現(xiàn)代大型分析儀器應(yīng)用與實(shí)踐課件

1、現(xiàn)代大型分析儀器應(yīng)用與實(shí)踐氣相色譜儀GC氣質(zhì)聯(lián)用儀GC-MS1參考資料色譜技術(shù)叢書之劉虎威，氣相色譜方法及應(yīng)用-2版，化學(xué)工業(yè)出版社，2007汪正范 ，色譜定性與定量2版，化學(xué)工業(yè)出版社，2007汪正范 ，色譜聯(lián)用技術(shù)-2版, 化學(xué)工業(yè)出版社，20072氣相色譜儀Varian CP 380034567 色譜定性鑒定方法 定性分析就是要確定色譜圖中色譜峰代表什么物質(zhì)。定性主要依據(jù)特征性不是很強(qiáng)的保留值，即相同的物質(zhì)在相同的色譜條件下應(yīng)該有相同的保留值。但相反的結(jié)論卻不一定成立，即在相同的色譜條件下，具有相同保留值的物質(zhì)不一定是同一物質(zhì)。1.利用純物質(zhì)定性的方法 利用保留值定性：通過對比試樣中具有

2、與純物質(zhì)相同保留值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質(zhì)及在色譜圖中位置。不適用于不同儀器上獲得的數(shù)據(jù)之間的對比。 利用加入法定性：將純物質(zhì)加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。 82.利用文獻(xiàn)保留值定性 相對保留值r21：指某組分2的調(diào)整保留值與另一組分1的調(diào)整保留值之比。相對保留值r21僅與柱溫和固定液性質(zhì)有關(guān)。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用來進(jìn)行定性鑒定。9相對保留值的優(yōu)點(diǎn)是： 只要柱溫，固定相不變，即使柱徑，柱長，填充情況及流動(dòng)相流速有所變化，r21值仍保持不變，（重要參數(shù)）相鄰兩組分的tR相差越大，分離的越好，r211兩組分不能分離。103.利用保留指數(shù)

3、定性 又稱Kovats指數(shù)（），是一種重現(xiàn)性較好的定性參數(shù)。測定方法： 將正構(gòu)烷烴作為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定其保留指數(shù)為分子中碳原子個(gè)數(shù)乘以100（如正己烷的保留指數(shù)為600）。 其它物質(zhì)的保留指數(shù)（IX）是通過選定兩個(gè)相鄰的正構(gòu)烷烴，其分別具有Z和Z1個(gè)碳原子。被測物質(zhì)X的調(diào)整保留時(shí)間應(yīng)在相鄰兩個(gè)正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留值之間如圖所示：11保留指數(shù)計(jì)算方法123.與其他分析儀器聯(lián)用的定性方法小型化的臺(tái)式色質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS；LC-MS）色譜-紅外光譜儀聯(lián)用儀；組分的結(jié)構(gòu)鑒定SampleSample 58901.0 DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMass S

4、elective DetectorDCBA ABCDGas Chromatograph (GC)Mass Spectrometer (MS)SeparationIdentificationBACD13 色譜定量分析方法1. 峰面積的測量 （1）峰高（h）乘半峰寬（Y 1/2）法：近似將色譜峰當(dāng)作等腰三角形。此法算出的面積是實(shí)際峰面積的0.94倍： A = 1.064 hY1/2 （2）峰高乘平均峰寬法：當(dāng)峰形不對稱時(shí)，可在峰高0.15和0.85處分別測定峰寬，由下式計(jì)算峰面積： A = h（Y 0.15 + Y 0.85 ）/ 2 （3）峰高乘保留時(shí)間法：在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留

5、時(shí)間成正比，對于難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰（未完全重疊），可用此法測定峰面積： A = hbtR （4）自動(dòng)積分和微機(jī)處理法142. 定量校正因子 試樣中各組分質(zhì)量與其色譜峰面積或峰高成正比，即： m i = fi Ai 絕對校正因子：比例系數(shù)f i ，單位面積對應(yīng)的物質(zhì)量： f i =m i / Ai 定量校正因子與檢測器響應(yīng)值成倒數(shù)關(guān)系： f i = 1 / Si 相對校正因子f i ：即組分的絕對校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的絕對校正因子之比。 當(dāng)mi、mS以摩爾為單位時(shí)，所得相對校正因子稱為相對摩爾校正因子（f M）,用表示；當(dāng)mi、mS用質(zhì)量單位時(shí), 以（f W）,表示。153. 常用的幾種

