红外光谱图的纵坐标为解读

1 红外光谱图红外光谱图的纵坐标为 吸收强度 横坐标为 波长 单位 m 微米 或 波数 1 单位 cm 1 2 红外光谱图提供结构分析的四大信息红外光谱图提供结构分析的四大信息为 峰数 峰位 峰形 峰强 3 红外光谱的主要应用 红外光谱的主要应用 有机化合物的结构解析 4 红外光谱的定性主要根据图谱中的 红外光谱的定性主要根据图谱中的 基团的特征吸收频率 5 红外光谱的定量是根据图谱中的 红外光谱的定量是根据图谱中的 特征峰的强度 6 红外吸收光谱产生的要满足两个条件是 红外吸收光谱产生的要满足两个条件是 1 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量 2 辐射与物质间有相互偶合作用 辐射与物质间有相互偶合作用 7 对称分子没有偶极矩 辐射不能引起共振 在 对称分子没有偶极矩 辐射不能引起共振 在 IR 中 中 无无 红外活性红外活性 如 如 N2 O2 Cl2 等 等 8 非对称分子有偶极矩 辐射不能引起共振 在 非对称分子有偶极矩 辐射不能引起共振 在 IR 中 中 有有 红外活性 红外活性 9 在 在 IR 中对称分子无红外活性中对称分子无红外活性 原因是 没有偶极矩 辐射不能引起共振 原因是 没有偶极矩 辐射不能引起共振 10 在 在 IR 中非对称分子有红外活性中非对称分子有红外活性 原因是 有偶极矩 辐射不能引起共振 原因是 有偶极矩 辐射不能引起共振 11 有机化合物的 有机化合物的 IR 取决于分子的结构特征 各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大取决于分子的结构特征 各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大 小 键力常数小 键力常数 K 取决于 键两端原子的折合质量和键的力常数 取决于 键两端原子的折合质量和键的力常数 12 有机化合物的 有机化合物的 IR 取决于分子的结构特征 各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大取决于分子的结构特征 各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大 小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数 K 两端原子的折合质量越大 键力常数 两端原子的折合质量越大 键力常数 K 不变 不变 振动能级跃迁向 振动能级跃迁向 红红 移 移 13 有机化合物的 有机化合物的 IR 取决于分子的结构特征 各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大取决于分子的结构特征 各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大 小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数 两端原子的键的力常数越大 折合质量不小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数 两端原子的键的力常数越大 折合质量不 变 变 振动能级跃迁向 振动能级跃迁向 高波数 紫 高波数 紫 移 移 13 化学键键强越强 即键的力常数 化学键键强越强 即键的力常数 K 越大 原子折合质量越小 化学键的振动频率越大 越大 原子折合质量越小 化学键的振动频率越大 吸收峰将出现在吸收峰将出现在 高波数区高波数区 14 化学键键强越小 即键的力常数 化学键键强越小 即键的力常数 K 越小 原子折合质量越大 化学键的振动频率越小 越小 原子折合质量越大 化学键的振动频率越小 吸收峰将出现在吸收峰将出现在 低波数区低波数区 15 分子中基团的基本振动形式有两类为 伸缩振动 分子中基团的基本振动形式有两类为 伸缩振动 和和 变形振动变形振动 16 IR 中的峰位的描述是化学键的力常数中的峰位的描述是化学键的力常数 K 越大 原子折合质量越小 键的振动频率越大 越大 原子折合质量越小 键的振动频率越大 吸收峰将出现在 高波数区 短波长区 吸收峰将出现在 高波数区 短波长区 反之 出现在低波数区 高波长区 反之 出现在低波数区 高波长区 17 IR 中的峰位的描述是化学键的力常数中的峰位的描述是化学键的力常数 K 越小 原子折合质量越大 键的振动频率越小 越小 原子折合质量越大 键的振动频率越小 吸收峰将出现在 低波数区 高波长区 吸收峰将出现在 低波数区 高波长区 18 IR 中的峰数描述是与分子自由度有关 无瞬间偶基距变化时 在中的峰数描述是与分子自由度有关 无瞬间偶基距变化时 在 IR 图中图中 无红外吸无红外吸 收 收 19 IR 中对峰强的描述是瞬间偶基距变化大 键两端原子电负性相差越大 极性越大 中对峰强的描述是瞬间偶基距变化大 键两端原子电负性相差越大 极性越大 吸收峰的强度吸收峰的强度 越强越强 20 IR 中对峰强的描述是瞬间偶基距变化小 键两端原子电负性相差越小 极性越小 中对峰强的描述是瞬间偶基距变化小 键两端原子电负性相差越小 极性越小 吸收峰的强度吸收峰的强度 越弱不越弱不 21 IR 中吸收峰强度中吸收峰强度 偶极矩偶极矩 的平方的平方 22 IR 中偶极矩变化主要化合物的结构对称性 对称性差 偶极矩变化大 