谱分析讲义

《中药色谱分析》实验讲义实验一高效液相色谱操作及其参数的测定一、目的要求：1．熟悉高效液相色谱仪的原理和基本方法2．熟悉使用高效液相色谱仪基本操作方法二、实验提要：以高压液体为流动相的液相色谱分析法称高效液相色谱法（HPLC）。

其基本方法是用高压泵将具有一定极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂泵入装有填充剂的色谱柱，经进样阀注入的样品被流动相带入色谱柱内进行分离后依次进入检测器，由记录仪、积分仪或数据处理系统记录色信号或进行数据处理而得到分析结果。

由于高效液相色谱法具有分离效能高、选择性好、灵敏度高、分析速度快、适用范围广（样品不需气化，只需制成溶液即可）、色谱柱可反复使用的特点，在《中国药典》中有50种中成药的定量分析采用该法，已成为中药制剂含量测定最常用的分析方法。

高效液相色谱法按固定相不同可分为液-液色谱法和液-固色谱法；按色谱原理不同可分为分配色谱法（液-液色谱）和吸附色谱法（液-固色谱）等。

目前，化学键合相色谱应用最为广泛，它是在液－液色谱法的基础上发展起来的。

将固定液的官能团键合在载体上，形成的固定相称为化学键合相，不易流失是其特点，一般认为有分配与吸附两种功能，常以分配作用为主。

C18（ODS）为最常使用的化学键合相。

根据固定相与流动相极性的不同，液-液色谱法又可分为正相色谱法和反相色谱法，当流动相的极性小于固定相的极性时称正相色谱法，主要用于极性物质的分离分析；当流动相的极性大于固定相的极性时称反相色谱法，主要用于非极性物质或中等极性物质的分离分析。

在中药制剂分析中，大多采用反相键合相色谱法。

三、实验内容1.高效液相色谱系统组成：（一）高压输液系统由贮液罐、脱气装置、高压输液泵、过滤器、梯度洗脱装置等组成。

1.贮液罐由玻璃、不锈钢或氟塑料等耐腐蚀材料制成。

贮液罐的放置位置要高于泵体，以保持输液静压差，使用过程应密闭，以防止因蒸发引起流动相组成改变，还可防止气体进入。

2.流动相流动相常用甲醇-水或乙腈－水为底剂的溶剂系统。

钢铁看谱分析讲义天津市新天光分析仪器技术有限公司（天津市光学仪器厂）看谱分析法:一、固定电极的选择：分析合金钢中常见合金元素常采用纯铜固定电极，分析铜及其它有色金属时一般使用纯铁固定电极或碳棒固定电极。

二、分析条件：1)激发光源：一般常见金属元素采用电弧光源，分析硅等难激发元素采用火花光源。

2)电极距离：分析试样与固定电极之间的距离一般在2-3mm左右。

三、谱线的识别：光谱的不同部分有着不同的颜色区别，每一颜色的谱线有着不同的排布及不同的亮度，仔细观察光谱时，在整个光谱中还能找到一些特征性比较明显得特征线组，记住这些特征组合后，个别谱线的查找也就比较方便了。

