版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
第八章大型儀器分析技術目的要求:了解原子吸收分光光度基本原理、AAS基本組成、結構圖,熟悉AAS的定性與定量方法及其應用。了解色譜分離原理、分類與用途,掌握氣相色譜的基本概念及其應用。重點介紹原子吸收光譜法(AAS),而色譜法自學1(導言)光譜分析法是一類重要的儀器分析法。光譜分析法是基于測量輻射的波長及強度來測定試樣中的光譜。這些光譜是由于物質的原子或分子的躍遷所產生的,因此可據特征光譜的波長可進行定性分析,而光譜的強度與物質的含量有關,故可以用于定量分析。據輻射本質可將光譜分析法分為分子光譜和原子光譜。據輻射能量傳遞的方式,光譜法可分為發(fā)射光譜,吸收光譜等。2教學基本要求:掌握原子吸收光譜法的基本原理與定量的基礎,了解影響原子吸收光譜輪廓與譜線變寬的因素,掌握定量分析方法。了解原子吸收光譜儀的基本結構;掌握原子吸收光譜分析干擾來源及其消除與測定條件選擇;掌握靈敏度和檢出限定義。3第一節(jié)基本原理原子吸收光譜法是基于被測元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對其原子共振輻射的吸收進行元素定量分析的方法。
4
定性分析:每種原子只能激發(fā)到它特定的激發(fā)態(tài),所以每種原子所能吸收的光量子的能量是特定的,即被吸收的光譜的波長特定。基于物質特定吸收的光譜的波長來進行定性分析。定量分析:基于物質所產生的原子蒸氣對特定譜線的吸收作用來進行定量分析。
5一基本原理:將待測物質配成溶液,經噴霧與可燃性氣體混合進入火焰,在高溫下離解成原子蒸氣,以該元素制成的空心陰極燈發(fā)射元素特征譜線,通過原子樣蒸氣被基態(tài)原子吸收,根據吸收程度,測定試樣中待測元素的含量。具體的講:(一)基態(tài)原子對共振線的吸收
物質由原子構成,原子由原子核和繞核運動的電子組成。原子可以躍遷由基態(tài)(吸收能量)→激發(fā)態(tài)(較高能級)不穩(wěn)定→(輻射能量又可回到)→基態(tài)。激發(fā)態(tài)有很多。6共振線:電子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài),隨后又回到基態(tài)所產生的吸收或發(fā)射的譜線。由于各原子結構和外層電子排布不同,不同元素的原子從基態(tài)激發(fā)至第一激發(fā)態(tài)時,吸收能量不同→共振線不同,因而有特征性。所以共振線稱為元素的特征譜線。原子吸收光譜法就是利用基態(tài)的待測原子蒸氣,對光源輻射出的特征譜線的吸收進行分析的,基態(tài)原子吸收光能從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài),隨后又回到基態(tài)時,主要以熱能形式釋放多余能量,而不是輻射出與吸收時相同頻率的特征譜線。(二)定量基礎光源輻射光通過基態(tài)原子蒸氣后,光強減弱,根據其減弱程度可測定待測物質的含量。7在實際工作中,對于原子吸收值的測量,是以一定光強的單色光I0通過原子蒸氣,然后測出被吸收后的光強I,此吸收過程符合朗伯-比耳定律,即
I=I0e-KNL式中K為吸收系數,N0為自由原子總數(基態(tài)原子數),L為吸收層厚度。
A=lg(I0/It)=KLN0
L為蒸氣的厚度,火焰的寬度;N0單位體積原子蒸氣中吸收輻射的基態(tài)原子數。
在實際分析過程中,當實驗條件一定時,N正比于待測元素的濃度。8當L一定時
A=kc,測定吸光度就可求出待測元素的含量。9(三)原子吸收光譜的譜線輪廓
與譜線變寬
原子吸收是由基態(tài)原子對共振線的吸收而得到的,對于一條原子吸收線,由于譜線有一定的寬度,所以可以看成是由極為精細的許多頻率相差甚小的光波組成的,有譜線輪廓。K01/2K0發(fā)射線吸收線
