仪器分析(完整版)

绪论一、什么是仪器分析？仪器分析有哪些特点？（简答，必考题）仪器分析是分析化学的一个重要部分，是以物质的物理或物理化学性质作为基础的一类分析方法，它的显著特征是以仪器作为分析测量的主要手段。

1、灵敏度高，检出限量可降低。

如样品用量由化学分析的mL、mg级降低到仪器分析的g、L级，甚至更低。

适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。

2、选择性好。

很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。

3、操作简便，分析速度快，容易实现自动化。

4、相对误差较大。

化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。

多数仪器分析相对误差较大，一般为5%，不适用于常量和高含量成分分析。

5、需要价格比较昂贵的专用仪器。

二、仪器分析的分类光化学分析法，电化学分析法，色谱分析法和其他仪器分析方法。

三、仪器分析法的概念仪器分析法是以物质的物理或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程中所产生的分析信号与物质的内在关系，进而对待测物进行定性、定量及结构分析及动态分析的一类测定方法。

四、仪器分析法的主要性能指标精密度，准确度，灵敏度，标准曲线的线性范围，检出限（浓度—相对检出限；质量—绝对检出限）五、选择分析方法的几种考虑仪器分析方法众多，对一个所要进行分析的对象，选择何种分析方法可从以下几个方面考虑：1.您所分析的物质是元素？化合物？有机物？化合物结构剖析？2.您对分析结果的准确度要求如何？3.您的样品量是多少？4.您样品中待测物浓度大小范围是多少？5.可能对待测物产生干扰的组份是什么？6.样品基体的物理或化学性质如何？7.您有多少样品，要测定多少目标物？光谱分析法导论一、什么是光谱分析法以测量光与物质相互作用，引起原子、分子内部量子化能级之间的跃迁产生的发射、吸收、散射等波长与强度的变化关系为基础的光学分析法，称为光谱分析法——通过各种光谱分析仪器来完成分析测定——光谱分析仪器基本组成部分：信号发生系统，色散系统，检测系统，信号处理系统等。

二、光谱的分类1、按产生光谱的物质类型：原子光谱（线状光谱）、分子光谱（带状光谱）、固体光谱2、按产生光谱方式：发射光谱、吸收光谱、散射光谱3、按光谱性质和形状：线状光谱、带状光谱、连续光谱三、光谱仪器的组成1、光源：要求：强度大（分析灵敏度高）、稳定（分析重现性好）按光源性质：连续光源：在较大范围提供连续波长的光源，氢灯、氘灯、钨灯等 线光源：提供特定波长的光源，金属蒸气灯(汞灯、钠蒸气灯)、空心阴极灯、激光等。

2、单色器：是一种把来自光源的复合光分解为单色光，并分离出所需要波段光束的装置（从连续光源的辐射中选择合适的波长频带）。

单色光具有一定的宽度（有效带宽）。

有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。

3、样品室：光源与试样相互作用的场所；吸收池：紫外-可见分光光度法：石英比色皿红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成透明片4、检测器5、显示与数据处理二、光的能量E 、频率υ、波长λ、波数σ的关系E=h υ=hc/λ=hc σ不同波长的光（辐射）具有不同的能量，波长越长，频率、波数越低，能量越低KcLA三、透光率：透射光强度与入射光强度之比，用T(%)表示：I I T t =四、吸光度 入射光与透射光强度之比的对数值，用符号A 表示：t I I A 0lg =吸光度与透光率之间的关系为： T T A lg 1lg -==五、什么是朗伯—比尔定律（Lambert-Beer ）？（简答题，必考题）1、其物理意义：一定温度下，一定波长的单色光通过均匀的、非散射的溶液时，溶液的吸光度A 与溶液的浓度c 和液层厚度l 的乘积成正比。

2、朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比，比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比；3、朗伯—比尔定律是吸光光度法的定量基础；4、 （A-吸光度，C-溶液浓度 mol/L ，K —吸收系数，L —液层厚度 cm ）六、对 的相关说明（易出判断或选择题）1、必须是在使用适当波长的单色光为入射光的条件下，吸收定律才成立。

单色光越纯，吸收定律越准确；2、并非任何浓度的溶液都遵守吸收定律，稀溶液均遵守吸收定律，浓度过大时，将产生偏离。

3、吸收定律能够用于那些彼此不相互作用的多组分溶液，它们的吸收光度具有加合性,即溶液对某一波长光的吸收等于溶液中各个组分对该波长光的吸收之和。

4、吸收定律中的比例系数称为“吸收系数k ”。

它与很多因素有关，包括入射光的波长、温度、溶剂性质及吸收物质的性质，与浓度和光透过介质的厚度无关，七、摩尔吸收系数的理解1、物理意义：浓度为1mol/L 的溶液，在厚度为1cm 的吸收池中，在一定波长下的吸光度；2、数学表达式：（1）当C=1mol/L L=1cm 时，A=KcL ，K 称为摩尔吸收系数,用κ表示；（2）当C 单位为g/L 时，A=acl （a —吸收系数）KcL A =KcL A =八、摩尔吸收系数(κ)的讨论（易出判断或选择）1、吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，可作为定性鉴定的参数；2、不随浓度c和光程长度L的改变而改变，在温度和波长等条件一定时, κ仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；3、同一吸光物质在不同波长下的κ值是不同的。