吸收峰强度中偶极矩变化主要化合物的结构对称性 对称性差 偶极矩变化大 吸收峰强度 大大 强度符号 强 强度符号 强 s 中 中 m 弱 弱 w 23 常见的有机化合物基团频率出现的范围 常见的有机化合物基团频率出现的范围 4000 670 cm 1 依据基团的振动形式 分为四个区 依据基团的振动形式 分为四个区 1 4000 2500 cm 1 X H 伸缩振动区 伸缩振动区 X O N C S 2 2500 1900 cm 1 三键 累积双键伸缩振动区三键 累积双键伸缩振动区 3 1900 1200 cm 1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区 以上三个区也称以上三个区也称 管能团管能团 区区 4 1200 670 cm 1 X Y 伸缩 伸缩 X H 变形振动区 这个区也称变形振动区 这个区也称 指纹指纹 区 区 24 在 在 IR 中饱和醛中饱和醛 酮酮 1740 1720 cm 1 强 尖峰 如何区别醛 酮 醛在高波 酮在低 强 尖峰 如何区别醛 酮 醛在高波 酮在低 波波 25 在 在 IR 中如何区别饱和醛中如何区别饱和醛 酮酮 与不饱和醛 酮 饱和醛 酮向高波移动与不饱和醛 酮 饱和醛 酮向高波移动 不饱和醛 不饱和醛 酮向低波移动酮向低波移动 26 在 在 IR 中饱和如何区别酸与酮中的碳基峰 中饱和如何区别酸与酮中的碳基峰 酸在高波 酮在低波酸在高波 酮在低波 27 在 在 IR 中中 C O 1850 1600 cm 1 碳氧双键的特征峰 强度大 峰尖锐 下列酮 碳氧双键的特征峰 强度大 峰尖锐 下列酮 酯 酰胺和羧酸中碳基出现在不同波数的原因是碳基所处的周围化学环境中电子效应 诱酯 酰胺和羧酸中碳基出现在不同波数的原因是碳基所处的周围化学环境中电子效应 诱 导效应和共轭效应 的净结果 从诱导效应的大小顺序是导效应和共轭效应 的净结果 从诱导效应的大小顺序是 酸 酯 酮 酰胺酸 酯 酮 酰胺 28 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 1 内部因素主要是 内部因素主要是 1 电子效应包括 电子效应包括 a 诱导效应 共轭效应 吸电子基团使吸收峰向 诱导效应 共轭效应 吸电子基团使吸收峰向 高频 高波 兰移 高频 高波 兰移 方向移动 方向移动 29 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 1 内部因素主要是 内部因素主要是 1 电子效应包括 电子效应包括 a 诱导效应 共轭效应 共轭电子基团使吸收峰向 诱导效应 共轭效应 共轭电子基团使吸收峰向 低频 低波 红移 低频 低波 红移 方向移动 方向移动 30 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 1 内部因素主要是 内部因素主要是 1 电子效应包括 电子效应包括 a 诱导效应 共轭效应 共轭电子基团使吸收峰向 诱导效应 共轭效应 共轭电子基团使吸收峰向 低频 低波 红移 低频 低波 红移 方向移动 方向移动 31 化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基化学键的振动频率不仅与其性质有关 还受分子的内部结构和外部因素影响 相同基 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 外部因素主要是氢键效应 团的特征吸收并不总在一个固定频率上 外部因素主要是氢键效应 分子内氢键 分子间分子内氢键 分子间 氢键氢键 对峰位 峰强产生极明显影响 使伸缩振动频率向 对峰位 峰强产生极明显影响 使伸缩振动频率向 低波数低波数 方向移动方向移动 32 下列 下列 I 和和 II 中羟基的伸缩振动工频率的原因是中羟基的伸缩振动工频率的原因是 I 有有 氢键氢键 II 无无 氢键氢键 cm 1 cm 1 I II 33 紫外吸收光谱的产生是分子价电子能级跃迁所致 其吸收波长范围 紫外吸收光谱的产生是分子价电子能级跃迁所致 其吸收波长范围 100 800 nm 远 远 紫外光区紫外光区 100 200nm 近紫外光区 近紫外光区 200 400nm 可见光区可见光区 400 800nm 33 紫外吸收光谱 吸收曲线 可以提供物质的结构信息 并作为物质 紫外吸收光谱 吸收曲线 可以提供物质的结构信息 并作为物质 定性分析定性分析 的依据的依据 之一 可用于结构鉴定 定性 和之一 可用于结构鉴定 定性 和 定量定量 分析 分析 34 分子中电子跃迁的同时 伴随着 分子中电子跃迁的同时 伴随着 振动振动 转动 转动 能级的跃迁能级的跃迁 因此是带状光谱 因此是带状光谱 35 UV 光谱图光谱图的纵坐标为 吸收强度 A 单位 无无 横坐标为 波长 单位 nm 36 UV 吸收曲线中最大吸光度处对应的波长为 max 同一种物质对不同波长光的吸同一种物质对不同波长光的吸 光度光度 不同 不同浓度的同一种物质 其吸收曲线形状不同 不同浓度的同一种物质 其吸收曲线形状 相似相似 其其 maxmax 不变 而对于不不变 而对于不 同物质 它们的吸收曲线形状和同物质 它们的吸收曲线形状和 maxmax 则则 不同不同 37 UV 吸收曲线中不同浓度的同一种物质 在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质 在某一定波长下吸光度 A A 有差异 