几种近代仪器分析方法小结5篇

第一篇：几种近代仪器分析方法小结

几种近代测试分析方法小结

一、裂解气相色谱法

1、概述

裂解气相色谱法(Pyrolysis Gas Chroma-tography简称PGC）是在热裂解和气相色谱两种技术的基础上发展起来的。自1954年W．H．T．Davison等人首先对高聚物的裂解产物进行气相色谱分离记出谱图而加以鉴别以来，经过S．B．Martin，RS．Lehrle等人把高聚物的裂解技术直接同气相色谱仪连结在一起，由此建立了裂解气相色谱法。三十多年来，通过对裂解装置的不断改进和完善，以及采用毛细管分离、程序升温和微处理机系统，这一方法不仅广泛应用于高分子领域，并且也在微生物、生物、医学、药物、司法检验、地质、矿物燃料等方面得到了日益增长的应用。而方法本身，也从一种经验式的技术，发展为一门相对独立的分枝学科，成为同红外光谱法和核磁共振法相辅相成的分析和研究高分子及非挥发性有机化合物的不可缺少的有效的方法。

随着色－质谱联用技术的发展，以及场电离／解吸场电离－质谱(FI／FD－MS)和化学电离／解吸化学电离－质谱（CI／DCI-MS）技术的出现，裂解－色谱／质谱（PY－GC／MS），裂解－质谱（PY-MS）等方法也相继发展起来，PGL法的范围也就进一步扩展，人们提出了分析裂解法（Analytical Pyro－lysis）。

2、基本原理

由于高分子及非挥发性有机化合物的裂解过程，通常遵循着某些反应规律进行，因而所得的产物分布具有特征性和统计性。裂解色谱主要研究高分子及非挥发性有机物的裂解反应产物、分布和机理，研究反应产物与物质本身的组成、结构和物化性能之间的关系，以及与裂解温度、裂解时间等因素的变化关系。方法原理是将样品放入裂解器内，加热使之瞬间裂解，生成可挥发的小分子物质，并立即被载气带入气相色谱系统的分离柱，分离后，在记录仪上获得重复的特征的裂解色谱图（Pyro－gram）通过对谱图的解析和处理，进行定性定量分析，结构表征、热稳定性、裂解机理和动力学等研究。上述过程反映了裂解色谱是一种化学与物理相结合的方法，在实验中样品被破坏，从这一角度考虑，它是一种破坏性的仪器分析方法，同在实验中样品未被破坏的IR，NMR等物理方法比较有着本质上的差别。

3、特点和局限性

同IR，NMR等方法比较，裂解色谱法的突出优点在于：

（1）灵敏度高，样品的用量很少，一般为微克和毫克量考级，有时甚至可以小于1ug，达到0.01ug；

（2）样品一般不需要预先提纯或处理，可以直接使用任何物理形态的样品进行实验，因此特别适用于那些不溶的、难以处理的固体样品，并且由于用原样分析，避免了因预ご处理

可能带来的分析失真和其他信息的丢失；

（3）不受无机填料和少量有机添加剂的干扰和影响，能够通过对谱淄图的解析，对主要组分作出准确的判断；

（4）由于进样和操作方便，样品分析的速度较快，一般可在20分钟内完成一个样品的分析；

（5）设备较简单，用一般的气相色谱仪加装一个裂解装置就组成一台裂解色谱仪，因此造价较低，易于推广普及；

（6）能够获得其他方法难以得到的一些独特的信息。

由于裂解色谱法在原理上的特点，使其在应用上带来了某些局限性，主要是（1）由于

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实验室之间谱图的重复性没有解决，迄今国内外还没有一整套有关某一类非挥发性有机物的标准谱图，因此人们必须在各自的实验室做出和积累已知样品的谱图，这无疑给分析工作造成困难；（2）一般只能建立相对定量分析法，不能建立绝对定量分析法；（3）谱图同样品的组成和结构之间的对应性，不是像其他方法那样都能存在，妨碍了对某些样品的分析和研究。

4、注意事项

裂解反应是一个复杂的过程，受诸多因素影响，必须严格控制实验条件和操作过程，有效地、正确地进行样品的测定，才有可能获得重复的、特征的、高分辨的和定量的裂解谱图。按照研究的目的和要求，对谱图进行解析和处理，得出完满的实验结果。

样品的裂解反应主要包括解聚（或分解）反应、副反应和二次反应。前两者为初级反应，通常生成特征性的产物；后者为次级反应，是初级反应产物进步化合、分解或其他反应，生成非特征性的产物，并改变裂解产物分布。因此在实验中要尽量考减少二次反应的发生。

5、应用——在高分子微细结构表征中的应用（１）ＬＤＰＥ较长的支化结构

６５０℃裂解，ＯＶ－１融熔石英毛细管柱，产物经催化加氢。模型共聚物除Ｅ—Ｐ，Ｅ—Ｂ，Ｅ—Ｈ外，还有Ｅ—ＨＰ（庚烯），Ｅ—Ｏ（辛烯），对几种ＬＤＰＥ样品的测定结果是：丁基＞乙基＞戊基＞甲基＞己基，同支链总的含量无关。另外，当比较５－乙基壬烷特征峰强度的实测和计算值时观察到，样品中还含有１，３－双乙基和２－乙基己基支链，它们可能通过下列的断裂机理生成该产物：

