現(xiàn)代分析技術(shù)課程總結(jié)

1、 成績(jī)：20102011 學(xué)年第二學(xué)期碩士研究生現(xiàn)代分析技術(shù)課程總結(jié)(100分)專(zhuān)業(yè)： 微生物 學(xué)號(hào)： 2010071005151 姓名： 王濤1.專(zhuān)題論文（50分）根據(jù)講述過(guò)的知識(shí)，從學(xué)校圖書(shū)館專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（維普、CNKI、SpringLink）上查閱下面任何一種儀器分析方法在自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)上的應(yīng)用（查文獻(xiàn)10分）：熒光分析（分子熒光分析法）􀁺 磷光分析（分子磷光分析法）􀁺 化學(xué)發(fā)光分析􀁺 紫外可見(jiàn)分析（紫外可見(jiàn)吸收光譜法）􀁺 紅外吸收分析（紅外吸收光譜法）􀁺 原子吸收分析（原子吸收光譜法）

2、48698; 原子發(fā)射分析（原子發(fā)射光譜法）􀁺 氣相色譜分析/氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析􀁺 液相色譜分析/液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析通過(guò)查閱學(xué)術(shù)（科研）文章，歸納、總結(jié)該方法在某一學(xué)科領(lǐng)域（如生物技術(shù)：蛋白質(zhì)/多肽/酶分離、分析、結(jié)構(gòu)鑒定等；藥物/天然產(chǎn)物：轉(zhuǎn)化、分析、制備等；某分析方法的最新發(fā)展等）的最新理論研究進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)、最新應(yīng)用（1997 以后發(fā)表，發(fā)明或發(fā)現(xiàn)）（歸納總結(jié)40分）。紅外吸收光譜法在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定方面的應(yīng)用紅外吸收光譜法(InfraRed absorption spectrum, IR)是基于0.75m1000m光譜區(qū)域（包括近紅外區(qū)、中紅外區(qū)和

3、遠(yuǎn)紅外區(qū)）內(nèi)測(cè)定物質(zhì)的吸收光譜或吸光度值，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量或結(jié)構(gòu)分析的一種方法。該方法又被稱(chēng)為振動(dòng)光譜，它是由分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的，因同時(shí)伴隨有分子中轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，故亦稱(chēng)為振轉(zhuǎn)光譜。紅外吸收光譜法在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于物質(zhì)的紅外吸收光譜與結(jié)構(gòu)的關(guān)系已作了深入的研究，積累了各種官能團(tuán)的特征頻率資料和大量的化合物的紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖。目前，它已成為鑒別化合物和確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)最常用的手段之一。20世紀(jì)70年代傅里葉變換紅外光譜儀的商品化給紅外光譜帶累了革命性的變化，它可以配合多種功能附件和發(fā)展多種連用技術(shù)，使紅外吸收光譜法幾乎成為一種全能技術(shù)。對(duì)于任何樣品；也無(wú)論是有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、聚合物、

4、配合物、復(fù)合材料等都可以得到一張高質(zhì)量的紅外光譜用于鑒定和結(jié)構(gòu)測(cè)定。在日常工作中，紅外光譜主要從事定性分析測(cè)試，在20世紀(jì)70年代以前，相比于紫外可見(jiàn)光譜，紅外光譜的定量應(yīng)用范圍是有限的，其原因是受到儀器性能的限制。傅里葉變換光譜儀克服了紅外光譜定量分析早期遇到的一些困難，如儀器單次測(cè)量噪聲大、分辨率低、雜散光大和尖峰測(cè)量上的一些困難，以及儀器的非線(xiàn)性所造成的測(cè)量誤差都得到了解決?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)方法的應(yīng)用更近一步推動(dòng)了混合物多組分同時(shí)定量分析的發(fā)展，因而紅外光譜定量分析無(wú)論從準(zhǔn)確度、測(cè)量速度、應(yīng)用范圍等方面已與紫外可見(jiàn)吸收光譜的定量分析不相上下。紅外光譜法已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、石油、煤炭、地礦、

