仪器分析思维导图

仪器分析简略版思维导图，分享了 气相色谱分析、高效液相色谱分析、电位分析法、原子吸收光谱分析、紫外吸收光谱分析UV-vis、红外吸收光谱分析IR、核磁共振波谱分析NMR、质谱MS的知识。

仪器分析

• 气相色谱分析
  • 气相色谱法概述
    • 分离原理
      • 使混合物中各组分在两相之间进行分配，其中一相是不动的，成为固定相，另一项是携带混合物流过此固定相的流体，称为流动相。
    • 色谱法分类
      • 气相色谱
        • 气固色谱
          • 流动相为气体
          • 固定相为固体吸附剂
        • 气液色谱
          • 流动相为气体
          • 固定相为液体
      • 液相色谱
        • 液固色谱
          • 流动相为液体体
          • 固定相为固体吸附剂
        • 液液色谱
          • 流动相为液体
          • 固定相为液体
    • 气相色谱组成
      • 载气系统
        • 氢气、氮气、氦气
      • 进样系统
        • 填充色谱柱用10微升；毛细管色谱常用1微升
      • 色谱柱和柱箱
      • 检测系统
        • 检测元件、放大器、显示记录器
      • 记录及数据处理系统
    • 基本参数
      • 基线
      • 保留值
        • 时间保留值
          • 保留时间
          • 死时间
          • 调整保留时间
        • 体积保留值
          • 保留体积
          • 死体积
          • 调整保留体积
      • 相对保留值
      • 区域宽度
  • 气相色谱分析理论基础
    • 分配系数
      • 在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比成为分配系数K
    • 分配比
      • 分配比亦称容量因子或容量比，以k表示，是指在一定温度、压力下。在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比
        • 子主题
    • 塔板理论
      • 柱分离效能指标
        • 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程分割成多洗的平衡过程的重复
          • 色谱柱长：L
          • 理论塔板高度：H
          • 色谱柱的理论塔板数：n
          • 峰低保留宽度：Y
          • 调整保留时间：
  • 色谱分离条件的选择
    • 分离度
      • 塔板理论和速率理论都难易描述难分离物质对的实际分离程度。使命情况下，相邻两组分能够被完全分离
        • 分离度表达式
          • R=0.8两峰分离度可达89%
          • R=1.0分离度98%
          • R1.5达99.7（相邻两峰完全分离）
        • 分离度基本关系式
  • 固定相及其选择
    • 分离机理
      • 气固色谱固定相
        • 机理：吸附，脱附，再吸附，再脱附
          • 固定相
            • 活性炭-非极性
            • 活性氧化铝-弱极性
            • 分子筛-极性
            • 高分子多孔微球
      • 气液色谱固定相
        • 机理：溶解，挥发，再溶解，再挥发
          • 固定相
            • 担体
              • 硅藻土
                • 红色-非极性或弱极性组分
                • 白色-极性组分
              • 非硅藻土
            • 固定液
              • 高沸点难会发的有机物或聚合物
  • 气相色谱检测器
    • 热导检测器
      • 有机无机物都有响应
    • 氢火焰离子化检测器
      • 检测有机化合物
    • 电子捕获检测器
      • 农药残留
    • 火焰光度检测器
  • 定性与定量分析
    • 色谱定性分析方法
      • 纯物质定性
        • 利用加入法定性：将纯物质加入到式样中，观察各组分色谱峰的相对变化
      • 文献保留值定性
        • 利用相对保留值r21定性
      • 保留数值定性
        • 利用保留值定性：通过对比式样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，啦确定式样中是否含有该物质及在色谱图中的位置
      • 仪器联用技术定性
• 高效液相色谱分析
  • 高效液相色谱法的特点
    • 指一种用液体为流动相的色谱分离分析方法。他在经典色谱理论的基础上，采用了高压泵、化学键合固定相、高效分离柱、高灵敏专业检测器等新实验技术建立的一种液相色谱分析法。
  • 高效液相色谱仪
    • 高压输液系统
    • 进样系统
      • 梯度提洗
        • 改善分离，加快分析速度
        • 改善峰形，减少拖尾，有利于痕量组分的检测
        • 增加峰容量
        • 强烈滞留的组分不容易残留在柱上，保持柱性能长期良好
      • 排气装置
    • 分离系统
    • 检测系统
      • 紫外检测器
