常用仪器分析方法概论.
仪器分析 课件ppt
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保障人类健康
仪器分析在保障人类健康方面具有重 要意义，如环境监测、食品药品安全 检测等。
仪器分析的发展历程
早期仪器分析
早期的仪器分析方法比较简单， 如比重法、折光法等。
20世纪发展
20世纪是仪器分析发展的重要时 期，随着科技的不断进步，新的 仪器分析方法不断涌现，如光谱
法、色谱法等。
现代仪器分析
现代仪器分析已经进入了一个全 新的时代，各种高灵敏度、高分 辨率、高自动化程度的仪器不断 涌现，为科学研究和技术创新提
工业生产控制
总结词
仪器分析在工业生产控制中是重要的工具，能够监测 和控制生产过程中的各种参数。
详细描述
仪器分析通过实时监测和控制工业生产过程中的温度、 压力、流量、浓度等参数，确保生产过程的稳定性和产 品质量，提高生产效率和降低能耗。
05
仪器分析的挑战与未来发展
Chapter
提高仪器分析的灵敏度与准确性
结合纳米技术、生物技术、信 息技术等新兴领域，开发新型 仪器分析工具。
探索微型化、便携式仪器分析 设备，满足现场快速检测的需 求。
实现仪器分析的自动化与智能化
通过自动化技术实现仪器分析流 程的连续性与高效性，降低人为
误差和提高分析效率。
利用人工智能和机器学习算法对 仪器分析数据进行处理、建模和 预测，提高分析的智能化水平。
气相色谱法
总结词
基于不同物质在固定相和流动相之间的分配 系数差异而建立的分析方法。
详细描述
气相色谱法是利用不同物质在固定相和流动 相之间的分配系数差异进行分析的方法，通 过分离和检测混合物中的各组分来测定各组 分的含量。该方法具有分离效果好、分析速 度快、应用范围广等优点。
仪器分析法概述
10-4 仪器分析的发展趋势
小型化集成化（芯片）、多功效化（联用技术）和高稳定、高 敏捷度检测是仪器分析发展的最高境界。
现在分析化学界尚未解决的重要问题 单分子（单细胞）测量技术 小型化质谱仪 微型化技术
便携式光度计
复杂体系分析
生物芯片
10-5 仪器分析中的定量办法
仪器分析中信号与组分含量的关系
10-6-3 线性范畴（linear range ）
LOL
响 应 信 LOQ 10sBlanK 号
S CDL
LOL / LOQ 100
线性范畴
浓度，c
线性范畴越大越好，普通应在2个数量级以上
UV-Vis总结（1）
UV-Vis特指分子对200~800 nm区间内电磁辐射吸取而产生的光谱法，
所涉及的是分子外层电子的能级跃迁（但也随着着振动和转动能级的
cDL (mDL )
SDL Sb k
3sb k
测量信号的原则偏差s与所用试样浓度有关，检出限测定时应用 空白或尽量稀的溶液。
例：已知某元素在某仪器上的响应为S=k c，采用0.0500 mg L-1（近 空白）该元素的原则液，在该仪器上持续测定10次，所得信号以下表， 试计算该仪器对该元素的的检测限。
可以分析的浓度范围
选择性
选择性系数等
其它原则：分析速度；分析难度和方便性；对操作者的技能规定；仪
器维护及实用性；分析测试费用等
10-6-1 敏捷度（1）
指待测组分浓度（或量）变化时所引发仪器信号的变化， 反映了仪器或办法识别微小浓度或含量变化的能力，该值 越大，仪器或办法的敏捷度越高。
International Union of Pure & Applied Chemists，即 IUPAC推荐使用“校正敏捷度”或者“校正曲线斜率” 作为衡量敏捷度高低的原则。
10第十章仪器分析法概述
6
0.167
7
0.168
8
0.166
9
0.170
10
0.167
解：求出平行测定信号的标准偏差：
x x 3 i S 1 . 83 10 b n 1
2
根据测量信号的平均值与已知样品质量求出灵敏度 k： A=km
A 0 .167 1 k 668 mg 3 m 0 .0500 5 .00 10 3 3 S 3 1 . 83 10 b m 8 .22 ng DL k 668
电重量分析法 （电沉析法）
电流与时间
电解后电极增重
3.色谱法
（流动相） （固定相外形） （分离机理）
填充柱色谱
气相色谱
毛细管柱色谱
经典
固体吸附剂 液体（固体） 键合相
吸附 分配 分配
色 谱 法
柱色谱
高压
液相色谱
平板色谱
固体吸附剂 离子交换树脂 聚合物间隙 液体（固体） 键合相分配
吸附色谱 吸附 离子色谱 静电 排阻色谱 筛分 分配色谱 分配 亲和色谱 分配/亲和
例：以0.0500 mgL-1的Co标准液（浓度接近空白 值），在石墨炉原子吸收分光光度计上，每次以 5.00 mL与去离子水交替连续测定，共测10次，所 得数据如下表，试计算该原子吸收分光光度计对 Co的检出限。
测定次数
吸光度A
1
0.165
2
0.170
3
0.166
4
0.165
5
0.168
测定次数
标准工作曲线图
标准溶液系列配制
cx
c
（2）标准加入法
取若干份体积相同的试液
常用仪器分析方法概论
光程为1cm时的吸光度.
