1、化学化工分析方法选择-研发分析方法开发初探 作者:金属元素 前言作为一名分析工作者来说,如何把工作做好有关气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)以及化学分析(CA) 的资料,书籍有很多很多,有关于分析方法选择的知识也介绍了很多,其中很多内容虽然很详细,但我们在实践中有时总是力不从心,究其原因是对仪器分析,化学分析综合讲述的文章或资料较少,很多都靠经验去累积、去发现。虽说不同的物质有不同性质，不同分析方法，但其中总有很多规律可循。本文对此做了初步研究，提出一种思路,希望能带给很多人带来帮助,尤其是刚入门的分析人员。同时也希望有不同看法的朋友们、老师们多提宝贵意见。 您可直接留言或发送看法至邮
2、箱 。同行交流可直接与我沟通 qq:444548487。我希望交更多的好朋友.共同学习共同进步。第一章研发分析定义、特点、以及对分析人员要求。 一般的,我把化学化工研发过程中用于原料、中控和产品的定性、定量检测或对于已成熟(指已有药典或国标规定的或已经过验证的) 的分析方法由于没有所需仪器或试剂等原因而不得不再寻找新方法的过程称之为研发分析。研发分析特点：1、 研发分析没有现成的分析方法，绝大部分靠分析人员自己摸索有时经过数月也未必找到满意的方法，难度大是其特点之一。2、在现在市场竞争如此激烈的今天工作速度与效率显的尤为重要，工艺研发已将产品作出，而分析方法尚未找好而影响了进度，不合理的分析方
3、法甚至影响准确度使工艺研发陷入误区导致发货延期、退货等进而影响企业竞争力。可见压力大是研发分析另一特点 。.3、研发产品及工艺变换频繁,要求分析方法不断变换以适应新工艺新产品要求不断优化与改变。4、研发分析更注重产品的纯度对工艺的影响。 对研发分析人员要求：准、快、省、简便、安全。即分析数据要可靠,有一定的指导性；分析速度一定要快；从开发方法到分析出结果要有一定的效率；并节约成本安、简单。这几点就要求分析人员具备非常扎实的基本功,与较为丰富的分析基础知识和实践操作技能。第二章 研发分析方法开发的一般思路 1,常规分析中我们接触最频繁应最为广泛的即气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)以及化
4、学分析(CA)同时很多方法也非常成熟为大家所认可很多成为药典或国标中的方法,并且很多分析室都具备常规化学分析所用试剂,器皿以及气相色谱仪、液相色谱仪等。1但是针对于价格较为昂贵的仪器以及其分析室配备就为许多小型或投入较少的分析室所望而却步了，比如说原子吸收、核磁共振、红外光谱仪、气（液）质联用等，莫说如此就光气相色谱及液相色谱的各种检测器，其昂贵的价格就令我们只得甘心仅拥有最常用的 FID(GC用)、UV(HPLC 用)。其实这并不要紧硬件不足，我们完全可以依靠我们的经验及技术尽力弥补。下面详细说一下分析方法的开发思路。21、综合分析物质的物料物性。分析一化学物质纯度，就必须借助文献、化工词典
5、等尽可能多的掌握其物料物性，其中可能存在的有机物或无机物甚至其一般的化学合成工艺以及化工用途，这些都会对你的分析用很多帮助。试想一下我们连其基本资料都没搞清楚还说分析数据可靠，那真是不可思议了。2、然后根据以上资料综合考虑是采用气相色谱(GC)还是高效液相色谱(HPLC)亦或化学分析(CA) ，就选择哪种分析方式上要考虑是否适合同时兼顾准确度，速度，成本，安全，简便等因素。当然有些物质三种方法都可分析那就必须考虑采用那种方法更合适。3、方法的验证。下面举例说明开发方法思路，由于一些研发工艺的保密性我们只举例些常用的化工原料来说明：如特戊酸含量的分析：一、查明物料物性。中文名称: 三甲基乙酸别
6、名：三甲基醋酸，新戊酸，2.2-二甲基丙酸英 文 名：Pivalic acid; Trimethylacetic acid; 2,2-Dimethylpropanoic acid; Neopentanoic acid分子式: C5H10O2分子量: 102.13CAS 编号：75-98-9分子结构：外观(纯品) ：无色、无味液体（或无色结晶）沸点(常压下) : 163-164熔点: 33-35相对密度：（20/4）0.905折射率：1.393性质描述:特戊酸有一定的腐蚀性，微溶水，易溶于醚、醇。 易溶于乙醇、乙醚，溶于水。生产方法: 1.异丁醇和甲酸在浓硫酸作用下反应得叔戊酸。 2.将硫酸加入
7、高压釜，用一氧化碳置换釜中空气，然后充入一氧化碳使压力达 5MPa 左右。用计量泵加入异丁烯与三氯甲烷的混合液。在 5MPa 左右，室温下搅拌半小时，泄压后将物料倾出至冰水中，在 5-15搅拌 15min。分取三氯甲烷层，用无水硫酸钠干燥、蒸馏，收集 65-70（2.67kPa）馏分，得纯度为 97%的三甲基乙酸。收率 74%。3.叔丁醇与甲酸（98%）在浓硫酸存在下反应制得。用 途: 用于生产烯烃聚合引发剂 TBPP 的原料，也用于生产聚氯乙烯的稳定剂和香料的原料等。戊酸为农药、医药、染料中间体，用于高档涂料聚合引发剂、感光材料、香料、润滑油等。二、分步分析方法选择与比较。在此我们首先了解气
