色谱分析
色谱法的分离原理：
混合物中各组分在经过山固定相和流动相组成的体系时，山于各组分性质上的差异，在两和中具有不同的分配系数; 当两相作相对运动时，各组分随流动相一起流动，并在两相屮进行反复多次的分配，使各组分最终得以分离。
一.气相色谱
a?概念
气和色谱：流动相是气体,固定相是固体或液体的色谱法称为气相色谱法。
基线：反映检测器系统噪声随时间变化的线
基线漂移:一基线随时间定向的变化
基线噪声：由各种因索引起的基线起伏
保留值：试样中各组分在色谱杠中的滞留吋间?由色谱分离过程中的热力学因素控制?作定性参数
死时间IM:不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时?从进样到出现极大值所盂时间
保留时间（R:试样从进样到柱后出现峰极大值所经历的时间
调整保留时间tR': tR，= tR- tM
程也匾_指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时问线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱屮都有适宜的保留、色谱峰分布均匀H-峰形对称。各组分的保留值可用色谱峰最高处的相应温度即保留温度表示。
b?流程示意图c?分离过程
溶解?脱溶解■再溶解■再脱溶
d原理
气相色谱法亦称气体色谱法或气相层析法，是以气体为流动相的柱色谱分离技术。它分离的主要依据是利用样品中各纽
检
测
器
10
气
源
钢
瓶
I 4-1气相色谱仪流程示意图
1——气源钢瓶；2净化器$ 3——稚压阀｝4—针形阀丿5
1——进样器：8气化室；9——色普柱,10—检测器,11 控制仪；
13——记录仪
压力th 8—诜昼计卩
一皂膜流量计；L12一
压力计进
一
L
皂
膜
分在色谱柱中吸附力或溶解度不同，也既是利用各组分在色谱住中气相和固定相的分配系数不同來达到样品的分离。对于气一固色谱(也叫吸附色谱)，它的分配系数确切地讲，应称吸附平衡常数，主要川于永久性气体或气态坯等的分离分析。本课程主要介绍气一液色谱。
e?色谱流出曲线
这种以组分的浓度变化(或某种信号)作为纵坐标，以流出时间(或相应流出物的体积)作为横坐标，所绘出的曲线称为色
谱流出曲线。
f.色谱分析的依据
⑴色谱峰的位置(即保留吋间或保留体积)决定于物质的性质，是色谱辿的依据；
(2)色谱峰的高度或血积是组分浓度或含量的量度，是色谱定量的依据;
(3)色谱峰的位置与其宽度，对以对色谱柱分离的情况进行评价。
(4)样品中所含组分数(峰个数)
g.理想的气液色谱法条件
(1)在色谱柱内任何点两相的比例恒定。
(2)载气流亦色谱柱内任何部位均一样.
(3)在两相中无论哪一相里都不发生成分分子的纵向扩散作用。
(4)纽分分子在两相间的分配平衡能瞬间完成。
h?分离度
为判断两种难分离纽分在色谱柱中真实的分离效果，常用分离度R作为色谱柱的总分离效率(能)指标，其定义为相邻两组分的色谱峰保留值Z差与两个组分峰宽总和Z半的比值R_ (厉)如
—1/2(玲)W
i?检测器"
(1)积分型检测器：显示某一组分含量随吋间的累加，该检测器所给的响应信号与流出组分总量成比例。
(2)微分型检测器：
i.浓度型微分检测器
被测组分和载气相混合，检测器的响应值和组分的浓度成比例，检测器的瞬间响应值(峰高)本质上与载气
流速无关，而积分响应值(峰血积)则与流速成反比。
包括热导、电子捕获(非离解型)、气体密度、超声等检测器。
ii.质量型微分检测器
载气把被测组分带入检测器，检测器的响应信号和单位时I'可内进入检测器的组分的量成比例，检测器的
响应值迪1取决于单位时间组分进入检测器的质量；也就是说当进样量一定时，峰高与流速成比，而峰而
积则与流速无关。
包括氢焰离子化、火焰光度计以及氮磷检测器等。
j.检测器的性能指标
(1)噪声：短时噪声是信号在右限的范围内较迅速的偏移。长时噪声是较长的时间内信号逐惭地偏移。
(2)灵敏度：可用相当于单位量的被测成分的峰面积表示灵敏度。
iii.浓度型检测器
峰面积载气流量成分
量
iv.质量型检测器
_峰面积成分的量
(3)检测限(亦称检测度或敏感度)：
噪声水平是噪声连续存在时的平均值，而检测限D则是能区别丁?这个噪声水平N的最小检测量，通常它相当于噪声水平的2倍。门2N
D=——
⑷选择性：
热导检测器是基丁?样品和载气有不同的导热率，因而它是通川型检测器。而电子捕获检测器则是対捕获电子能力强的物质有很高的敏感度；火焰光度检测器对硫和磷化物比对烽类的灵敏度高几千倍，所以二者均为选择性检测器。
(5)线性范围
检测器的线性范围是指样品浓度和应答值呈线性关系范围内最大与最小浓度Z比。
⑹响应吋间
指进入检测器的一个组分输出达到其真值的63%所需的吋间
(7)基流(也称“本底电流”或“零电流'')
没有任何样品加到载气中时，检测器所产牛的信号。这里我们倾向于称为“零电流”，因为这样更适用于所有检测器。零电流一般越小越好，检测器零电流的大小，是衡量检测器是否正常的重要数据之一。
⑻稳定性
稳定性系指检测器的噪声和基线漂移，以及检测器对操作条件(气体流速、压力、温度)的波动，对敏感度和响应值的重现性。检测器的稳定性是检测器固有的性质，它仅与检测器的设计、结构和操作条件有关，而仪器的稳定性是仪器的综合性能。
k?常用检测器
表4-2常用气相色谱检测器性能一览表
检测器热导
(TCD)氮焰离子化(FID)电子捕获(ECD)
火焰光度
(FPD》
用途所有化合物有机化合物?卤化物及含氧化合物就、确化合物响应性质浓度型质蜀型浓皮型(非海解型M 质
I*型(离解型)
质就型He.HtN：Nt.H t N x.Ar + 5%CH4N lx He
检测度 2 x 10_e mg/ml ur1、一10-u g/s(S)
10-u g/s(P)
稳定性良优可可
线性范围10410e~710"10*
温度极限4009400d C225亠3509270X?响应时间100—250ms1ms1—5 s1ms
设备要求流速.温度要恆
定，测童电桥用高梢
度供电电源
气源契严格净
化，放大器能测
10-M(A)无干扰
载气要除O,,采用脉
冲式ECD
质註好的滤光片和
光电倍增管、合适的
O/H比
(1)热导检测器(TCD)
原理是根据不同物质有不同的导热系数。如图中的A和B两个通气孔道都通人纯载
气时，由丁?气体把热丝上的热量带走一部分，热丝(4)及(5)的温度均下降，但是因
为⑷与⑸的阻值(即相当于图中的RS和S1)相等，载气气流速度也和等，即带走的
热量也和等，两根热丝(通过电流使其加热到一定的温度)的温度下降也相等。因而
在平衡时，RS和S1的电阻也相等。反映在惠斯登电桥上无信号输出。但是当B通
气孔道有样品通过吋，样品的导热系数和载气不同，凶而从A、B二孔道带走的热
量就不相等，热丝⑷与(5)温度就不同，相应的电阻值就不一样。所以惠斯登电桥就
不平衡了，于是就有信号输曲。而且当B孔道中样品浓度越大、两个孔道中热丝的
电阻差别也越大，输出的信号也越大。
4—热牧(总考欝).5—热丝(工作代)
⑵盘焰离子化检测器(FID) 在农药常弟分析中广为应用。
化学离子化理论，即正离子的产生是由于有机物在火焰中产生裂解，生成被激 发的分子、口由基和口由原子，它们进行碰撞和能量交换，从而形成正离子。 也产牛电子。
⑶电子捕获检测器(ECD) 广泛用于残留用分析。
载气N2被放射源放出來的B 射线电离，牛成正离子和低能量电子， 在此过程中大量的口由电子在电场作用下奔向阳极，在大量电子 向阳极运动的过程中有一部分又与止离子复合，达到平衡时就形 成检测器的基流。当有电负性的组分进入检测池时，它就捕捉池 中的电子，于是棊流就降低。形成色谱峰。
⑷ 火焰光度检测器(FPD)
在农约的残留址分析中具有匝耍作用。
从色谱柱流出的含硫或含磷化合物的载气，先与空气混合, 从检测器F 部进入火焰喷嘴，喷嘴周围的小孔供给过量的 氢气(富氧火焰)，点燃后可形成一稳定的火焰。在适当的温 度下硫化合物可牛成激发态的分子，当它回到基态时，发 射出350 一 430 nm 的特征光谱，在394nm 的最大波长处, 借助滤光片测定其光强，从而测得化合物的含量。 1?色谱柱 g 固定液
涂于色谱柱(空心柱除外)填充物表层的液膜状物质即固定液。它
在气相色谱分析中对各组分的分离起着决定性作用。 n.气?液填充色谱柱
是在柱管中装填着表而涂有一薄层高沸点有机物液膜的惰性固体作为固定相，高沸点有机化合物是固定液，而惰性 固体是载体。 o ?担体