0ΔΔ為譜線半寬度,10-3-10-2nm
0為中心頻率10
譜線變寬的原因:
A.自然變寬,與激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關,平均壽命越長,譜線寬度越窄。不同譜線有不同的自然寬度,多數情況下約為10-5nm數量級。
B.多普勒變寬,又稱熱變寬,由于原子在空間做無規(guī)則熱運動所致。由于熱運動導致多普勒效應,使觀測者接受到很多頻率稍有不同的光,于是產生譜線變寬。一般可達10-3nm,是譜線變寬的主要因素。11
C.壓力變寬,又稱碰撞變寬,由于吸光原子與蒸氣中原子或分子相互作用而引起的能級稍微變化,使發(fā)射或吸收光量子頻率改變而導致的譜線變寬。壓力變寬通常隨壓力增大而增大。
一般的情況下,譜線的寬度可以認為主要是由于多普勒效應與壓力變寬兩個因素引起的。12二定量分析方法-標準加入法常用的方法有標準曲線法和標準加入法。由于標準曲線法要求待測試樣和標準溶液的組成基本相同而實際上難以做到。(因為待測液的確切組成,數量,干擾物質難以知道)為克服這些影響可采取標準加入法。1.作A-C曲線
在n1,n2,n3,n4,······號燒杯中分別放入同樣的待測液,依次在n2,n3,n4,······號燒杯中分別加入不同量的M標準液,最后稀釋至相同體積,使加入的標準溶液濃度為0,CS、2CS、3CS…,然后分別測定它們的吸光度,繪制吸光度對濃度的校準曲線,再將該曲線外推至與濃度軸相交。交點至坐標原點的距離Cx即是被測元素經稀釋后的濃度。132.AC線在橫軸上的截距即為Cx。3.標準曲線加入法應注意:
(1)A-C呈線性關系(2)至少采用4個點作外延直線且第一份加入標準液與試樣溶液的濃度之比應適當。(3)本法不可消除背景吸收干擾,可消除基體效應(4)k斜率如太小則誤差大。14校準曲線法配制一組含有不同濃度被測元素的標準溶液,在與試樣測定完全相同的條件下,按濃度由低到高的順序測定吸光度值。繪制吸光度對濃度的校準曲線。測定試樣的吸光度,校準曲線上用內插法求出被測元素的含量。15三儀器原子吸收光譜儀又稱原子吸收分光光度計,由光源、原子化器、單色器和檢測器等四部分組成。(一)光源光源的作用是發(fā)射被測元素的特征共振輻射。對光源的基本要求:發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度;輻射的強度大;輻射光強穩(wěn)定,使用壽命長等??招年帢O燈是符合上述要求的理想光源,應用最廣。
空心陰極燈是由玻璃管制成的封閉著低壓氣體的放電管。主要是由一個陽極和一個空心陰極組成。陰極為16空心圓柱形,由待測元素的高純金屬和合金直接制成,貴重金屬以其箔襯在陰極內壁。陽極為鎢棒,上面裝有鈦絲或鉭片作為吸氣劑。燈的光窗材料根據所發(fā)射的共振線波長而定,在可見波段用硬質玻璃,在紫外波段用石英玻璃。制作時先抽成真空,然后再充入壓強約為267~1333Pa的少量氖或氬等惰性氣體,其作用是載帶電流、使陰極產生濺射及激發(fā)原子發(fā)射特征的銳線光譜??諛O陰極燈發(fā)射的光譜,主要是陰極元素的光譜。
17若陰極物質只含一種元素,則制成的是單元素燈。若陰極物質含多種元素,則可制成多元素燈。多元素燈的發(fā)光強度一般都較單元素燈弱??諛O陰極燈的發(fā)光強度與工作電流有關。使用燈電流過小,放電不穩(wěn)定;燈電流過大,濺射作用增強,原子蒸氣密度增大,譜線變寬,甚至引起自吸,導致測定靈敏度降低,燈壽命縮短。因此在實際工作中應選擇合適的工作電流。
