现代仪器分析绪论(ok)

基础原理
能源 三 个 基 本 过 程 原 ……
……
来自百度文库 常用的波长
200-400nm 的 的 光 学 光 谱 区 400-700nm
紫外
外
0.75-1000µm 的
一些基本概念
光能定量关系 吸收
E=hv = hc /λ
粒子（原子、分子或离子） 粒子（原子、分子或离子）选择性地吸收某些频率的辐 射能，并从低能级（基态）跃迁到高能级（激发态）。 射能，并从低能级（基态）跃迁到高能级（激发态）。 吸收的能量等于基态与激发态能量之差。为吸收光谱。 吸收的能量等于基态与激发态能量之差。为吸收光谱。
共振线
原子外层电子由低能级激发到高能级所需的能量， 原子外层电子由低能级激发到高能级所需的能量，叫激 发电位，以电子伏特（ ）表示。 发电位，以电子伏特（eV）表示。 具有最低激发电位的谱线称为共振线。通常是基态与最 具有最低激发电位的谱线称为共振线。 最低激发电位的谱线称为共振线 低能量激发态之间跃迁所产生。 低能量激发态之间跃迁所产生。 共振线是元素光谱中最强的谱线， 共振线是元素光谱中最强的谱线，一般是分析测定中的 首选谱线。因此这一电位又称为共振电位 共振电位。 首选谱线。因此这一电位又称为共振电位。 当存在干扰时，也可选择其他特征谱线。 当存在干扰时，也可选择其他特征谱线。
仪器分析方法分类
电化学分析法 根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来分析。 根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来分析。如电 电解、电位、极谱等。 导、电解、电位、极谱等。 色谱法 是一种分离和分析结合的方法，主要有气相色谱、 是一种分离和分析结合的方法，主要有气相色谱、液相 色谱等。 色谱等。 色谱法与各种现代仪器结合使用， 色谱法与各种现代仪器结合使用，是解决复杂物质分离 和分析的高效、简便的手段， 和分析的高效、简便的手段，为当今生命科学研究中重 要的分析方法。如与质谱相连的GC-MS，LC-MS等。 要的分析方法。如与质谱相连的 ， 等 质谱法 根据元素的质量与电荷比的关系来分析，主要用于定性 根据元素的质量与电荷比的关系来分析， 分析
原子光谱
基于原子外层电子跃迁而建立的有：原子吸收、原子发 基于原子外层电子跃迁而建立的有：原子吸收、 外层电子跃迁而建立的有 原子荧光； 射、原子荧光； 内层电子跃迁而建立的有 基于原子内层电子跃迁而建立的有： 荧光 基于原子内层电子跃迁而建立的有：X荧光 通常为线状光谱 外层电子的能量 原子外层电子的能量（能级）决定因素： 原子外层电子的能量（能级）决定因素：四个量子数 ——主量子数 n： 0，1，2……正整数 主量子数 ： ， ， 正整数 ——主量子数 l ：0， 1，2……，n- l 主量子数 ， ， ， ——主量子数 m： 0，±l ，± 2…… ± l 主量子数 ： ， ——主量子数 ms ：+1/2，-1/2 主量子数 ，
紫 外 吸 收 可 见 吸 收 ， 含 荧 光 、 磷 光 △Er △Ee △Er
△Ev
△Ev
分子光谱
带状光谱 分子能量：原子核能 质点平移能E 电子运动能E 分子能量：原子核能En，质点平移能 t，电子运动能 e， 原子振动能E 分子转动能E 分子中基团的内旋能E 原子振动能 v ，分子转动能 r ，分子中基团的内旋能 i ∴ 分子总能量 E ≈En + Et + Ee + Ev + Er + Ei 在一般化学反应中， 不变， 在一般化学反应中， En不变，而Et ， Ei相对较小 即分子运动、 ∴ E ≈ Ee + Ev + Er ，即分子运动、转动和原子振动能 △E ≈ △Ee + △Ev + △Er ，= hv v = △E/h = △Ee/h + △Ev/h + △Er/h
仪器分析方法分类
光分析法
基于检测能量作用于待测物质后产生的辐射讯号或引起 的变化的分析方法统称为光分析方法 ——光谱法：以光的吸收、发射、散射等特征为检测信 光谱法：以光的吸收、发射、 光谱法 通过波长和强度来分析。如发射光谱、 号，通过波长和强度来分析。如发射光谱、吸收光谱等 ——非光谱法：不以光的波长为特征信号，而以电磁辐 非光谱法：不以光的波长为特征信号， 非光谱法 射的一些基本性质为检测信号。如折射、干涉、衍射、 射的一些基本性质为检测信号。如折射、干涉、衍射、 偏振…… 偏振
紫外—可见分光光度法 紫外 可见分光光度法
UV — VIS: ultraviolet and visible spectrophotometry
分子吸收光谱； 分子吸收光谱； 主要产生于价电子在电子能级之间的跃迁。 主要产生于价电子在电子能级之间的跃迁。