8、相色谱(GC)与 高效液相色谱(HPLC)的区别与联系。相同点：二者都针对有机分析，互为补充，相得益彰并且基本概念及理论基础（如保留值、塔板理论、速率理论、容量因子、分离度等）是一致的。不同点：1、适用物质不尽相同。气相色谱适用于小分子、易气化（沸点低）、热稳定性好的有机物而高效液相色谱适用分子量较大、难气化、不易挥发或对热敏感的物质、离子型化合物及高聚物。2、流动相的不同。气相色谱以气体为流动相（如 N2、H 2、He 等）而 高效液相色谱以液体为流动相（正相以正己烷、四氢呋喃、氯仿等反相以水、乙腈、甲醇等）。3、流动相传输动力不同。气相色谱以高压钢瓶盛装以高压直接推动气体流动而高效液相色谱
9、以高压泵推动液体流动。4、色谱柱不同。气相色谱柱无论是填充柱还是毛细管柱常用的一般至少长 15m，而高效液相色谱柱常用的一般最长不超 30cm。但高效液相色谱柱柱效确远高于气相色谱柱。气相色谱柱无路是极性还是非极性的一般耐高温（极性柱可耐高温达 250-280而非极性柱更是耐高温达 300-320）而高效液相色谱柱一般只能在 50以下使用。5、分离原理不同。气相色谱主要依靠物质沸点不同进行分离，只有两种物质沸点较为接近时，才通过改变色谱柱极性来达到分离目的即物质的极性不同是气相色谱得以分离的次要原因。而高效液相色谱只依靠物质的极性不同来实现分离目的的。6、检测器不同。气相色谱根据检测原理的不同
10、，检测器可分为浓度型检测器（concentration sensitive detector） 和质量型检测器（mass flow rate sensitive detector）。浓度型检测器的电信号大小与组分的浓度成正比，如热导池检测器和电子捕获检测器等。质量型检测器的电信号大小与单位时间内进入检测器的某组分的质量成正比，如氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。1）按原理可分为光学检测器（如紫外、荧光、示差折光、蒸发光散射）、热学检测器（如吸附热）、电化学检测器（如极谱、库仑、安培）、电学检测器（电导、介电常数、压电石英频率）、放射性检测器（闪烁计数、电子捕获、氦离子化）以及氢火焰离子化检
11、测器。我们再来了解一下仪器分析(主要指气相色谱和高效液相色谱 )与化学分析的区别与联系。很多仪器分析要借助化学分析的一些处理手段来处理样品，而化学分析很多操作有被仪器分析所取代。分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学，它包括化学分析和仪器分析两大部分。二者的区别主要有： 一、分析的方法不同： 化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。 而仪器分析（近代分析法或物理分析法）：是基于与物质的物理或物理化学性质而建立起来的分析方法。这类方法通常是测量光、电、磁、声、热等物理量而得到分析结果，而测量这些物理量，一般要使
12、用比较复杂或特殊的仪器设备，故称为“仪器分析” 。仪器分析除了可用于定性和定量分析外，还可用于结构、价态、状态分析，微区和薄层分析，微量及超痕量分析等，是分析化学发展的方向。 二、仪器分析与化学分析的特点不同： 1. 仪器分析适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。g、 灵敏度高，检出限量可降低。如样品用量由化学分析的mL、mg 级降低到仪器分析的L级，甚至更低。而化学分析适合常量分析。2. 仪器分析选择性好。很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。化学分析干扰较大，一般通过掩蔽等方法加以消除。3. 仪器分析操作简便，分析速度快，容易实现自动化。而化学
13、分析多为手工操作相对麻烦。4. 仪器分析相对误差较大。化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。多数仪器分析相对误差较大，一般为5%，不适用于常量和高含量成分分析。5. 仪器分析仪器分析需要价格比较昂贵的专用仪器。而化学分析成本较低一般小型分析室都能开展。三、仪器分析与分析化学的关系： 二者之间并不是孤立的，区别也不是绝对的严格的。a. 仪器分析方法是在化学分析的基础上发展起来的。许多仪器分析方法中的式样处理涉及到化学分析方法（试样的处理、分离及干扰的掩蔽等）；同时仪器分析方法大多都是相对的分析方法，要用标准溶液来校对，而标准溶液大多需要用化学分析方法来标定等。b.
