化學(xué)檢測方法

1、化學(xué)專業(yè)學(xué)生必備：各種儀器分析的基本原理及譜圖表示方法!紫外吸收光譜UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中電子能級的躍遷譜圖的表示方法：相對吸收光能量隨吸收光波長的變化提供的信息：吸收峰的位置、強(qiáng)度和形狀，提供分子中不同電子結(jié)構(gòu)的信息熒光光譜法FS分析原理：被電磁輻射激發(fā)后，從最低單線激發(fā)態(tài)回到單線基態(tài)，發(fā)射熒光譜圖的表示方法：發(fā)射的熒光能量隨光波長的變化提供的信息：熒光效率和壽命，提供分子中不同電子結(jié)構(gòu)的信息紅外吸收光譜法IR分析原理：吸收紅外光能量，引起具有偶極矩變化的分子的振動、轉(zhuǎn)動能級躍遷譜圖的表示方法：相對透射光能量隨透射光頻率變化提供的信息：峰的位置、強(qiáng)度和形狀，提供功能團(tuán)或化學(xué)

2、鍵的特征振動頻率拉曼光譜法Ram分析原理：吸收光能后，引起具有極化率變化的分子振動，產(chǎn)生拉曼散射譜圖的表示方法：散射光能量隨拉曼位移的變化提供的信息：峰的位置、強(qiáng)度和形狀，提供功能團(tuán)或化學(xué)鍵的特征振動頻率核磁共振波譜法NMR分析原理：在外磁場中，具有核磁矩的原子核，吸收射頻能量，產(chǎn)生核自旋能級的躍遷譜圖的表示方法：吸收光能量隨化學(xué)位移的變化提供的信息：峰的化學(xué)位移、強(qiáng)度、裂分?jǐn)?shù)和偶合常數(shù)，提供核的數(shù)目、所處化學(xué)環(huán)境和幾何構(gòu)型的信息電子順磁共振波譜法ESR分析原理：在外磁場中，分子中未成對電子吸收射頻能量，產(chǎn)生電子自旋能級躍遷譜圖的表示方法：吸收光能量或微分能量隨磁場強(qiáng)度變化提供的信息：譜線位置

3、、強(qiáng)度、裂分?jǐn)?shù)目和超精細(xì)分裂常數(shù)，提供未成對電子密度、分子鍵特性及幾何構(gòu)型信息質(zhì)譜分析法MS分析原理：分子在真空中被電子轟擊，形成離子，通過電磁場按不同m/e分離譜圖的表示方法：以棒圖形式表示離子的相對峰度隨m/e的變化提供的信息：分子離子及碎片離子的質(zhì)量數(shù)及其相對峰度，提供分子量，元素組成及結(jié)構(gòu)的信息氣相色譜法GC分析原理：樣品中各組分在流動相和固定相之間，由于分配系數(shù)不同而分離譜圖的表示方法：柱后流出物濃度隨保留值的變化提供的信息：峰的保留值與組分熱力學(xué)參數(shù)有關(guān)，是定性依據(jù)；峰面積與組分含量有關(guān)反氣相色譜法IGC分析原理：探針分子保留值的變化取決于它和作為固定相的聚合物樣品之間的相互作用力

4、譜圖的表示方法：探針分子比保留體積的對數(shù)值隨柱溫倒數(shù)的變化曲線提供的信息：探針分子保留值與溫度的關(guān)系提供聚合物的熱力學(xué)參數(shù)裂解氣相色譜法PGC分析原理：高分子材料在一定條件下瞬間裂解，可獲得具有一定特征的碎片譜圖的表示方法：柱后流出物濃度隨保留值的變化提供的信息：譜圖的指紋性或特征碎片峰，表征聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何構(gòu)型凝膠色譜法GPC分析原理：樣品通過凝膠柱時，按分子的流體力學(xué)體積不同進(jìn)行分離，大分子先流出譜圖的表示方法：柱后流出物濃度隨保留值的變化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布熱重法TG分析原理：在控溫環(huán)境中，樣品重量隨溫度或時間變化譜圖的表示方法：樣品的重量分?jǐn)?shù)隨溫度或時間的變化曲

5、線提供的信息：曲線陡降處為樣品失重區(qū)，平臺區(qū)為樣品的熱穩(wěn)定區(qū)熱差分析DTA分析原理：樣品與參比物處于同一控溫環(huán)境中，由于二者導(dǎo)熱系數(shù)不同產(chǎn)生溫差，記錄溫度隨環(huán)境溫度或時間的變化譜圖的表示方法：溫差隨環(huán)境溫度或時間的變化曲線提供的信息：提供聚合物熱轉(zhuǎn)變溫度及各種熱效應(yīng)的信息示差掃描量熱分析DSC分析原理：樣品與參比物處于同一控溫環(huán)境中，記錄維持溫差為零時,所需能量隨環(huán)境溫度或時間的變化譜圖的表示方法：熱量或其變化率隨環(huán)境溫度或時間的變化曲線提供的信息：提供聚合物熱轉(zhuǎn)變溫度及各種熱效應(yīng)的信息靜態(tài)熱一力分析TMA分析原理：樣品在恒力作用下產(chǎn)生的形變隨溫度或時間變化譜圖的表示方法：樣品形變值隨溫度或時