18二、原子化器使樣品原子化并將原子蒸氣送入光路的原子化系統(tǒng)。原子化裝置:它的作用是產生大量穩(wěn)定的基態(tài)自由原子。元素分析靈敏度取決于原子化程度。常用有火焰式和無焰式。(一)火焰原子化器火焰原子化裝置,具有快速、簡便、重現性好的特點,對大多數元素均有較高靈敏度,是目前解決ppm級以上測定的慣用手段。19裝置包括:噴霧器霧化器和燃燒器和火焰及氣體供給部分。(1)霧化器:使試液霧化,其性能對測定精密度、靈敏度和化學干擾等都有影響。因此,要求霧化器噴霧穩(wěn)定、霧滴微細均勻和霧化效率高。(2)燃燒器:試液霧化后進入預混和室(霧化室),與燃氣(如乙炔、丙烷等)在室內充分(均勻)混合。20(二)非火焰原子化器非火焰原子化器常用的是石墨爐原子化器。石墨爐原子化法的過程是將試樣注入石墨管中間位置,用大電流通過石墨管以產生高達2000~3000℃的高溫使試樣經過干燥、蒸發(fā)和原子化。與火焰原子化法相比,石墨爐原子化法具有如下特點:a,靈敏度高、檢測限低
因為試樣直接注入石墨管內,樣品幾乎全部蒸發(fā)并參與吸收。試樣原子化是在惰性氣體保護下,還原性氣21的石墨管內進行的,有利于難熔氧化物的分解和自由原子的形成,自由原子在石墨管內平均滯留時間長,因此管內自由原子密度高,絕對靈敏度達10-1210-15克。b,用樣量少通常固體樣品為0.110毫克,液體試樣為550微升。因此石墨爐原子化特別適用于微量樣品的分析,但由于非特征背景吸收的限制,取樣量少,相對靈敏度低,樣品不均勻性的影響比較嚴重,方法精密度比火焰原子化法差,通常約為25%。C,試樣直接注入原子化器,從而減少溶液一些物理性質22
對測定的影響,也可直接分析固體樣品。d,排除了火焰原子化法中存在的火焰組份與被測組份之間的相互作用,減少了由此引起的化學干擾。e,可以測定共振吸收線位于真空紫外區(qū)的非金屬元素I、P、S等。f,石墨爐原子化法所用設備比較復雜,成本比較高。
但石墨爐原子化器在工作中比火焰原子化系統(tǒng)安全。g,石墨爐產生的總能量比火焰小,因此基體干擾較嚴重,測量的精密度比火焰原子化法差。23(三)低溫原子化法低溫原子化法又稱化學原子化法,其原子化溫度為室溫至攝氏數百度。常用的有汞低溫原子化法及氫化法。24三、分光系統(tǒng):(也叫單色器)分光系統(tǒng)主要由光學元件如狹縫光柵反射鏡透鏡組成。主要作用將待測元素的特征譜線與鄰近譜線分開,否則雜質譜線與待測譜線混淆,而降低靈敏度。因此,空心陰極燈的光線,經過火焰吸收后,必須經過分光系統(tǒng)裝置的分離,把特征譜線與鄰近譜線分開后投向檢測器。分光系統(tǒng)一般采用單色器,色散元件一般為光柵。單色器放在原子化系統(tǒng)的后面,可防止原子化器火焰發(fā)射的強輻射干擾進入檢測器,避免光電倍增管疲勞。光線經過光柵后在被凹面鏡聚焦在出口狹縫上。25四、檢測器由光電倍增管放大器對數轉換器指示器讀數儀表記錄器等組成。進行光電轉換及其后的放大,記錄器信號處理和讀出裝置,電子計算機程序控制等統(tǒng)稱為檢測系統(tǒng)。被銅基態(tài)原子吸收后,還有一部分光未被吸收,此部分光光信號微弱,通過光電倍增管(九級倍增)后,轉為電信號并放大很多倍,并傳至信號處理裝置,最后顯示。五、儀器的類型原子吸收分光光度計:按光束分為單光束與雙光束型原子吸收分光光度計;按調制方法分為直流與交流型原子吸收分光光度計;按波道分為單道、雙道和多道型原子吸收分光光度計。26第三節(jié)測定條件與干擾消除原子吸收光譜法的主要干擾有物理干擾、化學干擾、電離干擾、光譜干擾和背景干擾等。一干擾來源與消除(一)物理干擾
物理干擾是指試樣在轉移蒸發(fā)過程中物理因素產生的干擾。如粘度、表面張力或溶液的密度等的變化,影響樣品的霧化和氣溶膠到達火焰?zhèn)魉偷纫鹪游諒姸鹊淖兓鸬母蓴_。
消除辦法:配制與被測試樣組成相近的標準溶液或采用標準加入法。若試樣溶液的濃度高,還可采用稀釋法。27(二)化學干擾
