分光光度法及色谱法

关于分光光度法及色谱法第一页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二章分析数据的处理和分析工作质量保证第一节误差及其表示方法一、误差的分类（系统误差、随机误差、过失误差）二、准确度与误差分析结果的误差一般用相对误差表示。第二页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、精密度与偏差（绝对偏差、相对偏差、平均偏差）四、精密度和准确度的关系五、平均值的标准偏差总体标准偏差样本标准偏差相对标准偏差第三页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节偶然误差的分布特性第三节分析数据的处理（一）有效数字及计位规则一、有效数字（二）有效数字的修约规则第四页，共三百四十八页，2022年，8月28日第三章紫外—可见分光光度法一、电磁辐射与电磁波谱光具有波粒二象性，即波动性和粒子性。第五页，共三百四十八页，2022年，8月28日光子的能量与波长的关系为：能量J或eVPlanck常数6.626×10-34J·s频率，Hz光速2.998×108m/s波长nm1eV=1.602×10-19J第六页，共三百四十八页，2022年，8月28日电磁波谱按能量不同可分为：无线电波1～1000m微波10-3～1m红外0.76～1000m可见400～760nm紫外10～400nm近紫外200～400nm远紫外10～200nmX射线0.01～10nm本章重点讨论第七页，共三百四十八页，2022年，8月28日在电子能级跃迁的同时，不可避免地伴随分子振动和转动能级的跃迁，使得分子光谱是带状光谱。第八页，共三百四十八页，2022年，8月28日（一）吸收曲线（吸收光谱）四、紫外—可见光谱与分子结构的关系第九页，共三百四十八页，2022年，8月28日吸收峰谷肩峰末端吸收第十页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节光的吸收定律一、郎伯-比尔（Lambert-Beer）定律1.透光度和吸光度第十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日Lambert-Beer定律可表述为：在一定条件下，物质的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比，称为光吸收定律，是吸收光谱定量的依据。第十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.吸收系数absorptivitya为吸收系数，是指在一定入射光波长下，单位浓度及单位液层厚度时的吸光度。即一般b的单位为cm，a的单位与c的单位有关。第十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日比吸光系数specificabsorptivity比吸光系数是指一定波长时，溶液浓度为1%（w/V），厚度为1cm的吸光度，用表示。第十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日摩尔吸光系数molarabsorptivity摩尔吸光系数是指一定波长时，溶液浓度c为1mol/L，液层厚度b为1cm时的吸光度，用表示。第十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日解：例：称取1.00mg维生素B12(M=1355)，配成25.00ml水溶液，吸收池厚度为0.5cm，在361nm波长下测得吸光度为0.414，计算摩尔吸光系数。第十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日例：用纯氯霉素配制100ml含2.00mg的溶液，在278nm，用1.00cm的吸收池，测得T=24.3%，求比吸光系数和摩尔吸光系数。第十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日与物质的本性、溶剂和入射光的波长有关，即第十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日第三节紫外—可见分光光度计紫外—可见分光光度计一般由五部分构成，即光源、单色器、吸收池、检测器、指示器（信号显示装置）第十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日一、分光光度计的主要部件1.光源钨及碘钨灯：340～2500nm，多用在可见光区；氢灯和氘灯：160～375nm，多用在紫外区。2.单色器第二十页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.吸收池（比色皿）盛放样品溶液的容器，用玻璃或石英制成，两透光面互相平行，具有精确的光程。紫外区用石英、可见区用玻璃。盛放参比的吸收池和盛放样品的吸收池应匹配，即有相同的厚度与透光性。第二十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日4.检测器将光信号转变为电信号进行检测。光电管

光电倍增管光二极管阵列检测器第二十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日第四节分光光度法的定性和定量分析吸收曲线、max和max，不同的化合物可能有相同的max，但不可能max和max完全相同。第二十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日一、显色反应条件的选择在可见光区进行测定有很多方便之处。如果待测物本身有色，可直接进行测定；如果待测物无色或颜色较浅，则往往通过显色反应使待测物成为在可见区有吸收的物质。第五节分析条件的选择第二十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日能与无色物质反应生成有色物质的试剂称为显色剂，生成有色物质的反应称为显色反应，即待测组分显色剂有色化合物显色反应第二十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）显色反应条件的选择显色反应能否满足上述要求，除选择合适的显色剂外，控制显色反应条件也是非常重要的。因此，必须了解影响显色反应平衡及反应速度的各种因素，并进行严格控制，才能保证分析结果的准确可靠。第二十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日1.显色剂的用量通常显色反应是可逆的，为了使待测组分完全定量地转变为吸光物质，显色剂必须过量。过量的显色剂可使反应完全，但显色剂用量过大，可能改变吸光物质的组成。所以显色剂的用量应遵守过量、适量、定量。第二十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.溶液的pH值酸效应，最重要，直接影响显色剂的浓度和生成物的颜色。不少有机显色剂是有机弱酸或弱碱，溶液pH变化，显色剂的存在型体会发生变化，显色剂的颜色以及显色反应的完全程度都会受到影响。第二十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.显色时间有的显色反应瞬间即可完成，即显色后即可测定；有的显色反应进行较慢，需经过一定时间才能完全生成吸光物质；有些情况下，吸光度得到一定值后又会慢慢降低。实际工作中，也应通过测定样品溶液在某波长下的吸光度随时间变化曲线，确定显色反应的最佳时间。第二十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日6.干扰物的影响及消除方法（1）干扰物本身有色或与显色剂形成有色化合物，有吸收；（2）在显色条件下，干扰物沉淀；（3）与待测离子生成更稳定的化合物。第三十页，共三百四十八页，2022年，8月28日消除方法（1）控制酸度M，N，HR（2）选择性高的显色剂，丁二酮肟（3）掩蔽（络合、氧还）（4）选择测定波长，一般选择最大吸收波长作为测定波长，为什么？（5）选择适当的参比溶液第三十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、测定条件的选择测定条件包括测定波长、狭缝宽度、吸光度读数范围和参比溶液。（一）选择测定波长，一般选择最大吸收波长作为测定波长，为什么？第三十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）读数范围A0.2～0.7（四）参比溶液第三十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日在分光光度法中，常使用参比溶液（referencesolution）或称空白溶液（blanksolution），其作用是调节吸光度零点、抵消吸收池和溶剂对入射光的影响、抵消试剂（包括显色剂）或样品基体所引起的干扰。正确选用空白溶液，对提高分析的准确度非常重要。常用的参比有：第三十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日溶剂空白试剂空白、样品空白、平行操作空白第三十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日偏离L—Blaw引起的误差根据Beer定律，当液层厚度一定时，测得的吸光度与吸光物质的浓度之间应为线性关系，且直线过原点。当A—c直线发生弯曲或不通过原点时，则称为偏离Beer定律。造成偏离的原因很多，主要原因如下：第三十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日1.待测组分浓度过高2.待测溶液中发生化学反应3.单色性不好4.pH值的影响因此，为了减小测量误差，通常将吸光度控制在0.1～1.0范围内。第三十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日第四章原子吸收光谱法