承担固定液的固体材料。担体又称载体。把固定液涂渍在担体表血上，形成均匀薄膜，就构成气液色谱柱的填充物。 担体表I 何的活性是造成色谱峰形成拖尾的主要原因 p ?试漏
只要将柱管全部浸入水中，将出口堵死，人口通人氮气(N2)在高于使用的操作压力下，以管壁没有气泡冒出为合格。 q ?定性分析
—?般根据色谱保留值进行定性分析 「?定量分析
1 ----- F U 极,2——阿空绝垛件,3 ------------ 池冷,4——披射
图4-16氮焰离子化检测耳
1—3i 2——枚集极丿3一匕屯压圈《臼
金” 4 ---- 火站歩嘴)5 --------点火线lih 6 -------
松御器主体
依据：被测组分的重帚或该组分在载气中的浓度与色谱图上的峰而积或峰高成I E比。
常用的定量方法：
(1)归一化法
(2)内标法
若测定样品中某一纽分或某几个组分的含量，可以把一定量的某一种纯物质，加入到样品内作为内标物，然后进行色谱定量计算。
计算方法为：通过测出内标物的峰而积和欲测定组分的峰而积后，计算该组分的含量。
(3)外标法。
用配制已知浓度的标准样进行色谱分析，以各组分的峰高或峰面积和与其相对应的浓度作标准曲线，然后在与标准试样测定时同样的操作条件分析试样并与标准样进行比钱。根据试验结果，从标准曲线中计算出试样的浓度。工厂
的日常控制分折，较多采用这种方法。
表各种定■方法的比较
项口归一化法内标法外标法
计算公式Pi = ------------ X100%
? /八
P严------- xK X 100%
A U
几= xioo%
适用范围适用于常量分析，试样中全部
组分流出
适用于微凰组分的精确定虽
等
适用于工厂常规分析
优点操作条件对结果影响不大结果较精确，对擾作条件要
求不严
快速方便
缺点测定低含量和微撬杂质时，俣
差较犬，不宜采用
每次分析，要求称址较为麻
烦，需要纯内标物
操作条件对结果影响较
大。需姜纯的外标物
对检测器线性要
求
高低低
对组分要求仝部组分流出都有响应被测组分与内标物流出，并
有响应
被测爼分流出有响应
■
a?选择性
色谱离的指标，亦称分离因子。它是两柱的选择性是衡量二个化合物能否分个组分净保留时间的比(即相对保留值) 或两个组分的平衡分配Z比。_
S为溶剂保留时间，D和t2为峰1和峰2的保留时间，Q(选择性尸厶f 紅
式中ki和k2是农药1和2的分配系数。z i_z o 人
b?容量因子
某一特定化合物在色谱柱上的容量因子是衡量该柱对此化合物的保留特性，化合物的净保留时间与非滞留时间Z
比,
c?柱效
林效是衡暈某一特定色谱柱对化合物的谱帶展宽度和改善分离的能力使用理论塔板的相当高度HETP (或H)较方便，它也是柱效率的量度。d?分离度
液相色谱
相邻两个峰的分离程度称为分离度R。
两个峰尖之间距离越人，分离度越人；两峰越宽则分离度越低。R=
(￡)31+“2)
e?流程图
1?高压输液系统（贮液器、输液泵.梯度淋洗装
置）2 ?进样系统（进样器）
3.分离系统（色谱柱）
4.检测系统（检测器）
5.数据处理系统（记录仪和积分仪）
F ?常用的除气方法 1） 加热法 2） 抽真空法 3） 超声波处理
可在贮液容器中充满氮气或氮气防止某种溶剂被氧化 2 ?梯度洗脱
所谓梯度洗脱是在一个色谱分析周期里不断改变流动相的化学组分，使一些复杂混介物的分析能做到： 1） 提高分辨能力；2） 峰形得到改善；3） 缩短分析周期。
h ?进样系统
进样器进样、阀迓样、自动迓样器。 i ?保护柱
在分析柱前连接一根3-5cm 长的保护柱，可防止来自流动相和样品屮的不溶性微粒对色谱挂的堵塞，还可避免硅胶 或键合相的流失，可维护柱效。 j ?检测器
是用于连续检测柱流出物中不同纽分及其含量的部件，主要用于监测经色谱柱分离后的组分浓度的变化，并山数据 处理系统绘出图谱来进行定性和定量分析。 k ?常用的检测器
紫外检测器（UVD ）、示差折光检测器（RID ）、电导检测器（ECD ）、荧光检测器（FD ）和蒸发激光散射检测器（ELSD ）
1 ?判定检测器性能的指标
（1） 灵墩度：以组分响应曲线的斜率来表示,斜率愈大，表示灵墩度愈高。
（2） 噪声：与样品无关的输出信号的变化,除了由于仪器的电子系统、电源电压或温度的波动外，洗脱液的气泡 和污
染可能是出现噪声的主要原因。
（3） 漂移：基线随时间增加而产牛的定向缓慢变化，噪声和漂移都直接影响检测能力和分析工作的误差。 （4） 故小检测限：色谱峰高度为故大噪声两倍时的检出量。
（5） 线性范I 韦I ：检测器输出信号耳被测组分量呈线性关系的范I 韦I 。 m.液固吸附色谱
根据样本屮各组分对固定相表面吸附作用的差异，适用于分离溶于佇机溶剂、具有屮等分子量、非离子型的化合物。 竞争吸附现象：
试样分子取代溶剂分子而吸附在吸附剂农而。如果溶剂分子吸附性强，则被吸附的试样分子（X ）相应减少。 流动相：
￡ 0值表不该流动相〃选定吸附剂上相对极性地人小； ￡0值大，表小?流动相地极性大，反Z 流动相地极性小C 混合溶剂系统： ⑴洗脱剂
将样品溶解和将各组分分离 （2）调节剂
调节保留时间的长短，并改善样品中某些分离不理想的组分。 n.液液分配色谱
根据样品组分在互不相溶的两种液相中分配系数的不同，来实现分离分析的。 组分在固定相中的浓度和在流动相中的浓度之比即为分配系数K
K 值人，物质在柱屮停留时间长，移动速度慢，保留体积人，保留时间长； K 值小，移动速度快，保留时间短°
止相液液色谱:极性固定相和非极性溶剂作流动相
反相液液色谱： 非极性固定相和极性流动相
采用强极性溶剂如水、甲醇、乙膳或无机盐的缓冲液作为流动相。（以水为基本溶剂，改变水一甲醇或水一乙 睛的配比，
E 0=(E0)a/Ae
―组分在固定相巾的浓度（cj 叱 K ---------------------------------- K — 组分在流动相中的浓度（cj V,
可改变样品组分的K，值，因而获得较好的分离。）采用的固定相表而是极性小的烧基，如十八烷基、辛烷基和苯基等。
正相和反相液液色谱的区别:
止相反相
固定相极性极性大或中等极性小或中等
溶剂极性极性小或中等极性中等或人
样木洗脱次序非极性先出来极性强先出来
增加溶剂极性的效果降低洗脱时间增加洗脱时间
0.离子交换色谱
基于离子交换剂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的组分离子间进行可逆交换。
凡是能在流动相屮离解的组分都可以丿IJ离子交换色谱法进行分离和分析。
阳离了交换剂:其骨架带负电荷，能吸引或保留带正电荷的离子。带有磺酸基和竣基
阴离子交换剂:其骨架带正电荷，能吸引或保留带负电荷的离子。带有李胺基或胺基的
交换容量：以结构内部起交换作用的离子基团的浓度來表示的，即每克干交换剂可交换离子的毫（微）克当量数。pH低时，阳离子交换剂的离子化受到抑制，交换容量减少。阴离子交换剂在pH高时也受到抑制。
p?化学键合相色谱法
化学键合相色谱是采用化学键合固定相的色谱。
固定相：
酯化键合（Si—o—C型）
硅烷化键合（Si—o—Si — C型）
q.内标物
在应川气相色谱述行农药分析时，有些因索如样本量、气体流速、柱温和检测器温度以及所用溶剂的挥发性等，都能影响检测器的响应，使用内标物町以抵消这些影响,提高精密度利准确度。
内标物的选择条件：
①必须是在分析的样木中没有的成分；
②其保留时间应与样本接近；
③农药成分与内标物之峰高倣峰而积）比应该基本一致；
④内标物对样木组分不起化学或其它作川；
⑤内标物应该与样本中所有的杂质峰分开。
此外，在高效液相色谱中，选择内标物时，要注意化合物对紫外吸收光谱的响应。
内标物种类：
气相色谱法——邻苯二甲酸酯和链烷
高效液相色谱——邻苯二甲酸酯C6H4（COOR）2、取代苯基酮C6H5—CO—R和苯酚类化合物
? 内标法：
R=标准品的峰高或峰面积/内标的峰高或峰而积
为了确定一内标物的保留时间，最好是取10 — 20倍于止常测定浓度的待分析农药，或增加仪器的灵皱度10 — 20 倍进样次序为：
①标样溶液；②样木溶液；③样本溶液；④标样溶液。
? 计算:
有效成分含量％于&叱￡
R、x弘
R1——标样与内标物峰高（或峰而积）比的平均值；
R2——样木与内标物峰高（或峰面积）比的平均值；
ml ----- 标准品的称样量，g；
m2——样本的称样量，g:
P ——农药标准品的百分含量
3.薄层色谱法
a?概念
