text: 仪器分析小结
  仪器分析小结 一、基础内容
  化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质组成和含量的一类分析方法。
  （二）电化学分析法
  电化学分析导论
  被测样品：溶液 分析对象：具体物种（分子、离子） 分析方法：是将待测试液与适当的电极组成一个化学电池，通过测量电池的某些物理量，如电位、电流、 电导或电量等来确定物质的组成和含量或测定某些电化学性质。
  电位分析法：电位法、电位滴定法 电位法一般使用专用的指示电极，把被测离子的活（浓）度通过毫伏电位计显示为电位读数，再有能斯特 方程计算求其活度；电位滴定法类似于化学滴定法，是利用电极电位在化学计量点附近的突变来代替指示 剂的颜色变化来确定滴定终点。
  伏安法与极谱法
  液相传质方式：对流、电迁移、扩散 直流直谱装置：以滴汞电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极组成的电解池 干扰电流及其消除方法: 残余电流：来源于微量杂志的氧化还原所产生的电流，采用作图法加以扣除 迁移电流：加入大量支持电解质可以消除
  电解和库仑法
  过电压：指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的 10%，并且持续时间大于 1 分钟的长时间电压变动现象 过电位：电极的电位差值，无电流通过（平衡状态下）和有电流通过之电位差值。
  （三）光学分析法
  光化学分析导论
  4、基于 Raman 散射的光谱法 光谱仪的组成： 稳定光源系统→试样引进系统→波长选择系统→检测系统→信号处理或读出系统 光谱仪分类：吸收光谱仪、吸收/发射和发散射光谱仪以及发射光谱分析仪 光源系统（一般指常见光源） ：连续光源、线光源、脉冲光源 波长选择系统：单色器、滤光片、棱镜、光栅、狭缝 检测系统：理想的检测器、光电检测器（硒光电池、真空管电管、光导电检测器、硅二极管、光电倍增器、 硅二极管阵列、电荷转移器件、、热检测器（真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器） ）
  原子光谱法的基础 原子能级：原子有原子核和核外电子组成，核外电子按照一定规律排列在一定轨道绕核运动，由于不同轨道的能级不同，所以每个电子的能量也由它所处的能级所决定的，意即不同能量的电子发生跃迁时所需的激发能是不一样的。
  原子发射光谱分析的特点：
  光谱定性分析可靠、灵敏、快速、 简便、应用范围广。
  ●一次分析可以同时测得样品中多种元素的含量。
  定义：AAS 是基于物质产生的原子蒸气对特定的谱线（通常是待测元素的特征谱线）的吸收作用来进行定量 分析的一种方法。
  使用灯电流过小，放电不稳定；灯电流过大，溅射作用增强，原子蒸气密度增大，谱线变宽，甚至引起自吸， 导致测定灵敏度降低，灯寿命缩短。
  为了获得稳定的发射强度，在使用前要进行预热，根据不同元素灯的性质预热时间也不同，一般在 5~10 分钟。
  紫外-可见光分光光度法
  单色光——具有相同能量（相同波长）的光。
  混合光（复合光）——具有不同能量（不同波长）的光复合在一起。
  互补色：
  λmax（最大吸收波长）——吸收曲线中，吸光度最大处的波长，是定性鉴别物质的基础。
  吸收曲线——以波长 λ 为横坐标，吸光度 A 为纵坐标作图所得曲线。
  光吸收具有选择性和加和性。
  红外光谱——又称为分子振动转动光谱，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，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃 迁，从而形成的分子吸收光谱。
  一般指有机物质在 4000~400cm-1 红外线的照射下，选择性的吸收其中某些 频率后，用红外光谱仪记录所形成的吸收谱带。
  红外活性分子——产生红外吸收的分子，如非对称分子。
  7.溶剂影响 红外光谱的最大特点是具有特征性。
  基团频率——与一定的结构单元相联系的振动频率。
  核磁共振定量分析的基础是结构分析。
  优点：定性测定不具有破坏性，定量测定不需标样，灵敏度、精确度、准确度及分析速度高。
  核磁共振谱定量分析的基础：各化学环境不同的质子吸收蜂的面积，只与所包含的质子数有关，可直接根据各共振峰积分值的比值推算所代表的各自旋核的数量。
  1.内标绝对测定法 常用内标：六甲基环三硅氧烷和六甲基环三硅胺 2.外标绝对测定法 样品和外标分别放置在两只核磁管中测定，二管直径必须相同，最好使用同一支样品管。
  样品和外标必须交叉重复测定以提高分析的准确性。
