现代分析技术课程总结

成绩：

2010～2011 学年第二学期硕士研究生

《现代分析技术》课程总结(100分)

专业：微生物学号：2010071005151 姓名：王涛

1.专题论文（50分）

根据讲述过的知识，从学校图书馆专业学术文献数据库（维普、CNKI、SpringLink）上查阅下面任何一种仪器分析方法在自己所学专业上的应用（查文献10分）：

荧光分析（分子荧光分析法）

磷光分析（分子磷光分析法）

化学发光分析

紫外可见分析（紫外可见吸收光谱法）

红外吸收分析（红外吸收光谱法）

原子吸收分析（原子吸收光谱法）

原子发射分析（原子发射光谱法）

气相色谱分析/气相色谱质谱联用分析

液相色谱分析/液相色谱质谱联用分析

通过查阅学术（科研）文章，归纳、总结该方法在某一学科领域（如生物技术：蛋白质/多肽/酶分离、分析、结构鉴定等；药物/天然产物：转化、分析、制备等；某分析方法的最新发展等）的最新理论研究进展、发展趋势、最新应用（1997 以后发表，发明或发现）（归纳总结40分）。

红外吸收光谱法在蛋白质结构鉴定方面的应用

红外吸收光谱法(InfraRed absorption spectrum, IR)是基于0.75μm~1000μm 光谱区域（包括近红外区、中红外区和远红外区）内测定物质的吸收光谱或吸光度值，对物质进行定性、定量或结构分析的一种方法。该方法又被称为振动光谱，它是由分子振动能级的跃迁而产生的，因同时伴随有分子中转动能级的跃迁，故亦称为振转光谱。

红外吸收光谱法在长期的发展过程中，对于物质的红外吸收光谱与结构的关系已作了深入的研究，积累了各种官能团的特征频率资料和大量的化合物的红外标准谱图。目前，它已成为鉴别化合物和确定物质分子结构最常用的手段之一。20世纪70年代傅里叶变换红外光谱仪的商品化给红外光谱带累了革命性的变化，它可以配合多种功能附件和发展多种连用技术，使红外吸收光谱法几乎成为

一种全能技术。对于任何样品；也无论是有机物、无机物、聚合物、配合物、复合材料等都可以得到一张高质量的红外光谱用于鉴定和结构测定。在日常工作中，红外光谱主要从事定性分析测试，在20世纪70年代以前，相比于紫外可见光谱，红外光谱的定量应用范围是有限的，其原因是受到仪器性能的限制。傅里叶变换光谱仪克服了红外光谱定量分析早期遇到的一些困难，如仪器单次测量噪声大、分辨率低、杂散光大和尖峰测量上的一些困难，以及仪器的非线性所造成的测量误差都得到了解决。化学计量学方法的应用更近一步推动了混合物多组分同时定量分析的发展，因而红外光谱定量分析无论从准确度、测量速度、应用范围等方面已与紫外可见吸收光谱的定量分析不相上下。红外光谱法已广泛应用于化学、化工、石油、煤炭、地矿、农业、医药、冶金、环境、气象、空间科学、海关及

检验等领域。

红外光谱的最新发展－各种联用技术 (hyphenated technology)：GC/FTIR （气相色谱－傅立叶红外光谱联用）；LC/FTIR（液相色谱－傅立叶红外光谱联用）；PAS/FTIR（光声光谱－傅立叶红外光谱）；MIC/FTIR（显微红外光谱）－微量及微区分析。

最新应用：(1) 化学战剂是一种大规模杀伤性武器，具有致命的杀伤力，能形成大面积环境灾难，造成人员、动物甚至植物的大量死亡，破坏生态平衡，对人类社会构成了极大的威胁。尽管大多数国家缔结了禁止化学武器公约，但化学战剂的研究、生产和使用一直没有被真正禁止，大量化学武器仍然存在，潜在的化学战争仍然威胁着人类的和平。目前，国内外研究化学战剂探测技术的重点主要集中在提高探测的灵敏度、准确度和速度的遥测技术研究上。化学战剂遥测技术具有非接触、安全、宽视场、高速度等优点，倍受人们的青睐。无需采样准备，测试中传感器不受污染、操作简单、维护方便，适用于多原子分子、多组分混合物、气体排放的实时探测和分析。红外光谱遥测技术是大气中气体探测、识别的有效方法，常用于大气、火山气体成分、烟囱辐射、飞机废气等测量。原则上，该技术可用于化学战剂的探测，但化学战剂探测系统应具有更高的灵敏度和探测概率、更强的抗干扰能力、极低的虚警率和实时探测能力。

