离子迁移谱BreathSpec?
1、产品简介：
BreathSpec?是集快速气相色谱仪和离子迁移谱仪于一体的高选择性、高灵敏度气体分析检测仪。数分钟内得出并标示典型的探测结果，分辨率可达ppt水平。取样便捷，操作简单，数据可靠，针对不同的疾病可生成数据库并用于临床疾病研究。
2、产品特点：
·重量15.5千克，尺寸449×375×177mm
·内置电脑，可独立操作
·可设置方法开发的所有相关参数（离子迁移管温度、色谱柱温度、载气流量、漂移气流量等）·净化模式
·分析时间5-10min
·直接对着CO2和O2肺活量计吹气检测
·远低于豁免值的放射性离子源3H
·气相色谱柱预分离
·自动进行清洗
·软件调节正负离子模式
·内置2G记忆卡进行数据储存，多种输出端口
·手动或者全自动分析过程（包括数据采集、分析、显示、数据输出）
3、应用领域：
·人体呼出代谢物快速筛查
·吸烟对人体代谢的影响（吸烟后呼出组分分析）
·在线监测手术过程中呼出麻醉剂异丙酚分析（血清中异丙酚分析）
·药物代谢动力学研究（人体呼出丙戊酸代谢物分析、桉油精释放动力学研究） ·人体炎症发烧引起的呼出组分分析
·人体肉状瘤病患者呼出组分分析肺癌患者呼出组分分析
·人体肉状瘤病患者呼出组分分析
·肺癌患者呼出组分分析
·糖尿病患者呼出组分监测
4、技术参数：
工作原理离子迁移光谱（IMS）
电离源?-射线源
放射源氚，3H
活性300MBq,低于欧洲原子能共同体准则规定的1GBq
漂移电压极
性
正和负（可切换）
采样直接通过用口吹，通过精确的肺功能仪控制
检测限半定量，一般低于ppbv级别
动态范围1-3个数量级
显示屏 6.4液晶显示屏，VGA-显示
输入单元旋转脉冲编码器
处理器400MHz X-scale
数据采集超快速ADIO板
数据存储2GB闪存卡
通讯RS232，USB，以太网
硬件接口2个9针D-Sub接口（用于调制解调器，控制台），15针D-Sub接口（用于外部设备）RJ45接口（用于数字解调器或SSH协议），2个USB-A接口
电源100-240V AC，50-60Hz（外部电源），24V DC/5A,XLR 连接器（内部）
耗电量<180瓦
尺寸449×375×177mm（宽×长×高）
重量15.5kg
外箱兼容式19”，IP20级别密封，遵循EMC认证冷却轴心风扇，温度控制，最大5.5m3/h
气体管道接
气体进出口为3mm的不锈钢Swagelok接头头
第七章电解质溶液练习题 一、判断题： 1．溶液是电中性的，正、负离子所带电量相等，所以正、负离子离子的迁移数也相等。2．离子迁移数与离子速率成正比，某正离子的运动速率一定时，其迁移数也一定。3．离子的摩尔电导率与其价态有关系。 4．电解质溶液中各离子迁移数之和为1。5．电解池通过l F电量时，可以使1mol物质电解。 6．因离子在电场作用下可以定向移动，所以测定电解质溶液的电导率时要用直流电桥。7．无限稀电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正、负离子无限稀摩尔电导率之和，这一规律只适用于强电解质。 8．电解质的无限稀摩尔电导率Λ可以由Λm作图外推到c1/2 = 0得到。 9．德拜—休克尔公式适用于强电解质。 10．若a(CaF2) = 0.5，则a(Ca2+) = 0.5，a(F-) = 1。 二、单选题： 1．下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大：（） (A) 0.1M KCl水溶液； (B) 0.001M HCl水溶液； (C) 0.001M KOH水溶液； (D) 0.001M KCl水溶液。 2．对于混合电解质溶液，下列表征导电性的量中哪个不具有加和性：（） (A) 电导； (B) 电导率；(C) 摩尔电导率； (D) 极限摩尔电导。 