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1、无机及分析化学无机及分析化学第九章第九章 仪器分析法选介仪器分析法选介19.1 紫外紫外可见分光光度法可见分光光度法 9.2 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法电势分析法电势分析法9.4 色谱分析法色谱分析法2学习要求1.掌握电位分析法的基本原理、指示电极和参比电极的含义。了解各类电极的结构和机理。2.掌握测定溶液pH值的方法。掌握直接电位法测定离子浓度及确定电位滴定终点的方法。3.掌握原子吸收光谱分析的基本原理和定量分析方法。了解原子吸收分光光度计的主要构造和应用范围。4.掌握色谱分离的原理、分类及定性、定量方法。了解评价分离效率的指标，了解气相及高效液相色谱仪的构造和各自的应用范围。3仪
2、器分析的基本特点InstrumentalAnalysis以被以被测测物物质质的物理及物理的物理及物理化学性化学性质为质为基基础础的分析方法的分析方法从二十世纪中叶开始，仪器分析得到迅速的发展，已广泛应用于现代科学技术的各个领域。多属微量分析，快速灵敏，相对误差较大，但绝对误差不大。仪器分析法的种类很多。有光谱法、色谱法、电化学分析法等。本章只介绍电位分析法，原子吸收分光光度法、气相色谱法和液相色谱法这四种常用的仪器分析法。49.1 9.1 紫外紫外可见分光光度法可见分光光度法（Ultraviolet and Visible SpectrophotometryUltraviolet and Vi
3、sible Spectrophotometry）9.1.1 9.1.1 概述概述 9.1.2 9.1.2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素 9 9 紫外紫外可见分光光度计可见分光光度计 紫外紫外可见分光光度测定的方法可见分光光度测定的方法 9.1.6 9.1.6 分光光度法的误差和测量条件的选择分光光度法的误差和测量条件的选择 9.1.7 9.1.7 紫外紫外可见分光光度法应用实例可见分光光度法应用实例59.1.1 9.1.1 概述概述 吸光光度法吸光光度法是基于物是基于物质对质对光的光的选择选择性吸收而建立起性吸收而建立起来的分析方法，包括比色法、可
4、来的分析方法，包括比色法、可见见及紫外吸光及紫外吸光光度法及光度法及红红外光外光谱谱法等。法等。特点：灵敏度高灵敏度高（测测测测定下限可达定下限可达定下限可达定下限可达10105 510106 6mol/Lmol/L）准确度高准确度高（满满足微量足微量组组分的分的测测定要求定要求)简便快速简便快速 （在适当条件下，不（在适当条件下，不经经分离可直接分离可直接测测定）定）应用广泛应用广泛（无机、有机成分、（无机、有机成分、农药农药残留、生物体内残留、生物体内的微量成分、的微量成分、药药物分析、物分析、环环境境卫卫生分析）生分析）6 光是一种光是一种电电磁波。所有磁波。所有电电磁波都具有波粒二磁波
5、都具有波粒二象性。光的波象性。光的波长长、频频率与光速率与光速c c的关系的关系为为：光速在真空中等于光速在真空中等于2.9979108ms2.9979108ms-1-1。光子的能量与波光子的能量与波长长的关系的关系为为：式中式中E E为为光子的能量；光子的能量；h h为为普朗克常数，普朗克常数，为为6.626106.62610-34-34JSJS。光的基本性质光的基本性质78物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系 单单单单色光色光色光色光(monochromatic light)(monochromatic light)只具有一种波只具有一种波长长的光。的光。混合光混合光混合光混合光 由两