铁光谱是看谱分析最基本的光谱图，无论分析钢铁还是有色金属一般都离不开它。

对铁谱的识别与熟悉是进行看谱分析的重要步骤。

一个熟练的看谱分析工作者必定能熟记铁谱，并运用它来简便地识别其它元素的谱线或利用铁谱线的强度作比较进行元素含量的测定。

它是测定其它元素谱线波长的一把特殊标尺。

初学者应不惜花费时间，集中精力尽快的掌握和熟识铁谱线。

四、铁特征谱图1)紫色区：特征为相当亮的三条谱线，第一第二亮线之间的距离，为第二至第三条之间距离的两倍。

三条线的波长为：438.35nm、440.47nm、441.51nm。

钒线和铬线在附近出现。

2)青兰色区：特征：三条明晰较亮的谱线，三条线中间一条最亮，三条线的波长为：452.52nm、452.86nm、455.12nm。

3)兰绿色区：特征：三组明亮的双线，波长依次为487.13nm、487.21nm、489.07nm、489.15nm、491.90nm、492.05nm。

钨、镍、钴、钒、铬、钛线在附近出现。

4)绿色区：特征：两对明晰的双线组，两对双线附近，无明显得谱线出现，两对线组的波长为504.11nm、504.18nm、504.98nm、504.16nm，钛、钨、镍线在附近出现。

5)黄绿色区：特征：距离和亮度大致相等的四条谱线组，四条线最后一条最亮.它们的波长依次为536.49nm、536.75nm、536.99nm、537.15nm。

Daniel 色谱分析仪培训讲义一、分析系统的构成：Daniel 570在线色谱分析仪主要由以下几个重要部分组成：(1)取样系统：由取样探头、减压阀、微量液体过滤器、微量固体颗粒过滤器、不锈钢取样管及电拌热带组成。

从管道中提取出具有代表性的气体样品，防止气体冷凝，并迅速将样品送入色谱仪中。

(2)分析仪：由恒温炉（在色谱分析仪内部，为色谱柱、柱切换阀、检测器提供精确稳定的温度）、色谱柱（在色谱分析仪内部，采用毛细管填充柱，提供3根分离柱、1根限流柱）、柱切换阀（在色谱分析仪内部，仪器内装有3个柱切换阀）、检测器和主要电子元件组成。

(3)载气：采用纯度为99.95%的高纯氦气（He）(4)标准气：采用具有溯源性的经过检定的已知各组分浓度的混合天然气作为标准气应用,浓度应与管线中气体相似；(5)2350A处理器，自动控制分析仪工作、对色谱峰自动进行处理、自动进行数据计算、自动打印分析报告。

检测器出口因此当样品的流动相流过固定相表面时，样品检测器根据样品到达的先后次序测定各组分及浓度信号，得到色谱图。

通常1次，重复性±0.5‰。

三、色谱仪的组成及结构标气色谱仪组成结构图1 功能介绍—— 载气系统用于通过毛细管运输组分； —— 样气系统用于测量和注入样气到载气中； —— 标气作为自动标定色谱分析仪的标准气； —— 色谱柱用于将样品气分离成单个组分； —— 温度控制箱内至少装有色谱柱和检测器等元件； —— 检测器用于检测载气中携带的组分； —— 控制器用于色谱仪的测量控制和数据处理。

2 符号说明标气成分中各化学式的简写及对应的名称和含量（Mol ％）CH 4 (C1)：Methane 甲烷 89.57％ C 2H 6 (C2)：Ethane 乙烷 5％ C 3H 8 (C3)：Propane 丙烷 1％ I-C4：Iso Butane 异丁烷 0.3％ N-C4：Normal Butane 正丁烷 0.3％ Neo-C5：Neo Pentane 新戊烷 0.1％ I-C5：Iso Pentane 异戊烷 0.1％ N-C5：Normal Pentane 正戊烷 0.1％ C6+：碳六加 0.03％ N 2：Nitrogen 氮气 2.5％ CO 2：Carbon Dioxide 二氧化碳 1％四、控制器面板：分析仪阀门，色谱柱，探测器，加热器，上部XJT 盒（安装在箱内）解码器 放大器分析仪阀门驱动器及温度控制器分析仪阀门开关流量面板上部XJT 盒下部XJT 盒下部XJT 盒电源终端板采样系统阀门驱动板固定基座显示窗黄色绿色红色给分析仪上电进行预热，使分析仪温度稳定，建议运行4小时～8小时；YELLOW：报警已消除，但未确认。

