波谱与色谱思考题

1．化学分析法主要包括哪些？说明其与仪器分析法的优点与局限性。

答：根据其利用化学反应的方式和使用仪器不同，分为重量分析法和滴定分析法，色谱分析法，比色分析法。

化学分析法通常用于测定相对含量在1%以上的常量组分，准确度相当高（一般情况下相对误差为0.1%-0.2%左右），操作简便，可以与各种仪器分析紧密结合。

化学分析仪的优点:
1. 化学分析法是国家实验室所使用的仲裁分析方法，准确度高。

2. 对于各元素之间的干扰可以用化学试剂屏蔽，做到元素之间互不干扰，曲线可进行非线性回归，确保了检测的准确性。

3. 取样过程是深入样品中心和多点采集，更具有代表性，特别是对于不均匀性样品和表面处理后的样品可准确检测。

4. 应用领域广泛，局限性小，可建立标准曲线进行测定，仪器可进行曲线自我检测。

5. 购买和维护成本低，维护比较简单。

化学分析仪的缺点:
1. 流程比光谱分析法较多，工作量较大。

2. 不适用于炉前快速分析。

3. 对于检测样品会因为取样过程遭到破坏。

仪器分析对于式样组分的分析具有简单而迅速的特点，容易实现自动化和智能化。

但它准确度不高。

2．波谱法主要指哪些方法？论述其在物质鉴定与分子结构分析中的作用。

答：波谱法主要包括红外光谱、紫外光谱、核磁共振和质谱，简称为四谱。

除此之外还包含有拉曼光谱、荧光光谱、旋光光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱。

质谱法可以提供各种化合物的分子量、结构碎片等信息，是鉴定有机物的有力工具。

紫外光谱经常用来做物质的纯度检查、定量分析和结构鉴定。

在有机物的定量、定性分析中也有其独到之处。

高效液相色谱一质谱/质谱法(HPLC-MS/MS)具有灵敏度高、定性准确等优点，近年已越来越多地应用于食品中残留痕量物质的分析检测。

3．论述应用波谱法进行物质分子结构综合解析的顺序与重点。

答：
4．色谱法可分为哪些类型？高效液相色谱（或气相色谱）仪器一般由哪几部分构成？
答：色谱过程的本质是待分离物质分子在固定相和流动相之间分配平衡的过程，不同的物质在两相之间的分配会不同，这使其随流动相运动速度各不相同，随着流动相的运动，混合物中的不同组分在固定相上相互分离。

根据物质的分离机制，又可以分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱等类别。

5．请分析下列情况下应当采取的样品富集手段和仪器分析方法。

1）空气中微量的苯、甲苯、甲醛和甲醇等挥发性污染物质。

2）茶叶中含有微量有机磷农药。

3）食用油中含有微量的黄曲酶素。

答：1）采用气相色谱法检测实验室空气中苯,甲苯,甲醇和丙酮的含量。

方法在每个月的上中下旬个选择一天,以DMF(N,N-二甲基甲酰胺)为吸收剂,采用气泡吸收管收集实验室内空气,气相色谱法测定(DM-WAX毛细管柱,FID检测器)。

2）
3）测定黄曲霉毒素的方法有薄层色谱法、高效液相色谱法、酶联免疫吸附测定法、质谱法、放射免疫测定法。

但是有不足，所以可用“免疫亲和柱法”。

6．为什么说红外光谱与拉曼光谱是姐妹光谱方法？
说明近红外光谱法的基本原理。

举一例分析其在你的研究领域中的可能应用。

答：波长在700nm –2,500nm (4,000–14,300cm-1) 的光谱为近红外光谱。

如果产品颜色是质量指标之一、您可选400nm-1,100nm 的图谱数据作鉴定。

近红外光谱仪适用于对含有C-H, N-H, O-H 和S-H 化学键的化合物作组份分析。

在700 –2,500 nm 的近红外波长范围内, 含有上述化合键的物质(药品、烟草、食品、农作物、聚合物、石油化工产品等) 会产生吸收。

一些物质除在1,450 nm 到2,050 nm 之间产生第一谐波外，往往还会分别在1,050 nm - 1,700nm 和700 nm - 1,050 nm 谱带内产生第二及第三谐波。

这些谐波的组合构成了被测物质在近红外光谱带内的特征吸收谱图-指纹图。

相同的近红外谱图(样品的指纹图) 一定是从相同的物质得到。

这也是应用近红外光谱仪作质量管理的主导基础原理。

有机物在近红外光谱带内的吸收强度比在中红外(如FT-IR) 的吸收强度弱10 到1,000 倍。

质谱法是如何确定物质分子结构的？有哪些主要局限？
答：质谱法(Mass Spectrometry, MS)是利用电磁学原理，对荷电分子或亚分子裂片依其质量和电荷的比值（质荷比，m/z）进行分离和分析的方法。

基本组成包括：离子源、质量分析器、检测器、真空系统。

质谱法的基本原理是有机物样品在离子源中发生电离，生成不同质荷比（m/z）的带正电荷离子，经加速电场的作用形成离子束，进入质量分析器，在其中再利用电场和磁场使其发生色散、聚焦，获得质谱图，从而确定不同离子的质量，通过解析，可获得有机化合物的分子式，提供其一级结构的信息。

7．采用GC－MS法分析多成分复杂样品时，如何进行定性和定量分析？
性好的化合物。

总离子色谱图的横座标是出峰时间,纵座标是峰高。

图中每个峰表示样品的一个组份,由每个峰可以得到相应化合物的质谱图；峰面积和该组份含量成正比,可用于定量。

8．选择离子检测和全扫描有什么区别?为什么做出来的图谱相差很大?
答：选择离子检测用于定量，全扫描用于定性，侧重点不一样。

选择离子监测只是针对你所选定的特定离子进行监测，多用来定量分析，全扫描针对你选定的离子监测范围内的所有离子进行检测，主要用来定性分析。

全扫描是对扫描整个被测化合物的分子离子和碎片离子的质量，得到是化合物的完整(实际上不是全部）的质谱图，可以用来进行谱库检索，一般用于定性分析。

选择离子检测只扫描化合物某些特征离子，多用于定量。

假如选择一个没有在整个分析时间没有出现的离子进行选择离子检测，可能得到的基线很平直或看不到基线。

9．说明HPLC－MS的主要离子化方法与适用分析对象。

10．请你介绍两种检测材料表面化学结构的仪器分析方法。

答：近红外和拉曼光谱法
线轮廓法、区域形貌法和区域特征集成法。

11．某化合物分子式C7H8O，试根据其红外光谱图，推测其结构。

图1 化台物C7H8O的IR光谱
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近，如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近，单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1600 cm-1和1500 cm-附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在，C-O的伸缩振动1300~1000 cm-1
12．某化合物分子式为C6H l2O，IR光谱见图2，试推断其可能结构式，并说明1400~1360cm-1区域的特征。

图2 化台物C6H l2O的IR光谱
CH3CH=C（CH2OH）CH2CH3。