色譜、光譜、質(zhì)譜、波譜

1、四大名譜在檢測領(lǐng)域，有四大名譜，也是檢測領(lǐng)域的“四大天王”分別為色譜、光譜、質(zhì)譜、波譜，在檢測特色和適用范圍上各有不同，但總有一款適合你！質(zhì)譜分析分子、原子、或原子團(tuán)的質(zhì)量的，可以推測物質(zhì)的組成，一般用于定性分析較多，也可定量。色譜是一種兼顧分離與定量分析的手段，可分辨樣品中的不同物質(zhì)。光譜定性分析，確定樣品中主要基團(tuán)，確定物質(zhì)類別。從紅外到 X X 射線，都是光譜， 其應(yīng)用范圍差別很大， 是對分子或原子的光譜性質(zhì)進(jìn)行分析解析的。波譜通常指四大波譜， 核磁共振(NMR),(NMR),物質(zhì)粒子的質(zhì)量譜-質(zhì)譜(MS),(MS),振動光譜-紅外/拉曼(IR/Raman),(IR/Raman),電子躍

2、遷-紫外(UV)(UV)0101光譜分析法光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜線， 因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成和相對含量 O O光譜分析時(shí)，可利用發(fā)射光譜，也可以利用吸收光譜。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá) 1010 皮克,就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線，因而能夠把它檢查出來。光譜原理光譜的分類按波長區(qū)域不同，光譜可分為紅外光譜、可見光譜和紫外光譜。按產(chǎn)生的本質(zhì)不同，可分為原子光譜和分子光譜。按產(chǎn)生的方式不同，可分為發(fā)射光譜、吸收光譜和散射光譜。按光譜表現(xiàn)形態(tài)不同，可分為線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜。分光光譜技術(shù)可用于：通過測定某種物質(zhì)吸收或發(fā)射光譜來

3、確定該物質(zhì)的組成；通過測量適當(dāng)波長的信號強(qiáng)度確定某種單獨(dú)存在或其他物質(zhì)混合存在的一種物質(zhì)的含量;毀鎮(zhèn)。 -2樣品室JU，空心陰極燈怏縫，,樣品反射鏡 F.-探第器】挾較衍射光帆加電倍增管f探晅反射鏡狹縫單色器光源】m電極的棒）衍射光柵單色器先電信蝌管_a-i_1_1-3一,*jfjf一.七力通過測量某一種底物消失或產(chǎn)物出現(xiàn)的量同時(shí)間的關(guān)系，示蹤反應(yīng)過程。鑒定分子式、結(jié)構(gòu)式的方法紫外光譜：反應(yīng)分子中共軻體系狀況；紅外光譜：光能團(tuán)鑒定、分子中環(huán)、雙鍵數(shù)目。光譜法的優(yōu)缺點(diǎn)(1)(1)分析速度較快原子發(fā)射光譜用于煉鋼爐前的分析，可在 l l2 2 分鐘內(nèi)，同時(shí)給出二十多種元素的分析結(jié)果。(2)(2)操

4、作簡便有些樣品不經(jīng)任何化學(xué)處理，即可直接進(jìn)行光譜分析，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，有時(shí)只需按一下鍵盤即可自動進(jìn)行分析、數(shù)據(jù)處理和打印出分析結(jié)果。在毒劑報(bào)警、大氣污染檢測等方面，采用分子光譜法遙測，不需采集樣品，在數(shù)秒鐘內(nèi)，便可發(fā)出警報(bào)或檢測出污染程度。(3)(3)不需純樣品只需利用已知譜圖，即可進(jìn)行光譜定性分析。這是光譜分析一個(gè)十分突出的優(yōu)點(diǎn)。(4)(4)可同時(shí)測定多種元素或化合物省去復(fù)雜的分離操作。(5)(5)選擇性好可測定化學(xué)性質(zhì)相近的元素和化合物。如測定銀、但、錯(cuò)、錯(cuò)和混合稀土氧化物，它們的譜線可分開而不受干擾，成為分析這些化合物的得力工具。(6)(6)靈敏度高可利用光譜法進(jìn)行痕量分析。目前，相對靈

5、敏度可達(dá)到千萬分之一至十億分之一，絕對靈敏度可達(dá) 10-8g10-9g10-8g10-9g( (7)(7)樣品損壞少可用于古物以及刑事偵察等領(lǐng)域。隨著新技術(shù)的采用(如應(yīng)用等離子體光源)，定量分析的線性范圍變寬，使高低含量不同的元素可同時(shí)測定。還可以進(jìn)行微區(qū)分析。局限性：光譜定量分析建立在相對比較的基礎(chǔ)上，必須有一套標(biāo)準(zhǔn)樣品作為基準(zhǔn)，而且要求標(biāo)準(zhǔn)樣品的組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)應(yīng)與被分析的樣品基本一致，這常常比較困難。0202質(zhì)譜分析法是將不同質(zhì)量的離子按質(zhì)荷比的大小順序收集和記錄下來，得到質(zhì)譜圖。用質(zhì)譜圖進(jìn)行定性、定量分析及結(jié)構(gòu)分析。質(zhì)譜分析法是物理分析法，早期主要用于相對原子質(zhì)量的測定和某些復(fù)雜化合物的