（2）加氢ＢＤ－ＡＮ共聚物的表征

加氢ＢＤ—ＡＮ共聚物在５５０℃的裂解产物，经聚甲基苯基硅氧烷融熔石英毛细管柱分离后，得到一系列较高沸点的产物，这些产物有效地反映了样品的序列结构和加氢过程。主要特征产物庚烯腈－１Ｃ７—ＭＮ和十一烯腈－１Ｃ１１—ＭＮ分别由含有ＡＮ—ＢＤ—ＡＮ和ＡＮ—ＢＤ—ＢＤ—ＡＮ序列的分子链的断裂生成：

同样，连接两个ＢＤ链节的序列，其分子链断裂后，经连续两次自由基转移，随后－断裂，生成Ｃｕ—ＭＮ。这两者的产率都随着加氢度的增大而增加，反映了样品中的双键随着加氢反应的进行而减少。

二、分子荧光光谱法

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1、概述



分子荧光光谱(MFS)分析也叫荧光分光光度法,是利用某些物质被紫外光或可见光照射后所产生的,并且能够反映出该物质特性的荧光,对其进行定性和定量的分析,是当前普遍使用并有发展前途的一种光谱分析技术.目前,荧光分析方法己成为一种重要且有效的光谱化学分析手段,具有重大的应用价值和深远的科学意义.本文在介绍荧光光谱法基本原理的基础上,介绍几种荧光光谱技术在科学研究和工程技术中的应用实例。

2、基本原理



当紫外光照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外光停止照射时，这种光线也随之很快地消失，这种光线称为荧光。每种物质分子中都具有一系列相隔的能级，称为电子能级，而每个电子能级中又包含一系列的振动能级和转动能级。物质受光照射时，可能部分或全部吸收入射光的能量。在物质吸收入射光的过程中，光子的能量传递给物质分子，于是发生电子从较低能级到较高能级的跃迁。这个过程进行的很快，费时约10-15us。处于激发态的分子是不稳定的，它可能通过辐射跃迁和非辐射跃迁等分子内的去活化过程丧失多余的能量而返回基态。辐射跃迁去活化过程，发生光子的发射，伴随着荧光和磷光现象。激发单重态间的辐射跃迁伴随的是荧光发射。

3、特点

荧光分析法在生物化学、医学、工业和化学研究中的应用与日俱增，其原因主要是是荧光分析法具有高灵敏度的优点，且荧光现象具有有利的时间表度。当物质吸收紫外光和可见光后，它的电子能级跃迁至激发态,然后将这一部分能量释放出来，接着返回基态。由于物质分子结构不同，所吸收光的波长和发射的荧光波长也不同。利用这一特性，可以定性鉴别物质。研究分子的荧光光谱可为研究分子微观结构、分子的构象特点及变化情况提供帮助。

4、应用

（1）在酒业中的应用

 乙醇被广泛地应用于医药和食品工业之中，而甲醇却是一种剧毒品。因为甲醇的香味比乙醇的更能被人所接受，因此在食用乙醇中混有甲醇具有很大的欺骗性。为此建立简便快捷和正确的区别两种醇类物质的方法在食品安全方面具有明显的实际意义。近年来,随着光谱分析技术的发展，人们通过对甲醇溶液、乙醇溶液以及其他醇类物的比较研究现：甲醇溶液、乙醇溶液的吸收光谱、荧光光谱的峰值位置有显著的差异。因此，利用紫外吸收和荧光光谱法能很好地达到辨别真假酒的目的。（2）在水质监测中的应用

荧光光谱法具有灵敏度高、选择性强、试样量少和方法简单等优点，为复杂的环境样品中微量及痕量物质的分析提供了新手段。2007年夏天,无锡太湖中的蓝藻爆发，水质的好坏成为老百姓最关心的问题。江南大学一教授利用SP22558多功能光谱测量系统，对太湖水、普通自来水和纯水在紫外光激励下产生的荧光光谱及其特性进行了实验研究他用波长

290nm的紫外光分别激励三种试样，测量其产生的荧光光谱，并绘于同一坐标系中，如图1所示。太湖水强而宽的荧光光谱来自于污染物，荧光光谱的差异对应水质污染的情况。该研究方法可作为鉴别水质污染的一种有效手段。当然，该方法只能粗略地分析水质的好坏。近年来同步荧光测定、荧光偏振测定、荧光免疫测定、低温荧光测定、固体表面荧光测定、荧光反应速率法、三维荧光光谱技术与其他技术联用得以不断涌现和完善，3 / 5

可为环境分析提供更加广阔的前景。

三、凝胶渗透色谱法

1、概述

聚合物分子量具有多分散性，即聚合物的分子量存在分布。不同的聚合方法、聚合 工艺会使聚合物具有不同的分子量和分子量分布。分子量对聚合物的性能有十分密切的 关系，而分子量分布的影响也不可忽视。当今高分子材料已向高性能化发展，类似分子 量分布等高一层次的高分子结构的问题，越来越引起人们的重视。

自高分子材料问世以来，人们不断探索分子量分布的测定方法，直到60年代凝胶 渗透色谱诞生，成为迄今为止最有效的分子量分布的测定方法。

2、基本原理

凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）也称为体积排除色谱（Size Exclusion Chromatography，简称SEC）是一种液体（液相）色谱。和各种类型的色谱一样，GPC/SEC的作用也是分离，其分离对象是同一聚合物种不同分子量的高分子组份。当样品中不同分子量的各组份的分子量和含量被确定后，就可得到聚合物的分子量分布，然后可以很方便地对分子量进行统计，得到各种平均值。