3．在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶液的浓度，则溶液的电导率κ与摩尔电导Λm变化为：（） (A) κ增大，Λm增大； (B) κ增大，Λm减少； (C) κ减少，Λm增大； (D) κ减少，Λm减少。 4．在一定的温度下，当电解质溶液被冲稀时，其摩尔电导变化为：（） (A) 强电解质溶液与弱电解质溶液都增大； (B) 强电解质溶液与弱电解质溶液都减少； (C) 强电解质溶液增大，弱电解质溶液减少； (D) 强弱电解质溶液都不变。 5．分别将CuSO4、H2SO4、HCl、NaCl从0.1mol·dm-3 降低到0.01mol·dm-3，则Λm变化最大的是：（） (A) CuSO4 ； (B) H2SO4 ； (C) NaCl ； (D) HCl 。 6．影响离子极限摩尔电导率λ的是：①浓度、②溶剂、③温度、④电极间距、⑤离子电荷。（） (A) （1）（2）； (B) （2）（3）；(C) （3）（4）； (D) （2）（3）（5）。7．科尔劳施的电解质当量电导经验公式Λ = Λ∞ - Ac1/2，这规律适用于：（）(A)弱电解质溶液；(B)强电解质稀溶液 (C)无限稀溶液 (D)浓度为1mol·dm-3的溶液。8．已知298K，?CuSO4、CuCl2、NaCl的极限摩尔电导率λ∞分别为a、b、c(单位为S·m2·mol-1)，那么Λ∞(Na2SO4)是：（） (A) c + a - b； (B) 2a - b + 2c；(C) 2c - 2a + b； (D) 2a - b + c。9．相同温度下，无限稀时HCl、KCl、CdCl2三种溶液，下列说法中不正确的是：（） (A) Cl-离子的淌度相同； (B) Cl-离子的迁移数都相同；
有机化学中重排反应 有机化学中重排反应很早就被人们发现，研究并加以利用。第一次被Wohler发现的，由无 机化合物合成有机化合物，从而掀开有机化学神秘面纱的反应一加热氰酸铵而得到尿素，今 天也被化学家归入重排反应的范畴。一般地，在进攻试剂作用或者介质的影响下，有机分 子发生原子或原子团的转移和电子云密度重新分布，或者重键位置改变，环的扩大或缩小，碳架发生了改变，等等，这样的反应称为是重排反应。 按照反应的机理，重排反应通常可分为亲核反应、亲电反应、自由基反应和周环反应四大类。 也有按照不同的标准，分成分子内重排和分子间重排，光学活性改变和不改变的重排反应，一、亲核重排 重排反应中以亲核重排为最多，而亲核重排中又以1，2重排为最常见。 (一)亲核1, 2重排的一般规律 1?亲核1，2重排的三个步骤：离去基团离去，1, 2基团迁移，亲核试剂进攻2?发生亲核1，2重排的条件 (1 )转变成更稳定的正离子(在非环系统中，有时也从较稳定的离子重排成较不稳定的离子) (2)转变成稳定的中性化合物 (3 )减小基团间的拥挤程度，减小环的张力等立体因素。 (4)进行重排的立体化学条件：带正电荷碳的空 p轨道和相邻的C—Z键以及a碳和B碳应共平面或接近共平面 (5)重排产物在产物中所占的比例不仅和正电荷的结果有关，而且和反应介质中存在的亲核试剂的亲核能力有关 3?迁移基团的迁移能力 (1)多由试验方法来确定基团的固有迁移能力 (2 )与迁移后正离子的稳定性有关 (3)邻位协助作用 (4 )立体因素 4?亲核1, 2重排的立体化学： (1 )迁移基：构象基本保持，没有发现过构型反转，有时有部分消旋 (2)迁移终点：取决于离去及离去和迁移基进行迁移的相对时机 5?记忆效应：后一次重排好像和第一次重排有关，中间体似乎记住了前一次重排过程 (二)亲核重排主要包括基团向碳正离子迁移，基团向羰基碳原子迁移，基团向碳烯碳原子 迁移，基团向缺电子氮原子转移，基团向缺电氧原子的迁移，芳香族亲核重排，下面就这六种迁移作简要介绍： 1.基团向碳正离子迁移： (1)Wagner-Meerwein重排：烃基或氢的1, 2移位，于是醇重排成烯 (2)片那醇重排：邻二醇在酸催化下会重排成醛和酮