  3.相对含量测定法 被测样品是由若干已知化合物组成，如果没有合适的内标化合物时，可采用以其中一个组分做“标样” 。
  峰高与自旋-自旋弛豫常数有关，而后者与化合物的类型有关，受局部磁场的影响，故不能直接用于定量。
  被积信号过于接近而无法准确测定各质子峰积分面积时，可考虑用峰高法进行定量分析，通过实验求出峰 高与含量之间的关系，校正误差。
  （四）质谱法
  质谱仪：进样系统、离子源、质量分析器、检测器、计算机系统 药用植物中的组分提取分析： 低极性组分——GC-MS 大极性组分、生物大分子——HPLC-MS 蛋白质测定：基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS） 、电喷雾质谱（ESI-MS） 。
  蛋白质分子量测定： 1、多肽与蛋白质的 ESI-MS 分析采用正离子方式进行，ESI-MS 可以产生多电荷离子峰使检测的分子质量范围扩大。
  （五）色谱法
  色谱法导论
  色谱法是一种重要的分离分析方法，它是根据组分与固定相和流动相的作用力不同而达到分离目的。
  保留值： 1、死时间(t0 )——不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，与色谱柱的空隙体积成正比。
  流动相平均流速：
  ，L 为柱长
  2、保留时间(tR )——试样从进样到出现峰极大值时的时间。
  V0=t0Fco，Fco：柱出口的载气流速(ml/min) 5、保留体积(VR)——从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。
  两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先 决条件。
  3、峰（底）宽 W——色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。
  色谱流出曲线的意义： 色谱峰数——样品中单组份的最少个数； 色谱保留值——定性依据； 色谱峰高或面积——定量依据； 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标； 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。
  分配系数 K——一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相浓度的比值。
  分配比（容量因子或者保留因子）k——一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相质量的比值。
  速率理论认为： 单个组分粒子在色谱柱内的运动是高度不规则的、随机的，在柱中随流动相前进的速度是不均一的。
  塔板 理论研究的是平衡态，速率理论则从动态角度出发，提出改变色谱条件、控制流速、提高分离效率的理论。
  色谱分离条件选择：
  1、两组份峰间距足够远：由各组份在两相间的分配系数（k）决定，即由色谱过程的热力学性质决定。
  被分离物质 非极性 中等极性 极性能形成氢键的试样 常用检测器 浓度型 热导检测器(TCD) 电子捕获检测器(ECD) 氢焰离子化检测器(FID) 质量型 火焰光度检测器(FPD) 热离子化检测器(TID) 速率理论应用 1、 （A=2λdp）减小 A：粒度较细，颗粒均匀， 一般为 60~80 目或 80~100 目的填料。
  （2）Dg 与载气的分子量的平方根成反比，随柱温升高而增大，随柱压增大而减小。
  3、减小 C：固定相的液膜厚度要薄；组分在液相中的扩散系数要大。
  2、增大 n：峰宽变窄。
  按沸点顺序，沸点低者先出柱。
  按形成氢键的能力大小出柱。
  柱长选择原则：在达到一定分离度的条件下，应使用尽可能短的柱。
  2、检测室温度高于或至少等于柱温。
  定量分析的依据：在恒定的实验条件下，峰面积（或峰高）与组分的（含）量成正比。
  同一检测器对不同物质具有不同的响应灵敏度。
  高效液相色谱法（HPLC）——在经典液相色谱法的基础上，引入了气相色谱法的理论和实验技术，以高压 输送流动相，采用高效固定相及高灵敏度检测器，发展而成的现代液相色谱分析方法。
  具有分离效率高、 选择性好、分析速度快、检测灵敏度高、操作自动化和应用范围广的特点。
  （II）HPLC 与 GC 比较 相同：兼具分离和分析功能，均可以在线检测 区别：分析对象和流动相的差别
  1、GC： 分析可气化、热稳定性好且沸点较低的样品；采用惰性气体为流动相，组分与流动相无亲合作用力，只与 固定相作用；实验过程常需加温。
