1、儀器分析-色譜定性儀器分析中各分析定量定性的依據 定量分析是依據統計數據，建立數學模型，并用數學模型計算出分析對象的各項指標及其數值的一種方法。定性分析則是主要憑分析者的直覺、經驗，憑分析對象過去和現在的延續狀況及最新的信息資料，對分析對象的性質、特點、發展變化規律作出判斷的一種方法。1、氣相色譜： 色譜峰保留值和面積，這樣氣相色譜可根據這兩個數據進行定性定量分析。色譜峰保留值是定性分析的依據，而色譜峰面積則是定量分析的依據。2、紫外光譜： 最大吸收波長、摩爾吸收系數及吸收曲線的形狀不同是進行物質定性分析的依據。 進行定量分析依據朗伯-比耳定律：A=bc3、 核磁： 定量分析以結構分析為基礎，

2、在進行定量分析之前，首先對化合物的分子結構進行鑒定，再利用分子特定基團的質子數與相應峰譜的峰面積之間的關系進行定量測定。 定量分析的根據：吸收能量的大小取決于核的多少。 以磁場強度為橫坐標提供定性分析所依據的參數，以吸收能量為縱坐標，縱坐標對應于不同H0的出峰面積就是定量分析參數。4、 質譜： 利用電磁學原理，對物質氣相離子依其質荷比（m/e)進行分離和分析的方法。 被分析的樣品首先離子化，然后利用離子在電場或磁場中的運動性質，將離子按質荷比(m/e)分開并按質荷比大小排列成譜圖形式，根據質譜圖可確定樣品成分、結構和相對分子質量。5、 原子吸收：原子吸收光譜法進行定量分析的依據是：試樣中待測元

3、素的濃度與待測元素吸收輻射的原子總數成正比，即Ak'C 。定量分析方法有標準曲線法和標準加入法兩種。6、 紅外： 紅外光譜的定性主要根據圖譜中的：基團的特征吸收頻率 紅外光譜的定量是根據圖譜中的：特征峰的強度7、 離子： 利用離子交換的原理，連續對多種陰離子進行定性和定量的分析。 保留時間定性，峰高或峰面積定量。8、熒光： 物質吸收的光，稱為激發光；物質受激后所發射的光，稱為發射光或熒光。 根據熒光的光譜和熒光強度，對物質進行定性或定量測定9、 差熱： 定性分析：定性表征和鑒別物質        

4、  依據：峰溫、形狀和峰數目         方法：將實測樣品DTA曲線與各種化合物的標準（參考）DTA曲線對照。定量分析依據：峰面積。因為峰面積反映了物質的熱效應（熱焓），可用來定量計算參與反應的物質的量或測定熱化學參數定性分析在色譜分析中利用保留值定性是最基本的定性方法，其基本依據是：兩個相同的物質在相同的色譜條件下應該有相同的保留值。但是，在相同的色譜條件下，具有相同的保留值的兩個物質不一定是同一個物質。這就使得使用保留值定性時必須十分慎重。2.1利用純物質直接對照進行定性利用已知物直接對

5、照法定性是一種最簡單的定性方法，在具有已知標準物質的情況下常使用這一方法。將未知物和已知標準物在同一根色譜柱上，用相同的色譜操作條件進行分析，作出色譜圖后進行對照比較。若它們的保留時間相同，可能未知物是已知純物質。若不同，則未知物質肯定不是純物質。利用純物質定性方法最簡單，應用最廣泛。當然，以上的推測只是初步的，如要得到準確的結論，有時還需要進一步的確認。在利用已知純物質直接對照進行定性時是利用保留時間( )直接比較，這時要求載氣的流速，載氣的溫度和柱溫度一定要恒定。載氣流速的微小波動，載氣溫度和柱溫度的微小變化都會使保留值( )改變，從而對定性結果產生影響。使用保留體積定性雖可避免載氣流速變