当光源辐射出待测元素的特征谱线，通过样品的原子蒸气时，被蒸气中的待测元素的基态原子所吸收，测量基态原子对特征谱线的吸收程度，进行定量分析。第三十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节基本原理一、原子吸收光谱的产生第三十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日每种元素的原子都有特定数目的电子围绕原子核运动，每种原子有多种不同能量的运动状态，不同的运动状态对应不同的能级，其中最稳定的状态称为基态。当原子吸收一定频率的辐射时，将从基态跃迁到激发态。第四十页，共三百四十八页，2022年，8月28日原子对光的选择性吸收而产生的光谱称为原子吸收光谱（absorptionspectrum）。激发态不稳定，可发射出相同频率的辐射回到基态，由此而产生的光谱称为原子发射光谱（emissionspectrum）。第四十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日原子有多种激发态，从基态到第一激发态产生的吸收谱线称为共振吸收线，简称共振线。当电子从第一激发态返回基态时，则发射相同频率的光，产生的发射谱线称为共振发射线，也简称共振线（resonanceline）。第四十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日由于原子结构不同，不同元素的原子从基态被激发到激发态所需能量不同，因此各种元素的共振线不同，是元素的特征谱线。第四十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，谱线强度最强，是该元素所有谱线中最灵敏的，常作为分析线。对大多数元素来说，共振线就是元素的灵敏线。第四十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日四、积分吸收与峰值吸收系数第四十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.峰值吸收1955年，Walsh指出，在温度不太高时，当发射线和吸收线满足以下两个条件，即:即采用“锐线光源”，发射线半宽度远远小于吸收线的谱线。第四十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日当e

a时，发射线很窄，发射线的轮廓可认为是一个矩形，则在发射线的范围内各波长的吸收系数近似相等，即K＝K0，因此可以“峰值吸收”代替“积分吸收”。采用峰值吸收法测量吸收值。第四十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.基态原子数与总原子数的关系待测元素在进行原子化时，其中必有一部分原子吸收了较多的能量而处于激发态，据热力学原理，当在一定温度下处于热力学平衡时，激发态原子数与基态原子数之比服从Boltzmann分配定律：第四十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日尽管原子的激发电位和温度T使Nj

/N0值有数量级的变化，但Nj

/N0值本身都很小。或者说，处于激发态的原子数远远小于处于基态的原子数！实际工作中，T通常小于3000K、波长小于600nm，故对大多数元素来说Nj

/N0均小于1％，Nj与N0相比可忽略不计，N0可认为就是原子总数。第四十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日4.原子吸收值与浓度的关系第五十页，共三百四十八页，2022年，8月28日当一束频率为，强度为I0的共振辐射通过厚度为l的原子蒸汽时，其中一部分光被吸收，使该入射光的光强降低为I，原子蒸汽lhI0

I

第五十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日根据吸收定律得由于N0∝c，l在一定的仪器中是确定的，所以第五十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日第三节原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计类型很多，其基本结构相同，主要由光源、原子化系统（类似于吸收池）、分光系统、检测系统和显示系统五部分组成。第五十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日一、光源空心阴极灯第五十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、原子化系统原子化系统是原子吸收分光光度计的核心部分。其作用是将试样中的待测元素转变为基态原子蒸气，使其对光源发出的特征辐射产生吸收，相当于UV—Vis的吸收池。第五十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日

原子化法有火焰原子化法、无火焰原子化法和化学原子化法。第五十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日1.组成由三部分组成：a）雾化器；b）雾化室c）燃烧器（一）火焰原子化法第五十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日1）化学计量性火焰；2）富燃性火焰；3）贫燃性火焰：按燃气与助燃气的比例分为三类具不同性质的火焰第五十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）石墨炉原子化法原子化过程可分为干燥、灰化、原子化和净化四个阶段。2.原子化过程及原子化条件的选择第五十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.化学原子化法

也称低温原子化法，是通过化学反应，使试样中的待测元素转变成原子蒸气，或先生成易于逸出的氢化物，然后再进一步转化为原子蒸气。第六十页，共三百四十八页，2022年，8月28日如测定Hg含量，是通过亚锡离子的还原作用，产生Hg原子蒸气进行测定，这种方法称为冷原子吸收法，并且有专门的冷原子测汞仪。第六十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日另一种化学原子化法称为氢化物原子化法。对于一些元素如As、Sb、Si、Se、Ge、Sn、Pb等，用常规火焰法分析时，背景吸收严重，信噪比低，且这些元素在原子化过程中易挥发损失。而这些元素的氢化物是挥发性的，且容易解离，因此常以氢化物原子化法测定这些元素。第六十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、分光系统必须注意：在原子吸收光度计中，单色器通常位于原子化器之后，这样可分掉火焰的杂散光并防止光电管疲劳。第六十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日四、检测器：使用光倍增管并可直接得到测定的吸收度信号。第六十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日第四节干扰及其消除一、基体干扰（matrixinterference）来源：基体干扰，又称物理干扰，由于溶液的粘度、表面张力等物理因素，影响溶液的输送速度、雾化效率及原子化效率。第六十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日消除：可通过配制与试样溶液具有相似物理性质的标准溶液，消除干扰。也可通过适当稀释溶液，减少干扰。在基体性质不清楚或比较复杂时，使用标准加入法能较好地消除基体干扰第六十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日

