仪器分析完整版(详细)

第一章绪论1.仪器分析是以物质的物理组成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分析信号与被分析物质组成的内在关系和规律，进而对其进行定性、定量、进行形态和机构分析的一类测定方法，由于这类方法的测定常用到各种比较贵重、精密的分析仪器，故称为仪器分析。

与化学分析相比，仪器分析具有取样量少、测定是、速度快、灵敏、准确和自动化程度高的显著特点，常用来测定相对含量低于1%的微量、痕量组分，是分析化学的主要发展方向。

2.仪器分析的特点：速度快、灵敏度高、重现性好、样品用量少、选择性高局限性：仪器装置复杂、相对误差较大3.精密度：是指在相同条件下对同一样品进行多次测评，各平行测定结果之间的符合程度。

4、灵敏度：仪器或方法的灵敏度是指被测组分在低浓度区，当浓度改变一个单位时所引起的测定信号的该变量，它受校正曲线的斜率和仪器设备本身精密度的限制。

5.准确度：是多次测定的平均值与真实值相符合的程度，用误差或相对误差来描述，其值越小准确度越高。

6．空白信号：当试样中没有待测组分时，仪器产生的信号。

它是由试样的溶剂、基体材质及共存组分引起的干扰信号，具有恒定性，可以通过空白实验扣除。

7.本底信号：通常将没有试样时，仪器所产生的信号主要是由随机噪声产生的信号。

它是由仪器本身产生的，具有随机性，难以消除，但可以通过增加平行测定次数等方法减小；、8.仪器分析法与化学分析法有何异同：相同点：①都属于分析化学②任务相同：定性和定量分析不同点：①与化学分析相比，仪器分析具有取样量少、测定快速、灵敏、准确和自动化程度高等特点②分析对象不同：化学分析是常量分析，而仪器分析是用来测定相对含量低于1%的微量、衡量组分，是分析化学的主要发展方向9.仪器分析主要有哪些分类：①光分析法：分为非光谱分析法和光谱法两类。

非光谱法：是不涉及物质内部能级跃迁的，通过测量光与物质相互作用时其散射、折射、衍射、干涉和偏振等性质的变化，从而建立起分析方法的一类光学分析法。

光谱法：是物质与光相互作用时，物质内部发生了量子化的能级跃迁，从而测定光谱的波长和强度进行分析的方法，包括发射光谱法和吸收光谱法②电化学分析法：是利用溶液中待测组分的电化学性质进行测定的一类分析方法。

③色谱分析法：利用样品共存组分间溶解能力、亲和能力、渗透能力、吸附和解吸能力、迁徙速率等方面的差异，先分离、后按顺序进行测定的一类仪器分析法称为分离分析法。

(气相色谱-GC、薄层色谱法-TLC、高效液相色谱法-HPLC、离子色谱法-IC、超临界流体色谱-SFC)④其他分析方法：利用生物学、动力学、热学、声学等性质进行测定的仪器分析方法和技术，如质谱分析法(MS),超速离心法等。

⑤分析技术联用技术：气相色谱—质谱（GC-MS）,液相色谱—质谱（LC-MS）10、仪器分析的联用技术有何显著优点多种现代分析技术的联用，优化组合，使各自的优点得到充分的发挥，缺点予以克服。

展现了仪器分析在各领域的巨大生命力；与现代计算机智能化技术的有机融合，实现人机对话，更使仪器分析联用技术得到飞跃发展。

开拓了一个又一个的新领域，解决了一个又一个技术上的难题。

有分析仪器联用和分析仪器与计算机联用。

如新的过程光二极管陈列分析仪与计算机等技术的融合，可进行多组分气体或流动液体的在线分析。

1S内能提供1800多种气体，液体或蒸汽的测定结果，真正实现了高速分析。

同时，分析的精密度、灵敏度、准确度也有很大程度的提高。

第二章分子吸光分析法1、为什么分子光谱是带状光谱答：因为分子跃迁产生光谱的过程中涉及能级Ee,振动能级Ev和转动能级Er三种能级的改变。

△E总= △Ee+△ Ev+△Er。

如果分子吸收红外线，则引起分子的振动能级和转动能级跃迁，由于分子振动能级跃迁时，必然伴随着分子的转动能级跃迁，所以它常是由许多相隔很近的谱线或窄带所组成；如果分子吸收了200—800nm的UV-Vis时，分子发生电子能级跃迁时，必定伴随着振动能级和转动能级的跃迁，而许许多多的振动能级和转动能级是叠加在电子跃迁上的，所以UV-Vis光谱是带状光谱。