红外光谱法
IR — infrared absorption spectrum 分子吸收光谱； 分子吸收光谱； 包含分子的振动—转动光谱。 包含分子的振动 转动光谱。 转动光谱
学术期刊
—— 分析化学（SCI收录） 分析化学（ 收录） 收录 —— 光谱学与光谱分析 —— 色谱 —— Analytical Chemistry —— Analyst —— www.chemistry.vt.edu/chem-ed/index.html
现代仪器分析绪论
定
义
仪器分析通常是指采用比较复杂或特殊的仪器 仪器分析通常是指采用比较复杂或特殊的仪器 复杂或特殊 设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性 设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性 化学组成、 质的参数及其变化，来确定物质的化学组成 质的参数及其变化，来确定物质的化学组成、 成分含量及化学结构。 成分含量及化学结构。 与之对应的是化学分析——利用化学反应及其 利用化学反应及其 与之对应的是化学分析 计量关系进行分析
电子能级之间能量差△ 约为419kJ•mol-1 电子能级之间能量差△Ee约为 同一能级下的不同振动能级差△Ev 约为21kJ•mol-1 同一能级下的不同振动能级差△ 约为 同一能级、同一振动能级下的不同转动能级差△ 同一能级、同一振动能级下的不同转动能级差△Er 约为0.042kJ•mol-1 约为 ∴ 电子能级间跃迁光谱为可见和紫外光谱； 电子能级间跃迁光谱为可见和紫外光谱； 不同振动能级间跃迁光谱为红外光谱； 不同振动能级间跃迁光谱为红外光谱； 不同转动能级间跃迁光谱为远红外光谱或微波谱。 不同转动能级间跃迁光谱为远红外光谱或微波谱。
荧光（ 荧光（fluorescence）光谱法 ）
分子发光光谱； 分子发光光谱； 无机元素可与有机试剂形成配合物而产生荧光， 无机元素可与有机试剂形成配合物而产生荧光，可分析 60多种元素； 多种元素； 多种元素 具有共轭不饱和体系的有机物，如芳香族化合物， 具有共轭不饱和体系的有机物，如芳香族化合物，可用 该方法，如维生素、酶和辅酶、蛋白质等。 该方法，如维生素、酶和辅酶、蛋白质等。
常用的光分析方法简介
原子发射光谱
AES — atomic emission spectroscopy
是一种成分分析方法，可对 多种元素进行定性 多种元素进行定性、 是一种成分分析方法，可对70多种元素进行定性、半定量 和定量分析； 和定量分析； 最新技术为采用电感耦合等离子体（ 最新技术为采用电感耦合等离子体（ ICP— inductively coupled plasmas）为光源，称为ICP—AES ）为光源，称为
发射
吸收能量后处于高能级的粒子不稳定，很快（ 吸收能量后处于高能级的粒子不稳定，很快（10-8 s）又 ） 从高能级低跃迁回低能级，并以光的形式释放出能量， 从高能级低跃迁回低能级，并以光的形式释放出能量， 得到发射光谱。各种元素具有自己的特征光谱， 得到发射光谱。各种元素具有自己的特征光谱，用于定 性分析，而光谱强度用于定量。 性分析，而光谱强度用于定量。
参考资料
仪器分析，赵藻藩等， 仪器分析，赵藻藩等，高等教育出版社 现代仪器分析实验与技术，陈培榕， 现代仪器分析实验与技术，陈培榕，清华大学出版社 仪器分析，吴谋成，科学出版社， 仪器分析，吴谋成，科学出版社，2006 仪器分析教程，北京大学化学系，仪器分析教学组 仪器分析教程，北京大学化学系， 现代仪器分析在生物医学研究中的应用。钱小红，谢剑 现代仪器分析在生物医学研究中的应用。钱小红， 化学工业出版社， 炜，化学工业出版社，02003 CONTEMPORARY INSTRUMENTAL ANALYSIS, Kenneth A. Rubinson & Judith F. Rubinson(现代仪 现代仪 器分析)(英文影印版 科学出版社（ 英文影印版)， 器分析 英文影印版 ，科学出版社（中国科学院研究生 教学丛书） 教学丛书）
原子吸收光谱
AAS — atomic absorption spectroscopy 以测量气态基态原子外层电子对共振线的吸收为依据； 以测量气态基态原子外层电子对共振线的吸收为依据； 是一种成分分析方法，可对 多种元素及一些非金属元素 是一种成分分析方法，可对60多种元素及一些非金属元素 进行定量分析，检测限可达 相对标准偏差1-2%， 进行定量分析，检测限可达ng•ml-1；相对标准偏差 ， 广泛应用于低含量的元素含量测定。 广泛应用于低含量的元素含量测定。