表观摩尔吸光系数:
实验测定,以吸光物质总浓度为基础求得的
.
例题:每升含铁3.00mg的标准溶液,处理后以邻 菲罗啉显色,以2.0cm的比色皿在510 nm波长 下测得吸光度为1.20.求其摩尔吸光系数. 解:已知:MFe = 55.85;
c(Fe3+) = 3.00 10-3 /55.85 = 5.37 10-5 mol·L-1
★6、车螺纹方法
（1）低速车削螺纹的方法 ②斜进法车削时，除用中滑板进给外，小滑板只向一个方
向进给，这种方法称斜进法。当螺距较大，粗车时，可用这种 方法切削。
★6、车螺纹方法
（1）低速车削螺纹的方法 ③左右切削法车削时，除了用中滑板进给外，同时利用小
滑板的刻度把车刀左、右微量进给(俗称借刀)，这样重复切削 几次工作行程，直至螺纹的牙型全部车好。
绿黄 绿黄
绿
橙
蓝
蓝 紫
紫
红
红
★ 3、普通螺纹的尺寸
普通螺纹是我国应用最广泛的一种三角形螺纹，牙型角 为60°
普通螺纹基本牙型
★6、车螺纹方法
车削螺纹时，一般可采用低速车削和高速车削两种方法。低速车 削螺纹可获得较高的精度和较细的表面粗糙度，但生产效率很低； 高速车削螺纹比低速车削螺纹生产效率可提高10倍以上，也可以得 较细的表面粗糙度，因此现在工厂中已广泛采用。
★6、车螺纹方法
（3)车螺纹时乱牙的预防 预防车螺纹时乱牙的方法常用的是开倒顺车法。车刀与丝
杠的传动链没有分离过，车刀始终在原来的螺旋槽中倒顺运动 ，这样就不会产生乱牙。
物质对光的吸收 物质的颜色与光的关系
光谱示意 复合光 表观现象示意 完全吸收
仪器分析4大分析方法
附录V A 紫外-可见分光光度法（4）比色法供试品本身在紫外-可见区没有强吸收，或在紫外区虽有吸收但为了避免干扰或提高灵敏度，可加入适当的显色剂显色后测定，这种方法为比色法。
用比色法测定时，由于显色时影响显色深浅的因素较多，应取供试品与对照品或标准品同时操作。
除另有规定外，比色法所用的空白系指用同体积的溶剂代替对照品或供试品溶液，然后依次加入等量的相应试剂，并用同样方法处理。
在规定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度后，按上述（1）对照品比较法计算供试品浓度。
当吸光度和浓度关系不呈良好线性时，应取数份梯度量的对照品溶液，用溶剂补充至同一体积，显色后测定各份溶液的吸光度，然后以吸光度与相应的浓度绘制标准曲线，再根据供试品的吸光度在标准曲线上查得其相应的浓度，并求出其含量。
附录ⅧA 电位滴定法与永停滴定法电位滴定法与永停滴定法是容量分析中用以确定终点或选择核对指示剂变色域的方法。
选用适当的电极系统可以作氧化还原法、中和法（水溶液或非水溶液）、沉淀法、重氮化法或水分测定法第一法等的终点指示。
1.电位滴定法选用两支不同的电极。
一支为指示电极，其电极电位随溶液中被分析成分的离子浓度的变化而变化；另一支为参比电极，其电极电位固定不变。
在到达滴定终点时，因被分析成分的离子浓度急剧变化而引起指示电极的电位突减或突增，此转折点称为突跃点。
2.永停滴定法采用两支相同的铂电极，当在电极间加一低电压（例如50mV）时，若电极在溶液中极化，则在未到滴定终点时，仅有很小或无电流通过；但当到达终点时，滴定液略有过剩，使电极去极化，溶液中即有电流通过，电流计指针突然偏转，不再回复。
反之，若电极由去极化变为极化，则电流计指针从有偏转回到零点，也不再变动。
仪器装置电位滴定可用电位滴定仪、酸度计或电位差计，永停滴定可用永停滴定仪。
电流计的灵敏度除另有规定外，测定水分时用10-6A／格，重氮化法用10-9A／格。
方法电极系统说明水溶液氧化还原法铂-饱和甘汞铂电极用加有少量三氯化铁的硝酸或用铬酸清洁液浸洗水溶液中和法玻璃-饱和甘汞非水溶液中和法玻璃-饱和甘汞饱和甘汞电极套管内装氯化钾的饱和无水甲醇溶液。
仪器分析及其方法
仪器分析及其方法1.仪器分析概述1.1仪器分析概念及应用对象仪器分析是化学学科的一个重要分支，它是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法。
指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来对物质进行定性分析，定量分析及形态分析的一类方法。
仪器分析与化学分析(chemical analysis)是分析化学(analytical chemistry)的两个分析方法。
仪器分析的分析对象一般是半微量(0.01-0.1g)、微量(0.1-10mg)、超微量(<0.1mg)组分的分析，灵敏度高；而化学分析一般是半微量(0.01-0.1g)、常量(>0.1g)组分的分析，准确度高。