6、比的影響，但實際使用是不方便的，因為保留體積的直接測定是很困難的，一般都是利用流速和保留時間來計算保留體積。為了避免載氣流速和溫度的微小變化而引起的保留時間的變化對定性分析結果帶來的影響，可以采用以下的方法：2.1.1、用相對保留值定性：由于相對保留值是被測組分與加入的參比組分(其保留值應與被測組分相近)的調整保留值之比，因此當栽氣的流速和溫度發生微小變化時，被測組分與參比組分的保留值同時發生變化，而它們的比值相對保留值則不變。也就是說相對保留值只受柱溫和固定相性質的影響，而柱長，固定相的填充情況(即固定相的緊密情況)和載氣的流速均不影響相對保留值。因此在柱溫和固定相一定時相對保留值為定值，可

7、作為定性的較可靠參數。2.1.2、用已知物增加峰高法定性：在得到未知樣品的色譜圖后，在未知樣品中加入一定量的已知純物質，然后在同樣的色譜條件下作已加純物質的未知樣品的色譜圖。對比兩張色譜圖，哪個峰加高了則該峰就是加入的已知純物質的色譜峰。這種方法即可避免載氣流速的微小變化對保留時間的影響又可避免色譜圖圖形復雜時準確測定保留時間的困難。這是在確認某一復雜樣品中是否含有某一組分的最好辦法。2.2、利用文獻值對照進行定性分析    在利用已知標準物直接對照定性時；已知標準物質的得到往往是一個很困難的問題。一個實驗室也不可能具備有很多的各種各樣的已知標準物質。為此人們發展

8、了利用文獻值對照定性的方法，即利用已知物的文獻保留值與未知物的測定保留值進行比較對照來進行定性分析。為了保證已知物的文獻保留值和未知物的實測保留值有可比性，就要從理論上解決保留值的通用性及它的可重復性。為此，1958年匈牙利色譜學家EKovats首先提出用保留指數作為保留值的標準用于定性分析，這是使用最廣泛并被國際上公認的定性指標。它具有重現性好(精度可達±1指數單位或更低一些)，標準物統一及溫度系數小等優點。保留指數又稱柯瓦茨指數。   保用保留指數定性時需要知道被測的未知物是屬于哪一類的化合物，然后在文獻中查找分析該類化合物所用的固定相和柱溫等色譜條件。一定要

9、用文獻上給出的色譜條件來分析未知物，并計算它的保保留指數，然后再與文獻中所給出的保留指數值進行對照，給出未知物的定性分析結果。如果分析未知物的色譜條件與文獻給出的不同，則分析結果是毫無意義的。  保留指數定性與用已知物直接對照定性相比，雖避免了尋找已知標準物質的困難，但它也有一定的局限性；對一些多官能團的化合物和結構比較復雜的天然產物是無法采用保留指數定性的。主要是這些化合物的保留指數文獻上很少有報道同一物質在同一柱上的保留指數與柱溫的關系通常是線性的，利用這一規律可以用內插法求出不同溫度下的保留指數。例如某物質的保留指數，在100時為654，150時為688，用內插法可求得在125

10、時為671。由于不同物質的這一線性關系往往不平行。因此可以利用兩個或三個不同溫度時的保留指數進行對照，使定性分析的結果更為可靠。保留指數定性與用已知物直接對照定性一樣，定性結果的準確度往往也需用其他方法再加以確認。這是因為不同的化合物在相同的色譜條件下可能有相同的保留指數，故還須有其他輔助定性方法，如GC/MS。反過來，僅有GC/MS的質譜圖對一個未知物的定性也是不充分的。只有當保留值和GC/MS的定性結果相吻合時，未知物的定性才被認為是可靠的，另外，用不同固定相上的保留指數對未知物定性（即所謂多柱定性）也是GC常用的定性方法。隨著計算機技術的發展，大量的保留指數可以貯存在計算機中，并可以通過