利川色谱原理衣薄层板上对混合物中各组分进行分离、纯化和分析的方法。用于定性和半定量分析.
b?原理
按分离机制可以分为吸附、分配、离了交换及凝胶色谱法等
（1）吸附薄层色谱法
由于样本各组分的理化性质不同，它们在吸附剂上的吸附作用也不同，在展开剂中的洗脱作用也不同, 各组
分随展开剂由原点向预定的前沿移动时，在两相间反复进行吸附和解吸附，吸附强的组分难于被展开剂溶
解下来，移动速度小，吸附弱的成分较易被展开剂解吸附，移动速度较人，移动速度的差别, 使各成分分离。
各组分经展开后在薄层板上迁移距离的数值，可用比移值Rf （定性分析依据）表示。
比移佰（R佰）—农药谱带屮心至原点的距离（。山）
1_展开剂前沿至原点的距离（cm）
影响分离效率的主要因素：
展开剂的选择和移动速度
吸附剂的颗粒大小
合适的展开距离
样点的浓度与大小
吸附剂的种类：
淀粉、菊根扮、滑石、碳酸钙、碳酸镁、硅胶、氧化铝、活性碳、纤维素和聚酰胺等，
常用的吸附剂主要是硅胶和氧化铝。
含水量高，吸附力减弱，活性降低
吸附剂的细度在3（）一50pm较好
展开剂的种类：
石油醸、己烷V环己烷V苯V甲苯＜氯仿V乙瞇V乙酸乙酯＜丙酮V乙醇＜甲醇＜甲酰胺＜水＜乙酸
检出方法：
萤光硅胶板在紫外灯下显色
碘显色
氯化耙显色
硝酸银一氢氧化钱显色定量分析法：
直接测定法一一目测法、测血积法、薄层扫描仪法溶出定量法一一滴定法、极谱法、可见紫外分光光度法
光谱分析
1.红外光谱
a?概念
属于分子吸收光谱，红外光谱是山分子振动能级的跃迁,并伴随着分子中转动能级的跃迁而产生的，所以红外光谱又称为分子振动一转动光谱。主要是定性分析
当连续的红外辐射通过物质?其中某些频率被物质吸收。将通过物质后的红外辐射按波长或波数分开。逐一地测量其透过率，并记录下來，就获得红外光谱图。
b?主要研究内容
屮红外区主要用于研究分子振动能级的跃迁
c?被测物性质
化学结构的对称性差的，红外吸收较强，对称性好的则红外吸收较弱
不同的官能团吸收不同频率的红外光。不同官能团的极性或所能引起的他极矩变化不同，红外吸收峰的强弱就不同d?定量分析依据
比耳一朗勃特（Bee —Lambert）定律。
A=abc
2.可见紫外分光光度法（波长范围——400nm-800nm）
a.分光光度法概念
根据物质对光具有选择性的吸收特征而建立起来的一种分析方法，通常乂称吸收光谱法。吸收光谱是可见光谱、紫外光谱和红外光谱的统称。
物质的分子在室温下，一般处于基态能级,当它受到电磁辐射的作用时，吸收一定能量的光子，使分子受到激发，就从原来能量较低的基态能级跃迁到能量较高的能级（激发态），而产生吸收光谱。
b?分光光度计结构
由光源、分光系统（单色器）、吸收池、检测器和记录仪所组成。
G吸收曲线
乂称为光谱曲线或光吸收曲线，是指用固定浓度及吸收池的厚度，在不同波长下用分光光度计测得相应的吸光度（A）,然后以波长为横坐标，吸光度值为纵坐标作图，所得的吸光度一波长曲线。
d?常用术语
1）牛色基（又称发色基团）
有机分子中能够吸收紫外或可见光而引起电子跃迁的不饱和基团
2）助色基（又称助色团）
某些含有未成键电子刘的原子或基团
3）红移
指因结构变化（如顺反异构）、共轨体\系加人、助色基效应、溶液pH变化等引起吸收峰向长波移动的效应。
4）增色效应
由丁结构变化或其它原因使吸收强度增加的现象。
5）减色效应
使吸收强度减弱的现象。
e?定量方法
标准对照法、吸光系数法、标准曲线法、最小二乘法、示差分光光度法。
980.07
总标准偏差: 变异系数：5=工（兀—社
10.9978
LI21
总平均值:
农药分析中的标准样品制备、取样方法和数据处理
变界系数大丁-0.8%,须考虑除分析方法外的冥它因素，如称量上或其它系统误差，必须川统计上的F—检验。
误差:
指测暈值与其实值接近的程度。误差越小，表示分析结果的准确度越高。测量值小于真实值，即结果偏低时，称为负课差，测量值人于真实值，即结果偏高时，称为正课差。
偏差：
即将某次测定值与其算术平均值比圣其差值称为偏差。偏差越小，表示测定的精密度越高。
标准偏差：(X—单次测量值;X —多次测量值的算术平均值。)
相对标准偏差：
乂叫变异系数，是标准偏差在平均值中所占的百分率。它能更合理地反映出测定结果的精密度。
平均值的精密度:
(1)平均值的平均偏差
d—测量的平均偏差，n—
测量的次数。
(2)平均值的标准偏差
等于标准偏差除以测暈次数的平方根。
7
X乔y/n
(3)真实值的范围
真实值=X ±心
真实值=乂土Sf
置信界限：
偶然误差是按止态分布曲线分血的，卩一置信界限：
乂一测量的平均值；当分析的次数有限时，则按(分布曲线分血。化学分析中常采用95%置信度。
pjS
S—标准偏差；t一分布系数；n—测暈次数。]L1—X ± --
n
常见仪器分析方法得缩写、谱图与功能说明
A AAS 原子吸收光谱法 AＥS 原子发射光谱法 AFS 原子荧光光谱法 ＡＳV 阳极溶出伏安法?ＡＴR 衰减全反射法?AＵＥＳ俄歇电子能谱法 C CEP 毛细管电泳法?CGC毛细管气相色谱法?CIMS 化学电离质谱法 CＩP 毛细管等速电泳法 CLＣ毛细管液相色谱法 CSＦC 毛细管超临界流体色谱法?CSＦE 毛细管超临界流体萃取法?CSV 阴极溶出伏安法?CZEP 毛细管区带电泳法
D DDＴA导数差热分析法?ＤIＡ注入量焓测定法 ＤPASV 差示脉冲阳极溶出伏安法 DPＣSＶ差示脉冲阴极溶出伏安法 DPP 差示脉冲极谱法?DPSV 差示脉冲溶出伏安法?DPVA差示脉冲伏安法?DSC 差示扫描量热法 ＤＴＡ差热分析法 ＤTG差热重量分析法 E?ＥAＡＳ电热或石墨炉原子吸收光谱法 EＴA 酶免疫测定法?EIＭS 电子碰撞质谱法 ELISＡ酶标记免疫吸附测定法 EMAP 电子显微放射自显影法?ＥMIＴ酶发大免疫测定法?ＥPＭA 电子探针Ｘ射线微量分析法 ESCA 化学分析用电子能谱学法 EＳP 萃取分光光度法 F?FAＡS 火焰原子吸收光谱法 FＡＢMS 快速原子轰击质谱法 ＦＡES 火焰原子发射光谱法 ＦDMS 场解析质谱法 FＩA流动注射分析法 FIMS场电离质谱法?FNAA 快中心活化分析法?FT-IＲ傅里叶变换红外光谱法 ＦＴ-NＭR傅里叶变换核磁共振谱法?FT—MＳ傅里叶变换质谱法?GC 气相色谱法?ＧＣ—IR 气相色谱—红外光谱法?GＣ—MS气相色谱－质谱法?ＧD-AＡS 辉光放电原子吸收光谱法?ＧD-AES 辉光放电原子发射光谱法
紫外吸收光谱UV 分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁 谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化 提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息 荧光光谱法FS 分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光 谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化 提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息 红外吸收光谱法IR 分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁 谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化 提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率 拉曼光谱法Ram 分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射 谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化 提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率 核磁共振波谱法NMR 分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁 谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化 提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息 电子顺磁共振波谱法ESR 分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁 谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化 提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息质谱分析法MS 分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离 谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化 提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息