在有差异 在 maxmax 处吸光度处吸光度A A 的差异的差异 最大 测定最最大 测定最 灵敏灵敏 此特性可作作为物质定量分析的依据 此特性可作作为物质定量分析的依据 3838 UV 吸收曲线中 在在 maxmax 处吸光度随浓度变化的幅度最大 所以 吸收曲线是定量分处吸光度随浓度变化的幅度最大 所以 吸收曲线是定量分 析中选择入射光波长析中选择入射光波长 maxmax 为测定波长 为测定波长 3939 吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定 反映了分子内部能 吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定 反映了分子内部能 级分布状况 是物质定性的依据 级分布状况 是物质定性的依据 4040 UVUV 吸收谱带的强度与分子吸收谱带的强度与分子 偶极矩变化 跃迁几率偶极矩变化 跃迁几率 有关 这提供分子结构的信息 有关 这提供分子结构的信息 4141 在 在 UVUV 中 通常将在最大吸收波长处测得的中 通常将在最大吸收波长处测得的 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 maxmax 也作为定性的依据 也作为定性的依据 4242 紫外 紫外 可见吸收光谱中 有机化合物的紫外可见吸收光谱中 有机化合物的紫外 可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果 可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果 这三种电子是 这三种电子是 电子 电子 电子 电子 n n电子电子 4343 紫外 紫外 可见吸收光谱中 有机化合物的紫外可见吸收光谱中 有机化合物的紫外 可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果 可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果 当外层电子吸收紫外或可见辐射后 这三种电子就从基态向激发态当外层电子吸收紫外或可见辐射后 这三种电子就从基态向激发态 反键轨道反键轨道 跃迁 主要跃迁 主要 有四种跃迁并所需能量有四种跃迁并所需能量 大小顺序为 大小顺序为 n n n n 200nm 的光的光 但当它们与生色团相连时 就会发生 但当它们与生色团相连时 就会发生 n 共轭作用 增强生色共轭作用 增强生色 团的生色能力团的生色能力 吸收波长向长波方向移动 且吸收强度增加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 这样的基团称为 助色团助色团 55 AAS 中 基态中 基态 第一激发态第一激发态 吸收一定频率的辐射能量 产生吸收一定频率的辐射能量 产生 共振吸收共振吸收 线 属吸收线 属吸收 光谱 激发态光谱 激发态 基态基态 发射出一定频率 产生的谱线为发射出一定频率 产生的谱线为 共振发射共振发射 线 属发射光谱 线 属发射光谱 56 在 在 AAS 中特征谱线的特征性描述 中特征谱线的特征性描述 1 是指各种元素的原子结构和外层电子排布不同 是指各种元素的原子结构和外层电子排布不同 基态基态 第一激发态跃迁吸收能量不同 因此具有特征性第一激发态跃迁吸收能量不同 因此具有特征性 2 是指各种元素的基态 是指各种元素的基态 第一第一 激发态最易发生 吸收最强 最灵敏线 因此具有特征谱线激发态最易发生 吸收最强 最灵敏线 因此具有特征谱线 利用原子蒸气对 利用原子蒸气对 特征谱线特征谱线 的吸收可以进行定量分析的吸收可以进行定量分析 57 AAS 吸收峰变宽有 吸收峰变宽有 1 自然宽度 自然宽度 2 温度变宽 多普勒变宽 温度变宽 多普勒变宽 Doppler 3 压力 压力 变宽 劳伦兹变宽 赫鲁兹马克变宽 变宽 劳伦兹变宽 赫鲁兹马克变宽 4 自吸变宽 自吸变宽 5 场致变宽 场致变宽 58 AAS 中由于吸收峰变宽 中由于吸收峰变宽 Kv 积分吸收系数 积分吸收系数 无法计算 到 无法计算 到 1955 年 瓦尔西年 瓦尔西 Walsh A 提出了在原子吸收分析中需要使用锐线光源 发射线的半宽度很窄的发射线光提出了在原子吸收分析中需要使用锐线光源 发射线的半宽度很窄的发射线光 源来测量谱线的峰值吸收 实现源来测量谱线的峰值吸收 实现 Kv 积分吸收系数 积分吸收系数 K0 峰值吸收系数 峰值吸收系数 发射线光 发射线光 源叫锐线光源 锐线光源需要满足的条件 源叫锐线光源 锐线光源需要满足的条件 1 光源的发射线与吸收线的 光源的发射线与吸收线的 0 一致 一致 2 发射线的发射线的 1 2 小于吸收线的小于吸收线的 1 2 59 谁来提供锐线光源 应用科学家提出他来实现 这种提供锐线光源的装置叫 谁来提供锐线光源 应用科学家提出他来实现 这种提供锐线光源的装置叫 空心阴空心阴 极灯极灯 它是用不同 它是用不同 待测元素待测元素 作阴极材料制成的 作阴极材料制成的 60 AAS 中测定条件的选择 中测定条件的选择 1 分析线一般选 分析线一般选 待测元素的共振线待测元素的共振线 作为分析线 作为分析线 2 通带 通带 可调节狭缝宽度改变 可调节狭缝宽度改变 无邻近干扰线 如测碱及碱土金属 时 可选 无邻近干扰线 如测碱及碱土金属 时 可选 较大较大 的通带 的通带 反之 如测过渡及稀土金属 