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在檢測領(lǐng)域，有四大名譜，也是檢測領(lǐng)域的“四大天王”分別為色譜、光譜、質(zhì)譜、波譜，在檢測特色和適用范圍上各有不同，但總有一款適合你!
質(zhì)譜分析分子、原子、或原子團(tuán)的質(zhì)量的，可以推測物質(zhì)的組成，一般用于定性分析較多，也可定量。
色譜是一種兼顧分離與定量分析的手段，可分辨樣品中的不同物質(zhì)。
光譜定性分析，確定樣品中主要基團(tuán)，確定物質(zhì)類別。從紅外到X射線，都是光譜，其應(yīng)用范圍差別很大，是對分子或原子的光譜性質(zhì)進(jìn)行分析解析的。
波譜通常指四大波譜，核磁共振(NMR),物質(zhì)粒子的質(zhì)量譜-質(zhì)譜(MS),振動光譜-紅外/拉曼(IR/Raman),電子躍遷-紫外(UV)。
01
光譜分析法
光譜分析
由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成和相對含量。
光譜分析時，可利用發(fā)射光譜，也可以利用吸收光譜。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)10皮克，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線，因而能夠把它檢查出來。
光譜的分類
按波長區(qū)域不同，光譜可分為紅外光譜、可見光譜和紫外光譜。
按產(chǎn)生的本質(zhì)不同，可分為原子光譜和分子光譜。
按產(chǎn)生的方式不同，可分為發(fā)射光譜、吸收光譜和散射光譜。
按光譜表現(xiàn)形態(tài)不同，可分為線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜。
分光光譜技術(shù)可用于：
通過測定某種物質(zhì)吸收或發(fā)射光譜來確定該物質(zhì)的組成;
通過測量適當(dāng)波長的信號強(qiáng)度確定某種單獨(dú)存在或其他物質(zhì)混合存在的一種物質(zhì)的含量;
通過測量某一種底物消失或產(chǎn)物出現(xiàn)的量同時間的關(guān)系，示蹤反應(yīng)過程。
鑒定分子式、結(jié)構(gòu)式的方法
紫外光譜：反應(yīng)分子中共軛體系狀況;
紅外光譜：光能團(tuán)鑒定、分子中環(huán)、雙鍵數(shù)目。
光譜法的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)分析速度較快 原子發(fā)射光譜用于煉鋼爐前的分析，可在l～2分鐘內(nèi)，同時給出二十多種元素的分析結(jié)果。
(2)操作簡便 有些樣品不經(jīng)任何化學(xué)處理，即可直接進(jìn)行光譜分析，采用計算機(jī)技術(shù)，有時只需按一下鍵盤即可自動進(jìn)行分析、數(shù)據(jù)處理和打印出分析結(jié)果。在毒劑報警、大氣污染檢測等方面，采用分子光譜法遙測，不需采集樣品，在數(shù)秒鐘內(nèi)，便可發(fā)出警報或檢測出污染程度。
(3)不需純樣品 只需利用已知譜圖，即可進(jìn)行光譜定性分析。這是光譜分析一個十分突出的優(yōu)點(diǎn)。
(4)可同時測定多種元素或化合物 省去復(fù)雜的分離操作。
(5)選擇性好 可測定化學(xué)性質(zhì)相近的元素和化合物。如測定鈮、鉭、鋯、鉿和混合稀土氧化物，它們的譜線可分開而不受干擾，成為分析這些化合物的得力工具。
(6)靈敏度高 可利用光譜法進(jìn)行痕量分析。目前，相對靈敏度可達(dá)到千萬分之一至十億分之一，靈敏度可達(dá)10-8g~10-9g。
(7)樣品損壞少 可用于古物以及刑事偵察等領(lǐng)域。
隨著新技術(shù)的采用(如應(yīng)用等離子體光源)，定量分析的線性范圍變寬，使高低含量不同的元素可同時測定。還可以進(jìn)行微區(qū)分析。
局限性：光譜定量分析建立在相對比較的基礎(chǔ)上，必須有一套標(biāo)準(zhǔn)樣品作為基準(zhǔn)，而且要求標(biāo)準(zhǔn)樣品的組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)應(yīng)與被分析的樣品基本一致，這常常比較困難。
02
質(zhì)譜分析法