教学内容 绪论 分子光谱法：UV-VIS、IR、F 原子光谱法：AAS 电化学分析法：电位分析法、电位滴定 色谱分析法：GC、HPLC 质谱分析法：MS、NRS 第一章绪论 ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同？ 经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。 仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。 ⒉仪器的主要性能指标的定义 1、精密度（重现性）：数次平行测定结果的相互一致性的程度,一般用相对标准偏差表示（RSD%），精密度表征测定过程中随机误差的大小。 2、灵敏度：仪器在稳定条件下对被测量物微小变化的响应，也即仪器的输出量与输入量之比。 3、检出限（检出下限）：在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量或最低浓度。 4、线性范围：仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的范围。 5、选择性：对单组分分析仪器而言，指仪器区分待测组分与非待测组分的能力。 ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影响 应用要求：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 应用要求：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰 第2章光谱分析法引论 习题1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系 吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需要的能量满足ΔE=hv的关系时，将产生吸收光谱。M+hv→M* 发射光谱：物质通过激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低能态或某态时产生发射光谱。M*→M+hv 2、带光谱和线光谱 带光谱：是分子光谱法的表现形式。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生。 线光谱：是原子光谱法的表现形式。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的。 第6章原子吸收光谱法（P130） 熟识: 原子吸收光谱产生的机理以及影响原子吸收光谱轮廓的因素 了解: 原子吸收光谱仪的基本结构；空心阴极灯产生锐线光源的原理 掌握:火焰原子化器的原子化历程以及影响因素、原子吸收光谱分析干扰及其消除方法、AAS测量条件的选择及定量分析方法(实验操作) 1、定义：它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收来进行定量分析的方法。基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 2、原子吸收定量原理：频率为ν的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收，使透射光强度减弱。 3、谱线变宽的因素(P-131)： ⑴多普勒（Doppler）宽度ΔυD：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 Doppler宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。 ⑵压力变宽ΔυL（碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 外界压力愈大，浓度越高，谱线愈宽。 4、对原子化器的基本要求：①使试样有效原子化；②使自由状态基态原子有效地产生吸收；③具有良好的稳定性和重现形； ④操作简单及低的干扰水平等。 1．测量条件选择 ⑴分析线：一般用共振吸收线。 ⑵狭缝光度：W=DS没有干扰情况下，尽量增加W，增强辐射能。 ⑶灯电流：按灯制造说明书要求使用 ⑷原子条件:燃气：助燃气、燃烧器高度石墨炉各阶段电流值 ⑸进样量:（主要指非火焰方法） 2．分析方法 (1).工作曲线法 最佳吸光度0.1---0.5，工作曲线弯曲原因：各种干扰效应。 ⑵. 标准加入法 精品文档
第一章绪论 1.解释名词：（1）灵敏度（2）检出限 （1）灵敏度：被测物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度。（2）检出限：一定置信水平下检出分析物或组分的最小量或最小浓度。 2.检出限指恰能鉴别的响应信号至少应等于检测器噪声信号的（C ）。 A.1倍 B.2倍 C.3倍 D.4倍 3.书上第13页，6题，根据表里给的数据，写出标准曲线方程和相关系数。 y=5.7554x+0.1267 R2=0.9716 第二章光学分析法导论 1. 名词解释：（1）原子光谱和分子光谱；（2）发射光谱和吸收光谱；（3）线光谱和带光谱； （1）原子光谱：原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，表现形式为线光谱。 分子光谱：分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现为带光谱。 （2）吸收光谱：当电磁辐射通过固体、液体或气体时，具一定频率(能量)的辐射将能量转移给处于基态的原子、分子或离子，并跃迁至高能态，从而使这些辐射被选择性地吸收。 发射光谱：处于激发态的物质将多余能量释放回到基态，若多余能量以光子形式释放，
产生电磁辐射。 （3）带光谱：除电子能级跃迁外，还产生分子振动和转动能级变化，形成一个或数个密集的谱线组，即为谱带。 线光谱：物质在高温下解离为气态原子或离子，当其受外界能量激发时，将发射出各自的线状光谱。其谱线的宽度约为10-3nm，称为自然宽度。 2. 在AES、AAS、AFS、UV-Vis、IR几种光谱分析法中，属于带状光谱的是UV-Vis、IR，属于线性状光谱的是AES、AAS、AFS。 第三章紫外-可见吸收光谱法 1. 朗伯-比尔定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸光度？两者之间的关系是什么？ 2. 有色配合物的摩尔吸收系数与下面因素有关系的是（B） A.吸收池厚度 B.入射光波长 C.吸收池材料 D.有色配合物的浓度 3. 物质的紫外-可见吸收光谱的产生是由于（B） A.分子的振动 B. 原子核外层电子的跃迁 C.分子的转动 D. 原子核内层电子的跃迁 4. 以下跃迁中那种跃迁所需能量最大（A） A. σ→σ* B. π→π* C. n→σ* D. n→π* 5. 何谓生色团和助色团？试举例说明。 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团，人们通常将能吸收紫外，可见光的原子团或结构系统定义为生色团。此类基团为具有不