反之 如测过渡及稀土金属 宜选 宜选 较小较小 通带 通带 3 空心阴极灯电流 在保证有稳定和 空心阴极灯电流 在保证有稳定和 足够的辐射光通量的情况下 尽量选足够的辐射光通量的情况下 尽量选 较低较低 的电流 的电流 4 火焰可依据不同试样元素选择不 火焰可依据不同试样元素选择不 同火焰类型 同火焰类型 5 观测高度是调节 观测高度是调节 燃烧器燃烧器 高度 可使元素通过自由原子浓度最大的火焰高度 可使元素通过自由原子浓度最大的火焰 区 灵敏度高 观测稳定性好 区 灵敏度高 观测稳定性好 色谱分析部份色谱分析部份 1 分析化学 分析化学 2 化学分析 化学分析 3 仪器分析 仪器分析 4 色谱是一门 色谱是一门 分离 分析方法 分离 分析方法 5 色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程 其中的一相固定不动 称为固定相 色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程 其中的一相固定不动 称为固定相 6 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体 气体或液体 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体 气体或液体 称为流动相 称为流动相 7 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础 两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础 8 气相色谱 沸点低于 气相色谱 沸点低于 400 的 在气化过程中不分解且能被检测器检测的各种有机试样 的 在气化过程中不分解且能被检测器检测的各种有机试样 流动相为气体 称为载气 流动相为气体 称为载气 按分离柱不同可分为 填充柱色谱和毛细管柱色谱 按固定相 按分离柱不同可分为 填充柱色谱和毛细管柱色谱 按固定相 的不同又分为 气固色谱和气液色谱的不同又分为 气固色谱和气液色谱 9 液相色谱 能溶解流动相的 且能被检测器检测的高沸点 热不稳定的有机 无机 生 液相色谱 能溶解流动相的 且能被检测器检测的高沸点 热不稳定的有机 无机 生 物试样的分离分析 流动相为液体 也称为淋洗液 物试样的分离分析 流动相为液体 也称为淋洗液 按固定相的不同分为 液固色谱和液 按固定相的不同分为 液固色谱和液 液色谱 以特制的离子交换树脂为固定相 不同液色谱 以特制的离子交换树脂为固定相 不同 pH 值的水溶液为流动相叫离子色谱 是值的水溶液为流动相叫离子色谱 是 液相色谱的一种液相色谱的一种 10 其他色谱方法 薄层色谱和纸色谱 凝胶色谱法 测聚合物分子量分布 超临界色谱 其他色谱方法 薄层色谱和纸色谱 凝胶色谱法 测聚合物分子量分布 超临界色谱 CO2 流动相 高效毛细管电泳流动相 高效毛细管电泳 九十年代快速发展 特别适合生物试样分析分离的高效分九十年代快速发展 特别适合生物试样分析分离的高效分 析仪器 析仪器 11 气相色谱结构流程 气相色谱结构流程 12 载气系统包括 气源 净化干燥管和载气流速控制 载气系统包括 气源 净化干燥管和载气流速控制 13 进样装置 进样器 进样装置 进样器 气化室气化室 14 气化室 将液体试样瞬间气化的装置 无催化作用 气化室 将液体试样瞬间气化的装置 无催化作用 15 色谱柱 色谱仪的核心部件 有不锈钢管或玻璃管和 色谱柱 色谱仪的核心部件 有不锈钢管或玻璃管和 毛细管柱子 毛细管柱子 16 检测系统 色谱仪的眼睛 常用的检测器 热导检测器 氢火焰离子化检测器 检测系统 色谱仪的眼睛 常用的检测器 热导检测器 氢火焰离子化检测器 17 温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数 温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数 气化室 分离室 检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度 气化室 分离室 检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度 气化室 保证液体试样瞬间气化 气化室 保证液体试样瞬间气化 检测器 保证被分离后的组分通过时不在此冷凝 检测器 保证被分离后的组分通过时不在此冷凝 分离室 准确控制分离需要的温度 当试样复杂时 分离室温度需要按一定程序控制分离室 准确控制分离需要的温度 当试样复杂时 分离室温度需要按一定程序控制 温度变化 各组分在最佳温度下分离 温度变化 各组分在最佳温度下分离 18 色谱分析的基线 无试样通过检测器时 检测到的信号即为基线 色谱分析的基线 无试样通过检测器时 检测到的信号即为基线 19 保留时间 保留时间 tR 组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间 组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间 20 死时间 死时间 tM 不与固定相作用的气体 如空气 的保留时间 不与固定相作用的气体 如空气 的保留时间 21 调整保留时间 调整保留时间 tR tR tR tM 22 下图中各符号所表示的物理意义 下图中各符号所表示的物理意义 