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1、 现代有机仪器分析实验讲义 鞍山科技大学 化工学院实验中心 2004 .6.16 编 委： （按章节顺序） 吴秀红（第1，2 章） 于洪梅、曲敏（第3章） 雷 芃（第4章） 邹 萍（第5章） 29 目 录 1. 气相色谱法 1 1.1 基本原理 1 1.2 气相色谱仪 1 1.3 Agilent 6890N GC的使用方法 2 1.4 上分122 GC 气相色谱仪的使用方法 6 1.5 上分102 GC 气相色谱仪的使用方法 9 实验一 气相色谱柱的制备 10 实验二 醇系物的气相色谱分析 11 实验三 气相色谱法测定乙酸乙酯 12 2. 高效液相色谱法 13 2.1 基本原理 13 2.2
2、高效液相色谱 13 2.3 Agilent1100 HPLC 的使用方法 15 实验一 流动相流速对柱效的影响 17 实验二 高效液相色谱法测定苊和菲 18 实验三 反相高效液相色谱法测定水中的氟离子 19 3. 红外光谱法（CAI实验教学软件） 4. 紫外可见分光光度法（CAI实验教学软件） 5. 离子阱质谱分析法 21 5.1 基本原理 21 5.2 仪器组成 22 5.3 质谱仪器的基本指标 23 5.4 实验步骤 25 5.5 实验讨论 26 6. 核磁共振波谱法 28 6.1 基本原理 28 6.2 Bruker advance 500MHz核磁共振波谱仪 31 6.3 Bruker
3、 advance 500MHz核磁共振波谱仪的使用方法33 实验 测定未知样品的1HNMR 40 附图 41 图一 醇系物的测定 41 图二 乙酸乙酯和环己烷的测定 42 图三 高效液相色谱法测定苊和菲 43 图四 反相高效液相色谱法测定水中氟离子 44 图五 未知物的离子阱质谱图 45 图六 未知物 的核磁共振谱图 47 2现代有机仪器分析 气相色谱法法 1、 气相色谱法 1.1 基本原理 组分性质不同，在固定相上的溶解或吸附能力不同，即它们的分配系数大小不同。分配系数大的组分在固定相上的溶解或吸附能力强，停留时间也长，移动速度慢，因而后流出柱子。可见只要选择合适的固定相，使被分离组分的分配
4、系数有足够差别，再加上对色谱柱和其他操作条件的合理选择，就可得到令人满意得分离。 1.2 气相色谱仪 普通填充柱气相色谱仪和毛细管柱气相色谱仪流程如图 14-1 所示，两者十分相似，后者比前者多一个分馏装置，柱后加一个尾吹气路。尾吹气路又称辅助气路。 1.2.1 载气及进样系统 载气由高压气瓶供给，经压力调节器减压和稳压，以稳定流量进入气化室、色谱柱、检测器后放空 。常用载气有氢气、氮气 。前者主要用热导检测器时使用；后者主要用氢火焰离子化检测器时使用。 进样就是用注射器（或其他进样装置）将样品迅速而定量的注入气化室气化，再被载器 带入柱内分离。要想获得良好分离，进样速度应极快，样品应在气化室
5、内瞬间气化。常用注射器规格为：气体用 0.510 ml 医用注射器；液体用0.550L 微量注射器。 毛细管柱由于其内径细，固定液膜厚度薄，因此样品容量很小。对液体样品，一般进样量为 10-310-2L，气样 10-7ml，所以需要用分流进样技术，及在气化器出口载气分两路，绝大部分放空, 极小部分进入柱子，这两部分的比例大小叫做分流比。 1.2.2 色谱柱 色谱柱是色谱仪的心脏。柱由柱管固定相组成 .常用柱管材料为不锈钢 玻璃或石英玻璃 .将选定的固定液涂布在载体上，然后装入色谱柱 ,这种柱子称为填充柱.常用填充柱内径一般为几毫米，长度从 0.5 米至几米不等.常用载体有红色载体，如 6201
6、 系列; 有白色载体，如上式 101102 系列。前者适用于分析弱的物质，后者适用于分析极性强的物质。毛细管填充柱极较少使用。市售毛细管柱都用石英玻璃拉制而成，并在其外面包制聚酰胺 硅橡胶等高分子材料以增加其柔性和强度。常用商品毛细管柱的内径有 0.53mm0.32mm 和 0.25mm 等几种规格，长度为 1030m。它的固定液直接涂布或通过化学铰链键合在预先经过处理的管壁上。 要使样品中各组分得到良好分离 ,主要依赖于固定液的选择. 实际上工作中遇到的样品往往比较复杂，多变，因此选择固定液无严格规律可循，一般凭经验规则，或根据文献资料选择。在充分了解样品性质的基础上，尽量使固定液与样品组分