6、种以上波由两种以上波长组长组成的光。成的光。白光白光白光白光是由是由红红、橙、黄、橙、黄、绿绿、青、青、蓝蓝、紫等各种、紫等各种色光按一定比例混合而成的。色光按一定比例混合而成的。物物物物质质质质的的的的颜颜颜颜色色色色是由于物是由于物质对质对不同波不同波长长的光具有的光具有选择选择性的吸收作用而性的吸收作用而产产生的。例如：硫酸生的。例如：硫酸铜铜溶液因吸溶液因吸收白光中的黄色光而呈收白光中的黄色光而呈蓝蓝色；高色；高锰锰酸酸钾钾溶液因吸溶液因吸白光中的白光中的绿绿色光而呈紫色。物色光而呈紫色。物质质呈呈现现的的颜颜色和吸色和吸收的光收的光颜颜色之色之间间是互是互补补关系。关系。9 表表表表
7、9-2 9-2 9-2 9-2 物质颜色和吸收光颜色的关系物质颜色和吸收光颜色的关系物质颜色和吸收光颜色的关系物质颜色和吸收光颜色的关系 物物物物质颜质颜质颜质颜色色色色 吸收光吸收光吸收光吸收光颜颜颜颜色色色色 吸收光波吸收光波吸收光波吸收光波/nm/nm 黄黄黄黄绿绿绿绿紫紫紫紫400400 450450 黄黄黄黄蓝蓝蓝蓝450450 480480橙橙橙橙绿蓝绿蓝绿蓝绿蓝480480 490490红红红红蓝绿蓝绿蓝绿蓝绿490490 500500紫紫紫紫红红红红绿绿绿绿500500 560560紫紫紫紫黄黄黄黄绿绿绿绿560560 580580蓝蓝蓝蓝黄黄黄黄580580 600600绿蓝
8、绿蓝绿蓝绿蓝橙橙橙橙600600 650650蓝绿蓝绿蓝绿蓝绿红红红红 650650 760760白光白光青蓝青蓝青青绿绿黄黄橙橙红红紫紫蓝蓝10当一束平行的单色光照射到有色溶液时，光的一部分将被溶液吸收，一部分透过溶液，还有一部分被器皿表面所反射。设入射光强度为I0，透过光强度为It，溶液的浓度为c，液层宽度为b，经实验表明它们之间有下列关系：(9-1)朗伯比尔定律9.1.2 光的吸收基本定律11透光度透光度 T T(Transmittance)(Transmittance)透光度定义：透光度定义：T 取取值为值为0.0%100.0%全部全部吸收吸收T=0.0%全部透射全部透射T=100.0
9、%入射光入射光 I0透射光透射光 It12透光度、吸光度与溶液浓度及液层宽度的关系（9-2）A 吸光度 T 透光度 K-吸光系数，与入射光波长、溶液的性质及温度有关。当c的单位为gL-1，b的单位为cm时，k以a表示其单位为Lg-1cm-1，此时式（9-1）变为 (9-3)13 如果浓度c的单位为molL-1，b的单位为cm，这时 k常 用 表 示。称 为 摩 尔 吸 光 系 数(molar absorptivity)，其单位为Lmol-1cm-1，它表示吸光质点的浓度为1molL-1，溶液的宽度为1cm时，溶液对光的吸收能力。值越大，表示吸光质点对某波长的光吸收能力愈强，故光度测定的灵敏度越
10、高。值在103以上即可进行分光光度法测定，高灵敏度的分光光度法可达到105106。式（9-3）可写成为：A=bc （9-6）与a的关系为：=Ma （9-7）式中M为吸光物质的摩尔质量14朗伯朗伯比尔定律的几种形式比尔定律的几种形式入射光入射光强强度度透射光透射光强强度度透光度透光度吸光度吸光度摩摩尔尔吸光系数吸光系数,L mol 1 cm 1溶液厚度溶液厚度溶液溶液浓浓度度物理意物理意义义：一定温度下，一定波：一定温度下，一定波长长的的单单色光通色光通过过均匀的、均匀的、非散射的溶液非散射的溶液时时，溶液的吸光度与溶液的，溶液的吸光度与溶液的浓浓度和厚度的度和厚度的乘乘积积成正比。成正比。15