11、計算將貯存在計算機中的標準保留指數轉換成用戶色譜條件下的保留指數和保留時間，然后用計算機的檢索功能進行2.3、利用保留值規律進行定性分析如前所述，無論采用已知物直接對照定性，還是采用文獻值(保留指數)對照定性，其定性的準確度都不是很高的，往往還需要其他方法再加以確認。如果將已知物直接對照定性或文獻值對照定性與保留值規律定性結合，則可以大大提高定性分析結果的準確度。2.3.1、雙柱定性  無論是采用已知物直接對照定性還是采用文獻值(保留指數)對照定性，都是在同一根柱子上進行分析比較來定性分析。這種定性分析結果的準確度往往不高，特別對一些同分異構體往往區分不出來。如1-丁烯與異丁烯在阿皮

12、松、硅油等非極性柱上有相同的保留值，這時如改用極性柱；1-丁烯與異丁烯將有不同的保留值，所以，可以在兩根不同極性的柱子上，將未知物的保留值與已知物的保留值或文獻上的保留值(保留指數)進行對比分析，這樣就可以大大提高定性分析結果的準確度。   在用雙柱定性時，所選擇的兩根柱子的極性差別應盡可能大，極性差別越大，定性分析結果的可信度越高。由于非極性柱上各物質出峰順序基本上是按沸點高低出峰，而在極性柱上各物質的出峰順序則是主要由其化學結構所決定。因此雙柱定性在同分異構體的確認中有很重要的作用。在雙柱選擇上還可以選擇氫鍵締合能力有較大差異的不同柱子對一些形成能力不同的化合

13、物進行定性分析。    兩個純化合物在性能(極性或氫鍵形成能力等)不同的二根或多根色譜柱上有完全相同的保留值(在不同柱上的保留時間不同)，則這兩個純化合物基本上可以認定為同一個化合物。使用的柱子越多，可信度越高。2.3.2、碳數規律定性  大量實驗結果表明：同系物間，在一定溫度下，調整保留值(也可采用比保留值，相對保留值)的對數與該分子的碳數成線性關系，利用碳數規律可以在已知同系物中幾個組分保留值的情況下；推出同系物中其他組分的保留值，然后與未知物的色譜圖進行對比分析。在用碳數規律定性時應先判斷未知物類型，才能尋找適當的同系物。與此同時要注意當碳原子數n

14、1或2時，以及碳數較大時可能與線性關系發生偏差。    這規律適用于任何同系物或假同系物，如有機化合物中含有的硅、硫、氮、氧等元素的原子數及某些重復結構單元(如苯環， 鍵，亞胺基等)的數目均與調整保留值的對數成線性關系。2.3.3、沸點規律定性實驗表明：同族具有相同碳原子數目的碳鏈異構體的調整保留值(也可用比保留值或相對保留值)的對數值與沸點成線性關系，根據公式可以推斷出該組分的可能沸點，參考文獻上有關沸點的數據，就可以推斷該組分為何種化合物。與利用碳數規律進行定性一樣，對碳鏈異構體也可以根據其中幾個已知組分的調整保留值的對數與相應的沸點作圖，然后根據未知組分的沸

15、點，在圖上求其相應的保留值，與色譜圖的未知峰對照進行定性分析。2.4、影響保留值測定準確度的因素   在應用保留值定性，特別是應用文獻中的保留值定性時，保留值的測定的準確度對定性結果的準確度起決定性的作用，以下主要討論影響保留值測定準確度的一些因素。2.4.1、死時間的影響及計算方法  無論用相對保留值還是用保留指數來定性，都要涉及到調整保留時間，(或調整保留體積)。要準確測定調整保留時間(或調整保留體積)，就必須首先準確測定死時間(或死體積)。如果死時間(或死體積測定不準，就得不到準確的調整保留時間(或調整保留體積)，也就得不到準確的相對保留值和保留指數。在氣相

