儀器分析(考試)總結(jié)

什麼是儀器分析？
       一般的說(shuō)，儀器分析是指采用比較復(fù)雜或特殊的儀器設(shè)備，通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的某些物理或物理化學(xué)性質(zhì)的參數(shù)及其變化來(lái)獲取物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息的一類方法。
        這些方法一般都有獨(dú)立的方法原理及理論基礎(chǔ)。
儀器分析的分類
1.光分析法
       光譜法和非光譜法
        非光譜法是指那些不以光的波長(zhǎng)為 征的尋號(hào)，僅通過(guò)測(cè)量電磁幅射的某些基本性質(zhì)（反射，折射，干射，衍射，偏振等）。
         光譜法則是以光的吸收，發(fā)射和拉曼散射等作用而建立的光譜方法。這類方法比較多，是主要的光分析方法。
2. 電分析化學(xué)方法
       以電訊號(hào)作為計(jì)量關(guān)系的一類方法, 主要有五大類:
    電導(dǎo)、 電位、 電解、 庫(kù)侖及伏安。
3. 色譜法
       是一類分離分析方法, 主要有氣相色譜和液相色譜。
4. 其它儀器分析方法
   ① 質(zhì)譜， ② 熱分析，③ 放射分析
一.原子光譜的產(chǎn)生
       原子的核外電子一般處在基態(tài)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)獲取足夠的能量后，就會(huì)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定（壽命小于10-8 s），迅速回到基態(tài)時(shí)，就要釋放出多余的能量，若此能量以光的形式出顯，既得到發(fā)射光譜。

激發(fā)電位:
從低能級(jí)到高能級(jí)需 要的能量.
共振線:
具有最低激發(fā)電位的譜線.

原子線(Ⅰ)   離子線(Ⅱ,Ⅲ)   相似譜線

Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT        (2)
gi,g0 為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計(jì)權(quán)，Ei為激發(fā)電位，K為Boltzmann常數(shù)，T為溫度。
2）代入（1）得：
Iij = gi/g0AijhυijN0e-Ei/kT

此式為譜線強(qiáng)度公式。
Iij 正比于基態(tài)原子N0 ，也就是說(shuō) Iij ∝C，這就是定量分析依據(jù)。影響Iij的因素很多，分別討論如下：

1．光譜項(xiàng)
原子光譜是由原子外層的價(jià)電子在兩能級(jí)間躍遷而產(chǎn)生的，原子的能級(jí)通常用光譜項(xiàng)符號(hào)來(lái)表示：

                  n2S+1LJ   or  n M LJ

n為主量子數(shù)；L為總量子數(shù)；S為總自旋量子數(shù)；J為內(nèi)量子數(shù)。M=2S+1,稱為譜線的多重性。J又稱光譜支項(xiàng)。

躍遷遵循選擇定則：
1．主量子數(shù)n變化，Δn為整數(shù)，包括0。
2．總角量子數(shù)L的變化，ΔL=±1。
3．內(nèi)量子數(shù)J變化，ΔJ=0，±1。但當(dāng)J=0時(shí)， ΔJ=0的躍遷是禁戒的。
4．總自旋量子數(shù)S的變化，ΔS=0，即單重項(xiàng)只躍遷到單重項(xiàng)，三重項(xiàng)只躍遷到三重項(xiàng)。

2.自蝕

在譜線上，常用r表示自吸，R表示自蝕。
  在共振線上，自吸嚴(yán)重時(shí)譜線變寬， 稱為共振變寬

   擊穿電壓：使電極間擊穿而發(fā)生自持放 電的最小電壓。
   自持放電：電極間的氣體被擊穿后，即使沒(méi)有外界的電離作用，仍能繼續(xù)保持電離，使放電持續(xù)。
   燃燒電壓：自持放電發(fā)生后，為了維持放電所必需的電壓。

由激發(fā)態(tài)直接躍遷至基態(tài)所輻射的譜線稱為共振線。由較低級(jí)的激發(fā)態(tài)（第一激發(fā)態(tài)）直接躍遷至基態(tài)的譜線稱為第一共振線，一般也是元素的最靈敏線。當(dāng)該元素在被測(cè)物質(zhì)里降低到一定含量時(shí)，出現(xiàn)的最后一條譜線，這是最后線，也是最靈敏線。用來(lái)測(cè)量該元素的譜線稱分析線。

⑵.分辯率

實(shí)際分辯率：指攝譜儀的每毫米感光板上所能分辯開的譜線的條數(shù)?；蛟诟泄獍迳锨∧芊直娉鰜?lái)的兩條譜線的距離。
理論分辯率
           R=λ/Δλ
注：λ為兩譜線的平均值，Δλ為它們的差值。

b.平面光柵    Δ=d(sinφ+sinφ′)    當(dāng) Δ=±Kλ, 則      Kλ=d(sinφ+sinφ′)    -----為光柵公式.