离子迁移谱BreathSpec? 1、产品简介： BreathSpec?是集快速气相色谱仪和离子迁移谱仪于一体的高选择性、高灵敏度气体分析检测仪。数分钟内得出并标示典型的探测结果，分辨率可达ppt水平。取样便捷，操作简单，数据可靠，针对不同的疾病可生成数据库并用于临床疾病研究。 2、产品特点： ·重量15.5千克，尺寸449×375×177mm ·内置电脑，可独立操作 ·可设置方法开发的所有相关参数（离子迁移管温度、色谱柱温度、载气流量、漂移气流量等）·净化模式 ·分析时间5-10min ·直接对着CO2和O2肺活量计吹气检测 ·远低于豁免值的放射性离子源3H ·气相色谱柱预分离 ·自动进行清洗 ·软件调节正负离子模式 ·内置2G记忆卡进行数据储存，多种输出端口 ·手动或者全自动分析过程（包括数据采集、分析、显示、数据输出） 3、应用领域：
·人体呼出代谢物快速筛查 ·吸烟对人体代谢的影响（吸烟后呼出组分分析） ·在线监测手术过程中呼出麻醉剂异丙酚分析（血清中异丙酚分析） ·药物代谢动力学研究（人体呼出丙戊酸代谢物分析、桉油精释放动力学研究） ·人体炎症发烧引起的呼出组分分析 ·人体肉状瘤病患者呼出组分分析肺癌患者呼出组分分析 ·人体肉状瘤病患者呼出组分分析 ·肺癌患者呼出组分分析 ·糖尿病患者呼出组分监测 4、技术参数： 工作原理离子迁移光谱（IMS） 电离源?-射线源 放射源氚，3H 活性300MBq,低于欧洲原子能共同体准则规定的1GBq 漂移电压极 性 正和负（可切换） 采样直接通过用口吹，通过精确的肺功能仪控制 检测限半定量，一般低于ppbv级别 动态范围1-3个数量级 显示屏 6.4液晶显示屏，VGA-显示 输入单元旋转脉冲编码器 处理器400MHz X-scale 数据采集超快速ADIO板 数据存储2GB闪存卡 通讯RS232，USB，以太网 硬件接口2个9针D-Sub接口（用于调制解调器，控制台），15针D-Sub接口（用于外部设备）RJ45接口（用于数字解调器或SSH协议），2个USB-A接口 电源100-240V AC，50-60Hz（外部电源），24V DC/5A,XLR 连接器（内部）
离子迁移谱技术及其在生命分析化学中应用* 李刚陈强赵建龙 (中国科学院上海微系统与信息技术研究所生物芯片实验室上海200050) 摘要离子迁移谱技术是一种气相环境下的电泳检测技术,具有快速、灵敏、运行成本低等特点。作为一种重要的痕量化学物质检测技术,现已广泛应用于化学毒剂探测和机场、海关的毒品与爆炸物检测。近年来,离子迁移谱技术与电喷雾和基质辅助解吸附等离子化技术的结合,以及与质谱技术的联用,使得该技术的应用迅速拓展到生物医学领域。本文介绍离子迁移谱技术的主要原理并综述离子迁移谱技术在蛋白质化学、临床化学和药物化学等方面的应用。 关键词离子迁移谱生命分析化学蛋白质化学临床化学药物化学 引言 离子迁移谱(ion mobility spectrometry,I MS),又称等离子色谱,是一种气相环境下电泳技术,它是根据分析物分子质量、电荷和碰撞截面(即大小和形状)来分离和辨别分析物。由于基于该技术构建的仪器具有简单、轻便的特性和突出的灵敏度,早在20世纪70年代I MS技术曾在分析检测领域引起广泛兴趣。最初I MS技术的研究和开发应用主要在环境监测领域和作为气相色谱检测器方面。但是,由于I MS理论不能很好地利用类似气相色谱或质谱的理论加以解释,因此经过一个短暂的繁荣期以后,从1974年至1979年有关IMS的文章明显减少,该阶段I MS技术也基本处于停滞状态。