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1、现代仪器分析 (contemporary instrumental analysis),色谱分析法(Chromatography) 毛细管气相色谱法(Capillary Gas Chromatography) 毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis) 主讲人：杨 敏,现代仪器分析引论,一、引言 分析化学发展历程： 20世纪初，物理化学溶液理论的发展 理论基础； 二战以后，物理学和电子学的发展 仪器分析； 70年代后，计算机、生命科学、材料科学的发展 分析科学（全面准确的结构与成分表征信息） 对复杂体系样品（组分多样、不同体系物质共存等形式、状态、要求、处理等）的分析,
2、现代仪器分析引论, 对此类体系的全面、准确的结构与成分表征，简单的分析方法和操作过程已不能胜任。此过程可能包括从常量到微量及痕量分析、从成分到结构与形态分析、从总体到微区、表面及空间分布分析、从静态到动态、时间分辨分析、从破坏到非破坏分析等。该分析过程包括：1、将体系中的各组分逐一分开的分离过程；2、对分开的组分进行成分与结构分析。,现代仪器分析引论,二、现代分析的特点 分析对象为组成复杂的混合体系，特别是有机和生命物质 仅几种元素构成形态、结构各异，功能、作用万千的生命世界和用途广泛的商品世界，须用多种方法综合分析。1、复杂的分析对象 （1）样品组成的复杂性（成分、组合连接方式复杂） （2）
3、样品中各组分的含量变化悬殊,现代仪器分析引论,（3）样品取样的限制 如刑侦、法庭物证鉴定，临床药物分析的取样次数及取样量 （4）样品组分的稳定性不同 某些组分在加工、储存或应用过程中已变化（如高分子材料中的添加剂）；有时要求变化过程中的信息（如反应动力学与时间分辨信息） （5）复合材料的分布分析 复合材料中各组分的微 区、表面和空间分布分析的信息比本体平均信息更重要 用特殊的微区分析法,现代仪器分析引论,2、分析方法的综合性 完善的仪器设备和综合分析能力，是现代分析研究的重要基础（各种分析方法如元素分析、成分分析、结构分析、无机有机分析、生化分析等都可能被采用）。3、复杂的分析过程 样品组成的
4、复杂性和分析要求的多样性，要求：（1）对各组分分离、纯化及纯组分的制备；（2）对分出的纯组分的成分含量及结构分析。,现代仪器分析引论,三、一般分析程序由于体系复杂且不同，分析的目的、侧重点也不同，因此分析程序常有较大差异，用一种模式来完成所有体系的分析研究是不现实的。一般包括如下过程：取样对样品来源、外观、用途、物性等的了解分析试样的制备及样品的预处理 分离、定性、定量及结构分析等,现代仪器分析引论,1、对样品来源、用途等商品信息的了解 2、对样品的一般性质的考察测定 3、样品的预处理 不同的样品和分析方法，预处理方法不同 （1）无机组分的预处理 （较简单） （2）微量有机组分的富集与提取 如
5、固体中微量组分常用索式提取；液体中微量组分常用树脂富集。,现代仪器分析引论,（3）非均一体系样品的预处理 一般不宜直接分析： 气-液-固体系 先用吸附、冷凝或吸收等方法富集气体和易挥发液体组分后，再预处理； 液-固混合体系 可用萃取、蒸馏、过滤等分开两相 固体混合体系 用机械分离、溶剂抽提将部分组分选择性分离； 得均一体系后，可按沸点分离、按溶剂溶解性分离、或按吸附差异分组分离。,现代仪器分析引论,4、分离与纯化 由于样品组成复杂，分析仪器要求不一，因此所要求的分离纯化方法与操作差异较大，一般，常用的方法为色谱法：（1）常压柱色谱法（2）薄层色谱法（TLC）（3）高效液相色谱法（4）凝胶色谱法
6、（5）气相色谱法,现代仪器分析引论,5、纯度鉴定 是非常重要的实验程序，对未知组分的鉴定较困难（了解信息少），但可遵循如下程序：（1）样品外观（颜色、晶形等）审察与物理常数测定（2）元素分析（有机物）（3）色谱法（不同色谱条件均为单峰 色谱纯）（4）有机光谱分析鉴定（紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振波谱法、有机质谱法等）,现代仪器分析引论,6、元素的组成分析与分子结构分析 分析的核心：提供各组分中原子种类、原子在分子中的状态、分子的结构、及各元素和分子的含量等信息。 （1）元素的组成分析 最主要手段是原子光谱法；有机化合物中的C、H、O、N等也有仪器，而其中的杂原子分析可用原子光谱法。,现代仪
7、器分析引论,（2）原子在分子中的状态分析 状态如价态、相态及彼此的结合形态等的分析，在某些科技领域有重要意义；常用的测定方法有电子能谱法、X-射线衍射法、红外光谱法、离子色谱法等。 （3）有机分子的结构分析 最有效的方法仍是“四大谱”，即紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振谱和有机质谱等。,现代仪器分析引论,7、推测结构的确认尽管推测出最可能的结构，但还可能有错，因为：（1）分离的纯度如不够好，将得出某些错误信息；（2）所用仪器方法的局限，所得到的信息不够完整、不够准确；（3）分析经验水平不同，也可能出错。确认的方法 合成标样，进行类似分析；或查找标准数据、标准图，作全面比较。,现代仪器分析引论,
8、8、样品中各组分的定量分析无机组分的定量分析 如ICP-AES法等有机组分的定量分析 如多种光谱法和色谱法等（但须在完成结构分析之后，才可选合适的方法，有时还要合成标样或纯品，制作标准曲线后，才可完成定量分析。）,用途：色谱法已广泛用于各个领域，是多组分混合物首选的分离分析方法。以中国药典2005版为例，一部收载中药1146个品种，用薄层色谱进行鉴别或含量测定的有1523项，用高效液相色谱进行定量分析的有479种518项，用气相色谱进行检测的有47种。二部收载的有1967个品种，采用高效液相色谱法的品种有848种。现在色谱法已形成一门专门的科学。,现代色谱分析,第1章毛细管气相色谱法 Capi
