第一章 绪论
第一节 仪器分析简介 一、仪器分析和化学分析 ⒈化学分析定义 ⒉仪器分析定义 ⒊两者的区别在于： ①检测能力 ②样品的需求量 ③分析效率 ④使用的广泛性
⑤精确度
根据测量原理和信号特点，仪器分析方法大致分为四大类
⒈光学分析法
以电磁辐射为测量信号的分析方法，包括光谱法和非光谱法。
?
?
???
?的变化折射、衍射等基本性质
物质之后，引起反射、
非光谱法：电磁波作用
拉曼散射
磁辐射的吸收、发射或光谱法：依据物质对电
⒉电化学分析法
依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法。 ⒊色谱法
以物质在两相间（流动相和固定相）中分配比的差异而进行分离和分析。 ⒋其它仪器分析方法
包括质谱法、热分析法、放射分析等 。
三、仪器分析的发展概述 发展趋势
⒈计算机技术在仪器分析中的广泛应用，实现了仪器操作和数据处理自动化。 ⒉不同方法联用提高仪器分析的功能。
⒊各学科的互相渗透。
第二节 定量分析方法的评价指标
内容提要：标准曲线绘制、评价定量分析方法的指标：灵敏度、精密度、准确度和检出限 重点难点：相关系数、检出限 一、标准曲线
⒈标准曲线及其线性范围
标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线。
线性范围：标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围。
⒉标准曲线的绘制
依据标准系列的浓度（或含量）和其相应的响应信号测量值来绘制。通常用“一元线性回归法”的数据统计方法来绘出y与x的关系式：
y=a+bx (1—1)
式中b为回归系数也即回归直线的斜率，a为截距。
⒊相关系数r
用来表征被测物质浓度x与其响应信号值y之间线性关系好坏程度的一个统计参数：0＜|r|＜1。|r|越接近1，则y与x之间的线性关系就越好。
二、灵敏度
定义：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。
S＝
dc
dx或S＝
dm
dx（2—2）
灵敏度S实际上就标准曲线的斜率，S值越大，方法的灵敏度越高。
三、精密度
定义：使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度。
精密度常用标准偏差(s)或相对标准偏差(s
r
)表示：
s=
1
n
)x
x(
n
1
i
2
i
-
-
∑
= (1—4)
s
r
=%
100
x
s
? (1—5)
四、准确度
定义：试样含量的测定值与试样含量的真实值相符合的程度。
E
r
=100%
xμ
μ
-
? (1—6)
定义：某方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量。
检出线：D=
s
x
x
b
L
-
=
s
s3
b
s
b
空白信号的标准偏差S－灵敏度
检出限是方法灵敏度和精密度的综合指标，是评价仪器性能及分析方法的主要技术指标。
第二章光学分析法导论
第一节电磁辐射
内容提要：电磁辐射的波动性和粒子性电磁波谱
重、难点：电磁波谱区 一、电磁辐射的性质
电磁辐射具有波动性和粒子性。 ⒈波动性
电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，可以用频率(υ)、波长(λ)和波数(δ)等波参数表征。掌握频率、波长、
波数的定义及之间的关系。 ⒉微粒性
普朗克方程 E λ
?=υ=c h h (2－3)
该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来，
按照波长的大小顺序排列可得到电磁波谱，不同的波长属不同的波谱区，对应有不同的光子能量和不同的能级跃
迁。
能用于光学分析的是中能辐射区，包括紫外区、可见光区和红外区。
第二节
原子光谱和分子光谱
内容提要： 原子光谱项、原子光谱能级图及原子光谱选择定则，分子光谱能级、分子吸收光谱和分子发光光谱 重、难点：原子光谱项、分子光谱能级及跃迁图 授课方式： 讲授 一、原子光谱
原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 ⒈核外电子的运动状态
原子核外电子的运动状态可以用主量数ｎ、角量子数ｌ、磁量子数ｍ和自旋量子数ｓ来描述。
原子的能量状态需要用n 、L 、S 、J 四个量子数为参数的光谱项来表征。 n 为主量子数，L －总轨道角量子数，S －总自旋量子数，J －内量子数 原子能级光谱项用 L n 1s 2+表示 光谱支项用 J 1s 2L n +表示 ⒊原子能级图
把原子可能存在的光谱项及能级跃迁用图解的方式表示出来就得到原子能级图。
谱线波长取决于两能级的能量差，不同能级之间跃迁产生的原子光谱是波长确定，相互分隔的谱线，所以原子光
谱是线状光谱。 ⒋光谱选择定则
只有符合光谱选择定则的跃迁才是允许的：1L ±=?，0s =?，0J =?，1± ⒌原子光谱
⑴原子发射光谱：处于激发态原子不稳定，当返回基态或较低能态时而发射出特征谱线。
⑵原子吸收光谱：当光辐射通过基态原子蒸气时，原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射，原子基态跃迁到较高能态。
⑶原子荧光光谱：气态原子吸收光辐射后，由基态跃迁到激发态，再通过辐射跃回到基态或较低的能态产生的二次光辐射。 三、分子光谱
分子光谱产生于分子能级的跃迁，分子能级中的电子能级，分子的振动能级以及转动能级。 ⒉分子吸收光谱和分子发光光谱
⑴分子吸收光谱：分子对辐射的选择性吸收由基态或较低能级跃迁到较高能级产生的分子光谱。如紫外——可见吸收光谱，红外吸收光谱。 ⑵分子发光光谱
?
??
