色譜法與原子吸收法

1、Questions 指示電極和參比電極的概念電位滴定的適用范圍？pH測定時指示電極和參比電極分別是什么？玻璃電極使用注意事項如何測定一個酸性溶液的pH第十章 色譜法與原子吸收光譜法 知識點色譜的用途色譜的組成色譜的分類氣相色譜的基本結(jié)構(gòu)基本術(shù)語分離原理檢測器 色譜柱色譜的定性與定量 色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在給水排水中的應(yīng)用 原子吸收光譜法 第一節(jié) 色譜法概述 一、色譜法的由來 11906年由俄國植物學家Tsweet創(chuàng)立 植物色素分離見圖示 2現(xiàn)在：一種重要的分離、分析技術(shù) 分離混合物各組分并加以分析 固定相除了固體，還可以是液體 流動相液體或氣體 色譜柱各種材質(zhì)和尺寸 被分離組分不再僅局限于有色物質(zhì)圖示

2、固定相CaCO3顆粒流動相石油醚 色帶石油醚二、色譜法定義、實質(zhì)和目的定義：利用物質(zhì)的物理化學性質(zhì)建立的分離、分析 方法實質(zhì)：分離目的：定性分析或定量分析液相色譜液體 固體 液-固色譜液體 液體 液-液色譜氣體 固體 氣-固色譜氣體 液體 氣-液色譜氣相色譜流動相 固定相 類型 1按兩相分子的聚集狀態(tài)分：三、分類續(xù)前2按固定相的固定方式分：3按分離機制分：柱色譜 填充柱色譜 毛細管柱色譜 分配色譜：利用分配系數(shù)的不同吸附色譜：利用物理吸附性能的差異離子交換色譜：利用離子交換原理 空間排阻色譜：利用排阻作用力的不同紙色譜 薄層色譜 四、色譜法的特點優(yōu)點：“三高”、“一快”、“一廣”缺點 高選擇性

3、可將性質(zhì)相似的組分分開 高效能能使多組分復(fù)雜混合物分離 高靈敏度10-1110-13g，適于痕量分析 分析速度快幾幾十分鐘完成分離 應(yīng)用范圍廣氣體，液體、固體物質(zhì) 對未知物分析的定性專屬性差需要與其他分析方法聯(lián)用(GC-MS,LC-MS)一、色譜過程 指被分離組分在兩相中的“分配”平衡過程以吸附色譜為例見圖示 吸附 解吸再吸附 再解吸 反復(fù)多次洗脫被測組分分配系數(shù)不同 差速遷移 分離第二節(jié) 色譜法的原理圖示分配系數(shù)的微小差異吸附能力的微小差異微小差異積累較大差異吸附能力弱的組分先流出；吸附能力強的組分后流出back按時間先后續(xù)前二、色譜分離原理 色譜分離基于各組分在兩相之間平衡分配的差異，平衡

4、分配可以用分配系數(shù)和分配比來衡量同時起跑先后到達終點什么原因？色譜柱是各組分的跑道技巧/體能/狀態(tài)各組分何技巧？固定液載氣遷移平衡固定液載氣有些成分與固定液“關(guān)系密切”“關(guān)系密切”，留下輸了比賽固定液載氣各成分在固定液中溶解揮發(fā)平衡分離原理溶解度(2相分配)不同分配系數(shù): 固S流M兩相濃度之比K越大，越慢出峰；分離本質(zhì)，K不同；K=0，不保留，最先出峰；K的影響因素：固定相，柱溫。同系物沸點低(分子量小),先出峰: 苯/甲苯/對二甲苯三、基本類型色譜法的分離機制基本概念：固定相（s）；流動相（m）（一）吸附色譜法（二）分配色譜法（三）離子交換色譜法（四）空間排阻色譜法（一）吸附色譜法要求： 固

5、定相吸附劑（硅膠或AL2O3） 具表面活性吸附中心分離機制：見圖示吸附系數(shù)注：Ka與組分的性質(zhì)、吸附劑的活性、流動相的性質(zhì) 及溫度有關(guān) next圖示分離機制：各組分與流動相分子爭奪吸附劑表面活性中心、利用吸附劑對不同組分的吸附能力差異而實現(xiàn)分離吸附解吸再吸附再解吸無數(shù)次洗脫分開 back（二）分配色譜法要求： 固定相機械吸附在惰性載體上的液體 流動相必須與固定相不為互溶 載體惰性，性質(zhì)穩(wěn)定， 不與固定相和流動相發(fā)生化學反應(yīng)分離機制見圖示 狹義分配系數(shù)注：K與組分的性質(zhì)、流動相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì) 以及柱溫有關(guān) next圖示分離機制 利用組分在流動相和固定相間溶解度差別實現(xiàn)分離 連續(xù)萃取過程 b

