仪器分析复习重点.ppt

仪器分析复习 第一部分色谱分析 1 色谱分析的分离原理2 固定相 流动相3 分配系数 分配比 分离度 相对保留值4 气相色谱仪的基本设备包括哪几部分 各有什么作用 5 色谱的定性 定量依据 6 气相色谱检测器根据检测原理可分为什么 气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离 气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离 组分在固定相与流动相之间不断进行溶解 挥发 气液色谱 或吸附 解吸过程而相互分离 然后进入检测器进行检测 色谱柱 进行色谱分离用的细长管 固定相 stationaryphase 管内保持固定 起分离作用的填充物 流动相 mobilephase 流经固定相的空隙或表面的冲洗剂 1 分配系数K在一定温度和压力下 组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值 2 分配比k 容量因子 分配比是指在一定温度和压力下 组分在两相间分配达平衡时 分配在固定相和流动相中的总质量比 相比 相对保留值r21 指组分2和组分1的调整保留值之比 相对保留值的特点是只与温度和固定相的性质有关 与色谱柱及其它色谱操作条件无关 相对保留值反映了色谱柱对待测两组分1和2的选择性 是气相色谱法中最常使用的定性参数 2 3色谱分离条件的选择一 分离度 resolution 相邻两色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽度平均值之比 用R表示 分离度可以用来作为衡量色谱峰分离效能的指标 R越大 表明两组分分离效果越好 保留值之差取决于固定液的热力学性质 色谱峰宽窄反映色谱过程动力学因素及柱效能高低 分离度是既能反映柱效又能反映选择性的指标 又称总分离效能指标或分辨率 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 2 5气相色谱检测器 GC检测器是把载气里被分离的各组分的浓度或质量转换成电信号的装置 1 浓度型检测器测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化 如热导检测器和电子捕获检测器 2 质量型检测器测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化 即检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的量成正比 如火焰离子化检测器和火焰光度检测器等 气相色谱仪的基本设备包括哪几部分 各有什么作用 气路系统 进样系统 分离系统 温控系统以及检测和记录系统 气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统 进样系统包括进样装置和气化室 其作用是将液体或固体试样 在进入色谱柱前瞬间气化 然后快速定量地转入到色谱柱中 分离系统 分离样品 色谱柱 控制温度系统 检测系统和数据处理系统 检测器把进入的组分按时间及其浓度或质量的变化 转化成易于测量的电信号 经过必要的放大传递给记录仪或计算机 最后得到该混合样品的色谱流出曲线及定性和定量信息 7 固定液选择的原理是 8 在色谱分析法中 为什么要测定定量校正因子 9 液相色谱中正相 反相色谱的定义及研究对象10 色谱定量分析公式 内标法11 色谱分离条件选择 如何提高柱效 第三节HPLC的主要类型及分离原理 1 液液分配色谱亲水性固定液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 主要应用于分离甾醇类 类脂化合物 磷脂类化合物 脂肪酸以及其他有机物 若流动相的极性大于固定液的极性 则称为反相液液色谱 非极性柱也称为反相柱 组分在两种类型分离柱上的出峰顺序相反 用于分离非极性至中等极性的分子型化合物 固定液的选择原则 相似相溶 对非极性混合物一般选择非极性固定液 各组分按沸点顺序出峰 沸点低的先出峰 沸点高的后出峰 对极性组分一般选择极性固定液 各组分按极性顺序出峰 极性小的先流出色谱峰 极性大的后流出色谱峰 分离非极性和极性混合物 一般选用极性固定液 非极性组分先出峰 极性大的后出峰 