一般认为，GPC/SEC是根据溶质体积的大小，在色谱中由于体积排除效应即渗透能 力的差异进行分离。高分子在溶液中的体积决定于分子量、高分子链的柔顺性、支化、溶剂和温度，当高分子链的结构、溶剂和温度确定后，高分子的体积主要依赖于分子量。

3、局限

凝胶渗透色谱的固定相是多孔性微球，可由交联度很高的聚苯乙烯、聚丙烯酸酰胺、葡萄糖和琼脂糖的凝胶以及多孔硅胶、多孔玻璃等来制备。色谱的淋洗液是聚合物的溶剂。当聚合物溶液进入色谱后，溶质高分子向固定相的微孔中渗透。由于微孔尺寸与高分子的体积相当，高分子的渗透几率取决于高分子的体积，体积越小渗透几率越大，随着淋洗液流动，它在色谱中走过的路程就越长，用色谱术语就是淋洗体积或保留体积增大。反之，高分子体积增大，淋洗体积减小，因而达到依高分子体积进行分离的目的。基于这种分离机理，GPC/SEC的淋洗体积是有极限的。当高分子体积增大到已完全不能向微孔渗透，淋洗体积趋于最小值，为固定相微球在色谱中的粒间体积。反之，当高分子体积减小到对微孔的渗透几率达到最大时，淋洗体积趋于最大值，为固定相微孔的总体积与粒间体积之和，因此只有高分子的体积居于两者之间，色谱才会有良好的分离作用。对一般色谱分辨率和分离效率的评定指标，在凝胶色谱中也沿用。

4、应用

（1）检测菊糖相对分子质量

菊芋原产于北美洲，为多年生草本植物，现我国各地普遍栽培。菊芋块茎富含菊糖，总菊糖含量一般为14%～17%，还含有氨基酸、维生素等，既可作蔬菜，也可制作淀粉和酒精[1]。菊芋提取物菊糖是由D-呋喃果糖分子以β-(2,1)-糖苷键连接生成的直链多糖[2]，可以作为果糖生产原料，还是极好的天然功能性食品配料，能促进双歧杆菌增殖，改善肠道功能，降低血脂血糖，促进矿物质吸收等。多糖的性质往往与其相对分子质量有一定关系，因此，测定多糖的相对分子质量对研究多糖的理化性质和生物活性均有一定的意义。

建立利用高效凝胶渗透色谱测定菊糖相对分子质量的方法，采用GPC 色谱柱，示差折光检测器检测，以三蒸水为流动相，流速0.8ml/min，柱温30℃。结果表明不同分子量标准右旋糖酐的保留时间与相应的相对分子质量对数值(lgMw)在相对分子质量1.0 × 103～2.5 ×

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范围内具有良好的线性关系(r= 0.9894)，精密度实验RSD 为0.24%，重现性实验RSD 为0.21%，稳定性实验RSD 为0.38%，准确度实验相对误差在0.4% 左右。该法简便、快速、灵敏度高，精密度、重现性及稳定性均较好。（2）测定聚合物的分子量分布

合成聚合物一般是由不同分子量的同系物组成的混合物，具有两个特点：分子量大和同系物的分子量具有多分散性。目前在表示某一聚合物分子量时一般同时给出其平均分子量和分子量分布。分子量分布是指聚合物中各同系物的含量与其分子量间的关系，可以用聚合物的分子量分布曲线来描述。聚合物的物理性能与其分子量和分子量分布密切相关，因此对聚合物的分子量和分子量分布进行测定具有重要的科学和实际意义。而凝胶色谱法具有快速、精确、重复性好等优点，目前成为科研和工业生产领域测定聚合物分子量和分子量分布的主要方法。

[参考资料] 1.方征

《高分子物理》

浙江大学出版社

2005.2 2.曾幸荣

《高分子近代测试分析技术》

华南理工大学出版社

2007.5 3.许金钩 王尊本

《荧光分析法》第三版

科学出版社

2006.7 4.N.Frii and A.E.Hamielec, Adv.Chromatogr.13,41(1995)

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第二篇：近代材料分析测试方法复习资料

近代材料分析测试方法复习资料2

1.电子显微分析中，有哪几种电子衍射，说明各自的操作特点和基本应用

答：1）电子显微镜中主要有SAED选区电子衍射、μ-衍射、纳米衍射、CBED会聚束衍射、EBSD背散射电子衍射五种电子衍射。

2）操作特点：

①SAED选区电子衍射采用TEM模式，利用μ级平行入射电子束照射试样，通过物镜像平面处的选区光阑选取特定区域做电子衍射，得到与选择区域对应的电子衍射花样。②μ-衍射采用STEM模式，利用μ级针状入射电子束照射试样的固定区域，无需光阑选择成像区域，因此不存在选区衍射误差。③纳米衍射与μ-衍射类似，主要差别在于纳米衍射的入射电子束为纳米级，体积更细小，因此能够对试样的更微小区域进行分析。④CBED会聚束衍射采用STEM模式，入射束由平行束变为锥状会聚束，并且后焦面处得到扩展的衍射斑点（圆盘状），盘的大小与入射束的会聚角有关。因此伴随着会聚角的变化，能够获得散射电子的信息，实验过程中要避免透射盘与衍射盘相交。⑤EBSD背散射电子衍射是入射束打到试样上形成的背散射电子发生衍射，形成衍射锥，最终获得EBSD衍射花样。