6、定量方法 （1）歸一化法： 特點(diǎn)及要求： 歸一化法簡便、準(zhǔn)確；進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性和操作條件的變動(dòng)對測定結(jié)果影響不大；僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況。16（2）內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)物要滿足以下要求：（1）試樣中不含有該物質(zhì)；（2）與被測組分性質(zhì)比較接近；（3）不與試樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（4）出峰位置應(yīng)位于被測組分附近，且無組分峰影響。試樣配制：準(zhǔn)確稱取一定量的試樣W，加入一定量內(nèi)標(biāo)物mS計(jì)算式：17內(nèi)標(biāo)法特點(diǎn) (1) 內(nèi)標(biāo)法的準(zhǔn)確性較高，操作條件和進(jìn)樣量的稍許變動(dòng)對定量結(jié)果的影響不大。 (2) 每個(gè)試樣的分析，都要進(jìn)行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。 (3) 適用于只需測定混合物中某幾個(gè)組分，或樣品中某

7、些組分無信號(hào)或不能分離。18 （3）外標(biāo)法外標(biāo)法也稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線法。 將含有已知質(zhì)量的不同濃度的各種純樣品配成不同含量的標(biāo)準(zhǔn)樣，以相同的體積進(jìn)樣，繪制對應(yīng)的峰面積（或峰高）與質(zhì)量百分含量標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后在相同色譜條件下進(jìn)等體積的樣品，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出要測組分的含量。19特點(diǎn)及要求： 外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高。操作簡單，適用于大批量試樣的快速分析。進(jìn)樣量和操作條件變化對結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大。2021123422232425（0.5，1，5，10L）26氣體定量進(jìn)樣常采用六通閥 1. 取樣狀態(tài) 2.進(jìn)樣狀態(tài)272829 毛細(xì)管柱可由不銹鋼，玻璃等制成。 不銹鋼毛細(xì)管柱由于惰性差，有一定的催化活性

8、。加上不透明，不易涂漬固定液，已很少使用。 玻璃毛細(xì)管柱表面惰性較好，表面易觀察，因此長期在使用，但易折斷，安裝較困難。 用熔融石英作柱子，這種色譜柱具有化學(xué)惰性，熱穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度好，并具有彈性，占有主導(dǎo)地位。毛細(xì)管色譜柱30 毛細(xì)管柱按其固定液的涂漬方法可分為：（1）壁涂開管柱（WCOT）將固定液直接涂在毛細(xì)管內(nèi)壁上，它是戈雷最早提出的毛細(xì)管柱。 由于管壁的表面光滑，潤濕性差，對表面接觸角大的固定液，直接涂漬制柱，重現(xiàn)性差，柱壽命短?，F(xiàn)在的WCOT柱，減小表面接觸角，再涂固定液。（2）多空層開管柱（PLOT）在管壁上涂一層多孔性吸附劑固體顆粒，不再涂固定液，實(shí)際上是使用開管柱的氣體色譜。3

9、1（3）載體涂漬開管柱（SCOT）為了增大開管柱內(nèi)固定液的涂漬量，先在毛細(xì)管內(nèi)壁上涂一層很細(xì)的（2mm）多空顆粒，然后再在多空層上涂漬固定液，這種毛細(xì)管柱，液膜較厚，因此柱容量較WCOT柱高。（4）化學(xué)鍵合相毛細(xì)管柱將固定相用化學(xué)鍵合方法鍵合到硅膠涂敷的柱表面或經(jīng)表面處理的毛細(xì)管內(nèi)壁上。經(jīng)過化學(xué)鍵合，大大提高了柱的熱穩(wěn)定性。（5）交聯(lián)毛細(xì)管柱。由交聯(lián)劑將固定相交聯(lián)到毛細(xì)管管壁上。這類柱子具有耐高溫，抗溶劑抽提，液膜穩(wěn)定，柱效高，柱壽命長等特點(diǎn)。發(fā)展很快 32333435363738394041氣質(zhì)聯(lián)用儀Agilent 5975-6890N42質(zhì)荷比(m/z)質(zhì)譜圖中的橫坐標(biāo)，質(zhì)量與電荷之比。若