例：對(duì)一塊寬度為50mm，刻線數(shù)為600條/mm的光柵，它的一級(jí)光柵的分辯能力為多少？
解：R=1×50×600=3×104

此時(shí)，在6000埃附近的兩條譜線的距離為多少？
解：Δλ=λ/R =6000/3000=0.2 埃

當(dāng)內(nèi)標(biāo)元素的含量一定時(shí)，C2為常數(shù)；又當(dāng)內(nèi)標(biāo)線無(wú)自吸時(shí)，b2=1
此時(shí)，          I2 = a2
分析線對(duì)的強(qiáng)度可表示為：  
                I1/I2 = a Cb
取對(duì)數(shù)后，得到 :         
log R = log（I1/I2）
      = b log C + log a
此為內(nèi)標(biāo)法定量分析的基本公式。

使用內(nèi)標(biāo)法必須具備下列條件：
1.分析線對(duì)應(yīng)具有相同或相近的激發(fā)電位和電離電位。
2.內(nèi)標(biāo)元素與分析元素應(yīng)具有相近的沸點(diǎn)，化學(xué)活性及相近的原子量。
3.內(nèi)標(biāo)元素的含量，應(yīng)不隨分析元素的含量變化而變化。
4．內(nèi)標(biāo)線及分析線自吸要小。
5．分析線和內(nèi)標(biāo)線附近的背景應(yīng)盡量小。
6．分析線對(duì)的波長(zhǎng)，強(qiáng)度及寬度也盡量接近。

原子吸收光譜法(AAS)
一. 基本原理:它是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸氣對(duì)特定譜線的吸收作用來(lái)進(jìn)行定量分析的一種方法。
基態(tài)   第一激發(fā)態(tài)，又回到基態(tài)，發(fā)射出光譜線，稱共振發(fā)射線。
同樣從基態(tài)躍迂至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜線稱為共振吸收線（簡(jiǎn)稱為共振線）。