14、 随着科学技术的发展，化学分析方法也逐步实现仪器化和自动化以及使用复杂的仪器设备。 化学方法和仪器方法是相辅相成的。在使用时应根据具体情况，取长补短，互相配合。 四、学习掌握的目标不同： 化学分析主要的内容为：数据处理与误差分析、四大滴定分析法、重量分析法。学习化学分析要求掌握其基本的原理和测定方法，建立起严格的“量”的概念。能够运用化学平衡的理论和知识，处理和解决各种滴定分析法的基本问题，包括滴定曲线、滴定误差、滴定突跃和滴定终点的判断，掌握重量分析法分析化学中的数据处理与误差处理。正确掌握有关的科学实验技能，具备必要的分析问题和解决问题的能力。 仪器分析涉及的分析方法是根据物质的光、电、声
15、、磁、热等物理和化学特性对物质的组成、结构、信息进行表征和测量，学习仪器分析要求掌握的现代分析技术，牢固掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分，对各仪器分析方法的应用对象及分析过程要有基本的了解。可以根据样品性质、分析对象选择最为合适的分析仪器及分析方法。仪器分析法是以物质的物理性质或化学性质为基础的分析方法。因为这类分析方法需要专用的仪器，故称为仪器分析法。最重要的一类是利用物质的光学性质进行测定的，称为光学分析法。另一类是利用溶液的电化学性质的分析方法如电重量分析法、电滴定分析法等。仪器分析法的优点是快速、灵敏度高，操作比较简单，但一般不适用于常量组分的测定。化学分析法是以
16、物质的化学反应为基础的分析方法，主要有重量分析法和滴定分析法等。现在我们知道了气相色谱、高效液相色谱和化学分析的区别与联系后就可以进行方法的选择与开发了。鉴于我们考虑兼顾准确度，速度，成本，安全，简便等因素我们选择方法的思路是能进行气相色谱分析的不进行高效液相色谱分析能进行仪器分析的不进行化学分析。所以特戊酸分析首先考虑气相色谱分析。从特戊酸先前所查的资料和气相色谱分析要求可知进行气相色谱分析是完全可能的。第二章 气相色谱分析方法选择下面就气相色谱分析条件的选择作一介绍。载气的选择：要了解各种载气性质以及与检测器的匹配情况。在热导池体温度与载气流速等实验条件恒定时，检测器的灵敏度决定于载气与组
17、分热导率之差，两者相差越大，电阻R改变越大，检测器越灵敏。若，则不产生信号。现将几种物质的热导率列上表7-2。由表可看出，若用氮气为载气，样品为空气。因为 ，则样品不出峰。氮气的热导率比较小，与多数有机物的热导率一般小于 310W(mK)相差较小，因此用氮气为载气时，灵敏度低，且有时出倒峰。若选用氢气为载气，可获得较高的检测灵敏度，而且不出倒峰，但不安全，并且有一定的还原性做有些物质时要特别的注意。氦气惰性较好各方面比较都很理想，但价格较贵现国内很难买到。综合来说在小型实验室来说氮气为载气还是不错的选择，如果要求苛刻、不计成本那必选氦气。如做痕量分析并所做物质性质稳定的话选氢气较为理想。载气的
18、流速选择：由速率方程式 可知，流速对柱效的影响很大，因踏板高度 H 与分子扩散项中的流/HABuC速成反比，而与传质阻力项中的流速成正比，故必定有一个最佳流速，能使 H 达到最小，柱效最高。 以不同流速下测得的塔板高度 H 为纵坐标， 流速 u 为横坐标作图，可得 H u 关系曲线，如图 21-5 所示。在曲线的最低点，塔板高度 H 最小（ H 最小 ） ，而该点所对 应的流速即为最佳流速（u 最佳 ） ，此时柱效最高。但在实际工作中，为了 缩短分析时间，通常控制的流速稍高于最佳流速。根据速率理论和速率方程可以选择不同的载 气，以便提高柱效。比如，当载气流速较大时，传质阻力项对柱效能的 影响是
19、主要的，应选使C 值变小的载气。相对分子质量小的载气，如 H2、He 等，因为组分在载气中有较大的扩散系数，减小传质阻力，有利于提高柱效；当载气流速较小时，分子扩散项对柱效能的影响是主要的，应选择使 B 值变小的载气。相对分子质量较大的载气，如 N2、Ar 等，因使组分在载气中有较小的扩散系数（见 21.2.2 节） ，抑制轴向扩散，有利于提高柱效。图 21-5 H u 关系曲线气化温度的选择： 气化温度的选择应以保证试样能迅速气化且不分解为准。适当提高气化温度对分离及定量都有利。一般选择的气化温度比柱温高2070。柱温的选择 柱温是一个非常重要的操作变量，直接影响分离效能和分离速度。首先要考