3）基本应用

①SAED选区电子衍射所选区域很小，因此能在晶粒十分细小的多晶体样品内选取单个晶粒进行分析，从而研究为研究细小单晶体结构提供了有利条件。②μ-衍射和纳米衍射对试样微小区域进行分析，并且可以通过衍射斑点强度变化分析孪晶及变形。③CBED会聚束衍射可用于确定晶体的对称性，试样厚度和晶格畸变等。（会聚角、点阵常数、消光距离、晶体点群、柏氏矢量、偏离矢量）④EBSD背散射电子衍射可进行位相测定；晶界分析（特殊晶界、孪晶界、小角晶界、难腐蚀晶界等）；变形分析（晶粒尺寸重构）；物相鉴定；织构分析（定向生长机制）等。

2.在典型像分析中存在哪两种过滤像，分别说明它们产生的基本原理及其应用。

答：1）成分过滤像和结构过滤像

2）基本原理

①成分过滤像是在EELS分析中，在成像模式下，选择零损失范围内的电子束进行电子衍射得到的。衍射过程中，采用不同频率的波进行的衍射，即Δλ=0。

②结构过滤像是在高分辨分析中，靠F氏变换得到。高分辨的CCD像经过F氏变换在物镜后焦面得到衍射花样，选择多束衍射束进行F氏变换从而得到结构过滤像。衍射波为同频率波，即Δλ≠0。高分辨分析中，为了确定结构像，还需进行模拟计算。

3）基本应用

①成分过滤像能够定性地分析材料内某一元素的分布情况。

②结构过滤像能够分析高分辨像中原子或原子团的排列信息。

3.AES、XPS在进行元素分析时各有什么特点？

答：1）AES分析是原子在X-ray、载能电子、离子或中性粒子作用下，内层电子可能获得足够能量而电离，并留下空穴。此时原子处于不稳定的激发态，当较外层的电子跃入内层空位时，原子多余能量可通过两种方式释放：一种是以X光子形式释放出来；另一种引起另一外层电子电离，从而发射一个具有一定能量的电子，即俄歇电子。通过分析俄歇电子的动能及俄歇峰强来分析材料表面信息。

AES分析时在离子枪作用下，试样表面被溅射剥离掉一层，并且试样内部俄歇电子不能逃离出来，因此可分析试样近表层信息；能够分析试样表面和界面上的少量轻元素。

2）XPS用单色X射线照射样品，具有一定能量的入射光同样品原子相互作用，光致电离产生光电子，这些光电子从产生之处输运到表面，然后克服逸出功而发射出来。根据光电子动能可以确定试样表面存在什么元素以及该元素所处的化学状态，从而进行定性分析；根据具有某种能量的光电子数量，便可知道某种元素在试样表面的含量，从而进行定量分析。

XPS分析过程中对试样不进行破坏，具有无损性特点。

4.直径为0.5mm的金属丝表层镀附有异种金属，镀层厚度约200nm。研究镀层的组织、结构、亚结构、同基体的结合界面的高分辨像，用什么方法制备试样？写出制备试样的基本步骤。（试样制备一节的思考题）

答：采用树脂包埋制备法，主要步骤如下：

①将金属丝均匀分散装入φ3mm的铜管中，然后向铜管内灌入环氧树脂；

②树脂凝固后（一般经100-200℃烘干），用线锯或慢速锯切下0.5mm厚的圆片；

③用中、细砂纸把圆片减薄至50μm左右，再用刨坑机在圆片中心减薄至20μm以下；

④在离子减薄仪中对圆片中心减薄至出现针孔，放入电镜观察。

第三篇：《聚合物近代仪器分析》期末考试重点总结

《聚合物近代仪器分析》--期末考试重点总结

海大09级

紫外光谱

【重点内容】

1、基本概念

 紫外光谱：是一种波长范围在200-400nm之间，根据电子跃迁方式的差异来鉴别物质的吸收光谱。导致吸收光的波长范围的不同，吸收光的几率不同。

 吸收光谱：是由于光与分子发生相互作用，分子能吸收光能从低能级跃迁到高能级而产生的光谱（红外、紫外）

 发散光谱：是由于分子有高能级回复到低能级释放出光能形成的光谱（荧光） 散射光谱：是由于当光被散射时，随着分子内能级的跃迁，散射光频率发生变化形成的光谱（拉曼）

 发色团：具有双键结构，能对紫外或可见光有吸收作用，产生

和

跃迁的集团  助色团：本身不具有生色作用，但与发色集团相连时，通过非键电子的分配，扩散了发色团的共轭效应，从而影响发色团的吸收波长，增大了其吸收系数的一类集团。

2、主要规律

1）光吸收定律  吸光度A：

A= lg（I0/I）= lg（1/T）=εCl

I0入射光强

I透射光强

T透光率

ε吸光系数 C溶液浓度 l样品槽厚度

2）电子跃迁类型

 σ—σ*能量大，吸收波长小于150nm的光子，真空紫外区  n--σ* 含O、N、S和卤素等杂原子的饱和烃的衍生物发生此类跃迁 150-250nm  π—π* 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类发生此类跃迁，紫外区  n—π* 分子中孤对电子和π键同时存在时，大于200nm，吸收系数小，为10-100  d-d 跃迁：过渡金属络合物溶液中