銳線光源
空心陰極燈:即發(fā)射線半寬度遠(yuǎn)小于吸收線半寬度光源.
當(dāng)用線光源時(shí), 可用K0 代替 Kν ,用吸光度表示: A=lgI0/I=lg[1/exp(-K01)]=0.43K01
A= k?N?1                    
銳線光產(chǎn)生原理:在高壓電場(chǎng)下, 陰極向正極高速飛濺放電, 與載氣原子碰撞, 使之電離放出二次電子, 而使場(chǎng)內(nèi)正離子和電子增加以維持電流。 載氣離子在電場(chǎng)中大大加速, 獲得足夠的能量, 轟擊陰極表面時(shí), 可將被測(cè)元素原子從晶格中轟擊出來(lái), 即謂濺射, 濺射出的原子大量聚集在空心陰極內(nèi), 與其它粒子碰撞而被激發(fā), 發(fā)射出相應(yīng)元素的特征譜線-----共振譜線。
化學(xué)計(jì)量火焰    由于燃?xì)馀c助燃?xì)庵扰c化學(xué)計(jì)量反應(yīng)關(guān)系相近，又稱為中性火焰 ，這類火焰, 溫度高、穩(wěn)定、干擾小背景低，適合于許多元素的測(cè)定。
富燃火焰   指燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)元素計(jì)量的火焰。其特點(diǎn)是燃燒不完全，溫度略低于化學(xué)火焰，具有還原性，適合于易形成難解離氧化物的元素測(cè)定；干擾較多，背景高。
貧燃火焰  指助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)計(jì)量的火焰，它的溫度較低，有較強(qiáng)的氧化性，有利于測(cè)定易解離，易電離元素,如堿金屬。
光譜通帶：   W = D?S     
被測(cè)元素共振吸收線與干擾線近，選用W要小，干擾線較遠(yuǎn)，可用大的W，一般單色器色散率一定，僅調(diào)狹縫確定W。
物理干擾: 是指試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液物理性質(zhì)有差別而產(chǎn)生的干擾。粘度、表面張力或溶液密度等變化，影響樣品霧化和氣溶膠到達(dá)火焰的傳遞等會(huì)引起的原子吸收強(qiáng)度的變化。非選擇性干擾。消除方法：配制被測(cè)試樣組成相近溶液，或用標(biāo)準(zhǔn)化加入法。濃度高可用稀釋法
化學(xué)干擾: 化學(xué)干擾是指被測(cè)元原子與共存組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物，影響被測(cè)元素原子化。
電離干擾:在高溫下原子會(huì)電離使基態(tài)原子數(shù)減少, 吸收下降, 稱電離干擾. 消除的方法是加入過(guò)量消電離劑, 所謂的消電離劑, 是電離電位較低的元素, 加入時(shí), 產(chǎn)生大量電子, 抑制被測(cè)元素電離.
光譜干擾:吸收線重疊待測(cè)元素分析線與共存元素的吸收線重疊
背景干擾:背景干擾也是光譜干擾，主要指分子吸與光散射造成光譜背景。分子吸收是指在原子化過(guò)程中生成的分子對(duì)輻射吸收，分子吸收是帶光譜。光散射是指原子化過(guò)程中產(chǎn)生的微小的固體顆粒使光產(chǎn)生散射，造成透過(guò)光減小，吸收值增加。背景干擾，一般使吸收值增加。產(chǎn)生正誤差。
標(biāo)準(zhǔn)加入法:   Ax = k C     A0 = k（C0 + Cx）    Cx = AxC0/（A0-Ax）
標(biāo)準(zhǔn)加入法能消除基體干擾，不能消背景干擾。使用時(shí)，注意要扣除背景干擾。
習(xí)慣靈敏度    現(xiàn)定義：特征濃度，是指產(chǎn)生1%吸收時(shí)，水溶液中某元素的濃度。通常用mg/ml/1%表示
半反應(yīng)式的寫法及電極符號(hào):       Ox +  ne- = Red  
以還原形式表示，規(guī)定金屬電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成電池時(shí)，金屬帶靜電的符號(hào)為正電荷時(shí)，則其電極電位為正值，金屬帶負(fù)電荷時(shí)，則其電極電位為負(fù)值。 推廣之，任何兩電極組成的電池，正者即為“正極”，負(fù)者即為“負(fù)極”。
化學(xué)電池是化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置．能自發(fā)地將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置稱為原電池；而需要從外部電源提供電能迫使電流通過(guò)，使電池內(nèi)部發(fā)生電極反應(yīng)的裝置稱為電解電池。當(dāng)電池工作時(shí)，電流必須在電池內(nèi)部和外部流通，構(gòu)成回路。電流是電荷的流動(dòng)，外部電路是金屬導(dǎo)體，移動(dòng)的是帶負(fù)電荷的電子。電池內(nèi)部是電解質(zhì)溶液，移動(dòng)的是分別帶正、負(fù)電荷的離子。為使電流能在整個(gè)回路中通過(guò)，必須在兩個(gè)電極的金屬／溶液界面處發(fā)生有電子躍遷的電極反應(yīng)，即離子從電極上取得電子，或?qū)㈦娮咏唤o電極。通常將發(fā)生氧化反應(yīng)的電極（離子失去電子）稱為陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極（離子得到電子）稱為陰極。
寫電池式的規(guī)則：
（1）左邊電極進(jìn)行氧化反應(yīng)，右邊電極進(jìn)行還原反應(yīng)。
（2） 電極的兩相界面和不相混的兩種溶液之間的界面、都 用單豎線“︱”表示。當(dāng)兩種溶液通過(guò)鹽橋連接時(shí)，已消除液接電位時(shí)，則用雙豎線“‖”表示。
（3）電解質(zhì)位于兩電極之間。
（4）氣體或均相電極反應(yīng)，反應(yīng)本身不能直接作電極，要用惰性材料作電極，以傳導(dǎo)電流，在表示圖中要指出何種電極材料（如Pt, Au, c等）。
（5）電池中的溶液應(yīng)注明濃（活）度，如有氣體則應(yīng)注明壓力，溫度，若不注明系指攝氏25oC和1大氣壓。
發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極稱為陰極。
而電極的正和負(fù)是由兩電極二者相比較，正者為正，負(fù)者為負(fù)。也就是說(shuō)，陽(yáng)極不一定是正極，負(fù)極也不一定是陰極。
膜電位: 膜電位是膜內(nèi)擴(kuò)散電位和膜與電解質(zhì)溶液形成的內(nèi)外界面的Dinann電位的代數(shù)和。
φM  =  φD外 +  φd  +  φD內(nèi)
選擇電極電位φISE:φISE=φ內(nèi)參+φM＝k* ±RT/FlnαI外
k*內(nèi)包括了φd，φ內(nèi)參，αⅡ，αI內(nèi)常數(shù)。    E電= φ SCE —φISE
對(duì)參比電極的要求要有“三性”（1）可逆性   有電流流過(guò)（μA）時(shí)，反轉(zhuǎn)變號(hào)時(shí)，電位基本上保持不變。（2）重現(xiàn)性   溶液的濃度和溫度改變時(shí)，按Nernst 響應(yīng)，無(wú)滯后現(xiàn)象。（3）穩(wěn)定性   測(cè)量中電位保持恒定、并具有長(zhǎng)的使用壽命。
抗原是一種進(jìn)入機(jī)體后能刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的物質(zhì)．它可能是生物體（如各種微生物），也可能是非生物體（如各種異類蛋白、多糖等）.
設(shè)在鉑電極上電解硫酸銅溶液（裝置見圖15k-l）。當(dāng)外加電壓較小時(shí)，不能引起電極反應(yīng)，幾乎沒(méi)有電流或只有很小電流通過(guò)電解池。如繼續(xù)增大外加電壓，電流略為增加，直到外加電壓增加至某一數(shù)值后，通過(guò)電解池的電流明顯變大。這時(shí)的電極位位稱析出電位(φ析),電池上的電壓稱分解電壓(E分).而發(fā)生的電解現(xiàn)象是,陰極上Cu2+離子比H+離子更易被還原
Faraday定律:電解過(guò)程中，在電極上析出的物質(zhì)的重量與通過(guò)電解池的電量之間的關(guān)系，遵守Faraday定律
電流效率ηe為:     ηe＝ie/（ie+is+iimp）×100％＝ie/ iT ×100％
由恒電流發(fā)生器產(chǎn)生的恒電流通過(guò)電解池，被測(cè)物質(zhì)直接在電極上反應(yīng)或在電極附近由于電極反應(yīng)產(chǎn)生一種能與被測(cè)物質(zhì)起作用的試劑,當(dāng)被測(cè)物質(zhì)作用完畢后，由指示終點(diǎn)的儀器發(fā)出信號(hào)，立即關(guān)掉計(jì)時(shí)器。由電解進(jìn)行的時(shí)間t（S）和電流強(qiáng)度（A），可求算出被測(cè)物質(zhì)的量W（g）。此法又稱為控制電流庫(kù)侖滴定法，簡(jiǎn)稱為庫(kù)侖滴定法。
這種方法并不測(cè)量體積而測(cè)量電量。它與普通容量分析法突出的不同點(diǎn)在于，滴定劑不是由滴定管向被測(cè)溶液中滴加，而是通過(guò)恒電流電解在試液內(nèi)部產(chǎn)生，電生滴定劑的量又與電解所消耗的電量成正比。因此，可以說(shuō)庫(kù)侖滴定是一種以電子作一滴定劑的容量分析。
在電解池中，上述三種傳質(zhì)過(guò)程總是同時(shí)發(fā)生的．然而，在一定條件下起主要作用的往往只有其中的一種或兩種．例如，即使不攪拌溶液，在離電極表面較遠(yuǎn)處液流速度的數(shù)值往往比電極附近的大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因而擴(kuò)散和電遷傳質(zhì)作用可以忽略不計(jì)．但是，在電極表面附近的薄層液體中，液流速度卻一般很小，因而起主要作用的是擴(kuò)散及電遷過(guò)程．如果溶液中除參加電極反應(yīng)的粒子外還存在大量不參加電極反應(yīng)的“惰性電解質(zhì)”，則粒子的電遷速度將大大減?。谶@種情況下，可以認(rèn)為電極表面附近薄層液體中僅存在擴(kuò)散傳質(zhì)過(guò)程．這就是伏安和極譜需要的研究條件。
充電電流(ic)—電容電流—非Faraday電流
擴(kuò)散電流(i)—極限擴(kuò)散電流(id)
             極限電流(iI)=id+ir
遷移電流(im)—電場(chǎng)引起
殘余電流(ir)→iF+ic
氧化電流(ia)—還原電流(ic)
       擴(kuò)散→濃差極化→完全濃差極化
溶出安伏法包含電解富集和電解溶出兩個(gè)過(guò)程．首先是電解富集過(guò)程．它是將工作電極固定在產(chǎn)生極限電流電位（圖）進(jìn)行電解，使被測(cè)物質(zhì)富集在電極上．為了提高富集效果，可同時(shí)使電極旋轉(zhuǎn)或攪拌溶液，以加快被測(cè)物質(zhì)輸送到電極表面．富集物質(zhì)的量則與電極電位、電極面積、電解時(shí)間和攪拌速度等因素有關(guān)。
極譜催化波是一種動(dòng)力波．動(dòng)力波則是一類在電極反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)還受某些化學(xué)反應(yīng)速度所控制的極譜電流．根據(jù)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的情況，可以將其分為三種類型： 先行反應(yīng)簡(jiǎn)稱CE過(guò)程，平行反應(yīng)簡(jiǎn)稱EC（R）過(guò)程，后行反應(yīng)簡(jiǎn)稱EC過(guò)程．