20、虑每种固定液都有一定的使用温度。柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免固定液挥发流失。柱温对组分分离的影响较大，提高柱温使各组分的挥发程度接近，不利于分离，所以，从分离的角度考虑，宜采用较低的柱温。但柱温太低，会使组分在两项中的传质速率大为降低，峰形变宽，柱效能下降，分析时间延长。因此，选择柱温的原则是保证使难分离的组分能达到较好分离效果的前提下，选择尽可能低的柱温，但以保留时间适宜，峰形正常为限。通常归一化方法选择程序升温较好，而内外标选择恒温就可以。进样时间和进样量选择： 进样速度应尽可能快，否则会因试样原始宽度的变大，而造成色谱峰的扩张，甚至使峰变形。一般当用注射器或气体进样阀进样时，要
21、求在一秒钟内完成进样。进样量应保持在使峰面积或峰高与进样量成正比的范围内。检测器性能不同，允许的进样量也不同。液体试样一般进样0.11 L，气体试样一般进样 0.110 mL。色谱柱选择：增加柱长可提高分离效果。但柱长过长，使分析时间延长。所以在满足一定分离度的条件下，应选用尽可能短的色谱柱。填充柱的柱内径一般为 36 mm，毛细管柱的内径0.10.5 mm。固定液的用量选择：担体的表面积较大时，固定液用量可多些，允许的进样量也相应增加。但从速率方程式的传质项中可知，为了减小液相的传质阻力，应使固定液的液膜厚度尽可能薄。但固定液液膜太薄，则允许的进样量也就越少。因此固定液的用量要根据具体情况决
22、定。固定液的配比选择：（指固定液与担体的质量比）一般为 5100 到 25100。担体的比表面积越大，固定液用量的比例可越高。担体的性质和粒度选择：若担体的比表面积大，孔径分布均匀，则固定液易分布均匀，从而可加快传质过程，提高柱效。故应该选用颗粒小且均匀的担体，并尽可能填充均匀，以减少涡流扩散，提高柱效。但粒度过小，填充不易均匀，会使柱压降增大，对操作不利。一般对4 6 mm的柱管，选用60 80目或80 100目的担体较为合适。常用色谱柱为SE-30、OV-1 、OV-101 二甲基硅氧烷 非极性 DB-l、HP-1、CP-Sil5CB、SPB-1 、 007-1、 Rtx-1、BP-1.
23、. 烃类、胺类、酚类、农药、PCBs、挥发油、硫化物等SE-54、SE-52 5苯基，1乙烯基甲基硅氧烷 非极性 DB-5、HP-5、CPSil 8CB、SPB-5、Rtx-5、BP-5. . 药物、芳烃类、酚、酯、生物碱、卤代烃OV-1701 7氰甲基，7苯基甲基硅氧烷 中等极性 DB-1701、HP-1701、BP-10、CPSil 19CB 、 Rtx-1701、SPB-1701. . 药物、农药、除草剂、TMS 、糖OV-17 50苯基甲基硅氧烷 中等极 DB-17、 HP-50、SP2250、CP-Sil 19、Rtx-50 、SPB-50. . 药物、农药、甾类等PEG-20M 聚
24、乙二醇 20M 极性 DB-WAX、HP-Wax 、Carbowax SUPELCOWAX10、CPWAX 52CB. . 醇类、酯、醛类、溶剂、单芳、精油等FFAP 聚乙二醇 20M 对苯二甲酸的反应产物 极性 DB-FFAPHP-FFAP Nuk01、SP-1000. . 醇、酸、酯、醛、腈XE-60、 25氰乙基甲基硅氧烷 中极性 酯、硝基化合物OV-225 25氰乙基，25苯基甲基硅氧烷 中极性 DB，225、HP-225、SP-2330、SPB-225 、 CP-SIL43CB 脂肪酸酯、PUFA、AlditoOV-210 50三氟丙基硅氧烷 极性 DB210、Rtx200. . 极
25、性化合物、有机氯化合物OV-275 50三氟丙基硅氧烷 强极性 DB210 、SP2401 、Rtx200. . 极性化合物、一、固定液非极性：SE30*，OV101，SE54*中极性：OV17，XE60*，OV1701*极 性：PEG20M*，FFAP*，DEGS*二、柱内经（mm）0.20.25 柱效高、负荷量低、流失小0.30.35 负荷量大于毛细口径柱 60%，柱效低0.530.6 大口径毛细柱，负荷量近似填充柱，总柱效远远超过填充柱，分析速度快三、柱长（m）短柱 1015 米 分离少于 10 个组份的样品中长柱 2030 米 分离 1015 个组份的样品长柱 50 米以上分离 50