6、間變化曲線提供的信息：熱轉(zhuǎn)變溫度和力學(xué)狀態(tài)動態(tài)熱一力分析DMA分析原理：樣品在周期性變化的外力作用下產(chǎn)生的形變隨溫度的變化譜圖的表示方法：模量或tg隨溫度變化曲線提供的信息：熱轉(zhuǎn)變溫度模量和tg5透射電子顯微術(shù)TEM分析原理：高能電子束穿透試樣時發(fā)生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成襯度，顯示出圖象譜圖的表示方法：質(zhì)厚襯度象、明場衍襯象、暗場衍襯象、晶格條紋象、和分子象提供的信息：晶體形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相結(jié)構(gòu)和晶格與缺陷等掃描電子顯微術(shù)SEM分析原理：用電子技術(shù)檢測高能電子束與樣品作用時產(chǎn)生二次電子、背散射電子、吸收電子、X射線等并放大成象譜圖的表示方法：背散射象、二次電

7、子象、吸收電流象、元素的線分布和面分布等提供的信息：斷口形貌、表面顯微結(jié)構(gòu)、薄膜內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)、微區(qū)元素分析與定量元素分析等原子吸收AAS原理：通過原子化器將待測試樣原子化，待測原子吸收待測元素空心陰極燈的光，從而使用檢測器檢測到的能量變低，從而得到吸光度。吸光度與待測元素的濃度成正比。(Inductivecouplinghighfrequencyplasma)電感耦合高頻等離子體ICP原理：利用鼠等離子體產(chǎn)生的高溫使用試樣完全分解形成激發(fā)態(tài)的原子和離子，由于激發(fā)態(tài)的原子和離子不穩(wěn)定，外層電子會從激發(fā)態(tài)向低的能級躍遷，因此發(fā)射出特征的譜線。通過光柵等分光后，利用檢測器檢測特定波長的強(qiáng)度，光的強(qiáng)

8、度與待測元素濃度成正比。X-raydiffraction,x射線衍射即XRDX射線是原王內(nèi)層電子在高速運(yùn)動電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射，主要有連續(xù)X射線和特征X射線兩種。晶體可被用作X光的光柵，這些很大數(shù)目的原子或離子/分子所產(chǎn)生的相干散射將會發(fā)生光的干涉作用，從而影響散射的X射線的強(qiáng)度增強(qiáng)或減弱。由于大量原子散射波的疊加，互相干涉而產(chǎn)生最大強(qiáng)度的光束稱為X射線的衍射線。滿足衍射條件，可應(yīng)用布拉格公式：2dsin0=入應(yīng)用已知波長的X射線來測量0角，從而計(jì)算出晶面間距d,這是用于X射線結(jié)構(gòu)分析；另一個是應(yīng)用已知d的晶體來測量0角，從而計(jì)算出特征X射線的波長，進(jìn)而可在已有資料查出試樣中所含的元

9、素。高效毛細(xì)管電泳（highperformancecapillaryelectrophoresisHPCE）CZE的基本原理HPLC選用的毛細(xì)管一般內(nèi)徑約為50叩（20200即），外徑為375m，有效長度為50cm（7100cm）。毛細(xì)管兩端分別浸入兩分開的緩沖液中，同時兩緩沖液中分別插入連有高壓電源的電極，該電壓使得分析樣品沿毛細(xì)管遷移，當(dāng)分離樣品通過檢測器時，可對樣品進(jìn)行分析處理。HPLC進(jìn)樣一般采用電動力學(xué)進(jìn)樣（低電壓）或流體力學(xué)進(jìn)樣（壓力或抽吸）兩種方式。在毛細(xì)管電泳系統(tǒng)中，帶電溶質(zhì)在電場作用下發(fā)生定向遷移，其表觀遷移速度是溶質(zhì)遷移速度與溶液電滲流速度的矢量和。所謂電滲是指在高電壓作用