??化学发光
电致发光
光致发光：荧光、磷光
⑶拉曼光谱：入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞，发生能量交换，产生与入射光频率不同的散射光。
第三章 紫外－可见吸收光谱法
本章地位：本章是仪器分析课程中光分析方法的第一章，光分析方法中的一些基本理论、基本概念、基本专业术语，
在本章中首次出现并应用，对光分析方法起着建立基本框架、引导学习思路的作用。
紫外－可见吸收光谱法历史较久远，应用十分广泛，与其它各种仪器分析方法相比，紫外－可见吸收光谱法所用的仪器简单、价廉，分析操作也比较简单，而且分析速率较快。在有机化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度检查以及在药物、天然产物化学中应用较多。
本章内容： 本章主要讨论了紫外－可见吸收光谱的产生、紫外－可见分光光度计仪器原理和结构以及紫外－可见吸收
光谱法在有机定性及结构分析中的应用。
讲解思路： 让学生首先了解：不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸
收光谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。电子跃迁类型是本章的难点。最后了解利用紫外－可见分光光度计可使物质产生吸收光谱并对其进行检测。鉴定的方法是本章的重点。
第一节
概述
内容提要：介绍紫外－可见吸收光谱法的基本概念。紫外－可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分子对紫外和可见光
谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。也称作紫外和可见吸收光度法，它包括比色分析和紫
外－可见分光光度法。
第二节
紫外－可见吸收光谱
内容提要：不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光谱。无机化合
物和有机化合物吸收光谱的产生本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。
有机化合物吸收可见光或紫外光，σ、π和n 电子就跃迁到高能态，可能产生的跃迁有σ→σ*、n →σ*、π→π*
和n →π*
。各种跃迁所需要的能量或吸收波长与有机化合物的基团、结构有密切关系，根据此原理进行有机化合物的定性和结构分析。
无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场跃迁而产生 的。电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大，根据朗伯－比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析方法。
重、难点：分子的电子能级和跃迁 生色团的共轭作用 d-d 配位场跃迁
金属离子影响下的配位体π－π*跃迁。
第三节 紫外－可见分光光度计
内容提要：紫外－可见分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器及信号显示五部分组成。需讲解每部分的作
用与原理。 光源
。
范围氢（氘）灯：提供波长钨灯：适用波长范围种类
测物质分子。
作用：提供能量激发被nm 375~180nm
2500~320 单色器：从连续光谱中获得所需单色光
吸收池：用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿 检测器：检测光信号。常用检测器有光电管和光电倍增管 信号显示器：是读数装置。
并了解仪器类型及功能，如单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计的工作原理。
重、难点：双波长分光光度计原理及构造。
第四节 紫外－可见吸收光谱法的应用
内容提要：紫外－可见吸收光谱法用于有机化合物的定性、定量和结构分析。由于有机化合物的紫外－可见吸收光谱
比较简单、特征性不强，吸收强度不高，因此应用有一定的局限性。
但它能够帮助推断未知物的结构骨架、配合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法等进行定性和结构分析，它是一种有用的辅助手段。
重 点： 化合物的鉴定、结构分析事例。有机化合物的鉴定，一般采用光谱比较法。将未知纯化合物的吸收光谱特征，
如吸收峰的数目、位置、相对强度以及吸收峰的形状与已知标准物的吸收光谱进行比较，以此推断未知化合物的骨架。但大多数有机化合物的紫外－可见光谱比较简单，特征性不明显，而且很多生色团的吸收峰几乎
不受分子中其它非吸收基团的影响，因此，仅利用紫外光谱数据来鉴别未知化合物有较大局限性。结构分析：紫外吸收光谱虽然不能对一种化合物作出准确鉴定，但对化合物中官能团和共轭体系的推测与确定却非常有效。
难 点： 催化动力学光度法原理。所谓催化动力学分析法是指通过测量反应速率来进行定量分析的方法。许多化学反
应在催化剂存在下，可以加快反应速率，而催化反应速率在一定范围内与催化剂浓度成比例关系，因此以光度法检测催化反应速率就可以实现对催化剂浓度的测定。但影响该法准确度的因素很多，操作严格，准确测定难度较大。
第四章 红外吸收光谱法
红外光谱主要用来对有机化合物的官能团鉴别，是有机化合物结构分析中的四大波谱学之一，是研究有机化合物化学键的振动和转动能级的跃迁，根据不同波数下产生的特征吸收情况提供化合物结构分析所需的信息。
本章内容：主要介绍红外光谱法的特点。红外吸收的基本理论，包括分子振动红外光谱产生的条件，红外吸收光谱仪结构及图谱分析。
第一节 概述
内容提要：红外光谱法的特点及谱图表示方法 授课方式：自学 一、红外光谱法特点
⒈红外光谱不涉及分子的电子能级，主要是振动能级跃迁。
⒉分子振动能级不仅取决于分子的组成，也与其化学键官能团的性质以及空间分布等结构密切相关。 ⒊物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合朗伯－比尔定律。 二、红外光谱图表示方法
用δ-T 或λ-T 曲线表示，图谱上纵坐标用透射比表示T ％，横坐标为波数)cm (1
-δ或波长(μm)。
第二节 红外吸收基本理论
内容提要： 分子振动、红外吸收光谱产生的条件、影响基团频率位移的因素 重、难点： 红外光谱产生的条件 授课方式： 讲授 一、分子的振动
⒈谐振子 对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟
μ
π
=
υk 21
(4－1)
k:化学键力常数 μ为折合质量
可见分子振动频率与化学键的力常数、原子质量有关系。如果用量子力学来处理，求解得到分子的振动能级E V
与谐振子振动频率的关系为 11()()2
2v E hc h υσυυ=±
=±
υ可取0，1，2，……称为振动量子数
⒉非谐振子
实际上双原子分子不是理想的谐振子，只有当υ较小时，真实分子振动情况才与谐振子振动比较近似。 ⒊分子的振动形式
振动形式????
?
?
????
?
??
?
????
??
???
???