26、个组份以上的样品四、液膜厚度（m）薄液膜 0.10.2m 低负荷量、高沸点化合物标准液膜 0.250.33m 一般标准毛细柱分析厚液膜 0.51m 符合量较大，低沸点样品特厚液膜 15m 取代填充柱，分析沸点 200以下复杂样品气相色谱检测器选择：热导池检测器（TCD）热导池检测器（thermal conductivity detector）因其结构简单，灵敏度适宜，稳定性好，而且几乎所有物质都有响应，因此是应用最广、最成熟的检测器之一。氢火焰离子化检测器（flame ionization detecter） 属于质量型检测器。它对大多数含碳有机化合物有很高的检测灵敏度，比热导池 检测器的灵敏
27、度高几个数量级，能检测至 1012 g 数量级的痕量有机物。同时因 其结构简单，响应快，稳定性好，故它也是一种比较理想的检测器。 （鉴于现在 氢火焰离子化检测器应用较多这里介绍一下其结构和作用原理，氢火焰离子化检 测器的主要部分是离子室。离子室由气体入口、火焰喷嘴、一对电极和不锈钢外 罩等组成，如图 21-8 所示。流出色谱柱的被测组分与载气在气体入口处与氢气混 合后一同经毛细管喷入离子室，氢气在空气的助燃下，经引燃后燃烧，在燃烧所 产生的高温火焰（约2100）下，被测有机物组分电离成正负离子。因为 在氢火焰附近设有收集极（正极）和极化极（负极） ，在两极之间加有 150 300 V 的极化电
28、压，形成直流电场，所以产生的正负离子在收集极和极化极的电 场作用下，做定向运动形成电流。此电流大小与进入离子室的被测组分的含量之间存在定量关系。但一般在氢火焰中，物质的电离效率很低，大约每 50 万个碳原子中，只有一个碳原子被电离，因此产生的电流很微弱，需经放大器放大后，才能在记录仪上得出色谱峰。氢火焰离子化检测器对大多数的有机化合物有很高的灵敏度，故对痕量有机物的分析非常适宜。但对在氢火焰中不电离的无机化合物，如 CO、CO 2、H 2S、水和氮的氧化物等不能检测。 ）（2）氢气流量选择： 氢气流量的大小将直接影响氢火焰的温度及火焰中的电离过程。若氢气流量太小，火焰温度太低，则被测组图 21
29、-8 氢火焰离子化检测器离子室示意图分分子电离的数太少，产生的电流信号小，检测灵敏度低，且易熄火。但若氢气流量太大，会使噪声变大，故必须控制氢气的流量。当用 N2 作载气时，一般控制 H2 和 N2 的流量比为 1:11:1.5。在最佳氢氮比时，检测器不仅灵敏度高，而且稳定性好。（3）空气流量选择：空气是助燃气体，并为组分电离成正离子提供氧气。空气流量在一定范围内，对响应值有影响。当空气流量较小时，灵敏度也较低。但当空气流量达到某一值后，对响应值几乎不产生影响。一般氢气与空气的流量比为 1:10。（4）极化电压选择： 在氢火焰中电离产生的离子，只有在电场的作用下，才能向两极定向移动产生电流，而
30、且极化电压与检测器的响应值有关。当增加极化电压时，开始阶段响应值增加，而后会趋向一个稳定值。此后继续增加极化电压，检测器的响应值几乎不变。一般选择极化电压为 100 300 V 之间。（5）检测器温度选择：氢火焰离子化检测器的使用温度应控制在 80 200的范围内。在此温度范围内，灵敏度几乎相同。但在80以下时，灵敏度显著下降，一般选择较高温度（280-300） 。气相色谱定量方法选择：1. 归一化法 归一化法适用于试样中所有组分全部流出色谱柱，并在色谱图上出现所有组分色谱峰的情况。假设试样中有 个组分，各组分的质量分别为 m1，m 2，m n，各组分含量的总和为 m，则试样中任一组分 i 的
31、质量分数 wi 可用归一化法（normalization methed）公式计算如下 120%10%i ii nw12inAfff2. 内标法当只需测定试样中某几个组分的含量或试样中的组分不能全部出峰时，可采用内标法（internal standard methed）。测定原理是取一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称取的试样中，然后测得色谱图。根据内标物和试样的质量及相应的峰面积来计算被测组分的含量。设被测组分 i 的质量为 mi，称取的试样质量为 m，试样中加入的内标物质量为 ms，则， iifAssfA两式相除整理后可得 iisf被测组分 i 的质量分数 wi 为10%10iisi sm