实验荧光光谱分析一、实验目的与要求：1. 了解荧光分光光度计的构造和各组成部分的作用；2. 掌握荧光分光光度计的工作原理；3. 掌握激发光谱、发射光谱及余辉衰减曲线的测试方法。

二、基本概念1. 发射光谱是指发光的能量按波长或频率的分布。

通常实验测量的是发光的相对能量。

发射光谱中，横坐标为波长（或频率），纵坐标为发光相对强度。

发射光谱常分为带谱和线谱，有时也会出现既有带谱、又有线谱的情况。

2. 激发光谱是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长（或频率）变化的曲线。

横坐标为激发光波长，纵坐标为发光相对强度。

激发光谱反映不同波长的光激发材料产生发光的效果。

即表示发光的某一谱线或谱带可以被什么波长的光激发、激发的本领是高还是低；也表示用不同波长的光激发材料时，使材料发出某一波长光的效率。

3. 余辉衰减曲线是指激发停止后发光强度随时间变化的曲线。

横坐标为时间，纵坐标为发光强度（或相对发光强度）。

三、测试仪器激发光谱、发射光谱及余辉衰减曲线的测试采用日本岛津RF-5301PC型荧光分光光度计。

从150W氙灯光源发出的紫外和可见光经过激发单色器分光后，再经分束器照到样品表面，样品受到该激发光照射后发出的荧光经发射单色器分光，再经荧光端光电倍增管倍增后由探测器接收。

另有一个光电倍增管位于监测端，用以倍增激发单色器分出的经分束后的激发光。

光源发出的紫外-可见光或者红外光经过激发单色器分光后，照到荧光池中的被测样品上，样品受到该激发光照射后发出的荧光经发射单色器分光，由光电倍增管转换成相应电信号，再经放大器放大反馈进入A/D转换单元，将模拟电信号转换成相应数字信号，并通过显示器或打印机显示和记录被测样品谱图。

四、样品制备液体试样液体试样应放入专用的液体样品槽中，固定到样品座中。

五、测试过程（一）RF-5301PC荧光分光光度计测试发射、激发光谱及余辉衰减曲线步骤先开机：打开Xe灯开关和主机开关。

开电脑。

双击电脑桌面的“RFPC”程序快捷键进入测试程序，会出现初始化界面，仪器依次检测ROM、RAM、EEPROM 激发狭缝、发射狭缝、激发单色器、发射单色器和基线，初始化完成后，进入到测试界面。

荧光光谱分析一、实验目的1、了解荧光光谱的基本原理；2、熟悉荧光光谱仪的基本原理和操作规程；3、了解荧光光谱的基本分析方法。

二、荧光光谱原理分子吸收辐射后,使其价电子处于不稳定的激发态，随后以光的形式辐射出能量、这称为“光致发光”。

在二次发光的发射过程中，最常见的两种光致发光是分子荧光(fluorescence)和分子磷光(phosphorescence)。

由测量分子荧光和磷光强度而建立起来的定量分析法称为分子荧光分析法和分子磷光分析法。

在化学反应过程中，分子吸收反应释放出的化学能产生激发态物质，这种激发态物质发出的光辐射称为化学发光(chemiluminescence)。

根据化学发光强度或发光总量来确定物质组分含量的分析方法称为化学发光分析法。

化学发光分析、分子荧光分析和磷光分析统称为分子发光分析法。

2.1、荧光及磷光的产生原理含有孤对电子n和π轨道的分子，吸收光能后产生ππ* 和nπ* 电子跃迁。

在通常情况下，基态分子的电子自旋是配对的，净自旋S＝0，光谱项的多重性2S+1＝l，这种状态称为单重态。

电子激发态的多重性也是2S+1。

若有一个电子激发至高能轨道时，当S=0, 此时分子所处的状态就称为激发单重态；若—个电子激发至高能轨道，但S＝1时，即2S+l＝3，这种状态的分子就处于激发三重态。