6、ack（三）離子交換色譜法要求： 固定相離子交換樹脂流動相水為溶劑的緩沖溶液被分離組分離子型的有機物或無機物分離機制見圖示選擇性系數(shù) 陽離子交換樹脂 RSO3-H+ + X+ RSO3-X+ + H+ 注：Ks與離子的電荷數(shù)、水合離子半徑、流動相性質(zhì)、 離子交換樹脂性質(zhì)以及溫度有關(guān) next 固定離子可交換離子待測離子圖示分離機制： 依據(jù)被測組分與離子交換劑交換能力（親和力） 不同而實現(xiàn)分離 back（四）空間排阻色譜法要求： 固定相多孔性凝膠 流動相水凝膠過濾色譜 流動相有機溶劑凝膠滲透色譜 分離機制見圖示滲透系數(shù) 注：Kp僅取決于待測分子尺寸和凝膠孔徑大小， 與流動相的性質(zhì)無關(guān) next圖

7、示分離機制： 利用被測組分分子大小不同、在固定相上選擇性 滲透實現(xiàn)分離 back 結(jié)論：四種色譜的分離機制各不相同，分別形成吸附平衡、分配平衡、離子交換平衡和滲透平衡 K分別為吸附系數(shù)，狹義分配系數(shù)，選擇性系數(shù)和 滲透系數(shù)除了凝膠色譜法中的K僅與待測分子大小尺寸、凝膠 孔徑大小有關(guān)外，其他三種K值都受組分的性質(zhì)、流 動相的性質(zhì)、固定相的性質(zhì)以及柱溫的影響第三節(jié) 基本術(shù)語2、基線：只有載氣通過時的信號-時間曲線1、色譜圖：水樣中各組分從色譜柱流出進入檢測器時，其物質(zhì)的量變化轉(zhuǎn)化為電信號變化，并被記錄器記錄下來，得到一系列電信號隨時間變化的呈高斯分布的色譜圖。-色譜流出曲線3、保留值：以時間表示死

8、時間tM dead time惰性物質(zhì)流經(jīng)柱的時間-從進樣開始到色譜峰頂?shù)臅r間調(diào)整保留時間tRtR等與流速有關(guān),載氣流速越大, tR越小保留時間tR retention time試樣通過色譜柱所需時間從進樣到檢測到信號極大樣品的保留由于固定相的作用是樣品移動的速度比載氣慢Questions 按照分離機制分類，色譜法可以分為哪幾種？簡述每一種方法的分離機制。色譜流出曲線？保留時間？4、相對保留值：r21r21 定性依據(jù)，僅與組分性質(zhì)有關(guān)5、峰高、半峰寬、基線寬度、標準偏差h： 基線到峰頂半峰寬Y1/2 峰高1/2處的峰寬基線寬度Yb (峰寬)兩側(cè)拐點切線與基線截取距離基線進樣峰、空氣峰、組分峰死時

9、間tM保留時間tR 、相對保留時間tR峰高h半峰寬Y1/2峰底寬Yb第四節(jié) 色譜檢測器作用：將組分濃度或含量轉(zhuǎn)化成電信號一個理想的檢測器- 靈敏度高- 穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好- 對樣品無損檢測- 通用性好，對所有樣品都有響應(yīng)- 線性響應(yīng)范圍寬1、熱導(dǎo)池檢測器(TCD) 原理：利用惠斯登電橋，物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)不同，當物質(zhì)進入測量臂，對熱敏阻值影響不同，阻值大小不同，電信號不同 用途：測烴、永久氣體 例：CO2、H2、CH4適用于常量分析及含量在幾十個ppm以上的組分分析應(yīng)用最廣泛、靈敏度適中、穩(wěn)定性好、線性范圍廣、定量準確方便的通用性檢測器。缺點：與其他檢測器比靈敏度稍低 （因大多數(shù)組分與載氣熱導(dǎo)率差別不