32、Afm此法可认为是简化的内标法。如果称量同样量 m 的试样，加入固定量 ms 的内标物，则式（2125）中 项为一常数，10%simf即 常数 （2127）iisAw可见，被测组分的质量分数 wi 与 Ai /As 成正比。若 wi 对 Ai /As 作图 可得一条直线，如图 21-9 所示。根据此直线关系，采用标准曲线法定量十分方便。制作标准曲线时，先将欲测组分的纯物质配成不同浓度的标准 溶液。取一定量的标准溶液和内标物，混合后进样分析，测得 Ai 和 As，以 Ai /As 对标准溶液 浓度作图，可得到标准曲线。分析样品时，取试样和内标物的量应与绘制标准曲线时所用的量相 同，测出试样中被测
33、组分与内标物的峰面积比 Ai /As，再从标准曲线上查出被测组分的浓度。此法不必测出校正因子，消除了某些操作条件的影响，也不需 要严格定量进样，适合于液体试样的分析。另外，此法与内标法相比可减少称量样品和计算数 据的麻烦，适用于工厂质量控制分析。4.外标法外标法(external standard methed)是用欲测组分的纯物质来制作标准曲线的方法。具体方法是取被测组分的纯物质配成一系列不同浓度的标准溶液，分别取一定量进行色谱分析，得出相应的色谱峰。绘制峰面积（或峰高）对相应浓度的标准曲线。然后在同样操作条件下，分析同样量的未知试样，从色谱图上测出被测组分的峰面积（或峰高） ，再从标准曲线
34、上查出被测组分的浓度。当试样中被测组分浓度变化不大时，可不必作标准曲线，而用单点校正法测定，即配制一个与被测组分含量十分接近的标准溶液，分别分析相同量的试样和标准溶液，由被测组分和标准溶液的峰面积比（或峰高比） ，可直接求出被测组分的含量。， iiswAiisAw由于 ws 与 As 均为已知，故可令 ki = ws/As，则可得wi = ki Ai式中 ki 为组分 i 的单位峰面积质量分数的校正值。只要测得 Ai 值，利用 ki 值，由上式即可求出被测组分的质量分数。外标法操作方便，计算简单，但对操作条件的稳定性和进样量的重现性要求比较高，否则会影响结果的准确性。进样针的选择：一般来说，进
35、样针有国产和进口两种，国产针价格便宜， （ 30 元左右） ，一般分析已经足够了，进口针价格昂贵，（一般 100 多元吧）如果你的实验室，是 GMP 管理模式的，或者对分析室成本控制不是很苛刻，那就首选进口针吧。耐用，定量准确。1、根据上面资料分析特戊酸性质比较稳定,、 、沸点适宜，可以进行气相色谱(GC)分析。我们选择以下条件：1.方法提要本方法适用于特戊酸含量的测定。2.仪器设备：仪器：GC-Agilent7890色谱柱： HP-1（ 30 m0.32mm0.5 m）检测器：FID3.测试条件：柱温： 80 （ 1min） 12 /min - 280 (5min)汽化室：280检测室：30
36、0载气：N 2图 21-9 内标标准曲线流速：1.5ML/MIN分流比：1：20燃烧气：H 2助燃气：空气 300ml/min尾吹气：30ml/min运行时间：20min4.样品制备： 直接进样 0.6ul。5.定量方法：面积归一化。由谱图我们可以得到以下信息：如果样品中含有大分子羧酸，由于沸点很高，则很难出峰。克服这个缺点可以选择做高效液相色谱(HPLC)。第三章 液相方法选择那就象气相色谱分析一样首先对色谱分析条件的选择作一介绍。1、流动相的选择：反相色谱的流动相通常以水作基础溶剂，再加入一定量的能与水互溶的极性调整剂，如甲醇、乙腈、四氢呋喃等。极性调整剂的性质及其所占比例对溶质的保留值和
37、分离选择性有显著影响。一般情况下，甲醇-水系统已能满足多数样品的分离要求，且流动相粘度小、价格低，是反相色谱最常用的流动相。但我推荐你采用乙腈-水系统做初始实验，因为与甲醇相比，乙腈的溶剂强度较高且粘度较小，并可满足在紫外 185205nm 处检测的要求，因此，综合来看，乙腈-水系统要优于甲醇-水系统。在分离含极性差别较大的多组分样品时，为了使各组分均有合适的 k 值并分离良好，也需采用梯度洗脱技术。 反相色谱中，如果要在相同的时间内分离同一组样品，甲醇/水作为冲洗剂时其冲洗强度配比与乙腈/水或四氢呋喃/水的冲洗强度配比有如下关系：C 乙腈0.32C 2 甲醇0.57C 甲醇C 四氢呋喃0.6