9、llary Gas Chromatography,内 容,GC基础知识回顾类型 毛细管柱GC 仪器方法开发药物有机溶剂残留量测定 GC的应用 药品的含量测定有关物质检查,气相色谱文献,中文工具书： 李浩春，卢佩章. 气相色谱法. 科学出版社（气相色谱的基础理论），1993 李浩春主编. 分析化学手册 第二版 第五分册 气相色谱分析. 化学工业出版社，1999 参考书目： 吴采樱，曾昭睿. 现代毛细管柱气相色谱法. 武汉大学出版社，1991 孙传经. 毛细管色谱法. 化学工业出版社，1991 俞惟乐，欧庆瑜等. 毛细管气相色谱和分离分析新技术. 科学出版社，1999 刘虎威. 气相色谱方法及应用
10、. 化学工业出版社，2000 孙毓庆，王延琮. 现代色谱法及其在医药中的应用. 人民卫生出版社1998,有关色谱的期刊,1. 分析化学，月刊 2. 色谱，双月刊 3. 分析试验室，双月刊 4. 分析测试学报，月刊 5. 药物分析杂志，双月刊 6. J. of Chromatography. A(B) 荷兰出版的国际性色谱杂志 7. J. of Chromatographic Science 美国出版的国际性色谱杂志 8. Chromatographia 德国出版的国际性色谱杂志 9. Journal of Separation Science德国出版的国际性色谱杂志, 原名J. of High
11、 Resilution Chromatography,10. Analytical Chemistry 美国化学会出版的分析化学 11. Analyst 英国出版的分析化学杂志 12. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,有关色谱的期刊,有关气相色谱的网址,1. http:/ 色谱网址目录 2. http:/ 中国色谱网 3. http:/www. 安捷伦科技公司 4. http:/www. 瓦里安公司 5. http:/www. Perkin- PE公司 6. http:/www. Elsevier .com 荷兰Elsev
12、ier出版公司，有多种色谱方面的杂志，如Anal.Chim.Acta, J. Chromatogr.A , J. Chromatogr.B, Chromatographia等 7. http:/www. cde.psu.edu/chromatography/default.html 气相色谱培训班 8. http:/www. J-chrom- 色谱科学杂志 9. http:/www. lcjcmag .com LC.GC杂志,1-1 概述,A Brief History of Gas Chromatography,1941, British scientists, A.J.P. Martin
13、and R.L.M. Synge (Biochem. J., 1941, 35, 1358) * Liquid-liquid partition chromatography * A theoretical framework for the basic chromatographic process Plate theory * A predication, “ a gas might be used instead of a liquid inchromatography”1952, A.T. James and A.J.P. Martin Gas-liquid chromatograph
14、y, Biochem. J., 1952,50, 679 (volatile fatty acids),1955年第一台商品Gas Chromatograph （美国 Perkin Elmer 公司）问世；标志现代色谱分析的建立。,1957年：Golay首先应用小口径capillary column进行色谱分离实验，结果证明了它具有高分辨率和高效能 即为今日的高效毛细管气相色谱法。,1953年Janak发明Gas-solid chromatography 1954年Ray发明热导检测器,1956年：Rate theory, the Dutch scientist, Van Deemter 。,
15、1979年：Dandeneau和Zerenner制备出熔融二氧化硅开管柱（fused silica open tubular column，FSOT）,1983年：Hewlett-Packard公司推出0.53mm大口径capillary column ，大有取代packed column的趋势。,Definiens of Gas Chromatography (GC),GC,固定相 Stationary Phase,配置 Configuration,名称 Name,Liquid,GSC,GLC,以惰性气体为流动相的column chromatography,Liquid + Support,Solid,capillary column(CGC),packed column,Mol Sieve,Adsorbent,Adsorbent,Adsorbent,Column,Column,Characteristics of Gas Chromatographic Analysis,集富集、分离和检测于一体的高自动化、高选择性和高灵敏度的分析方法,Separation,Concentration,Detection,High Selectivity High Sensitivity High Automatization,