二、化学干扰（chemicalinterference）来源：待测元素与共存的其他物质发生化学反应生成难挥发的化合物所引起的干扰，主要影响原子化效率，通常使测定结果偏低。如用空气/乙炔火焰测定Ca时，溶液中若存在磷酸根会生成难于原子化的磷酸钙，使结果偏低。第六十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日消除：1.加入释放剂：释放剂的作用是与干扰组分形成更稳定或更难挥发的化合物，使待测元素释放出来。如对Ca2+的干扰——加入La(III)、Sr(II)释放Ca2+；第六十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.加入保护剂（配合剂）:对Ca2+的干扰—加入EDTA—CaY(稳定但易破坏)。含氧酸中Mg和Al形成MgAl2O—使A急剧下降—加8-羟基喹啉作保护剂。第六十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.加入缓冲剂:在试样中加入过量的干扰成分（称缓冲剂）也可消除化学干扰，因为当干扰成分高到一定量时，干扰值趋于稳定。如测钛时加入高于200mg/L的铝即可准确测定钛。第七十页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、电离干扰来源：高温导致原子电离，从而使基态原子数减少，吸光度下降。消除：加入消电离剂（主要为碱金属元素），产生大电子，从而抑制待测原子的电离。如大量KCl的加入可抑制Ca的电离，KK+eCa++eCa第七十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日第五章分子荧光分析法第一节基本原理

一、荧光的产生

第七十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日分子吸收能量后，从基态最低振动能级跃迁到第一电子激发态或更高电子激发态的不同振动能级（这一过程速度很快，大约10-15s），成为激发单重态分子。激发态分子不稳定，可以通过以下几种途径释放能量返回基态。

第七十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日1.振动驰豫2.内转换

第七十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.荧光较高激发态分子经无辐射跃迁降至第一电子激发单重态的最低振动能级后，仍不稳定，停留较短时间后（约10-8s，称作荧光寿命），以光辐射形式放出能量，回到基态各振动能级，这时所发射的光称为荧光。当然也可以无辐射跃迁形式返回基态。第七十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、激发光谱和荧光光谱（一）荧光的检测

光源发出的紫外可见光通过激发单色器分出不同波长的激发光，照射到样品溶液上，激发样品产生荧光。样品发出的荧光为宽带光谱，需通过发射单色器分光后再进入检测器，检测不同发射波长下的荧光强度F。由于激发光不可能完全被吸收，可透过溶液，为了防止透射光对荧光测定的干扰，常在与激发光垂直的方向检测荧光（因荧光是向各个方向发射的）。第七十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）激发光谱与荧光光谱的形成任何荧光物质，都具有两种特征光谱，即激发光谱(excitationspectrum)和荧光发射光谱(fluorescenceemissionspectrum)。

第七十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）荧光光谱与激发光谱的关系

1.荧光光谱形状与激发光波长无关由于荧光是分子从第一电子激发态的最低振动能级返回到基态的各振动能级时释放的光辐射，与分子被激发至哪一个电子激发态无关。第七十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.荧光光谱比激发光谱波长为长

由于分子吸收激发光被激发至较高激发态后，先经无辐射跃迁（振动驰豫、内转换）损失掉一部分能量，到达第一电子激发态的最低振动能级，再由此发出荧光。因此，荧光发射能量比激发光能量低，荧光光谱波长比激发光波长长。第七十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.镜像对称对于高度对称的有机分子，其荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。第八十页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、影响荧光产生及荧光强度的因素（一）物质产生荧光的必要条件能够发射荧光的物质都应同时具备两个条件：1.物质分子必须有强的紫外吸收（有～*跃迁）；2.物质具有较高的荧光效率。荧光效率也称荧光量子产率，用f表示。第八十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）影响荧光及其强度的因素。跃迁类型：如上所述，物质必须在紫外可见区有强吸收和高荧光效率才能产生荧光。具有—*跃迁的分子才有强吸收。—*跃迁的大。第八十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日共轭效应：大多数能产生荧光的物质都含有芳香环或杂环，具有共轭的～*跃迁。其共轭程度愈大，荧光效率也愈大，且最大激发和发射波长都向长波长方向移动，如苯、萘、蒽三种物质。第八十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日刚性平面结构：当荧光分子共轭程度相同时，分子的刚性和共平面性越大，荧光效率越大。

第八十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日pH值：溶液的酸度（pH值）对荧光物质的影响可以分两个方面：

1．若荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液pH值改变，物质分子和其离子间的平衡也随之发生变化，而不同形体具有其各自特定的荧光光谱和荧光效率。例如苯胺

第八十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.对于金属离子与有机试剂生成的荧光配合物，溶液pH值的改变会影响配合物的组成，从而影响它们的荧光性质。例如Ga3+离子与邻-二羟基偶氮苯，在pH3～4的溶液中形成1:1配合物，能产生荧光。而在pH6～7的溶液中，则形成12的配合物，不产生荧光。第八十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日散射光（scatteringlight）当一束光照射在被测溶液上，其中一部分光被吸收后发出荧光，一部分光透过溶液，还有一小部分光则由于光子与溶剂分子的相互碰撞，使光子的运动方向发生改变而向不同方向散射，称为散射光。第八十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日1.瑞利（Reyleigh）散射光光子和物质分子发生弹性碰撞，不发生能量的交换，只是光子运动方向发生改变，其波长和激发光相同，这种散射光称为瑞利散射光。它的强度与波长的四次方成反比，即波长越短，瑞利散射光越强。但因瑞利散射光波长与激发光波长相同，只要选择适当的荧光测定波长或选用滤光片即可消除其影响。

第八十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.拉曼（Raman）散射光光子和溶剂分子发生非弹性碰撞，在运动方向发生改变的同时，光子与溶剂分子还发生能量的交换，使光子能量减小或者增加，光的波长增长或变短，这两种散射光均称为拉曼（散射）光。其中波长较长的拉曼光因其波长与物质的荧光波长相接近,故对测定的干扰较大。第八十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日由于拉曼光波长随激发光波长的改变而改变,而荧光物质的荧光波长与激发光波长无关,故通过选择适当的激发光波长，就可以将二者区分开。第九十页，共三百四十八页，2022年，8月28日320nm320nm448nm350nm448nm350nm400nm360nm激发320nm硫酸奎宁激发350nm硫酸奎宁散射光谱散射光谱第九十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节定性定量分析一、荧光强度与溶液浓度的关系第九十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日

分光光度法是测定物质对光的吸收程度；荧光分析法是测定物质吸收了一定频率的光之后，物质本身所发射的荧光强度。当溶液中的荧光物质被入射光激发后，可以在各个方向观察到荧光，由于激发光一部分可透过溶液，所以在透射光方向观察荧光是不适宜的，一般是在与透射光垂直的方向观察荧光。第九十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日