化學干擾是由于被測元素原子與共存組份發(fā)生化學反應生成穩(wěn)定的化合物(主要干擾),影響被測元素的原子化,而引起的干擾。例如,待測元素與共存物質作用生成難揮發(fā)的化合物,待測元素不能從化合物中全部解離出來,使參與原子吸收的基態(tài)原子數減少或者部分基態(tài)原子電離成離子,不產生吸收,使吸收程度減弱。消除化學干擾的方法:(1)選擇合適的原子化方法提高原子化溫度,減小化學干擾。使用高溫火焰或提高石墨爐原子化溫度,可使難離解的化合物分解。采用還原性強的火焰與石墨爐原子化法,可使難離解的氧化物還原、分解。28(2)加入釋放劑
釋放劑的作用是釋放劑與干擾物質能生成比被測元素更穩(wěn)定的化合物,使被測元素釋放出來。例如,磷酸根干擾鈣的測定,可在試液中加入鑭、鍶鹽,鑭、鍶與磷酸根首先生成比鈣更穩(wěn)定的磷酸鹽,就相當于把鈣釋放出來。(3)加入保護劑
保護劑作用是它可與被測元素生成易分解的或更穩(wěn)定的配合物,防止被測元素與干擾組份生成難離解的化合物。保護劑一般是有機配合劑。如磷酸鹽干擾鈣的測定,可加EDTA絡合劑,此時鈣轉化為EDTA-Ca絡合物,后者在火焰中容易原子化,同時也消除了磷酸鹽的干擾。常用的保護劑有氯化銨、甘油、乙二醇、葡萄糖、EDTA29(4)加入基體改進劑對于石墨爐原子化法,在試樣中加入基體改進劑,使其在干燥或灰化階段與試樣發(fā)生化學變化,其結果可以增加基體的揮發(fā)性或改變被測元素的揮發(fā)性,以消除干擾。(三)電離干擾在高溫條件下,原子會電離,使基態(tài)原子數減少,吸光度下降,這種干擾稱為電離干擾。
消除電離干擾的方法,可適當控制火焰溫度,此外可加入較大量的易電離劑。30消電離劑是比被測元素電離電位低的元素,相同條件下消電離劑首先電離,產生大量的電子,抑制被測元素的電離。例如,測鈣時可加入過量的KCl溶液消除電離干擾。鈣的電離電位為6.1eV,鉀的電離電位為4.3eV。由于K電離產生大量電子,使鈣離子得到電子而生成原子。(四)光譜干擾(1)吸收線重疊共存元素吸收線與被測元素分析線波長很接近時,兩譜線重疊或部分重疊,會使結果偏高。31
(2)光譜通帶內存在的非吸收線非吸收線可能是被測元素的其它共振線與非共振線,也可能是光源中雜質的譜線。一般通過減小狹縫寬度與燈電流或另選譜線消除非吸收線干擾。(3)原子化器內直流發(fā)射干擾(4)背景干擾
背景干擾也是一種光譜干擾。儀器(火焰)(背景吸收校正器)引起的。分子吸收與光散射是形成光譜背景的主要因素。32例如,堿金屬鹵化物在紫外區(qū)有吸收;不同的無機酸會產生不同的影響,在波長小于250nm時,H2SO4
和H3PO4有很強的吸收帶,而HNO3和HCl的吸收很小。因此,原子吸收光譜分析中多用HNO3和HCl配制溶液。背景校正方法一般采用儀器校正背景方法,有鄰近非共振線、連續(xù)光源、Zeeman效應等校正方法。33二、測量條件的選擇1.分析線通常選擇元素的共振線作為分析線。在分析被測元素濃度較高試樣時,可選用靈敏度較低的非共振線作為分析線,以便得到適度的吸收值,對微量元素的測定就必須選擇最強的吸收線。2.狹縫寬度狹縫寬度影響光譜通帶與檢測器接收輻射的能量。狹縫寬度的選擇要能使吸收線與鄰近干擾線分開。當有干擾線進入光譜通帶內時,吸光度值將立即減小。不引起吸光度減小的最大狹縫寬度為應選擇的合適的狹縫寬。34原子吸收分析中,譜線重疊的幾率較小,因此,可以使用較寬的狹縫,以增加光強與降低檢出限。在實驗中,也要考慮被測元素譜線復雜程度,堿金屬、堿土金屬譜線簡單,可選擇較大的狹縫寬度;過度元素與稀土元素等譜線比較復雜,要選擇較小的狹縫寬度。3.燈電流空心陰極燈的發(fā)射特性取決于工作電流。燈電流過小,放電不穩(wěn)定,光輸出的強度小;燈電流過大,發(fā)射譜線變寬,導致靈敏度下降,燈壽命縮短。選擇燈電流時,應在保持穩(wěn)定和有合適的光強輸出的情況下,盡量選用較低的工作電流。35一般商品的空極陰極燈都標有允許使用的最大電流與可使用的電流范圍,通常選用最大電流的1/2~2/3為工作電流。實際工作中,最合適的電流應通過實驗確定??諛O陰極燈使用前一般須預熱10~30min。4.原子化條件(1)火焰原子化法火焰的選擇與調節(jié)是影響原子化效率的重要因素。