質(zhì)譜法是通過(guò)將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)離子并按質(zhì)荷比(M／Z)大小進(jìn)行分離并記錄其信息的分析方法。所得結(jié)果以圖譜表達(dá)，即所謂的質(zhì)譜圖（亦稱質(zhì)譜，Mass Spectrum）。根據(jù)質(zhì)譜圖提供的信息可以進(jìn)行多種有機(jī)物及無(wú)機(jī)物的定性和定量分析、復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)分析、樣品中各種同位素比的測(cè)定及固體表面的結(jié)構(gòu)和組成分析等。
而在實(shí)際工作中，有時(shí)很難找到相鄰的且峰高相等的兩個(gè)峰，同時(shí)峰谷又為峰高的10％。在這種情況下，可任選一單峰，測(cè)其峰高5％處的峰寬W0.05，即可當(dāng)作上式中的Δm，此時(shí)分辨率定義為   R = m/W0.05
質(zhì)譜儀的分辨本領(lǐng)由幾個(gè)因素決定：（i）離子通道的半徑；(ii）加速器與收集器狹縫寬度；（iii）離子源的性質(zhì)。
質(zhì)譜儀的靈敏度有絕對(duì)靈敏度、相對(duì)靈敏度和分析靈敏度等幾種表示方法。
絕對(duì)靈敏度是指儀器可以檢測(cè)到的最小樣品量；相對(duì)靈敏度是指儀器可以同時(shí)檢測(cè)的大組分與小組分含量之比；分析靈敏度則指輸入儀器的樣品量與儀器輸出的信號(hào)之比。   
質(zhì)量分析器的主要類型有：磁分析器、飛行時(shí)間分析器、四極濾質(zhì)器、離子捕獲分析器和離子回旋共振分析器等。
分子離子峰:試樣分子在高能電子撞擊下產(chǎn)生正離子
分子離子的質(zhì)量對(duì)應(yīng)于中性分子的質(zhì)量，這對(duì)解釋本知質(zhì)譜十分重要。幾乎所有的有機(jī)分子都可以產(chǎn)生可以辨認(rèn)的分子離子峰，有些分子如芳香環(huán)分子可產(chǎn)生較大的分子離子峰，而高分子量的烴、脂肪醇、醚及胺等則產(chǎn)生較小的分子離子峰。若不考慮同位素的影響，分子離子應(yīng)該具有最高質(zhì)量。分子中若含有偶數(shù)個(gè)氮原子，則相對(duì)分子質(zhì)量將是偶數(shù)；反之，將是奇數(shù)。這就是所謂的“氮律”。

