常见表征鉴定方法的样品量

使用原则 下表中的“建议送样量”是为了兼顾一次正式测试、重测和转移损耗的经验值，并不等于仪器的检测下限。不同探头、样品管、离子源、坩埚和测试中心规定差别很大，正式送样前应先查看本平台要求。

一、快速参考表

1. 小分子有机化合物的常见鉴定

表征方法	建议送样量	实际单次消耗/常用浓度	是否破坏样品	关键注意事项
$^1\mathrm{H}$ NMR	5–15 mg	常用 5–25 mg；5 mm 管中约 0.55–0.70 mL 氘代溶剂	通常可回收	极少量样品也可能测到，但低浓度会明显增加扫描时间；应完全溶解并过滤不溶物
$^{13}\mathrm{C}$ NMR	20–50 mg；理想 50–100 mg	通常比氢谱需要高得多的浓度	通常可回收	天然丰度低、灵敏度差；含量少时优先延长扫描或使用小直径/微量管
2D NMR（COSY、HSQC、HMBC）	10–30 mg	HSQC 通常较灵敏；HMBC 往往更耗时	通常可回收	最低量取决于分子量、溶解度、磁场强度和所需信噪比
$^{19}\mathrm{F}$ / $^{31}\mathrm{P}$ NMR	2–10 mg	常可按氢谱量级准备	通常可回收	核的天然丰度和灵敏度较高，但仍受含量及探头配置影响
ATR-FTIR	1–5 mg 固体，或 1 滴液体	只需覆盖并压紧 ATR 晶体	多数可回收，但易有转移损失	样品须与晶体充分接触；ATR 通常比 KBr 压片省样
KBr 压片 FTIR	0.5–2 mg 样品 + 约 100–200 mg 干燥 KBr	样品在 KBr 中通常约 0.5%–2%	基本视为不可回收	样品和 KBr 均须充分干燥、研细；太浓会导致强峰饱和
ESI-HRMS / LC-MS 定性	0.1–1 mg	常配成约 0.01–0.1 mg/mL；交 0.2–1 mL 溶液即可	消耗很少，但送样液通常不回收	避免无机盐、磷酸盐、强酸强碱、表面活性剂和不挥发缓冲盐
EI-MS / GC-MS	0.1–1 mg	常见上机液约 0.1–0.5 mg/mL	少量消耗	适用于可挥发且热稳定的化合物；过浓容易污染进样口和色谱柱
分析型 HPLC（纯度）	0.2–1 mg	常配 0.1–1 mg/mL，准备 0.2–1 mL	少量消耗	样品应完全溶解并经 0.22/0.45 μm 滤膜过滤；溶剂强度不宜明显高于初始流动相
UV–Vis	通常 <1 mg	按摩尔吸光系数配至吸光度约 0.2–0.8；常规比色皿约 1–3 mL，微量比色皿更少	可回收或少量消耗	先估算 $A=\varepsilon bc$ ；浓度过高并不会得到更好的数据
元素分析（CHN/CHNS）	5–10 mg；建议备 10–15 mg	单次燃烧通常约 1–3 mg，常需平行测定	破坏性	样品必须高纯、均匀、彻底干燥；残留溶剂、盐和吸湿会显著影响结果
熔点	1–3 mg	毛细管底部装样高度常约 2–3 mm	通常不可回收	样品需干燥并研细、装填紧密；升温过快会使范围偏宽或偏高
旋光度	5–20 mg	常配为 1–10 mg/mL；体积取决于旋光管，常见约 0.5–2 mL	通常可回收	必须准确记录溶剂、温度、波长、浓度 $c$ 和光程 $l$ ；比旋光度写作 $[\alpha]_\lambda^T$