测定荧光强度时，要选择两个不同的波长：一个是物质吸收的光，即激发光的波长；另一个是被激发物质发射的光，即荧光的波长。溶液的荧光强度与该溶液对光的吸收程度以及溶液中荧光物质的荧光效率有关。第九十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日根据Beer定律所以第九十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日由于溶液的荧光强度与溶液对光的吸收程度及荧光效率成正比，即第九十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日第九十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日当abc≤0.05（即溶液很稀）时，对于一定的荧光物质，当测定条件固定时，第九十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日即对一定的荧光物质的稀溶液（abc≤0.05），在一定的温度下，当激发光的波长、强度和液层厚度都固定后，其荧光强度与该溶液的浓度成正比。这是荧光分析定量的基础。第九十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日第三节仪器一、仪器的构造及原理第一百页，共三百四十八页，2022年，8月28日仪器类型很多，基本结构相似，一般包括五部分：激发光源、单色器、样品池、检测器和记录显示部分。1.光源能发射紫外到可见区波长的光、强度大、稳定。常用的有溴钨灯、高压汞灯、氙灯。第一百零一页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.单色器两个单色器3.样品池通常用石英制成4.检测器光电倍增管第一百零二页，共三百四十八页，2022年，8月28日第一节基本原理一、化学电池（Chemicalcell）化学电池（electrochemicalcell）是实现电能和化学能相互转化的装置。第六章电位分析法第一百零三页，共三百四十八页，2022年，8月28日化学电池分原电池和电解池两种。其中，能自发地将化学能转变为电能的称为原电池；与此相反，将电能转变为化学能的称为电解池。第一百零四页，共三百四十八页，2022年，8月28日而不论是原电池还是电解池，电化学规定发生还原反应的电极为阴极（cathode），发生氧化反应的电极为阳极（anode）。第一百零五页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.原电池表示方法为了便于描述，常用符号来表示原电池，并作如下规定：

第一百零六页，共三百四十八页，2022年，8月28日（1）负极（发生氧化反应的电极）写在左侧，正极（发生还原反应的电极）写在右侧；（2）用化学式表示电池中各物质的组成并注明其状态，气体要注明压力，溶液要注明浓度；（3）用单竖线“|”表示能产生电位差的两相界面，双竖线“||”表示盐桥。第一百零七页，共三百四十八页，2022年，8月28日IUPAC规定以标准氢电极（standardhydrogenelectrode，SHE）作为标准。标准氢电极的电极组成：Pt（镀铂黑）|H2（101.325kPa），H+（a=1mol/L）第一百零八页，共三百四十八页，2022年，8月28日电极反应为：（铂电极只起导体的作用，不参于电极反应）并且规定：在任何温度下标准氢电极的电极电位都为零。

第一百零九页，共三百四十八页，2022年，8月28日实际工作中，并不采用SHE作为标准电极去测定其它电极的电极电位。因为氢电极的装置和纯化比较复杂，而且对外界条件十分敏感，所以使用很不方便。为此，往往采用一些结构比较简单、电位值稳定的电极来代替。第一百一十页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、能斯特（Nernst）方程

电极电位的大小不仅与组成电极的物质本性有关，还与组成电极的溶液活度（浓度）以及温度等因素有关。表示电极电位与组成电极的物质及其活度、温度等关系的公式称为能斯特方程。第一百一十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日对任一给定电极，其电极反应可写为如下通式：第一百一十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日通常，工作时的温度为25℃（T＝273.15＋25），将所有的常数代入公式，并将自然对数换算成常用对数，则25℃时Nernst方程变为：第一百一十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日由式看出，电极电位的大小由电极的本性及参与电极反应的氧化态与还原态的活度决定。第一百一十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日四、液接电位和盐桥

1.液接电位的产生当组成不同或组成相同但浓度不同的两种溶液相接触时，离子将由于浓度差的作用迁越两溶液的接界面而相互扩散。若正负离子的扩散速率不等，则在两溶液的界面上形成一定的电位差，称为液接电位（liquidjunctionpotential）或扩散电位。以两个浓度不同的盐酸溶液的接界为例第一百一十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日液接电位通常可达30～40（mV），往往难以准确计算和测量。所以，在实际工作中要设法将液接电位减小到可以忽略的地步，最常用的办法就是在两个溶液之间连接上一个称作“盐桥”的中间溶液。第一百一十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节直接电位法一、电位分析法原理

电位分析法的测定原理是将两支电极插入待测溶液，组成一个原电池，测定该电池的电动势。其中一支电极是参比电极，其电极电位是准确、已知不变的。而另一支电极的电极电位随溶液中待测离子浓度的变化而变化，并且符合能斯特方程，称为指示电极。

第一百一十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日电池电动势的变化反映了指示电极的电极电位变化，即反映了待测离子浓度的变化。电池电动势与待测离子活度的对数成线性关系。这就是电位分析法定量测定的依据。第一百一十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、参比电极

参比电极（referenceelectrode）是指在温度、压力一定的条件下，其电极电位准确已知，且不随待测溶液中离子浓度的改变而改变的电极。要求参比电极的结构简单、使用方便，电极电位的重现性和稳定性好。SHE是最准确的参比电极，但由于它使用起来不方便，所以一般不用。常用的参比电极是饱和甘汞电极和银－氯化银电极。第一百一十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）银/氯化银电极第一百二十页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、指示电极—离子选择性电极

指示电极（indicateelectrode）是指电极电位随待测离子活度（浓度）的变化而变化，并且符合能斯特方程的电极。这一特性也称为电极对待测离子呈能斯特响应。按其电极电位产生机理的不同，指示电极分为两大类：基于电子交换的氧化还原电极和基于离子交换的离子选择性电极（ion-selectiveelectrodeISE）。