由于分子離子峰的相對(duì)強(qiáng)度直接與分子離子穩(wěn)定性有關(guān)，其大致順序是：     芳香環(huán)＞共軛烯＞烯＞脂環(huán)＞羰基化合物＞直鏈碳?xì)浠衔铮?醚＞脂＞胺＞酸＞醇＞支鏈烴      
在同系物中，相對(duì)分子質(zhì)量越大則分子離子峰相對(duì)強(qiáng)度越小。
在低分辨的質(zhì)譜儀上，則可以通過(guò)同位素相對(duì)豐度法推導(dǎo)其化學(xué)式，同位素離子峰相對(duì)強(qiáng)度與其中各元素的天然豐度及存在個(gè)數(shù)成正比，對(duì)于一個(gè)CwHxNyOz的化合物，其同位素離子峰(M+l)+、(M＋2)+與分子離子峰M+的強(qiáng)度之比為
原子熒光光譜法是1964年以后發(fā)展起來(lái)的分析方法。原子熒光光譜法是以原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的發(fā)射光譜分析法。但所用儀器與原子吸收光譜法相近。
原子熒光光譜的產(chǎn)生   氣態(tài)自由原子吸收特征輻射后躍迂到較高能級(jí)，然后又躍遷回到基態(tài)或較低能級(jí)。同時(shí)發(fā)射出與原激發(fā)輻射波長(zhǎng)相同或不同的輻射即原子熒光。
原子熒光為光致發(fā)光，二次發(fā)光，激發(fā)光源停止時(shí)，再發(fā)射過(guò)程立即停止。
原子熒光的類型   原子熒光分為共振熒光，非共振熒光與敏化熒光等三種類型，如圖所示為熒光產(chǎn)生的過(guò)程（見圖）。
(1)共振熒光   發(fā)射與原吸收線波長(zhǎng)相同的熒光為共振熒光。
(2)非共振熒光  熒光的波長(zhǎng)與激發(fā)光不同時(shí)，稱非共振熒光。 ( i. 直躍線熒光，ii. 階躍線熒光，iii.  anti—stores熒光。i和ii均為Stores熒光。）
(3)敏化熒光  受激發(fā)的原子與另一種原子碰撞時(shí)，把激發(fā)能傳遞給另一個(gè)原子使其激發(fā)，后者再?gòu)妮椛湫问饺ゼぐl(fā)而發(fā)射熒光即為敏化熒光。
熒光猝滅      受激原子和其他粒子碰撞，把一部分能量變成熱運(yùn)動(dòng)與其他形式的能量，因而發(fā)生無(wú)輻射的去激發(fā)過(guò)程。

