 电位分析的理论基础:能斯特方程(电极电位与溶液中待测离子间的定量关系) 对于氧化还原体系 Ox + ne- = Red 离子选择性电极(特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应。膜电极的关键:是一个称为选 择膜的敏感元件。敏感元件:单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。膜电位:横跨敏 感膜两侧溶液之间产生的电位差)又称膜电极 膜电位产生原因:溶液中的离子与电极敏感膜上的离子发生离子交换作用的结果 参比电极的原理:甘汞电极由金属汞和甘汞及氯化钾溶液所组成(Ag——AgCl 电极 电极 反应:AgCl +e → Ag + Cl-) 离子选择性电极分为以下几类:1 原电极 1)晶体膜电极【敏感膜:(氟化镧单晶片)组成: 少量 0.1%~0.5%EuF2 和 1%~5%CaF2, 晶格点阵中 La3+被 Eu2+,Ca2+取代,形成晶格空 穴内参比电极:Ag-AgCl 电极(管内)内参比溶液:0.1mol/LNaCl 和 NaF 混合溶液(F-用来控 制膜内表面的电位,Cl-用以固定内参比电极的电位】a 均相膜电极 b 非均相膜电极 2)非晶 体膜电极(非晶体膜电极,玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的玻璃电极。H+响 应的玻璃膜电极:敏感膜厚度约为 0.05mm。SiO2 基质中加入 Na2O、Li2O 和 CaO 烧结而 成的特殊玻璃膜)a 刚性基质电极 b 流动载体电极 2 敏化电极(敏化电极是指气敏电极、酶 电极、 细菌电极及生物电极等) 1)气敏电极 2)酶电极 (基于界面酶催化化学反应的敏化电极) 组织电极: 特性: 以动植物组织为敏感膜优点: 来源丰富, a. 许多组织中含有大量的酶 b. 性 质稳定,组织细胞中的酶处于天然状态,可发挥较 佳功效 c. 专属性强 d. 寿命较长 e. 制 作简便、经济,生物组织具有一定的机械性能 影响电位测定准确性的因素:1 测量温度 2 电动势测量 3 干扰离子 4 溶液特性 5 响应时间 6 迟滞效应 固定相:在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相 流动相:与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的另一相 色谱法:又称色层法或层析法,是一种物理化学分析方法,它利用不同溶质(样品)与固定 相和流动相之间的作用力(分配、吸附、离子交换等)的差别,当两相做相对移动时,各溶 质在两相间进行多次平衡,使各溶质达到相互分离 色谱法分类:1 按两相状态分类 1)气相色谱(GC)a 气固色谱(GS C)b 气液色谱(GS C) 2) 液相色谱(LC)a 液固色谱(LSC)b 液液色谱(LLC)3) 超临界流体色谱(SFC) 2.按分离机理分类吸附色谱法 1)分配色谱法 2)离子交换色谱法 3)凝胶色谱法或尺寸排阻色 谱法 3 .按固定相的外形分类 1)柱色谱 a 填充柱色谱 b 毛细管柱色谱 2)纸色谱 3)薄层色谱 色谱法的优点:1 分离效率高 2 分析速度快 3 检测灵敏度高 4 选择性好 5 多组分同时分析 色谱法的缺点:定性能力较差。为克服这一缺点,已经发展起来了色谱法与其他多种具有定

性能力的分析技术的联用 基线:色谱柱中仅有流动相通过时,检测器响应讯号的记录值。稳定的基线应该是一条水平 直线 峰高:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以 h 表示 保留值:1 死时间 tM (不被固定相滞留的组分(溶剂等)通过色谱柱所需时间。是从进样 开始到非滞留组分的峰顶对应的时间)2 保留时间 tR(试样从进样开始到柱后出现峰极大值 时所经历的时间,称为保留时间)3 调整保留时间 tR′(某组份的保留时间扣除死时间后称 为该组份的调整保留时间,即 tR′= tR-tM )4 死体积 VM (不被固定相滞留的组分进入 色谱柱至出现色谱峰最高点时所通过的流动相的体积)5 保留体积 VR (指从进样开始到被 测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积。 保留体积与保留时间 tR 的关系如下: VR = tR·F0) 6 调整保留体积 VR′(某组份的保留体积扣除死体积后,称该组份的调整保 留体积,即 VR′= VR- VM) 7 相对保留值(某组份 2 的调整保留值与组份 1 的调整保留值 之比,称为相对保留值) 度量色谱峰区域宽度: 标准偏差σ(即 0.607 倍峰高处色谱峰宽的一半) 半峰宽 W1/2 (即 1 2 峰高一半处对应的峰宽。它与标准偏差σ 的关系是: W1/2 = 2.354σ )3 峰底宽度 W(从色 谱峰两侧拐点作切线,这两根切线与基线交点之间的距离。W = 4σ ) 从色谱流出曲线上,得到信息是:l 根据色谱峰的个数,可以判断样品中所含组份的最少个 数 2 根据色谱峰的保留值(或位置) ,可以进行定性分析 3 根据色谱峰下的面积或峰高,可以 进行定量分析。4 色谱峰的保留值及其区域宽度,是评价色谱柱分离效能的依据 5 色谱峰两 峰间的距离,是评价固定相(和流动相)选择是否合适的依据 速率方程的启示: 为柱形的研究和发展提供理论依据 2 为操作条件的选择提供提供理论指 1 导 3 为色谱柱的填充提供理论指导 对柱形研究和发展的影响:1A=0?2Golay1957 年提出毛细管柱的概念 3 毛细管柱 A=0, H=B/u+Cu4 分离能力大大提高 5B=0?6 溶质在液体中的扩散系数 DL≈10-5cm2/s7 溶质在气 体中的扩散系数 Dg≈10-1cm2/s8DL 《Dg9 当采用液体做流动相时 B→010 液体做流动相时 可以选用更细的固定相,A↓11HPLC 柱效比 GC 要高 2~3 个数量级 容量因子 k 的影响:1 不同组分的 k 不同,测出的柱效不同 2 在气相传质阻力相中,k↑, Cg ↑ 理论上说 k 越小柱效越高,实际不可取 3 在液气相传质阻力相中,k↑,CL 先↑, 后↓,当 k=1 时,最大 4 希望 k 在一个合适的范围内,通过改变柱温,固定相,柱型参数 等可实现 柱温的影响:1 间接影响、十分复杂 2 对 k 影响,对扩散系数影响,从而对柱效产生影响, 但产生影响情况难以判断 对色谱柱填充理论的影响:柱径:根据速率方程,柱径越小,柱效越高,但柱径越小,固 定相越难填充均匀。柱长 L:柱长增加,总塔板数增加,但柱长增加,分离时间也增加。固 定相粒径 Dp:粒径减小,A 项减小,C 项减小,柱效增加。但粒径太小,不易填充,同时 A 项增大。液膜厚度:从柱效角度考虑,液膜越薄,柱效越高,但允许的进样量减少。固定 液和担体的配比一般在 5:100~26 :100 之间。更重要的是:不同沸点的物质,应采用不 同配比的固定相。


推荐相关:
网站首页 | 网站地图
All rights reserved Powered by 大学生考试网 9299.net
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@qq.com