23 相对保相对保留值留值 r21 组分 组分 2 与组与组 分分 1 调整保留值之比 调整保留值之比 r21 t R2 t R1 V R2 V R1 24 区域宽度 用来衡量色谱峰宽度的参数 有三种表示方法 区域宽度 用来衡量色谱峰宽度的参数 有三种表示方法 1 标准偏差 标准偏差 即 即 0 607 倍峰高处色谱峰宽度的一半 倍峰高处色谱峰宽度的一半 2 半峰宽 半峰宽 Y1 2 色谱峰高一半处的宽度 色谱峰高一半处的宽度 Y1 2 2 354 3 峰底宽 峰底宽 Wb Wb 4 25 分配系数 用分配系数 用 K 表示 即 表示 即 K CS CM 分配系数是色谱分离的依据 分配系数是色谱分离的依据 一定温度下 组分的分配系数一定温度下 组分的分配系数 K 越大 出峰越慢 越大 出峰越慢 试样一定时 试样一定时 K 主要取决于固定相性质 主要取决于固定相性质 每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数 K 不同 不同 选择适宜的固定相可改善分离效果 选择适宜的固定相可改善分离效果 试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的 K 值是分离的基础 值是分离的基础 某组分的某组分的 K 0 时 即不被固定相保留 最先流出 时 即不被固定相保留 最先流出 26 色谱理论 两种色谱理论 塔板理论和速率理论 需要解决的问题 色谱分离过程的色谱理论 两种色谱理论 塔板理论和速率理论 需要解决的问题 色谱分离过程的 热力学和动力学问题 影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径 柱效与分离度的评价指热力学和动力学问题 影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径 柱效与分离度的评价指 标及其关系 标及其关系 27 组分保留时间 色谱过程的热力学因素控制 色谱峰变宽 色谱过程的动力学因素控组分保留时间 色谱过程的热力学因素控制 色谱峰变宽 色谱过程的动力学因素控 制 制 28 理论塔板数与色谱参数之间的关系为 公式理论塔板数与色谱参数之间的关系为 公式 29 有效塔板数和有效塔板高度 公式有效塔板数和有效塔板高度 公式 30 单位柱长的塔板数越多 表明柱效越高单位柱长的塔板数越多 表明柱效越高 31 当色谱柱长度一定时 塔板数当色谱柱长度一定时 塔板数 n 越大越大 塔板高度塔板高度 H 越小越小 被测组分在柱内被分配的 被测组分在柱内被分配的 次数越多 柱效能则越高 所得色谱峰越窄 次数越多 柱效能则越高 所得色谱峰越窄 32 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同 用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱 效能的指标时 应指明测定物质 效能的指标时 应指明测定物质 33 柱效不能表示被分离组分的实际分离效果 当两组分的分配系数柱效不能表示被分离组分的实际分离效果 当两组分的分配系数 K 相同时 无论该色相同时 无论该色 谱柱的塔板数多大 都无法分离 谱柱的塔板数多大 都无法分离 34 塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果 也无法指出塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果 也无法指出 影响柱效的因素及提高柱效的途径 影响柱效的因素及提高柱效的途径 35 速率理论速率理论 影响柱效的因素 影响柱效的因素 H A B u C u 减小减小 A B C 三项可提高柱效 三项可提高柱效 存在着最佳流速 存在着最佳流速 A B C 三项各与哪些因素有关 三项各与哪些因素有关 A 涡流扩散项 涡流扩散项 B u 分子扩散项 分子扩散项 B u 传质阻传质阻 力项力项 36 载气流速与柱效 载气流速与柱效 最佳流速 载气流速高时 传质阻力项是影响柱效的主要因素 最佳流速 载气流速高时 传质阻力项是影响柱效的主要因素 流速流速 柱效 柱效 载气流速低时 分子扩散项成为影响柱效的主要因素 流速 载气流速低时 分子扩散项成为影响柱效的主要因素 流速 柱效柱效 37 最佳流速计算式 最佳流速计算式 38 速率理论的要点 速率理论的要点 1 组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散 浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散 浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气 液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因 液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因 2 通过选择适当的固定相粒度 载气种类 液膜厚度及载气流速可提高柱效 通过选择适当的固定相粒度 载气种类 液膜厚度及载气流速可提高柱效 3 速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导 