38、6C 甲醇C 为不同有机溶剂与水混合的体积百分含量。100%甲醇的冲洗强度相当于 89%的乙腈/水或 66%的四氢呋喃/水的冲洗强度。乙腈的毒性是甲醇的 5 倍，是乙醇的 25 倍。价格是甲醇的 67 倍。由于硅胶表面的硅轻基(SiOH)或其他极性基团极性较强，因此，分离的次序是依据样品中各组份的极性大小，即极性较弱的组份最先被冲洗出色谱柱。正相色谱使用的流动相极性相对比固定相低，如:正己烷(Hexane)、氯仿(Choroform) 、二氯甲烷 (Methylene Cloride)等。正相色谱用的固定相通常为硅胶(Silica)以及其他具有极性官能团胺基团，如(NH2，APS) 和氰基团(
39、CN，CPS)的键合相填料。由于硅胶表面的硅轻基(SiOH)或其他极性基团极性较强，因此，分离的次序是依据样品中各组份的极性大小，即极性较弱的组份最先被冲洗出色谱柱。2、流动相ph的选择：大多数反相色谱柱的pH稳定范围是27.5，尽量不超过该色谱柱的pH范围, 一般的C18柱PH值范围都在2-8，流动相的PH值小于 2时，会导致键合相的水解 . 采用反相色谱法分离弱酸（3pKa7）或弱碱（7pKa 8）样品时，通过调节流动相的pH 值，以抑制样品组分的解离，增加组分在固定相上的保留，并改善峰形的技术称为反相离子抑制技术。对于弱酸，流动相的pH 值越小，组分的k 值越大，当pH 值远远小于弱酸的
40、pKa 值时，弱酸主要以分子形式存在；对弱碱，情况相反。分析弱酸样品时，通常在流动相中加入少量弱酸，常用50mmol/L 磷酸盐缓冲液和1%醋酸溶液；分析弱碱样品时，通常在流动相中加入少量弱碱，常用50mmol/L磷酸盐缓冲液和30mmol/L三乙胺溶液。注：流动相中加入有机胺可以减弱碱性溶质与残余硅醇基的强相互作用，减轻或消除峰拖尾现象。所以在这种情况下有机胺（如三乙胺）又称为减尾剂或除尾剂。3、波长选择：首先在可见紫外分光光度计上测量样品液的吸收光谱，以选择合适的测量波长，如最灵敏的测量波长并避开其它物质的干扰。从紫外光谱中还可大体知道在HPLC 中的响应值，如吸收度小于0.5时，HPLC
41、测定的面积将会很小。要了解紫外吸收光谱原理了 紫外可见吸收光谱基础知识同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长 max不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似 max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和 max则不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。生色团：最有用的紫外可见光谱是由 和 n 跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含有 键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或
42、叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基NN、乙炔基、腈基CN 等。助色团：有一些含有 n 电子的基团(如OH 、OR、NH、NHR 、X 等)，它们本身没有生色功能(不能吸收 200nm 的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生 n 共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加) ，这样的基团称为助色团。有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、 n电子。所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；跃迁饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长 7.0）或酸性溶剂（pH6.5）或酸性溶剂（pH6.5）或酸性溶剂（pH 99.9
43、% ;3. 稳定( Na2CO3、CaCO3、Na2C2O4 等）二、常用的基准物质有下列几类：1.酸碱滴定法中常用的邻苯二甲酸氢钾，草酸，碘酸氢钾，碳酸和硼砂等。2.配位滴定法中常用 Cu，Zn，Pb 等金属，有时也用碳酸钙，氧化镁等。3.沉淀滴定法中应用最广的银量法，基准物为 NaCl 或 KCl。4.氧化还原滴定法中常用 K2Cr2O7、As2O3 以及 Cu、Fe 等纯金属5.常用试剂级别级别 1 级 2 级 3 级 生化试剂中文名 优级纯 分析纯 化学纯英文标志 GR AR CP BR标签颜色 绿 红 蓝 咖啡色三.标准溶液的配制:标准溶液具有准确的浓度。配制方法有两种：1.直接法。