5、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、冶金、環(huán)境、氣象、空間科學(xué)、海關(guān)及檢驗(yàn)等領(lǐng)域。紅外光譜的最新發(fā)展各種聯(lián)用技術(shù) (hyphenated technology)：GC/FTIR（氣相色譜傅立葉紅外光譜聯(lián)用）；LC/FTIR（液相色譜傅立葉紅外光譜聯(lián)用）；PAS/FTIR（光聲光譜傅立葉紅外光譜）；MIC/FTIR（顯微紅外光譜）微量及微區(qū)分析。最新應(yīng)用：(1) 化學(xué)戰(zhàn)劑是一種大規(guī)模殺傷性武器，具有致命的殺傷力，能形成大面積環(huán)境災(zāi)難，造成人員、動(dòng)物甚至植物的大量死亡，破壞生態(tài)平衡，對(duì)人類(lèi)社會(huì)構(gòu)成了極大的威脅。盡管大多數(shù)國(guó)家締結(jié)了禁止化學(xué)武器公約，但化學(xué)戰(zhàn)劑的研究、生產(chǎn)和使用一直沒(méi)有被真正禁止，大量化學(xué)武器仍然存在，潛在

6、的化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)仍然威脅著人類(lèi)的和平。目前，國(guó)內(nèi)外研究化學(xué)戰(zhàn)劑探測(cè)技術(shù)的重點(diǎn)主要集中在提高探測(cè)的靈敏度、準(zhǔn)確度和速度的遙測(cè)技術(shù)研究上?；瘜W(xué)戰(zhàn)劑遙測(cè)技術(shù)具有非接觸、安全、寬視場(chǎng)、高速度等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們的青睞。無(wú)需采樣準(zhǔn)備，測(cè)試中傳感器不受污染、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，適用于多原子分子、多組分混合物、氣體排放的實(shí)時(shí)探測(cè)和分析。紅外光譜遙測(cè)技術(shù)是大氣中氣體探測(cè)、識(shí)別的有效方法，常用于大氣、火山氣體成分、煙囪輻射、飛機(jī)廢氣等測(cè)量。原則上，該技術(shù)可用于化學(xué)戰(zhàn)劑的探測(cè)，但化學(xué)戰(zhàn)劑探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有更高的靈敏度和探測(cè)概率、更強(qiáng)的抗干擾能力、極低的虛警率和實(shí)時(shí)探測(cè)能力。傅立葉變換紅外(FTIR) 光譜遙測(cè)技術(shù)，通過(guò)干涉條紋

7、的傅立葉變換獲得被測(cè)物質(zhì)的光譜特征，能夠同時(shí)探測(cè)多種化學(xué)戰(zhàn)劑，具有整光譜、多通道、高通光量、高精度、寬光譜范圍以及高信噪比等優(yōu)點(diǎn)，可用于在大氣窗口3Lm5Lm和8Lm12Lm內(nèi)有特征吸收光譜的氣體分子的測(cè)量中,被動(dòng)FTIR遙測(cè)技術(shù)利用太陽(yáng)、月亮或地面的反射光等自然光源，能進(jìn)行機(jī)動(dòng)、快速、寬范圍探測(cè),具有極強(qiáng)的隱蔽性,是戰(zhàn)場(chǎng)條件下化學(xué)戰(zhàn)劑遙測(cè)的有效方法之一。但是，被動(dòng)FTIR光譜遙測(cè)技術(shù)均采用動(dòng)鏡機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)，雖然光譜分辨率較高，但探測(cè)速度慢、靈敏度差、虛警率高、探測(cè)概率低，不能對(duì)化學(xué)戰(zhàn)劑定量分析；靜態(tài)FTIR光譜遙測(cè)技術(shù)雖然不用機(jī)械掃描，速度快，但光譜分辨力較低。因此，研究基于靜態(tài)傅立葉變換光

