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《 仪器分析实验 》

《 仪器分析实验 》. 环境科学实验教学示范中心. 实验 1 归一化法测定混合芳烃中各组分的百分含量 气相色谱法. 实验目的. 了解气相色谱的结构，掌握基本使用方法 掌握归一化法的原理以及定量分析方法 掌握外标法和外标工作曲线法在气相色谱定量分 析中的应用。. 色谱起源. 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 A 、 B. 加入石油醚分层. 原理 : 基于物质在不同相之间具有不同的分配系数引起的分离. Chromatography. 色谱种类. 气相色谱 液相色谱 超临界流体色谱 薄层色谱.

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Presentation Transcript

  1. 《仪器分析实验》 环境科学实验教学示范中心

  2. 实验1 归一化法测定混合芳烃中各组分的百分含量 • 气相色谱法

  3. 实验目的 • 了解气相色谱的结构，掌握基本使用方法 • 掌握归一化法的原理以及定量分析方法 • 掌握外标法和外标工作曲线法在气相色谱定量分 析中的应用。

  4. 色谱起源 • 胡萝卜素 • 叶黄素 • 叶绿素A、B 加入石油醚分层 原理: 基于物质在不同相之间具有不同的分配系数引起的分离 Chromatography

  5. 色谱种类 • 气相色谱 • 液相色谱 • 超临界流体色谱 • 薄层色谱

  6. 进样口 柱箱 面版显示和控制 气路控制系统 仪器装置

  7. 进样口

  8. 色谱柱 毛细管柱 填充柱

  9. 检测器

  10. 数据采集及处理系统 • 温控系统 进样系统 柱箱 检测器 辅助部分 控温

  11. 实验内容 • 归一化法测定混合芳烃中各组分的百分含量。 • 面积外标法定量测定气体中甲苯含量

  12. 归一化法 气相色谱中，把所有出峰组分含量之和以百分之百计算的定量分析方法称为归一化法 • 样品中所有组分都能从色谱柱流出来并被检测到 • 各个组分的含量不能相差太大 在FID上，各种烃类的相对质量校正因子都很相近，混合芳烃中各组分的百分含量近似等同于面积的百分含量 归一化法所得色谱图

  13. 顶空进样：只抽取平衡蒸汽 顶空进样基体干扰少，可应用于新房子中甲醛含量的检测等。 采用面积归一化法测定组分含量时，抽取气体体积不一样时，那么的测定的结果是否一样？ ? 归一化法定量特点：简单、方便，其结果与进样量无关，仪器条件稍有变化对结果影响不大

  14. 外标法 • 配制一系列不同浓度的样品进行色谱分析，做出峰面积对浓度的工作曲线 • 浓度为100，500，1000 ppm，直接进样1 μL 归一化法所得色谱图 工作曲线

  15. ? 外标法测定样品时对体积要求如何？是否像归一化法一样，进样体积不一定要非常准确？ * 外标法不同于归一化法，它对进样体积的要求非常严格，一定要很准确，这样才能得到较好的定量依据。 归一化法测得的是百分含量 不同仪器得到的工作曲线是不一样的，在做实验的时候，要使结果准确，还要对工作曲线进行及时的校正

  16. 实验2高效液相色谱法 High Performance • Liquid Chromatography • For Short：HPLC

  17. 实验目的 • 了解HPLC仪器基本结构,掌握实验仪器的一般使用方法； • 加深对色谱分离原理的理解，掌握主要实验条件的选择； • 掌握液相色谱定性定量分析技术。 实验内容 反相高效液相色谱法分离测定烷基苯系物

  18. 实验讲解要点 一、色谱分离原理 二、色谱分析技术 三、HPLC仪器和使用方法 四、HPLC和GC的比较 五、RP-HPLC测定烷基苯化合物原理 建议在实验过程中，对比前面的气相色谱实验技术，进一步巩固和提高所学知识和实验技能。

