仪器与药物分析》考试大纲,复习必备.ppt

第二章 气相色谱法 一、气相色谱仪的组成及作用 二、基本术语 三、色谱法的分类（按流动相和固定相分） 四、色谱分析理论基础 1. 色谱分析的基本原理（P8-11） 2. 色谱分离的基本理论（11-16） 1. 色谱分析的基本原理（P8-11） v分配原理 v吸附原理 v出峰顺序与分配系数、分配比的关系 2. 色谱分离的基本理论（11-16） v塔板理论 v速率理论：H = A +B/U +CU v分离度R ：分离完全R = 1.5 五、固定液的选择：相似相容原则(P32-33) 六、检测器 v检测器的分类 v检测器的工作原理（热导池、氢火焰） v检测器的应用 七、色谱定量分析方法 v校正因子：绝对校正因子、相对校正因子 v归一化法 v内标法：标准曲线法、比较法 v外标法 八、复习时结合习题和实验 第三章 高效液相色谱法 v高压 高速 高效 高灵敏度 v高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分 析方法。（气相色谱法难以进行分析） 一、 高效液相色谱法的特点 二、高效液相色谱仪主要部件 v高压输液泵 v梯度淋洗装置 v进样装置 v高效分离柱 v检测器 紫外检测器 光电二极管阵列检测器 示差折光检测器 荧光检测器 三、基本原理与主要分离类型 1. 液-液分配色谱 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； 流动相：对于亲水性固定液，采用疏水性流动 相，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。 2. 液-固吸附色谱 基本原理：组分在固定相吸附剂上的吸附与解 吸。 适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样， 对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性； 3 .离子交换色谱 基本原理：组分在固定相上发生的反复离 子交换反应。 应用：离子及可离解的化合物，氨基酸、核 酸等。 4. 离子对色谱 原理：将一种（或多种）与溶质离子电荷相反 的离子（对离子或反离子）加到流动相中使其与溶 质离子结合形成疏水性离子对化合物，使其能够在 两相之间进行分配。 固定相：凝胶(具有一定大小孔隙分布)； 原理：按分子大小分离。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。 可对相对分子质量在100-105范围内的化合物按 质量分离 5. 尺寸排斥色谱 6. 亲和色谱 原理：利用生物大分子和固定相表面存在的某 种特异性亲和力，进行选择性分离。 四、 流动相选择 在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。 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。 常用溶剂的极性顺序： 水(最大) 甲酰胺 乙腈 甲醇 乙醇 丙醇 丙酮 二氧六环 四氢呋喃 甲乙酮 正丁醇 乙酸乙酯 乙醚 异丙醚 二氯甲烷氯仿溴乙烷苯四氯化碳二硫化碳 环己烷己烷煤油(最小) 五、分离类型选择 第四章 电位分析法 一、 什么是电分析化学法 电分析化学法利用物质的电学及电化学 性质来进行分析的方法。 二、电分析化学法分类： v 第一类：通过试液的浓度在某一特定实验条 件下与化学电池中某些物理量的关系来进行分析。 电位分析法（物理量：电极电位） 电导分析法（物理量：电阻） 库仑分析法（物理量：电量） 伏安分析法（物理量：电流 电压曲线） v 第二类（电容量分析法）：以上述电物理量的 突变作为滴定分析中终点的指示。 电位滴定 电流滴定 电导滴定 v 第三类（电重量法、电解分析法）：将试液 中某一个待测组分通过电极反应转化为固定相 （金属或起氧化物），然后有工作电极上析出的 金属或其氧化物的质量来确定该组分的量。 电分析化学法的优点 仪器设备简单； 分析速度快； 灵敏度高； 选择性好; 应用范围广泛 v电化学基础理论的研究 v有机化学的研究 v药物化学的研究 v生物化学的研究 v临床化学的研究 v环境生态的研究 应用范围广泛： 三、电位分析法原理 v 电位分析法：用一指示 电极和一参比电极与试液组 成化学电池，在零电流条件 下测定电池的电动势，依此 进行分析的方法。 v 包括： 直接电位法和 电位滴定法 v 什么是直接电位法？根据电极电位与待测组分 活度之间的关系，利用测得的电位差值（或电极电 位值）直接求得待测组分的活度（或浓度）的方法 。 v 什么是电位滴定法？根据滴定过程中电位差 （或电极电位）的变化来确定滴定终点的容量分 析法。 电位分析法的理论基础是什么？ 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 四、膜电位及其选择性(p114) 2. 考虑到共存离子产生的电位，则膜电位的一般 式可写成为： 1. (1) 对阳离子响应的电极，K 后取正号；对负离子响应 的电极，K 后取负号。 (2) Ki, j 称之为电极的选择性系数， 其意义为：在相同的测定条件下，待测离子和干扰离子 产生相同电位时待测离子的活度ai与干扰离子活度aj的比值: 3. 4. 线性范围、检测下限、级差（斜率） 五、 电位分析法的应用 1. 直接电位法 （1） （2）离子活度(或浓度)的测定原理与方法（P127） 将离子选择性电极（指示电极）和参比电极插入试液可以 组成测定各种离子活度的电池，电池电动势为： 离子选择性电极作正极时， 比较法 对阳离子响应的电极，取正号； 对阴离子响应的电极，取负号。 