?扭曲振动
面外摇摆面外弯曲振动平面摇摆剪式振动面内弯曲振动弯曲振动不对称伸缩振动对称伸缩振动伸缩振动
⒋振动自由度
即独立振动数，表示多原子分子振动形式的多少。 对非线性分子： 6n 3- n 为原子数 对线性分子： 5n 3- 二、红外吸收光谱产的条件和谱带强度
分子吸收红外辐射必须同时满足以下两个条件：
⑴辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量。
⑵只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。 ⒉吸收谱带的强度
红外吸收谱带的强弱与分子偶极矩变化的大小有关，根据量子理论红外光谱的强度与分子振动时偶极矩变化的平
方成正比。
如：C=C 双键和C=O 双键的振动，由于C=0双键振动时，偶极矩变化较C=C 双键大，因此C=0键的谱带强度比C=C
双大得多。
偶极矩的变化与固有偶极矩有关，一般极性比较强的分子或基团吸收强度都比较大。 三、基团振动与红外光谱区域
红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域
⑴基频区(4000～1350cm 1-)又称为特征区或官能团区，其特征吸收峰可作为鉴定基团的依据。 X －H 伸缩振动区(4000～2500)cm
1
-
三键及累积双键区(2500～1900)cm 1
-
双键伸缩振动区(1900～1200)
cm1-
X－H弯曲振动区(1650～1350)
cm1-
⑵指纹区(1350～650)
cm1-
指纹区的吸收峰是由于C－C，C－0,C－X单键的伸缩振动以及分子骨架中多数基团的弯曲振动所引起。
四、影响基团频率位移的因素
分子中各基团的振动并不是孤立的，要受到分子中其它部分，特别是邻近基团的影响，这种影响可分为内部因素和外部因素。
⑴内部因素：诱导效应、共轨效应、氢键作用
⑵外部因素：测定样品时，试样所处的状态、溶剂效应等因素影响基团频率。
第三节红外吸收光谱仪
一、红外光谱仪主要部件
红外光谱仪由光源、单色器、吸收地、检测器和记录系统五部分组成
⒈光源：要求能发射高强度连续红外国辐射，常用的有能斯特灯和硅碳棒
：由于中红外光不能透过玻璃和石英，因此红外吸收池是一些无机盐晶体材料，常用
KB
r
晶体(易吸潮应保持
干燥)
⒊单色器：以光栅作为分光元件
：常用真空热电偶，也有用热电量热计或光电导管。
⒌记录系统：由记录仪自动记录图谱
二、色散型红外吸收光谱仪
从光源发出的红外辐射分成两束：一束通过试样池作测量光束，另一束再通过参比池，经扇面切光器将测量光束和参比光束交替地投射到色散元件上。
三、傅里叶变换红外光谱仪
与其它红外光谱仪的区别在于用迈克逊干涉计代替光栅单色器，用计算机对干涉图进行傅里叶变换处理，可得到红外吸收光谱图。
第四节红外吸收光谱分析
第五章分子发光分析法
本章主要讲解基态分子吸收了一定的能量后，跃迁至激发态再以辐射跃迁形式将能量释放后返回基态，产生分子发光，主要有荧光分析、磷光分析、化学发光分析。本章内容属较新的分析方法，目前处在研究的热门领域，在掌握分子能级跃迁的基础上，讲解各方法的特点。本章计划学时数为2学时。
第一节
荧光分析法
一、概述
根据物质的分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量分析。 荧光分析法的最大优点是灵敏度高，选择性也较好，应用范围广。 二、基本原理
处于各激发态不同振动能级上分子，通过无辐射跃迁，释放一部分能量跃回到第一电子激发态的最低振动能级上，
再以辐射跃迁形式回到基态的各振动能极上，产生分子荧光。 介绍几个概念：振动弛豫、内转化、体系间窜跃 ⒉荧光效率及其影响因素 ⑴荧光效率
荧光效率定义为发荧光的分子数目与激发态分子总的比值即 荧光效率(f ?)＝激发态分子总数
发荧光的分子数
(5－1)
若以各种跃迁的速率常数来表示，则 f ?＝
∑+i
f f
K K K (5－2)
K f 为荧光发射过程中的速率常数 ∑i K 为非辐射跃迁的速率常数之和。
⑵荧光与分子结构的关系
要具有能够吸收紫外—可见光的分子结构如共轭体系，π电子的离域性越强，越易被激发而产生荧光。 分子的刚性平面结构有利于荧光的产生
⑶环境因素对荧光的影响
溶剂的极性增加，对激发态产生更大的稳定作用，会使物质的荧光波长红移、荧光强度增强。
温度也影响到荧光强度对大多数荧光物质，温度升高，使非辐射跃迁几率增大，荧光效率降低。 溶液的pH 值影响到荧光物质的存在，也影响荧光效率。 ⒊荧光强度与溶液浓度的关系 荧光强度)I I (I I 0f a f f -?=?= 由于A ＝I
I lg
0 I ＝A 0A I -?
∴I ?
?
????----?=-?=- !3)
A 3.2(!2)A 3.2(A 3.2I )I
1(I 3
20f A
0f f (5－3)
若溶液很稀 A ＜0.05， 则 kbc I 3.2A I 3.2I 0f 0f f ?=?=
当条件一定时 KC I f = (5－5)
上式为荧光定量分析的基本关系式
荧光猝天：荧光物质分子与溶剂分子或溶质分子之间所发生的导致荧光强度下降的物理或化学作用过程。 ⒋荧光的激发光谱和发射光谱
三、荧光分析仪器 ：由光源、单色器、液池、检测器和记录系统五部分组成。
⒈光源：一般由高压汞灯或氙弧灯提供。 ⒉单色器：起分光作用，一般为光栅。⒊检测器：采用光电倍增管。 四、荧光分析法的应用
⒈无机化合物分析 大多数无机化合物不产生荧光，只有与一些有机化合物形成有荧光的络合物才能对其进行测定。 ⒉有机化合物的分析 一些芳香族化合物，具有较强的荧光，可以直接进行分析测定，因此在生物化学、医药、环境、食品等领域有广泛的应用。 化学发光分析法 一、化学发光概述
化学发光分析是利用某些化学反应所产生的光发射现象而建立的一种新的分析方法。 特点：灵敏度高，测定的线性范围宽，仪器设备简单，分析速度快
⒈化学发光反应的条件
化学反应中某一反应产物的分子接受化学反应的化学能被激发形成电子激发态，在返回基态时，以辐射形式释放能量。 D *C B A +→+ ω+→C *C ⑴所选定的化学反应能快速的释放出足够的能量 ⑵反应途径有利于激发态产物的形成
⑶激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态 ⒉化学发光效率和发光强度 化学发光效率 f
r CL ???=?＝参加反应的分子数发射的光子数
化学效率 参加反应的分子数
激发态分子数
=?r
发光效率 激发态分子数
发射的光子数=
?f
化学强度 dt
dc I CL )t (CL ??= (5－9)
对一级动力学反应，化学发光峰值强度与分析物浓度成线性关系。
??