10、大）檢測原理：依據(jù)組分與載氣的熱導(dǎo)率差別進行檢測 1）進樣前：兩臂均通載氣時 2）進樣后：測量臂通樣品氣體+載氣 參比臂通載氣時2、氫焰離子化檢測器(FID) FID特點靈敏度比TCD高的多，選擇性也更高用途：測易燃有機化合物-甲醇、丙酮等原理：氫氣在空氣中燃燒，有機物進入火焰中電離成為碳正離子，在電場的作用下，離子定向運動形成離子流，通過測定離子流強度而進行定性和定量3、電子捕獲檢測器(ECD) ECD特點：放射性離子化檢測器用途：測帶有電負性大的原子（O,S,N,P和鹵素）的有機化合物原理：在放射源作用下，載氣電離發(fā)射電子形成基流，當電負性大的元素進入后，可以捕捉基流中的電子，使基流下降，

11、產(chǎn)生檢測信號有機氯代物、硝基苯、氯苯、三氯乙醛等的測定4、 火焰光度檢測器(FPD) 用途：測含硫磷化合物原理：利用富氫火焰使含硫，磷雜原子的化合物分解，形成激發(fā)態(tài)分子，當它們回到基態(tài)時，發(fā)射出一定波長的光。此光強度與被測組分量成正比。第五節(jié) 色譜柱色譜柱組成 柱管 填充劑填充柱：24米柱長，26mm內(nèi)徑毛細管柱：幾十米幾百米柱長 0.10.5mm內(nèi)徑固體吸附劑氣-固吸附色譜柱載體+固定液氣-液分配色譜柱（一）載體1作用：承載固定液的作用2要求： 比表面積大（多涂漬固定液） 無吸附性（不吸附被測組分） 化學惰性（不與固定液發(fā)生化學反應(yīng)） 熱穩(wěn)定性好 一定的機械強度（二）固定液要求：（1）操作柱

12、溫下固定液呈液態(tài)（易于形成均勻液膜）（2）操作條件下固定液熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好（3）固定液對樣品應(yīng)有較好的溶解度及選擇性第六節(jié) 色譜條件色譜條件包括分離條件和操作條件分離條件是指色譜柱操作條件是指載氣流速、進樣條件及檢測器1色譜柱的選擇2柱溫的選擇3載氣與流速的選擇4進樣條件的選擇1色譜柱的選擇（以氣液分配色譜為主）（1）固定相的選擇固定液的選擇： 1）按 “相似相溶”原則：極性相似或官能團相似 2）柱溫 固定液最高使用溫度防止固定液流失載體的選擇：種類，粒度，分布（2）柱長的選擇一般0.66m，保證待測組分的色譜峰能夠完全分開。2柱溫的選擇原則： 1）在能保證色譜峰分開的前提下，盡量使用低

13、柱溫， 但應(yīng)保證適宜的tR及峰不拖尾，減小檢測本底 2）根據(jù)樣品沸點情況選擇合適柱溫 柱溫應(yīng)低于組分沸點501000C3載氣與流速的選擇選擇流速和載氣應(yīng)同時考慮對柱效和分析時間的影響選擇載氣應(yīng)與檢測器匹配TCD選H2，HeFID選N24進樣條件的選擇氣化室溫度一般稍高于樣品沸點檢測室溫度應(yīng)高于柱溫30500C進樣量不可過大，否則造成拖尾峰注： 檢測器靈敏度足夠進樣量盡量小第七節(jié) 色譜的定性與定量1、利用保留時間定性：定性專屬性差2、相對保留值定性3、利用峰高增加法定性4、利用兩譜聯(lián)用定性：GC-MS，GC-FTIR一、定性分析定性分析的依據(jù)：在一定的固定相和操作條件不變時，任何一種物質(zhì)都有確定

14、的保留時間，而不受混合物中其他共存組分的影響。二、定量分析：（一）峰面積的測量2非正常峰（不對稱峰） 3自動求和（自動積分儀或色譜工作站）： 直接給出A，h，W1/21對于正常峰 注：當色譜操作條件一定時，在一定進樣量范圍內(nèi) （不超載），W1/2與進樣量無關(guān)（二）定量校正因子絕對校正因子定量）（或不可以直接用同一檢測器響應(yīng)不同相同量的不同物質(zhì)對于不同質(zhì)對于不同檢測器響應(yīng)前提：相同量的同種物iiiACm相對校正因子 Questions 相對保留值、峰高、半峰寬、峰寬常用的四種檢測器及其英文縮寫四種檢測器的原理及其適用范圍利用色譜法進行定性分析的四種方法（三）定量方法1歸一化法2外標法 3內(nèi)標法