假若分子中含有奇数电子，则S＝1/2时，分子处于二重态。

在图11-1电子激发能级图中，处于激发态的分子可以有多种辐射形式去激发而回到基态。

首先由于与同类分子或其它分子碰撞，损失一部分能量，产生无辐射跃迁。

然后，若能态的多重性不变(激发单重态向基态单重态跃迁)所产生的辐射称为荧光。

而能态的多重性改变(激发三重态向基态单重态跃迁)时产生的辐射称为磷光。

由图11-1可知，吸收光谱的能级高于荧光光谱能级，荧光光谱能级又高于磷光光谱能级。

所以，荧光波长较磷光短；荧光的寿命约为10-9～10-6s, 而磷光的寿命约为10-3～10s; 一般荧光在常温下即可以发射，但磷光必须在极低的温度下（液氮，-196oC）才可以发射。

实验讲义-库伦、极谱分析控制电流库仑分析实验⼗三控制电流库仑滴定测定未知酸的含量⼀、实验⽬的：学习和掌握库仑滴定法的原理及实验技术。

⼆、基本原理：库仑滴定法是在电解分析的基础上发展起来的。

它是在电解过程中，测量被分析物质直接在电极上反应所消耗的电量或者测量被分析物质间接与电极电解产物进⾏定量反应所消耗的电量来进⾏定量分析的⽅法。

随着精密电⼦仪器的发展，库仑滴定发展更为迅速，不断涌现新的⽅法和多种类型微库仑计。

在⽯油、化⼯、环境监测和有机⽣化等领域得到⼴泛应⽤。

库仑滴定既适⽤于微量亦适⽤于常量物质的测定，是⽬前常量分析⽅法中最准确的⽅法之⼀。

库仑分析的基础是法拉第定律，其关系式为：W = QM/nF =ItM/nF式中W为活性物质在电极上反应的克数,I为电解电流，t为电解时间，Q 为电量（以库仑C为单位），M为反应物的摩尔质量，n 为电⼦转移数，F为法拉第常数（在电极上析出1/nmol物质所需的电量），其值为96487库。

库仑分析⽆需作校正曲线，⽽且测定准确度和精密度都在ppm级，和经典的化学分析法相同。

库仑滴定测量的是电量，因此电极反应的电流效率必须为100﹪，即通过溶液的电量应全部⽤于电解被分析物质，⽽⽆其它副反应发⽣。

库仑滴定法测定未知酸的原理是：H+ 在电极上还原为H2，以酚酞作指⽰剂，当溶液从⽆⾊变为粉红⾊时即到达滴定终点，记录下电解过程中消耗的电量。

通过法拉第公式是可求出未知酸的浓度。

C酸= m酸/ V样= （W酸/ M酸）·1/ V样= （It / nF）·1/ V样式中m酸为未知酸的摩尔数，V样为未知酸的体积。

M酸为未知酸的摩尔质量，I为电解电流，t为电解时间。

三、仪器和试剂：仪器LK2005型电化学⼯作站（天津市兰⼒科化学电⼦⾼技术有限公司）；铂电极⼆⽀；盐桥⼀⽀；试剂盐酸溶液（浓度任意）；磷酸盐缓冲溶液：称取7.8gNaH2PO4·2H2O(AR)和1gNaOH(AR)溶于250mL⽔中，保存在试剂瓶中；0.5％酚酞溶液。

实验一火焰原子发射光谱法测定水样中的钠一、实验目的1. 了解火焰原子发射光谱仪的使用方法。

2. 学习利用火焰原子发射光谱测定水样中Na+含量的方法。

二、基本原理原子发射光谱分析（atomic emission spectrosmetry, AES ），是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。

当试样在等离子体光源中被激发，待测元素会发射出特征波长的辐射，经过分光，并按波长顺序记录下来，根据特征波长谱线的存在情况可以进行定性分析，测量其强度可以进行定量分析。