  19. 一、色谱分离原理 色谱法是一类高效分离方法。 • 色谱分离原理是什么？ • HPLC和GC仪器的分离部件是什么？它们有什么不同？ • HPLC和GC的主要差别？

  20. 二、色谱分析技术 色谱分析是一类重要的仪器分析方法，其特点是分离能力强、定量准确，适合于复杂样品或多组分样品分析。 • 常见的色谱定性方法？ • 色谱定量分析的依据？ • 气相色谱实验采用那种定量分析方法？有何特点？ • HPLC和GC的应用特点

  21. 三、 HPLC仪器和实验技术 • HPLC仪器的基本组分？ • 主要部件的工作原理？ • HPLC和GC仪器的比较 • HPLC和GC实验技术的比较 • 有人认为色谱分析实验很简单，就是打一针样品而已，你是怎么认为的？你是否给病人打过针？为什么没有？

  22. 四、高效液相色谱仪的基本组成 分几个系统？ 和GC有何不同？ 高压泵工作原理？ GC是如何进样的？ 记录系统和GC一样吗？

  23. 高压泵工作原理（单向阀） • 高压液体有危险吗？ • 高压泵如何改变流速？

  24. 高压泵工作原理（单向阀） 六通阀工作原理（流路切换） • HPLC进样针与GC有何不同？ • 为什么HPLC与GC进样要求不同？

  25. 五、 RP-HPLC测定烷基苯化合物原理 • 什么是正相色谱？什么是反相色谱？ • 什么是键合固定相？ • 预测一下苯和甲苯在C18反相柱上的保留顺序？ • 什么是反相色谱疏水机理？ • 本实验的主要色谱分析条件有那些？ • 流动相组成对保留时间有何影响？举例说明？ • 改变检测波长对色谱图有何影响？

  26. HPLC的溶剂选择 • 本实验采用什么流动相？ • 什么是HPLC级甲醇、乙腈溶剂？ • 如何获得超纯水？ • 本实验所用的流动相如何配制？ • 流动相为什么要除气？如何除气？

  27. 六、实验部分 一、溶液配制 1 配制标准系列溶液 三组分混标液：每mL溶液分别含1.00mg苯、甲苯和乙苯。 分别准确移取0.40、0.80、1.20、1.60和2.00mL三组分混标液于10mL容量瓶中，用流动相溶剂定容。 2 流动相的配制、过滤和除气。 五组分混标液：含适量苯、甲苯、乙苯、丙苯和丁苯。 标准苯测试液。 未知样品1号、2号和3号。

  28. 二、色谱实验条件 A组：Waters HPLC仪 色谱柱：Nova Pak C18 (3.9×150mm, 4μm) 流动相：CH3OH-H2O (70/30, v/v) 流速：0.8 mL/min 检测波长：254nm 进样体积：20μL B组：TSP HPLC仪 色谱柱：Hypersil BDS C18 (4.0×200mm, 5μm) 流动相：CH3OH-H2O (80/20, v/v) 流速：0.8 mL/min 检测波长：254nm 进样体积：20μL

  29. 三、实验内容与主要步骤 1 更换流动相。 2 开动仪器，让色谱柱平衡。 3 设置色谱工作站参数。 4 进样、采集色谱图。 1）五组分混标液 2）标准溶液系列 3）未知样品 5 色谱数据分析，打印色谱图及分析报告。 6 更换甲醇流动相，清洗色谱柱。 7 关闭仪器。

  30. 实验46 气相色谱-质谱法 • Gas Chromatography • Mass Spectrometry • For Short：GC-MS

  31. 一、实验原理 适用分离混合低沸点化合物的色谱技术 ? ? . . . . . . ? 超 临 界 流 体 色 谱 法  毛 细 管 电 色 谱 法 液 相 色 谱 法 气 相 色 谱 法