离子选择性电极作负极时， 对阳离子响应的电极，取负号； 对阴离子响应的电极，取正号。 标准曲线法 用测定离子的纯物质配制一系列不同 浓度的标准溶液，并用总离子强度调节缓 冲溶液（Totle Ionic Strength Adjustment Buffer简称TISAB）保持溶液的离子强度相 对稳定，分别测定各溶液的电位值，并绘 制: E - lg ci 关系曲线。 注意：离子活度系数保持不变时，膜电位才与log ci呈线 性关系。 E lg ci 总离子强度调节缓冲溶液 （Totle Ionic Strength Adjustment Buffer简称TISAB） TISAB的作用： 保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定； 维持溶液在适宜的pH范围内，满足离子电极的要求； 掩蔽干扰离子。 测F-过程所使用的TISAB典型组成：1mol/L的NaCl， 使溶液保持较大稳定的离子强度；0.25mol/L的HAc和 0.75mol/L的NaAc, 使溶液pH在5左右；0.001mol/L的柠檬 酸钠, 掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。 标准加入法(p129) E-V曲线法：图（a） 简单，准确性稍差。 E/V - V曲线法：图（b） 一阶微商由电位改变量与滴定 剂体积增量之比计算之。 曲线上存在着极值点，该点对 应着E-V 曲线中的拐点。 2E/V 2 - V曲线法：图（c） 2E/V 2二阶微商。 计算： 2 . 电位滴定分析法 v离子选择性电极 pH玻璃电极、F-电极的构造、组成及 使用注意事项。 第八章 原子吸收光谱谱法 1. 电子跃迁 v 原子吸收是指呈气态的自由原子对由同类原子辐 射出特征谱线所具有的吸收现象。 v 原子发射和原子吸收都与原子的外层电子在不同 能级之间的跃迁有关。当电子从低能级跃迁到高能级 时，必须吸收相当于两个能级差的能量；而从高能级 跃迁到低能级时，则要释放出相对应的能量。 一、 原子吸收光谱的产生 低 高 hv 2. 共振吸收线和共振发射线 v当电子从基态跃迁到第一激发态时，所吸收能量 对应的光谱线叫做共振吸收线； v而由第一激发态跃迁回到基态时，所所释放能量 对应的光谱线叫做共振发射线。 v共振吸收线和共振发射线也称做共振线。 3. 元素的特征谱线 （1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态第一激发态: 跃迁吸收能量不同具有特征性。 （2）各种元素的基态第一激发态 最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。 （3）利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定 量分析 二、原子吸收光谱分析基本原理 1. 原子吸收线的形状和展宽的原因 2. 锐线光源需满足的条件 v发射（光源）线与吸收线的v一致 v发射线的v1/2吸收线的v1/2 3. 定量基础 A=lg(I0/I)=K c 三、 原子吸收光谱仪 1. 原子吸收光谱仪的组成 光源 原子化系统 分光系统 检测系统 2.特点 (1)采用锐线光源 (2)单色器在火焰与 检测器之间 (3)原子化系统 四、干扰和抑制 v 光谱干扰及抑制 v物理干扰及抑制 v化学干扰及抑制（结合实验） v背景干扰及抑制 五、 定量分析方法 1. 标准曲线法 2. 标准加入法 取若干份体积相同的试液（cX），依次按比例加入不同量的 待测物的标准溶液（cO），定容后浓度依次为： cX ， cX +cO ， cX +2cO ， cX +3cO ， cX +4 cO 分别测得吸光度为：AX，A1，A2，A3，A4。 以A对浓度c做图得一直线，图中cX点即待测溶液浓度。 比较法和作图法 第九章 紫外-可见分光光度法 一、紫外可见吸收光谱的产生 1. 紫外可见吸收光谱是分子光谱 紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。 波长范围：100-800 nm. (1) 远紫外光区: 100-200nm (2) 近紫外光区: 200-400nm (3)可见光区:400-800nm 可用于结构鉴定和定量分析。 电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱。 2. 物质分子内部有哪三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动 （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动 （3）分子本身绕其重心的转动 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即 EEe+Ev+Er evr 能级跃迁 紫外-可见光谱属于电子 跃迁光谱。 电子能级间跃迁的同时 总伴随有振动和转动能级间 的跃迁。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动能级间 跃迁产生的若干谱线而呈现 宽谱带。 二、 有机物吸收光谱与电子跃迁 1紫外可见吸收光谱由哪些电子跃迁？ 有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果： 电子、电子、n电子。 分子轨道理论：成键轨道反键轨道。 