原子吸收分光光度法测定的是占原子总数99％以上的基态原子，而原子发射光谱测定的是占原子总数不到1％的激发态原子，所以前者的灵敏度和准确度比后者高的多。

但原子吸收光谱法适合分析微量、痕量元素，因此，火焰原子发射光谱法可以分析浓度高的样品。

三、仪器与试剂1. GGX-9 型原子吸收分光光度计（使用发射光谱检测功能）。

2. 空气压缩机（应备有除水、除油、除尘装置）。

3. 乙炔钢瓶。

燃气流量：0.9~1.2 l/min4. 容量瓶（50 mL ，100 mL ，l000 mL），移液管（5 mL），烧杯（100 mL，250 mL）。

5. 氯化钠（光谱纯）。

6. 浓硝酸（分析纯）。

四、实验步骤1. 钠的标准溶液配制（1）标准储备液配制钠标准贮备液：称取光谱纯氯化钠11.7000 g （准确到0.0001 g），用60 mL硝酸溶液溶解，用去离子水准确稀释至1000 mL,摇匀。

此溶液浓度为2 mg/mL （以Na计）。

（2）标准溶液配制取Na标准贮备液（2 mg/mL ）20 mL ,移入100 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀备用，此溶液Na含量为400冯/mL。

2. 工作曲线的绘制分别移取钠的标准溶液0.00 mL, 1.00 mL, 3.00 mL, 4.00 mL, 5.00 mL 于50 mL 容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀。

第六章 谱分析 Spectral Analysis到目前为止，t 时刻变量t Y 的数值一般都表示成为一系列随机扰动的函数形式，一般的模型形式为：∑∞=-+=0j j t jt Y εψμ我们研究的重点在于，这个结构对不同时点t 和τ上的变量t Y 和τY 的协方差具有什么样的启示。

这种方法被称为在时间域(time domain)上分析时间序列+∞∞-}{t Y 的性质。

在本章中，我们讨论如何利用型如)cos(t ω和)sin(t ω的周期函数的加权组合来描述时间序列t Y 数值的方法，这里ω表示特定的频率，表示形式为：ωωωδωωωαμππd t d t Y t )sin()()cos()(0⎰⎰++=上述分析的目的在于判断不同频率的周期在解释时间序列+∞∞-}{t Y 性质时所发挥的重要程度如何。

如此方法被称为频域分析(frequency domain analysis)或者谱分析(spectral analysis)。

我们将要看到，时域分析和频域分析之间不是相互排斥的，任何协方差平稳过程既有时域表示，也有频域表示，由一种表示可以描述的任何数据性质，都可以利用另一种表示来加以体现。

对某些性质来说，时域表示可能简单一些；而对另外一些性质，可能频域表示更为简单。

§6.1 母体谱我们首先介绍母体谱，然后讨论它的性质。

6.1.1 母体谱及性质假设+∞∞-}{t Y 是一个具有均值μ的协方差平稳过程，第j 个自协方差为： )])([(),cov(μμγ--==--j t t j t t jY Y E Y Y假设这些自协方差函数是绝对可加的，则自协方差生成函数为：∑+∞-∞==j j j Y z z g γ)(这里z 表示复变量。

将上述函数除以π2，并将复数z 表示成为指数虚数形式)e xp (ωi z -=，1-=i ，则得到的结果(表达式)称为变量Y 的母体谱：∑+∞-∞=--==j ji j i Y Y eeg s ωωγππω21)(21)(注意到谱是ω的函数：给定任何特定的ω值和自协方差j γ的序列+∞∞-}{j γ，原则上都可以计算)(ωY s 的数值。