11、例9-1浓度为的Cu2+溶液，用双环已酮草酰二腙分光光度法测定，于波长600nm处，用比色皿测得T=50.1%，求吸光系数a和摩尔吸光系数。已知M(Cu。解:已知T，则A=lgT，b=2.0cm,则根据朗伯比尔定律A=abc，而=Ma=64.0gmol-13.00102Lg-1cm-1=1.92104(Lmol-1cm-1)16例例9-2 某有色溶液，当用1cm比色皿时，其透光度为T，若改用2cm比色皿，则透光度应为多少？解解:由A=-lgT=abc可得 T=10-abc 当b1=1cm时，T1=10-ac=T 当b2=2cm时，T2=10-2ac=T217 定量分析时，通常液层厚度是相同的，
12、按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应该是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲，见图中的虚线。偏离朗伯一比尔定律的原因CA标准工作曲线图标准工作曲线图正误差正误差负误差负误差18 单色光不纯所引起的偏离 朗伯一比尔定律只对一定波长的单色光才能成立，但在实际工作中，即使质量较好的分光光度计所得的入射光，仍然具有一定波长范围的波带宽度。在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯一比尔定律的偏离。所得入射光的波长范围越窄，即“单色光”越纯，则偏离越小。19由于溶液本身的原因所引起的偏离 吸光系数吸光系数k k与溶液的折光指与溶液的折光指数数n n有
13、关。溶液有关。溶液浓浓度在度在0.01molL0.01molL-1-1或更低或更低时时，n n基本基本上是一个常数，上是一个常数，浓浓度度过过高会高会偏离朗伯偏离朗伯-比比尔尔定律。定律。朗伯朗伯-比比尔尔定律是建立在均定律是建立在均匀、非散射的溶液匀、非散射的溶液这这个基个基础础上的。如果介上的。如果介质质不均匀，呈不均匀，呈胶体、乳胶体、乳浊浊、悬悬浮状浮状态态，则则入射光除了被吸收外，入射光除了被吸收外，还还会会有反射、散射的有反射、散射的损损失，因而失，因而实际测实际测得的吸光度增大，得的吸光度增大，导导致致对对朗伯朗伯-比比尔尔定律的偏离定律的偏离20溶质的离解、缔合、互变异构溶质的
14、离解、缔合、互变异构及化学变化引起的偏离及化学变化引起的偏离 有色化合物的离解是偏离朗伯比尔定律的主要化学因素。例如，显色剂KSCN与Fe3+形成红色配合物Fe(SCN)3，存在下列平衡：Fe(SCN)3 Fe3+3SCN 溶液稀释时，上述平衡向右，离解度增大。所以当溶液体积增大一倍时，Fe(SCN)3的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致偏离朗伯比尔定律。21显显色反色反应应及及显显色色剂剂：被被测测元元素素在在某某种种试试剂剂的的作作用用下下，转转变变成成有有色色化化合合物物的的反反应应叫叫显显色色反反应应（color color reactionreaction），所所加入加入试