 电荷转移跃迁：吸收谱带强度大，吸收系数一般大于10 000 3）UV的谱带种类

 R吸收带：双键+孤对电子  K吸收带：共轭

 B吸收带：芳香化合物及杂环芳香化合物的特征谱带，容易反应精细结构  E吸收带

4）影响紫外光谱最大吸收峰位移的主要因素

 最大吸收波长λmax，吸光系数εmax

【补充内容】  光谱分析法：当光照射到物体上时，电磁波的电矢量就会与被照射物体的原子核分子发生相互作用引起被照体内分子运动状态发生变化，并产生特征能级之间跃迁分析方法。 紫外光谱特点：

1）反应分子中价电子能级跃迁情况，主要用于共轭体系（共轭烯烃和不饱和羰基化合物）及芳香化合物的分析

2）光谱较简单，峰形较宽，定性分析较少 3）共轭体系的定量分析，灵敏度高

 极性溶液：使n—π*跃迁向低波移，称为蓝移;π—π*向高波移，红移  酸性：蓝移，碱性：红移 红外光谱 【重点内容】

1、基本概念

 红外光谱：是由于分子内原子核之间振动和转动能级的跃迁而形成的吸收光谱。 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，用符号ν表示

 弯曲振动：原子垂直于价键方向振动，使得分子内键角发生变化的振动，用ν表示  基频吸收：处于基态的具有红外活性的分子振动，被红外辐射激发后，跃迁到第一激发态所产生的红外吸收

 倍频吸收：非线性谐振的分子振动时，除基频跃迁外，发生由基态到第二或第三激发态的跃迁所产生的红外吸收

2、主要规律

1）红外光谱产生的条件

 辐射应具有能满足分子产生振动跃迁所需的类型  辐射与分子间有相互耦合作用

2）IR谱带强度和吸收频率受哪些因素影响

 诱导效应：吸电基是吸收峰向高频移（蓝移），供电基（红移） 共轭效应：电子云平均化（红移）

 环的张力作用：环减小，张力增大（蓝移）

 氢键作用：使正常共价键伸长，键能降低，频率降低（红移），谱线变宽

 耦合效应：振动耦合，相同的两个基团相邻时且振动频率相近时，可能发生耦

合，引起吸收峰裂分，一个移向高频，一个移向低频

3）熟悉主要官能团的特征谱线

【补充内容】

 红外光谱的三要素：谱峰位置、形状、强度

a.谱峰位置：即谱带的特征振动频率，定性分析

b.谱带形状：研究分子内是否存在缔合以及分子的对称性旋转异构、互变异构 c.谱带强度：与分子振动时偶极矩的变化率有关，定量分析的基础

荧光、拉曼光谱 【重点内容】

1、基本概念

 荧光：当电子从最低单线态S1回到单线基态S0时，发射出光子，陈称为荧光

 磷光：当电子从最低单线态S1进行系间窜越到最低激发三线态T1，再从T1回到单

线基态S0时，发射出光子，称为磷光

 拉曼散射：当光透过样品被散射时，光子与样品分子之间发生非弹性碰撞，有能量

交换，这种散射叫做拉曼光谱散射

 瑞利散射：当光透过样品被散射时，光子与样品分子之间发生弹性碰撞，没有能量

交换

2、主要规律

1）荧光和磷光光谱的产生原理及现象特点

a.荧光：寿命一本为10-8-10-10s，停止光照，荧光熄灭

b.磷光：波长较长，寿命可达数秒至十秒，停止光照后会在短时间内发射，常在低温测量，比荧光弱

2）红外光谱和拉曼光谱的共同性与差异

相同点：a.同属分子振动光谱，波数范围相同；

b.红外中定性三要素对其也适用

不同点：a.红外较适合高分子侧基和端基，特别是一些极性基团的测定，而拉曼对研究骨架特征特别有效

b.对具有对称中心的基团的非对称振动而言，红外是活性，而拉曼是非活性，反之，对称振动，红外是非活性，拉曼是活性；对无对称中心基团，都是活性

【补充内容】

 四个量子数：主量子数n，磁量子数m，角量子数l，自旋量子数ms

 统一物质在相同条件下观察到的各种荧光，其波长相同，只是发光途径和寿命不同。

物质确定，能级确定

 斯托克斯线：在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，散射能量减少，此时

(ν0-ΔE/h)处产生的散射光线叫·。若获得能量，叫反斯托拉斯线。

 拉曼位移：斯托拉斯线或反斯托拉斯线与入射频率之差

核磁共振

【重点内容】

1、基本概念

 核磁共振：是通过将样品置于强磁场中，然后用射频元辐射样品，是具有磁矩的原子核发生磁能级的共振跃迁而形成吸收波谱

 屏蔽效应：当原子核处于外磁场中时，核外电子运动产生感应磁场，就像形成一个磁屏蔽，使外磁对原子核的作用减弱了，即实际作用在原子核上的磁场为H0(1-σ)，而不是H0，σ称为屏蔽常数