1.2仪器分析的基本特点及主要分析方法仪器分析的灵敏度高、取样量小、低浓度下的分析准确度比较高，另外分析迅速，可以在不破坏式样的情况下进行分析，适用于考古、文物等特殊领域的应用，其专一性强，便于遥测、遥控及自动化，操作极其简便，但仪器设备较复杂，价格较昂贵。
仪器分析方法所包括的分析方法很多，目前有数十种之多。
每一种分析方法所依据的原理不同，所测量的物理量不同，操作过程及应用情况也不同。
本实验将对光谱分析法、原子吸收和原子荧光光谱分析法、紫外-可见光光度分析法、质谱法、色谱法、气相色谱法及高效液相色谱法进行阐述。
1.3仪器分析的发展历程及重要意义1.3.1发展历程经过19世纪展，到20世纪20~30年代，分析化学已本成熟，它不再是各种分析方法的简单堆砌，已经从经验上升到了理论认识阶段，建立了分析化学的基本理论。
20世纪40年代以后，一方面由于生产和科学技术发展的需要，另一方面由于物理学革命使人们的进一步深化，分析化学也发生了革命性的变革，从传统的化学分析发展为仪器分析。
在仪器的发展中，理论和方法的相互作用，需要中介和桥梁，这就是技术。
理论要起指导作用，要转化为方法，需要特定的仪器、设备和试剂。
仪器分析方法
仪器分析方法仪器分析方法是化学分析中常用的一种手段，它通过利用各种仪器设备对样品进行分析，从而获得样品的物理性质、化学成分和结构信息。
仪器分析方法在现代化学研究和工业生产中起着至关重要的作用，它不仅可以提高分析的准确性和灵敏度，还可以扩大分析的范围和深度，因此受到了广泛的关注和应用。
常见的仪器分析方法包括光谱分析、色谱分析、质谱分析、电化学分析等。
光谱分析是利用物质对光的吸收、散射、发射等现象进行分析的方法，包括紫外可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
色谱分析则是利用物质在固定相和流动相之间的分配行为进行分析的方法，包括气相色谱、液相色谱等。
质谱分析是利用物质的质谱图谱进行分析的方法，可以提供物质的分子结构和分子量信息。
电化学分析则是利用物质在电化学条件下的行为进行分析的方法，包括电位滴定、极谱分析、电化学发光等。
在实际的化学分析中，选择合适的仪器分析方法是十分重要的。
首先要根据样品的性质和分析的目的来选择合适的仪器，不同的仪器有不同的适用范围和灵敏度。
其次要根据分析的要求来确定分析的条件和方法，包括样品的前处理、仪器的操作参数等。
最后要对分析结果进行准确的解释和评价，确保分析结果的可靠性和准确性。
仪器分析方法的发展离不开仪器设备的不断创新和进步。
随着科学技术的不断发展，新型的仪器设备不断涌现，为化学分析提供了更多更好的选择。
例如，高分辨质谱仪、核磁共振仪、原子力显微镜等先进仪器设备的出现，使得化学分析的灵敏度和分辨率得到了极大的提高，为科学研究和工业生产提供了更可靠的技术支持。
总之，仪器分析方法是化学分析中不可或缺的一部分，它通过利用各种仪器设备对样品进行分析，为科学研究和工业生产提供了重要的技术手段。
随着仪器设备的不断创新和进步，仪器分析方法将会在化学领域发挥越来越重要的作用，为人类的发展和进步做出更大的贡献。
现代仪器分析测试方法综述
现代仪器分析测试方法现代分析有分离分析法、热分析法、光学分析法、质谱分析法、电分析化学法、分析仪器联用技术这集中类型。
具体有：核磁共振（NMR），红外光谱（IR），紫外光谱（UV），质谱（MS），气相色谱（GC），液相色谱（LC），气相色谱与质谱联用（GC/MS）技术和液相色谱与质谱联用（LC/MS）技术。
核磁共振（NMR）核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。
不同的它们可以用核的自旋量子数I来表示。
自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况。
原子核的自旋核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)为代号。
I为零的原子核可以看作是一种非自旋的球体，I为1/2的原子核可以看作是一种电荷分布均匀的自旋球体，1H，13C，15N，19F，31P的I均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。
I大于1/2的原子核可以看作是一种电荷分布不均匀的自旋椭圆体。
核磁共振现象原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩(μ)。