第一百二十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日基于电子交换的氧化还原电极如前面介绍的铜电极、锌电极及甘汞电极等都属此类。它的电极电位随溶液中Cu2+、Zn2+等离子活度的改变而改变，其电极表面都发生了氧化还原反应。但这类电极作为指示电极却不常用，原因是此类电极容易受溶液中共存的氧化、还原物质的干扰，电位值不稳定，重现性差。第一百二十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日具有普遍实用价值的指示电极是离子选择性电极。离子选择性电极的特点是都有一个敏感膜，故也称（薄）膜电极。不同电活性物质组成的敏感膜对不同的离子产生选择性响应。其电极电位形成是基于电极膜上的离子交换。第一百二十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日（一）离子选择性电极的结构离子选择性电极的结构如图。它是将敏感膜用粘接剂封装在电极管的一端，管内装有电极内充液和内参比电极。对于不同的待测离子，离子选择性电极敏感膜的组成和性质不同，一般电极膜上都含有待响应的离子。123离子选择性电极的结构1.内参比电极2.内充液3.敏感膜第一百二十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）离子选择性电极的电极电位离子选择性电极的电极电位ISE主要由两部分组成：内参比电极电位和膜电位内参比电极的作用是将膜电位导出。第一百二十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日pH玻璃电极的选择性：任何一种离子选择性电极都不是只对一种离子有响应的专属电极，pH玻璃电极也是如此。它不仅能响应H+，还能对Na+、K+、NH4+等离子有响应，只是响应的程度不同而已。pH玻璃电极对各种阳离子的响应顺序是：H+>>Na+>K+>NH4+。pH玻璃电极对H+的响应是Na+的109倍。第一百二十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日通常情况下Na+、K+等离子不对H+测定产生干扰，但当待测溶液的pH值较大时（如pH＞9），H+活度很低，溶液中若有Na+、K+共存，尤其是Na+浓度较大时（如1mol/L），就会对H+的测定产生误差。即电极除对H+有响应外，对Na+也有响应，致使测定的结果比实际的pH值偏低，也就是产生所谓的“钠差”或“碱差”。第一百二十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日pH玻璃电极在测定pH＜1的试液时，测定值比实际pH值偏高，称为“酸差”。因此一般pH玻璃电极的测定范围是pH＝1～9。第一百二十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日pH玻璃电极使用注意：（1）使用前pH玻璃电极需在蒸馏水中浸泡24小时以上，以使玻璃膜表面活化。暂时不用时可浸泡于蒸馏水中。（2）一般pH玻璃电极的使用范围是pH＝1～9，锂玻璃电极可达pH＝1～14。（3）电极膜特别薄，使用、存放时要十分小心。电极安装时要比参比电极略高一些，以免擦伤或碰碎。第一百二十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日（4）不能测定含F-的溶液和具有脱水性的溶液。（5）不对称电位：当玻璃膜内、外溶液的H+活度相同时，应有膜=0。实际上总有一个小电位，称之为不对称电位。可能与玻璃膜内外两个表面上的张力不同有关，用已知pH值的标准缓冲溶液进行定位校正，可消除其影响。第一百三十页，共三百四十八页，2022年，8月28日2.氟离子选择性电极氟离子选择性电极（fluorideelectrode）是对F-呈能斯特响应的电极，它属于晶体膜电极。它的电极膜是由难溶的氟化镧（LaF3）单晶制成，在其中掺杂少量EuF3，以减小电极内阻，增大膜的导电性。电极结构如图。第一百三十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日氟离子选择性电极的选择性较高，如1000倍的其它卤素离子、NO3-、HCO3-、PO43-等离子都不干扰F-的测定。但由于一些化学反应的影响，F-电极在使用时要注意控制实验条件，如测定要求在pH=5～7的酸度范围内进行，因溶液pH值太小时，F-离子与H+间有如下反应：第一百三十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日溶液pH值太大时，OH-离子又与LaF3发生如下反应：第一百三十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日此外，若溶液中共存有Al3+、Fe3+等离子时，又会与F-发生配合反应，使F-的浓度降低，干扰的测定，所以测定F-时需加入一些配合剂如柠檬酸钠，以掩蔽上述金属离子，将F-释放出来。第一百三十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日直接电位分析法就是将参比电极和离子选择性电极插入待测溶液中，测定该电池的电动势。电池电动势随溶液中待测离子活度的变化而变化，并且符合能斯特方程。第一百三十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日由于K包含了以及液接电位、不对称电位等，所以无法计算出它的数值，而且不是同一对电极，K也不相同，无法根据电池电动势直接计算出离子活度ai。实际工作中常采用以下方法：第一百三十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日这里存在一个问题：标准溶液系列是按浓度进行配制的，并且实际工作中要求测定的也是试液中待测离子的浓度，而能斯特方程中是电池电动势与离子活度a的关系。如何解决这一问题？第一百三十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日已知活度与浓度的关系为ai=·ci，是活度系数，它与溶液的离子强度I有关，当I一定时，也一定。那么在标准系列和试样溶液中都加入一定量的浓度较大、但不干扰测定的惰性电解质溶液，使两者的离子强度都大大增加，并且主要由加入的电解质溶液来决定，则两者的活度系数一定、且相等。Nernst公式可进一步改写为：

第一百三十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日第一百三十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日把这种浓度较大、但不干扰测定的惰性电解质溶液叫作离子强度调节剂。第一百四十页，共三百四十八页，2022年，8月28日有时加入的离子强度调节剂除了包含高浓度的惰性电解质外，还含有pH缓冲剂和消除干扰的掩蔽剂。如测定F-离子时，加入的总离子强度调节缓冲剂（totalionstrengthadjustmentbuffer，TISAB）的成分包含有NaCl、HAc—NaAc和柠檬酸钠。它们的作用分别是：第一百四十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日（1）NaCl用来调节和控制溶液的离子强度；（2）HAc—NaAc用以调节并控制溶液的pH值；（3）柠檬酸钠的作用是与溶液中共存的Fe3+、Al3+等离子配合，掩蔽其干扰；第一百四十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日（4）离子强度调节剂可使液接电位稳定，缩短电极响应时间。第一百四十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）比较法当分析的试样数量不多时，为避免绘制标准曲线的麻烦，可采用标准比较法。具体方法是：测量一个已知浓度cs的标准溶液的电池电动势Ｅs，再测量试样溶液cx的电池电动势Ex，第一百四十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日由于在两溶液中都分别加入离子强度调节剂，则第一百四十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日若待测离子为阴离子时，则令第一百四十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日电极斜率未知时，先可测量两个标准溶液的电池电动势，用以求出电极斜率S。第一百四十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日例如直接电位法测定溶液的pH。将pH玻璃电极和饱和甘汞电极以及待测离子溶液组成原电池：pH玻璃电极饱和甘汞电极电池电动势为第一百四十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日由pH值的定义式第一百四十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日实际上用两次测量法，即先用已知pH值的标准缓冲溶液与玻璃电极和甘汞电极组成测量电池，测电动势第一百五十页，共三百四十八页，2022年，8月28日再将两电极插入待溶液测定，得电动势第一百五十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日当测量条件相同时，K值相同，所以这就是IUPAC建议的pH实用定义。第一百五十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日实际上，测定pH值时，无需按上式进行计算，酸度计上直接给出pH值刻度。测定时，首先将电极插入pHs标准溶液中，用仪器上的“定位”旋钮将指针调节至其所对应的pHs值，然后测定未知试样，仪器给出的即是试样溶液的pHx值。第一百五十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日为减小误差，定位用的标准溶液与试样溶液的pH应尽量接近，即测定不同pH范围的试样溶液，选用不同的pH标准溶液定位。第一百五十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日第九章液相色谱法