现代仪器分析 绪论: 1仪器分析定义:现代仪器分析就是以物质的物理性质或物理化学性质及其在分析过程中所产生的分析信号与物质的内在关系为基础,借助比较复杂或特殊的现代仪器,对待测物质进行定性、定量及结构分析与动态分析的一类分析方法。2仪器分析的特点:灵敏度高,试样用量少;选择性好;操作简便,分析速度快,自动化程度高;用途广泛,能适应各种分析要求;相对误差较大。需要价格比较昂贵的专用仪器。3仪器分析包括:光分析法;分离分析法;电化学分析法;分析仪器联用技术;质谱法。4光分析:光分析法就是利用待测组分的光学性质(如光的发射、吸收、散射、折射、衍射、偏振等)进行分析测定的一种仪器分析方法。5光谱法包括:紫外／可见吸收光谱法;原子吸收光谱法;原子发射光谱法;分子发光分析法;拉曼光谱法;红外光谱法。6电化学分析法:电化学分析法就是利用待测组分在溶液中的电化学性质进行分析测定的一种仪器分析方法。7电化学分析法包括:电导分析法;电位分析法;极谱与伏安分析法;电解与库仑分析法。8分离分析法:利用物质中各组分间的溶解能力、亲与能力、吸附与解吸能力、渗透能力、迁移速率等性能的差异,先分离后分析测定的一类仪器分析方法。分离分析法包括:超临界流体色谱法;气相色谱法;高效液相色谱法;离子色谱法;高效毛细管电泳法;薄层色谱法。９质谱法:质谱法就是将待测物质置于离子源中电离形成带电离子,让离子加速并通过磁场或电场后,离子将按质荷比(m/ｚ)大小分离,形成质谱图。依据质谱线的位置与质谱线的相对强度建立的分析方法称为质谱法。1０联用分析技术:已成为当前仪器分析的重要发展方向。将几种方法结合起来,特别就是分离方法(如色谱法)与检测方法(红外吸收光谱法、质谱法、原子发射光谱法等)的结合,汇集了各自的优点,弥补了各自的不足,可以更好地完成试样的分析任务。气相色谱—质谱法(GC—MS)、气相色谱—质谱法—质谱法(GＣ—ＭS—MＳ)、液相色谱—质谱法(HPLC—ＭS)。１1仪器分析方法的主要评价指标:精密度(Preｃｉsion) ;准确度(Aｃｃｕrａcy);选择性(Sｐecifiｃitｙ);标准曲线(Calibrａtion Cｕｒve);灵敏度(Ｓensiｔivity);检出限(Detectｉon Liｍit)。１2精密度:指在相同条件下用同一方法对同一样品进行多次平行测定结果之间的符合程度。同一人员在相同条件下测定结果的精密度—重复性、不同人员在不同实验室测定结果的精密度—再现性。１3准确度:指测定值与真值相符合的程度。准确度常用相对误差Er来描述; Ｅｒ越小,准确度越高。准确度就是分析过程中系统误差与随机误差的综合反映,准确度愈高分析结果才愈可靠。１4选择性:指分析方法不受试样中基体共存物质干扰的程度。选择性越好,即干扰越少。15标准曲线:就是待测物质的浓度(或含量)与仪器响应(测定)信号的关系曲线。标准曲线的直线部分所对应的待测物质浓度(或含量)的范围称为该方法的线性范围。16灵敏度:待测组分单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值的变化程度,用b表示。指在浓度线性范围内标准曲线的斜率。斜率越大,方法的灵敏度就越高。17检出限:指某一分析方法在给定的置信度能够被仪器检出的待测物质的最低量。Ｄ＝3S0／b;S0—空白信号(仪器噪声)的标准偏差、ｂ—分析方法的灵敏度(标准曲线的斜率)、3—ＩUPAC建议在一定置信度所确定的系数。检出限就是方法的灵敏度与精密度的综合指标,方法的灵敏度越高,精密度越好,检出限就越低。精密度、准确度及检出限就是评价仪器性能及分析方法的最主要技术指标。 第一章光分析法导论 1光分析法:基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。电磁辐射范围:射线～无线电波所有范围、相互作用方式:吸收、发射、散射、反射、折射、干涉、衍射与偏振等。光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其她方法不可取代的地位。2电磁辐射的波粒二象性:光在传播时主要表现出波动性,可用波长(或波数)、频率υ描述;在与其她物质相互作用时,主要表现出粒子性,可用能量描述。3光的吸收:M + 光子→M*当光与物质接触时,某些频率的光被选择性
1、光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法； 光分析法的三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物之间的相互作用；（3）产生信号。 光分析法的基本特点：（1）所有光分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，不 涉及混合物分离（不同于色谱分析）；（3）涉及大量光学元器件。 光谱仪器通常包括五个基本单元：光源；单色器；样品；检测器；显示与数据处理； 2、原子发射光谱分析法：以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。 原子发射光谱分析法的特点: （1）可多元素同时检测各元素同时发射各自的特征光谱； （2）分析速度快试样不需处理，同时对几十种元素进行定量分析（光电直读仪）； （3）选择性高各元素具有不同的特征光谱； （4）检出限较低（5）准确度较高10?0.1 g x g-1(—般光源)；ng x g-1(ICP ) 5%?10% (一般光源) ; <1% (ICP) ; （6）ICP-AES性能优越线性范围4?6数量级，可测高、中、低不同含量试样; 缺点：非金属元素不能检测或灵敏度低。 3、原子吸收光谱分析法：利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法。 特点： （1）检出限低，10-10 ?10-14 g; （2）准确度高，1%?5%; （3）选择性高，一般情况下共存元素不干扰; （4）应用广，可测定70多个元素（各种样品中） ; 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素测量 4、多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者（接受器）则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。 5、原子荧光分析法：气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s 后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90 度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。 6、分子荧光分析法：某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法。 特点： （1）灵敏度高 比紫外-可见分光光度法高2? 4 个数量级;为什么？ 检测下限：0.1?0.1 g/cm -3 相对灵敏度：0.05mol/L 奎宁硫酸氢盐的硫酸溶液。 （2）选择性强 既可依据特征发射光谱，又可根据特征吸收光谱; （3）试样量少 缺点：应用范围小。 7、分子磷光分析法：处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进行定量分析的方法。 8、X射线荧光分析法：原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X射
1. 仪器名称：X射线荧光光谱仪 基本功能： 对样品作无机元素的定性定量分析，可分析元素范围为：5B~92U。 仪器用途： 该仪器对分析样品要求低，固体块状，粉状，金属等都可直接分析，而不需要溶样、分 析速度快。不损坏样品；故广泛用于新型材料，钢铁冶金、有色金属、化工、环境、电子等部门。 2. 仪器名称：扫描俄歇微探针（SAM）； 基本功能： （1）可进行样品表面的微区选点分析（包括点分析，线分析和面分析）； （2）可进行深度分析； （3）化学价态研究 用途：纳米薄膜材料，微电子材料的表面和界面研究及摩擦化学研究。 3. 仪器名称：X射线光电子能谱（XPS） 基本功能： （1）样品的表面组成分析，化学状态分析，取样深度为～3 nm； （2）元素成分的深度分析（角分辨方式和氩离子刻蚀方式）； （3）可进行样品的原位处理； 用途：纳米薄膜材料，微电子材料, 催化剂，摩擦化学，高分子材料的表面和界面研究的表面和界面研究及摩擦化学研究 4.