??=??=C dt dt
dc
dt I CL CL CL (5－10) 上式为发光分析的定量依据 ⒊化学发光反应的类型
⑴液相化学发光：鲁米诺在碱性溶液中H 2O 2，I 2等氧化剂氧化可产生最大波长在425nm 的光辐射 ⑵气相化学发光
223O *NO O NO +→+ υ+→h NO *NO 22(λ≥600nm) 三、化学发光分析的仪器 ⒈分立取样式发光仪 ⒉流动注射式发光仪
四、化学发光分析的应用 ：大气中的氮氧化合物、硫化物，尤其是有些过渡金属离子能催化鲁米诺—H 2O 2发光反应，由此而建立了这些金属离子的化学发光分析方法。
第六章 原子发射光谱法
讲解思路： 首先介绍原子发射光谱的产生、元素的原子和离子所产生的原子线和离子线都是该元素的特征光谱。谱
线的波长λ和强度I 是本法对物质进行定性分析和定量分析的依据。之后详细介绍原子产生特征光谱的机理以及影响谱线强度的因素，这是本章的重点内容。
介绍原子发射光谱仪器时首先介绍三部分框架，再介绍每部分的具体构成和重点元件，如ICP 光源和光栅色散原理。
最后介绍原子发射光谱的定性、半定量及定量分析方法，其中摄谱法中的乳剂特性曲线，及定量分析中的内标法原理是本章的重难点。
第一节 概述
内容提要：介绍原子发射光谱的概念，原子发射光谱的实质、方法过程及特点和应用。
原子发射光谱法是根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的特征光谱的波长及其强度来测定物质中元素组成和含量的分析方法。 原子发射光谱法的分析过程如下：
（1）在激发光源中，将被测定物质蒸发、解离、电离、激发，产生光辐射。 （2）将被测定物质发射的复合光经分光装置色散成光谱。
（3）通过检测器检测被测定物质中元素光谱线的波长和强度，进行光谱定性和定量分析。
第二节 原子发射光谱法的基本原理
内容提要： 主要介绍原子发生光谱的产生，物质受到外界能量的作用，基态原子被激发到激发态，激发态很不稳定，
在10－8时间内，返回到基态，所受能量以光辐射形式释放产生原子发射光谱。
λ=
21
hc hc E E E
=-? λ——元素的特征波长 E 2、E 1分别为高能级和低能级能量
谱线的强度
影响谱线强度的因素，从上式可知主要有4种因素一一进行分析。 重 点： 谱线的波长和强度是两个重要的参数。
第三节 原子发射光谱仪器
内容提要： 原子发射光谱法所用仪器通常包括激发光源、分光系统及检测系统三部分。
激发光源主要有直流电弧、低压交流电弧、高压电容火花及新型光源ICP 。各种光源有其不同的性能（激发温度、蒸发温度、热性质、强度、稳定性等）可供各类试样选择。相比之下，ICP 由于热稳定性好，基体效应小，检出限低，线性范围宽而被公认为最具活力、前途广阔的激发光源。
分光系统中主要是分光元件，现代仪器多用光栅作分光元件，需介绍光栅分光原理、分光性能（色散率、分辨率）
检测系统有摄谱法、光电直读法，分别介绍各自的原理和性能。
重、难点：ICP 光源的结构、原理、分析性能是重点，平面反射闪耀光栅的分光原理及结论也较重要。
摄谱法中的感光板的乳剂特性曲线及光电光谱法中电压与谱线强度的关系较难理解，详细介绍。
第四节 光谱定性分析和半定量分析
内容提要： 在原子光谱分析中，根据谱线的波长进行定性分析，根据谱线的强度进行定量分析。主要介绍定性及半定
量分析方法。
第五节 光谱定量分析
内容提要：首先介绍光谱定量分析的基本原理，导出定量分析基本关系式I=aC ，取对数lgI=blgc+lga
这是光谱定量分析的基本公式。此种方法为绝对强度法，实验中不可能保证a 为一常数，所以一般分析时不用谱线的绝对强度而用相对强度。引出内标法定量分析原理。 内标法：在同一试样中在
分析线对基体元素中选一内标线
线被分析元素中选一分析?
??
测定分析线对的强度比R ～lgc 作校正曲线，所求的元素含量消除了实验条件的影响。内标法的使用必须注意分析线对的正确选择。
重、难点：（1）内标法定量分析原理
（2）摄谱法：分析线对的黑度差ΔS 与试样中被测元素含量的对数值lgc 成线性关系 ΔS ＝rblgc+rlgA
（3）光电直读光谱法：测量分析线对积分电容器的充电电压就可直接求出被测元素含量。 12
lg
lg lg U b c A U =+
第七章 原子吸收与原子荧光光谱法
第一节 概述
内容提要：简介原子吸收法的概念，并与其它吸收光谱法作比较，找出不同点。
第二节 原子吸收光谱法的原理
内容提要： 首先介绍原子吸收线的产生。当基态原子吸收了一定辐射能后，基态原子被激发跃迁到不同的较高能态，
产生不同的原子吸收线。原子吸收光谱分析法是基于元素的基态原子蒸气对同种元素的原子特征谱线的共振吸收作用来进行定量分析的。
无论是原子发射线还是原子吸收线都不是一条严格的几何线，谱线有一定的轮廓，在一定条件影响下，谱线会变宽。介绍谱线变宽因素。吸收线变宽主要受ΔλD 和ΔλL 影响，锐线光源发射线变宽受ΔλD 和自吸变宽的影响。
在分析中，谱线的变宽往往会导致原子吸收分析的灵敏度下降，所以要求控制外界条件影响。对发射线
尤其要保证是锐线光源，以使吸收完全。
重、难点：（1）基态原子数与原子化温度服从波兹曼公式
j
E
j
j K T
o
o
N
P e
N P -
=
关键在于N o 的产生
（2）积分吸收与N o 的关系2
o v v e
k d N f mc
π=
?
（3）峰值吸收与被测定元素含量的关系 2o v v b K k d
v
=
??? o o K K N = 峰值测量可依据L
C K A e
I I I I lg
A L
K v v v
o v ??==-＝
第三节 原子吸收光谱仪器
内容提要： 原子吸收光谱仪主要由锐线光源、原子化器、分光系统、检测系统和电源同步调制系统五部分组成。 产生原理
（1）光源——空心阴极灯产生锐线光源 影响因素 特点
（2）原子化器 原子化、除残。
燥、灰化、、电源。测定过程：干无火焰：石墨管、炉体
、燃烧器、火焰
火焰：喷雾器、雾化室
质尤其是火焰的组成和性
求应介绍对每一部分的要
?