15、剂试剂称称为显为显色色剂剂(color reagent)(color reagent)。常常见见的的显显色色反反应应大大多多数数是是生生成成配配合合物物的的反反应应，少少数是氧化数是氧化还还原反原反应应和增加吸光能力的生化反和增加吸光能力的生化反应应9.1.3 9.1.3 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素22 显显色反色反应应的要求：的要求：选择选择性好性好 所用的所用的显显色色剂仅剂仅与被与被测组测组分分显显色而与其色而与其它共存它共存组组分不分不显显色，或其它色，或其它组组分干分干扰扰少。少。灵敏度要足灵敏度要足够够高高 有色化合物有大的摩有色化合物有大的摩尔尔吸光系数，吸光系数，
16、一般一般应应有有10104 4-10-105 5数量数量级级。有色配合物的有色配合物的组组成要恒定成要恒定 显显色色剂剂与被与被测测物物质质的反的反应应要定量要定量进进行，生成有色配合物的行，生成有色配合物的组组成要恒定。成要恒定。生成的有色配合物生成的有色配合物稳稳定性好定性好 即要求配合物有即要求配合物有较较大大的的稳稳定常数，有色配合物不易受外界定常数，有色配合物不易受外界环环境条件的境条件的影响，亦不受溶液中其它化学因素的影响。有影响，亦不受溶液中其它化学因素的影响。有较较好的重好的重现现性，性，结结果才准确。果才准确。色差大色差大 有色配合物与有色配合物与显显色色剂剂之之间间的的颜颜
17、色差色差别别要大，要大，这样试剂这样试剂空白小，空白小，显显色色时颜时颜色色变变化才明化才明显显。23影响显色反应的因素影响显色反应的因素显色剂的用量显色剂的用量显色剂的用量显色剂的用量 显显色反色反应应一般可表示一般可表示为为：M+R MR M+R MR 有色配合物有色配合物MRMR的的稳稳定常数越大，定常数越大，显显色色剂剂R R的用的用量越多，越有利于量越多，越有利于显显色反色反应应的的进进行。但有行。但有时过时过多多的的显显色色剂剂反而反而对测对测定不利。在定不利。在实际实际工作中，常根工作中，常根据据实验结实验结果来确定果来确定显显色色剂剂的用量。的用量。c(R)24溶液的酸度溶液的
18、酸度 许许多多显显色色剂剂都是有机弱酸或有机弱碱，溶液的都是有机弱酸或有机弱碱，溶液的酸度会直接影响酸度会直接影响显显色色剂剂的解离程度。的解离程度。对对某些能形某些能形成逐成逐级级配合物的配合物的显显色反色反应应，产产物的物的组组成会随介成会随介质质酸度的改酸度的改变变而改而改变变，从而影响溶液的，从而影响溶液的颜颜色。另外，色。另外，某些金属离子会随着溶液酸度的降低而某些金属离子会随着溶液酸度的降低而发发生水解，生水解，甚至甚至产产生沉淀，使生沉淀，使稳稳定性定性较较低的有色配合物的解低的有色配合物的解离离。pHpH1pH80C）的条件下使用时，Ag-AgCl电极的电位较甘汞电极稳定。25
19、C时，内充饱和KCl溶液的Ag-AgCl电极的电位值为。919.3.2 9.3.2 离子选择性电极离子选择性电极 离离子子选选择择性性电电极极（ionionselectiveselectiveelectrode,electrode,ISEISE）是是2020世世纪纪6060年年代代后后迅迅速速发发展展的的新新型型指指示示电电极极。有有常常规规电电极极和和微微电电极极之之分分，后后者者在在生生命命科科学学中中有有极极其美好的其美好的应应用前景。用前景。离离子子选选择择性性电电极极有有特特殊殊响响应应机机理理离离子子在在溶溶液液和和选选选选择择择择性性性性敏敏敏敏感感感感膜膜膜膜之之间间的的扩扩扩