2、何为生色团，助色团，长移，短移，浓色效应，淡色效应，向红基团和向蓝基团答：生色团就是分子中能吸收特定波长光的原子或化学键。

助色团是指与生色团和饱和烃相连且能吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的原子或基团，如-OH,-NH2。

长移是指某些化合物因反应引入含有未共享电子对的基团使吸收峰向长移动的现象又叫红移。

短移是指吸收峰向短波长移动的现象，又叫蓝移。

浓色效应是指使吸收强度增加的现象，又叫增色效应。

淡色效应是指使吸收强度降低的现象。

向红基团是指长移或红移的基团，如-NH2、-Cl。

向蓝基团是指使波长蓝移的基团，如-CH2。

最大吸收峰：吸收曲线的峰叫吸收峰，其中吸收程度最大的峰叫做最大吸收峰。

最大吸收波长：最大吸收峰所对应的波长就做最大吸收波长。

肩峰：在峰的旁边有一个曲折的小峰叫肩峰。

次峰：吸收程度仅次于最大吸收峰的波峰称为次峰。

最小吸收波长：吸收曲线的低谷称为波谷，最低波谷所对应波长称为最小吸收波长。

末端吸收：在曲线波长最短的一端，吸收程度相当大，但并未形成波峰的地方。

吸收曲线：又称吸收光谱，通常以入射光的波长为横坐标，以物质对不同波长光的吸光度A为纵坐标，在200—800nm波长范围内所绘制A-λ曲线为紫外-可见曲线。

吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。

3、光谱分析法：基于物质对不同波长光的吸收、发射等现象建立起来的一类光学分析法。

原子光谱是线光谱，分子光谱是带状光谱。

4、光的单色性：描述光纯度的参数，常用光谱线和半宽度来表示。

半宽度△λ越窄，光的单色性越好，单色光越纯。

半宽度：光最大强度Imax一半处的波长宽度，常用△λ（或者△v）表示，单位为nm。

但由于受到单色仪器条件的限制，且谱线存在一个自然宽度，所以光谱线总有一定的半宽度范围。

锐线光：单色光的纯度很高，这样的单色光在光谱分析中称锐线光。

5、丙酮λmax 663nm（×104）丙酮：化合物所用的溶剂；663nm：最大吸收波长；×104：最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数6、何谓溶剂效应为什么溶剂的极性增强时π到π*跃迁的吸收峰发生红移，而n到π*跃迁的吸收峰发生蓝移答：溶剂效应：溶剂极性的不同会引起某些化合物的吸收峰发生红移或蓝移这种作用称为溶剂效应。

在π到π*跃迁中，激发态的极性大于基态，当溶剂的极性增强时，由于溶剂与溶质相互作用，通知的分子轨道π*能量下降幅度大于π成建轨道，因而使π*与π间的能量差减少导致吸收峰红移。

在N到π*跃迁中，溶质分子的N电子与极性溶剂形成氢键，降低了N轨道的能量，N与π*轨道间的能量差增大，引起吸收带蓝移。

7、有机化合物分子的跃迁有哪几种类型哪些跃迁能在紫外-可见光区吸收反应出来答：有机化合物分子的跃迁有：σ→σ＊、σ→π、π→σ、π→π＊、n→σ＊、n→π＊等六种形式。

其中π→π＊、n→σ＊、n→π＊的跃迁能在紫外-可见光区吸收光谱中反映出来。

8、什么是参比溶液如何选择参比溶液,参比溶液的作用是什么参比溶液：是指测量时用作比较的，不含被测物质但其基体尽可能与试样溶液相似的溶液参比溶液的作用：是在一定的入射光波长下调节A=0，可以消除由比色皿，显色剂，溶剂和试剂对待测组分的干扰。