2. 高分子、纳米材料和多肽体系

表征方法	建议送样量	常见测试量/浓度	是否破坏样品	关键注意事项
GPC/SEC	2–10 mg	常配 1–5 mg/mL，约 0.5–2 mL	少量消耗	必须完全溶解并过滤；溶剂、色谱柱和标准品决定“分子量”的可比性
DLS 粒径/PDI	0.2–2 mL 分散液	常从 0.01–1 mg/mL 试起	通常可回收但不建议回用	合适浓度依赖散射强度；灰尘和少量大颗粒会严重干扰，应使用洁净比色皿和经过验证的过滤条件
Zeta 电位	0.5–1.5 mL 分散液	浓度常与 DLS 相近或略低	通常不回收	必须记录介质、pH、离子强度和温度；高盐会降低测试稳定性
TEM	5–20 μL 分散液	滴加 3–10 μL/铜网，通常需尝试多个浓度	样品不可回收	送样时最好准备 0.2–1 mL 原液供稀释；负染色会改变表观尺寸和形貌
SEM	数 mg 固体或已制好的基底	能覆盖样品台上的目标区域即可	通常不可回收	非导电样品可能需要喷金/喷碳；含水样品通常需要干燥
粉末 XRD	50–200 mg	以均匀铺满样品槽为准；微量样品架可显著减量	多数可回收	样品量主要由样品架面积和铺样厚度决定，不应把“仪器能出峰”当作定量/物相分析的合格标准
DSC	3–10 mg	常见单次 3–10 mg	破坏性	取样必须有代表性；坩埚密封方式取决于挥发性、含水量和是否产气
TGA	5–20 mg	常见单次约 5–10 mg	破坏性	样品过多可能造成温度梯度和传质限制；应先确认分解是否产生腐蚀性气体
圆二色谱（CD，多肽/蛋白）	0.1–0.5 mg/mL，0.2–1 mL	远紫外 CD 常用短光程石英池（0.1–1 mm）	通常可回收但不建议回用	缓冲液在远紫外区必须低吸收；避免高浓度氯离子、浑浊和颗粒散射
冷冻干燥后常规全套表征	至少预留 50–100 mg	供 NMR、IR、MS、HPLC、元素分析及重测分配	视方法而定	若还要做 $^{13}\mathrm{C}$ NMR、元素分析或热分析，建议在纯化前就规划总量

二、最容易误判的几点

1. “仪器最低检出量”不等于“建议送样量”

MS 可能只消耗纳克至微克级物质，NMR 在高场仪器和微量探头上也能测极少样品，但实际送样还包括：

称量误差；
样品在瓶壁、移液器和滤膜上的损失；
浓度优化及重复进样；
异常峰复核和二次测试；
平台通常不替用户承担“仅有最后一点样品”的转移风险。

因此，珍贵样品应先与仪器老师沟通，说明总量、分子量、溶解性、预期结构和必须完成的谱图，再决定微量管、低体积内插管或缩短测试项目。

2. 核磁的核心是“物质的量浓度”，不是固定毫克数

同样是 10 mg：

分子量 200 的化合物，在 0.60 mL 中约为 83 mmol/L；
分子量 1000 的化合物，在 0.60 mL 中仅约为 17 mmol/L。

可用公式：

c\,(\mathrm{mmol/L})=\frac{m\,(\mathrm{mg})}{M\,(\mathrm{g/mol})\times V\,(\mathrm{mL})}\times 1000

对常规 5 mm 核磁管，液柱高度也很重要。样品过少时不要仅靠减少溶剂把液柱做得很短，否则匀场变差、峰形变宽，灵敏度未必提高。常规 5 mm 管一般使用约 0.55–0.70 mL；若样品极少，应改用 Shigemi 管、3 mm 管或微量内插管，而不是随意降低液柱高度。Michigan State University NMR Facility

3. 红外样品量取决于附件

ATR：最省样，固体只需少量覆盖晶体并压实，液体通常一滴即可。
KBr 压片：样品本身只需约 0.5–2 mg，但需要大量干燥 KBr 稀释。
液膜/液体池：通常 1–2 滴；挥发性和腐蚀性样品需先确认窗片兼容性。
薄膜/涂层：通常不按毫克数估算，而看覆盖面积、厚度和基底干扰。

