现代分析化学与技术 要点整理

现代分析化学与技术

第一章：概述 (王恩飞)

1、现代分析化学的定义？

分析化学是发展和应用各种方法、仪器和战略以获得有关物质在一定时间或空间内的组成、结构和能态的信息的科学。（欧洲化学联合会(FEC S)化学部(DAC)定义）

现代分析化学不仅能确定分析对象中的元素、基团和含量，而且能回答原子的价态、分子的结构和聚集态、固体的结晶形态、短寿命反应中间产物的状态和生命化学物理过程中的激发态。不仅能提供空间分析的数据，而且可作表面、内层和微区分析，甚至三维空间的扫描分析和实践分辨数据分析，尽可能快速、准确和全面的提供丰富的信息和有用的数据。（李向军的课件）

现代分析化学把化学与数学、物理学、计算机科学、精密仪器制造、生命科学、材料科学等学科结合起来，成为一门多学科性的综合科学。(武汉大学分析化学课件)

2、分析化学的发展方向

1．更高的灵敏度/更低的检测限2．更好的选择性/更少的基体干扰

3．更高的准确度/更好的精密度4．更快的分析速度

5．更高的自动化程度6．更完善的多元素同时分析检测能力

7．更完善可信的形态分析8．更小的样品量要求并且实现微损和无损分析

9．原位、活体、实时分析

10．更大的应用范围，如遥感、极端和特殊环境的分析11．高分辨成像。

分析化学发展方向是高灵敏度、高选择性、快速、自动、简便、经济、分仪器自动化、数字化和计算计化并向智能化、信息化纵深发展。

第二章分析过程 (王恩飞)

1、分析过程可分为几个步骤？哪个步骤引入误差最大？哪个步骤耗时最长?

五个步骤：1、分析方法的选择2、采样3、样品处理4、分析测试5、数据处理，结果报告采样可能引入的误差最大

样品处理步骤耗时最长

2、采样的重要性

假设不存在系统误差，分析结果的总方差S2可以简化的看作采样过程方差S s2与化学分析过程方程方差S o2之和。S2=S s2+S o2

一般说来，分析工具远比采样工具精确，分析过程远比采样过程精密，而且分析过程的误差容易随着技术的进步而降低。分析过程方差可以忽略，采样可能引入的误差最大。

3、采样的原则和方法

正确的抽样方案必须掌握两个基本原则;(1)随机性原则。保证总体的各个单位都有入选的机会。（2）保证实现最大的抽样效果原则。

四种方法：（1）简单随机抽样（2）等距抽样（3）分层抽样（4）多级抽样

4、样品预处理的目的

主要有6点（1）浓缩痕量的被测组分，（2）消除基体及其它组分对测定的干扰，

（3）通过衍生化处理，使有响应，（4）衍生化还用于改变基体或其他组分的性质，提高它们与被测组分的分离度，改进方法的选择性，

（5）使样品容易保存和运输， （6）除去对分析系统有害的物质，延长仪器的使用寿命。 5、样品预处理的评价准则

评价所选择的预处理方法是否合理必须考虑以下因素;

（1）能否最大限度的除去影响测定的干扰物质， （2）被测组分的回收率是否高，

（3）操作是否简便， （4）成本是否低廉，

（5）对人体及生态环境是否有影响。 6、样品处理的经典方法

7、样品预处理的新方法

样品预处理的新方法可以分为脱机处理与联机处理两大类。

具体可分为：超临界流体萃取、 液膜萃取法 、 固相萃取法、 微波溶出法、 固相微萃取法

1 超临界流体萃取

与通常液-液或液-固萃取一样，超临界流体萃取也是在两相之间进行的一种萃取方法，所不同的是萃取剂不是液体，而是超临界流体。

2 固相萃取法

固相萃取法是近年来发展很快的样品前处理技术之一，它的基本原理上与液相色谱分离过程相仿，根据被萃取组分与样品基质及其它成分在固定相填料上作用力强弱的不同而使它们分离，它不仅用于除去干扰或对分析测定有害的物质，而且可以使组分分级，达到浓缩和纯化的作用。