仪器名称：四圆X射线衍射仪 基本功能： 通过测定大量（几千甚至上万条）衍射线的方向和强度，确定晶体结构在三维空间中的重复周期（即晶胞参数）和晶胞中每个原子的三维坐标，可准确地测定样品的分子和晶体结构。用途：在化学、物理学、生物学、材料科学以及矿物学等领域中都有广泛而重要的应用，是认识物质微观结构的重要工具。 5. 仪器名称：多晶X射线衍射仪 基本功能： 多晶样品的物相分析和定量分析，室温至12000C物相分析，晶胞参数的测定，修正，多晶X射线衍射的指标化，晶粒尺寸和结晶度测定。 用途：在化学、物理学、生物学、材料科学以及矿物学等领域中都有广泛应用。 6. 仪器名称：透射电子显微镜 主要功能及应用范围： 透射电子显微像;选区电子衍射；扫描透射及扫描像；微区成份分析；反射衍射及高分辨衍射；对各种固体材料作显微形貌、电子衍射、化学成份分析。可获得较高的图象分辩率，又可作分析显微技术方面的工作。 7. 仪器名称：扫描电子显微镜 主要功能及应用范围： 二次电子象，背散射电子象，图象处理及分析,能做各种固体材料样品表面形貌及组织结
仪器分析和化学分析的区别：从原理看。根据化学反应及计量关系。根据物质的物理 或物理化学性质、参数及变化规律。从仪器看。主要为简单玻璃仪器。较复杂、特殊 的仪器。从操作看。多为手工操作、较繁琐。多为开动仪器开关、操作简单易实现自 动化。从试样看。样量多，破坏性分析。样量少、有的非破坏性分析，可现场或在线 分析。从应用看。常量分析、定性、定量。微量、痕量的组分分析，状态、结构等分析。 比较原子光谱和分析光谱。原子光谱：由于原子外层电子能级发生变化而产生的辐射 或吸收的光谱。分子光谱：由于分子中电子能级、分子振动能级、分子转动能级发生 变化而产生的辐射或吸收的光谱。原子光谱特征：线光谱。分子光谱特征：带状光谱 或连续光谱。 比较吸收光谱与发射光谱。吸收光谱：物质中分子、原子及强磁场中的原子核吸收了 特定的光子后，由低能态跃迁至高能态，将所吸收的光辐射记录下来得到的光谱。分 为分子吸收光谱、原子吸收光谱、核磁共振光谱。发射光谱：吸收了光能处于高能态 的分子或原子其寿命很短，当它们回到基态或较低能态时重新以光辐射形式释放出来 由此获得的光谱。分为原子发射光谱、分子发射光谱、X-射线发射光谱。发射光谱特征：在暗背景上有明亮的谱线或谱区。吸收光谱特征：在连续的亮背景上有有暗线或 暗区。 光分析法优点。检测的选择性和灵敏度有了很大提高；大大冯妇了检测信息量，增强 了多组分同时检测的能力；应用范围不断扩大。 原子发射光谱优缺点。多元素同时检测能力；灵敏度高；选择型好；准确度较高；试 样用量少，测定范围广。有一定的局限性，它一般只用于元素总量分析，而无法确定 物质的空间结构和官能团，也无法进行元素的价态和形态分析，而且一些常见的非金 属元素谱线在远紫外区，目前一般的光谱仪尚无法检测。 气象色谱法特点。选择性高；灵敏性高；分离效能高；分析速度快；应用范围广。 原子吸收光谱法的优缺（AAS）：优：灵敏度高。选择性好。精密度和准确度高。测 定元素多。需样量少，分析速度快。缺：测定不同元素用不同的灯更换不太方便。价 格比较昂贵。对多数非金属元素还不能直接测定。 紫外—可见吸收光谱法特点（UV-VIS）：灵敏度高：适于微量组分的测定。准确度较高：1%--5%。方法简便：操作容易，设备简单，分析速度快。应用广泛：定量分析，结构分析。
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
各章知识要点 第2章气相色谱分析 1.色谱法的分类（按两相状态） 2.何为GC法，GC定性定量的依据、定量方法及优缺点 3.GC分离原理（包括GSC法和GLC法） 4.气相色谱仪的构造 5.色谱流出曲线及其作用、色谱术语及换算关系 6.分配系数K和分配比k的定义、二者的异同点及相关计算 7.塔板理论的作用（包括H的n计算） 8.速率理论方程的作用（包括U最佳、Hmin的计算） 9.R的含义、作用 10.检测器的性能指标、四种检测器的适用特点及英文缩写 11.归一化法的使用条件、原理 12.内标法及内标物具备的条件 13.外标法的具体操作 第4章电位分析法 1.电化学分析法、电位分析法、电位滴定法的定义。 2.电位分析法的测定依据。 3.电位测定法如何测定溶液的pH值（包括计算）。 4.指示电极、参比电极。 5.电位滴定法的原理及终点确定方法（重点掌握E/V曲线法和ΔE/ΔV—V 法及相关计算）。 6.电位滴定法的优点。 第5章伏安分析法 1.极谱分析法及其特殊条件 2.极谱图及作用、极谱图上的各参数的定义及意义和作用 3.极谱分析定性定量的依据，半波电位的特性 4.极谱分析中的干扰及其消除方法 5.迁移电流 6、极谱分析的底液及其组成，各种物质的作用 7、极谱分析定量方法及其相关计算 8、单扫描极谱图的特征，单扫描极谱法定性、定量的依据（包括定性定量参数）
第8章原子吸收光谱分析 1.AAS及基本原理 2.与其它光谱分析法相比，AAS的干扰少，具有相对高选择性。为什么？ 3.何为共振线？在AAS中，是否一定以共振线为分析线？选择分析线的原则是什么？ 4.在AAS中，被测物质是何微粒形式？ 5.原子吸收分光光度计的基本组成部件有哪些？各部件的作用，常用何种光源？ 6.何为光电倍增管的疲劳现象？如何防止或消除？ 7.影响空心阴极灯发射特性的因素有哪些？关系如何？ 8.在火焰原子化中，影响火焰温度的因素、火焰温度与原子化效率的关系？ 9.AAS法定量的基础、定量方法及相关计算 10.AAS法适宜于常量分析还是微量分析？ 11.AAS分析中，需控制哪些测定条件？ 12.AAS分析中，常见的干扰有哪些？ 13.何为化学干扰？有哪些具体形式？如何消除？ 14.何为释放剂、保护剂、消电离剂？ 15.何为原子分析中的灵敏度、特征浓度、检出限？它们与仪器的检测性能有何关系？ 16.干扰形式的判断 a.在进行原子吸收分析，若在试样前处理时使用了硫酸或磷酸，从而导致其对测定元素的干扰，此干扰属 于何种干扰形式？ b.待测元素与试样中共存元素的分析线重叠，引起什么干扰？ c.分析试液的粘度太大，使试液喷入火焰的速度不稳或降低，造成什么干扰？ 第9章紫外吸收光谱分析 1.UV法的概念 2.UV吸收光谱是怎样产生的？在UV光谱分析中，物质处于何种微粒状态？ 3.按物质微粒形式，紫外光谱属何种光谱？若按产生机理，紫外光谱又称何种光谱？ 4.分子内价电子及其跃迁类型；哪些跃迁产生的吸收光谱在紫外可见光区？紫外可见光区的波长范围？ 5.助色团、生色团、红移、蓝移 6.K吸收带、R吸收带及它们的跃迁类型、强度。 7.紫外吸收光谱法的作用及其定性、定量的依据。 8.利用紫外吸收光谱推断物质的结构，其主要信息依据有哪些？ 9.顺反异构体的UV光谱有何不同？ 10.溶剂效应、影响该效应的因素及其关系。 11.紫外可见分光光度计的组成部件。 12.能够根据物质结构特征指出跃迁类型；由吸收光谱特征推断物质分子中的特征官能团。
分子光谱法：UV-VIS、IR、F 原子光谱法：AAS 电化学分析法：电位分析法、电位滴定 色谱分析法：GC、HPLC 质谱分析法：MS、NRS ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同？ 经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。 仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。 ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影响 应用要求：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 应用要求：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰 1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系 吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需要的能量满足ΔE=hv的关系时，将产生吸收光谱。M+hv→M* 2、带光谱和线光谱 带光谱：是分子光谱法的表现形式。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生。 线光谱：是原子光谱法的表现形式。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的。 2、原子吸收定量原理：频率为ν的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收，使透射光强度减弱。 3、谱线变宽的因素(P-131)： ⑴多普勒（Doppler）宽度ΔυD：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 Doppler宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。 ⑵压力变宽ΔυL（碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 外界压力愈大，浓度越高，谱线愈宽。 ⒈引起谱线变宽的主要因素有哪些？ ⑴自然变宽：无外界因素影响时谱线具有的宽度 ⑵多普勒（Doppler）宽度ΔυD：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 ⑶. 压力变宽ΔυL（碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 ⑷自吸变宽：光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。 ⑸场致变宽(field broadening)：包括Stark变宽(电场)和Zeeman 变宽(磁场) ⒉火焰原子化法的燃气、助燃气比例及火焰高度对被测元素有何影响？ ①化学计量火焰：由于燃气与助燃气之比与化学计量反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰, 温度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的测定。