      • 荧光检测器
      • 示差折光检测器
      • 电化学检测器
      • 蒸发光散射检测器
    • 数据处理系统
  • 高效液相色谱法的主要类型及其分析原理
    • 分离原理
      • 试样溶于流动相后，在色谱柱内经过两相界面进入固定液中，由于试样组分在固定相和流动相之间的相对溶解度纯在差异，因而溶质在两相间进行分配。
    • 固定相
      • 化学键合固定相
        • 所谓化学键合固定相，即通过化学反应将有机基团结合到担体表面
          • 十八烷基键和硅胶
• 电位分析法
  • 电位分析化学法概要
    • 利用物质的电学及电化学性质来进行分析的方法称为电分析化学法
  • 电位分析法原理
    • 电位分析法是电分析化学法的重要分支，它的实质就是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差进行分析测定
      • 能斯特方程：
  • 电位法测定溶液pH
    • 参比电极
      • 氢电极
      • 甘汞电极
      • 银-氯化银电极
    • 指示电极
      • 第一类电极——金属-金属离子电极
      • 第二类电极——金属-难容盐电极
      • 零类电极——惰性电极、氧化还原电对
      • 离子选择电极
  • 离子选择性电极的种类和性能
    • 晶体膜电极
      • 这类电极的薄膜一般都是由难容盐经过加压或拉制成单晶、多晶或者混晶的活性膜
        • 电极的机制是，由于晶格缺陷（空穴）引起离子传导作用
    • 刚性基质电极
      • 玻璃电极属于刚性基质电极，属于离子选择性电极
        • 其结构与pH玻璃电极相似，选择性主要取决于玻璃组成
    • 活动载体电极
      • 此类电极是用浸有某种液体离子交换剂的惰性多孔膜作电极膜制成
    • 敏化电极
      • 此类电极包括气敏电极，酶电极等
        • 实际上它是一种化学电池，由一对电极即离子选择性电极与参比电极组成
• 原子吸收光谱分析
  • 原子吸收光谱分析的基本原理
    • 共振线与吸收线
      • 电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光，这种谱线称为共振发射线，使电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线
    • 谱线轮廓与谱线变宽
      • 谱线轮廓
        • 原子群从基态跃迁至激发态所吸收的谱线并不是绝对单色的几何线，而是具有一定的宽度，通常成为谱线轮廓
      • 自然宽度
        • 在无外接影响下谱线仍有一定宽度
      • 多普勒变宽
        • 这是由于原子在空间做无规则热运动所导致的故称为热变宽
      • 压力变宽
        • 和其它粒子碰撞产生的变宽——劳伦兹变宽
        • 因和同种原子碰撞而产生的变宽——共振变宽或赫鲁兹马克变宽
  • 原子吸收分光光度计
    • 光源
      • 空心阴极灯
        • 提供锐线光源
          • 多元素
          • 单元素
    • 原子化系统
      • 火焰原子化装置
        • 雾化器
        • 雾化室
        • 燃烧器
        • 火焰
          • 空气-乙炔
          • 氧化压氮-乙炔
      • 无火焰原子化装置
        • 电热石墨炉、石墨棒、高频感应加热炉、空心阴极灯
    • 分光系统
    • 检测器
      • 检测器、放大器、对数变换器、显示装置
  • 定量分析法
    • 标准曲线法
    • 标准加入法
• 紫外吸收光谱分析UV-vis
  • 分子吸收光谱
    • 分子和原子一样，也有它的特征分子能级。分子内部运动课分为价电子运动，分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动。因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级
      • 分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁，即从基态能级跃迁到激发态能级，分吸收能量后具有量子化的特征，即分子只能吸收等于两个能级之差的能量
  • 有机化合物的紫外吸收光谱
    • 饱和烃
    • 不饱和脂肪烃
    • 芳香烃
  • 紫外及可见光分光光度计
    • 光源
      • 钨灯可见光区（360~1000nm）
      • 氘灯紫外光区
    • 吸收池
      • 石英比色皿
    • 检测器
      • 光电倍增管
  • 紫外吸收光谱的应用
    • 定性分析
    • 纯度检查与反应过程跟踪
    • 定量分析
• 红外吸收光谱分析IR
  • 红外吸收光谱分析概述
    • 物质的分⼦受到频率连续变化的红外光照射 时，吸收了某些特定频率的红外光，发⽣了分⼦ 振动能级和转动能级的跃迁⽽形成的光谱。又称 分⼦振动-转动光谱
    • 红外区的光谱除了用λ表征外，更常用波数σ表征，波数是波长的倒数，表示每厘米光波中波的数目
  • 红外吸收光谱的产生条件
    • 红外辐射具有和我说的能量，能导致振动跃迁的产生
    • 分子必须有偶极矩的改变
  • 分子振动方程
  • 红外光谱的特征性，基团频率
    • X-H伸缩振动区（4000~2500/cm）
      • -O-H3650~3200/cm确定醇、酚、酸