阐明了流速和柱温对柱效及分离速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导 阐明了流速和柱温对柱效及分离 的影响 的影响 4 各种因素相互制约 如载气流速增大 分子扩散项的影响减小 使柱效提高 但同时各种因素相互制约 如载气流速增大 分子扩散项的影响减小 使柱效提高 但同时 传质阻力项的影响增大 又使柱效下降 柱温升高 有利于传质 但又加剧了分子扩散的传质阻力项的影响增大 又使柱效下降 柱温升高 有利于传质 但又加剧了分子扩散的 影响 选择最佳条件 才能使柱效达到最高 影响 选择最佳条件 才能使柱效达到最高 39 分离度的表达式 分离度的表达式 相邻两峰完全分离的标准相邻两峰完全分离的标准 40 分离度与柱效表达式 分离度与柱效表达式 1 分离度与柱效 分离度与柱效的平方根成正比 分离度与柱效 分离度与柱效的平方根成正比 r21 一定时 增加柱效 可提高分一定时 增加柱效 可提高分 离度 但组分保留时间增加且峰扩展 分析时间长 离度 但组分保留时间增加且峰扩展 分析时间长 2 分离度与 分离度与 r21 增大 增大 r21 是提高分离度的最有效方法 计算可知 在相同分离度下 是提高分离度的最有效方法 计算可知 在相同分离度下 当当 r21 增加一倍 需要的增加一倍 需要的 n 有效有效 减小减小 10000 倍 倍 3 增大 增大 r21 的最有效方法是选择合适的固定液 的最有效方法是选择合适的固定液 41 色谱柱及使用条件的选择 色谱柱及使用条件的选择 1 固定相的选择 固定相的选择 气 液色谱 应根据气 液色谱 应根据 相似相溶相似相溶 的原则的原则 分离非极性组分时 通常选用非极性固定相 各组分按沸点顺序出峰 低沸点组分先出分离非极性组分时 通常选用非极性固定相 各组分按沸点顺序出峰 低沸点组分先出 峰 峰 分离极性组分时 一般选用极性固定液 各组分按极性大小顺序流出色谱柱 极性小的分离极性组分时 一般选用极性固定液 各组分按极性大小顺序流出色谱柱 极性小的 先出峰 先出峰 分离非极性和极性的 或易被极化的 混合物 一般选用极性固定液 此时 非极性组分离非极性和极性的 或易被极化的 混合物 一般选用极性固定液 此时 非极性组 分先出峰 极性的 或易被极化的 组分后出峰 分先出峰 极性的 或易被极化的 组分后出峰 醇 胺 水等强极性和能形成氢键的化合物的分离 通常选择极性或氢键性的固定液 醇 胺 水等强极性和能形成氢键的化合物的分离 通常选择极性或氢键性的固定液 组成复杂 较难分离的试样 通常使用特殊固定液 或混合固定相 组成复杂 较难分离的试样 通常使用特殊固定液 或混合固定相 42 柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利 分离度 柱长和柱内径的选择 增加柱长对提高分离度有利 分离度 R 正比于柱长正比于柱长 L2 但组 但组 分的保留时间分的保留时间 tR 且柱阻力 且柱阻力 不便操作 不便操作 43 柱温的确定 柱温的确定 1 首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度 超过该温度固定液易流失 和最低使用 首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度 超过该温度固定液易流失 和最低使用 温度 低于此温度固定液以固体形式存在 范围之内 温度 低于此温度固定液以固体形式存在 范围之内 2 柱温升高 分离度下降 色谱峰变窄变高 柱温 柱温升高 分离度下降 色谱峰变窄变高 柱温 被测组分的挥发度 被测组分的挥发度 即被测组 即被测组 分在气相中的浓度分在气相中的浓度 K tR 低沸点组份峰易产生重叠 低沸点组份峰易产生重叠 3 柱温 柱温 分离度 分离度 分析时间 分析时间 对于难分离物质对 降低柱温虽然可在一定程度内 对于难分离物质对 降低柱温虽然可在一定程度内 使分离得到改善 但是不可能使之完全分离 这是由于两组分的相对保留值增大的同时 使分离得到改善 但是不可能使之完全分离 这是由于两组分的相对保留值增大的同时 两组分的峰宽也在增加 当后者的增加速度大于前者时 两峰的交叠更为严重 两组分的峰宽也在增加 当后者的增加速度大于前者时 两峰的交叠更为严重 4 柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度 组分复杂 沸程宽的试样 采 柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度 组分复杂 沸程宽的试样 采 用程序升温 用程序升温 44 载气种类和流速的选择 考虑三个方面 载气对柱效的影响 检测器要求及载气性质 载气种类和流速的选择 考虑三个方面 载气对柱效的影响 检测器要求及载气性质 45 载气流速的选择 载气流速的选择 46 进样方式和进样量的选择 进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之 进样方式和进样量的选择 进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之 内 进样要求动作快 时间短 内 进样要求动作快 时间短 47 气化温度的选择 气化温度一般较柱温高 气化温度的选择 气化温度一般较柱温高 30 70 C 防止气化温度太高造成试样分解 防止气化温度太高造成试样分解 48 气液色谱固定相 气液色谱固定相 气液色谱固定相 气液色谱固定相 