36火焰類型選定,調節(jié)燃氣與助燃氣比例,燃燒器高度;(2)石墨爐原子化法
石墨爐原子化法要合理選擇干燥、灰化、原子化及凈化等階段的溫度和時間。375.進樣量進樣量過小,信號太弱;過大,在火焰原子化法中,對火焰會產生冷卻效應;在石墨爐原子化法中,會使除殘產生困難。在實際工作中,通過實驗測定吸光度值與進樣量的變化,選擇合適的進樣量。38三靈敏度與檢出限(一)靈敏度靈敏度S的定義是分析標準函數
X=f(c)的一次導數S=dx/dc。1.特征濃度在原子吸收光度法中,習慣于用1%吸收靈敏度。特征濃度
:為能產生1%吸收(即吸光度值為0.0044)信號時所對應的被測元素的濃度。
C0=CX×0.0044/A(g.cm-3)CX表示待測元素的濃度;A為多次測量的吸光度值。392.特征質量石墨爐原子吸收法常用絕對量表示,特征質量的計算公式為
m0=0.0044/S=0.0044m/AS(Pg或ng)式中m為分析物質量,單位為Pg或ng,AS為峰面積積分吸光度。特征濃度或特征質量越小越好。(二)檢出限(D.L.)
檢出限的定義為:以特定的分析方法,以適當的置信水平被檢出的最低濃度或最小量。40四優(yōu)缺點1.準確度高。分析不同元素不同的元素燈,吸收或發(fā)射譜線具有特征性,提高了選擇性,干擾少。2.靈敏度高。10-9gml-1數量級,10-3gml-1(無焰原子吸收法)3.操作簡便,分析快速。試樣只需簡單處理。4.測定范圍廣??蓽y70多種元素5.使用不太方便,不能同時進行多元素分析,對非金屬元素測定尚困難。
測不同元素需更換光源燈,每一元素的分析條件不同,但可分別測定多種元素。41五原子吸收光譜法與比色分析及分光光度法區(qū)別二者均屬光學分析法,均利用吸收原理進行分析的但原理不同:前者是氣態(tài)原子的吸收,分光光度法測量的是溶液中分子吸收;使用儀器不同:前者有原子吸收分光光度計、光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng);后者有分光光度計、光源、單色器、接受器、測量儀器;應用范圍不同:前者用于金屬元素測定,不適于非金屬元素測定;后者用于絕大多數無機物質和許多有機物的分析,應用廣泛。42總結:掌握原子吸收光譜法的基本原理與定量的基礎,了解影響原子吸收光譜輪廓與譜線變寬的因素,掌握定量分析方法。了解原子吸收光譜儀的基本結構;掌握原子吸收光譜分析干擾來源及其消除與測定條件選擇;掌握靈敏度和檢出限定義。431.簡述原子吸收分光光度法原理。442.電鍍廢水中的氰化物常以吡啶—巴比妥酸比色法測定。取200mL水樣,在pH<2的H3PO4—EDTA存在下進行蒸餾,餾出物被吸收于裝有10mL2%NaOH溶液的100mL容量瓶中,定容后取出10mL放入25mL比色管中,以HAc調整pH=7,加入氯胺T及吡啶—巴比妥酸顯色定容,用1cm吸收池于580nm處對空白測得A=0.380,已知當25mL顯色液中含有3.0μgCN-時,吸光度為0.400,求廢水樣中氰化物的含量(mg/L表示)。45吸光度A與透光率T的關系式為
A=-lgT。A=εCL式中ε叫摩爾吸光系數,它反映了在一定波長下用吸收光譜法測定該吸光物質的
靈敏度,ε越大對光的吸收越強,靈敏度越高。吸收光譜法定量的理論基礎是最常用的
定律。朗伯-----比耳吸收光譜曲線上最大吸收峰所對應的波長叫
,用
表示,在此波長測定靈敏度
,通常選用
作為分析時的工作波長。最大吸收波長λmax最高λmax46第二節(jié)色譜法