 化学位移：共振发生变化，在谱图上反应为波峰位置的移动，称为化学位移  磁各向异性效应（电子环流效应）：

 耦合常数：分裂峰之间的距离，一般用J表示，单位为Hz

3、主要规律

1）核磁共振的条件

 核有自旋（核磁距）：自旋量子数I不等于零（质量数和原子序数不同为偶数） 外磁场，能级裂分

 照射频率满足：ν=γh0/(2π)2）影响化学位移的主要因素

 电子云密度升高，屏蔽效应上升，核磁共振发生在高场，化学位移减小

氧的电负性升高，氢原子周围电子云密度下降，移向低场，化学位移增大  电子环流效应：

 氢键：能使较低场发生共振。升温或稀释溶剂，高场移动，加入氘，消失  溶剂效应：在氢谱测定中不能用带氢的溶剂，若必须测，用氘带试剂 3）常见基团的化学位移 4）1H-NMR谱图解析 5）13C-核磁共振波谱解析 【补充内容】

 对于同一种核，磁旋比为定值  为什么以TMS为基准？

a.12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰

b.b.屏蔽强烈，位移最大，与有机化合物中的原子峰不重叠 c.化学惰性

d.易溶于有机溶剂，沸点低，易回收。1 H-NMR谱图可以提供的主要信息

a.化学位移：确认氢原子锁处的化学环境，及属于何种基团 b.耦合常数：推断相邻氢原子的关系与结构 c.吸收峰面积：确定分子各类氢原子的数量比

气象色谱

【主要内容】

1、基本概念

 保留时间：组分从进样到出现最大峰所需要的时间（或载气体积） 分离度：色谱峰的分离程度，即混合各组分的分离程度  校正因子：具有校正作用的因子交做校正因子

2、主要规律

1）气相色谱的分离原理

 分配色谱法：利用被分离组分在固定相和流动相中的溶解度差别而实现分离  吸收色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别实现分离  离子交换色谱法：利用被分离组分交换能力的差别而实现分离

 空间排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸进行分离—凝胶渗透色谱 2）热导池检测器和氢火焰离子检测器的工作原理

 热导检测器：利用载气和样品组分热导系数的不同，当它们通过热敏元件时，阻值出现差异而产生电信号。

 火焰离子检测器：利用有机物在氢火焰中燃烧时生成的离子，在电场作用下产生电信号。

3）定量分析的方法有哪些，各适合于什么情况

 归一化法：当试样中全部组分都显示出色谱峰，且每个组分相应的校正因子都已知时可用下式计算：

XI=fi*Ai/∑（fi*Ai）XI为试样中组分，fi组分i的校正因子，Ai组分的峰面积

 内标法：当试样组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检测器上没有信号

Xi=miAifs,i/mAs

Ai, A分别代表组分和内标物的峰面积；fs,i校正因子；m和ms分别为试样和内标物的质量

 外标法：分别将等量试样和韩待测组分的标准试样进行色谱分析

χi=EIAi/AE

χi为试样中组分的质量分数 EI 为标准试样中组分i的含量

Ai，AE 为峰面积  叠加法：加入一定量的待测组分，再测出此两组分的峰值

热分析

【主要内容】

1、基本概念

 DSC：示差扫描量热法。是使试样和参比物在程序升温或是降温的相同环境中，用热量补偿器以增加电功率的方式，即对参比物或试样中温度低的一方给予热量的补偿，是两者的温差保持为零，测量所做的功，即试样的吸收热量变化量对温度（或时间）的依赖关系的的一种技术

 DTA：差热分析法。是参比物语等量试样在相同环境中等速变温的情况下相比较，试样的任何化学和物理变化，和它处于同一环境中的标准物质比较，要出现暂时的增高或降低

 TG：热失重法。是在程序升温的环境中，测量试样的质量对温度（或时间）的依赖关系的一种技术

2、主要规律

1）DSC和DTA技术的主要差别

 DSC:根据热量差和温度的关系  DTA:根据温度和温度差的关系

 DSC的温度差为零，是他们最大的区别 2）影响DSC测定结果的主要因素

 试样的用量：10mg左右

 升温速率：影响峰的位置和峰面积

 气氛：防止氧化，减少挥发组分对检测器腐蚀

 热历史：样品转变受松弛受加工温度、冷热处理时间和速率、防止温度与时间 3）DSC和TG主要应用范围

 提供有关聚合物体系的各种转变温度  热转变的各种参数  结晶聚合物的结晶度  聚合物的热稳定性

 聚合物的固化、氧化和老化等方面

【补充内容】

 热量变化与曲线峰面积的关系

m*ΔH=K*A M样品质量

ΔH单位质量样品的焓变

K修正系数

A峰面积 TG曲线：样品失重积累量，积分型曲线

DTG曲线：TG曲线对温度或时间的一阶导数，质量变化率  a.玻璃化温度Tg：第一个转折点的切线重点位置

b.结晶温度Tc：第二个转折点，波峰位置 c.熔融温度Tm：第三个转折点，波谷位置 d.分解温度Tf：第四个转折点，峰值位置

GPC 【主要内容】

1、基本概念

 GPC：凝胶渗透色谱。也称为尺寸排除色谱，是一种液相色谱。基于体积排阻的分离原理

 排斥极限：凡是相对分子质量比此点大的分子均被；排斥在凝胶空外  渗透极限：凡是相对分子质量小于此值的都可以渗透入全部孔隙

2、主要规律

1）GPC的分离原理

平衡排除理论：大分子进入孔洞少，在孔内流经的路程也短，最先出来。 限制扩散理论：分子质量高的样品，扩散速度小，流速大时，两相不能平衡  流动分离理论：细长管子模型，大分子从中间流过，小分子粘附在管壁 2）检测器的种类和应用