6、鑒定和結(jié)構(gòu)分析。使試樣中各組分電離生成不同荷質(zhì)比的離子，經(jīng)加速電場的作用，形成離子束，進(jìn)入質(zhì)量分析器，利用電場和磁場使發(fā)生相反的速度色散一一離子束中速度較慢的離子通過電場后偏轉(zhuǎn)大，速度快的偏轉(zhuǎn)??；在磁場中離子發(fā)生角速度矢量相反的偏轉(zhuǎn)，即速度慢的離子依然偏轉(zhuǎn)大，速度快的偏轉(zhuǎn)小；當(dāng)兩個(gè)場的偏轉(zhuǎn)作用彼此補(bǔ)償時(shí)，它們的軌道便相交于一點(diǎn)。與此同時(shí)，在磁場中還能發(fā)生質(zhì)量的分離，這樣就使具有同一質(zhì)荷比而速度不同的離子聚焦在同一點(diǎn)上，不同質(zhì)荷比的離子聚焦在不同的點(diǎn)上，將它們分別聚焦而得到質(zhì)譜圖，從而確定其質(zhì)量。質(zhì)譜儀種類非常多，工作原理和應(yīng)用范圍也有很大的不同。從應(yīng)用角度，質(zhì)譜儀可以分為下面幾類：有機(jī)質(zhì)譜儀：

7、由于應(yīng)用特點(diǎn)不同又分為:氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)(GC-MS)在這類儀器中，由于質(zhì)譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質(zhì)譜儀，氣相色譜質(zhì)譜書籍-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，氣相色譜-離子阱質(zhì)譜儀等。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS)(LC-MS)同樣，有液相色譜-四器極質(zhì)譜儀，液相色譜-離子阱質(zhì)譜儀，液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。原理與結(jié)構(gòu)儀器原理圖電離室原理與結(jié)構(gòu)其他有機(jī)質(zhì)譜儀，主要有：基質(zhì)輔助激光解吸飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(MALDI-TOFMS)(MALDI-TOFMS)，傅里葉變換質(zhì)譜儀(FT-MS)(FT-MS)無機(jī)質(zhì)譜儀，包括：火花源雙聚焦質(zhì)譜儀。感應(yīng)耦

8、合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)(ICP-MS)。二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)(SIMS)但以上的分類并不十分嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)橛行﹥x器帶有不同附件，具有不同功能。例如，一臺氣相色譜-雙聚焦質(zhì)譜儀，如果改用快原子轟擊電離源，就不再是氣相色譜- -質(zhì)譜聯(lián)用儀，而稱為快原子轟擊質(zhì)譜儀(FABMS)(FABMS)。另外，有的質(zhì)譜儀既可以和氣相色譜相連， 又可以和液相色譜相連， 因此也不好歸于某一類。在以上各類質(zhì)譜儀中，數(shù)量多，用途廣的是有機(jī)質(zhì)譜儀。應(yīng)用范圍質(zhì)譜儀種類很多，應(yīng)用范圍廣，可進(jìn)行同位素分析、化學(xué)分析、無機(jī)成分分析、有機(jī)結(jié)構(gòu)分析。鑒定分子式、結(jié)構(gòu)式的方法離子峰、碎片峰、物質(zhì)大小測定。質(zhì)譜分析具有以下優(yōu)

9、缺點(diǎn)(1)(1)質(zhì)譜法是唯一可以確定分子質(zhì)量的方法；(2)(2)可以對氣體、液體、固體等進(jìn)行分析，分析的范圍比較廣；(3)(3)可以測定化合物的分子量，推測分子式、結(jié)構(gòu)式、用途廣；(4)(4)分析速度快，靈敏度高，樣品用量小，只需要 1mg1mg 左右，有時(shí)只要幾個(gè)微克就可以了。局限性：因?yàn)橘|(zhì)譜有多種型號，局限性各部相同，可以分別說明0303色譜分析法利用混合物中不同組分在兩相之間進(jìn)行不同分配的原理，使混合物分離，并進(jìn)行定性和定量分析的方法。當(dāng)流動相中所攜帶的混合物流過固定相時(shí)，會和固定相發(fā)生作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異，與固定相之間作用力的大小也有差異。因此在同一推動力作用下，