色譜法早在1903年由俄國植物學家茨維特分離植物色素時采用。他在研究植物葉的色素成分時,將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內,然后加入石油醚使其自由流下,結果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶。這種方法因此得名為色譜法。以后此法逐漸應用于無色物質的分離,“色譜”二字雖已失去原來的含義,但仍被人們沿用至今。47一概述色譜柱,固定相,流動相起分離作用的柱稱色譜柱,把固定在色譜柱中的填充物稱為固定相,把沿固定相流動的流體稱為流動相。流動相一般是氣體和液體,而固定相是固體和涂在固體上的液體。據流動相和固定相不同,色譜法的分類如下:48(一)原理不同的物質在由兩相—固定相和流動相構成的體系中,具有不同的分配系數。當兩相做相對運動時,這些物質也隨流動相一起運動,并在兩相間進行反復多次的分配。分配系數上有微小差別的物質在移動速度上產生差別,從而使各組份達到分離。
49氣相色譜的基本原理不同物質在兩相間具有不同的分配系數,當兩相作相對運動時,試樣中各組分就在兩相中進行多次分配,使分配系數僅有微小差異的各組分能夠產生很大的分離效果,從而使各組分彼此分離。50流動相方向達到暫時平衡達到新的暫時平衡51(二)分類按流動相物態(tài)分:氣相色譜(GC)
、液相色譜(LC)流動相為氣體的為氣相色譜,流動相為液體的為液相色譜。按系統(tǒng)特征分:柱色譜、薄層色譜、紙色譜按分離原理分:吸附色譜、分配色譜、 離子交換色譜、凝膠色譜
52利用組分在吸附劑(固定相)上的吸附能力強弱不同而得以分離的方法,稱為吸附色譜法。利用組分在固定液(固定相)中溶解度不同而達到分離的方法稱為分配色譜法。利用組分在離子交換劑(固定相)上的親和力大小不同而達到分離的方法,稱為離子交換色譜法。利用大小不同的分子在多孔固定相中的選擇滲透而達到分離的方法,稱為凝膠色譜法或排阻色譜法。5354(三)、特點:
高分離效能,高選擇性,可分離異構體,同位素高靈敏度,10-12--10-14g可檢出
分析速度快,幾分鐘至幾十分鐘應用范圍廣:氣體、易揮發(fā)的液體和固體
55二色譜流出曲線及有關術語(一)色譜流出曲線和色譜峰
由檢測器輸出的電信號強度對時間作圖,所得曲線稱為色譜流出曲線。曲線上突起部分就是色譜峰。
如果進樣量很小,濃度很低,在吸附等溫線(氣固吸附色譜)或分配等溫線(氣液分配色譜)的線性范圍內,則色譜峰是對稱的。56(二)基線
在實驗操作條件下,色譜柱后沒有樣品組分流出時的流出曲線稱為基線,穩(wěn)定的基線應該是一條水平直線。(三)峰高
色譜峰頂點與基線之間的垂直距離,以(h)表示。57色譜流出曲線色譜流出曲線和色譜峰基線(a)峰高(h)信號進樣空氣峰色譜峰ha58(四)保留值
1.死時間t0溶劑或載氣通過相顆粒間所剩留的空間、管路空間的總和的時間,它正比于色譜柱的空隙體積,如下圖。信號進樣t0592.保留時間tR
試樣從進樣到柱后出現峰極大點時所經過的時間,稱為保留時間,如下圖。信號進樣tR603.調整保留時間tR′某組分的保留時間扣除死時間后,稱為該組分的調整保留時間,即
tR′=tR
t0由于組分在色譜柱中的保留時間tR包含了組分隨流動相通過柱子所須的時間和組分在固定相中滯留所須的時間,所以tR實際上是組分在固定相中保留的總時間。保留時間是色譜法定性的基本依據,但同一組分的保留時間常受到流動相流速的影響,因此色譜工作者有時用保留體積來表示保留值。614.分配過程與分配系數(1)組分在固定相和流動相間發(fā)生的吸附、脫附或溶解,揮發(fā)的過程叫做分配過程。(2)分配系數
K=組分在固定相中的濃度/組分在流動相的濃度一定溫度下,各物質在兩相間的分配系數不相同。顯然,分配系數小的組分,每次分配后在氣相中的濃度較大,因此較早地流出色譜柱在柱內停留時間短;分配系數大的組分,由于每次分配后在氣相中的濃度較小,因而在柱內停留時間長,較遲地流出色譜柱,當分配次數足夠多時,就將不同組分分離。62(3).分配比k