20、扩散散散散和和和和交交交交换换换换而而形形成成膜膜膜膜电电电电位位位位(membranepotential)(membranepotential)。92 1.1.离子选择性电极和膜电位离子选择性电极和膜电位 选择选择性敏感膜是性敏感膜是对对特定离子有特定离子有选择选择性交性交换换能能力的材料。按敏感膜材料性力的材料。按敏感膜材料性质质不同，不同，电电极可极可分分分分类为类为类为类为：晶体晶体晶体晶体电电电电极：极：极：极：用晶体敏感膜用晶体敏感膜用晶体敏感膜用晶体敏感膜制作，如氟化制作，如氟化镧单镧单晶制成晶制成的氟离子的氟离子选择选择性性电电极，用极，用氯氯化化银银多晶制成的多晶制成的氯氯离
21、子离子选择选择性性电电极。极。非晶体非晶体非晶体非晶体电电电电极：极：极：极：用用玻璃膜玻璃膜玻璃膜玻璃膜和流和流动载动载体体(液膜液膜液膜液膜)制成的制成的电电极（前者如极（前者如pHpH玻璃玻璃电电极，后者如流极，后者如流动载动载体体钙钙离子离子选选择择性性电电极极)等。等。93 2.pH2.pH玻璃电极玻璃电极pH玻璃电极是对对溶液中的溶液中的H+离子活度具有离子活度具有选择选择性响性响应应的电极，它主要用于测量溶液的酸度。组成见图(由玻璃膜，内部溶液，内参比电极组成)。94复合式复合式pH玻璃电极示意图玻璃电极示意图 新型玻璃电极多为复合型，将指示电极和参比电极二合一，外加长脚护套，玻
22、璃泡不易破损。1玻璃膜；2.多孔陶瓷；3.加液口；4.内参比电极；5.外参比电极；6.外参比电极的参比溶液。95 玻璃电极的膜结构玻璃电极的膜结构电极的球泡形玻璃膜厚，组成特殊(Na2O，22%；CaO，6%；SiO2，72%)玻璃电极的特殊内部结构使玻璃膜有选择性响应。在掺有Na2O的硅氧网络结构形成部分荷负电的硅-氧骨架，可与带正电荷的Na+离子形成离子键96 玻璃电极膜电位的形成玻璃电极膜电位的形成pH玻璃电极需水水化化后才能使用。水化层中的Na+与溶液中H+发生离子交换。SiO-Na+(表面)+H+(溶液)SiO-H+(表面)+Na+（溶液）插入待测试样后，因膜外表面水化层中的H+离子
23、活度与待测溶液中H+离子活度不同，在两相界面上因H+离子扩散迁移而建立起相间电位。97内试膜=试-内若待测液H+离子活度较大，溶液中H+向玻璃膜外表面水化层扩散，在玻璃外表面和溶液界面形成双电层，产生相间电位。同理，在玻璃内表面也形成相应的相电位。在膜两侧形成了膜电位：98 玻璃电极膜电位的表示外表面的相间电位符合Nernst方程：同理，玻璃膜的内表面也存在着因H+离子的扩散迁移而建立起相间电位：99 玻璃电极膜电位间的关系通常玻璃膜内、外表面结构及相关因素完全一致，玻璃膜内、外膜表面相间电位的代数和为：因玻璃泡内装溶液的H+离子活度是固定的，则：忽略扩散电位，可看成整个玻璃膜的膜电位。100
24、 可简化成：可简化成：2525 时时时时可表示为：可表示为：因玻璃电极的电位是通过电极内部的Ag-AgCl内参比电极测量的，故整个pH玻璃电极的电极电位为：101 玻璃电极膜电位的偏离pH大时为“碱差碱差”：除H+外还响应K+、Na+离子，所测pH值低于低于实际值。pH小时为“酸差酸差”：水分子的质子化使其活度小于1，所测pH值高于高于实际值。因电极玻璃膜响应H+离子的非非专专属性属性，在pH很大或很小时会出现较大的偏差：102 玻璃电极的改性改变玻璃膜的成分，可改变使玻璃电极测定的选择性，成为测定其它阳离子的选择性电极。如，将玻璃膜的成分改为：Na2O，11%，Al2O3，18%，SiO2，