第一百五十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日第一节色谱法概述

最早创建色谱分离方法的是俄国植物学家茨维特（Tswett）。1903年他把植物的石油醚提取液倒入装有碳酸钙固体小颗粒的玻璃管中，然后用纯净的石油醚淋洗。经过一段时间后，在柱管上形成不同颜色的色带，茨维特称之为“色谱”，进而将这种分离技术称为色谱法。第一百五十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日通过萃取各个色带中的组分，分离得到浸取液中叶绿素和其它色素。后来，用色谱分析的物质已极少为有色物质，但色谱一词仍沿用至今。利用色谱分离技术，再结合适当的检测手段，对多组分混合物进行分析测定的方法叫色谱分析法。第一百五十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日将上述实验中盛装碳酸钙固体颗粒的玻璃管叫色谱柱（column），碳酸钙固体颗粒称为固定相（stationaryphase），淋洗用的石油醚叫流动相（mobilephase）。第一百五十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日一、色谱法分类

（一）按流动相和固定相的物理状态分类

气相色谱法（gaschromatography，GC）液相色谱法（liquidchromatography，LC）超临界流体色谱法（supercriticalfluidchromatography，SFC）第一百五十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日气固色谱（GSC）：固定相为固体吸附剂。气相色谱气液色谱（GLC）：固定相为液体（涂布在担体或毛细管壁上）。第一百六十页，共三百四十八页，2022年，8月28日液固色谱（LSC）：固定相为固体吸附剂。液相色谱液液色谱（LLC）：固定相为液体（涂布在担体上）。第一百六十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）按分离机理分类

1．吸附色谱2．分配色谱3．离子交换色谱4．空间排阻色谱第一百六十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）按固定相的形状分类

1．柱色谱2．平面色谱第一百六十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、色谱分离及原理

（二）色谱分离过程及原理

色谱分离过程是不同物质分子在相对运动的两相之间多次分配平衡而得到分离的过程。第一百六十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）色谱法的几个基本参数

1．分布系数（distributioncoefficient）或分配系数（partitioncoefficient）K指色谱过程中，组分在相对运动的固定相（s）与流动相（m）中达到分布平衡时的浓度之比。即：第一百六十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日2．分配比（partitionratio）k，又称为容量因子（capacityfactor），定义为组分在两相分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的物质的量或质量之比，即：第一百六十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.保留值（retention）是色谱柱内各组分分子与固定相之间作用力的反映。通常可用组分流出色谱柱所需的时间或将组分带出色谱柱所需流动相的体积表示，分别称为保留时间tR（retentiontime）和保留体积VR（retentionvolume）。第一百六十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日

保留值反映了被分离的组分在性质上的差异。在一定的实验条件下，不同的物质具有不同的保留值，因此保留值是色谱定性分析的基本参数。第一百六十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节液相柱色谱法

液相柱色谱法按分离机理的不同，可分为吸附柱色谱、分配柱色谱、离子交换柱色谱和凝胶柱色谱。第一百六十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日一、吸附柱色谱法

吸附柱色谱法，又称为液固色谱法，是以固体吸附剂为固定相。Tswett分离植物色素的方法就属于此类色谱。第一百七十页，共三百四十八页，2022年，8月28日（一）分离原理

吸附剂通常是多孔的固体颗粒物质，在它的表面存在分散的吸附中心。吸附色谱的实质就是根据组分在吸附剂上吸附能力的不同来进行分离。第一百七十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日当流动相（m）进入色谱柱后，它便以单分子层形式被吸附剂表面吸附中心吸附。当试样被流动相带入柱后，在迁移过程中，在吸附剂表面将发生组分分子（X）取代固定相（s）上流动相（溶剂）分子（M）的反应，也称竞争吸附。第一百七十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）固定相吸附柱色谱所用固定相为吸附剂，吸附剂是决定组分K值大小的主要因素之一。要选择适当的吸附剂并对其进行适宜的处理，首先应对其性能有所了解。第一百七十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日常用的吸附剂是硅胶和氧化铝。1．硅胶硅胶（SiO2·xH2O）是最常用的吸附剂，由弹性多聚硅酸脱水制成，为多孔性硅氧（）交联结构，表面具有活性基团硅羟基（）。其吸附能力较氧化铝弱，可与极性化合物或不饱和化合物形成氢键而具有吸附性。第一百七十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日水能与硅胶表面的羟基结合生成水合硅羟基（）使硅胶失去吸附力。当加热至100℃左右，又能可逆地除去水，这些表面吸附的水称为“自由水”，加热去水过程称为活化。含水量大，吸附活性（能力）低，反之吸附活性高，可见硅胶的活性与含水量有关。第一百七十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日

硅胶、氧化铝的含水量与活性关系硅胶含水量%活性级氧化铝含水量%0Ⅰ05Ⅱ315Ⅲ625Ⅳ1038Ⅴ15第一百七十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日硅胶活化温度一般为110℃，加热约30min。加热到200℃，表面吸附水全部脱附，只剩下表面硅羟基，活性最高；加热至700℃，大部分硅羟基不可逆地变成硅氧烷，对极性分子丧失吸附选择性，不再适用于吸附色谱。第一百七十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日吸附剂选择的原则是：分离弱极性物质一般选择强活性吸附剂，分离强极性物质，选择活性弱一些的吸附剂。第一百七十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）流动相

流动相又常被称作洗脱剂，在吸附柱色谱中，它的选择要比固定相更重要。实际工作中，常常是选定吸附剂后，通过改变洗脱剂的极性来实现好的分离效果。第一百七十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日2．洗脱剂的选择洗脱剂选择通常根据“相似相溶”的原理。对极性大的试样采用极性较强的洗脱剂；对极性弱的试样则采用极性弱的洗脱剂。第一百八十页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、分配柱色谱法