?
?
??
（3）单色器
狭缝宽度
取决于
光强度
???→?
在AAS 中以单色器的通带表示狭缝宽度。 通带——光线通过出射狭缝的谱带宽度。
（4）检测系统：包括光电倍增长、检波放大器、读数装置
注意介绍：放大器采用和空心阴极灯同频率的脉冲或方波调制光源，以避免火焰发射产生的直流信号对测定的干扰。
第四节 原子吸收光谱法的干扰及其抑制
内容提要： 原子吸收光谱分析尽管干扰较少，但是在实际工作中，干扰效应仍然经常发生，有时还较严重。
主要介绍物理干扰、化学干扰、电离干扰和光谱干扰的本质及其抑制干扰的方法。
第五节 原子吸收光谱定量分析
内容提要： 原子吸收光谱定量分析方法有标准曲线法和标准加入法。
重、难点： 元素的特征浓度C c 、特征质量（m c ）和检出限（D ）是评价原子吸收光谱分析仪器和分析方法的重要指标。
%)
1/mL
g (A
0044
.0C 1
s c -?μ?ρ=
%)
1/g (A
0044
.0v m s c ?ρ=
)mL g A 3D 1
s -?μσ?ρ=（ )g A
3m D （σ
?=
第六节 原子荧光光谱法
指导学生了解原子荧光光谱法的基本原理、仪器装置以及定量分析方法。 第八章 电分析化学导论
本章是电分析化学的基础知识，主要介绍电分析化学的分类、化学电池、电极电位与液体接界电位，电极的种类名称，膜电极等有关电分析化学的基本概念和基础知识。本章的计划学时数为2学时。 第一节 电分析化学方法的分类
根据所测量的电参量的不同，电分析化学方法可分为三类：
第一类：在某些特定条件下，通过待试液的浓度与化学电池中某些电参量的关系进行定量分析，如电导、电位、
库仑极谱及伏安分析
第二类：通过某一电参量的变化来指示终点的电容量分析。如：电位滴定
第三类：通过电极反应把被测物质，转变为金属或其它形式的氧化物，用重量法测定其含量。 第二节 化学电池 内容提要： 原电池、电解池、电池的表示方法 重、难点： 电池的表示方法 一、原电池
能自发的将本身的化学能变成电能，这种化学电池称为原电池。 以铜锌原电池为例
锌电极、负极(阳极)：e 2Z Z 2n n +→+
氧化反应
铜电极、正极(阴极)：u 2u
C e 2C →++
还原反应
二、电解池
实现某种电化学反应的能量由外电源供给则这种化学电池称为电解池仍以铜电极和锌电极为例。
锌电极、负极(阴极)：n 2n
Z e 2Z →++ 还原反应
铜电极、正极(阳极)：e 2C C 2u u +→+
氧化反应
应注意：阳极、阴极是对实际发生的反应而言，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应； 正极、负极是对电荷的流向而言，电子流出为负极，电子流入为正极。
规定：⒈发生氧化反应的一极(阳极)写在左边，发生还原反应的写在右边。
⒉电池组成的每一个接界面用单竖线“∣”隔开，两种溶液通过盐桥连接，用双竖线“‖”表示。 ⒊电解质溶液位于两电极之间，并应注明浓度，如有气体应注明压力、温度
电池电动势 左右电池－＝E E E
第三节 电极电位与液体接界电位
内容提要： 电极电位定义、液体接界电位的产生、电极极化的形成 重、难点： 液体接界电位的产生 一、电极电位
电极电位的产生是由于金属与溶液交界面发生了电荷交换的结果，在金属与溶液之间产生了一定的电位差，这种
电位差就是电极电位。
单个电极的电位值目前尚无法测定，它与标准电极组成电池，规定氢标准电极电位为零，测得的电池电动势即为
待测电极的电极电位。
P t ,H 2(101325P a )∣+H (a=1)‖待测电极
在不同电解质或浓度不同的同种电解质溶液界面之间，由于离子扩散通过界面的速率不同，在两液体界面之间
有微小的电位差产生，这种电位差称为液体接界电位。
由于+K 和-Cl 的扩散速度几乎相等，所以在两个溶液界面之间使用盐桥可以减小液接电位。 三、极化和过电位
极化是指电流通过电极与溶液的界面时，电极电位偏离平衡电位的现象。
⒈浓差极化：电解过程中电极表面溶液的浓度与主体溶液存在差别，这种由于浓度差别引起的极化叫浓差极化。 减小电流密度，强化机械搅拌可减小浓差极化。 ⒉电化学极化
电化学极化是由于电极反应速率较慢引起的，这种因电极反应迟缓所引起的极化现象称为电化学极化。 第四节 电极种类
一、根据电极组成分类根据组成体系和作用机理，可以分成五类:： ⒈第一类电极 由该金属浸入全有该金属离子的溶液组成，如Ag
Ag
+
⒉第二类电极：由金属，该金属的难溶盐的阴离子组成。如Ag Ag Cl Hg Cl Hg 22 ⒊第三类电极 金属与两种具有共同阴离子的难溶盐组成。如
+
242422Ca
|O CaC |O C Hg |Hg
⒋零类电极 由惰性金属与全有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极。如+
+
32t Fe
,Fe
|P
⒌膜电极 具有敛威膜并能产生膜电位的电极。如各种离子选择性电极 二、根据电极所起的作用分类
⒈指示电极和工作电极 在电化学测量过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极称为指示电极。如有较大电流通过，溶液主体浓度发生显著变化的电极称为工作电极。
⒉参比电极 在电化学测量过程中，具有恒定电位的电极称为参比电极。
⒊辅助电极或对电极 辅助电极(对电极)与工作电极形成通路，它只提供电子传递的场所。
⒋极化电极和去极化电极 电解过程中，插入试样电极的电位完全随外加电压的变化而变化，这类电极称为极化电极，当电极电位不随外加电压而变化，这类电极称为去极化电极。
第二章
电位分析法
电位分析法是根据测量到的电极电位、由能斯特方程式求得被测物质的浓度，电位分析法通常分为直接电位法和电位滴定法，本章主要内容如下1.离子选择性电极的分类及响应机理；2. 离子选择性电极的性能参数；3. 测定离子活(浓)度的方法；4 电位滴定法，要掌握的重点，难点和知识要点是，电位法测定溶液pH 值的原理，pH 玻璃电极的特性及对溶液pH 测定的影响，F -选择电极的结构，其响应电位与测定液中氟离子活度之间的关系，膜电极的响应没有绝对的专一性，而只有相对的选择性，在表达电极电位与各组分的浓度关系时可用下述方程式表示：E=k ±
)a k a k a lg(nF
RT
303.2b
/n k
ij a /n j ij i +++，直接法校正曲线法和标准加入法是离子选择电极的常用定量分析方法，了解这些方法的各自特点，掌握定量分析的操作，电位滴定反应的类型及其指示电极的选择，本章以讲授为主，学时为4。
第一节 离子选择性电极的分类及响应机理
主要内容：介绍离子选择电极的分类及pH 玻璃电极的结构、响应机理、特性及pH 的测定、晶体膜电极主要介绍了F
-
电极的结构及F -电极的电位、测F -的条件，简介了液膜电极、气敏电极酶电极。
重 点：在于pH 玻璃电极的响应机理,pH 的测定; F -选择电极的结构及其浓度检测。 难 点：在于pH 膜电位的形成及其公式的推导。本节采用授课方式。 一、离子选择性电极的分类(根据敏感膜的性质和材料的不同)
322IU P A C 3()L a F F A g C l A g S A g S p H N O ???????-??????