25、71%，即可将玻璃电极改性为测定钠的选择性电极。103 3.3.氟离子选择性电极氟离子选择性电极 敏感膜：（氟化镧单晶）：掺有EuF2的LaF3单晶切片；内参比电极：Ag-AgCl电极（管内）内参比溶液：0.1mol/LNaCl+0.1mol/LNaF混合溶液F-用来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参比电极的电位。104 电极膜电位的产生电极膜电位的产生当电极浸入含F-待测试液时，溶液中的F-离子将与单晶膜上的F-离子发生交换。若试样溶液中F-大大，溶液中的F-离子迁移进入晶体膜的空穴中；若试样溶液中F-小小，晶体表面的F-离子转移到溶液，在膜晶格中留下F-点位的空穴。从而在膜和溶液相界面
26、上形形成成了了双双电电层层，产产生生膜膜电电位位。105 电极膜电位的表示电极膜电位的表示膜电位的大小与试样溶液中F-活度关系符合能斯特方程：与pH电极类似，结合内参比电极的电位，氟离子电极在活度为的F-离子试液中的电极电位为：因此可以通通过过测测量量氟氟离离子子选选择择性性电电极极的的电电位位，测测定定试样试样溶液中溶液中F离子的活度离子的活度。106 氟电极的应用范围氟电极的应用范围测定F-离子的浓度范围一般在110-5molL-1之间测定时溶液酸度应控制在pH56之间pH6，膜表面LaF3水解生成La(OH)3，沉淀会使膜表面性质变化，且又增大了电极表面附近的试样溶液中F-浓度，干扰F-
27、浓度的测定。1079.3.3 直接电势法 直直接接电电势势法法(directpotentiometry)通过测量指示电极的电极电位，并根据电位与待测离子间的能斯特关系，求得待测离子的活(浓)度的方法。经仪器适当的电路转换，直接电位法可直接求出样品溶液的pH值值及相关离子的浓浓度度。108 1.1.溶液溶液pHpH值的测定值的测定可用酸度计直接测定溶液的pH值，其测量电池为，饱饱和甘汞和甘汞电电极极试样试样溶液溶液 pH玻璃玻璃电电极极该电池的电动势为：E =E玻璃 E甘汞代入玻璃电极电势表达式，并将甘汞电极的电势(一定条件下是常数一定条件下是常数)与K合并，可得:109 pHpH值的实用定义值
28、的实用定义实测时都采取与标准缓冲溶液比对的方法来确定待测溶液的pH值：标准缓冲溶液昂昂昂昂昂昂待测溶液故得到pH值的实用定义：110 标准缓冲体系的pH值温度温度(C)C)邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(0.05molL(0.05molL-1-1)KHKH2 2POPO4 4-Na-Na2 2HPOHPO4 4(各各0.025molL0.025molL-1-1)硼砂硼砂(0.01molL(0.01molL-1-1)0 04.0036.9849.46410103.9986.9239.33220204.0026.8819.22525254.0086.8659.18030304.0156.8539.1
29、3935354.0246.8449.1021112.2.离子浓度的测定离子浓度的测定 以离子选择性电极为指示电极，甘汞电极作为参比电极，与待测溶液一起组成一个测量电池，测量其电动势以确定离子活度。饱饱和甘汞和甘汞电电极极试样试样溶液溶液 离子离子选择选择性性电电极极结合前面所讨论的方法，可得i为离子i的活度，zi该离子所带的电荷数，若带一个正电荷，zi=1；两个正电荷，zi=2；一个负电荷，zi=-1。其余类推。112(1)(1)标准曲线法标准曲线法 与分光光度法中的标准曲线法相似。（a）配制一系列已知浓度的待测物标准溶液（b）用相应的离子选择性电极和甘汞电极测定对应的电动势，（c）以测得的E