μ=γP公式中，P是角动量，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量之间的比值，当自旋核处于磁场强度为B0的外磁场中时，除自旋外，还会绕B0运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相象，称为拉莫尔进动，见图8-1。
自旋核进动的角速度ω0与外磁场强度B0成正比，比例常数即为磁旋比γ。
式中v0是进动频率。
ω0=2πv0=γB0微观磁矩在外磁场中的取向是量子化的，自旋量子数为I的原子核在外磁场作用下只可能有2I+1个取向，每一个取向都可以用一个自旋磁量子数m来表示，m与I之间的关系是：m=I，I-1，I-2…-I原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，其能量可以从下式求出：正向排列的核能量较低，逆向排列的核能量较高。
它们之间的能量差为△E。
一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收△E的能量。
常用仪器分析方法概论
常用仪器分析方法概论仪器分析方法是一种利用仪器设备进行定性和定量分析的方法。
它在科学研究、工程应用、环境监测和质量控制等领域有广泛的应用。
本文将对常用的仪器分析方法进行概论，包括光谱仪器、色谱仪器、质谱仪器、电化学仪器和热分析仪器等。
光谱仪器主要用于物质的光谱分析，包括紫外可见光谱仪、红外光谱仪和核磁共振仪等。
紫外可见光谱仪主要用于有机化合物的分析，通过测量溶液的吸收光谱来确定化合物的结构和浓度。
红外光谱仪通过测量物质在红外光束作用下吸收和散射的光谱来确定物质的组成和结构。
核磁共振仪则通过测量样品中核自旋的磁共振来确定样品的结构和化学环境。
色谱仪器主要用于分离和检测化合物混合物中的成分。
常见的色谱仪包括气相色谱仪和液相色谱仪。
气相色谱仪利用气体作为载气来带动样品分离，通过分离柱将样品中的各种成分分离出来，并通过传感器对其进行检测。
液相色谱仪则利用液相作为载液将样品分离，并通过检测器检测其成分。
质谱仪器主要用于分析化合物的质量和分子结构。
质谱仪通过将样品的分子转化为电离态，并通过电磁场的加速和偏转来分析质量和结构。
常见的质谱仪包括质谱仪和电喷雾质谱仪。
质谱仪利用磁场和电磁波来分析样品的质谱图，并通过质谱图来确定样品的分子结构和质量。
电喷雾质谱仪则适用于大分子和生物分子的分析，通过电喷雾技术将样品转化为气态离子，并通过质谱仪来分析其质谱图。
电化学仪器主要用于测量和分析电化学反应和电解质溶液中的化学物质。
常见的电化学仪器包括电位计、离子电导仪和电解池等。
电位计主要用于测量电解池中的电势，通过测量电势来确定样品的浓度和电势差。
离子电导仪则用于测量电解质溶液中的离子浓度和电导性。
电解池通过电解反应来分析和检测样品中的成分，可以用于分析有机化合物、金属离子和无机离子等。
热分析仪器主要用于测量和分析样品在不同温度下的物理和化学性质。
常见的热分析仪器包括差示扫描量热仪、热重分析仪和热导率仪等。
差示扫描量热仪通过测量样品在不同温度下的热流量来确定样品的热性质和热反应。
几种常见的仪器分析方法
分析仪器方法类型光分析法、电化学分析法、色谱分析法、质谱分析法、热分析法、分析仪器联用技术。
光谱1.红外光谱仪的主要部件包括：光源，吸收池，单色器、检测器及记录系统。
2.红外光谱是基于分子的振动和转动能级跃迁产生的。
3.物质的分子、原子、离子等都具有不连续的量子化能级，只有当某波长光波的能量与物质的基态和激发态的能量差相等时，才发生物质对某光波的吸收，也就是说物质对光的吸收是有选择性的。
4.红外光谱仪用能斯特灯与硅碳棒做光源。
5.在光谱法中，通常需要测定试样的光谱，根据其特征光谱的波长可以进行定性分析；而光谱的强度与物质含量有关，所以测量其强度可以进行定量分析。
6.根据光谱产生的机理，光学光谱通常可分为：原子光谱，分子光谱。
7.紫外可见分光光度计用钨丝灯，氢灯或氘灯做光源。
1、紫外可见吸收光谱法（U V）朗博比尔定律-单色光成立，测定大部分无机和部分有机物。
紫外光源：氘灯，可见光源：钨丝灯定性描述：几组峰是几种物质，波长是物质种类原理：利用物质的分子或者离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性、定量和结构的分析，所依据的光谱是分子或者离子吸收入射光特定波长的光而产生的光谱。
操作步骤：打开电源-预热（一般30分钟）-设定波长-模式选择-调零（将蒸馏水倒入比色皿-透射比打开盖子调为0，盖上盖子为100.吸光度相反。