在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以κmax表示。

κmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。

4、Kmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。

κ>105：超高灵敏；κ=(6～10）×104 ：高灵敏；κ<1×104 ：不灵敏。

5、参比溶液的透光度为100%（参比溶液又称空白溶液。

测量时用作比较的、不含被测物质但其基体尽可能与试样溶液相似的溶液）。

九、与摩尔吸收系数、吸收系数有关的计算（选择题计算）紫外—可见吸收光谱法（200—800nm ）一、紫外可见分光光度计与可见分光光度计比较，有什么不同之处？为什么？1、光源不同：紫外用氢灯或氘灯（发射200～375 nm 的连续光谱）,而可见用钨灯（波长范围在320～2500 nm ）,因为二者发出的光的波长范围不同；2、从单色器来说,如果用棱镜做单色器,则紫外必须使用石英棱镜,可见则石英棱镜或玻璃棱镜均可使用,而光栅则二者均可使用,因为玻璃能吸收紫外光；3、从吸收池来看,紫外只能使用石英吸收池,而可见则玻璃、石英均可使用, 同样因为玻璃能吸收紫外光；4、从检测器来看,可见区一般使用氧化铯光电管,它适用的波长范围为400-800nm,紫外用锑铯光电管,其波长范围为200-400nm 。

二、简述紫外—可见吸收光谱的产生原因，有哪些特点?1、紫外-可见分光光度法是研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法。

它属于分子光谱法的一种，是利用某些物质的分子吸收200～800 nm 光谱区的辐射来进行分析测定的方法；2、产生原因：这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机物质的定性、定量测定；3、特点：优点：灵敏度高（适于微量组分的测定）、准确度较高、方法简便、应用广泛，缺点：仅适合微量分析；有个别的紫外—可见吸收光谱大体相似；5、紫外－可见光谱法的应用——根据有机化合物的紫外光谱，可以推断出该化合物的主要生色团及其取代基的种类和位置以及该化合物的共轭体系的数目和位置。

（可不背这句话）三、什么是发色团及助色团？举例说明。

1、发色团：分子中能吸收紫外—可见光的结构单元，含有π键的不饱和基团，简单的生色团由双键或三键组成（如乙烯基、乙炔基等）；2、助色团：含有未成键n 电子，本身不产生吸收峰，但与发色团相连，能使发色团吸收峰向长波方向移动、吸收强度增强的杂原子基团（如—OH ，—NH 2，—NHR 等）；四、什么是标准曲线法（单组分分析）？（简答题，掌握）定量分析：配制一系列的标准溶液，其浓度包括待测样品的浓度范围，在干扰少的吸收峰波长处，测定其吸光度A与浓度c 的标准曲线，待测样品溶液在相同条件下进行测量，根据测得的吸光度Ai 值，从标准曲线上即可查出相应的浓度 Ci 。

斜率越小，检测的灵敏度越低A C iA i五、分光光度法1、概念：分光光度法是根据物质的吸收光谱和光的吸收定律，对物质进行定量、定性分析的一种仪器分析方法2、分类（根据测定时所选用光源）：可见分光光度法(400—800nm)紫外分光光度法(200—400nm)六、吸光光度法的理论基础和定量测定的依据：朗伯—比耳定律七、紫外—可见吸收光谱（波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标）1.物质具有最大吸收波长；2. 不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。

但是不同物质，其吸收曲线形状和λmax不一样，所以可作为定性分析的依据；3. 不同浓度的同一种物质，在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，测定的灵敏度最高，所以通常选取在λmax处测量。

八、常见有机化合物的紫外可见吸收光谱1、270-750nm 无吸收峰。

饱和化合物，单烯；2、270-350 nm有吸收峰（ε=10-100L/（mol*cm）），n→π* 跃迁，含有一个简单的非共轭且含有n电子的生色团；3、250-300 nm 有中等强度的吸收峰，（ε=200-2000L /（mol*cm ），如苯环。

4、210-250 nm有强吸收峰，表明可能含有2个共轭双键；在260nm, 300 nm, 330 nm有强吸收峰，说明是3个或3个以上双键的共轭体系。

5、若吸收峰延伸至可见光区，则可能是长链共轭或稠环化合物九、紫外可见分光光度计1、光源（提供入射光）：在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命可见光区：钨灯作为光源，辐射波长范围在320～2500 nm。

紫外区：氢、氘灯作为光源，发射200～375 nm的连续光谱2、单色器：将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光（了解）组成：入射狭缝、准光器、色散元件、聚焦原件、出射狭缝等色散元件类型：棱镜、光栅3、样品室（吸收池）：样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件注意：紫外区须采用石英池，可见区可用玻璃池或石英池用作盛空白溶液的比色皿与盛试样溶液的比色皿应互相匹配，即有相同的厚度与相同的透光性。

为了减少反射损失，比色皿的光学面必须完全垂直于光束方向。

不能用手指拿比色皿杯的光学面，用后要及时洗涤，可用温水或稀盐酸，乙醇以至铬酸洗液（浓酸中浸泡不要超过15分钟），表面只能用柔软的绒布或拭镜头纸擦净。