在20世纪80年代中期,由于恐怖活动和毒品走私活动的日益猖獗,迫切需要发展快速灵敏的检测系统用于爆炸物和毒品的现场检测,因此I MS仪器和应用方面的研究又重新活跃起来,在过去的20多年里I MS技术有长足的发展,并已经逐步成为目前最受分析界宠爱的一种技术手段112,主要应用于挥发性有机化合物的分析,并且已经在军事和民用方面发挥重要作用12~42,在机场和车站用于爆炸物和走私毒品的检测;进行化学毒剂的监测。最近,各种离子化技术的进步,又为I MS技术拓展其应用领域铺平道路。该技术通过与电喷雾离子化技术(electrospray ionization,ESI)和基质辅助激光解吸附离子化技术(matrix-assisted laser-desorption ionization,MALDI)偶联开始在生物大分子分析15~72、细菌病毒检测分类18~102、药物有效成分分析111~132、生物体代谢产物检测114,152等方面显露出很好的应用前景。1IM S技术工作原理 目前IMS仪主要分为两种:一种是传统的I MS 仪,另一种是强场模式IMS仪。 111传统的IMS仪 此仪器工作原理主要是基于产物离子(样品分子经离子化形成的产物)在大气压条件下弱电场中迁移率差异来实现分离鉴别,它通常包括离子化区、离子门、漂移区和探测器4个主要组成部分(见图1)。其基本工作流程和具体操作可参见C reaser等人的综述1162 。 图1离子迁移谱仪基本结构示意图 112强场模式IMS仪 强场模式I MS仪是利用离子迁移率在强场和弱场下的差异来分离和鉴别离子的,又称为强场非对称波形离子迁移谱(high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry,FAI MS)或差分离子迁移谱(dif-ferential ion mobility spectrometry,DMS)。其基本结构和组成(见图2)。强场模式I MS仪利用在漂移管横向施加一个非对称电场和一个线性变化的低压补偿直流电压,从而产生一个离子迁移率针对扫描电压的离子迁移图谱,实现样品的分析鉴定。基本的工 31
411 4.5.1离子电导(率)与扩散(系数)的关系 离子电导就是在电场作用下的离子扩散。 电流密度为 x n Dq J ??-=1 (与扩散联系-微观) 当有电场存在时，其所产生的电流密度： x U E J ??-==σσ2 (与电场联系-宏观) 式中U 为电势。 总电流密度J t ： x U x n Dq J t ??-??-=σ 根据玻尔兹曼分布规律，建立下式： ) exp(B 0T K qU n n -= 式中n 0为常数。 浓度梯度为 x U T K qn x n ??- =??B
412 x U x n Dq J t ??-??-=σ x U T K qn x n ??-=??B 设：处于热平衡状态下 J t =0 !!! 因此在热平衡时有 x U x U T K nDq J t ??-??==σ B 2 T K nq D B 2 =σ (4-49) T K q D q n B ??=σ (4-49) 称为能斯脱-爱因斯坦方程 此方程建立了离子电导率与扩散系数的联系，是一个重要公式。 扩散系数D 和离子迁移率μ的关系： T K q D B =μ T BK T K q D B B == μ (4-50) 式中B 称为离子绝对迁移率。
413 4.5.2离子迁移率 某一间隙离子热振动次数为 )e x p (61B T K U v -=Γ 加上电场后，由于电场力的作用，晶体中间隙离子的势垒不再对称 λqE U 2 1 =? 顺电场方向和逆电场方向间隙离子单位时间内跃迁的次数分别为 ] )(exp[6] )(exp[6B B T K U U v T K U U v ?+-=Γ?--=Γ逆顺
