仪器分析-裴明佳.doc

学号： 0904240135 仪器分析课程总结2010 2011学年 秋季 学期学 院：材料科学与工程学院 专业班级： 高分子09-1班 姓 名： 裴明佳 仪器分析 学科简介英文：instrument analysis 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。仪器分析与化学分析(chemical analysis)是分析化学(analytical chemistry)的两个分析方法。 仪器分析的分析对象一般是半微量(0.01-0.1g)、微量(0.1-10mg)、超微量(0.1g)组分的分析，准确度高。 仪器分析大致可以分为：电化学分析法、核磁共振波谱法、原子发射光谱法、气相色谱法、原子吸收光谱法、高效液相色谱法、紫外-可见光谱法、质谱分析法、红外光谱法、其它仪器分析法等。一、发展历程经过19世纪的发展，到20世纪2030年代，分析化学已基本成熟，它不再是各种分析方法的简单堆砌，已经从经验上升到了理论认识阶段，建立了分析化学的基本理论，如分析化学中的滴定曲线、滴定误差、指示剂的作用原理、沉淀的生成和溶解等基本理论。 20世纪40年代以后，一方面由于生产和科学技术发展的需要，另一方面由于物理学革命使人们的认识进一步深化，分析化学也发生了革命性的变革，从传统的化学分析发展为仪器分析。 二、不同分析法 现代仪器分析涉及的范围很广，其中常用的有光学分析法、电化学分析法和色谱法。光学分析法是基于人们对物质光谱特性的认识而发展起来的一种分析测定方法。17世纪牛顿将白光分成了光谱以后，科学家对光谱进行了研究。19世纪前半期，人们已经把某一特征谱线和某种物质联系了起来，并提出了光谱定性分析的概念。在此基础上，德国化学家本生和物理学家基尔霍夫合作设计并制造了第一台用于光谱分析的光谱仪，实现了从光谱学原理到光谱分析的过渡，产生了一种新的分析方法即光谱分析法。19世纪后半期，人们又对光谱定量分析的可能性进行了探讨。1874年，洛克厄通过大量实验得出结论，认为光谱定量分析只能依据光谱线的强弱。到20世纪，用光电量度法测定了光谱线的强度，后来，光电倍增管被应用于光谱定量分析。与此同时，光谱分析中的另一种方法即利用物质的吸收光谱的吸收光度法，也得到了发展。 三、仪器色谱分析法简介仪器分析:在定性分析方面,侧重于对有机物的结构进行鉴定与表征;在定量分析方面,侧重对复杂化合物的快速分离和实现高灵敏度的成分分析.现代仪器分析适合在科学研究中发现和研究新物质.使有些用常规分析方法无法实现或需要几年时间才能完成的研究工作缩短到几天或几小时.现代仪器分析学习的主要内容包括:核磁共振(NMR),红外光谱(IR),紫外光谱(UV),质谱(MS),气相色谱(GC),液相色谱(LC),气相色谱与质谱联用(GC/MS)技术和液相色谱与质谱联用(LC/MS)技术。其中气相色谱实现色谱分离的先决条件是必须具有固定相和流动相。色谱分离的内因是固定相与被分离各组分发生的吸附（或分配）作用的差别，微观解释就是分子键相互作用力的差别。外因是由于固定相的不间断流动，使被分离组分与固定相发生反复多次的吸附、解析过程，这样就使那些在同一固定相上的移动速度吸附（或分配）系数只有微小差别的组分在固定相上的移动速度产生了很大的差别，从而达到各个组分的完全分离。高效液相色谱分析有液液分配色谱法、液固吸附色谱法、离子型交换色谱法和空间体积排阻色谱法四种。其中：（1）液液分配色谱 流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶（极性不同，避免固定液流失），有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配 LLPC与GPC有相似之处，即分离的顺序取决于K，K大的组分保留值大；但也有不同之处，GPC中，流动相对K影响不大，LLPC流动相对K影响较大。 而液相色谱分析有分以下几种：a. 正相液 液分配色谱法（流动相的极性小于固定液的极性）、b. 反相液 液分配色谱法 （ 流动相的极性大于固定液的极性）。液 液分配色谱法的缺点主要是尽管流动相与固定相的极性要求完全不同，但固定液在流动相中仍有微量溶解；流动相通过色谱柱时的机械冲击力，会造成固定液流失 （2）液固色谱法 流动相为液体，固定相为吸附剂（如硅胶、氧化铝等）。这主要是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。其作用机制是：当试样进入色谱柱时，溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附（未进样时，所有的吸附剂活性中心吸附的是S）。（3）离子交换色谱法 IEC是以离子交换剂作为固定相。IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。（4）空间排阻色谱法 以凝胶为固定相。它类似于分子筛的作用，但凝胶的孔径比分子筛要大得多，一般为数纳米到数百纳米。溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离，而是按分子大小进行分离。分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。试样进入色谱柱后，随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻，因此就直接通过柱子，首先在色谱图上出现，一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中，这些组分在柱上的保留值最大，在色谱图上最后出现。四、高效液相色谱分析1 高效液相色谱分析法中流动相的选择注意因素有： （1）、纯度：色谱纯（指在色谱中能出峰的杂质少）； （2）、避免使用引起柱效损失或改变保留值溶剂； （3）、对试样要与适宜的溶解度、粘度小； （4）、应该与检测其相匹配。2 高效液相色谱分析法所用的检测器： （1）、紫外光谱检测器 灵敏度高、可检测下限1*10-9mg.ml-1，温度稳定，但非通用； （2）、荧光检测器 灵敏度高，可检测下限1*10-11mg.ml-1，线性范围为103,则上限为1*10-8g.ml-1； （3）、差示折光检测器 灵敏度不高，1*10-7g.ml-1，对温度敏感，改变温度影响测量结果； （4）、 电导检测器 运用于离子型。五、气相色谱分析1 气相色谱分析分离操作的条件（1）、载气及流速选择；（2）、柱温选择 柱温高，分离效率高；柱温低，R大（分子大），分离不对称（拖尾），时间长，基线发生漂移； （3）、固定液性质及用量； （4）、单体的性质及粒度，不宜过细； （5）、进样时间于进样量，时间一般小于1s，液体0.15ul； （6）、气化温度 高于柱温3070摄氏度；2 气相色谱分析中固定液的选择 （1）、分离非极性物质选择非极性固定液，按沸点由高到低； （2）、分离极性物质选择极性固定液，按极性由小大大； （3）、机型和非极性相溶，先除非极性，即先加入极性固定液； （4）、对氢键试样，可选极性和可形成氢键的物质。3 气相色谱分析检测器类型 （1）、热导池检测器（TCD） 为浓度型，普遍适用，灵敏度存在差异；（2）、氢火焰离子化检测器（FID） 为质量型，一般针对于有机物，应用范围不如热导池检测器广泛； （3）、电子俘获检测器（ECD） 为质量型，检测S、P（在农药中含量较多），定性比较强；综合仪器分析的所有方法，我们可以从中发现，仪器分析用于成分分析，人具有一定的局限性，除了由于各种方法本身所固有的一些原因外，还有一个共同点，就是它们的准确度不够高，相对误差通常在百分之几左右，有的甚至更差，这样的准确度对低含量组分的的分析已能完全满足要求，但对常量组分的分析，就不能达到像滴定分析和重量法所具有的那样高的准确度。因