30、值对相应的lgci作标准曲线。（d）在相同的条件下测出待测试样溶液的E值，从标准曲线上查出待测离子的lgci值，再换算成待测离子的浓度。113 方法特点：方法特点：要解决的要解决的问题问题：浓度与活度之间的差异解决的方法：解决的方法：不是不是 求解i将活度校正为浓度而而是是 控制体系的离子强度，从而使活度系数i成为不随试样变化而变化的常数 不同变量标准曲线的对比 1.以活度为变量 2.以浓度为变量114 方法原理方法原理标准溶液和试样溶液中均加入不干扰测定的强电解质，所加浓度一致且远高于试样溶液中的背景电解质和待测离子的浓度。使待测组份标准溶液和的活度系数被保持一致。式中 是一常数，可并入K中
31、，即可使E lgC 保持线性关系，完全可通过直线方程来定量。115 实验条件控制实验条件控制除控制离子强度外，还需控制溶液酸度、掩蔽存在的干扰离子等。方方法法：加入由离子强度调节剂、缓冲剂、掩蔽剂所组成的混合试剂“总总离离子子强强度度调调节节缓缓冲冲剂剂”（totalionstrengthadjustmentbuffer,TISAB）例例如如，氟离子选择性电极测定F-离子浓度：需控制试液的左右(HAcNaAc体体系系)；用柠檬酸钠掩蔽试样中共存的Fe3+、Al3+等(能与能与F形成配合物形成配合物)。116 方法特点方法特点（1）用一条标准曲线可以对多个试样进行定量，因此操作比较简便。（2）通
32、过加入TISAB，可以在一定程度上消除离子强度、干扰组分等所引起的干扰。标准曲线法适适用用于于试样组成较为简单的大批量试样的测定。117(2)标准加入法 基本思路基本思路：向待测的试样溶液中加入一定量的小小体体积积待测离子的标标准准溶溶液液，通过加入标准溶液前后电动势的变化与加入量之间的关系，对原试样溶液中的待测离子浓度进行定量。118 方法原理方法原理Vs待测试样溶液体积，cx待测离子浓度 离子的活度系数加入待测离子标准溶液后后：其中：cs最好是cx的50100倍Vs最好是Vx的1/501/100目的：加入体积很小，对试样影响可忽略不计 119将上两式相减：其中Vs0.200.20大于大于0
33、.50.5简单样品分析简单样品分析171气气液液色色谱谱为分配型色谱机理，固定相由一些高沸点有机化合物(固定液)涂渍在多孔的担体(最常用的担体是硅藻土担体)之上所形成的液体固定相。目前已有至少2000种色谱固定液。气气固固色色谱谱为吸附色谱机理，固定相为一些固体吸附剂（如Al2O3、硅胶、分子筛等）。1724.4.检测系统检测系统作作用用：将经色谱柱分离并在载气携带下从色谱柱后依此流出之各组分的浓度转换成易检测的电信号并记录为色谱图。种种类类：根据检测性能而分类。最常用的有：热导池检测器(TCD)根据待测组分和载气导热能力的差异而设计，属通用型检测器。氢火焰离子化检测器(FID)根据有机化合物
34、在氢火焰中燃烧时能产生少量离子而设计。灵敏度较TCD高，但只能响应有机化合物。1735.5.记录系统记录系统所有结果将用记录系统给予记录。最简单的配置是使用记录仪，而后测量峰宽峰高并手工计算峰面积等参数。现均配置色谱处理机或色谱工作站，自动担负色谱图的记录和保留值、峰高、峰面积(乃至塔板数和分离度)的计算，并能直接报告分析结果。174气相色谱法的特点气相色谱法的特点 分分离离效效率率高高 一般一根12m的色谱柱，理论塔板数可达数千，毛细管柱可达数万。分分析析速速度度快快 最快时可在30min内完成200300个组分的定性定量分析。灵灵敏敏度度高高 气相色谱可检测出10-1110-12g的物质，