10、離子所帶電荷為z = 1，則質(zhì)荷比等于該離子的質(zhì)量數(shù)。離子是以12C原子的1/12定義為一個(gè)質(zhì)量單位，用u表示。 1u=1.66054x10-27kg 其它常用符號(hào)，Da, 道爾頓 1Da=1u離子的強(qiáng)度（豐度）I 兩種表示方法百分強(qiáng)度：所有峰的強(qiáng)度之各為100，每個(gè)離子所占的份額即為其百分強(qiáng)度，百分強(qiáng)度= (Ii/Ii) 100% Ii，第i 個(gè)離子的強(qiáng)度?；鍙?qiáng)度：質(zhì)譜圖中離子強(qiáng)度最大的峰稱為基峰，定義它的強(qiáng)度為100，即IB=100， 其它離子強(qiáng)與之相比的百分強(qiáng)度稱為該離子的強(qiáng)度。43 質(zhì)譜圖 橫坐標(biāo)為離子的質(zhì)核比，縱坐標(biāo)為離子相對強(qiáng)度或相對豐度。 乙醇的質(zhì)譜圖如下：44質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)

11、量的工具12 units0 units基本原理4512 units質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12 units基本原理468 9 10 11 12 13 14 15 16質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12 units12 units基本原理478 9 10 11 12 13 14 15 16質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具12 units14 units基本原理4812 units8 9 10 11 12 13 14 15 16massNumber of counts質(zhì)譜：稱量離子質(zhì)量的工具基本原理49質(zhì)譜分析法主要是通過對樣品離子質(zhì)荷比的分析而實(shí)現(xiàn)對樣品進(jìn)行定性和定量的一種方法電離裝置把樣品電離為離子質(zhì)量分析

12、裝置把不同質(zhì)荷比的離子分開經(jīng)檢測器檢測之后可以得到樣品的質(zhì)譜圖基本原理50515253545556色譜柱在不使用時(shí)要安全保存起來。安全保存中有兩大要點(diǎn)：1.保存柱子切勿劃傷。劃傷后的柱子可能由于高溫加熱而足以使之從劃痕處斷裂。2.堵上柱子兩端以保護(hù)柱子中的固定液不被氧氣和其它污染物所污染。色譜柱保存57墊圈螺母ToMSD柱從接口延伸1毫米進(jìn)樣口4 - 7 mm毛細(xì)柱直接安裝58596061626364656667質(zhì)量分析器離子源四極桿作為質(zhì)量過濾器mmabovembelow檢測器離子源X+,X-RF/DCRF/DC基本原理（以四極桿質(zhì)譜為例）6869707172737475掃描質(zhì)量761E22

13、E23E24E25E26E27E28E29E21E31E3ABUNDANCE150.0151.0152.0153.0154.0155.0M/Z1.1E3閾值321451234532145STORES: 154.10, 1137用五個(gè)鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)平滑確定中心質(zhì)量 (質(zhì)量峰最大).質(zhì)量中心的水平應(yīng)超過質(zhì)量閾值數(shù)據(jù)文件同時(shí)儲(chǔ)存質(zhì)量和豐度閾 值77閾值過高82182M/Z相對強(qiáng)度M/Z相對強(qiáng)度82303182閾值設(shè)置適當(dāng)閾值對質(zhì)譜圖質(zhì)量的影響78掃描時(shí)間色譜峰的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目和峰寬以及掃描時(shí)間有關(guān)較短的掃描時(shí)間，可以獲得良好的峰型，但是不利于信號(hào)采集較長的掃描時(shí)間，有助于信號(hào)采集，但是峰型不好峰型和信號(hào)，二者需折衷考慮79高斯分布的色譜峰理想的高斯峰應(yīng)有35個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)每個(gè)色譜峰通過5-10次掃描可以很好地 定性!每個(gè)色譜峰通過10-20次掃描可以很好地 定量!805個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)81數(shù)據(jù)點(diǎn)錯(cuò)誤結(jié)果Illustrative data only82838485868788在一個(gè)分析周期內(nèi),柱溫隨時(shí)間由低溫到高溫作線性或非線性的變化,以達(dá)到用最短的時(shí)