不動(dòng)的一相，稱一為固定相；另一相是攜帶樣品流過(guò)固定相的流動(dòng)體，稱為流動(dòng)相。
不被固定相吸附或溶解的物質(zhì)進(jìn)入色譜柱時(shí)，從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值所需的時(shí)間稱為死時(shí)間
試樣從進(jìn)樣開始到柱后出現(xiàn)峰極大點(diǎn)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為保留時(shí)間
某組份的保留時(shí)間扣除死時(shí)間后稱為該組份的調(diào)整保留時(shí)間，即           tR′ = tR-tM
死體積可由死時(shí)間與流動(dòng)相體積流速F0（L／min）計(jì)算：            VM = tM?F0   
指從進(jìn)樣開始到被測(cè)組份在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所通過(guò)的流動(dòng)相體積。保留體積與保留時(shí)間t。的關(guān)系如下：              VR = tR?F0
某組份的保留體積扣除死體積后，稱該組份的調(diào)整保留體積，即           VR′ = VR- VM
某組份2的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值之比，稱為相對(duì)保留值(必須注意，相對(duì)保留值絕對(duì)不是兩個(gè)組份保留時(shí)間或保留體積之比.)
α總是大于1的 。
W1/2 = 2.354σ   W = 4σ
從色譜流出曲線上，可以得到許多重要信息：
    （l）根據(jù)色譜峰的個(gè)數(shù)，可以判斷樣品中所合組 份的最少個(gè)數(shù)．
    （2）根據(jù)色譜峰的保留值(或位置），可以進(jìn)行定性分析．
      (3) 根據(jù)色譜峰下的面積或峰高，可以進(jìn)行定量分析．
    （4）色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾?，是評(píng)價(jià)色譜柱分離效能的依據(jù)．
    （5）色譜峰兩峰間的距離，是評(píng)價(jià)固定相(和流動(dòng)相)選擇是否合適的依據(jù)．
色譜分析的目的是將樣品中各組分彼此分離，組分要達(dá)到完全分離，兩峰間的距離必須足夠遠(yuǎn)，兩峰間的距離是由組分在兩相間的分配系數(shù)決定的，即與色譜過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。但是兩峰間雖有一定距離，如果每個(gè)峰都很寬，以致彼此重疊，還是不能分開。這些峰的寬或窄是由組分在色譜柱中傳質(zhì)和擴(kuò)散行為決定的，即與色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。因此，要從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面來(lái)研究色譜行為。  
描述這種分配的參數(shù)稱為分配系數(shù)見它是指在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分配達(dá)平衡時(shí)的濃度之比值(K)
分配比又稱容量因子，它是指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達(dá)平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量比。(k)
k值越大，說(shuō)明組分在固定相中的量越多，相當(dāng)于柱的容量大，因此又稱分配容量或容量因子。它是衡量色譜柱對(duì)被分離組分保留能力的重要參數(shù)。k值也決定于組分及固定相熱力學(xué)性質(zhì)。它不僅隨柱溫、柱壓變化而變化，而且還與流動(dòng)相及固定相的體積有關(guān)。
分配比k值可直接從色譜圖測(cè)得。設(shè)流動(dòng)相在柱內(nèi)的線速度為u，組分在柱內(nèi)線速度為us，由于固定相對(duì)組分有保留作用，所以u(píng)s＜u．此兩速度之比稱為滯留因子Rs。
通過(guò)選擇因子α把實(shí)驗(yàn)測(cè)量值k與熱力學(xué)性質(zhì)的分配系數(shù)K直接聯(lián)系起來(lái)，α對(duì)固定相的選擇具有實(shí)際意義。如果兩組分的K或k值相等，則α=1，兩個(gè)組分的色譜峰必將重合，說(shuō)明分不開。兩組分的K或k值相差越大，則分離得越好。因此兩組分具有不同的分配系數(shù)是色譜分離的先決條件。
R值越大，表明相鄰兩組分分離越好。一般說(shuō)，當(dāng)R＜1時(shí)，兩峰有部分重疊；當(dāng)R＝1時(shí)，分離程度可達(dá)98％；當(dāng)R＝1．5時(shí)，分離程度可達(dá)99．7％。通常用R=1.5作為相鄰兩組分已完全分離的標(biāo)志。
［例18-1］有一根 lm長(zhǎng)的柱子，分離組分1和2得到如圖18d5的色譜圖。圖中橫坐標(biāo)l為記錄筆走紙距離。若欲得到 R=1．2的分離度，有效塔板數(shù)應(yīng)為多少？色譜往要加到多長(zhǎng)？
(tM=5min,tR1=45min,tR2=49min,w1=w2=5mm)
解：先求出組分2對(duì)組分1的相對(duì)
保留值r2，1（即α值）
[例18-2] 已知某色譜柱的理論塔板數(shù)為3600,組分A和B在該柱上的保留時(shí)間為27mm和30mm,求兩峰的峰半寬和分離度.
解:∵         w1/2=w/1.7
w1=27/(3600/16)1/2=1.8 mm   
(w1)1/2＝1.8/1.7＝1.06 mm
w2=30/(3600/16)1/2=2.0 mm      
(w2)1/2＝2.0/1.7＝1.18 mm
R＝2(30-27)/(1.8+2)＝6/3.8＝1.6
[例18-3] 已知一色譜柱在某溫度下的速率方程的A=0.08cm; B=0.65cm2/s; C=0.003s, 求最佳線速度u和最小塔板高H.
  解: 欲求 u最佳和H最小,要對(duì)速率方程微分,即
   dH/du＝d(A+B/u+Cu)/du
             ＝-B/u2+C＝0
   而,最佳線速:     u最佳＝(B/C)1/2
        最小板高:     H最?。紸+2(BC)1/2
  可得    u最佳＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/s

   H最?。?.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.1683cm
[例18-4]  已知物質(zhì)A和B在一個(gè)30.0cm柱上的保留時(shí)間分別為16.40和17.63分鐘.不被保留組分通過(guò)該柱的時(shí)間為1.30分鐘.峰寬為1.11和1.21mm,計(jì)算: (1)   柱分辨本領(lǐng);(2)   柱的平均塔板數(shù)目;(3)   塔板高度;(4)   達(dá)到1.5分離度所需的柱長(zhǎng)度;(5)     在較長(zhǎng)柱上把物質(zhì)B洗脫所需要的時(shí)間.
解:  (1)  R=2(17.63-16.40)/(1.11+1.21)=1.06
     (2)  nA=(16.40/1.11)2=3493  
            nB=16(17.63/1.21)2=3397
            nav=(3493+3397)/2=3445=3.44×103
     (3)  H=L/n=30.0/3445=8.708×10-3cm
              =8.71×10-3cm
     (4)  n2=3445×2.25/1.124=6.90×103
                                          源于(n1/n2=R1/R2)2
            L=nH=6.90×103×8.71×10-3=60.1cm
     (5)  tr2=tr1(R2/R1)2=17.63×1.52/1.062
                       =35.3分鐘