??
?
??????????
???
??????1975年推荐：
－
离子敏感电极是一种特殊的化学传感器单晶制成电极
均相膜晶体膜电极混晶制成氯电极非均相膜：如搀入硅橡胶中制成硫电极原电极硬质电极，如电极离子选择性电极正电荷载体电极如电极非晶体膜电极流动载体电极负电荷载体电极如钙电极中性载体电极如钾电极气敏电极：如敏化电极?????????????
???????
氨电极酶电极：如尿素电极
二、玻璃电极(是最早出现的膜电极-具有敏感膜并能产生膜电位的电极) （一）玻璃电极的构造
它包括pH 敏感膜、内参比电极（AgCl/Ag ）、内参比液、带屏蔽的导线组成，玻璃电极的核心部分是玻璃敏感膜。
纯的SiO 2制成的石英玻璃由于没有可供离子交换用的电荷质点，不能完成传导电荷的任务，因此石英玻璃对氢离子没有响应。然而在石英玻璃中加入碱金属的氧化物（如Na 2O ），将引起硅氧键断裂形成荷电的硅氧交换点位，当玻璃电极浸泡在水中，溶液中的氢离子可进入玻璃膜与钠离子交换而占据钠离子的点位，交换反应为:
H +
+ Na +
Gl
-
Na + + H +Gl -
溶液玻璃膜 溶液玻璃膜
此交换反应的平衡常数很大，由于氢离子取代了钠离子的点位，玻璃膜表面形成了一个类似硅酸结构（-+|
|
Si O H --）
的水化胶层。图1显示了玻璃膜表面与内部离子的分布情况。
图1玻璃膜中离子分布图
0.059lg (9-1)
'
0.059lg (9-2)
'
H
H
H
H
a
E k
a
a
E k
a
?
=+
?
??
?
?
=+
?
??
＋
外
＋
外
＋
内
＋
内
外外
内内
相
界
电
位
式中，
+
内
＋
外
、
H
H
a
a为膜外和膜内溶液氢离子活度。
+
内
＋
外
、
H
H
'a
'a为外水化胶层和内水化胶层中的氢离子活度
k
外
、k
内
为由玻璃外、内膜性质决定的常数。
若膜内外表面性质相同，则k
外
＝k
内
，
+
+=内
外
H
H
'a
'a
玻璃膜内外侧之间的电位差：
+
+
=
-
=
内
外
内
外
膜
H
H
a
a
lg
059
.0
E
E
E（9－3）
膜
内参
玻
E
E
E+
=
-
/Cl
0.059lg
Ag AgCl
E E a
=-
内参
于是
+
+
-+
-
=
内
外
玻
H
H
Cl
AgCl
/
Ag
a
a
lg
059
.0
a
lg
059
.0
E
E（9－4）
为常数
和
内
-
+Cl
H
a
a
0.059lg (9-5) PH1
59m v
0.059 (9-6)
H
E k a
E k pH
+
=+??
?
=-??