分配比又稱容量因子,它是指在一定溫度和壓力下,組分在兩相間分配達平衡時,分配在固定相和流動相中的質量比。即
k=組分在固定相中的質量/組分在流動相中的質量=ms/mmk值越大,說明組分在固定相中的量越多,相當于柱的容量大,因此又稱分配容量或容量因子。它是衡量色譜柱對被分離組分保留能力的重要參數。k值也決定于組分及固定相熱力學性質。它不僅隨柱溫、柱壓變化而變化,而且還與流動相及固定相的體積有關。63氣相色譜儀結構圖:載氣源減壓凈化進樣色譜柱檢測器三儀器結構64氣相色譜儀FlowControllerRegulatorsAirHydrogenCarrierGasMol-SieveTrapsFixedInjectionPortDetectorRestrictorsColumnHRESETor65661、載氣源:N2、H2、He、Ar
2、減壓閥、凈化劑3、進樣系統(tǒng):六通閥、氣化室4、分離柱A柱材料:金屬或玻璃管,毛細管67B固定相擔體:硅藻土、玻璃球、氟塑料擔體應具備的特點:多孔、比表面積大、化學惰性、熱穩(wěn)定性、有一定的機械強度固定液:有機化合物68固定液:有機化合物固定液應具備的特點:高沸點、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定、低凝固點和粘度,對分離組份有一定的溶解能力固定液的種類:常用:苯基甲基聚硅氧烷、聚乙二醇2000等固定液的選擇:相似相溶,考慮極性、酸堿性、氫鍵作用69
吸附劑:活性炭和分子篩,氧化鋁、硅膠、等合成固定相:高分子多孔微球、既是擔體又起固 定液作用705、檢測器熱導檢測器(TCD):惠斯頓電橋測電導值的變化氫火焰檢測器(FID):色譜柱流出物在氫焰中燃燒形成離子,電場作用下離子流動,檢測離子流。電子俘獲檢測器(ECD):X、O、S、P等電負性的物質捕獲載氣被電離后形成的離子?;鹧婀舛龋‵PD)或稱硫磷檢測器:S、P的有機物燃燒發(fā)出特征光波S:394nm,P:526nm71噪聲和漂移靈敏度檢出限最小檢測量線性范圍響應時間四檢測器的性能指標72五色譜定性和定量分析(一)、色譜的定性分析色譜定性分析就是要確定各色譜峰所代表的化合物。由于各種物質在一定的色譜條件下均有確定的保留值,因此保留值可作為一種定性指標。但是不同物質在同一色譜條件下,可能具有相似或相同的保留值,即保留值并非專屬的。因此僅根據保留值對一個完全未知的樣品定性是困難的。如果在了解樣品的來源、性質、分析目的的基礎上,對樣品組成作初步的判斷,再結合下列的方法則可確定色譜峰所代表的化合物。731利用純物質對照定性
在一定的色譜條件下,一個未知物只有一個確定的保留時間。因此將已知純物質在相同的色譜條件下的保留時間與未知物的保留時間進行比較,就可以定性鑒定未知物。若二者相同,則未知物可能是已知的純物質;不同,則未知物就不是該純物質。純物質對照法定性只適用于組分性質已有所了解,組成比較簡單,且有純物質的未知物。742.相對保留值法相對保留值αis是指組分i與基準物質s調整保留值的比值
αis=tri/trS′=Vri/Vrs它僅隨固定液及柱溫變化而變化,與其它操作條件無關。相對保留值測定方法:在某一固定相及柱溫下,分別測出組分i和基準物質s的調整保留值,再按上式計算即可。用已求出的相對保留值與文獻相應值比較即可定性。通常選容易得到純品的,而且與被分析組分相近的物質作基準物質,如正丁烷、環(huán)己烷、正戊烷、苯、對二甲苯、環(huán)己醇、環(huán)己酮等。75
3.加入已知物增加峰高法當未知樣品中組分較多,所得色譜峰過密,用上述方法不易辨認時,或僅作未知樣品指定項目分析時均可用此法。首先作出未知樣品的色譜圖,然后在未知樣品加入某已知物,又得到一個色譜圖。峰高增加的組分即可能為這種已知物。764.與質譜、紅外光譜聯用定性---對樣品所含組分全然不知