16、色譜中測定死時間(或死體積)時，通常用空氣中的氮(N2)(在使用TCD檢測器時)或甲烷(CH4)(在使用FID檢測器時)作為惰性物質，認為它們沒有保留，通過測定它們的保留時間，就可以得到死時間，再通過載氣流速，就可以計算出死體積。但實際上N2和CH4在固定液上都會有一定的溶解度。據文獻報道，N2在角鯊烷固定液上的溶解度在100時為0.15mLg，CH4在角鯊烷固定液上的分配系數在70時為0.16mLg。因此即使是用N2和CH4來測定死時間(或死體積)，也都會產生一定的誤差，特別是對一些保留值較小的化合物，在計算相對保留值或保留指數時引入的相對誤差就較大了，從而影響了定性分析的準確度。在使用TC

17、D檢測器時，用N2(空氣)測定死時間(死體積)基本可以滿足要求；而使用FID檢測器時為了得到準確的、可重復的調整保留時間(或調整保留體積)，就必須首先的得到準確的、可重復的死時間(或死體積)。目前使用FID檢測器時，求算準確的死時間的方法有兩種，這兩種方法都是基于同系物的碳原子數與其調整保留時間的對數成線性關系而推導出來的方法一：利用三個同系物出峰時間來推算準確的死時間。需要三個碳數均勻分布的同系物方法二：方法一的缺點是需要三個碳數均勻分布的同系物，有時不太容易找到。為此有人提出了任用三個同系物的保留值計算的方法。三個同系物的碳數分別為：n-i，n，n+j，利用公式可以推導得到得到兩條 m的關

18、系曲線，兩條曲線交點對應的值即為該實驗條件下的死時間。2.4.2、載體吸附作用的影響    在氣液色譜中，假定載體是完全惰性的，但實際上載體還是有一定的吸附能力。由于載體不可能完全被固定液所覆蓋，仍有極少量載體暴露在氣相中，并對溶質有一定的吸附作用。不同的載體吸附能力不同，造成了同一溶質，同一固定液，用不同載體時的保留值有所不同。由于載體的吸附能力不同，溶質的保留指數亦不同，溶質保留指數隨載體吸附能力的減小而降低，醇類保留指數比其他溶質的保留指數變化大，說明溶質和載體表面間的主要作用力是氫鍵力。由于載體在液固界面的吸附作用，故不宜用吸附性強的C-22及Chromo

19、sorb P載體配制非極性固定液柱來測定保留數據。極性固定液柱(聚乙二醇400柱)上溶質保留指數隨載體吸附能力的減小而增大，這是由于載體不僅能吸附溶質，亦能吸附固定液中的羥基基團，這樣使固定液中起分配作用的羥基濃度減小的緣故。2.4.3、進樣量的影響  當載體的吸附作用可以忽略時，對稱峰的保留值與進樣量無關，(圖2中a)，而非對稱峰的保留值與進樣量有關(圖2中b)。此時拖尾峰保留值隨進樣量增加而增加；伸舌峰保留值隨進樣量增加而減小。為了精確定義保留值，則需把進樣量外延至零時的保留值作為標準，以消除進樣量多少對保留值的影響當載體吸附作用不可忽略時，由于載體的吸附作用使進樣量過小時保留值

20、拖后，也影響保留值的準確測定，此時進樣量要適當；在實際工作中可用實驗方法尋求合適的進樣量，具體方法是：將進樣量由小逐漸增大，直至保留時間不再提前保持恒定值，這就是排除了載體吸附作用的最小進樣量；也是準確測定保留值的適宜進樣量。2.4.4、載氣純度的影響   載氣中的水分和氧等雜質亦能影響保留值的準確測定。載氣中水分對保留值的影響：疏水性固定液的保留值不受載氣中水分的影響，親水性固定液(如聚乙二醇等)的保留值將會受載氣中水分的影響，如表3所示。極性強的親水性溶質在被水汽沾污的聚乙二醇柱上的保留指數將增加，而疏水性溶質和正構烷烴由于分配系數變小，而引起保留值變小。但是，由于溶質