外
玻
玻
上式表明，试液的每改变个单位，电位变化
，这是玻璃电极成为氢离子指示电极的依据。
或
（三）玻璃电极的特性
1、不对称电位：如果玻璃膜两侧溶液的pH相同，则膜电位应等于零，但实际上仍有一微小的电位差存在，这个电位差称为不对称电位。
2、碱差：pH＞10或钠离子浓度较高的溶液时，测得的pH比实际数值偏低，这种现象称之为碱差（钠差）。
3、酸差：pH＜1，测得的pH值比实际值高。
pH的测定
测量装置如图9-3
测量电池如下
Ag/AgCl ，0.1mol/L HCl|玻璃膜|试液或标准缓冲溶液||KCl （饱和），Hg 2Cl 2|Hg 电动势可用下式计算
液接不对称玻电池E E E E E SCE ++-= 液接不对称膜＝E E E E E Ag /AgCl SCE ++--
在一定条件下，液接不对称、、E E E SCE 及Ag /AgCl E 可视为常数合并k 于是上式可写为
E 电池=k-0.059lg +
H a （9－7）
或E 电池=k+0.059pH (9-8
在实际中，因K 值无法测量，pH x 的测定是通过与标准缓冲溶液的pH s 相比较而确定的。 若测得标准缓冲溶液pH s 的电动势为E s ，则 E s =k+0.059pH s （9－9）
在相同条件下，测得未知溶液（pH x ）的电动势为E s 则 E x =k+0.059pH x （9－10） 由式（9－9），(9-10)可得 pH x =pH s +
059
.0E E s x - （9-11）
若以pH 玻璃电极作为正极，饱和甘汞电极作负极则
059
.0E E pH pH s s s x -+
= （9-12）
上面两式称为溶液PH 的操作定义，亦称PH 标度。 (五)其它玻璃电极：Na +
、K +
、Li +
等 三、晶体膜电极
F -电极的结构
它由内参比电极、内参比溶液、LaF 3单晶膜、电极杆屏蔽导线组成，氟电极的核心部分是LaF 3单晶膜。
F -电极的响应机理
若将氟电极浸入待测试液中，由于氟离子的扩散而在电极表面形成双电层产生膜电位，其膜电位公式如下： －
外
内
＝膜F F g
a a l E -
059.0 （9－13）
氟电极的电位为E F =E 内+E 膜 （E 内—内参比电极电位）（9－14） E 内和－
内
F a 为定值时，则
0.059lg F F E k a =-－外
（9－15）
F -选择性电极有较好的选择性。
（三）F -电极的干扰，主要干扰离子为OH - LaF 3+30H -
3L ()a O H
+3F -
使用氟离子选择性电极时，溶液的pH 应控制在5-6之间，离子选择电极定量的依据 E=0.059K lg a n
±
（9－16）
其它类型电极
对于Ag ＋
电极 E=K+0.059lg +
Ag a (9－17)
对于S 2－电极 E=K /-
-2s a lg 2
059.0 （9－18）
对于Cu 、Pb 、Cd 电极 E=K +
+
2lg 2
059.0M
a
（9－19）
四、液膜电极
液膜电极也称流动载体电极，与玻璃电极不同，其敏感膜不是固体，而是液体，如+
2Ca
选择电极其结构如图9－
5。电极内装有两种溶液，一种是内部溶液（0.1mol 2l -1
（CaCl 2）另一种是具有可交换点位的液体离子交换剂[(RO)2PO 2]Ca ，敏感膜将内参比溶液和试液隔开，这时在每个界面将建立下述平衡
[(RO)2PO 2]2Ca ＝2(RO)2P -2O + Ca 2+
有机相 有机相 水相 +
+=22Ca Ca 试液膜(交换平衡)
膜电位与试液中Ca 2+的活度有如下关系： E 膜＝K+
+
2lg 2
059.0Ca a
五、气敏电极
气敏电极是一种气体传感器，常用于分析溶解水溶液中的气体。它的作用原理是利用待测气体与电解质溶液发生反应生成一种离子选择性电极响应的离子。由于这种离子的活度（浓度）与溶解的气体量成正比，因此，电极响应直接与试样中气体的活度（浓度）有关，如CO 2 CO 2+H 2O
+
+H HCO 3－
生成的H +可用pH 玻璃电极检测。 六、酶电极
将生物酶涂布在离子选择性电极的敏感膜上，试液中待测物质受酶的催化发生化学反应产生能为离子选择性电极敏感膜所响应的离子，由此可间接测定试液中物质的含量。如
Co(NH 2)2+ H 2O + H 3O +-
++??→?34HCO NH 2脲酶
产物铵离子在铵电极上产生电位的响应，从而间接测定了试样中脲的含量。
第二节 离子选择性电极的性能参数
主要内容：介绍了离子选择性电极的性能参数、电位选择参数、线性范围和检测限及响应时间。通过这些参数可以估计电极的性能。
重点：在于讲解清楚含干扰离子存在的能斯特方程式。
一、电位选择系数
E=K±)
a
k
a
k
a
lg(
nF
RT
303
.2
b/
n
k
ij
a/
n
j
ij
i
+
+
+（9－20）
式中i为被测离子，j和k为干扰离子，a、b分别是j和k离子所带的电荷数，a
I
、a
j
和a
k
分别为i离子，j离子和k
离子的活度，n为i离子的电荷数，k
ij
和k
ik
为电位选择系数。
K
ij
表征了共存离子；对响应离子i的干扰程度。
电位选择系数愈小，电极对被测离子的选择性越好。
（二）电位选择系数的测定方法
固定干扰法：配制一系列干扰离子j浓度相同而被测离子i浓度不同的溶液，将欲测的离子选择性电极插入各溶
液中，测量相应的电位值然后将测得的电位值作图（E-lga
i
），可得到如图9－7的曲线，如果i、j均为一价阳离子，
则在标准曲线直线部分E
1
=k
1
+slga
I
（9－21）
在水平曲线部分E
2
=k
2
+s/lgk
ij
a/n
j
a（9－22
若k
1
=k
2
，s=s/，且E
1
=E
2
则
a/
n
j
1
ij
a
a
k=（9－23）
二、线性范围和检测限将离子选择性电极的电位（E）对响应离子活度的对数值作图，得到标准曲线（如图9－8），图中AB为离子选择性电极响应的线性范围。直线AB的斜率即为离子选择性电极的响应斜率，M所对应的浓度为电极的检测限。
三响应时间从参比电极与离子选择性电极同时接触试液时算起，直到电极电位值达到与稳定值相差1 mV所需的时间。
第三节测定离子活(浓)度
主要内容：介绍了浓度与活度及测定离子活度的方法、标准曲线法、标准加入法及连续标准加入法，是测定离子浓度(活度)的常用方法。
重、难点：了解活度与浓度及连续标准加入法。
授课方式：采用讲授的方式。
一、测量仪器测量误差＝
％
＋
仪表
电极
电极100
?
R
R
R
E＝fiCi
nF
RT
K
ai
nF
RT
K ln
ln?
±
=
?