当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反 键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为： n 200nm的 光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，增 强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度 增加)，这样的基团称为助色团。 4. 什么是红移与蓝移？ 有机化合物的吸收谱带 常常因引入取代基或改变溶 剂使最大吸收波长max和吸 收强度发生变化: max向长波方向移动称 为红移，向短波方向移动称 为蓝移 (或紫移)。吸收强度 即摩尔吸光系数增大或减 小的现象分别称为增色效应 或减色效应，如图所示。 5. 跃迁 所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃 迁； 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长200 nm； 例：甲烷的max为125nm , 乙烷max为135nm。 只能被真空紫外分光光度计检测到； 作为溶剂使用； s p * s * RK E,B n p E 6. n跃迁 所需能量较大。 吸收波长为150250nm，大部分在远紫外区，近 紫外区仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等 杂原子)均呈现n * 跃迁。 7. 跃迁 所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫 外端或近紫外区，max一般在104Lmol1cm1 以上，属于强吸收。 （1） 不饱和烃*跃迁 K带共轭非封闭体系的 * 跃迁 （2）芳香烃及其杂环化合物 苯： E1带180184nm； =47000 E2带200204 nm =7000 苯环上三个共扼双键的 *跃迁特征吸收带； B带230-270 nm =200 *与苯环振动引起； 含取代基时， B带简化， 红移。 max（nm） max 苯254200 甲苯261300 间二甲苯263300 1，3，5-三甲苯266305 六甲苯272300 三、 基本组成 光源 单色器样品室检测器显示 1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有 足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光区：钨灯作为 光源，其辐射波长范围 在3202500 nm。 紫外区：氢、氘灯。 发射185400 nm的连 续光谱。 2.单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任 波长单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； 聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚 焦至出射狭缝； 出射狭缝。 3. 样品室 样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附 件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石 英池，可见区一般用玻璃池。 4. 检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号， 如：光电池、光电管、光电二极管或光电倍增管(目前常用) 。 5. 结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪 器自动控制和结果处理 四、分光光度计的类型 1.单光束 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度 ，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很 高的稳定性。 2.双光束 自动记录，快速全波段 扫描。可消除光源不稳定 、检测器灵敏度变化等因 素的影响，特别适合于结 构分析。仪器复杂，价格 较高。 3.双波长 将不同波长的两束单色光(1、2) 快速交替通过同 一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。 =12nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。 五、 测定条件的选择 1.选择适当的入射波长 一般应该选择max为入射光波长。 如果max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍 低但能避免干扰的入射光波长。 2.选择合适的参比溶液 为什么需要使用参比溶液？ 测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。 参比溶液的选择一般遵循以下原则： 若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收， 其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液； 若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试 液本身无吸收，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液 ； 若待测试液在测定波长处