      • 饱和碳原子上的-C-H3000/cm以下
      • 不饱和碳原子上的=C-H（≡C-H）3000/cm以上
    • 叁键和累计双键伸缩振动区（2500~2000/cm）
    • 双键伸缩振动区（2000~1500/cm）
      • C=O(1900~1650/cm)
      • C=C,C=N,N=O(1675~1500/cm)
      • 苯衍生物C=C（1650~2000/cm）
      • 酸酐的C=O（1820~1750/cm）
    • X-Y，X-H变形振动区<1650/cm
      • 指纹区（1350~650/cm)
    • 概要
      • C-H，O-H，N-H伸缩振动>2700
      • C-C，C-O，C-N伸缩振动1300-900
      • C=H，C=O，C=N伸缩振动1700附近
      • C≡C，C≡N伸缩振动2200附近
  • 红外光谱定性分析
    • 充分收集与运用与样品有关的资料数据
    • 确定未知物的不饱和度
      • • 二价O、S不参与计算
        • U=0分子呈饱和
        • U=1分子含一个双键或者含一个饱和环
        • U=2分子含一个三键、或两个双键、或两个饱和环、或一些组合
        • U=4可能有一个苯环、或以上组合
  • 红外光谱定量分析
  • 红外光谱仪
    • 色散型红外光谱仪
      • 光源
        • 硅碳棒，能斯特灯
      • 试样室
        • 窗片材料：NaCl，KBr
      • 单色器
        • 光栅、狭缝、准直镜
      • 检测器
        • 高真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器、光导电检测器
      • 数据处理仪器控制
    • 干涉型
      • 光源
      • 干涉仪
      • 样品室
      • 检测器
      • 计算机
• 核磁共振波谱分析NMR
  • 核磁共振原理题
    • 将核磁性原子核放入强磁场后，用适宜频率的电磁波照射，他们会吸收能量，发生原子核能级跃迁，同时产生核磁共振信号，得到核磁共振。
    • 原子核的自旋磁矩
      • 由于原子核是带电荷的离子，若有自旋现象，即产生磁矩。物理学研究证明，各种不同的原子核，自旋的情况不同，原子核自旋的情况可以用自旋量子数I表征
    • 共振吸收现象
      • 在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量
    • 核磁共振波谱仪
      • 磁体
        • 提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈
      • 射频发射器
        • 线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号
      • 射频接收器
        • 当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号
      • 样品室
        • 外径5mm的玻璃管，测量过程中旋转，磁场作用均匀
  • 样品制备
    • 式样浓度
      • 5~10%；需要15~30mg。傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1mg
    • 标样浓度
      • 四甲基硅烷TMS1%
        • 由于硅的电负性较低，对四个甲基上的氢原子影响较小，所以在核磁共振中能给出较强的信号和一个锐利的吸收峰，而其他一般有机物的质子吸收峰都在左边。因此不会产生相互干扰
    • 溶剂
      • H谱 四氯化碳 二硫化碳
    • 氘代溶剂
      • 氯仿，丙酮，苯，二甲基砜的氘代物
• 质谱MS
  • 质谱分析概述
    • 定义：质谱分析法
      • 以某种方式使有机物的分子电离、碎裂成正离子，然后按照离子的质荷比大小把生成的各种离子分离，检测它们的强度并将其排列成谱，这种研究物质的方法称作质谱法，简称质谱
    • 质谱图谱的组成
      • 离子按照其质量m和电荷z 的比值m/z及其强度大小一次排列而被记录下来的图谱，称之为质谱图，也简称质谱
    • 质谱分类
      • 按用途分
        • 有机质谱
        • 无机质谱
        • 同位素质谱
      • 按联用分
        • 气质联用
        • 液质联用
        • 质质联用
      • 按原理分
        • 单聚焦质谱
        • 双聚焦质谱
        • 四极质谱
        • 飞行时间质谱
        • 回旋共振质谱
    • 用途
      • 求精确分子量
      • 根据裂解方式推测分子结构
      • 测定Cl、Br、S等原子的个数
  • 质谱分析原理
    • 将样品转化为运动的带点气态离子碎片，于磁场中按质荷比大小分离并记录的分析方法
  • 质谱构成
    • 进样系统
      • 气体扩散
      • 直接进样
      • 气相色谱
    • 离子源
      • 电子轰击
      • 化学电离
      • 场致电离
      • 激光
    • 质量分析器
      • 单聚焦
      • 双聚焦
      • 飞行时间
      • 四级杆
    • 检测器
• 浮动主题
• 浮动主题