紅載體和白色載體:紅色載體適宜于分析非極性或弱極性物質(zhì)。白色載體適宜于分析各種極性化合物。
人為規(guī)定正構(gòu)燒烴的保留指數(shù)為其碳數(shù)乘100,如正己烷和正辛烷的保留指數(shù)分別為600和80O。至于其他物質(zhì)的保留指數(shù)，則可采用兩個(gè)相鄰正構(gòu)烷烴保留指數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。測(cè)定時(shí)，將碳數(shù)為n和n+1的正構(gòu)烷烴加于樣品x中進(jìn)行分析，若測(cè)得它們的調(diào)整保留時(shí)間分別為tr′（Cn），tr′（Cn+1；）和tr′（x）且tr′（Cn）＜tr′（x）＜tr（Cn+1）時(shí)，則組分X的保留指數(shù)可按下式計(jì)算，即
氣相色譜檢測(cè)器是把載氣里被分離的各組分的濃度或質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。目前檢測(cè)器的種類多達(dá)數(shù)十種。根據(jù)檢測(cè)原理的不同，可將其分為濃度型檢測(cè)器和質(zhì)量型檢測(cè)器兩種：   
熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器(濃度型檢測(cè)器)火焰離子化檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器(質(zhì)量型檢測(cè)器)
熱導(dǎo)檢測(cè)器:幾乎對(duì)所有物質(zhì)都有響應(yīng)，通用性好，而且線性范圍寬，價(jià)格便宜，因此是應(yīng)用最廣，最成熟的一種檢測(cè)器。
火焰離子化檢測(cè)器:比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高約103倍；檢出限低，可達(dá)10-12g?S-1
一個(gè)優(yōu)良的檢測(cè)器應(yīng)具以下幾個(gè)性能指標(biāo)：靈敏度高，撿出限低，死體積小，響應(yīng)迅速，線性范圍寬，穩(wěn)定性好。
濃度型檢測(cè)器靈敏度計(jì)算公式 :
質(zhì)量型檢測(cè)器靈敏度計(jì)算公式為：
［例 19．1］進(jìn)樣0.5μL純苯，得色譜峰高h(yuǎn)=6.25cm.半峰寬W1/2=0.25cm苯的密度為0.88g?cm-3，記錄紙走速C1=0.5cm?min-1，檢測(cè)器入口處載氣流速Fc′=30cm3.min-1,記錄儀滿量程為10mV，滿量程寬度25cm，求熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度。
解:     wi＝0.5×10-3cm3×0.88×103mg?cm-3=0.44mg
          C2＝10mV/25cm=0.4mV?cm-1
          Ai＝1.065h?W1/2＝1.065×6.25cm×0.25cm
              ＝1.065×6.25×0.25cm2
將以上各式代人（19-6）式，得
          S＝1.065×6.25×0.25cm2×0.4mV?cm-  1×
                30cm3?min-1/(0.44mg×0.5cm?min-1)
            ＝90．8mV?cm3?mg-l
檢出限定義為：檢測(cè)器恰能產(chǎn)生二倍于噪聲信號(hào)時(shí)的單位時(shí)間（單位：S）引入檢測(cè)器的樣品量（單位：g），或單位體積（單位：cm3）載氣中需含的樣品量。
具體方法是選擇一根極性適宜，任意長(zhǎng)度的色譜柱，測(cè)定兩組分的分離度，然后根據(jù)基本色譜分離方程式，確定柱長(zhǎng)是否適宜。
［例 19．3］在一根1m長(zhǎng)的色譜柱上測(cè)得兩組分的分離度為0.68,要使它們完全分離以(R=1.5),則柱長(zhǎng)應(yīng)為多少？
解根據(jù)式（18-43），有
        
即在其他操作條件不變的條件下，色譜柱長(zhǎng)要選擇5m左右才能使分離度達(dá)R=1.5,組分達(dá)到完全分離。
柱長(zhǎng)的選擇 具體方法是選擇一根極性適宜，任意長(zhǎng)度的色譜柱，測(cè)定兩組分的分離度，然后根據(jù)基本色譜分離方程式，確定柱長(zhǎng)是否適宜。
柱溫的選擇 在使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。
柱溫不能高于固定液的最高使用溫度
進(jìn)樣量的選擇 一般說(shuō)來(lái)，色譜柱越粗、越長(zhǎng)，固定液含量越高，容許進(jìn)樣量越大。
［例19-4］圖19-15為乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲線（柱溫100℃）。由圖中測(cè)得調(diào)整保留距離為：乙酸正丁酯310．0mm，正慶烷174．Omm，正辛烷373．4mm，求乙酸正下酯的保留指數(shù)。