  32. MS检测器  GC 分 离 进 样 器  FTIR ? NMR 双重定性： 1、色谱保留值 2、谱图 UV ?

  33. （一）、气相色谱仪 1、气相色谱分离原理 试样中的各组分在色谱分离柱中的两相（固定相和流动相）间反复进行分配，由于各组分在性质和结构上的差异，使其被固定相保留的时间不同，随着流动相的移动，各组分按一定次序流出色谱柱。 2、空心毛细管色谱柱 30m0.25mm0.25m 固定液的选择：“相似相溶”原则

  34. 3、载气 流动相：高纯氦气（99.999%) 具有一定柱前压 4、进样技术 分流 不分流

  35. （二）、质谱仪 1、工作流程图 真空系统 质量 分析器 数据处理系统 进样 系统 检测器 离子源

  36. 2、质谱的工作原理 与气相色谱联用的分子质谱法一般采用高能粒子束（如电子、离子等）使已气化的分子离子化，形成具有特征质量的碎片离子或分子离子，然后在质量分析器中按质荷比（m/z）的大小顺序进行收集和记录得到质谱图，并根据质谱图中峰的位置进行定性和结构分析。

  37. 3、Varian Satrun GC/MS 是具有大质谱功能的台式质谱仪  内离子源设计  MS/MS设计

  38. （三）分析物 1、目标待测物 甲拌磷（Phorate） MW:260 二嗪磷（diazinon）MW:304 甲基对硫磷（methyl parathion）MW:263 杀螟硫磷（fenitrothion）MW:277 稻丰散（phenthoate） MW:320 乙硫磷 （ethion） MW:384

  39. 2、内标物 毒死蜱（chlorpyrifos） MW:350 有机磷均含有带有氧硫的含磷基团，在用电子轰击(EI)质谱法分析时，此基团的碎片离子具有较强的稳定性。

  40. 二、编辑方法控制仪器运行 1、3900型GC条件的设置

  41. 2、2000型MS条件的设置

  42. 3、8410型自动进样器条件的设置 I :正己烷 II:甲醇 进样方式：（1）单个进样； （2）连续进样；

  43. 三、数据处理 1、定性 谱库检索

  44. Ai/As 2、定量 内标工作曲线法 内标法是在试样各含量不同的一系列试样中，分别加入固定量的纯物质，即内标物。当测得分析物和内标物对应的响应后，以分析物与内标物的响应比对分析物与内标物的浓度比作图，可得到一条线性的校正曲线。 Ci/Cs

  45. 实验49 核磁共振波谱法 Nuclear Magnetic Resonance For Short：NMR

  46. 核磁共振波谱法 一、NMR三要素 二、NMR的基本信息及NMR谱图解析 三、NMR谱仪结构 四、NMR实验操作步骤

  47. => 一 NMR的三要素--磁性核、静磁场、射频场 • 磁性原子核:质子数或中子数为奇数的原子核具有自旋角动量, 当原子核自旋时,相当于核表面的正电荷在运动，运动的电荷即电流会感应产生磁场，因此，每一个自旋的原子核相当于一个磁偶极子,自旋的原子核也称为磁性核。例如1H, 13C, 19F等。

  48. 一 NMR的三要素--磁性核、静磁场、射频场 • 静磁场:没有外加静磁场时，原子核的自旋是任意取向的，样品的宏观磁矩为零。当把含磁性核的样品放入静磁场时，对于自旋I＝1/2的原子核，核自旋有两种取向：一种与外加静磁场平行，原子核的能量降低；另一种与外加静磁场反平行，原子核的能量升高，即原子核产生能级分裂。

  49. 一 NMR的三要素--磁性核、静磁场、射频场 • 射频场: 如果在垂直于外加静磁场的方向加一射频场，当射频场的角频率满足 时，原子核产生共振吸收信号，其中 为Planck常数, 为原子核的旋磁比、 为外加静磁场的强度。

  50. b spin state Spin State Energy Differencesvs. Magnetic Field Strength randomly oriented nuclei (no magnetic field)  E  200 MHz for 1H  E  400 MHz for 1H  Energy a spin state High Field NMR • increased sensitivity • increased resolution 0 4.7 9.4 Magnetic field strength, B0 (Tesla)

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