连续几次）-模式调为吸光度（A）-润洗-上样-测定。
思考题：1.试简述产生吸收光谱的原因。
解：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸收光谱．2.紫外及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？解：首先光源不同，紫外用氢灯或氘灯，而可见用钨灯，因为二者发出的光的波长范围不同．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，这主要是由于玻璃能吸收紫外光的缘故．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，原因同上。
仪器分析4大分析方法
附录V A 紫外-可见分光光度法（4）比色法供试品本身在紫外-可见区没有强吸收，或在紫外区虽有吸收但为了避免干扰或提高灵敏度，可加入适当的显色剂显色后测定，这种方法为比色法。
用比色法测定时，由于显色时影响显色深浅的因素较多，应取供试品与对照品或标准品同时操作。
除另有规定外，比色法所用的空白系指用同体积的溶剂代替对照品或供试品溶液，然后依次加入等量的相应试剂，并用同样方法处理。
在规定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度后，按上述（1）对照品比较法计算供试品浓度。
当吸光度和浓度关系不呈良好线性时，应取数份梯度量的对照品溶液，用溶剂补充至同一体积，显色后测定各份溶液的吸光度，然后以吸光度与相应的浓度绘制标准曲线，再根据供试品的吸光度在标准曲线上查得其相应的浓度，并求出其含量。
附录ⅧA 电位滴定法与永停滴定法电位滴定法与永停滴定法是容量分析中用以确定终点或选择核对指示剂变色域的方法。
选用适当的电极系统可以作氧化还原法、中和法（水溶液或非水溶液）、沉淀法、重氮化法或水分测定法第一法等的终点指示。
1.电位滴定法选用两支不同的电极。
一支为指示电极，其电极电位随溶液中被分析成分的离子浓度的变化而变化；另一支为参比电极，其电极电位固定不变。
在到达滴定终点时，因被分析成分的离子浓度急剧变化而引起指示电极的电位突减或突增，此转折点称为突跃点。
2.永停滴定法采用两支相同的铂电极，当在电极间加一低电压（例如50mV）时，若电极在溶液中极化，则在未到滴定终点时，仅有很小或无电流通过；但当到达终点时，滴定液略有过剩，使电极去极化，溶液中即有电流通过，电流计指针突然偏转，不再回复。
反之，若电极由去极化变为极化，则电流计指针从有偏转回到零点，也不再变动。
常用仪器分析方法
常用仪器分析方法1.光学显微镜的放大率由哪些因素决定？光学显微镜的放大率由物镜放大率和目镜放大率两个因素决定：显微镜放大率二物镜放大率X目镜放大率2.显微镜的分辨率是如何定义的？显微镜的分辨率是指在显微镜下能清晰看到的两点间最小距离。
3.扫描电镜为什么具有较好的分辨率和放大倍数？扫描电镜的成像原理有别于光学显微镜，是靠电子衍射成像的。
电子枪发出的高能电子束经电磁透镜调节后在样品表面扫描，由于电磁透镜可将电子束调节得非常精细，使其在很小的范围内扫描，因此在分辨率和放大倍数等方面远远优于光学显微镜。
4.简述能谱仪X射线信号是如何产生的？当样品受到高能电子束的作用，样品表面原子的核外电子获得能量从基态跃迁到激发态。
激发态不稳定，存在的时间极短，随即又回到基态，并将多余的能量以X光的形式释放出来，从而产生X射线。
5.什么是色谱法，其主要作用是什么？色谱法集分离与检测于一体，是一种重要的近代分析方法。
在色谱系统中有流动相和固定相两个相态，在分离过程中两相作相对运动。
欲分离的混合物组分随流动相通过固定相，由于不同的物质在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些组分得以在两相中反复多次地分配，从而使各组分得到完全的分离，并逐一被检测出来。
色谱法的主要作用是实现混合物分分离。
6.什么是保留值，如何用保留值来定性？保留值表示试样中各组分在色谱柱中停留时间的长短，有保留时间、保留体积、相对保留值、和保留指数等几种表达方法，是色谱法定性的主要依据。
理论与实践证明，各种物质在一定的色谱条件下均具有确定不变的保留值，在色谱柱和操作条件不变时，比较组分的保留值就可判断组分的异同，一般采用与标准品的保留值比较来确定未知物的种类。
7.什么是反相液相色谱法，具有什么特点？如何调整色谱条件改善分离？流动相极性大于固定相极性的液-液色谱法称为反相色谱法。
与正相色谱法相反，极性大的组分在固定相中溶解度小，先流出色谱柱；极性小的组分反之。
