柳仁民版仪器分析课件第二部分(共两部分)

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1、 21紫外吸收检测器的优点: 灵敏度高;线性范围宽,可同时检测主要成分及痕量成分;流通池可做的很小(1mm 10mm ,容积 8L);对流动相的流速和温度变化不敏感;波长可选,易于操作;可用于梯度洗脱。紫外吸收检测器的缺点:只有有较强吸收的分子才能进行紫外检测。流动相选择受到限制。在检测波长下,具有一定吸收的溶剂不能用作流动相。 紫外检测器是高效液相色谱仪使用最广泛的一种检测器优点:通用性好。只要折光率与流动相不同的组分都能进行检测,在紫外吸收检测器上不能检测的组分,不需要经过衍生 化,就能直接进行测量。不破坏样品。缺点:灵敏度低:流动相和组分之间的折光率之差有限,不适合痕量分析。折光率强烈地

2、依赖于环境温度,微小的温度波动即可造成基线漂移。检测器的恒温精度应高于0.001。不能用于梯度洗脱。优点:灵敏度极高:比紫外约高两个数量级,最灵敏液相色谱检测器。适合于痕量分析受外界条件(如温度、压力)的影响较小。流动相溶剂不发射荧光,也适用于梯度洗脱。缺点:不是通用型检测器。不是所有化合物在选择的条件下都能发生荧光。对荧光测量中的一些干扰,如背景荧光和淬灭效应等非常敏感。在进行定量分析时,应验证这些干扰是否存在,以及对样品测定的影响程度。b. 示差折光检测器除紫外检测器之外应用最多的检测器。可连续检测参比池和样品池中流动相之间的折光指数差值。差值与浓度呈正比。结构形式偏转式反射式干涉型c.

3、荧光检测器结构:d 蒸发光散射检测器适合于无紫外吸收、无电活性和不发荧光的样品的检测Xs Sm n弱224.3 高效液相色谱主要分离方法及基本原理 液-固吸附色谱液-液分配色谱 化学键合相色谱 离子交换色谱 离子色谱 离子对色谱 排阻色谱 亲和色谱液相色谱4.3.1 液-固色谱一、基本原理 溶质分子(X)与溶剂分子(S)在固定相上的竞争吸附: Xm + nSs = Xs + nSm 下标m、s分别表示流动相和固定相。达到吸附平衡时,吸附平衡常数(K)可表示为:K = X m Ss n K分配系数!固定相:固体吸附剂,如硅胶、氧化铝等 流动相:各种不同极性的一元或多元溶剂。 基本原理:组分在固定

4、相吸附剂上的吸附与解吸。在固定相表面发生的竞争作用: (1)组分和流动相分子对吸附剂表面活性中心的竞争(2)各类组分分子,即各种官能团,对活性中心的竞争竞争能力大小,决定了它们的保留值大小。竞争能力大,保留值大。样品中各组分只是烃类取代基不同,则k相差小,分离困难。样品中的组分含极性不同的取代基,或含有数目不等的极性基团,则k相差大,分离容易。强极性组分;吸附力大,保留时间太长适合:非极性、中等极性组分分离三、流动相 不同极性的溶剂 基本原则: 极性大的试样:用极性较强的流动相 极性小的试样:用低极性流动相。 常用溶剂的极性顺序乙 腈甲醇乙 醇丙 醇丙 酮二 氧 六 环四 氢 呋 喃甲 乙 酮

5、甲 强水 酰 胺短极性氟 石 环 二 苯 溴 二 异 正 代 油 己 己 硫 四 乙 氯 氯 丙 乙 乙 丁 烷 醚 烷 烷 化 氯 烷 仿 甲 醚 醚 酸 醇 碳 化 烷 乙 碳 酯长组分保留时间 复杂样品:二元或多元或梯度正相色谱:流动相的极性小于固定液的极性 反相色谱:流动相的极性大于固定液的极性正相与反相的出峰顺序? 正相色谱:弱极性组分先出 反相色谱:强极性组分先出 不足: 固定液流失但K值大,溶质分子在固定相上吸附作用强,分配系 数也大,保留时间长。 吸附平衡常数K可以由吸附等温线数据求出。二、固定相 按其性质可分为: 极性: 硅胶、氧化铝、氧化镁、 硅酸镁、分子筛及 聚酰胺等 非