第九章电解质溶液练习题 一、判断题： 1．溶液是电中性的，正、负离子所带总电量相等，则正、负离子离子的迁移数也相等。2．离子迁移数与离子速率成正比，某正离子的运动速率一定时，其迁移数也一定。 3．离子的摩尔电导率与其价态有关系。 4．电解质溶液中各离子迁移数之和为1。 5．电解池通过l F电量时，可以使1mol物质电解。 6．因离子在电场作用下可以定向移动，所以测定电解质溶液的电导率时要用直流电桥。 7．无限稀电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正、负离子无限稀摩尔电导率之和，这一规律只适用于强电解质。 8．电解质的无限稀摩尔电导率Λ∞ m可以由Λm作图外推到c1/2 = 0得到。 下列关系式是否正确： (1) Λ∞,1＜Λ∞,2＜Λ∞,3＜Λ∞,4 （2）κ1＝κ2＝κ3＝κ4 (3)Λ∞,1＝Λ∞,2＝Λ∞,3＝Λ∞,4 (4)Λm,1＝Λm,2＝Λm,3＝Λm,4 10．德拜—休克尔公式适用于强电解质。 11．对于BaCl2溶液，以下等式成立： (1) a = γb/b0；(2) a = a+·a - ； (3) γ± = γ+·γ - 2； (4) b = b+·b-；(5) b±3 = b+·b-2； (6) b± = 4b3。12．若a(CaF2) = 0.5，则a(Ca2+) = 0.5 ，a(F－) = 1。 二、单选题： 1．下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大：
(A) 0.1M KCl水溶液；(B) 0.001M HCl水溶液； (C) 0.001M KOH水溶液；(D) 0.001M KCl水溶液。 2．对于混合电解质溶液，下列表征导电性的量中哪个不具有加和性： (A) 电导；(B) 电导率； (C) 摩尔电导率；(D) 极限摩尔电导。 3．在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶液的浓度，则溶液的电导率κ与摩尔电导Λm变化为： (A) κ增大，Λm增大；(B) κ增大，Λm减少； (C) κ减少，Λm增大；(D) κ减少，Λm减少。 4．在一定的温度下，当电解质溶液被冲稀时，其摩尔电导变化为： (A) 强电解质溶液与弱电解质溶液都增大； (B) 强电解质溶液与弱电解质溶液都减少； (C) 强电解质溶液增大，弱电解质溶液减少； (D) 强弱电解质溶液都不变。 5．分别将CuSO4、H2SO4、HCl、NaCl从0.1mol·dm－3降低到0.01mol·dm－3，则Λm变化最大的是： (A) CuSO4 ；(B) H2SO4 ； (C) NaCl ；(D) HCl 。 6．影响离子极限摩尔电导率λ∞ m的是：①浓度、②溶剂、③温度、④电极材料、 ⑤离子电荷。 (A) ①②③；(B) ②③④； (C) ③④⑤；(D) ②③⑤。 7．科尔劳施的电解质溶液经验公式Λ＝Λ∞－Ac1/2，这规律适用于： (A) 弱电解质溶液；(B) 强电解质稀溶液； (C) 无限稀溶液；(D) 浓度为1mol·dm－3的溶液。 8．已知298K，?CuSO4、CuCl2、NaCl的极限摩尔电导率Λ∞分别为a、b、c(单位为S·m2·mol－1)，那么Λ∞(Na2SO4)是： (A) c＋a－b；(B) 2a－b＋2c； (C) 2c－2a＋b； (D) 2a－b＋c。 9．已知298K时，(NH4)2SO4、NaOH、Na2SO4的Λ∝分别为3.064×10－2、2.451×10－2、 2.598×10－2 S·m2· mol－1，则NH4OH的Λ∝为：（单位S·m2·mol－1） (A) 1.474×10－2；(B) 2.684×10－2； (C) 2.949×10－2；(D) 5.428×10－2。 10．相同温度下，无限稀时HCl、KCl、CdCl2三种溶液，下列说法中不正确的是： (A) Cl－离子的淌度相同； (B) Cl－离子的迁移数都相同；