10、不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。L 氣相色譜法一填充柱色譜法毛細(xì)管柱色譜法經(jīng)典液相柱色譜法高效液相色譜法高分子灌膜色譜法超臨界流體色譜法按溶質(zhì)在兩相分離過程，可分為吸附色譜、分配色譜、離子色譜、體積排阻色譜、親和色譜和生物色譜法。應(yīng)用范圍按兩相狀態(tài)，色譜法可以分為氣相色譜法、液相色譜法、超臨界流體色譜法。色譜法液相色譜法-薄層色譜法匚平面色譜法紙色譜法氣相色譜：沸點(diǎn)低于 400c400c 的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析色譜法的優(yōu)缺點(diǎn)(1)(1)分離效率高復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。(2)(2)靈

11、敏度高可以檢測出gg/g(ppm)g/g(ppm)級甚至 ng/g(ppt)ng/g(ppt)級的物質(zhì)量。(3)(3)分析速度快一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)式樣的分析。局限性：被分離組分的定性較為困難。0404波譜分析法將記錄的入射光或散射強(qiáng)度變化與光的波長、波數(shù)(頻)或散射角度的關(guān)系圖，用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成及化學(xué)變化的分析。各種波譜法原理不同，其特點(diǎn)和應(yīng)用也各不相同。每種波譜法也都有其適用范圍和局限性。在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)測定的目的、樣品性質(zhì)、組成及樣品的量選擇合適的方法，在很多情況下要綜合使用多種波譜法才能達(dá)到目的。波譜法的分類紫外-可見光譜(UltravioletandVisibleSp

12、ectraUV)(UltravioletandVisibleSpectraUV)、紅外光譜(InfraredSpectraIR)(InfraredSpectraIR)、質(zhì)譜(MassSpectrumMS)(MassSpectrumMS)和核磁共振波譜(NuclearMagneticResonanceNMR)(NuclearMagneticResonanceNMR)止匕外，拉曼光譜、熒光光譜、旋光光譜和圓二色光譜、順磁共振譜都屬于波譜法范疇。四種波譜分析的特定功能如下LUVLUV 產(chǎn)生，分子中最外層價(jià)電子躍遷用途：用來提供分子中共飆體系的信息2 2、m m 產(chǎn)生：分子的振動轉(zhuǎn)動能級間的躍遷用途：

13、用來確定特征官能團(tuán),確定結(jié)構(gòu).原子核能級躍遷IH-NMIH-NMR R 化學(xué)位移某質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境峰的數(shù)目一相鄰基團(tuán)的氫數(shù)積分面積一本身官能團(tuán)所含 H H 數(shù)-NMR-NMR 提供 C C 骨架信息粒子-在外加磁場和電場的作用下一分離出不同粒子一 MSMS 圖(碎片離子)用途：結(jié)合分子斷裂過程的機(jī)理-拼湊化合物分子結(jié)構(gòu)，確定分子量.四大波譜的比較:3 3、NMRNMR 產(chǎn)生;用途:44MSMS 產(chǎn)生:高速電子流轟擊有機(jī)化合物的氣態(tài)分子UVUV、IRIR、NMRNMR、MSMS 已成為測定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的主要工具。比較：(1)(1)測定方法的靈敏度：MSMS UVUV IRIR 1H-NM

14、R1H-NMR 13C-NMR13C-NMR(2)(2)儀器的昂貴程度：NMRNMR、MSMS 遠(yuǎn)比 UVUV、IRIR 昂貴，F(xiàn)TIRFTIR 要比普通 IRIR 昂貴。(3)(3)獲取信息的多寡程度：不僅要考慮獲取信息的數(shù)量，還要考慮對獲取信息的解析能力。綜合比較：NMRNMR MSMS IRIR UVUV(4)(4)實(shí)驗(yàn)所需的理論背景知識：NMRNMR MSIRMSIRUVUV主要介紹核磁共振波譜分子具有核磁矩的原子核 1H1H、13C13C、15N15N、19F19F、31P31P 等在外磁場中，通過射頻電磁波的照射，吸收一定頻率的電磁波能量，由低能級躍遷到高能級，并產(chǎn)生核磁共振信號。磁共振最常用的核是氫原子核質(zhì)子，因?yàn)樗男盘栕顝?qiáng)，在人體組織內(nèi)也廣泛存在。核磁共振波譜的優(yōu)點(diǎn)(1)(1)核磁共振法能夠保持樣品的完整性，是一種非破壞性的檢測手段；(2)(2)操作方法簡單快速，測量精確，重復(fù)性高；(3)(3)樣品無需添加溶劑，定量測定無需標(biāo)樣；(