固定液固定液 担体 支持体 担体 支持体 分为表面涂渍固定液和键合固定液 分为表面涂渍固定液和键合固定液 49 气相色谱固定液选择的基本原则 气相色谱固定液选择的基本原则 相似相溶相似相溶 选择与试样性质相近的固定液 选择与试样性质相近的固定液 50 固定液的最高最低使用温度 高于最高使用温度易分解 温度低呈固体 无分离效果 固定液的最高最低使用温度 高于最高使用温度易分解 温度低呈固体 无分离效果 51 色谱分析的最低检测限 最小检测量 检测器响应值为 色谱分析的最低检测限 最小检测量 检测器响应值为 2 倍噪声水平时的试样浓度倍噪声水平时的试样浓度 或质量 或质量 被定义为最低检测限 或该物质的最小检测量 被定义为最低检测限 或该物质的最小检测量 52 影响热导检测器灵敏度的因素 影响热导检测器灵敏度的因素 桥路电流桥路电流 I I 钨丝的温度 钨丝的温度 钨丝与池体之间的温差 钨丝与池体之间的温差 有利于热传导 检测 有利于热传导 检测 器灵敏度提高 检测器的响应值器灵敏度提高 检测器的响应值 S I3 但稳定性下降 基线不稳 桥路电流太高时 还 但稳定性下降 基线不稳 桥路电流太高时 还 可能造成钨丝烧坏 可能造成钨丝烧坏 池体温度 池体温度与钨丝温度相差越大 越有利于热传导 检测器的灵敏度也就池体温度 池体温度与钨丝温度相差越大 越有利于热传导 检测器的灵敏度也就 越高 但池体温度不能低于分离柱温度 以防止试样组分在检测器中冷凝 越高 但池体温度不能低于分离柱温度 以防止试样组分在检测器中冷凝 53 色谱定性鉴定方法 色谱定性鉴定方法 1 利用纯物质定性的方法 利用纯物质定性的方法 利用保留值定性 通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰 来确定试样中是利用保留值定性 通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰 来确定试样中是 否含有该物质及在色谱图中的位置 不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比 否含有该物质及在色谱图中的位置 不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比 利用加入法定性 将纯物质加入到试样中 观察各组分色谱峰的相对变化 利用加入法定性 将纯物质加入到试样中 观察各组分色谱峰的相对变化 2 利用文献保留值定性 利用文献保留值定性 3 保留指数 保留指数 C B u C u B u H uC u B AH opt 2 0 d d 54 色谱定量分析方法 定量校正因子 绝对校正因子 比例系数 色谱定量分析方法 定量校正因子 绝对校正因子 比例系数 f i 单位面积对应的 单位面积对应的 物质量 物质量 f i m i Ai 相对校正因子 相对校正因子 f i 即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校 即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校 正因子之比 正因子之比 55 常用的几种定量方法 常用的几种定量方法 1 归一化法 特点及要求 归一化法 特点及要求 归一化法简便 准确 归一化法简便 准确 进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大 进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况仅适用于试样中所有组分全出峰的情况 2 外标法 标准曲线法 特点及要求 外标法 标准曲线法 特点及要求 外标法不使用校正因子 准确性较高 外标法不使用校正因子 准确性较高 操作条件变化对结果准确性影响较大 操作条件变化对结果准确性影响较大 对进样量的准确性控制要求较高 适用于大批量试样的快速分析 对进样量的准确性控制要求较高 适用于大批量试样的快速分析 3 内标法 内标物要满足以下要求 内标法 内标物要满足以下要求 a 试样中不含有该物质 试样中不含有该物质 b 与被测组分性质比较接近 与被测组分性质比较接近 c 不与试样发生化学反应 不与试样发生化学反应 d 出峰位置应位于被测组分附近 且无组分峰影响 出峰位置应位于被测组分附近 且无组分峰影响 试样配制 准确称取一定量的试样试样配制 准确称取一定量的试样 W 加入一定量内标物 加入一定量内标物 mS 计算式 计算式 内标法特点内标法特点 a 内标法的准确性较高 操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大 内标法的准确性较高 操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大 b 每个试样的分析 都要进行两次称量 不适合大批量试样的快速分析 每个试样的分析 都要进行两次称量 不适合大批量试样的快速分析 c 若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定 则 公式 若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定 则 公式 56 毛细管色谱的特点 毛细管色谱的特点 1 不装填料阻力小 长度可达百米的毛细管柱 管径不装填料阻力小 长度可达百米的毛细管柱 管径 0 2mm 2 