8、譜技術(shù)的化學(xué)戰(zhàn)劑被動(dòng)遙測(cè)的光譜分辨力增強(qiáng)、探測(cè)速度和探測(cè)概率的提高以及定量分析等關(guān)鍵技術(shù)是化學(xué)戰(zhàn)劑遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)?；谶@些技術(shù)所開(kāi)發(fā)的遙測(cè)系統(tǒng)不僅可以用于化學(xué)戰(zhàn)劑的實(shí)時(shí)被動(dòng)遙測(cè)中，也可以用于空氣污染物的遙測(cè)中，具有廣泛的應(yīng)用前景。(2) 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)由于能提供豐富的物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息而廣泛應(yīng)用于幾乎所有物質(zhì)(單質(zhì)和極少量無(wú)紅外活性物質(zhì)除外)的定性和定量的研究中。但由于通常FTIR均采用KBr或NaCl作為窗片，在含水樣品的分析中受到限制。即使采用CaF，、ZnSe等耐水窗片，也由于水峰干擾很大而難以得到清晰的FTIR譜圖，更無(wú)法用于定量測(cè)定。衰減全反射(ATR)作為紅外光譜的一

9、種重要輔助技術(shù)，一般主要應(yīng)用于樣品表面結(jié)構(gòu)的研究中。ATR的基本原理是：當(dāng)光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界角，則在兩介質(zhì)界面上發(fā)生全反射。根據(jù)進(jìn)場(chǎng)光學(xué)原理，全反射現(xiàn)象并不完全在界面上進(jìn)行，而是要透入樣品一定深度，且強(qiáng)度隨透人深度的增加而呈指數(shù)衰減。這樣全反射的光束就帶有了樣品信息，從而可和普通FTIR一樣用于研究。酒精類(lèi)飲品是國(guó)家控制產(chǎn)品，對(duì)其中的乙醇含量有嚴(yán)格規(guī)定?？焖贉?zhǔn)確地測(cè)定飲品中乙醇含量在食品工業(yè)質(zhì)量控制中十分重要。流動(dòng)注射與膜分離、酶法及電分析法結(jié)合在一定程度上提高了分析速度，但膜性能和酶活性對(duì)分析結(jié)果有較大影響；而與分光光度法的聯(lián)用盡管快速方便，但在分析過(guò)程中易產(chǎn)生氣

10、泡，使實(shí)驗(yàn)失敗。近紅外光譜法也是較常用的分析方法，但在方法建立初期，需要完成大批量實(shí)驗(yàn)以建立起化學(xué)劑量模型。另外拉曼光譜和中紅外光譜也用于乙醇含量的測(cè)定中，但目前已報(bào)道方法都需要與化學(xué)計(jì)量模型相結(jié)合。采用ATRFTIR方法，基于相同波數(shù)處的光透入深度相同的原理，建立一種測(cè)定酒精飲品中乙醇含量的方法，該方法簡(jiǎn)便快速穩(wěn)定，不受水的影響，特別適合快速分析。傳統(tǒng)紅外光譜定量分析一般都采用液體池法。由于液體池厚度很薄(<100m)清洗困難，拆卸清洗后的液池厚度很難與前次一致，因此FTIR用于定量分析時(shí)總是設(shè)法消除液池厚度的影響，這給實(shí)際分析帶來(lái)很多困難。但采用ATRFTIR法時(shí)，上述所有困難都能避

11、免。參考文獻(xiàn)：1 張華主編現(xiàn)代有機(jī)波譜分析M化學(xué)工業(yè)出版社，2005 2 余麗娟，鄭建明，朱文雷傅里葉變換紅外光譜法測(cè)定白酒中乙醇含量J廣州化工，2011(39)：43 張記龍，聶宏斌，王志斌，田二明，張輝化學(xué)戰(zhàn)劑紅外光譜遙測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J中北大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(29)：34 Lopez M U,Sadovnychiy S,Ponomaryov V I Remote detection system of methane leakage using FTIR spectrometric technology J. Proceeding of the electronics Robotic

