常用仪器分析方法概论

● 电磁波谱和光谱
无
伽
X-
线 电 波
微 波
红可 紫 外见 外 射 线光 线 线
玛 射 线
103 m
760nm
红
可见光 橙 黄 绿青 蓝
10-3 nm
400nm
紫
光的性质与物质的颜色
● 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。
A
max=515 nm
480
520
560nm
吸收光谱中与吸收 峰值相对应的波长称为 最大吸收波长， max
● 吸收曲线
吸 光 度
λmax＝525nm
KMnO4溶液的光吸收曲线 (cKMnO4: a<b<c<d)
β-胡萝卜素的吸收曲线
定性依据 A455/A340 ≥ 1.5 A455/A483 =
此，将它们称为“化学分析中的仪器方法”
更为确切。
发展中的仪器分析
• 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。
第十三章 常用仪器分析方法概论
第一节 仪器分析简介
仪器分析法是通过测定物质的光、电、 热、磁等物理化学性质来确定其化学组 成、含量和化学结构的分析方法。
常量分析、半微量和微量分析
方法
常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析
试样质量/mg 试液体积/mL
100
10
10~100
1~10
0.1~10
I0= Ia+ It+ Ir I0= Ia+ It
Ir
I0
Ia
It
透光度：用T表示：T= It /I0
吸光度: 为透光度的负对数，用A表示， 即 A=-lgT=lgI0/It
朗伯-比尔定律(Lambert-Beer定律)
朗伯定律(1760) A=lg(I0/It)=k1b b:液层厚度(cm)
发展中的仪器分析
• 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 自动化，图谱的快速检索，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，出现了光导纤维 的化学传感器和各种生物传感器。
比尔定律(1852)
A=lg(I0/It)=k2c
c: 溶液浓度
● 朗伯-比尔定律(Lambert-Beer定律)
A=lg(I0/It)=kbc
当c的单位用mol·L-1 ,b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 的单位: L·mol-1·cm-1 朗伯-比尔定律只适用于单色光
0.1~1
0.1
0.01
仪器分析的特点（与化学分析比较）
• 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g、L级，甚至更低。 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，而是多种仪器方法的组合。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
1.14~1.18
吸收光谱体现了物质的特性： 吸收曲线的形状和 max 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。
根据测定时所选 用的光源
可见分光光度法 紫外分光光度法 红外分光光度法
● 透光度和吸光度
Lab-on-a-chip :
smaller, cleaner, cheaper, faster
第二节 光度分析法
光度分析基本原理
转换方向：吸收光谱、发射光谱
光谱法 作用物：分子光谱、原子光谱
光学分析法
波长：X-射线光谱、紫外、红 外光谱等。
非光谱法：旋光法、折射法
一、紫外－可见分光光度法 Ultraviolet and visible Spectrophotometry
摩尔吸光系数ε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c和光程长度b的改变而改变。在 温度和波长等条件一定时，ε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；
发展中的仪器分析
• 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。 1.气相色谱—质谱法（GC-MS） 2.气相色谱—质谱法—质谱法（GC-MS-MS） 3.气相色谱—原子发射光谱法（GC-AED） 4.液相色谱—质谱法（LC-MS）
绿
青
黄
青蓝
白光
橙Biblioteka Baidu
蓝
红
紫
● 溶液对光的吸收
溶液的颜色与光的关系
光谱示意 复合光 表观现象示意
完全吸收
溶液
完全透过 吸收黄色光
● 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，波长为横坐标作图，所得曲线即 为该溶液的吸收曲线（吸收光谱）