- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Институт холода и биотехнологий
- •Методы и средства аналитических измерений Учебное пособие
- •Санкт-Петербург
- •1. Классификация методов анализа
- •Терминоэлементы аналитических методов
- •2. Аналитические методы измерений
- •2.1. Анализ на основе химических реакций
- •2.2. Анализ на основе электрохимических реакций
- •2.2.1. Виды анализа на основе неспецифических электродных процессов
- •2.2.2. Виды анализа на основе специфических электродных процессов
- •2.2.3. Виды анализа на основе свойств двойного электрического слоя
- •2.3. Анализ на основе термических процессов
- •2.4. Анализ на основе взаимодействия с электромагнитным или корпускулярным излучением
- •2.4.1. Виды анализа на основе упругих и квазиупругих взаимодействий
- •2.4.2. Виды анализа на основе молекулярной спектроскопии
- •2.4.3. Виды анализа атомных спектров
- •3. Аналитические методы и методы разделения
- •3.1. Аналитические методы
- •3.2. Методы разделения
- •Классификация методов разделения
- •Хроматографические методы
- •4. Теплофизические методы
- •4.1. Термофизические методы для анализа состава вещества
- •4.2. Теплофизические методы для измерения влажности вещества
- •5. Электрохимические и электрические методы
- •5.1. Кондуктометрический метод
- •5.2. Диэлькометрический метод
- •5.3. Полярографический метод
- •5.4. Потенциометрический метод
- •Ионоселективные электроды
- •5.5. Измерение рН жидкостей
- •Индикаторы
- •5.6. Ионометрия
- •5.7. Основы капиллярного электрофореза
- •6. Методы, основанные на взаимодействии вещества и электромагнитного излучения
- •6.1. Методы спектрального анализа. Спектроскопия
- •6.2. Оптические методы
- •6.2.1. Рефрактометрические методы
- •6.2.2. Интерферометры
- •6.3. Фотометрический метод
- •6.4. Фурье-спектрометры
- •6.5. Оптические датчики
- •6.6. Радиометрические методы
- •6.6.1. Релаксационные методы ядерного магнитного резонанса
- •6.6.2. Методы квадрупольного резонанса
- •6.6.3. Масс-спектрометрия
- •6.6.4. Масс-спектрометрический метод
- •6.6.5. Методы электронного парамагнитного резонанса
- •6.6.6. Метод протонного магнитного резонанса
- •7. Биологические методы
- •7.1. Биосенсоры
- •Биологические элементы и преобразователи
- •7.2. Биоэлементы
- •7.3. Преобразователи
- •7.4. Люминесцентный метод
- •8. Акустические методы
- •Содержание
- •Институт холода и биотехнологий
- •Методы и средства аналитических измерений Учебное пособие
6.6.6. Метод протонного магнитного резонанса
Метод протонного магнитного резонанса (ПМР) обуслов-ливает его широкое применение для идентификации органических соединений и качественного анализа сложных смесей путем сравнения положения полученных сигналов с описанными в литературе. Кроме того, химические сдвиги протонов отдельных классов органических соединений можно рассчитать по эмпирическим аддитивным схемам, основанным на постоянном вкладе отдельных структурных элементов в экранирование протона. Следует отметить, что положение протонов гидроксильной и аминогруппы может изменяться в широких пределах. Это связано с их способностью образовывать водородные связи, в зависимости от окружения и прочности водородной связи экранирование протона может меняться.
Количественный анализ методом ПМР основан на прямой пропорциональности интегральной зависимости интенсивности сигнала от числа протонов при резонансной частоте 0 и напряженности переменного магнитного поля H. Для количественного анализа смеси известных веществ необходимо, чтобы для каждого компонента смеси имелся неперекрывающийся характеристический сигнал; определение в этом случае можно проводить в одну стадию, используя однократную съемку спектра ПМР. Наиболее часто для количественных ПМР-определений используют метод внутреннего стандарта. Количественный ПМР-анализ особенно перспективен для определения смеси родственных соединений, поскольку вид ПМР-спектра меняется даже при незначительных изменениях геометрии молекулы и порядка связей. Последнее обстоятельство широко используют для установления структуры чистых органических соединений и структурных различий близких по строению соединений при исследовании конформационных превращений и изомеризации.
Таким образом, спектральные методы позволяют решить следующие важные вопросы аналитической химии:
– идентификацию органических соединений. Определение или подтверждение структуры (структурный анализ). Качественный анализ сложных смесей;
– количественное определение органических соединений в сложных смесях, как правило, с использованием внутренних стандартов.
Метод недеструктивный, позволяет проводить определение, используя один спектр; не требует предварительной градуировки;
– изучение динамического равновесия конформационных превращений, меж- и внутримолекулярных превращений и т. д.;
– исследование комплексообразования. Разрабатываются методы получения с помощью метода ЯМР реального двухмерного изображения объекта (ЯМР-интроскопия). Это является результатом съемки спектра ЯМР при наложении на образец градиента поля. Для улучшения соотношения сигнал–шум в приборах ЯМР используется импульсная спектроскопия Фурье.
7. Биологические методы
Биологические методы основаны на использовании биологических элементов, которые определенным образом взаимодействуют с определяемым веществом.
В целях расширения методов проведения анализа разработаны ферментные электроды для определения аминокислот, фенилаламина, глутамина, креатимина, аденозинмонофосфата, нитрата, салицилата, ацетилхолина, метионина, о-ацетилсерина и гистидина. Ферментные электроды с амперометрическим способом индикации имеют определенные преимущества над потенциометрическими сенсорами. Поскольку продукт ферментативной реакции расходуется на электроде, вступая в электрохимическую реакцию, следовательно, время отклика уменьшается.