ATR 可直接分析粉末、液体、凝胶和浆状物，通常不需复杂前处理。Thermo Fisher Scientific：Nicolet iS50 ATR

4. MS/HPLC 的主要风险往往不是“量太少”，而是“太脏或太浓”

质谱尤其怕无机盐、强缓冲盐、表面活性剂、聚合物污染物和高浓度样品。一般可把纯品作为干样提交，由平台按离子源配置；若自行配液，应同时注明：

分子式、理论精确质量和预期离子形式；
适用溶剂与溶解度；
是否含卤素、金属、季铵盐或酸碱性基团；
样品是否避光、低温、易氧化或不稳定。

伊利诺伊大学质谱平台将“约 1 mg 总是足够”作为快速经验规则，并指出 ESI、MALDI 的实际消耗更少。University of Illinois Mass Spectrometry Lab

三、按样品总量安排测试

手中纯品总量	建议策略
<1 mg	先做 HRMS/LC-MS；联系平台使用微量 NMR 管或高场仪器；避免自行多次转移和过滤
1–5 mg	可优先做 $^1\mathrm{H}$ NMR、ATR-FTIR、HRMS；暂不强求常规 $^{13}\mathrm{C}$ NMR 和元素分析
5–20 mg	通常可完成 $^1\mathrm{H}$ NMR、部分 2D NMR、ATR-FTIR、HRMS 和 HPLC；合理回收核磁样品
20–50 mg	大多数小分子结构鉴定可完成；可尝试 $^{13}\mathrm{C}$ NMR，但复杂/高分子量样品可能仍需更久扫描
50–100 mg	较适合完整 NMR、IR、MS、HPLC，并为元素分析、旋光和重测留量
>100 mg	可进一步安排元素分析、PXRD、DSC/TGA、重复测试和稳定性研究

四、推荐的送样分装方式

假设得到 100 mg 纯品，可先按下列思路规划，不必一次全部交出：

用途	预留量
$^1\mathrm{H}$ 、 $^{13}\mathrm{C}$ 及 2D NMR	30–50 mg
HRMS / LC-MS	1 mg
HPLC 纯度	1–2 mg
ATR-FTIR	2–5 mg
元素分析	10–15 mg
旋光/熔点/备用与重测	20–40 mg

核磁样品回收 若化合物稳定且氘代溶剂易除，可将核磁液转移至已称重的小瓶，用少量同种溶剂冲洗核磁管 2–3 次，合并后温和除溶剂。若使用 DMSO-d6、D2O 或高沸点氘代溶剂，回收往往更麻烦，应提前权衡。

五、送样前检查清单

六、参考依据

Iowa State University Chemical Instrumentation Facility：小分子 $^1\mathrm{H}$ NMR 常用 5–25 mg， $^{13}\mathrm{C}$ NMR 常用 50–100 mg。NMR Sample Preparation
Bruker：常规 5 mm 核磁样品可用数毫克样品溶于约 0.6 mL 溶剂。AvanceCore Sample Preparation
Cornell NMR Facility：推荐浓度范围约为 $^1\mathrm{H}$ NMR 2–20 mM、 $^{13}\mathrm{C}$ NMR 20–200 mM。NMR Sample Concentration Calculator
UC San Diego Mass Spectrometry Facility：GC-MS 常见样品浓度约 0.1–0.5 mg/mL，并提醒不应超过 1.0 mg/mL。Sample Submission
UC Berkeley Microanalytical Facility：CHNS 分析要求约 10 mg 样品。Microanalytical Facility
University of Iowa：CHN 单次分析消耗可小于 3 mg，但该方法为破坏性测试。Combustion Elemental Analysis

一句话记忆： 常规小分子表征可先按“氢谱 10 mg、碳谱 50 mg、红外 2 mg、质谱 1 mg、HPLC 1 mg、元素分析 10 mg”预留，再根据分子量、溶解度和平台要求调整。