傅立叶变换红外(FTIR) 光谱遥测技术，通过干涉条纹的傅立叶变换获得被测物质的光谱特征

，能够同时探测多种化学战剂，具有整光谱、多通道、高通光量、高精度、宽光谱范围以及高信噪比等优点，可用于在大气窗口3Lm～5Lm和8Lm～12Lm内有特征吸收光谱的气体分子的测量中,被动FTIR遥测技术利用太阳、月亮或地面的反射光等自然光源，能进行机动、快速、宽范围探测,具有极强的隐蔽性,是战场条件下化学战剂遥测的有效方法之一。但是，被动FTIR光谱遥测技术均采用动镜机械扫描机构，虽然光谱分辨率较高，但探测速度慢、灵敏度差、虚警率高、探测概率低，不能对化学战剂定量分析；静态FTIR光谱遥测技术虽然不用机械扫描，速度快，但光谱分辨力较低。因此，研究基于静态傅立叶变换光谱技术的化学战剂被动遥测的光谱分辨力增强、探测速度和探测概率的提高以及定量分析等关键技术是化学战剂遥测技术的发展趋势。基于这些技术所开发的遥测系统不仅可以用于化学战剂的实时被动遥测中，也可以用于空气污染物的遥测中，具有广泛的应用前景。

(2) 傅里叶变换红外光谱(FTIR)由于能提供丰富的物质结构信息而广泛应用于几乎所有物质(单质和极少量无红外活性物质除外)的定性和定量的研究中。但由于通常FTIR均采用KBr或NaCl作为窗片，在含水样品的分析中受到限制。即使采用CaF，、ZnSe等耐水窗片，也由于水峰干扰很大而难以得到清晰的FTIR谱图，更无法用于定量测定。衰减全反射(ATR)作为红外光谱的一种重要辅助技术，一般主要应用于样品表面结构的研究中。ATR的基本原理是：当光由光密介质进入光疏介质时，如果入射角大于临界角，则在两介质界面上发生全反射。根据进场光学原理，全反射现象并不完全在界面上进行，而是要透入样品一定深度，且强度随透人深度的增加而呈指数衰减。这样全反射的光束就带有了样品信息，从而可和普通FTIR一样用于研究。

酒精类饮品是国家控制产品，对其中的乙醇含量有严格规定。快速准确地测定饮品中乙醇含量在食品工业质量控制中十分重要。流动注射与膜分离、酶法及电分析法结合在一定程度上提高了分析速度，但膜性能和酶活性对分析结果有较大影响；而与分光光度法的联用尽管快速方便，但在分析过程中易产生气泡，使实验失败。近红外光谱法也是较常用的分析方法，但在方法建立初期，需要完成大批量实验以建立起化学剂量模型。另外拉曼光谱和中红外光谱也用于乙醇含量的测定中，但目前已报道方法都需要与化学计量模型相结合。

采用ATR—FTIR方法，基于相同波数处的光透入深度相同的原理，建立一种测定酒精饮品中乙醇含量的方法，该方法简便快速稳定，不受水的影响，特别适合快速分析。传统红外光谱定量分析一般都采用液体池法。由于液体池厚度很薄(<100μm)清洗困难，拆卸清洗后的液池厚度很难与前次一致，因此FTIR用于定量分析时总是设法消除液池厚度的影响，这给实际分析带来很多困难。但采用ATR —FTIR法时，上述所有困难都能避免。

参考文献：

[1] 张华主编．现代有机波谱分析[M]．化学工业出版社，2005．

[2] 余丽娟，郑建明，朱文雷．傅里叶变换红外光谱法测定白酒中乙醇含量[J]．广州化工，2011(39)：4．

[3] 张记龙，聂宏斌，王志斌，田二明，张辉．化学战剂红外光谱遥测技术现状及发展趋势[J]．中北大

学学报，2008(29)：3．

[4] Lopez M U,Sadovnychiy S,Ponomaryov V I Remote detection system of methane leakage using FTIR

spectrometric technology [J]. Proceeding of the electronics Robotics and Automotive Mechanics Coference, 2006, 2: 68-73.

[5] Harig R,Matz G.Toxic cloud imaging by infrared spectrometry: a scanning FTIR system for

identification and visualization [J]. Field Analytical Chemistry and Technology, 2001, 5(1-2): 75-90.

2.实验总结（50分）

结合所开设的实验（任选一个实验）叙述该仪器的构造原理、操作技术、实验方法、实验数据的处理、结果与讨论、误差产生的可能原因及避免方法和措施等（40分）。你个人的建设性的见解（10分）。

气相色谱法分离分析酒中杂醇油

一. 实验目的

１. 了解气相色谱仪及色谱工作站的使用；

２. 了解气相色谱仪的基本分析原理。

二. 实验原理

气相色谱分析是采用气体作为流动相的一种层析方法。由于流动相为气体，物质在气相中传递速度快，气态样品中各组分与固定相相互作用（吸附或分配）次数多，因而混合物通过气相色谱可以得到良好的分离，再通过适当的检测仪器进行鉴定，即可给出定性或定量的结果。

酒除了乙醇和水外，还含有数百种微量香味成分。酒中的香味成分以醇类、酯类、酸类为主。酒中的醇类除乙醇外，还含有甲醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇、

2-戊醇、异戊醇、正戊醇、正己醇等。用常规的化学分析方法测出的是这类物质的总量，如杂醇油是以异丁醇和异戊醇计，这样不足以反映各种成分的本来面目。利用气相色谱仪可以准确迅速地检测出酒中所含的各种醇类物质。