12、s and Automotive Mechanics Coference, 2006, 2: 68-73.5 Harig R,Matz G.Toxic cloud imaging by infrared spectrometry: a scanning FTIR system for identification and visualization J. Field Analytical Chemistry and Technology, 2001, 5(1-2): 75-90.2. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)（50分）結(jié)合所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)（任選一個(gè)實(shí)驗(yàn)）敘述該儀器的構(gòu)造原理、操作技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、結(jié)

13、果與討論、誤差產(chǎn)生的可能原因及避免方法和措施等（40分）。你個(gè)人的建設(shè)性的見(jiàn)解（10分）。氣相色譜法分離分析酒中雜醇油一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解氣相色譜儀及色譜工作站的使用；. 了解氣相色譜儀的基本分析原理。二. 實(shí)驗(yàn)原理氣相色譜分析是采用氣體作為流動(dòng)相的一種層析方法。由于流動(dòng)相為氣體，物質(zhì)在氣相中傳遞速度快，氣態(tài)樣品中各組分與固定相相互作用（吸附或分配）次數(shù)多，因而混合物通過(guò)氣相色譜可以得到良好的分離，再通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)儀器進(jìn)行鑒定，即可給出定性或定量的結(jié)果。酒除了乙醇和水外，還含有數(shù)百種微量香味成分。酒中的香味成分以醇類(lèi)、酯類(lèi)、酸類(lèi)為主。酒中的醇類(lèi)除乙醇外，還含有甲醇、正丙醇、異丁醇、正丁醇、2

14、-戊醇、異戊醇、正戊醇、正己醇等。用常規(guī)的化學(xué)分析方法測(cè)出的是這類(lèi)物質(zhì)的總量，如雜醇油是以異丁醇和異戊醇計(jì)，這樣不足以反映各種成分的本來(lái)面目。利用氣相色譜儀可以準(zhǔn)確迅速地檢測(cè)出酒中所含的各種醇類(lèi)物質(zhì)。三儀器GC122氣相色譜儀，配有氫火焰離子化檢測(cè)器。微量注射器10ul。氣相色譜儀的構(gòu)造原理：一般氣相色譜儀由五個(gè)部分組成：1. 氣路系統(tǒng)：氣源、氣體凈化、氣體流量控制和測(cè)量裝置。2. 進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣器、氣化室和控溫裝置。3. 分離系統(tǒng)：色譜柱、柱箱和控溫裝置。4. 檢測(cè)系統(tǒng)：檢測(cè)器和控溫裝置。5. 記錄系統(tǒng)：記錄儀或數(shù)據(jù)處理裝置。毛細(xì)管氣相色譜法（capillary gas chromatogr

15、aphy，CGC）所使用的毛細(xì)管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫彈性石英毛細(xì)管。柱內(nèi)徑通常為0.1-0.5 mm，柱長(zhǎng)30-50 m，繞成直徑20cm 左右的環(huán)狀。用這樣的毛細(xì)管作分離柱的氣相色譜稱(chēng)為毛細(xì)管氣相色譜或開(kāi)管柱氣相色譜，其分離效率比填充柱要高得多。(1) 進(jìn)樣系統(tǒng)分流毛細(xì)管氣相色譜的發(fā)展主要取決于毛細(xì)管柱的制作和進(jìn)樣系統(tǒng)?，F(xiàn)在多采用分流進(jìn)樣技術(shù)。一般氣相色譜的氣化室體積為0.5-2mL，而毛細(xì)管色譜分離的載氣流量只有0.5-2mL/min，載氣將樣品全部沖洗到色譜柱中需要0.25-4min，這樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的峰展寬，影響分離效果。而且毛細(xì)管柱的柱容量低，通常只能進(jìn)樣幾個(gè)nL的樣品