分配柱色谱法的流动相和固定相均为液体，故又称为液液分配色谱法，简称液液色谱。第一百八十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日（一）分离原理分离原理基本与液液萃取相同，是根据试样各组分在两种互不相溶的液体中溶解度不同，即具有不同的分配系数来实现的。第一百八十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日差别是液液色谱的分配是在柱中进行的，且这种分配平衡可反复多次进行，各组分因分配系数K不同而产生差速迁移，从而得到分离。第一百八十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）固定相液液色谱的固定相是涂渍在惰性载体表面上的固定液。理论上可供选择的固定液种类很多，实际上只有少数固定液能用于液液色谱。第一百八十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日由于流动相参与分配作用，流动相极性的微小变化，会使组分的保留值出现较大的改变，通常采用改变流动相的方法来达到预期的分离效果。而对固定相的选择则变得比较简单，只需使用几种极性不同的固定液即可。最常用的固定液为：强极性的氧二丙腈、中等极性的聚乙二醇和非极性的角鲨烷等。第一百八十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日载体又称担体，仅起负载固定液作用，是惰性的多孔固体颗粒。要求其有较大的比表面积，且对样品无吸附作用。常用的载体有吸水硅胶、硅藻土、纤维素和微孔聚四氟乙烯小球等。常用的固体液涂渍方法主要有三种：溶剂蒸发法，沉淀法和动态涂渍。第一百八十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）流动相在液液色谱中，对流动相溶剂除纯度、粘度等一般要求外，还要求流动相不与固定相互溶。两相之间极性差别越大越好。为防止固定液的流失，流动相需预先用固定液饱和；溶解试样的溶剂也应采用与流动相（用固定液饱和）相同的溶剂。第一百八十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日一般来说，在分配色谱中，固定液对试样各组分是一种溶解度较大的良溶剂，而选用的流动相对试样各组分是一种溶解度较小的不良溶剂。这样可使组分在两相中分配比k控制在一定范围内，否则组分会从柱上很快洗脱下来，而不能获得良好的分离。第一百八十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日要使k值控制在一定范围，根据分配比的定义，可以用改变固定液体积，即载体上固定液用量和改变流动相性能和组成的方法来控制。第一百八十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日液液分配色谱根据所用流动相和固定相的极性，可分为正相分配色谱和反相分配色谱。第一百九十页，共三百四十八页，2022年，8月28日流动相的极性小于固定相的极性，为正相分配色谱，亦称常规分配色谱。第一百九十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日流动相的极性大于固定相的极性，称为反相分配色谱，适用于非极性及弱极性化合物的分离。第一百九十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日第三节平面色谱法

平面色谱法（planarchromatography）又称平床色谱法是将固定相涂铺在平面载体上，用溶剂把试样展开而分离的一种液相色谱法。它包括薄层色谱法和纸色谱法。第一百九十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日一、薄层色谱法

薄层色谱法是在柱色谱和纸色谱基础上发展起来的分离分析技术。按分离原理不同，它可分为吸附、分配、离子交换及凝胶色谱等类型。应用最多的是吸附色谱，下面介绍其原理及操作技术。第一百九十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日（一）方法原理

将固定相（吸附剂）均匀地涂铺在表面光洁的玻璃、塑料或铝铂上制成薄层板，把待分析试样点加在薄层板一端的起始线上（称为点样），然后放入密闭容器（称层析缸或展开槽）中，以适当的溶剂（也称展开剂）展开。第一百九十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日在吸附剂的毛细作用下，溶剂载着试样缓缓移动，各组分在两相之间不断地发生吸附、解吸的重复过程。由于不同组分的吸附系数不同，移动速率不同，一定时间后，各组分互相分离，在薄层板的不同位置上形成各自的斑点。第一百九十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日可用适当方法使各组分在板上显示其位置，如组分本身有色，可直接观察；否则可喷显色剂或在紫外灯下观察荧光等办法确定斑点位置。第一百九十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日组分斑点的位置用比移值Rf表示21ac层析展开图1.起始线2.溶剂前沿第一百九十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日

Rf值与组分性质以及流动相和固定相性质有关，还受色谱操作条件的影响。当色谱条件一定时，同一物质具有一定的Rf值，所以Rf值可作为定性的依据。

第一百九十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日薄层色谱最常用的吸附剂是硅胶和氧化铝，粒度较细，约为200目（10～40m）左右。当这两种吸附剂不适宜时，可选用其它吸附剂如聚酰胺、硅藻土、纤维素等。（二）吸附剂第二百页，共三百四十八页，2022年，8月28日（三）展开剂

可用单一溶剂，也可用混合溶剂。常用溶剂及其选择原则与液相吸附柱色谱法相同，即从试样各组分极性、吸附剂活性和展开剂的极性三方面综合考虑，使其相互适宜。第二百零一页，共三百四十八页，2022年，8月28日如分离极性较小的物质时，应选用活性级别较低（活性较强）的吸附剂，极性较小的展开剂。第二百零二页，共三百四十八页，2022年，8月28日展开剂展开剂吸附剂被分离组分非极性极性非极性极性I级V级展开剂、吸附剂和被分离组分关系示意图第二百零三页，共三百四十八页，2022年，8月28日

实际工作中，选择展开剂需通过实验来摸索。一般先用单一溶剂进行展开，根据待测组分在薄层板上的分离效果，进一步改变展开剂的极性，或使用混合溶剂，按一定比例混合后进行试验，直到能良好分离为止。通常要求组分的Rf值在0.2～0.8之间，各组分间的Rf值之差应大于0.05。第二百零四页，共三百四十八页，2022年，8月28日在用多元混合展开剂时，各种溶剂所起作用不同，占比例大的溶剂在展开过程中主要起溶解物质和基本分离作用，占比例较小的溶剂主要起调整改善各组分Rf值的作用。一般选用极性比分离物质低的溶剂为主要溶剂，否则将使Rf值太大。第二百零五页，共三百四十八页，2022年，8月28日在分离酸性或碱性组分时，在展开剂中加入少量酸或碱，可使某些极性物质斑点集中，提高分离度。环已烷丙酮水二乙胺10552

第二百零六页，共三百四十八页，2022年，8月28日当用混合溶剂展开时，要防止产生“边缘效应”（edgeeffect）。边缘效应是指同一组分的斑点在薄层中部比在边缘移动慢的现象。规定展开高度溶剂前沿展开方向边缘效应第二百零七页，共三百四十八页，2022年，8月28日第十章气相色谱法