是將不同質(zhì)量的離子按質(zhì)荷比的大小順序收集和記錄下來，得到質(zhì)譜圖。用質(zhì)譜圖進(jìn)行定性、定量分析及結(jié)構(gòu)分析。質(zhì)譜分析法是物理分析法，早期主要用于相對原子質(zhì)量的測定和某些復(fù)雜化合物的鑒定和結(jié)構(gòu)分析。
使試樣中各組分電離生成不同荷質(zhì)比的離子，經(jīng)加速電場的作用，形成離子束，進(jìn)入質(zhì)量分析器，利用電場和磁場使發(fā)生相反的速度色散——離子束中速度較慢的離子通過電場后偏轉(zhuǎn)大，速度快的偏轉(zhuǎn)小;在磁場中離子發(fā)生角速度矢量相反的偏轉(zhuǎn)，即速度慢的離子依然偏轉(zhuǎn)大，速度快的偏轉(zhuǎn)小;當(dāng)兩個場的偏轉(zhuǎn)作用彼此補(bǔ)償時，它們的軌道便相交于一點(diǎn)。與此同時，在磁場中還能發(fā)生質(zhì)量的分離，這樣就使具有同一質(zhì)荷比而速度不同的離子聚焦在同一點(diǎn)上，不同質(zhì)荷比的離子聚焦在不同的點(diǎn)上，將它們分別聚焦而得到質(zhì)譜圖，從而確定其質(zhì)量。
質(zhì)譜儀種類非常多，工作原理和應(yīng)用范圍也有很大的不同。從應(yīng)用角度，質(zhì)譜儀可以分為下面幾類：
有機(jī)質(zhì)譜儀：由于應(yīng)用特點(diǎn)不同又分為：
① 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)
在這類儀器中，由于質(zhì)譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質(zhì)譜儀，氣相色譜 質(zhì)譜書籍-飛行時間質(zhì)譜儀，氣相色譜-離子阱質(zhì)譜儀等。
② 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS)
同樣，有液相色譜-四器極質(zhì)譜儀，液相色譜-離子阱質(zhì)譜儀，液相色譜-飛行時間質(zhì)譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。
③ 其他有機(jī)質(zhì)譜儀，主要有：
基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間質(zhì)譜儀(MALDI-TOFMS)，傅里葉變換質(zhì)譜儀(FT-MS)
無機(jī)質(zhì)譜儀，包括：
① 火花源雙聚焦質(zhì)譜儀。
② 感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)。
③ 二次離子質(zhì)譜儀(SIMS) 但以上的分類并不十分嚴(yán)謹(jǐn)。因為有些儀器帶有不同附件，具有不同功能。
例如，一臺氣相色譜-雙聚焦質(zhì)譜儀，如果改用快原子轟擊電離源，就不再是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，而稱為快原子轟擊質(zhì)譜儀(FAB MS)。另外，有的質(zhì)譜儀既可以和氣相色譜相連，又可以和液相色譜相連，因此也不好歸于某一類。在以上各類質(zhì)譜儀中，數(shù)量多，用途廣的是有機(jī)質(zhì)譜儀。
應(yīng)用范圍
質(zhì)譜儀種類很多，應(yīng)用范圍廣，可進(jìn)行同位素分析、化學(xué)分析、無機(jī)成分分析、有機(jī)結(jié)構(gòu)分析。
鑒定分子式、結(jié)構(gòu)式的方法
離子峰、碎片峰、物質(zhì)大小測定。
質(zhì)譜分析具有以下優(yōu)缺點(diǎn)
(1)質(zhì)譜法是僅有可以確定分子質(zhì)量的方法;
(2)可以對氣體、液體、固體等進(jìn)行分析，分析的范圍比較廣;
(3)可以測定化合物的分子量，推測分子式、結(jié)構(gòu)式、用途廣;
(4)分析速度快，靈敏度高，樣品用量小，只需要1mg左右，有時只要幾個微克就可以了。
局限性：因為質(zhì)譜有多種型號，局限性各部相同，可以分別說明
03
色譜分析法
利用混合物中不同組分在兩相之間進(jìn)行不同分配的原理，使混合物分離，并進(jìn)行定性和定量分析的方法。
當(dāng)流動相中所攜帶的混合物流過固定相時，會和固定相發(fā)生作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的差異，與固定相之間作用力的大小也有差異。因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。