近代分析仪器及其发展（一） （北京普析通用仪器有限责任公司分析中心北京 100081）Recent Analysis Instruments and Development Beijing Purking General InstrumentCo.，Lt Analytical Centre 近代分析仪器的发展促进了分析化学向纵深发展，并在国民经济各个领域获得了广泛的应用，从航天材料、食品安全、环境污染、医疗卫生、地质勘探、工业生产、农业生产、检验检疫诸多方面都离不开分析仪器。现代分析化学的发展趋势是高灵敏度、高选择性（复杂体系）、智能化、快速、自动、简便、经济。对分析仪器而言，一方面要降低仪器的信噪比，另一方面是各类分析仪器的联用，特别是分离仪器和检测器的连用，如色谱仪 (气相色谱、液相色谱或超临界流体色谱仪、多维色谱仪等)和各种分析仪器（质谱、核磁共振波谱、傅立叶红外光谱、原子吸收光谱和原子发射光谱）的联用，利用前者的优异的分离功能，将组分分离后由后者加以识别，进行定性和定量分析。此外，近红外光谱化学计量学软件设计及其在各行业的应用软件 (包括建模、校准、评价、数据优化等软件和软件包)的开发和完善也将成为国内外分析仪器发展的另一个热点。 1 原子光谱分析法 1.1 原子发射光谱分析法（AES） 21世纪新兴的原子光谱分析光源是等离子体光源(plasma source)，分为直流等离子体 (DCP)、高频电感耦合等离子体(ICP)和微波等离子体 (MP)。直流等离子体是最早用于原子光谱分析的一种等离子体光源，功率较ICP低，雾化器不易堵塞，总氩气的用量只及 ICP耗气量的一半，无高频辐射，检出限与ICP相近或稍差，精密度不如ICP好，线性范围比ICP窄，基体效应比 ICP严重，电极易污染。ICP具有优良的分析特性，被测元素能有效的进行原子化和消除化学干扰，工作曲线有较宽的线性范围，达 4～6个数量级，信噪比高，可快速进行多元素的同时测定。微波等离子体包括电容耦合微波等离子体(CMP)和诱导微波等离子体 (MIP)，常用微波频率为 2450 MHz，主要优点是激发能力强，以He气为工作气体时，可以测定包括卤素在内的几乎所有元素，有很好的检出限。AES法广泛应用于钢铁、合金、有色金属、地质、石化等领域的分析。 1.2 原子吸收光谱法（AAS） 按照所用的原子化方法的不同，可分为火焰原子吸收法(FAAS)、石墨炉原子吸收法 (GFAAS)和石英炉原子化法，可以在较低的温度下原子化，包括汞蒸气原子化、氢化物原子化和挥发物原子化。背景校正器有氘灯背景校正器、塞曼效应背景校正器、自吸背景校正器。原子吸收法的优点是检出限低，FAAS为 10-6～10-9 g/mL，GFAAS为10-10～10-14g/mL。目前， 1.3 原子荧光光谱法（AFS） 原子荧光光谱在元素及其形态分析方面有着广泛的应用，特别是与氢化物发生进样技术的结合，在测定地质样品、钢铁合金、环境样品、食品、生物样品等中的 Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te、Hg和 Cd等元素都有很好的效果。原子荧光光谱法的特点是谱线简单、光谱干扰少、检出限低，测定空气中的汞，检出限达到每立方米2.2×10-9个原子，可进行多元素同时测定，校正曲线的线性范围宽，达到4～7数量级，适用元素的范围不如AES和 AAS广泛。AFS法与AAS、AES分析技术互相补充，在冶金、地质、环境监测、生物、医学分析等领域得到了日益广泛的应用。 2 分子光谱分析法 2.1 紫外一可见分光光度法（UV-VIS） 紫外可见分光光度法是历史最悠久、应用面最为广泛的一种仪器分析方法，现在又发展了多种分光光度测量技术，如双波长（三波长）分光光度法，可以有效地消除复杂试样的背景吸收、散射、浑浊对测定的影响，很适合于生物样品和环境样品的分析。胶束增溶分光光度法可以提高测定选择性和灵敏度，摩尔吸收系数一般可达 106 L/(mol·cm )。导数分光光度法提高了对重叠、平坦谱带的分辨率与测定灵敏度，示差分光光度法提高了测定很稀或很浓溶液吸光度的精度。正交函数吸光光度法在吸收曲线的某一区域选择适当的正交多项式，使干扰组分的正交多项式系数最小，以致可以忽略不计，用待测组分的正交多项式的系数进行定量分析。随着化学计量学方法的兴起，出现了多种计算机辅助分光光度法，如因子分析、偏最小二乘法、多元线性回归分光光度法等，可以在谱带严重重叠的情况下，不经分离可以直接实现多组分的同时测定。此外，还有流动注射吸光光度法、动力学吸光光度法、浮选吸光光度法、固相吸光光度法、计量学吸光光度法等。 2.2 红外光谱吸收法（IR） 红外光谱能提供有机化合物丰富的结构信息，特别是中红外光谱是鉴定有机化合物结构最主要的手段之一。近年来，近红外光谱技术与各种化学计量学算法相结合，取得了显著的研究成果。目前，傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR)，逐渐取代了色散型红外光谱仪，它主要由红外光源、光学系统、检测器以及数据处理与数据控制系统组成。现在数据库已储存有大量的有机化合物的标准红外图谱，检索也十分方便。对于化工生产控制和未知物剖析有很大帮助。 综 述
《仪器分析》课程教学大纲 课程编号：190142110 课程类型：必修课 英文名称：Instrumental Analysis 课程类型：基础方向课 学时：64学时讲课学时：60学时 学分：4学分 适用对象：环境科学专业、化学专业 先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、高等数学、计算机 执笔人：刁春鹏审定人：张金萍 一、课程的性质、目的与任务以及对先开课要求 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，形态分析及结构分析。它具有测定快速、灵敏、准确和自动化程度高等特点，它是分析化学的发展方向。 仪器分析是化学专业必修的基础课程之一。仪器分析的主要任务是介绍常用的主要仪器分析方法，介绍这些分析方法的基本原理、基本概念和典型仪器的结构与性质，利用这些仪器完成定性、定量、定结构的分析任务，为今后开展科学研究和更好的指导工农业生产打下牢固的基础。 仪器分析是建立在无机化学、分析化学、有机化学、高等数学、物理学及计算机基础上的后续课程，它为后续课和今后的科研工作打下扎实的理论基础和操作技能。它是许多学科进行科学研究不可缺少的重要测试手段，并在提高人才素质和实现现代化的进程中，发挥着越来越重要的作用。 二、教学重点与难点 本课程重点介绍光谱、电化学和色谱三大块和质谱法的内容。 掌握常用仪器分析方法的基本原理、基本知识和基本技能。如：紫外-可见吸收光谱法，红外吸收光谱法，分子发光分析法，原子发射光谱法原子吸收光谱法，电位分析法，极谱分析法，色谱分析法，核磁共振波谱法和质谱分析法等。 了解仪器的结构及常用仪器的主要组成部分，学会使用一些仪器。 要求学生初步具有根据分析的目的、要求和各种仪器分析方法的特点、应用范围，选择适宜的分析方法以解决分析化学问题的能力。了解一些仪器分析方法和技能在实际中的应用，为后续课的学习及今后科学研究打下一定的基础。 三、与其他课程关系 仪器分析是建立在无机化学、分析化学、有机化学、高等数学、物理学及计算机基础上的后续课程，用到先修课的一些基础知识。 四、教学内容、学时分配及基本要求 第1章绪论
