光谱、质谱、色谱和波谱是分析化学中常用的四种重要技术，它们在原理、应用和数据输出上各有特点。以下是它们的详细介绍及区别：

1. 光谱（Spectroscopy）

原理：
通过物质与电磁辐射（光）的相互作用，研究物质对光的吸收、发射或散射特性。不同物质会因能级跃迁（如电子、振动、转动）产生特征光谱。
主要类型：

• 紫外-可见光谱（UV-Vis）：分析电子跃迁，用于定量和共轭体系研究。

• 红外光谱（IR）：研究分子振动/转动，用于官能团鉴定。

• 核磁共振波谱（NMR）：利用原子核在磁场中的能级分裂，提供分子结构信息（如氢、碳的位置）。

• 拉曼光谱：基于非弹性散射，与IR互补。
  输出：光谱图（强度 vs. 波长/频率）。
  应用：结构鉴定、定量分析、反应监测等。

2. 质谱（Mass Spectrometry, MS）

原理：
将样品分子电离为离子，按质荷比（*m/z*）分离并检测，提供分子量和结构信息。
关键步骤：电离（如EI、ESI）、质量分析（如四极杆、TOF）、检测。
输出：质谱图（离子强度 vs. *m/z*）。
应用：

• 确定分子量、分子式。

• 解析结构（通过碎片离子）。

• 蛋白质组学、代谢组学。

3. 色谱（Chromatography）

原理：
利用样品中各组分在固定相和流动相间的分配差异实现分离。
主要类型：

• 气相色谱（GC）：适用于挥发性化合物。

• 液相色谱（HPLC/UPLC）：适用于非挥发性或热不稳定物质。

• 薄层色谱（TLC）：快速分离和初步鉴定。
  输出：色谱图（信号强度 vs. 保留时间）。
  应用：

• 复杂混合物分离（如药物、环境样品）。

• 常与质谱联用（GC-MS、LC-MS）提高分析能力。

4. 波谱（一般指NMR或综合谱学）

注意：
“波谱"通常作为核磁共振波谱（NMR）的简称，或泛指多种光谱技术的综合应用（如“波谱学"）。
NMR特点：

• 提供原子级结构信息（如氢/碳的化学环境、连接方式）。

• 非破坏性，适用于液体和固体样品。

核心区别总结

联用技术

• GC-MS / LC-MS：色谱分离+质谱鉴定，用于复杂样品。

• HPLC-NMR：分离与结构分析结合。

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选择依据：

• 需分离混合物？→ 色谱。

• 需分子量或碎片信息？→ 质谱。

• 需官能团或结构细节？→ 光谱/NMR。

这些技术互补，常联合使用以全面分析样品。