3 液膜萃取法

样品水溶液中的离子流人被萃取相与其中加入的某些试剂形成中性分子（处于活化态），这种

方法

原理

适用范围

物理方法 吸附 离心 透析 蒸馏 过滤 液-液萃取 冷冻干燥 柱层析 索氏萃取 真空升华 超声震荡 化学方法 衍生 沉淀 络合

吸附能力强弱不同 分子量或密度不同 渗透压不同

沸点或蒸汽压的不同 颗粒或分子大小的不同

在两种互不相溶液体中分配系数不同 蒸汽压的不同

溶质与固定相作用力的不同 不同溶剂中溶解度的不同

蒸气压的不同

不同溶剂中溶解度的不同

通过化学反应改变溶剂性质，提高灵敏度 及选择性

不同溶剂中的溶度积不同 使干扰物生成络合物，除去度被测组分的干扰

气体、液体及可溶的固体

不同相态或分子量有差别的物质 分子与离子渗透压不同的物质 各种液体 液固二相分离

各种在两种液体中溶剂度差别较大的物质 在常温下易于失去生物活性的物质 气体、液体及可溶的固体

从固体、半固体中提取有用的物质 从固体中分离有一定蒸气压的物质 从固体中分离可溶物质

能与衍生化试剂作用的化合物

与沉淀剂发生反应生成沉淀的物质

各种与配位体反应的金属离子或其他物质

中性分子通过扩散溶入吸附在多孔聚四氟乙烯上的有机液膜中，再进一步扩散进入萃取相。一旦进入萃取相，中性分子受萃取相中化学条件的影响又分解为离子（处于非活化态）无法再返回液膜中去。

4 微波溶出法

它是利用微波为能量，进行样品处理的。与传统的样品处理技术（如索氏抽提、超声萃取）相比，微波萃取的主要特点是快速，而且有利于萃取热不稳定的物质，可以避免长时间的高温引起样品分解，有助于被萃物质从样品基体上解吸，故特别适用于快速处理大量的样品。

5 固相微萃取法

固相微萃取与固相萃取完全不同，它用裸露的熔融石英光导纤维或其表面经有机固定相处理后作为固相吸附剂（类似色谱的固定相）。当它浸在水或其它样品溶液中时，溶液中的有机物经扩散被吸附在石英光导纤维表面或有机固定相内，吸附平衡后，将光导纤维转移到气相色谱入口处，经加热或其它方法使吸附物质脱附，随载气流入色谱柱进行分离与测定。由于被萃取的组分在石英光导纤维表面的吸附量与它在在原始样品中的浓度存在一定的线性关系，因此从分析结果得到的光导纤维表面的吸附量就能换算出被萃取的组分在原始样品中的浓度。所以它是一种完全无溶剂的样品处理技术。

8、误差的传递

系统误差传递的规则：加减法中绝对误差相加减；乘除法中相对误差相加减。

偶然误差传递的规则：加减法中，标准偏差的平方相加；

乘除法中，相对标准偏差的平方相加。

9、标准物质的特征

(1) 应该是稳定而均匀的物质；

(2) 必须具有量值的准确性，该量值是由检定过的精密计量仪器测定的，经公认的权威机

构鉴定过的，具有最高或比较高的测量精密度和准确度，应附有有关检定合格证或有

关技术条件；

(3) 应能成批生产，用完后可按规定精度重新制备。

第三章原子光谱学基础(张亲亲)

一、原子光谱分析原理

1、光谱项：n2S+1L J表示原子中特定电子的能级

2、三种原子光谱的基本机理

A、原子发射光谱：通过火焰、等离子体、电弧或火花等的热能将物质原子化并激发至高能及轨道，激发态原子的寿命很短，在它返回基态时伴随发射一个辐射光子，产生发射光谱线。

B、原子吸收光谱：气态原子吸收特征辐射波长使电子从基态跃迁到较高激发态，产生原子吸收光谱。

C、原子荧光光谱：原子外层电子吸收特定波长的电磁辐射从基态或低能态跃迁到高能态，大约在10-8s内又跃迁回基态或低能态，同时发射出与照射光相同或不同波长的光。

二、原子化的方法及试样的引入

原子化方法：

发射光谱分析要求形成的原子被激发或电离，而吸收光谱分析和荧光光谱分析要求形成的原子处于基态（或低能态），所以原子化方法有差异。