几种现代仪器分析方法简介
第十一章几种现代仪器分析方法简介通过特殊的仪器，测定物质的物理或物理化学性质从而进行定性、定量及结构分析的方法，称为仪器分析法。
仪器分析方法的种类繁多，内容广泛，本书第八、第九两章介绍了吸光光度分析和电化学分析，根据我国工、农业生产和科研的实际情况以及仪器分析的发展趋势，本章再简要介绍几种现代仪器分析方法。
第一节原子吸收光谱分析法一、概述原子吸收光谱分析法(atomic absorption spectrometry, AAS)，简称原子吸收法。
它是基于物质所产生的基态原子蒸气对特征谱线的吸收来进行定性和定量分析的。
与吸光光度分析的基本原理相同，都遵循朗伯—比尔定律，在仪器及其操作方面也有相似之处。
目前，原子吸收分光光度法已成为一种非常有效的分析方法，并广泛地应用于各个分析领域，该法具有以下一些特点。
1．选择性好，方法简便吸收光辐射的是基态原子，吸收的谱线频率很窄，光源发出的是被测元素的特征谱线，所以，不同元素之间的干扰一般很小，对大多数样品的测定，只需要进行简单的处理，即可不经分离直接测定多种元素。
2．灵敏度高火焰原子吸收法对大多数金属元素测定的灵敏度为10—8~10—10g?mL—1；非火焰原子吸收法的绝对灵敏度可达10—10g。
3．精密度好，准确度高由于温度的变化对测定的影响较小，所以，该法有着较好的稳定性和重现性。
对微量、痕量元素的测定，其相对误差为0.1~0.5%。
由于原子吸收分光光度法有着灵敏、准确、快速等优点，因而其广泛地应用于农业、林业、国防、化工、冶金、地质、石油、环保、医药等部门，可以测定近70多种金属元素。
二、基本原理原子对光的吸收或发射，与原子外层电子在不同能级间的跃迁有关。
当电子从低能级跃迁到高能级时，必须从外界吸收相应于这两能级间相差的能量；从高能级跃迁到低能级时，则要放出这部分能量。
由于原子中的能级很多，电子按一定规律在不同的能级间跃迁，使原子吸收或发射一系列特征频率的光子，从而得到原子的吸收或发射光谱。
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第十三*常用仪分析方法轨淹第一节仪器分析简介仪器分析法是通过测定物质的光、电、 磁等物理化学性质来确定其化学组 含量和化学结构的分析方法。
热、 -\6*豪方法试样质!n/mg试液体积/mL常量分析>100>10半微量分析10~1001~10微量分析0・1~100.1-1超微量分析<0.1<0.01•灵敏度高，检出限量可降低.样品用量由化学分析的mL、mg级降低到pg、|1L级，S至至低。
适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。
•选择性好：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。
•操作简便，分析速度快，容易实现自动化。
•相对误差较大：化学分析一般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。
•需要价格比较昂贵的专用仪器。
仪器分析与化学分析关系仪器分析是在化学分析基础上的发展-不少仪器分析方法的原理，涉及到有关化学分析的基本理论；-不少仪器分析方法，还必须与试样处理、分离及掩蔽等化学分析手段相结合，才能完成分析的全过程。
-仪器分析有时还需要采用化学富集的方法提高灵敏度；-有些仪器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有机试剂和配合物化学等理论，所以在不少书籍中，把它列入化学分析。
仪器分析与化学分析关系•应该指出,仪器分析本身不是一门独立的学科，而是务种仪器方法的组合。
这些仪器方法在化学学科中极其重要，已不单纯地应用于分析的目的，而是广泛地应用于研究和解决各种化学理论和实际问题。
因此，将它们称为“化学分析中的仪器方法' 更为确切。
4和滞Vi• 20世纪40~50年代兴起的材料科学，60 ~70年代发展起来的环境科学都促进了分析化学学科的发展。
80年代以来，生命科学的发展也促进分析化学一次巨大的发展。
如生命科学研究的进展，需要对多肽、蛋白质、核酸等生物大分子进行分析，对生物药物分析，对超微量生物活性物质，如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析。
-计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度。
它使许多以往难以完成的任务，如实验室的图谱的快速检自动化,索，复杂的数学统计可轻而易举地完成。