对易形成氢键的组分应选用氢键型固定液或极性固定液 组分按形成氢键能力的大小顺序出峰 2 内标法 有些组分不出峰 内标法 选择一种与样品性质相近的物质为内标物 加入到已知质量的样品中 进行色谱分离 测量样品中被测组分和内标物的峰面积 被测组分的质量分数 在测定相对校正因子时 常以内标物本身作为标准物 则fs 1 式中 Ai和As分别为样品中被测组分和内标物峰面积 fi为相对校正因子 m和ms分别为样品和内标物的质量 色谱分离条件选择减小柱内展宽 提高柱效 1 固定相 粒度小 均匀 以减小涡流扩散和流动相传质阻力 改进结构 采用大孔径和浅孔道的表面多孔型载体或全多孔微粒型载体 减少滞留流动相传质阻力 2 流动相 选用低粘度的流动相 有利于增大组分在溶剂中的扩散系数Dm 减少传质阻力 3 流速 从H U曲线可知 HPLC的最佳流速在流速很小处 减少流速有利于提高柱效 但为加快分析速度 常采用比最佳流速高数倍的流速 4 柱温 提高柱温 可降低流动相粘度 减少传质阻力 但柱温升高将使分辨率降低 柱寿命短 易产生气泡 一般在室温下进行 色谱定量分析中 为什么要用定量校正因子 在什么条件下可以不用校正因子 解 在利用归一化法分析校正因子相同的物质 如同系物中沸点相近的组分测定 可不考虑校正因子 同时使用内标和外标标准曲线法时 可以不必测定校正因子 在一个1m长的填充柱分离某镇药物A及其异构体B 它们保留时间分别为5 80min 6 60min 其峰底宽度分别为0 78min 0 82min 空气通过色谱柱需要1 10min 试计算 1 载气的平均线速度 2 A及B的分离度 3 达到分离度1 5时所需柱长 计算题 例 两物质A和B在30cm长的色谱柱上的保留时间分别为16 4和17 63min 有一不与固定相作用的物质 其在此柱上的保留时间为1 30min 物质A和B的峰底宽分别为1 11和1 21min 试问 1 柱分离度R 2 柱平均理论塔板数nav3 平均塔板高度Hav4 若要求R达到1 5 则柱长至少应为多少 已知物质A和B在水和正己烷中的分配系数 K c H2O c hex 分别为6 50和6 31 在一带水硅胶柱中分离 用正己烷为流动相 巳知相比为2 37 试计算 1 两物质的分配比 2 选择性系数 3 欲得到分离度为1 5时 需多少块塔板 4 若柱长为806cm 流动相的流速为7 10cm s 1 则需多长时间可冲洗出各物质 在某色谱仪操作条件下 分析某样品中的二氯乙烷 二溴乙烷及四乙基铅三组分 并选用甲苯为内标物 甲苯与样品的配比为1 10 测定结果如下 试求各组分的百分含量 1 化学电池可分为 电解池或原电池2 何谓指示电极及参比电极 3 电极电位的能斯特方程通式 4 以pH玻璃电极作为指示电极 饱和甘汞电极作参比电极测待测液的pH值 写出该化学电池的符号表示式 见书P113 5 离子选择性系数的定义 见书P118 6 盐桥是什么组成的 作用是什么 7 干扰电流及其消除方法 见书P162 8 什么是残余电流 它产生的原因是什么 它对极谱分析有什么影响 见书P162 第二部分电化学分析 8 控制电位库仑分析法与库仑滴定法在分析原理上有什么不同 控制电位厍仑分析法是直接根据电解过程中所消耗的电量来求得被测物质含量的方法 而控制电流库仑分析法即库仑滴定法 它是以100 的电流效率进行电解 使在电解中产生一种物质 库仑滴定剂 库仑滴定剂与被测物质进行定量的化学反应 反应的等当点可藉助于指示剂或其它电化学方法来指示 7 库仑分析法的基本依据是什么 为什么要使被分析物质以100 的电效率进行电解 因为库仑分析的理论依据是法拉第定律 根据这一定律 在一定的外加电压条件下 通过电解池的总电流iT 实际上是所有在电极上进行反应的电流的总和 电流效率表示被测物质电极反应所产生的电解电流ie占总电流的百分比 库仑分析中要求电极反应单纯 电流效率100 电量全部消耗在待测物上 只有当电流效率为100 时 通过溶液或者电解时所消耗的电量才能完全应用于被测物质进行电极反应 9 溶出伏安法包括两个过程 富集溶出 盐桥的组成和特点 高浓度电解质溶液正负离子迁移速度差不多 盐桥的作用 1 防止两种电解质溶液混和 消除液接电位 确保准确测定2 提供离子迁移通道 传递电荷 2 何谓指示电极及参比电极 试各举例说明其作用 解 指示电极 用来指示溶液中离子活度变化的电极 