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光譜、質譜、色譜和波譜是分析化學中常用的四種重要技術,它們在原理、應用和數(shù)據(jù)輸出上各有特點。以下是它們的詳細介紹及區(qū)別:
原理:
通過物質與電磁輻射(光)的相互作用,研究物質對光的吸收、發(fā)射或散射特性。不同物質會因能級躍遷(如電子、振動、轉動)產生特征光譜。
主要類型:
紫外-可見光譜(UV-Vis):分析電子躍遷,用于定量和共軛體系研究。
紅外光譜(IR):研究分子振動/轉動,用于官能團鑒定。
核磁共振波譜(NMR):利用原子核在磁場中的能級分裂,提供分子結構信息(如氫、碳的位置)。
拉曼光譜:基于非彈性散射,與IR互補。
輸出:光譜圖(強度 vs. 波長/頻率)。
應用:結構鑒定、定量分析、反應監(jiān)測等。
原理:
將樣品分子電離為離子,按質荷比(*m/z*)分離并檢測,提供分子量和結構信息。
關鍵步驟:電離(如EI、ESI)、質量分析(如四極桿、TOF)、檢測。
輸出:質譜圖(離子強度 vs. *m/z*)。
應用:
確定分子量、分子式。
解析結構(通過碎片離子)。
蛋白質組學、代謝組學。
原理:
利用樣品中各組分在固定相和流動相間的分配差異實現(xiàn)分離。
主要類型:
氣相色譜(GC):適用于揮發(fā)性化合物。
液相色譜(HPLC/UPLC):適用于非揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定物質。
薄層色譜(TLC):快速分離和初步鑒定。
輸出:色譜圖(信號強度 vs. 保留時間)。
應用:
復雜混合物分離(如藥物、環(huán)境樣品)。
常與質譜聯(lián)用(GC-MS、LC-MS)提高分析能力。
注意:
“波譜"通常作為核磁共振波譜(NMR)的簡稱,或泛指多種光譜技術的綜合應用(如“波譜學")。
NMR特點:
提供原子級結構信息(如氫/碳的化學環(huán)境、連接方式)。
非破壞性,適用于液體和固體樣品。
技術 | 作用原理 | 核心信息 | 典型應用 |
---|---|---|---|
光譜 | 光與物質相互作用 | 能級躍遷、官能團、結構 | 定性/定量分析、官能團鑒定 |
質譜 | 離子質荷比分離 | 分子量、碎片結構 | 分子鑒定、蛋白質分析 |
色譜 | 物理分離 | 組分保留時間 | 混合物分離、純度檢測 |
波譜 | 核磁共振/綜合譜學 | 原子化學環(huán)境、分子構型 | 詳細結構解析(如有機分子) |
GC-MS / LC-MS:色譜分離+質譜鑒定,用于復雜樣品。
HPLC-NMR:分離與結構分析結合。
選擇依據(jù):
需分離混合物?→ 色譜。
需分子量或碎片信息?→ 質譜。
需官能團或結構細節(jié)?→ 光譜/NMR。
這些技術互補,常聯(lián)合使用以全面分析樣品。
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