16、，用微量注射器無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)樣，分流進(jìn)樣器就是為毛細(xì)管氣相色譜進(jìn)樣而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。(2) 色譜柱連接為了減小色譜系統(tǒng)的死體積，毛細(xì)管柱和進(jìn)樣器的連接應(yīng)將色譜柱伸直，插入分流器的分流點(diǎn)。色譜柱出口直接插入檢測(cè)器內(nèi)。(3) 尾吹由于毛細(xì)管柱載氣流速低，進(jìn)入檢測(cè)器后發(fā)生突然減速，會(huì)引起色譜峰展寬，為此，在色譜柱出口加一個(gè)輔助尾吹氣，以加速樣品通過(guò)檢測(cè)器。當(dāng)檢測(cè)池體積較大時(shí)，尾吹更是必要的。(4) 檢測(cè)器各種氣相色譜檢測(cè)器都可使用，不過(guò)最常用的為靈敏度高、響應(yīng)速度和死體積小的氫火焰離子化檢測(cè)器（FID。它是通過(guò)測(cè)定有機(jī)物在氫火焰作用下化學(xué)電離形成的離子流強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的。其特點(diǎn)是只對(duì)含炭有機(jī)物有明顯的響應(yīng)，而

17、對(duì)非烴類(lèi)、惰性氣體或在火焰中難電離或不電離的物質(zhì)，則信號(hào)較低或無(wú)信號(hào)。H2O是FID不敏感物質(zhì)。氫火焰離子化檢測(cè)器(flame ionization detector，F(xiàn)ID)原理： 含碳有機(jī)物在氫火焰中燃燒時(shí)，產(chǎn)生化學(xué)電離，發(fā)生下列反應(yīng)：CH + O - CHO+ + e CHO+ + H2O - H3O+ + CO在電場(chǎng)作用下，正離子被收集到負(fù)極，產(chǎn)生電流。四色譜操作條件色譜柱：FFAP毛細(xì)管柱。柱溫：40恒溫6min后，以4/min程序升溫至220，繼續(xù)恒溫16min；汽化室溫度：230；檢測(cè)器溫度：240。載氣：高純氮，柱頭壓：20psi；柱流量：1.36ml/min；尾吹氣：39ml

18、/min；空氣：400ml/min；氫氣：30ml/min；進(jìn)樣量：0.4ul。五定性方法標(biāo)準(zhǔn)物保留時(shí)間的確定分別取甲醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊醇各0.2ul（試劑都用色譜純?cè)噭┳⑷肷V儀，調(diào)節(jié)衰減控制器，使信號(hào)在量程范圍內(nèi)，分別記錄各物質(zhì)的保留時(shí)間。樣品中各組分保留時(shí)間的測(cè)定將樣品溶液注入色譜儀，測(cè)定各色譜峰的保留時(shí)間，與標(biāo)準(zhǔn)物保留時(shí)間對(duì)照初步定性。增加峰高法確證由于酒樣中大量乙醇的存在，組分保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)物保留時(shí)間可能略有差異，故應(yīng)用增加峰高法確證。于25ml容量瓶中加入酒樣12.5ml。某種標(biāo)準(zhǔn)物0.25ml，加蒸餾水定容至刻度。取1ul注入色譜儀，得出色譜圖與未加入標(biāo)準(zhǔn)物色譜圖對(duì)照，某峰增高表示所加入的物質(zhì)與該峰所對(duì)應(yīng)的組分一致。氣相色譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖：峰號(hào)峰名 保留時(shí)間1 乙醇 2.1902 異丙醇 2.8733 正丙醇 3.7654 異丁醇 11.0785 正丁醇 13.5906 異戊醇 13.807樣品譜圖：結(jié)果分析：在樣品譜圖中，時(shí)間為2.190處的物質(zhì)是乙醇，樣品