對未知樣品所含組分全然不知時,用上述方法定性有一定困難,可用本方法定性。氣相色譜具有強分離能力(混合物分離為純組分)質譜紅外具強鑒別能力,將兩者聯用成為分離鑒定未知物的強有力工具,接上微機,處理與檢索更方便。77(二)定量分析定量分析的任務是求出混合樣品中各組分的百分含量。色譜定量的依據是,當操作條件一致時,被測組分的質量(或濃度)與檢測器給出的響應信號成正比。即:
i=fi
Ai
式中i為被測組分i的質量;Ai為被測組分i的峰面積;
fi為被測組分i的校正因子??梢?,要進行定量必須:(1)準確測量檢測器的響應信號—峰面積或峰高;(2)準確求得比例常數—校正因子;(3)正確選擇合適的定量計算方法,將測得的峰面積或峰高換算為組分的百分含量。781.峰面積測量方法峰面積是色譜圖提供的基本定量數據,峰面積測量的準確與否直接影響定量結果。對于不同峰形的色譜峰采用不同的測量方法。(1)對稱形峰面積的測量——峰高乘以半峰寬法對稱峰的面積A=1.065h
W1/2(2)不對稱形峰面積的測量——峰高乘平均峰寬法對于不對稱峰的測量如仍用峰高乘以半峰寬,誤差就較大,因此采用峰高乘平均峰寬法。
A=1/2h(W0.15+W0.85)式中W0.15
和W0.85分別為峰高0.15倍和0.85倍處的峰寬。
792.定量校正因子色譜定量分析的依據是被測組分的量與其峰面積成正比。但是峰面積的大小不僅取決于組分的質量,而且還與它的性質有關。即當兩個質量相同的不同組分在相同條件下使用同一檢測器進行測定時,所得的峰面積卻不相同。因此,混合物中某一組分的百分含量并不等于該組分的峰面積在各組分峰面積總和中所占的百分率。這樣,就不能直接利用峰面積計算物質的含量。為了使峰面積能真實反映出物質的質量,就要對峰面積進行校正,即在定量計算是引入校正因子。通過相對校正因子,可以把各個組分的峰面積分別換算成與其質量相等的標準物質的峰面積,于是比較標準就統(tǒng)一了。這就是歸一法求算各組分百分含量的基礎。校正因子分為絕對校正因子和相對校正因子。80相對校正因子的測定方法
相對校正因子值只與被測物和標準物以及檢測器的類型有關,而與操作條件無關。因此,fi
值可自文獻中查出引用。若文獻中查不到所需的fi
值,也可以自己測定。常用的標準物質,對熱導檢測器(TCD)是苯,對氫焰檢測器(FID)是正庚烷。測定相對校正因子最好是用色譜純試劑。若無純品,也要確知該物質的百分含量。測定時首先準確稱量標準物質和待測物,然后將它們混合均勻進樣,分別測出其峰面積,再進行計算。81(三)定量計算方法1.歸一化法把所有出峰組分的含量之和按100%計的定量方法稱為歸一化法。其計算公式如下:
Pi%=(mi/m)100%=Aifi/(A1f1
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 分期付款服務合同的簽訂合同簽訂依據
- 購銷旅游帳篷協議書
- 紅磚購買合同范本
- 土地整治合同
- 贊助商與主辦方合作協議
- 權威保姆服務合同案例
- 污水泵購銷合同
- 出租車司機的責任心
- 中介方違反合同的賠償責任
- 工程裝飾裝修合同
- 中考復習-初中英語單詞表大全(2182個帶音標)
- 腹主動脈瘤護理查房課件(PPT 55頁)
- 農業(yè)比較效益低的成因及應對
- 生產部績效手冊ppt課件
- 藍色唯美創(chuàng)意潑水節(jié)主題宣傳PPT模板課件
- 小學一年級上冊數學20以內進位加法單元測試卷1
- 直觀教具在小學英語詞匯教學中的運用初探
- 《制冷設備原理與維修》期末試卷試題及參考答案
- 初中生物教學儀器配備明細目錄
- 供水管道工程現場管理辦法
- 酒店委托管理模式下的財務治理
評論
0/150
提交評論