7、之间有某些相似性，使两者之间作用力增大，从而有较大的分配系数的差别，1现代有机仪器分析 气相色谱法法 以实现良好分离。 几种常用的代表性固定液列与下面( 按极性增加的顺序) ： 甲基硅橡胶(SE-30) ，最高使用温度 350； 50%苯基甲基聚氧烷(OV-17) ，最高使用温度 375；三氟丙基甲基聚硅氧烷(OV-210) ，最高使用温度 250；聚乙二醇(PEG-20M) ，最高使用温度 200；丁二酸二乙二醇聚酯(DEGS) ，最高使用温度 200。最高使用温度指固定液在此温度以上，它的蒸汽压急剧上升而造成基线不稳。 1.2.3 检测器 检测器的作用是将载气中组分的含量的变化转变成可测的
8、电信号，然后输入记录器记录下来。最常用的检测器有两种：热导检测器和氢火焰离子化检测器。 热导检测器是基于不同组分有与载气不相同的热导系数，因而传导热的本领大小不同。即使同一组分，浓度不同，传导热的程度也不相同，因此，检测器输出信号的大小是组分浓度的函数。热导检测器通用性好，但灵敏度有限。常规填充柱气相色谱仪所使用的热导检测器由于死体积大而不能通用于毛细管色谱仪。毛细管色谱仪所使用的热导检测器要求死体积小。惠普公司生产的单丝微型热导检测器的池体积只有 3.5UL，可作为毛细管柱的检测器。 氢火焰离子化检测器是最长用的检测器。除了对无机气体及少数在火焰中不离解的化合物没有信号或信号极小，几乎对所有
9、有机物都产生响应。当载气携带被柱分离后的组分进入氢氧焰中燃烧，生成正负离子。这些离子在电场中形成电流( 约 10-1010-8A 大小) ，并流经高电阻，产生电压降，再输入放大器放大后记录下来。从填充柱操作转换到毛细管柱操作，氢火焰离子化检测器的喷嘴应更换成更细的喷嘴，以减小死体积。惠普公司的气相色谱仪中，直径为 0.28mm 的喷嘴可与毛细管柱配用。 1.2.4 记录器 记录器就是记录直流电压信号的电子电位差计。 色谱分析中常用的电子电位差计一般满量程为 5mV 或 10Mv。根据走纸速度需要，记录器的纸速可以改变。纸速太慢，画出的色谱峰很窄，在测量峰的宽度时，误差增大；纸速过快，矮小的峰形
10、很难看，且造成纸张浪费。在毛细管色谱中，由于出峰快，峰形窄，因而需要使用快速响应的记录仪。以色谱数据处理机或色谱工作站作为记录器，由于其具有响应快速，色谱数据存储灵活及再处理功能强等特点，越来越为色谱工作者普遍采用。 1.3 Agilent 6890 N GC 的使用方法 1.3.1 仪器设置 进样口：填充柱进样口(PPIP) ；毛细柱进样口(S/SL) 检测器：FID 、ECD 色谱柱：HP-5 ，30m ，320*0.25m 进样体积：1l 1.3.2 气体准备 FID：高纯氢（99.999% ），干燥空气。 ECD ：N2（99.999% ） 2现代有机仪器分析 气相色谱法法 载气：高纯
11、氮（99.999% ） 1.3.3 基本操作步骤： (一 )、开机： 1、 打开电源（按相应的检测器所需载体）。 2、 打开计算机，进入 Windows NT（或 Windows 2000）画面。 3、 打开 6890N GC 电源开关。 （6890N 的 IP 地址一通过其键盘提前输入 6890N通讯） 4、 待仪器自检完毕，双击 Instrument 1 Online 图标，化学工作站自动与 6890N通讯，此时待 6890N 显示屏上显示“Loading- ” 。进入的工作站界面如下图： 5、 从“View” 菜单中选择“Method and run control ”画面， 单击 “S
12、how top toolbar ”，“Show status toolbar ”，“Instrument diagram ”，“Sampling Diagram”, 使其命令前有“”标志，来调用所需的界面。 （二） 、数据采集方法编辑 1、从“ Method”菜单中选择“Edit Entire Method ”项，如下图所示，选中除“Data Analysis ”外的三项，单击 OK，进入下一画面。 2、在“ Method Comments”中输入方法的信息（如方法的用途等） ，单击 OK进入下一画面。 3、如果未使用自动进样器，则在“Select Injection Source /Loca
13、tion”画面中选择 Manual，并选择所用的进样口的物理位置（ Front 或 Back） ，点击OK，进入下一画面。 4、如使用自动进样器，则选择 GC Injector；若为气体阀进样，则选择 6890 GC Valve 同时选中阀的位号。 5、柱参数设定： A、点击“ Columns”图标，则该图标对应的参数显示出来。在“Change ”钮，点击“increment”钮，点击 ok，从柱子库中选择您的柱子，则该柱子的最大耐高温及液膜厚度显示在窗口下方，点击 ok，点击“ install as column 1”或“install as column 2 ”。（填充柱不定义）。 B、Mode 选择合适的模式，恒压或恒流；Inlet 柱连接进样