按兩相狀態(tài)，色譜法可以分為氣相色譜法、液相色譜法、超臨界流體色譜法。
按溶質(zhì)在兩相分離過程，可分為吸附色譜、分配色譜、離子色譜、體積排阻色譜、親和色譜和生物色譜法。
應(yīng)用范圍
氣相色譜：沸點(diǎn)低于400℃的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析
液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析
色譜法的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)分離效率高
復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。
(2)靈敏度高
可以檢測出μg/g(ppm)級甚至ng/g(ppt)級的物質(zhì)量。
(3)分析速度快
一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個式樣的分析。
局限性：
被分離組分的定性較為困難。
04
波譜分析法
將記錄的入射光或散射強(qiáng)度變化與光的波長、波數(shù)(頻)或散射角度的關(guān)系圖，用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成及化學(xué)變化的分析。
各種波譜法原理不同，其特點(diǎn)和應(yīng)用也各不相同。每種波譜法也都有其適用范圍和局限性。在使用時應(yīng)根據(jù)測定的目的、樣品性質(zhì)、組成及樣品的量選擇合適的方法，在很多情況下要綜合使用多種波譜法才能達(dá)到目的。
波譜法的分類
紫外-可見光譜(UltravioletandVisible Spectra UV)、紅外光譜(Infrared Spectra IR)、質(zhì)譜(Mass Spectrum MS)和核磁共振波譜(Nuclear Magnetic Resonance NMR)
此外，拉曼光譜、熒光光譜、旋光光譜和圓二色光譜、順磁共振譜都屬于波譜法范疇。
四種波譜分析的特定功能如下
四大波譜的比較：
UV、IR、NMR、MS已成為測定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的主要工具。比較：
(1)測定方法的靈敏度：
MS > UV > IR > 1H-NMR > 13C -NMR
(2)儀器的昂貴程度：
NMR、MS 遠(yuǎn)比UV、IR昂貴，F(xiàn)TIR要比普通IR昂貴。
(3)獲取信息的多寡程度：
不僅要考慮獲取信息的數(shù)量，還要考慮對獲取信息的
解析能力。綜合比較：
NMR > MS > IR > UV
(4)實(shí)驗所需的理論背景知識：
NMR》MS >IR ～UV
主要介紹核磁共振波譜
分子具有核磁矩的原子核1H、13C 、15N、19F、31P等在外磁場中，通過射頻電磁波的照射，吸收一定頻率的電磁波能量，由低能級躍遷到高能級，并產(chǎn)生核磁共振信號。
磁共振常用的核是氫原子核質(zhì)子,因為它的信號強(qiáng),在人體組織內(nèi)也廣泛存在。
核磁共振波譜的優(yōu)點(diǎn)
(1)核磁共振法能夠保持樣品的完整性，是一種非破壞性的檢測手段;
(2)操作方法簡單快速，測量，重復(fù)性高;
(3)樣品無需添加溶劑，定量測定無需標(biāo)樣;
(4)測量結(jié)果受材料樣本大小與外觀色澤的影響較小，且不受操作員的技術(shù)和判斷所影響。
另外,利用該技術(shù)可在短時間內(nèi)同時獲得樣品中多種組分的弛豫時間曲線圖譜，從而能準(zhǔn)確地對樣品進(jìn)行分析鑒定。
鑒定分子式、結(jié)構(gòu)式的方法
要和其它三種波譜聯(lián)合使用，驗證其正確性，提供分子二、三級結(jié)構(gòu)信息。
四大名譜都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為了能夠大限度的發(fā)揮每種分析儀器的大優(yōu)勢，可將兩種或三種儀器進(jìn)行聯(lián)用來分析樣品，聯(lián)用技術(shù)能夠克服儀器單獨(dú)使用時的缺陷。是未來分析儀器發(fā)展的趨勢所在。
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