35、可以直接用以测定试样(如环境检测中的水和大气)中的微(痕)量物质。价廉价廉 设备不太复杂，操作费用比较低。175气相色谱法的应用气相色谱法的应用主要用于分析分子量较小（400）的低沸点（500C）化合物，如炼油厂的低沸点油类、化学品中的痕量杂质、环境中的有机污染物、饮料中的成分、食品中的农药残留、化妆品中的香料等等，被广泛地应用于石油、化工、环保、轻工、医药卫生、食品饮料等行业。1769.4.5 HPLC9.4.5 HPLC法的特点及仪器法的特点及仪器液相色液相色谱谱采用不同配比的液体为流动相。早先：常压自流系统的柱色谱现代：采用高压液体(可达到40MPa)为流动相采用极细固定相(510m)，
36、故柱效高(N可达数万)，又称为高效液相色谱法(highperformanceliquidchromatography，HPLC)。177分离模式分离模式有液液分配色谱、液固吸附色谱、离子交换色谱、空间排阻色谱(基于分子体积大小而分离)、亲和色谱等。不同的分离模式主要是固定相和流动相有所不同，仪器及操作方法大同小异。178特点高效高效：理论塔板数一般可达104左右。高速高速：分离分析一个试样中的几个组分一般只要几到几十分钟。高灵敏度高灵敏度：常用的紫外检测器(VWD或DAD)最低检测量为10-710-12g。用荧光检测器更佳。适用面广适用面广：有多种分离模式可供选择且不受组分是否易挥发的限制，其
37、适用面广。广泛应用于化工、制药、医院、卫生、生物、食品、轻工等行业。化学品、合成药物和天然化合物、高聚物、生物大分子、无机离子、金属有机化合物等均可。价高价高：仪器设备相对较贵，操作费用较高。179仪器仪器 高效液相色谱仪一般由储液器、高压泵、进样系统、分离系统、检测和记录系统等部分组成。180高效液相色谱仪高效液相色谱仪181(1)HPLC(1)HPLC流动相流动相色谱流动相决不仅仅是被分离物质的运载体，它直接影响到分离的好坏，影响到测定的成功与否。与GC不同，HPLC的流动相对组分具有很强的选择性，可以根据具体的分析任务选择极性、酸度、离子强度各异的溶剂与一定的固定相配合，形成最佳的分离体
38、系。流动相的要求：与固定相不互溶不发生不可逆吸附 有合适的pH值 化学惰性不与样品及固定相发生反应182(2)(2)流动相供应和驱动系统流动相供应和驱动系统由储液器和高压泵组成。因所填固定相极细，渗透性变差，需高压流动相方可通过色谱柱。目前高效液相色谱仪上用的高压泵大多是机械式往复柱塞泵，可以产生几百个大气压的压力。183梯度洗脱装置梯度洗脱装置配比固定的流动相可采用单泵驱动，配比需不断改变的可选用梯度泵。可按需要预设程序，目前最多可使4种溶剂以任意比例相混合，自动得到洗脱强度随时间变化的流动相，以提高柱效和分离速度。184辅助装置辅助装置过滤器：除掉机械杂质及固体颗粒。混合器：体积不宜大，靠
39、流经泵的动力学特性而混合。脉动阻尼器：种类多，都有一定容积和弹性压力测量装置：流量测量装置：185(3)(3)进样系统进样系统因HPLC柱压高，不能直接用注射器进样。需用进样阀进样。186取取样样状状态态：流动相直接进柱，进样口与定量管连接，样品充满定量管后，多余样品从6流出。进样进样状状态态：泵将流动相压入定量管，将样品全部携带进入色谱柱分析。187(4)(4)分离系统分离系统色谱柱：内径4.5mm、长度1530cm的直型不锈钢管，内充极细(粒径510m)的固定相。用18个碳的烷烃改性的C18硅胶是最常用的固定相。188（5 5）检测记录系统）检测记录系统常用有折光检测器(RID)和紫外吸收检测器(VWD)。RID通用型通用型检测器，测定流动相折光率的变化；VWD专专用型用型检测器，适用于有紫外吸收的化合物的检测。还有可变波长紫外检测器和二极管阵列检测器(DAD)。其他如荧光检测器、电导检测器(多用于离子色谱)。189