其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化 在一定的测量条件下 当溶液中离子活度一定时 指示电极的电极电位为常数 例如测定溶液pH时 可以使用玻璃电极作为指示电极 玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系 可以指示溶液酸度的变化 参比电极 在进行电位测定时 是通过测定原电池电动势来进行的 电动势的变化要体现指示电极电位的变化 因此需要采用一个电极电位恒定 不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准 这样的电极就称为参比电极 例如 测定溶液pH时 通常用饱和甘汞电极作为参比电极 例 用电解法从组成为0 01mol LAg 2mol LCu2 的混合液中分离Ag 和Cu2 已知铜的标准电极电位为0 345V 银的标准电极电位为0 779V 问 1 首先在阴极上析出的是铜还是银 2 电解时两者能否完全分离 3 外加电压应控制在什么数值上 Ag 与Cu2 完全分离 阳极电位等于1 23v vs SCE 不考虑超电位 解 1 首先求出两者的析出电位 它们的析出电位等于它们的平衡电位加上超电位 由于超电位很小 可忽略不记 因此 铜开始析出时 银的析出电位更正 银先析出 在电解过程中 随着Ag 的析出 其浓度逐渐降低 当其浓度降为10 7mol L时 可认为已析出完全 此时 银的析出电位为 银离子析出时 还比铜的析出电位正 所以可以通过电解将两者分离 Ag刚析出时 U外 E阳 E阴 1 23 0 681 0 549VAg完全析出时 U外 E阳 E阴 1 23 0 366 0 864V所以 外加电压控制在0 549V 0 864V之间时 Ag 和Cu2 完全分离 例 用银电极电解1mol L 1Br 1mol L 1SCN 1mol L 1Cl 0 001mol L 1IO3 和0 001mol L 1CrO42 的混合溶液 已知E AgBr Ag 0 071V E AgSCN Ag 0 09VE AgCl Ag 0 222V E AgIO3 Ag 0 36V E Ag2CrO4 Ag 0 446V 在银电极上最先析出的物质是哪一种 解在银电极上析出沉淀为氧化反应 Ag Br AgBr e 电极电位最负 最小 者最先氧化析出 计算题 如果要用电解法从组成为1 0 10 2mol LAg 1mol LCu2 的混合溶液中 使Ag 与Cu2 完全分离 试判断哪种离子先析出 铂电极的电位应控制在什么数值上 vs SCE 不考虑超电位 0 345v 0 80v 阳极电位等于1 23v 当有多种离子共存时 析出顺序 在阴极上 析出电位越正的组分 越易还原 在阳极上 析出电位越负的组分 越易氧化 对于同一种离子 当析出前后离子浓度相差105数量级时 即电解沉淀完全 计算 Cu2 为1 0 10 4mol L时 铜电极的电极电位 0 345v 第三部分光化学分析 1 原子发射光谱的产生 原子中外层电子从基态跃迁到更高的能级 2 为了获得较高的灵敏度和准确度 原子吸收分光光度计的光源应满足哪三个要求 3 在原子发射光谱法中 什么是元素的共振线 灵敏线 最后线 分析线 4 何谓发射光谱 5 何谓锐线光源 6 何谓等离子体 6 小知识点 原子吸收光谱分析仪的光源是 原子吸收分析中光源的作用是 A提供试样蒸发和激发所需的能量B产生紫外光C发射待测元素的特征谱线 原子吸收光谱法测定试液中的Pb 准确移取50ml试液2份 用铅空心阴极灯在波长283 3nm处 测得一份试液的吸光度为0 325 在另一份试液中加入浓度为50 0mg L 1铅标准溶液300 L 测得吸光度为0 670 计算试液中铅的浓度 mg L 1 为多少 用原子吸收法测定元素M时 由一份未知试样得到的吸光度为0 435 在9ml未知液中加入1ml100 g mL的M标准溶液 这一混合液得到的吸光度读数为0 835 计算未知液中M的浓度 g mL 9 8 g mL 第四部分波谱分析 1 分析分子产生红外吸收的条件 名词解释 1 分配系数2 指示电极3 参比电极4 膜电位5 分配比6 发射光谱7 锐线光源8 残余电流9 相对保留值10 分离度11 基态12 基线 问答题 1 简要说明气相色谱分析的基本原理2 控制电位库仑分析法与库仑滴定法在分析原理上有