21、與標準物質的保留值是同時變小的，故相對保留值沒有明顯的變化。通入干燥載氣去除固定液吸附的水分后柱的保留特性可以恢復載氣中含氧量對保留值的影響：由于氧對固定液的氧化作用改變了固定液的性質；所以載氣中含氧量高時，無論非極性固定液柱還是極性固定液柱的保留值都會隨時間的增加而有所改變。表4給出了角鯊烷柱在100柱溫時逐漸被氧化而使柱子的保留指數的變化情況。涂有聚乙二醇和吐溫固定液的柱子，當使用含氧量較高的氮氣作為載氣時，對極性化合物的分離能力會迅速下降，這是與聚乙二醇和吐溫被氧化有關。2.4.5、固定液純度的影響    由于生產固定液的廠家、原料、生產工藝和精制方法不同；

22、故不同廠家生產的同一型號的固定掖或同一廠家生產的不同批號固定液中的雜質含量往往不同，因而影響保留值的重復性。表5給出三個不同廠家生產的聚乙二醇固定液在同樣載體和同樣操作條件下對不同化合物的保留指數，從中可以看出：同一型號的固定液，由于生產廠家不同，其保留指數有所差異。因此，想得到重復性良好的保留數據就必須重視固定液的純度。當實驗數據與文獻數據重復不了時，可以多換幾個不同廠家生產的固定液進行比對。2.4.6、其他操作參數的影響  除上述一些因素對保由值測定的準確性有影響外，其他色譜操作參數，如：載氣流速的穩定性，柱溫的穩定性，保留時間的測量方法的準確性等也會不同程度影響保留值測量的準確

23、性。因此對這些操作參數要嚴格控制，控制越嚴格，這些參數的穩定性越好，保留值測定的準確性和重復性越好。在給出保留值時，應給出下列色譜條件：載體名稱、來源、粒度及預處理方法；固定液化學名稱、商品名稱、涂漬量、純度；柱子長度、內徑、材質、操作溫度；載氣名稱、純度；樣量及組成、進樣量、樣品組成、氣化溫度；在給出相對保留值時，要注明死時間(或死體積)測定方法及所用物質和所用標準物質。定量分析色譜定量方法的選擇   色譜中常用的定量方法有歸一化法、標準曲線法、內標法和標準加入法。按測量參數分，又可將上述四種定量方法分為峰面積法和峰高法。在色譜定量分析中，選用峰高法還是選用峰面積法，主要

24、決定在檢測器的線性范圍內峰高和峰面積測量的準確性和重復性。除了歸一化法最好用峰面積法外，其他三種定量方法中峰高和峰面積都可用作精確的定量方法。 在分離度較好，峰面積可以準確測量時，用用峰面積法定量為好，特別是在使用程序升溫時。當分離度不好色譜峰形不好(如嚴重拖尾)時，峰面積測量引起的誤差較大時使用峰高法定量較好。保留時間短的色譜峰峰形較尖(峰尾寬較小)時峰高測定較峰面積測定準確，宜用峰高法定量；而保留時間長的色譜峰峰形較寬(峰尾寬較大)，此時峰面積測定較峰高測定準確，宜用峰面積法定量。8.2、歸一化法   把所有出峰的組分含量之和按100計的定量方法，稱為歸一化法。適用于樣

25、品中所有組分均能流出色譜柱，并在檢測器上都能產生信號的樣品歸一化法的優點是簡便、準確，特別是進樣量不容易準確控制時，進樣量的變化對定量結果的影響很小。其他操作條件，如流速、柱溫等變化對定量結果的影響也很小。      歸一化法定量的主要問題是校正因子的測定較為麻煩，雖然一些校正因子可以從文獻中查到或經過一些計算方法算出，但要得到準確的校正因子，還是需要用每一組分的基準物質直接測定。在氣相色譜的一些主要檢測器、(如、 FID和TCD)對某些組分，如同系物的校正因子相近或有一定的規律，從文獻中可以查到或進行計算。當校正因子相近時，可直接用峰面積歸一化進行定量