选择：当显色剂在测定波长下均无吸收时，用纯溶剂作参比溶液，称为溶剂空白，若显色剂和其他试剂无吸收，而试液中共存的其他离子又吸收，则用不加显色剂的试液为参比溶液，称为样品空白；当试剂显色剂有吸收而试液无色时，以不加试液的试剂显色剂按照操作步骤配成参比溶液，称为试剂空白。

适当的参比溶液在一定的入射光波长下调节A=0，可以消除由比色皿、显色剂、溶剂和试剂对待测组分的干扰。

9、有机分子的吸收带有哪几种类型产生的原因是什么各有何特点答：①R吸收带：由发色团（如﹥C=O、—N=O、—N=N—）的n→π＊的跃迁产生的。

特点是：跃迁所需能量少，通常为200—400nm，跃迁概率小，一般为﹤100,属弱吸收带。

②K吸收带—共轭非封闭体系的π→π* 跃迁。

特点是：跃迁吸收能量较R吸收带大，跃迁概率大，一般﹥×104. 波长及强度与共轭体系数目、位置、取代基有关，共轭体系增加，吸收度增加。

③B吸收带：由芳香族化合物中的→*产生的。

在230—270nm有一系列吸收峰，为精细结构吸收带，=102，当苯环上又取代基且与苯环共轭或在极性溶剂中测定，苯的精细结构部分消失或全部消失。

④E吸收带：由芳香族化合物中的→*产生的。

分为E1和E2带，E1在184nm处强吸收，E2在204nm处强吸收，是芳香族化合物的特征吸收带。

10、UV-Vis分析法：光源→单色器→比色皿（样品室）→检测器→信号显示器1. 光源：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，其辐射波长范围在350～1000 nm。

紫外区：氢、氘灯。

发射200～400 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的光学系统。

单色器是紫外-可见分光光度计的核心部件，其性能直接影响光谱带宽、测定的灵敏度、选择性、线性范围。

紫外-可见分光光度计现多选用光栅，因光栅可在整个波长区提供良好的均匀一致的分辨能力，而且成本低，便以保存。

3.样品室：样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。

吸收池主要有石英池和玻璃池两种。

在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。

4.检测器：利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。

5. 结果显示记录系统：检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。

11、UV-Vis分析法的应用：UV光谱基本上是分子中生色团及助色团的特征，而不是整个分子的特征（用来确定类），外界因素如溶剂的改变会影响吸收光谱，极性溶剂中精细结构消失成为一个宽带，UV光谱不能完全确定物质分子结构，需与红外吸收光谱、核磁共振、质谱等结合。

不能根据紫外就能判定某物质结构而只能确定物质的类别。

1、定性分析：（研究有机化合物，尤其是共轭体系很有用）①200—800nm无吸收→链状或环状脂肪族化合物及简单的衍生物（不含双链的共轭体系）②210—250强吸收，﹥×104→两个共轭双键③210—300nm强吸收→3~5个双键④270—350弱吸收峰，并在200—270无吸收→含有孤对电子的未共轭生色团，如羰基⑤260nm中强吸收→芳香环⑥多个吸收→长链共轭体系或稠环芳烃。

方法：⑴比较法（相同仪器，溶剂条件）[a、标准品①分析曲线全易见②最大吸收波长λmax b、UV光谱图]⑵最大吸收波长计算法：Scott 经验规则：计算苯的衍生贵族化合物的λmaxa.母体λmax=基团λ→计算值（λmax+λ）b.样品λmax测定值→对比（注:经验规则、溶剂效应）2、定量分析：⑴朗伯→比尔定律：A=bc:摩尔吸光系数，L/mol/cm，仅与入射光波长、被测组分性质和温度有关，物质特质常数、定性分析指标、越大，定量灵敏度越高﹥×104强吸收=×103～×104 较强吸收=×102～×103中强吸收﹤102弱吸收b:液层厚度cm c:被测组分浓度mol/L 在一定条件下，A与b、c的乘积成正比（必须：入射光为单色光，被照射物质是均匀的非散射性物质）紫外-可见光谱法，浓度大于L时会偏离定律。