信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。
信息科学主要是信息的采集和处理。
信息的采集和变换主要依赖于各类的传感器。
这又带动仪器分析中传感器的发展，岀现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感器。
•联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展 方向。
将几种方法结合，特别是分离方法(如 色谱法)和检测方法(红外光谱法、质谱法. 核磁共振波谱法、原子吸收光谱法等)的结合。
「气相色谱一质谱法(GC-MS )2. 气相色谱一质谱法一质谱法(GC-MS-MS)3. 气相色谱一原子发射光谱法(GC-AED)4•液相色谱一质谱法(LC-MS)smaller, cleaner, cheaper, fasterMicroarray TechnologyI rv 佗 I I wMb A • ▼ I I hMXVXVM I ▼ IJ . 八 / ■ H I ■、P P * .上卡L匚丿Tun UK・■第二节光度分析法转换方向：吸收光谱、发射光谱非光谱法：旋光法、折射法—、發外一可见分光光度法 Ultraviolet and visible Spectrophotometry波长！ X •射线光谱、紫外.红外光谱等。
电磁波谱和光谱见Fl红橙黄绿青蓝 光的性质与物质的颜色八/r 严严 厂 r r / «并1 X 1 W I 9 I «1«1 红无线电波 I*波*4nlO^m400430480 500 ¥J•单色光、复合光、光的互补单色光单一波长的光复合光由不同波长的光组合而成的光光的互补若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。
•溶液对光的吸收溶液的颜色与光的关旦^光谱示意互黑M观现象示意完全透过吸收黄色光溶液完全吸收t-•吸收曲线用不同波长的单色光作入射光，按波长由短到长的顺序依次通过同一溶液，测得与各波长相对应的吸光度A ,以A 为纵坐标，波长入为横坐标作图，所得曲线即KMnOj溶液的光吸收曲线（CKMnO4： a<b<c<d）吸收光谱体现了物质的特性：吸收曲线的形状和入Z 是定性分析的基础 溶液的浓度愈大吸收光愈强 是定量分析的基础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。
可见分癣度法红外分光光度法卩-胡萝卜素的吸收曲线 1.5根据测定时所选用的光源紫外分光光度法•透光度和吸光度♦透光度：用T 表示：T= //…♦吸光度：为透光度的负对数，用A 表示, 即A=-lgT=lg/A朗伯-比尔定律(Lambert-Beer 定律)朗伯定律(1760) A=lg(/,//t )=A ：iZ>b ：液层厚度(cm)比尔定律(1852) A=lg(/(//t )=A ：2Cc ：溶液浓度•朗伯-比尔定律(Lambert-Beer定律)A=\g{I^y/I^)=kbc当C的单位用mollSb的单位用cm表示时，吸光系数称为摩尔吸光系数用£表示.A = £bc來I单位：L・nioicnr 朗伯•比尔定律只适用于单色光摩尔吸光系数E的讨论(1)吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；(2)不随浓度Q和光程长度〃的改变而改变。
在温度和波长等条件一定时，&仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；(3)可作为定性鉴定的参数；(4)同一吸收物质在不同波长下的£ 值是不同的。
在最大吸收波长入max处的摩尔吸光系数，常以表示。
Sax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。
(5)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。
QlOh 超高灵敏*(6〜10) XIO^：高灵敏R(2〜6) X 1(H :中等灵敏WV 2X10^；不灵敏(6)£在数值上等于浓度为Imol/L、液层厚度为Icm时该溶液在某一波长下的吸光度。
［例题］有一含铁浓度为Img/L的溶液，以邻二氮菲法测定铁，比色皿厚度为2cm , 在508nm测得吸光度为0.380,计算摩尔吸光系数。
