四大名譜 || 檢測領域光譜、質譜、色譜、波譜哪個最無敵?
在檢測領域,有四大名譜,分別為色譜、光譜、質譜、波譜,四大名譜都有各自的優缺點,為了能夠最大限度的發揮每種分析儀器的最大優勢,可將兩種或三種儀器進行聯用來分析樣品,聯用技術能夠克服儀器單獨使用時的缺陷。是未來分析儀器發展的趨勢所在。
四大名譜簡介
質譜: 分析分子、原子、或原子團的質量的,可以推測物質的組成,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。
光譜:定性分析,確定樣品中主要基團,確定物質類別。從紅外到X射線,都是光譜,其應用范圍差別很大,是對分子或原子的光譜性質進行分析解析的。
波譜:通常指四大波譜,核磁共振(NMR),物質粒子的質量譜-質譜(MS),振動光譜-紅外/拉曼(IR/Raman),電子躍遷-紫外(UV)。
1、 光譜分析法
由于每種原子都要有自己的特征譜線,因此可以根據光譜來鑒別物質和確定它的化學組成,這種方法叫做光譜分析。
做光譜分析時,可以利用發射光譜,也可以利用吸收光譜,這種放大的優點是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質中含量達10-10克,就可以從光譜中發現它的特征譜線,因而能夠檢查出來。
光譜分類:
按波長區域不同:分紅外光譜、可見光譜和紫外光譜;
按產生的本質不同:分原子光譜、分子光譜;
按產生的方式不同:分發射光譜、吸收光譜和散射光譜;
按光譜表觀形態不同:分線光譜、帶光譜和連續光譜。
可用于:
通過測定某種吸收或發射光譜來確定該物質的組成;
通過測量適當波長的信號強度確定某種單獨存在或者其他物質混合存在的一種物質的含量;
通過測量某一種底物消失或者產物出現的量同時間的關系,失蹤反映過程。
鑒定分子式、結構式的方法:
質譜 – 離子峰、碎片峰,物質大小測定;
紫外光譜 – 反應分子中共軛體系狀況;
紅外光譜 – 光能團鑒定、分子中環、雙鍵數目。
核磁共振 – 驗證上述方法的正確性,提供分子二、三級結構信息。
光譜法的優缺點
(1)分析速度較快 原子發射光譜用于煉鋼爐前的分析,可在l~2分鐘內,同時給出二十多種元素的分析結果。
(2)操作簡便 有些樣品不經任何化學處理,即可直接進行光譜分析,采用計算機技術,有時只需按一下鍵盤即可自動進行分析、數據處理和打印出分析結果。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,在數秒鐘內,便可發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,即可進行光譜定性分析。這是光譜分析一個十分突出的優點。
(4)可同時測定多種元素或化合物 省去復雜的分離操作。
(5)選擇性好 可測定化學性質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 可利用光譜法進行痕量分析。目前,相對靈敏度可達到千萬分之一至十億分之一,絕對靈敏度可達10-8g~10-9g。
(7)樣品損壞少 可用于古物以及刑事偵察等領域。
隨著新技術的采用(如應用等離子體光源),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。還可以進行微區分析。
局限性:光譜定量分析建立在相對比較的基礎上,必須有一套標準樣品作為基準,而且要求標準樣品的組成和結構狀態應與被分析的樣品基本一致,這常常比較困難。
2、質譜分析法
質譜分析法是將不同質量的離子按質荷比(m/z)的大小順序收集和記錄下來,得到質譜圖,用質譜圖進行定性、定量分析及結構分析的方法。
質譜分析法是物理分析法,早期主要用于相對原子質量的測定和某些復雜化合物的鑒定和結構分析。
隨著GC和HPLC等儀器和質譜儀聯機成功及計算機的的飛速發展,使得質譜法成為分析、鑒定復雜混合物的最有效工具。
質譜儀種類非常多,工作原理和應用范圍也有很大的不同。從應用角度,質譜儀可以分為下面幾類:
有機質譜儀:
由于應用特點不同又分為:
① 氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)
在這類儀器中,由于質譜儀工作原理不同,又有氣相色譜-四極質譜儀,氣相色譜 質譜書籍-飛行時間質譜儀,氣相色譜-離子阱質譜儀等。
② 液相色譜-質譜聯用儀(LC-MS)
同樣,有液相色譜-四器極質譜儀,液相色譜-離子阱質譜儀,液相色譜-飛行時間質譜儀,以及各種各樣的液相色譜-質譜-質譜聯用儀。
③ 其他有機質譜儀,主要有:
基質輔助激光解吸飛行時間質譜儀(MALDI-TOFMS),傅里葉變換質譜儀(FT-MS)


無機質譜儀,包括:
① 火花源雙聚焦質譜儀。
② 感應耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)。
③ 二次離子質譜儀(SIMS) 但以上的分類并不十分嚴謹。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-雙聚焦質譜儀,如果改用快原子轟擊電離源,就不再是氣相色譜-質譜聯用儀,而稱為快原子轟擊質譜儀(FAB MS)。另外,有的質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。在以上各類質譜儀中,數量最多,用途最廣的是有機質譜儀。
除上述分類外,還可以從質譜儀所用的質量分析器的不同,把質譜儀分為雙聚焦質譜儀,四極桿質譜儀,飛行時間質譜儀,離子阱質譜儀,傅立葉變換質譜儀等。
質譜分析特點:
① 以對氣體、液體、固體等進行分析,分析的范圍比較廣;
② 可以測定化合物的分子量,推測分子式、結構式,用途廣;
③ 分析速度快,靈敏度高,樣品用量小,只需要1mg左右,有時只需幾個微克。
質譜法按流動相種類的分類

色譜法
① 分離效率高
復雜混合物,有機同系物、異構體。
② 敏度高
可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的無質量。
③ 析速度快
一般在幾分鐘或者幾十分鐘內可以完成一個試樣的分析。
④ 應用范圍廣
氣相色譜:沸點低于400℃的各種有機或無機式樣的分析。
液相色譜:高沸點、熱不穩定、生物試樣的分離分析。
不足之處:被分離組分的定性較為困難。
4、波譜分析法
通常所說的四大名譜:紅外光譜,紫外與可見光譜、核磁共振和質譜。
拉曼光譜、熒光光譜、旋光光譜和元二色光譜、順磁共振譜都是屬于波普法范疇。
紫外:四個吸收帶,產生、波長范圍、吸光系數
紅外:特征峰,吸收峰影響因素、不同化合物圖譜聯系與區別
核磁:N+1率,化學位移影響因素,各類化合物化學位移
質譜:特征離子、重排、各化合物質譜特點(如:有無分子離子峰等)
波譜分析的特點
① 樣品用量少、一般來說2-3mg即可;
② 除質譜外,其他方法無樣品消耗,可回收在使用;
③ 省時、簡便;
④ 配合元素分析,可以準確的確定化合物的結構;
小結
四大名譜,各有優劣,但聯合在一起,就無敵了,相互之間配合的默契,才能發揮最大的作用。