三．仪器

GC122气相色谱仪，配有氢火焰离子化检测器。微量注射器10ul。

气相色谱仪的构造原理：

一般气相色谱仪由五个部分组成：

1. 气路系统：气源、气体净化、气体流量控制和测量装置。

2. 进样系统：进样器、气化室和控温装置。

3. 分离系统：色谱柱、柱箱和控温装置。

4. 检测系统：检测器和控温装置。

5. 记录系统：记录仪或数据处理装置。

毛细管气相色谱法（capillary gas chromatography，CGC）所使用的毛细管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫弹性石英毛细管。柱内径通常为0.1-0.5 mm，柱长30-50 m，绕成直径20cm 左右的环状。用这样的毛细管作分离柱的气相色谱称为毛细管气相色谱或开管柱气相色谱，其分离效率比填充柱要高得多。

(1) 进样系统－分流毛细管气相色谱的发展主要取决于毛细管柱的制作和进样系统。现在多采用分流进样技术。一般气相色谱的气化室体积为0.5-2mL，而毛细管色谱分离的载气流量只有0.5-2mL/min，载气将样品全部冲洗到色谱柱中需要0.25-4min，这样会导致严重的峰展宽，影响分离效果。而且毛细管柱的柱容量低，通常只能进样几个nL的样品，用微量注射器无法准确进样，分流进样器就是为毛细管气相色谱进样而专门设计的。

(2) 色谱柱连接

为了减小色谱系统的死体积，毛细管柱和进样器的连接应将色谱柱伸直，插入分流器的分流点。色谱柱出口直接插入检测器内。

(3) 尾吹

由于毛细管柱载气流速低，进入检测器后发生突然减速，会引起色谱峰展宽，为此，在色谱柱出口加一个辅助尾吹气，以加速样品通过检测器。当检测池体积较大时，尾吹更是必要的。

(4) 检测器

各种气相色谱检测器都可使用，不过最常用的为灵敏度高、响应速度和死体积小的氢火焰离子化检测器（FID。它是通过测定有机物在氢火焰作用下化学电离形成的离子流强度进行检测的。其特点是只对含炭有机物有明显的响应，而对非烃类、惰性气体或在火焰中难电离或不电离的物质，则信号较低或无信号。H

2

O 是FID不敏感物质。

氢火焰离子化检测器(flame ionization detector，FID)原理：含碳有机物在氢火焰中燃烧时，产生化学电离，发生下列反应：

CH + O --- CHO+ + e CHO+ + H

2O --- H

3

O+ + CO

在电场作用下，正离子被收集到负极，产生电流。

四．色谱操作条件

色谱柱：FFAP毛细管柱。

柱温：40℃恒温6min后，以4℃/min程序升温至220℃，继续恒温16min；汽化室温度：230℃；检测器温度：240℃。

载气：高纯氮，柱头压：20psi；柱流量：1.36ml/min；尾吹气：39ml/min；空气：400ml/min；氢气：30ml/min；进样量：0.4ul。

五．定性方法

标准物保留时间的确定

分别取甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇各0.2ul（试剂都用色谱纯试剂）注入色谱仪，调节衰减控制器，使信号在量程范围内，分别记录各物质的保留时间。

样品中各组分保留时间的测定

将样品溶液注入色谱仪，测定各色谱峰的保留时间，与标准物保留时间对照初步定性。

增加峰高法确证

由于酒样中大量乙醇的存在，组分保留时间与标准物保留时间可能略有差

异，故应用增加峰高法确证。于25ml容量瓶中加入酒样12.5ml。某种标准物0.25ml，加蒸馏水定容至刻度。取1ul注入色谱仪，得出色谱图与未加入标准物色谱图对照，某峰增高表示所加入的物质与该峰所对应的组分一致。

气相色谱标准谱图：

峰号峰名保留时间

1 乙醇 2.190

2 异丙醇 2.873

3 正丙醇 3.765

4 异丁醇 11.078

5 正丁醇 13.590

6 异戊醇 13.807

样品谱图：

结果分析：

在样品谱图中，时间为2.190处的物质是乙醇，样品中的异丙醇和正丙醇未完全分离，而处于11.072的物质与标准谱图中的异丁醇11.078时间点基本一致，可初步判断为异丁醇，同样13.608处是正丁醇，13.835处是异戊醇。

个人见解：

采用已知物的绝对保留值定性时，需要保持实验条件的稳定性。由于采用的色谱柱不一定适合对照物与待鉴定组分的分离，有可能产生两种不同的组分保留时间相近或相同的现象。所以为了进一步确定，有时需要再选用1－2根极性或其他性质与原色谱柱相差较远的色谱柱进行测定，若两峰保留时间仍能相同，则可初步确定二者为同一种物质。采用峰面积归一化法进行定量分析，必须保证试样中所有组分均能流出色谱柱，并在检测器上都有响应信号。

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