以气体作为流动相的色谱法叫气相色谱法（gaschromatography，GC）第二百零八页，共三百四十八页，2022年，8月28日1．载气系统包括气源、气体净化和气体流速控制等装置。2．进样系统包括进样器、气化室和温控装置。气相色谱仪由五部分组成第二百零九页，共三百四十八页，2022年，8月28日4．检测系统包括检测器和温控装置。5．记录系统包括放大器、数据处理装置及记录仪。3．分离系统包括色谱柱、柱箱和温控装置。第二百一十页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二节

气相色谱分析的基本理论

一、常用术语

（一）色谱峰

色谱流出曲线是电信号随时间的变化曲线，由于电信号强度正比于组分浓度或质量，所以色谱流出曲线实际上是组分浓度随时间的变化曲线。第二百一十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日如果试样中各组分分离完全，则每个色谱峰代表一种组分。正常色谱峰为对称的正态分布曲线，而不正常的色谱峰有拖尾峰（tailingpeak）和前伸峰（leadingpeak）。第二百一十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日

色谱峰常用三组参数描述：色谱峰的位置（保留值）；色谱峰面积或峰高；区域宽度（标准偏差、峰宽或半高峰宽）。第二百一十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日在正常操作条件下，仅有载气通过检测器时的色谱流出曲线为基线。它反映仪器（主要是检测器）的噪音随时间的变化，稳定的基线应是一条平行于横轴的直线。（二）基线第二百一十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日

色谱峰的顶点与基线之间的距离称为峰高（peakheight），以h表示。色谱峰与基线之间所包围的面积称为峰面积（peakarea），以A表示。峰高和峰面积是随组分的浓度而改变的，是色谱定量分析的依据。

（三）峰高、峰面积第二百一十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日半峰宽Wh/2（peakwidthathalfheight）即色谱峰高一半处的宽度，又称半高峰宽。（四）色谱峰区域宽度第二百一十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日

基线宽度Wb（peakwidthatthebaseline）又称峰底宽度（peakwidthatthebase），是通过色谱峰两侧的拐点所作的切线与基线相交部分的宽度。第二百一十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日

在理想状态下，色谱峰呈正态分布。根据正态分布曲线的特征，在两拐点之间的距离（此处峰高为0.607h）为两倍标准偏差（）第二百一十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日（五）保留值

保留值是用来描述色谱峰在色谱图上的位置，反映了试样中各组分在色谱柱中被保留的程度。通常用时间或用组分流出色谱柱所需载气的体积来表示。第二百一十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日1．用时间表示的保留值

（1）保留时间tR（retentiontime）指从进样开始到柱后被测组分出现浓度极大点时所需的时间。当实验条件一定时，不同的组分由于性质不同，因而具有不同的保留时间，是色谱定性的参数。第二百二十页，共三百四十八页，2022年，8月28日

（2）死时间tM（deadtime）指不与固定相作用的惰性物质（如空气），从进样开始到柱后出现浓度极大点所经过的时间。tM表示气体流经色谱柱空隙所需的时间，可以理解为某被测组分在流动相中的停留时间。第二百二十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日

（3）调整保留时间（adjustedretentiontime）指某组分的保留时间与死时间的差值，即调整保留时间是组分在固定相中停留的时间。第二百二十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日3.相对保留值r21（relativeretentionvalue）组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比，称为相对保留值。第二百二十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日

r21表示固定相对两种组分的选择性。r21越大，表明该色谱体系对这两组分的保留程度相差越大，即选择性越好，被分离组分越容易达到良好的分离，所以r21又称为选择性因子。第二百二十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日二、分配平衡

（一）分配系数K

在一定的温度、压力下，任一组分在液相（固定相）和气相（流动相）中的分配达到平衡时，该组分在两相中的浓度之比称为分配系数（partitioncoefficient）K，即第二百二十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日（二）分配比k

在一定的温度、压力下，任一组分在两相中分配达到平衡时，该组分在两相中的质量比称为分配比（partitionratio）k，即：第二百二十六页，共三百四十八页，2022年，8月28日三、塔板理论

1952年，Martin等人提出的塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔，用塔板概念来描述组分在柱中的分配行为。塔板是从精馏中借用的，是一种半经验理论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。第二百二十七页，共三百四十八页，2022年，8月28日

在色谱柱的每一个“塔板”内，一部分为涂在担体上的液相，另一部分为载气所占据的空间。试样中的各个组分在每个塔板的气相和液相之间达成一次分配平衡。第二百二十八页，共三百四十八页，2022年，8月28日

试样在载气携带下通过色谱柱，试样的各个组分要在许许多多的塔板上先后进行成千上万次的分配平衡。经过重复多次的分配平衡后，分配系数小的组分和分配系数大的组分彼此分离，分配系数小的组分，先从柱后流出。第二百二十九页，共三百四十八页，2022年，8月28日

在塔板理论中，把色谱柱内每达成一次分配平衡所需要的柱长（即上述每一小段的长度）称为理论塔板高度（heightequivalenttoatheoreticalplate，HETP），简称板高（H）。第二百三十页，共三百四十八页，2022年，8月28日

塔板理论假设色谱柱上各个板高是等同的。若将色谱柱长以L表示，则色谱柱的理论塔板数（thenumberoftheoreticalplates）n为：第二百三十一页，共三百四十八页，2022年，8月28日显然，对于一定长度的色谱柱，H越小，则n越大，达成分配平衡的次数越多，两个分配系数不同的组分就越容易彼此分离，色谱峰越窄，柱子的分离效能也越好（即柱效越高）。所以理论塔板数n或理论塔板高度H是描述柱效能的指标。第二百三十二页，共三百四十八页，2022年，8月28日

根据塔板理论可以推算出组分的色谱流出曲线是趋近正态分布曲线。由此可以导出n与保留值和色谱峰宽度的关系为：第二百三十三页，共三百四十八页，2022年，8月28日

由于tR中包括有tM，所以tR不能很确切地表示组分的实际保留性质，n也就不能很确切地表示柱的实际分离效能。为了更切合实际，采用扣除了死时间的有效塔板数和有效塔板高度作为柱效能指标。其计算式为：第二百三十四页，共三百四十八页，2022年，8月28日第二百三十五页，共三百四十八页，2022年，8月28日对于塔板理论须注意1）同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的，说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质、固定液种类及其含量、