 浓度检测器：根据流出液的浓度不同，折光指数不同的原理  粘度检测器：测定柱后流出液的特性粘度

 分子量检测器：直接测定淋出液中聚合物的重均相对分子量 3）GPC定量分析的方法

【补充内容】

 色谱柱使用的上限：聚合物最小分子尺寸<最大凝胶颗粒孔径

下限：聚合物最大尺寸分子>最小凝胶颗粒孔径  基本原理

a.按分子大小（体积大小，流动力学）分离 b.洗脱次序：大分子先流出，小分子最后流出 c.流出相不参与分离

第四篇：仪器分析题目

仪器分析题目 高效液相色谱仪的种类有哪些？基本组成是什么？

答：高效液相色谱仪的种类很多，根据其功能不同，主要分为分析型，制备型和专用型。但其基本组成是类似的，主要由输液系统，进样系统，分离系统，检测系统，记录及数据处理系统组成。包括溶剂贮存器，高压泵，进样器，色谱柱，检测器和记录仪等主要部件。在液相色谱中，色谱柱能在室温下工作，不需要恒温的原因是什么？

答：由于组分在液-液两相的分配系数随温度的变化较小，因此液相色谱柱不需恒温。高效液相色谱法的基本概念是什么？

答：在经典液相色谱的基础上，引入了气相色谱（GC）的理论，在技术上采用了高压泵，高效固定相和高灵敏度检测器，使之发展成为分离速率，高分离效率，高检测灵敏度的高效液相色谱法，易称为现代液相色谱法。柱外效应的解释。

答：由色谱柱以外的因素引起的色谱峰形扩展的效应，柱外因素常指从进样口到检测器之间，除色谱柱以外的所有死时间，如进样器，连接管，检测器等的死体积，都会导致色谱峰形加宽，柱效下降。高效液相色谱法的特点是什么？

答：高效液相色谱法的分离效能高，选择性高，检测灵敏，分析速度快，应用范围广，6为什么作为高效液相色谱仪的流动相在使用前必须过滤、脱气？常用的脱气方法？ 答案：高效液相色谱仪所用溶剂在放入贮液罐之前必须经过0.45μm滤膜过滤，除去溶剂中的机械杂质，以防输液管道或进样阀产生阻塞现象。所有溶剂在上机使用前必须脱气；因为色谱住是带压力操作的，检测器是在常压下工作。若流动相中所含有的空气不除去，则流动相通过柱子时其中的气泡受到压力而压缩，流出柱子进入检测器时因常压而将气泡释放出来，造成检测器噪声增大，使基线不稳，仪器不能正常工作，这在梯度洗脱时尤其突出。常用的脱气法有以下几种：（1）加热脱气法;（2）抽吸脱气法;（3）吹氦脱气法;（4）超声波振荡脱气法。

7对液相色谱流动相有何要求? 解：用作液相色谱流动相的溶剂，其纯度和化学特性必须满足色谱过程中稳定性和重复性的要求。对样品要有一定的溶解能力，粘度小，化学稳定性好，避免发生不可逆的化学吸附。溶剂应与检测器相匹配，不干涉所使用检测器的工作，制备色谱的溶剂应不干扰对分离各组分的回收。除此以外，选择的溶剂对所给定的样品组分具有合适的极性和良好的选择性。8何谓梯度洗脱，适用于哪些样品的分析?与程序升温有什么不同?

解：梯度洗脱就是在分离过程中.让流动相的组成、极性、ph值等按‘定程序连续变化。使样品中各组分能在最佳的k下出峰。使保留时间短、拥挤不堪、甚至重叠的组分，保留时间过长而峰形扁平的组分获得很好的分离，特别适合样品中组分的k值范围很宽的复杂样品的分析。梯度洗脱十分类似气相色谱的程序升温，两者的目的相同。不同的是程序升温是通过程序改变柱温。而液相色谱是通过改变流动相组成、极性、ph值来达到改变k的目的。

9什么叫正相色谱？什么叫反相色谱？各适用于分离哪些化合物？在正相色谱与反相色谱体系中，组分的出峰次序

正相色谱法：流动相极性小于固定相极性的色谱法。用于分离溶于有机溶剂的极性及中等极性的分子型物质，用于含有不同官能团物质的分离。反相色谱法：流动相极性大于固定相极性的色谱法。用于分离非极性至中等极性的分子型化合物。

在正相色谱体系中组分的出峰次序为：极性弱的组分，在流动相中溶解度较大，因此k值小，先出峰。极性强的组分，在固定相中的溶解度较大，因此k值大，后出峰。

在反相色谱中组分的出峰次序为：极性弱的组分在固定相上的溶解度大，k值大，后出峰，相反极性强的组分在流动相中溶解度大，k值小，所以先出峰。10仪器考察 1）补充完整高效液相色谱分析流程图。2）高效液相是由哪几部分系统构成的？ 3）什么是梯度洗脱？梯度洗脱有什么好处？

1）1

4 5 6 2）输液系统，进样系统，分离系统，检测系统，记录与数据处理。

3）梯度洗提，就是载液中含有两种（或更多）不同极性的溶剂，在分离过程中按一定的程序连续改变载液中溶剂的配比和极性，通过载液中极性的变化来改变被分离组分的分离因素，以提高分离效果。好处：改善分离，提高分离度，加快分析速度，改善峰形，减少拖尾，利于微量分析。

1试述紫外吸收光谱，红外吸收光谱和核磁共振波谱产生的原因。

答：价电子跃迁；分子振动或转动；电子自旋或核自旋。或转动；电子自旋或核自旋。

2简述红外吸收光谱产生的条件；是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?