10、下，雙電層中的水合陰離子引起流體整體地朝負(fù)極方向移動的現(xiàn)象；電泳是指在電解質(zhì)溶液中，帶電粒子在電場作用下，以不同的速度向其所帶電荷相反方向遷移的現(xiàn)象。溶質(zhì)的遷移速度由其所帶電荷數(shù)和分子量大小決定，另外還受緩沖液的組成、性質(zhì)、pH值等多種因素影響。帶正電荷的組份沿毛細(xì)管壁形成有機(jī)雙層向負(fù)極移動，帶負(fù)電荷的組分被分配至毛細(xì)管近中區(qū)域，在電場作用下向正極移動。與此同時，緩沖液的電滲流向負(fù)極移動，其作用超過電泳，最終導(dǎo)致帶正電荷、中性電荷、負(fù)電荷的組份依次通過檢測器。MECC的基本原理MECC是在CZE基礎(chǔ)上使用表面活性劑來充當(dāng)膠束相，以膠束增溶作為分配原理，溶質(zhì)在水相、膠束相中的分配系數(shù)不同，在電場

11、作用下，毛細(xì)管中溶液的電滲流和膠束的電泳，使膠束和水相有不同的遷移速度，同時待分離物質(zhì)在水相和膠束相中被多次分配，在電滲流和這種分配過程的雙重作用下得以分離。MECC是電泳技術(shù)與色譜法的結(jié)合，適合同時分離分析中性和帶電的樣品分子。掃描隧道顯微鏡（STM）掃描隧道顯微鏡（STM）的基本原理是利用量子理論中的隧道效應(yīng)。將原子線度的極細(xì)探針和被研究物質(zhì)的表面作為兩個電極，當(dāng)樣品與針尖的距離非常接近時（通常小于1nm）,在外加電場的作用下，電子會穿過兩個電極之間的勢壘流向另一電極。這種現(xiàn)象即是隧道效應(yīng)。原子力顯微鏡（AtomicForceMicroscopy,簡稱AFM）原子力顯微鏡的工作原理就是將探

12、針裝在一彈性微懸臂的一端，微懸臂的另一端固定，當(dāng)探針在樣品表面掃描時，探針與樣品表面原子間的排斥力會使得微懸臂輕微變形，這樣，微懸臂的輕微變形就可以作為探針和樣品間排斥力的直接量度。一束激光經(jīng)微懸臂的背面反射到光電檢測器，可以精確測量微懸臂的微小變形，這樣就實(shí)現(xiàn)了通過檢測樣品與探針之間的原子排斥力來反映樣品表面形貌和其他表面結(jié)構(gòu)。俄歇電子能譜學(xué)（Augerelectronspectroscopy,j簡稱AES俄歇電子能譜基本原理：入射電子束和物質(zhì)作用，可以激發(fā)出原子的內(nèi)層電子。外層電子向內(nèi)層躍遷過程中所釋放的能量，可能以X光的形式放出，即產(chǎn)生特征X射線，也可能又使核外另一電子激發(fā)成為自由電子，

13、這種自由電子就是俄歇電子。對于一個原子來說，激發(fā)態(tài)原子在釋放能量時只能進(jìn)行一種發(fā)射：特征X射線或俄歇電子。原子序數(shù)大的元素，特征X射線的發(fā)射幾率較大，原子序數(shù)小的元素，俄歇電子發(fā)射幾率較大，當(dāng)原子序數(shù)為33時，兩種發(fā)射幾率大致相等。因此，俄歇電子能譜適用于輕元素的分析。TLC:薄層色譜法.系將適宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或鋁基片上，成一均勻薄層。待點(diǎn)樣、展開后，根據(jù)比移值（Rf）與適宜的對照物按同法所得的色譜圖的比移值（Rf）作對比，用以進(jìn)行藥品的鑒別、雜質(zhì)檢查或含量測定的方法。薄層色譜法是快速分離和定性分析少量物質(zhì)的一種很重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，也用于跟蹤反應(yīng)進(jìn)程。PC:紙色譜法.是一種可以測試物

14、質(zhì)的純度與分離混合物的方法，因?yàn)樗梢钥焖俚耐瓿煞治?，而且對材料的限制很少，所以是一種極方便而且有用的分析方法。紙色譜法用的分離原則跟薄層色譜法一樣，物質(zhì)分布在一個固定相與流動相。固定相通常是濾紙，流動相會帶著物質(zhì)在上面流動，這個裝置將會根據(jù)混合物中不同物質(zhì)對固定相的附著力和對流動相的溶解度而分離出來。分析顏料時，如果顏料中含有不只一種物質(zhì)，不同顏色的物質(zhì)會就根據(jù)溶劑和不同溶質(zhì)的極性分開，這是因?yàn)椴煌姆肿咏Y(jié)構(gòu)極有可能有不同的極性。這些不同的極性造就對溶劑的不同溶解度，使各種溶質(zhì)會在溶劑擴(kuò)散的不同位置沉淀在固定相上以斑點(diǎn)呈現(xiàn)，就可以根據(jù)固定相上的斑位置及大小作分析。HPLC:高效液相色譜法.是色譜法的一個重要分支，以液體為流動