44、准确称取一定量的基准物质，溶解后定量的转移至容量瓶中，冲释到刻度，根据称取物质的量和容量瓶的体积计算钙标准溶液的浓度。如直接配制：K2Cr2O7、KBrO32.标定法。先称取一定量试剂配成接近所需浓度的溶液，然后用基准物质测定它的准确浓度。这种操作叫做标定。如标定法配制：NaOH、HCl 、EDTA、KMnO4、I3-举例：酸标准溶液: HCl (HNO3, H2SO4)配制：用市售 HCl(12 molL-1),HNO3(16 molL-1), H2SO4(18 molL-1)稀释.标定：1. Na2CO3, 270-300烘 1hr, MO 或 MR+溴甲酚绿(); 2. 硼砂(Na2B4
45、O72H2O （NaH2BO3+2H3BO3), 60%相对湿度保存, 防失水. pHep=5.1, MR.NaOH 标准溶液的配制与保存配制: 浓 NaOH(饱和 , 含量约 50%, 约 19 molL-1)中 Na2CO3 沉淀除去, 再用煮沸除去 CO2 的去离子水稀释至所需浓度标定: 1.邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4), M r=204.2，pK a2=5.4, PP, 称小样, 平行 3 份.2.草酸(H2C2O42H2O), Mr=126.07，pKa1=1.25, pKa2=4.29, PP, 称大样. 保存: 浓溶液装在带碱石灰Ca(OH)2的瓶中, 从虹吸管中取; 稀溶
46、液注意用橡皮塞塞紧.滴定方法的选择：【一】酸碱滴定法酸碱反应涉及的反应是酸碱反应。该反应的特点是：(1)反应速度快； (2)反应过程简单,副反应少；(3)可以从酸碱平衡关系估计反应进行的程度；(4) 滴定过程中溶液的 H+发生改变,有多种指示剂可供选择指示化学计量点的到达对于酸碱的定义：按布朗斯台德的酸碱定义，凡能给出质子（H+）的物质是酸，凡能接受质子的物质是碱。常用缓冲溶液的配制方法 1. 按比例加入 HA 和 A (NaAc+HAc, NH4Cl+NH3);2. 溶液中H+大, 加过量 A-,溶液中OH- 大 , 加过量 HA;3. 溶液中有 HA,可加 NaOH 中和一部分,溶液中有
47、A-,可加 HCl 中和一部分.缓冲溶液浓度的计算方法有:缓冲容量法、缓冲溶液 pH 计算式法、及摩尔分数法. （一）酸碱滴定法指示剂的选择1、酸碱指示剂的作用原理酸碱指示剂是有机弱酸或有机弱碱，它们的共轭酸碱对具有不同结构，因而呈现不同颜色。改变溶液的 pH 值，指示剂失去或得到质子，结构发生变化，引起颜色的变化。例如甲基橙是一种双色指示剂，在溶液中有下式平衡和相应的颜色变化，增大溶液的H+，若以 Hin 表示指示剂的酸式型体，其颜色称为酸色，In-表示指示剂的碱式型体，其颜色称为碱色。指示剂在溶液中建立下式平衡： HIn H+ + In-KHIn 是指示剂的离解常数，简称指示剂常数。溶液呈
48、现的颜色取决于In-/HIn值，对某种指示剂来说，在指定条件下，KHIn是常数，因此In-/HIn 决定于溶液的H+。由于人眼对颜色的分辨能力有一定限度，只有当 pH 值从 pKHln-1 到 pKHln+1 时,可以明显地看导指示剂从酸色变到碱色。这个范围称为指示剂的变色范围.2、影响指示剂变色范围的因素影响指示剂变色范围的因素是多方面的.对单色指示剂,指示剂的浓度有较大影响对双色指示剂，指示剂的浓度不会影响指示剂的变色范围。但是如果指示剂用量过多，会使色调变化不明显，同时指示剂本身也要消耗滴定剂，因而引入误差温度对指示剂变色范围也有影响。当温度改变时，指示剂的离解常数和水的质子自递常数都有改变，指示剂的变色范围也随之改变。酸碱指示剂 Acid-base Indicators 序号 (No.) 名称(Name) pH 变色范围 (pH transition interval) 酸色 (Acid color) 碱色(Base color) pKa 浓度(Concentration) 1 甲基紫（第一次变色） 0.130.5 黄 绿 0.8 0.1%水溶液 2 甲酚红（第一次变色） 0.21.8 红 黄 - 0.04%乙醇（50%）溶液 3 甲基紫