  2、HPLC： 分析样品范围广，不受样品挥发性和热稳定性的影响；流动相为液体，种类较多，选择余地广；一般常温 进行。
  HPLC 分类： 按固定相的聚集状态分为液液色谱法（LLC）和液固色谱法（LSC） ； 按分离机制分为分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法、空间排阻色谱法； 最常见的是化学键合相色谱法、离子抑制色谱法、离子对色谱法等，其他如亲和色谱法、手性色谱法、胶 束色谱法和电色谱法等。
  化学键合相色谱法：以化学键合相为固定相的色谱法，适用于分离几乎所有类型的化合物，是应用最广的色谱法。
  其均一性和稳定性好；柱效高，重现性好；分离选择性高。
  化学键合相：采用化学反应的方法，将官能团键合在载体表面所形成的固定相。
  具有使用过程中不流失、 化学稳定性好、适于梯度洗脱、载样量大等特点。
  非极性键合相：表面基团为非极性烃基，如十八烷基（C18） 、辛烷基（C8）和苯基等，最常用是 C18（ODS） 。
  一般来说，长链烷基可使得样品保留时间延长，分离的选择性增加，且载样量提高，稳定性好。
  弱极性键合相：常见的有醚基和二羟基键合相，使用 较少。
  极性键合相：常用的有氨基和氰基键合相。
  极性键合相的分离选择性决定于键合相的种类、流动相的强度和样品的性质。
  1、正相键合相色谱中，组分极性越强，吸附越牢，越后洗脱出柱；固定相极性增加，组分保留时间变大， 洗脱减慢；流动相极性增加，洗脱能力增强，组分保留时间变小，洗脱加快。
  HPLC 固定相：颗粒细且均匀；传质快；机械强度高，能耐高压；化学稳定性好，不与流动相发生化学反应。
  HPLC 流动相：不与固定相发生化学反应；对样品有适宜的溶解度；必须与检测器相适应；纯度要高，粘度 要小。
  使用前，需用微孔滤膜过滤，同时还要脱气。
  在正相和反相色谱中，流动相极性强弱与洗脱能力是相反的——相似相溶 HPLC 速率方程：H=A+Cmu+Csmu，降低流速，可增加 H，但流速太低，分析时间长。
  课件给出数值：R=8.314、F=96487，实际用下式即可：
  S——灵敏度或响应值，1ml 载气携带 1mg 某组分通过检测器所产生的电压，或者每秒钟 1g 组分被载气携带通过检测器所产生的电压。
  3、朗伯-比尔定律
  E 分为摩尔吸光系数 ε 和质量吸光系数
  ，两者关系为：
  ，其中 M 为分子量。
  4、色谱基本公式
  （3）分配系数和保留因子
  分配系数：
  ，保留因子：
  色谱分离方程：
  ，其中 α=k2/k1，分离因子
  5、电磁辐射基本公式
  6、荧光分析
  7、NMR 定量
  ，其中， （4）相对含量测定：
  ，M：分子量，n：质子数
  三、复习题（基本内容以外的补充）
  1、为什么不用峰宽来计算理论塔板数？
  答：因为实际流出曲线图上色谱峰并不规整，不便于求出峰宽，所以选用较易取得的半峰宽。
  2、怎样提高色谱柱的理论塔板数 n，从而提高色谱柱的效率？
  （1）根据 速率理论，减小固定相粒度，增大其均匀性，减小流动相粘度，以及控制合适的柱温、选择合适的流动相 线速度，有助于理论塔板高度的减少； （2）加长色谱柱工作部分可以增加有效柱长。
  一般来说，由于色谱 柱的强度限制、色谱仪本身的限制，常通过减少理论塔板高度来提高理论塔板数。
  3、怎样装柱才能提高色谱柱的效率？
  答：根据实际需要，一般固定相颗粒应当小且均匀，选择合适固定液加入，且应当适量，既保证均匀完全
  的涂覆，又尽可能薄。
  此外，装柱应当均匀无气泡，沉降充分不分层。
  只要在柱内有合适的固定相与流动相中的被分离物结合，并能保证 k 值合适，就能选用空心柱 进行色谱分离。
  例如，空心毛细管气相色谱在毛细管内壁涂覆固定液，既能保证合适的 k，又能增大有效 柱长、减弱涡流等影响，提高柱效。
  实际操作中，要根据所用色谱、固
  定相颗粒大小、流动相的性质、柱温等选择合适的流速。
  对于 HPLC，降低流速有利于减小 H，提高柱效， 但是流速过低，分离时间又太长，应根据具体情况合理选择。
  6、在 AAS 中，吸收度与原子浓度的关系如何？
  答：AAS 也遵循朗伯-比尔定律，积分吸收与待测元素原子的总数呈简单的线性关系。
  一般情况下，常采用 峰值吸收来进行定量分析。
  此时要求光源的吸收线与原子吸收线的中心频率一致，所用光源为锐线光源， 而吸光度与浓度的关系可简化为：A=Kc。
  7、固定相粒度大小对速率理论中的哪些因素有影响？
  8、毛细管电泳与高效液相色谱比较有哪些不同，毛细管电泳有哪些特点？
  答：相比 HPLC，HPCE 的特点可概括为：高效、快速、低耗、应用广泛。
  9、为什么毛细管电泳法有很高的理论塔板数？