6、极性:最常见的是活性碳。 酸性吸附剂:硅胶和硅酸镁等 极性吸附剂: 适于分离碱,如脂肪胺和芳香胺 碱性吸附剂:氧化铝、氧化镁和聚酰胺等 适于分离酸性溶质,如酚、羧酸衍生物最常用的吸附剂是硅胶 结构类型:全多孔型和薄壳型。4.3.2 液-液分配色谱固定相与流动相互不相溶的液体。基本原理:组分在固定相和流动相上的分配。 固定相:涂渍固定液。 流动相:与固定相极性相反液体234.3.3 化学键合相色谱法 采用化学键合固定相的液相色谱 一 、化学键合相 化学键合相:通过化学反应将有机分子键合在载体表 面所形成的柱填充剂。 载体:硅胶,表面硅醇基与合适的有机化合物反应。 化学键合相的制备方法: 1硅酯化

7、 使醇与硅醇基发生酯化反应特点:对热不稳定,遇水、酸等强极性溶剂会发生水 解,使酯链断裂 仅适用以干燥的无水乙醇为流动相的体系流动相:非极性或极性小的溶剂(如烃类)中加入适 量的极性溶剂(如氯仿、醇、乙腈等) 分离对象:极性化合物。 组分的分配比k值随其极性的增加而增大,但随流 动相极性的增加而降低。 主要用于分离异构体、极性不同的化合物。 三反相健合相色谱法 固定相:极性较小的键合固定相 流动相:极性较强的溶剂,如甲醇、乙睛-水、水和无 机盐的缓冲溶液等。 分离对象:低极性化合物 反相键合相色谱法柱效高,能获得无拖尾色谱峰2氯化 先氯化,再与有机锂或格氏试剂反应特点:热稳定性和抗水解能力都好

8、 3硅烷化 用有机氯硅烷与硅醇基发生反应在PH 28.5范围内对水稳定 二、正相键合相色谱法 极性键合相,非极性流动相。 固定相:极性的有机基团,CN、NH2双羟基等键合 在硅胶表面。四、分离机理 吸附和分配两种机理兼有 反相键合相色谱的分离机理 分配理论: 吸附理论:疏溶剂作用理论 “分子毛”,有较强的疏水特性 分离过程中: 分子中的非极性部分与固定 相表面上的疏水烷基产生缔合 作用,保留在固定相中 分子中的极性部分受到极性 流动相的作用,促使它离开固 定相,并减小其保留作用。 两种作用力之差,决定了分子在色谱中的保留行为。4.3.4 离子交换色谱法 一、分离原理R组分离子与离子交换树脂进行

9、离子交换,依靠它们与交换树脂的离子亲合力的大小的差别而达到分离。阳离子交换:R SO3-H+ + M+ R SO3-M+ + H+阴离子交换:R NR3+Cl- + X- R NR3+X- + Cl-一般形式: A + B R B + A达平衡时,平衡常数(离子交换反应的选择系数):R BA BR AK B/A = KB/A越大,越易保留而难于洗脱。 B离子电荷越大,水合离子半径越小,KB/A值就越大。 磺酸型阳离子交换树脂 一价阳离子的KB/A值顺序: Cs+Rb+ K+NH4+ Na+H+Li+ 二价阳离子的KB/A值顺序: Ba2+Pb2+ Sr2+Ca2+ Cd2+Cu2+ 季胺型阴离