第四章 原子吸收光谱法 ——又称原子吸收分光光度法 §4.1 原子吸收分光光度法（AAS ）概述 4.1.1 概述 1、定义 原子吸收分光光度法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。 2、特点 ? 灵敏度高：在原子吸收实验条件下，处于基态的原子数目比激发态多得多，故灵敏度高。检出限可达 10—9 g /mL (某些元素可更高 ) ? 几乎不受温度影响：由波兹曼分布公式00 q E q q KT N g e N g -=知，激发态原子浓度与基态原子浓度的比 值0q N N 随T ↗而↗。在原子吸收光谱法中，原子化器的温度一般低于3000℃，此时几乎所有元素的0 1%q N N 。也就是说，q N 随温度而强烈变化，而0N 却式中保持不变，其浓度几乎完全等于原子的总浓度。 ? 较高的精密度和准确度：因吸收线强度受原子化器温度的影响比发射线小。另试样处理简单。 RSD 1~2%，相对误差0.1~0.5%。 ? 选择性高：谱线简单，因谱线重叠引起的光谱干扰较小，即抗干扰能力强。分析不同元素时，选用不同元素灯，提高分析的选择性 ? 应用范围广：可测定70多种元素（各种样品中）。 ? 缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能同时多元素分析。 3、操作 ①将试液喷入成雾状，挥发成蒸汽； ②用镁空心阴极灯作光源，产生波长285.2nm 特征谱线； ③谱线通过镁蒸汽时，部分光被蒸汽中基态镁原子吸收而减弱； ④通过单色器和检测器测得镁特征谱线被减弱的程度，即可求得试样中镁的含量. 4、原子吸收光谱分析过程 确定待测元素。 选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。 试样在原子化器中被蒸发、解离成气态基态原子。 特征谱线穿过气态基态原子，被吸收而减弱，经色散系统和检测系统后，测定吸光度。 根据吸光度与浓度间线性关系，定量分析。 5、与发射光谱异同点 ①原子吸收光谱分析利用的是原子的吸收现象，发射光谱分析则基于原子的发射现象； ②原子的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠的概率就小得多； ③原子吸收法的选择性、灵敏度和准确性都好。
化学专业学生必备：各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法 紫外吸收光谱 UV 分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁 谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化 提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息荧光光谱法 FS 分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化 提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息 红外吸收光谱法 IR 分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁 谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化 提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法 Ram 分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射 谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化 提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法 NMR 分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁 谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化 提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息 电子顺磁共振波谱法 ESR 分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁 谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化 提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息 质谱分析法 MS 分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化 提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息 气相色谱法 GC 分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化 提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关 反气相色谱法 IGC 分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力 谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线
一、色谱分析 色谱法的分离原理： 混合物中各组分在经过由固定相和流动相组成的体系时，由于各组分性质上的差异，在两相中具有不同的分配系数；当两相作相对运动时，各组分随流动相一起流动，并在两相中进行反复多次的分配，使各组分最终得以分离。 一、气相色谱 a.概念 气相色谱：流动相是气体，固定相是固体或液体的色谱法称为气相色谱法。 基线: 反映检测器系统噪声随时间变化的线 基线漂移: 基线随时间定向的变化 基线噪声: 由各种因素引起的基线起伏 保留值: 试样中各组分在色谱柱中的滞留时间,由色谱分离过程中的热力学因素控制,作定性参数 死时间tM: 不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时,从进样到出现极大值所需时间 保留时间tR: 试样从进样到柱后出现峰极大值所经历的时间 调整保留时间tR’: tR’= tR- tM 程序升温：指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。各组分的保留值可用色谱峰最高处的相应温度即保留温度表示。 b.流程示意图 c.分离过程 溶解-脱溶解-再溶解-再脱溶 d.原理 气相色谱法亦称气体色谱法或气相层析法，是以气体为流动相的柱色谱分离技术。它分离的主要依据是利用样品中各组分在色谱柱中吸附力或溶解度不同，也既是利用各组分在色谱住中气相和固定相的分配系数不同来达到样品的
分离。对于气—固色谱(也叫吸附色谱)，它的分配系数确切地讲，应称吸附平衡常数，主要用于永久性气体或气态烃等的分离分析。本课程主要介绍气—液色谱。 e. 色谱流出曲线 这种以组分的浓度变化(或某种信号)作为纵坐标，以流出时间(或相应流出物的体积)作为横坐标，所绘出的曲线称为色谱流出曲线。 f. 色谱分析的依据 (1)色谱峰的位置(即保留时间或保留体积)决定于物质的性质，是色谱定性的依据； (2)色谱峰的高度或面积是组分浓度或含量的量度，是色谱定量的依据； (3)色谱峰的位置与其宽度，可以对色谱柱分离的情况进行评价。 (4)样品中所含组分数(峰个数) g. 理想的气液色谱法条件 (1)在色谱柱内任何点两相的比例恒定。 (2)载气流在色谱柱内任何部位均一样． (3)在两相中无论哪一相里都不发生成分分子的纵向扩散作用。 (4)组分分子在两相间的分配平衡能瞬间完成。 h.分离度 为判断两种难分离组分在色谱柱中真实的分离效果，常用分离度R 作为色谱柱的总分离效率(能)指标，其定义为相 邻两组分的色谱峰保留值之差与两个组分峰宽总和之半的比值 i.检测器 (1)积分型检测器：显示某一组分含量随时间的累加，该检测器所给的响应信号与流出组分总量成比例。 (2)微分型检测器： i. 浓度型微分检测器 被测组分和载气相混合,检测器的响应值和组分的浓度成比例，检测器的瞬间响应值(峰高)本质上与载气流速无关，而积分响应值(峰面积)则与流速成反比。 包括热导、电子捕获(非离解型)、气体密度、超声等检测器。 ii. 质量型微分检测器 载气把被测组分带入检测器，检测器的响应信号和单位时间内进入检测器的组分的量成比例，检测器的响应值(峰高)取决于单位时间组分进入检测器的质量；也就是说当进样量一定时，峰高与流速成正比，而峰面积则与流速无关。 包括氢焰离子化、火焰光度计以及氮磷检测器等。 j. 检测器的性能指标 (1)噪声：短时噪声是信号在有限的范围内较迅速的偏移。长时噪声是较长的时间内信号逐惭地偏移。 (2)灵敏度：可用相当于单位量的被测成分的峰面积表示灵敏度。 iii. 浓度型检测器 iv. 质量型检测器 (3)检测限(亦称检测度或敏感度): 噪声水平是噪声连续存在时的平均值，而检测限D 则是能区别于这个噪声水平N 的最小检测量，通常它相当于噪 声水平的2倍。 (4)选择性： 21 1212R R t t R Y Y （－）＝（＋）S 峰面积载气流量＝ 成分量S 峰面积 ＝成分的量 2N D S ＝