实验一气相色谱的基本操作及进样练习一、实验目的(1) 了解气相色谱仪的主要结构组成和应用。

(2) 掌握仪器基本操作和调试程序，熟悉气路运行过程。

(3) 明确热导池检测器的操作注意事项。

(4) 掌握气相色谱进样操作要领，练习微量注射器的使用方法。

二、实验原理通过实验了解气相色谱仪的结构与原理。

气相色谱仪是实现气相色谱过程的仪器，按其使用目的可分为分析型、制备型和工艺过程控制型。

但无论气相色谱仪的类型如何变化，构成色谱仪的5个基本组成部分皆是相同的，它们是载气系统、进样系统、分离系统(色谱柱)、检测系统及数据处理系统。

载气系统：载气是构成气相色谱过程中的重要一相——流动相，一般由高压钢瓶供气。

进样系统：汽化室是进样系统中不可缺少的组成部分，它的作用是把液体样品瞬间加热变成蒸汽，然后由载气带人色谱柱。

分离系统：色谱柱比作气相色谱仪的“心脏”，样品就是在此根据其性质的不同进行分离的。

检测系统：检测器是气相色谱仪的关键部件。

它的作用是将经色谱柱分离后顺序流出的化学组分的信息转变为便于记录的电信号，然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量。

数据处理系统：数据处理系统目前多采用微机型色谱数据处理机和配备操作软件包的工作站，既可对色谱数据进行自动处理，又可对色谱系统的参数进行自动控制。

三、仪器与试剂1．仪器气相色谱仪(GC9790型)；检测器(热导池TCD)；色谱柱(邻苯二甲酸二壬酯DNP)；微量进样器(1 μL)。

2．试剂环己烷(AR)；载气(氮气或氢气，含量99.99%以上)。

四、实验内容1．开机操作步骤(1)通气：首先连接好色谱柱，在检查气路密封良好的情况下，先逆时针旋转钢瓶总阀，调整减压阀输出压力0.4 ~ 0.5 Mpa，调节气相色谱仪上的载气稳压阀(总压)，使其输出压力为0.3Mpa，调节柱前压1和2的稳流阀2~3圈，载气流量氮气约为30mL·min-1，氢气约为40 mL·min-1。

第一章光谱分析的原理一、光谱和光谱分析1、光的本质光有粒子性，又有波动性，它的本质是粒子性的，波动性只是它的某些表现。

研究表明，光、电、磁现象密不可分，光、电、磁现象都是粒子运动时，受自然力作用影响，温度发生变化产生的不同效应。

它们都是我们可以观察到的物质结构间通过粒子运动传递能量现象，有着明显的共同性原理。

这三种现象是粒子流温度差异造成的，其中光效应是温度相对较高的粒子流，电效应次之，磁效应是温度相对较低的粒子流。

根据以上分析，光的本质又可称为是电磁波，根据电磁波波长范围不同，可分为通讯波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线和宇宙线等。

图1-1电磁波的波长范围2、光速、频率和波长光速：是光在真空中的传播速度；C=3×105m/s，C=λ·f，其中：λ为光的波长，f为光的频率。

光在真空中的传播速度是固定不变的。

3、光的色散光的颜色是由光波波长所决定的，一定波长的光线射到眼里就生成一定色的感觉。

可见光的波范围是：380—780nm。

白光是是由许多种波长的光按一定比例混合而成的，透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。

其波长范围为：红640—780nm橙640—610nm黄610—530nm绿505—525nm蓝505—470nm紫470—380nm其中红光波长最长，紫光波长最短，中间各种色光由红到紫递减。

单色光：只有一种波长，不能再行分解的光叫做单色光；复色光：含有若干种波长成份的混合光就叫做复色光。

光的色散：复色光分解成单色光的现象，叫做光的色散。

光谱：由色散形成的光按一定次序排列的光带叫做“光谱”。

4、光谱的分类光谱又分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱。

发射光谱：因物质的原子、离子或分子由较高能态向较低能态或基态跃迁而产生的光谱，称为发射光谱。

由发光体所发出的光直接得到的光谱都是发射光谱。

吸收光谱：物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态过渡到较高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱，称为吸收光谱。