解：铁的原子量为55.85,则C FF1・0X 10 3/55・85=1・8X 10 Smol L 1£=A/bc = 0.380 / 2X1.8X10-5=LI X 10* L-mol•分光光度计的构成样品吸收池检测器指示器0.575光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度■稳定。
♦热光源：鹄灯，腆鹄灯(350〜2500nm) 可见光♦气体放电光源：氢灯，怎灯(150〜400nm)紫外区单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置.梭镜：玻璃350~3200nm.石英185~4000nm光柵：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽 度等间距条痕(600. 1200、2400条/mm )。
波 长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便原理： 利用光通过光栅时 发生衍射和干涉现象 而分光. (比色皿)用于盛待测及参比溶液。
可见光区：光吸收池:M.Ml光栅衍射示意图平面透透 射光栅 g学玻璃池紫外区：石英池指示器.低档仪器：刻度显示中高档仪器：数宇显示，自动扫描记录込丸度77M0 TO 20 30 40 50 60 70 80 90 100UrtiluL'ililuluilllIII iitilniiLiiluii iMitiiiJiMiltuiltniVtiilu'iliiiiliiiibiiir 1 1 1 1 i I 1 J . J . L «. J.0 o.ro.6a«$c.362 O.u 0.05 0检测器：利用光电效应,电信号Q光电管 将光信号转换成 光电倍增管•分光光度计的类型(1)按波长类别和光束类别分类0 _ --- 鯛■fcj检测s裁T单色器吸收池I"［吸哋-\_I检测器双愉双波长(2)按工作波长范围分类721型-可见分光光度计-紫外及可见分光光度计匚近红外、红外分光光度计751型r偏离朗伯-比尔定律谱带宽度过大（单色光纯度小）、待测2 组分浓度过高、化学反应的影响、pH值的影响、杂质的影响、光散射的影响I仪器测量误差光电池灵敏性差、光源不稳定、读数不准等•显色反应1、显色剂的选择条件♦选择性好♦灵敏度高♦生成的化学物质有确定的组成和稳定的化学性质♦显色剂在测定波长处无明显吸收♦显色反应条件易于控制，重现性好2、影响显色反应的因素♦显色剂的用量选择曲线变化平坦处作为显色条件。
♦控制溶液的酸度在相同实验条件下，分别测定不同pH 值 条件下显色溶液的吸光度。
选择曲线中吸光 度较大且恒定的平坦区所对应的pH 范围。
AC R0・5 0,4 0.3 0.2 0-10.0 _____________________________1 2 3 4 5 6 7 2 9 1“ 1石213 P"吸光度A 与显色剂用量5关系曲线彳（吸光度与pH关系曲线♦控制显色温度和时间显色反应一般在室温下进行，有的反应 需加热，应通过实验找出适宜的温度范围。
t T实际工作中，作曲线和A^r 曲线, 寻找适宜反应时间和反应温度。
•分析条件的选择1、波长的选择-般应该选择An “为入射光波长。
但如果Anax 处有共存组分干扰时，则应考虑选择 灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。
c ： AA有干扰2、控制适当的吸光度范围这丸« 丁％80 <?0 1000^05 0 吸光ZfiM不同的透光度读数，产生的误差大小不同:—IgT =£hc微分：一dlgT = —0.434dlnT=一0・434卩dTS de两式相除得：dc/c= ( 0.434/71訐)dr以有限值表示可得^Ac/c = (0.434/TlgD Ar浓度测量值的相对误差(Ac/c)不仅与仪器的透光度误差A卩有关，而且与其透光度读数T的值也有关。
是否存在最佳读数范围？何值时误差最小?最佳读数范围与最佳值设4^=1%,则可绘出 溶液浓度相对误差Ac/c 与其 透光度卩的关系曲线。
如 所示： 当Ar=l%, F 在20%〜65%之间时，浓度相 对误差较小，最佳读数范围。
用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在卩％ =20〜65 % （吸光度 A =0.70—0.20） 可求出浓度相对误差最小时的透光度几曲为：Fmln = 36・8%, Am[n = 0・4343、选择适当的参比溶液测定吸光度值并归零内含溶剂、显色剂以及其他进 行显色反应必要的试剂8 6 4 212 O 10 OX20 40 6080.-•fe - 6 I测定实例：铁含量的计算匸建徑/丄1-标准曲线的绘制。