10、子交换树脂 一价阴离子的KB/A值顺序: ClO4- I- HSO4- SCN- NO3- Br- NO2- CN- Cl- BrO3- OH- HCO3- H2PO4- IO3- CH3COO- F-迁到更高能级上的过程。激发电位:将原子中的一个外层E3原子发射光谱 25二、分离类型选择反相键合相色谱第5章 原子发射光谱法 5.1 概述一、原子发射光谱法: 根据物质的气态原子被激发时发射的特征线状光谱 而建立的分析方法。 强度:定量分析 波长:定性分析 二、分析过程 1、试样 蒸发 激发 产生发射(光) 2、分光,形成光谱 3、检测记录光谱 4、根据光谱进行定性、定量分析三、特点 1、选择性

11、好:每种元素都有不受其它元素干扰的特征谱线.5.2 基本原理 一、原子发射光谱的产生固态、液体态 蒸发 气态 样品 原子激发态原子、离子激发2、多元素检测:元素同时发射光谱,可同时测定 3、广普性:气、固、液样均可测定 4、灵敏度高:g/ml,可达10-310-4g/ml。5、分析速度快:几分钟可完成多元素分析,炼钢炉前分析,几分钟即可完成,与计算机技术结合,自动配料。缺点:非金属元素不能检测或灵敏度低。共振线:原子由激发态到基态的跃迁 第一共振线:原子由第 一激发态到基态的跃迁 最易发生,能量最小 原子谱线表: I 原子发射的谱线。 II 一次电离离子发射的谱线。 III 二次电离离子发射的

12、谱线。 Mg:I 285.21 nm ;II 280.27 nm。激发:原子中外层电子从基态跃 原子线 离子线基态或较低 能级电子从基态激发到激发态所需的 能量,用“E”表示,单位:eV 电离:把原子中的外层电子激发至无穷远处,使原子 成为带正电荷的离子,一次电离、二次电离。 电离电位:使原子电离所需的最小能量,用“U”表示, 单位:eV 原子线:激发态的原子发射的谱线 离子线:激发态的离子发射的谱线设激发态能级为E2,低能级为E1,普朗克公式:E=E2-E1=h=hc/ IE2 E1E E E0 结论: 原子能级不连续,原子光谱为线状光谱 元素不同,谱线波长不同(特征光谱)定性分析基础 原子

13、数目多,谱线强度大定量分析基础。 同种元素的原子,原子能级很多,得到一系列不同波 长的光谱或光谱组,按一定顺序排列,强度比例一定I ji = ji hg j E j /kT= eN j /Ng 0g j E /kTN = N eg 0 I ji = A ji N 0 h ji g j E / kT eI = a C b26j二、谱线强度 单位时间内从光源辐射出的某波长的光能的多少。设:N0为基态原子数Nj为处在能级为Ej的原子数 Nji为由能级Ej跃迁到Ei的原子数,Ej Ei 每一个光子的能量为:=E=Ej-Ei=h=hc/ 光强度 N ji = Aji N (Aji: Ej能级上的原子向E

14、i跃迁的机率) I ji = A ji N j h j在弧焰中,热力学平衡体系,N0、Nj处于平衡,波兹曼公式:0gj、g0:激发态、基态能级简并度(统计权重)Ej:激发电位;k:玻兹曼常数;T:热力学温度j j 0 原子线谱线强度:g 0 g j g0 E j / kT eI ji = Aji N 0 h ji 原子内部常数:Aji、ji、gj、g0、E为原子本身特性外界影响: T、N0 影响谱线强度的因素:1、激发电位Ej:Iji与Ej成负指数关系在N0、T一定的情况下,Ej增大, Iji下降2、跃迁几率Aji :Aji增大,Iji增大3、统计权重gj/g0:Iji与gj/g0成正比4 、激发温度(T):从公式看,T升高,Iji 增大(一 定范围内正确)三、谱线强度与试样中元素浓度的关系光原 子样 品单位时间内进入弧焰的原子数:M 扩散、对流作用离开弧焰数: MM=M C:样品浓度, M=C (:常数,M与C成正比)N:弧焰内原子数 M=N (:常数) C=N 又 弧焰内原子主要以基态存在,激发态寿命很短NN0 C=N0 C N 0 =原因: 温度升高到电离发生时,中性原子减少,Iji降低,同时Iji增大。代入谱线强度公式可以得到:IjiC I

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