15、1歸一化法優(yōu)點：簡便，準確定量結(jié)果與進樣量、重復(fù)性無關(guān)（前提柱子不超載） 色譜條件略有變化對結(jié)果幾乎無影響缺點：所有組分必須在一定時間內(nèi)都出峰 必須已知所有組分的校正因子不適合微量組分的測定前提：試樣中所有組分都產(chǎn)生信號并能檢出色譜峰依據(jù)：組分含量與峰面積成正比2外標法（標準曲線法）以待測組分純品為對照物，與試樣中待測 組分的響應(yīng)信號相比較進行定量的方法外標法特點： 1）不需要校正因子，不需要所有組分出峰 2）結(jié)果受進樣量、進樣重復(fù)性和操作條件影響大 每次進樣量應(yīng)一致，否則產(chǎn)生誤差3內(nèi)標法：無待測物純品，加入樣品中不含對照物， 以待測組分和對照物的響應(yīng)信號對比定量 對內(nèi)標物要求：a內(nèi)標物須為原

16、樣品中不含組分b內(nèi)標物與待測物保留時間應(yīng)接近且色譜峰能夠完全分開c內(nèi)標物為高純度標準物質(zhì)，或含量已知物質(zhì)內(nèi)標法優(yōu)點：進樣量不超量時，重復(fù)性好、操作條件對結(jié)果無影響只需待測組分和內(nèi)標物出峰，與其他組分是否出峰無關(guān) 適合測定微量組分內(nèi)標法缺點： 找合適內(nèi)標物困難；已知校正因子第八節(jié) 水樣預(yù)濃縮處理 給水樣品中有機物含量低，需用固體吸附方式富集水中痕量有機物，使待分析的有機物提取出來，然后進行分析 步驟 選擇吸附樹脂XAD-2大孔樹脂(美國Aldich)樹脂使用之前需要純化：用甲醇乙腈丙酮等三種溶劑各淋洗2h，放在甲醇中與空氣隔絕 吸附柱裝填樹脂 高度h10cm取樣(注意：在工藝中恰當位置) 取樣量

17、根據(jù)濃縮倍數(shù)來進行確定，常規(guī)取50L洗脫(用乙醚等)將樹脂上的有機物洗下來，收集濃縮：用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮器，氮氣吹掃，濃縮至1ml，備注樣用 該濃縮方法可用于GC/MS分析或微生物學上的AMES致突變實驗分析。 一、原子吸收(AAS)的原理 氣態(tài)自由原子對于同種原子發(fā)射出的特征波長光的吸收現(xiàn)象。第九節(jié) 原子吸收光譜法 1.原子的能級與躍遷 基態(tài)第一激發(fā)態(tài),吸收一定頻率的輻射能量。 產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振線） 吸收光譜 激發(fā)態(tài)基態(tài) 發(fā)射出一定頻率的輻射。 產(chǎn)生共振吸收線（也簡稱共振線） 發(fā)射光譜2.元素的特征譜線 （1）各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同 基態(tài)第一激發(fā)態(tài): 躍遷吸收能量不同具有特

18、征性。 （2）各種元素的基態(tài)第一激發(fā)態(tài) 最易發(fā)生，吸收最強，最靈敏線。特征譜線。 （3）利用原子蒸氣對特征譜線的吸收可以進行定 量分析3、與紫外、可見分光光度法的異同點： 、基本原理相同，都遵循光吸收定律。、構(gòu)成儀器的主要部件類似但不同分光法：光源單色器吸收池檢測器原子吸收法：光源原子化器單色器檢測器 分光法：分子或離子的吸收為帶狀吸收。 原子法：基態(tài)原子為線狀吸收。 、吸光物質(zhì)狀態(tài)不同：4、原子吸收法的優(yōu)缺點優(yōu)點 、靈敏度高：分光光度法的靈敏度一般在10-510-7g范圍內(nèi)，而原子吸法可測10-510-13g。、選擇性好：由于基態(tài)原子的吸收是線狀吸收，重疊的機會很小。 、用途廣泛：可測70多種元素。、樣品用量少：510ul