樣品中各組分的定量校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物的定量校正因子之比。
準(zhǔn)確稱量被測(cè)組分和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，混合后，在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)樣分析（注意進(jìn)樣量應(yīng)在線性范圍之內(nèi)），分別測(cè)量相應(yīng)的峰面積，然后通過(guò)公式計(jì)算校正因子，如果數(shù)次測(cè)量數(shù)值接近，可取其平均值。
對(duì)內(nèi)標(biāo)物的要求是：㈠ 樣品中不含有內(nèi)標(biāo)物質(zhì)；㈡ 峰的位置在各待測(cè)組分之間或與之相近；㈢穩(wěn)定、易得純品；㈣ 與樣品能互溶但無(wú)化學(xué)反應(yīng)；㈤ 內(nèi)標(biāo)物濃度恰當(dāng)，使其峰面積與待測(cè)組分相差不太大。
思考題
   1. 氣相色譜的基本設(shè)備包括那幾部分,各有什么作用?
    2．試以塔極高度H做指標(biāo)討論氣相色譜操作條件的選擇。
    3. 試述速率方程式中A、B、C三項(xiàng)的物理意義。
    4. 為什么可用分辨率R作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)。
    5. 能否根據(jù)理論塔板數(shù)來(lái)判斷分離的可能性？為什么？
    6. 對(duì)載體和固定液的要求分別是什么?
    7. 試比較紅色擔(dān)體和白色擔(dān)體的性能,它們各使用在哪些方面?
    8. 固定液可分為哪幾類？為什么這樣劃分？如何選擇固定液。
    9. 色譜定性的依據(jù)是什么，主要有哪些定性方法。
    10．色譜定量分析中為什么要用校正因子？在什么情況下可以不用?
采用了高壓泵、高效固定相和高靈敏度檢測(cè)器，因而具備速度快、效率高、靈敏度高、操作自動(dòng)化的特點(diǎn)。
（l）氣相色譜法分析對(duì)象只限于分析氣體和沸點(diǎn)較低的化合物，它們僅占有機(jī)物總數(shù)的20％。對(duì)于占有機(jī)物總數(shù)近80％的那些高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、摩爾質(zhì)量大的物質(zhì)，目前主要采用高效液相色譜法進(jìn)行分離和分析。
(2)氣相色譜采用流動(dòng)相是惰性氣體，它對(duì)組分沒(méi)有親和力，即不產(chǎn)生相互作用力，僅起運(yùn)載作用。而高效液相色譜法中流動(dòng)相可選用不同極性的液體，選擇余地大，它對(duì)組分可產(chǎn)生一定親和力，并參與固定相對(duì)組分作用的劇烈競(jìng)爭(zhēng)。因此，流動(dòng)相對(duì)分離起很大作用，相當(dāng)于增加了一個(gè)控制和改進(jìn)分離條件的參數(shù)，這為選擇最佳分離條件提供了極大方便。
(3)氣相色譜一般都在較高溫度下進(jìn)行的，而高效液相色譜法則經(jīng)?？稍谑覝貤l件下工作。
總之，高效液相色譜法是吸取了氣相色譜與經(jīng)典液相色譜優(yōu)點(diǎn)，并用現(xiàn)代化手段加以改進(jìn)，因此得到迅猛的發(fā)展。目前高效液相色譜法已被廣泛應(yīng)用于分析對(duì)生物學(xué)和醫(yī)藥上有重大意義的大分子物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸、多糖類、植物色素、高聚物、染料及藥物等物質(zhì)的分離和分析。
一般可分為4個(gè)主要部分：高壓輸液系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)，分離系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)。
液一液分配色譜法（LLPC）液液分配色譜的分離原理基本與液液萃取相同，都是根據(jù)物質(zhì)在兩種互不相溶的液體中溶解度的不同，具有不同的分配系數(shù)。
化學(xué)鍵合相色譜法（CBPC）采用化學(xué)鍵合相的液相色譜稱為化學(xué)鍵合相色譜法，簡(jiǎn)稱鍵合相色譜。
液一固吸附色譜法(LSAC) 當(dāng)流動(dòng)相通過(guò)固定相（吸附劑）時(shí)，吸附劑表面的活性中心就要吸附流動(dòng)相分子。同時(shí)，當(dāng)試樣分子（X）被流動(dòng)相帶入柱內(nèi)，只要它們?cè)诠潭ㄏ嘤幸欢ǔ潭鹊谋Ａ艟鸵〈鷶?shù)目相當(dāng)?shù)囊驯晃降牧鲃?dòng)相溶劑分用）于是，在固定相表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附:
離子交換色譜法（IEC） 離子交換原理和液相色譜技術(shù)的結(jié)合來(lái)測(cè)定溶液中陽(yáng)離子和陰離子的一種分離分析方法。
離子色譜法（IC） 離子色譜法是由離子交換色譜法派生出來(lái)的一種分離方法。通過(guò)分離柱后的樣品再經(jīng)過(guò)抑制柱，使具有高背景電導(dǎo)的流動(dòng)相轉(zhuǎn)變成低背景電導(dǎo)的流動(dòng)相，從而用電導(dǎo)檢測(cè)器可直接檢測(cè)各種離子的含量。
離子對(duì)色譜法（IPC） 離子對(duì)色譜法是將一種（或數(shù)種）與溶質(zhì)離子電荷相反的離子（稱對(duì)離子或反離子）加到流動(dòng)相或固定相中，使其與溶質(zhì)離子結(jié)合形成離子對(duì)，從而控制溶質(zhì)離子保留行為的一種色譜法。
尺寸排阻色譜法（SEC）基于試樣分子的尺寸和形狀不同來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的。體積大的分子不能滲透到孔穴中去而被排阻，較早地被淋洗出來(lái)；中等體積的分子部分滲透；小分子可完全滲透入內(nèi)，最后洗出色譜柱。