仪器分析论文

仪器分析论文

学院环境与能源学院专业建筑与土木工程姓名胡海峰

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仪器分析的发展趋势

摘要:本文主要介绍了仪器分析的的方法和分类及其应用，并对仪器分析的发展

趋势做了一些了解和介绍。

关键词：仪器分析；应用；发展趋势。

Abstract This article mainly introduced the instrument analysis method

and classification and its application, and the development trend of instrument analysis done some understanding and introduction.

Key words Instrumental analysis;application;development tendency. 前言

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。利用较特殊的仪器，对物质进行定性分析，定量分析，形态分析。仪器分析方法所包括的分析方法很多，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。在药物的研究开发时，从先导化合物的筛选到药物注册的每个环节都要求有严密、严格的分析数据，仪器分析贯穿在药物研究开发的全过程之中。

正文

一般的说，仪器分析是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获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类分析方法，尤其适用于微量或痕量组分的测定,这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础。同时由于计算机技术的引入，使仪器分析的快速、灵敏、准确等特点更加明显，多种技术的结合与联用使仪器分析应用更加广泛从而有了现代分析法的多样化。比如，紫外-可见分子吸收光谱法、红外吸收光谱法、拉曼光谱法、核磁共振波谱法、色谱分析法、质谱分析法、X射线荧光分析法、光声光谱法、电子探针分析法、电子能谱分析法、顺磁共振、生物芯片检测技术，等等。相信在不就久得将来会有更多的便捷的分析法应运而生。

1、仪器分析法的特点

一．快速

仪器分析法的样品处理一般都比化学分析法简单，从而大大地提高了分析速度。例如冶金部门采用直读光谱法进行炉前分析时，在数分钟内可同时得出钢样中二、三十个元素的分析结果。另外由于在仪器分析法中普遍采用了先进的电子技术和计算机技术，从而大大地提高了仪器操作的自动化程度（自动进样、记录、打印、停机）和数据处理的速度。

化学分析法通常适于常量分析，而仪器分析法中除示差光度分析、电容量分析、电重量分析以及X射线荧光分析等主要用于常量分析外，多数仪器分析方法适于微量、痕量分析。例如试样中含有ppm铁，用0.01NK2Cr2O7标准溶液滴定时，所消耗的标准液体积只有0.02Ml (半滴)，已知滴定管的滴定误差为0.02mL，这就无法用于容量分析测定此液中微量铁。但是用邻菲罗淋为显色剂很方便地对微量铁进行比色测定。因此最普通的比色法的相对灵敏度可达到ppm级（10-4%），原子吸收法、原子荧光法、气相色谱法、质谱法等分析方法可测ppb（10-7%），甚至可测ppt级（10-9-9%）的痕量物质。激光光谱汉、菲火焰原子吸收法和电子探针法等绝对灵敏度可达10-12 g以下。

三．多元素、无损分析

一些仪器分析可同时进行多元素分析，例如原子发射光谱分析可同时对一个试样中几十个元素的分析。又如术谱分析可在同一个溶液中连续测定Cu、Cd、Ni、Zn、Mn等离子。一些仪器分析法的度样用很少，例如红外光谱法的试样需数毫克，而质谱法的试样只需10-12g，尤其激光光谱法、电子探针法、离子探针法和电子显微镜法等可以进行表面、微区、无损分析。

四．相对误差较大

化学分析法的相对误差一般都可以控制在0.2%以内，有些仪器分析法，如示差光度法、电重量法、库仑滴定法等也可以达到化学分析的准确度，但多数仪器分析的相对误差较大，一般在±1%~5%，有时甚至大于±105，但对微量、痕量分析来说，还是基本上符合要求的。例如Zn中含杂质 Cu20ppm，假设用比色法测定时的相对误差为±10%，则测得Cu的含量为18~22ppm，与实际含量只差±2ppm，即为百分之二，这样的分析结果一般认为是符合要求的。但是进行常量分析时，例如测定精矿中含Cu为20%时，仍采用比色法测定，设其相对误差仍为±，则渑得Cu的含量为18~22%，则与实际含量相关±2%之多，如以含Cu量20%为其一等级，这时就难以确定该Cu精矿的品位。因此，多数仪器分析方法由于其相对误差较大而不适于常量分析。

五．仪器设备大型复杂不易普及

目前多数分析仪器及其附属设备都比较精密贵重，不少分析仪器都带有微处理机，尤其一些联用机，例如色质谱仪是由色谱仪和质谱仪两种大型分析仪器连接使用，离子探针分析仪是由等离子体发生器和质谱仪连接使用，电子探针分析仪是由电子显微镜和X射线光谱仪连接使用等等。这些大型复杂精密仪器，每台需几十万元，而且目前有不少仪器需用外汇从国外引进。各种分析仪器通常都需配备专业人员进行操作维护和管理等等。因此有些大型分析仪器目前尚不能普及应用。

六．仪器分析法必须与化学分析法配合使用

多数仪器分析法需用化学纯品作标样，而化学纯品的成分多半要用化学分析法来确定。多数仪器分析方法中的样品处理（溶样、干扰分离、试液配制等）需用化学分析法中常用的基本操作技术。在建立新的仪器分析方法时，往往需用化学分析法来验证。尤其对一些复杂物质分析时，常常需用仪器分析法和化学分析法进行综合分析，例如主含量用化学分析法、微量杂质用仪器分析法测定。因此，化学分析法和仪器分析法是相辅相成的，在使用时可根据具体情况，取长补短，

2、仪器分析分类

2.1紫外——可见吸收光谱法

物质的分子的电子能级、振动能级都是量子化的，只有当辐射光子的能量恰好等于两能级间的能量差时，分子才能吸收能量。某一种分子的结构是确定的，所以一种分子只能吸收波长在一定范围内光子，我们就可以通过测量分子对其所吸收的光子的波长范围，来确定分子的结构。

应用

根据吸收光谱图上的一些特征吸收，特别是最大吸收波长和摩尔吸收系数是检定物质的常用物理参数。这在药物分析上就有着很广泛的应用：紫外吸收光谱能测定化合物中含有微量的具有紫外吸收的杂质，检测乙醇样品含有的苯的杂质，还可以用差示法来检测样品的纯度，推测化合物的分子结构。

2.2分子发光分析法

某些物质的分子吸收一定能量后，电子从基态跃迁到激发态，以光辐射的形式从激发态回到基态，这种现象称为分子发光，在此基础上建立起来的分析方法为分子发光分析法。分子发光分析法包括荧光分析法、化学发光分析法、磷光分析法等。

应用

荧光分析法具有灵敏度高,检测限较低,线性范围宽等优点,广泛应用在灵敏度和准确度要求较高的微量和痕量药物检测中。化学发光分析法不需要外加激发光源,背景干扰少,因而具有信噪比较高,方法的线性范围较宽,分析速度较快,仪器设备简单,价格低廉等优点,广泛用于药物的含量分析中。

2.3红外光谱分析

红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状，所以分子的红外