答（1）辐射应具有使物质产生振动跃迁所需的能量，即必须服从νL= △V·ν

（2）辐射与物质间有相互偶合作用，偶极矩必须发生变化，即振动过程△μ≠ 0；（3）并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.3.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程。

答：基本依据：红外对有机化合物得定性具有鲜明的特征，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目 位置 形状 强度均随化合物及聚集态的不同而不同。

分析过程：（1）试样的分离和精制；（2）了解试样有关的资料;（3）谱图解析；（4）与标准谱图对照；（5）联机检索

4何为基团频率？何为特征吸收峰？ 答：基团频率和特征吸收峰物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段得到。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律。实验表明，组成分子的各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=OH和C= C等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表及存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰

5伸缩振动和弯曲振动有什么区别？

答：伸缩振动 指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。在振动过程中，键角并 伸缩振动 不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用δ、γ表示。如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面 内弯曲振动。剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。6.影响基团频率的因素？

答：内部因素：（1）.电子效应 包括诱导效应、共轭效应和中介效应，它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的。

（2）氢键的影响氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。

（3）振动耦合 当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰”，从而形成了强烈的振动!相互作用。

外部因素：（1）同一物质在不同状态时，由于分子间相互作用力不同，所得光谱也往往不同。

（2）在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶液的浓度和测定时的温度不同，同一物质所测得的光谱也不相同。7简介红外光谱仪

答：红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源，单色器[，探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同，分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言，当样品吸收了一定频率的红外辐射后，分子的振动能级发生跃迁，透过的光束中相应频率的光被减弱，造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差，从而得到所测样品的红外光谱。

8什么是红外光谱法？

答：红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。简称“IR”,分子吸收光谱的一种。利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的一法。被测物质的分子在红外线照射下，只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。化合物分子中存在着许多原子团，各原子团被激发后，都会产生特征振动，其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。据此可鉴定化合物中各种原子团，也可进行定量分析。

9红外光谱法的特点 ？

答：红外光谱法的哇特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大.10、色谱图上可以读到的信息 ？

答：

1、色谱峰个数，判断样品中所含组份最少个数

2、定性 Tr

3、定量 A∞H

4、分离效能

5、流动相和固定相

11、红外实际峰比理论峰少的原因？

答：

1、偶极矩的变化，△U=0,振动不产生红外吸收 如C02 非红外性

2、谱线振动

3、仪器分辨率，灵敏度不够

4、泛频峰的产生

第五篇：06仪器分析

精油的仪器分析

精油成分分析除上面提到的物理和化学法外，目前常用的是仪器分析法。在确定精油成分时，仪器分析是必要的物段。在确定某一成分化学结构前，首先要提纯该样品，然后采用多种仪器分析物段来确定该化合物的结构。通常采用两种方法来对分离出来的组分进行鉴定，一是保留数据法，另一个是研究波谱特征法。

“保留数据法”的优点是除了色谱法所使用的仪器和知识外，不需要有另个的仪器和专门知识。此方法要求色谱条件严格标准化，以便有确定的保留值。而且，现在的经验做法是选择几个已知化合物加入混合物中，以这此已知化合物作为保留值参考点，由插值法求未知化合物的保留值。因此在气相色谱中，以正烷烃系列化合物作为参考化合物得到了广泛的应用。保留值有可能与参考值偶然巧合，因而一个保留值是不足以鉴定某一物质的，两个或两个以上的保留值偶然巧合的情况就大减少了，因此在保留数值上作鉴定时，习惯上至少要有两个很好选择的不同系统：在气液色谱中用两个极性不同的柱子，在薄层色谱中可用双向展开。

波谱法是大多数研究者使用的方法，用于鉴别色谱馏分的波谱中，质谱法和红外光谱法使用得最普遍。因为对于微量样品来说，它们解决问题迅速，而且每个有机化合物都具有其特征的质谱（MS）和红外光谱（IR）。IR能确定分子功能基团的特征，MS一般揭示分子量和结构特征。

气相色谱和质谱联用（GC—MS）是芳香化合物领域中经常采用的，根据每个GC峰的质谱图，通过对照参考图谱，或用Varian质谱系统SS100检索进行鉴定。在缺少参考时，根据经验，研究者可试图从质谱碎片图去阐明化合物的结构。

IR与气相色谱仪直接连接成GC—IR，它和GC-MS一样，从气相色谱仪流出的成分可依次测定IR光谱。

还可以用核磁共振（NMR）提供有机化合物结构的重要数据，如化学位移常数，偶合常数等。

小结

用上述仪器组全进行分析虽能按照各种成分含量多少依次测定出来，但从香气再现这一目的来看，用这种方法也不一定能到理想的结果。因为，形成香气的成分对于香气的贡献不完全由含量多少来决定，有些阈值低的成分即使含量低，对于香气也是十分重要的。因此采用鼻子闻的方式进行官能评价是十分必要的。