26、分析8.3、標準曲線法標準曲線法也稱為外標法或直接比較法，這是在色譜定量分析中，特別是HPLC定量分析中比較常用的方法，是一種簡便、快速的絕對定量方法(歸一化法則是相對定量方法)。  首先用欲測組分的標準樣品繪制標準工作曲線。具體作法是：用標準樣品配制成不同濃度的標準系列，在與欲測組分相同的色譜條件下，等體積準確量進樣，測量各峰的峰面積或峰高，用峰面積或峰高對樣品濃度繪制標準工作曲線，此標準工作曲線應是通過原點的直線。若標準工作曲線不通過原點，說明測定方法存在系統誤差。標準工作曲線的斜率即為絕對校正因子。  在測定樣品中各個組分含量時，要用與繪制標準工作曲錢完全相同的色譜條

27、件作出色譜圖，測量色譜峰的峰面積或峰高，然后根據峰面積和峰高在標準工作曲線上直接查出進人色譜柱中樣品組分的濃度  當欲測組分含量變化不大，并已知這一組分的大概含量時，也可以不必繪制標準工作曲線了而用單點校正法，即用直接比較法定量。先配制一個和待測組分含量相近的已知濃度的標準溶液，在相同的色譜條件下分別將待測樣品溶液和標準樣品溶液等體積進樣，作出色譜圖，測量待測組分和標準樣品的峰面積或峰高，然后由式(7)直接計算樣品溶液中待測組分的含量   單點校正法實際上是利用原點作為標準工作曲線上的另外一個點。因此，當方法存在系統誤差時(即標準工作曲線不通過

28、原點)，單點校正法的誤差較大。標準曲線法的優點是：繪制好標準工作曲線后測定工作就很簡單了，計算時可直接從標準工作曲線上讀出含量，這對大量樣品分析十分合適。特別是標準工作曲線繪制后可以使用一段時間、在此段時間內可經常用一個標準樣品對標準工作曲線進行單點校正，以確定該標準工作曲線是否還可使用。標準曲線法的缺點是：每次樣品分析的色譜條件（檢測器的響應性能，柱溫，載氣流速，進樣量，柱效等）很難完全相同，因此容易出現較大誤差。另外，標準工作曲線繪制時，一般使用與測組份的標準樣品（或已知準確含量的樣品)，因此對樣品前處理過程中欲測組分的變化無法進行補償。8.4、內標法選擇適宜的物質作為欲測組分的參比物，定

29、量加到樣品中去，依椐欲測組分和參比物在檢測器上的響應值（峰面積或峰高）之比和參比物加入的量進行定量分析的方法稱為內標法。它克服了標準曲線法中，每次樣品分析時色譜條件很難完全相同而引起的定量誤差。把參比物加到樣品中去使欲測組分和參比物在同一色譜條件下進行分析，可使定量的準確度提高，特別是內標法測定的欲測組分和參比物質在同樣檢測條件下響應值之比與進樣量多少無關，這樣就可以消除標準曲線定量法中由于進樣量不準確產生的誤差。   內標法的關鍵是選擇合適的內標物，內標物應是原樣品中不存在的純物質，該物質的性質應盡可能與欲測組分相近，不與被測樣品起化學反應，同時要能完全溶于被測樣品中，內標物的峰應盡可能接近欲測組分的峰，或位于幾個欲測組分的峰中間，但必須與樣品中的所有峰不重疊，即完全分開。內標物的加入量應與欲測組分相近。  為使內標法適用于大量樣品分析，可對內標法作改進，將內標法與標準曲線法相結合，即使用內標標準曲線法。