气流单途径通过柱子 消除了组分在柱中的涡流扩散 气流单途径通过柱子 消除了组分在柱中的涡流扩散 3 固定液直接涂在管壁上 固定液直接涂在管壁上 总柱内壁面积较大总柱内壁面积较大 涂层很薄 则气相和液相传质阻力大大降低 涂层很薄 则气相和液相传质阻力大大降低 4 毛细管色谱柱柱效高达每米 毛细管色谱柱柱效高达每米 3000 4000 块理论塔板 一支长度块理论塔板 一支长度 100 米的毛细管柱 米的毛细管柱 总的理论塔板数可达总的理论塔板数可达 104 106 57 毛细管色谱分流比调节 毛细管柱内径很细 因而带来三个问题 毛细管色谱分流比调节 毛细管柱内径很细 因而带来三个问题 1 允许通过的载气流量很小 允许通过的载气流量很小 2 柱容量很小 允许的进样量小 需采用分流技术 柱容量很小 允许的进样量小 需采用分流技术 3 分流后 柱后流出的试样组分量少 流速慢 解决方法 灵敏度高的氢焰检测器 采 分流后 柱后流出的试样组分量少 流速慢 解决方法 灵敏度高的氢焰检测器 采 用尾吹技术 分流比 放空的试样量与进入毛细管柱的试样量之比 一般在用尾吹技术 分流比 放空的试样量与进入毛细管柱的试样量之比 一般在 50 1 到到 500 1 之间调节 之间调节 58 高效液相色谱法的特点 能溶解在流霰动相的 且能被检测器检测的高沸点 热不稳 高效液相色谱法的特点 能溶解在流霰动相的 且能被检测器检测的高沸点 热不稳 定有机及生化试样的高效分离分析方法定有机及生化试样的高效分离分析方法 59 液相色谱柱效与流速的关系 液相色谱柱效与流速的关系 60 液相色谱流动相 液相色谱的流动相又称为 淋洗液 洗脱剂 流动相组成改变 极 液相色谱流动相 液相色谱的流动相又称为 淋洗液 洗脱剂 流动相组成改变 极 性改变 可显著改变组分分离状况 性改变 可显著改变组分分离状况 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 normal phase 反之 流动相的极性大于固定液的极性 反相 反之 流动相的极性大于固定液的极性 反相 reverse phase 正相与反 正相与反 相的出峰顺序相反 相的出峰顺序相反 61 固定相 早期涂渍固定液 固定液流失 较少采用 化学键合固定相 将各种不同固定相 早期涂渍固定液 固定液流失 较少采用 化学键合固定相 将各种不同 基团通过化学反应键合到硅胶 担体 表面的游离羟基上 基团通过化学反应键合到硅胶 担体 表面的游离羟基上 C 18 柱 反相柱 柱 反相柱 62 液相色谱流动相选择 在选择溶剂时 溶剂的极性是选择的重要依据 液相色谱流动相选择 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 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 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 63 液相色谱选择流动相时应注意的几个问题 液相色谱选择流动相时应注意的几个问题 1 尽量使用高纯度试剂作流动相 防止微量杂质长期累积损坏色谱柱和使检测器噪声增 尽量使用高纯度试剂作流动相 防止微量杂质长期累积损坏色谱柱和使检测器噪声增 加 加 2 避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子 如使固定液溶解流失 酸性 避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子 如使固定液溶解流失 酸性 溶剂破坏氧化铝固定相等 溶剂破坏氧化铝固定相等 3 试样在流动相中应有适宜的溶解度 防止产生沉淀并在柱中沉积 试样在流动相中应有适宜的溶解度 防止产生沉淀并在柱中沉积 4 流动相同时还应满足检测器的要求 当使用紫外检测器时 流动相不应有紫外吸收 流动相同时还应满足检测器的要求 当使用紫外检测器时 流动相不应有紫外吸收 计算 计算 例题例题 计算正己烯中计算正己烯中 C C 键伸缩振动频率 由表中查知键伸缩振动频率 由表中查知 C C 键的键的 K 9 5 9 9 令其为令其为 9 6 计算波数值 计算波数值 2 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的 对对 数 其作用是由分子的不饱和度数 其作用是由分子的不饱和度 可以推断分子中含有双键 三键 环 芳环的数目 验证谱图解析的正确性计算可以推断分子中含有双键 三键 环 芳环的数目 验证谱图解析的正确性计算 C9H8N2O2 的不饱和度 的不饱和度 计算 计算 若分子中仅含一 二 三 四价元素 若分子中仅含一 二 三 四价元素 H O N C 则可按下式进行不饱和度 则可按下式进行不饱和度 2 2n4 n3 n1 2 n4 n3 n1 分别为分子中四价 三价 一价元素数目 分别为分子中四价 三价 一价元素数目 2 2 9 2 8 2 7 解释解释 1 问题 问题 C O 强 强 C C 弱弱 问题 问题 C O 强 强 C C 弱 为什么 弱 为什么 吸收峰强度吸收峰强度 跃迁几率跃迁几率 偶极矩变化偶极矩变化 吸收峰强度吸收峰强度 偶极矩的平方偶极矩的平方 偶极矩变化偶极矩变化 结构对称性 结构对称性 对称性差对称性差 偶极矩变化大偶极矩变化大 吸收峰强度大吸收峰强度大 符号 符号 s 强强 m 中中 w 弱弱 2 常见的有机化合物基团频率出现的范围