±
总离子强度缓冲液一般由中性电解质、掩蔽剂和缓冲液组成
若总离子强度保持相同时，离子活度系数f
i
保持不变，则ln
i
R T
f
nF
?视为恒定，则上式可写为：
《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 学时：2
仪器分析 专业名称；工业分析与检验专业 课程学分：5 总学时：90 课程类型专业核心课程 一、课程定位 为工业分析与检验专业的专业核心课程，根据检验专业的人才培养目标，对应检验工的岗位需求，整合教学内容，“教－学－做”一体化、项目导向、任务驱动教学，体现职业道德培养和职业素质养成的需要。通过本课程的学习，使学生掌握常用仪器分析的方法，熟练使用分析仪器，更重要的是学会正确选择分析方法，解决相应问题，具备从事轻化产品检验的能力，为学生将来从事轻工产品和化工产品的检验和管理工作打下良好的技术基础。它以无机化学，分析化学、有机化学及物理学等课程的学习为基础，是下一步进行顶岗实习的基础。 二、课程教学设计理念和思路 以职业能力培养为重点，与行业企业合作，根据行业企业发展需要和完成检验工工作任务所需要的知识、能力、素质要求。本课程倡导项目教学法，以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。其总体设计思路是，课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。项目设计以具体实训项目为线索来进行，项目如下：纯碱中微量铁测定、废液中Co2+和Cr3+检测、水中苯酚含量分析、自来水中钙含量测定、水中铜含量分析、洗发水pH值的测定、牙膏中氟含量检验、废液中I-和Cl-的分析、白酒中杂醇油的测定、乙醇中微量水分析、西瓜中多糖的测定以及茶叶中咖啡因的分析等。这些项目包含了仪器分析类型：可见光光度法、紫外光分光光度法、原子吸收分光光度法、电位分析法、气相色谱法和高效液相色谱法。应用了标准曲线法、标准加入法、比较法、归一化法、内标法及外标法
第二章原子光谱法导论 1.原子光谱：是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。 2.原子光谱定性定量依据：定性：波长定量：电磁辐射强度 3.原子光谱法种类：原子光学光谱法（原子吸收光谱法，原子发射光谱法，原子荧光光谱法）；原子质谱法；X射线光谱法（X-射线荧光法，X射线吸收光谱法，X射线发射光谱法， X射线衍射分析） 4.为什么是线状光谱？(1)每条线都在较高能级和较低能级间传递。（2）线的波长。（3）线的数量取决于原子能级的数量以及可能的电子跃迁。 5.产生带状光谱原因：（1）谱线距离太近不能被仪器分辨。（2）分子振动和转动的跃迁。 第三章电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES) 1.等离子体定义及特点:(1)等离子体是指具有相当电离程度(>0.1%)的气体,它由离子,电子和未电离的中性粒子（原子和分子）组成，它的正负电荷密度几乎相等, 整体看是电中性. (2)等离子体可导电,当电流通过时产生高温,可使分子分解, 并增加激发态原子的数目 (3)可作为发射光谱的激发源 2.ICP结构及各部分作用 ?构造：高频发生器（产生磁场以供给等离子体能量）；石英晶体作为振源，经电压和功率放大，产生具有一定频率和功率的高频信号，用来产生和维持等离子体放电。 矩管：三层同心石英管 Outer Ar： (10－20L/min)，（1）冷却（2）产生低压通道 center Ar： (0.5L/min)，（1）维持等离子体（2）protect center tube Inner Ar：(1L/min)，introducing sample （冷却气：沿切线方向引入外管，它主要起冷却作用，保护石英炬管免被高温所熔化，使等离子体的外表面冷却并与管壁保持一定的距离。其流量约为10-20L/min，视功率的大小以及炬管的大小、质量与冷却效果而定，冷却气也称等离子气。 辅助气：通入中心管与中层管之间，其流量在0-1.5L/mim，其作用是“点燃”等离子体，并使高温的ICP底部与中心管、中层管保持一定的距离，保护中心管和中层管的顶端，尤其是中心管口不被烧熔或过热，减少气溶胶所
《仪器分析实验》教学大纲 （四年制本科·试行） 一、教学目的 仪器分析实验是实验化学和仪器分析课的重要内容。其要紧目的是：通过仪器分析实验，使学生加深对有关仪器分析方法差不多原理的明白得，把握仪器分析实验的差不多知识和技能；学会正确地使用分析仪器；合理地选择实验条件；正确处理数据和表达实验结果；培养学生严谨求是的科学态度、勇于科技创新和独立工作的能力。 二、教学差不多要求 1、课前认真预习，认真阅读仪器分析实验教材，了解分析方法和分析仪器工作的差不多原理、仪器要紧部件的功能、操作程序和应注意的事项。 2、学会正确使用仪器。未经老师承诺不得随意开动或关闭仪器，更不得随意旋转仪器旋钮、改变仪器的工作参数等。详细了解仪器的性能，防止损坏仪器或发生安全事故。实验室应始终保持整洁和安静。 3、在实验过程中，要认真地学习有关分析方法的差不多技术。要细心观看实验现象和认真记录实验条件和分析测试的原始数据；学会选择最佳的实验条件；主动摸索、勤于动手，培养良好的实验适应和科学作风。 4、爱护实验的仪器设备。实验中如发觉仪器工作不正常，应及时报告老师处理，每次实验终止后，应将使用仪器复原，清洗好使用过的器皿，整理好实验室。 5、认真写好实验报告。实验报告应简明，图表清晰。实验报告内容包括实验题目、日期、原理、仪器名称及型号、要紧仪器的工作参数、简要步骤、实验数据或图谱、实验中的现象、实验数据分析和结果处理、咨询题讨论等。 实验一邻二氮菲分光光度法测定铁（差不多条件实验及试样中微量铁的测定）（4学时） 实验二食品中NO2-含量的测定（4学时）
实验三有机化合物的紫外吸取光谱及溶剂性质对吸取光谱的阻碍（4学时） 实验四荧光分析法测定铝的含量（4学时） 实验五原子吸取光谱法测定痕量镉（4学时） 实验六玻璃电极响应斜率和溶液PH的测定（4学时） 实验七自来水中含氟量的测定-标准曲线法和标准加入法（4学时）实验八极谱催化波测定自来水中微量钼（4学时） 实验九硫酸铜电解液中氯离子的电位滴定（4学时） 实验十气相色谱的定性和定量分析（4学时） 实验十一果汁（苹果汁）中有机酸的分析（4学时） 三、教材及参考书 1、华中师范大学等校编.分析化学实验（第三版）.高等教育出版社（2 001.7） 2、万益群、倪永年主编.仪器分析实验（第三版）.江西高校出版社（2 003.8） 3、谢能泳、陆为林、陈玄杰编.分析化学实验. 高等教育出版社（1995） 四、其它讲明 五、实验项目一览表 课程名称：仪器分析实验使用专业：环境科学
1.1 仪器分析和化学分析两者的区别在于：①检测能力②样品的需求量③分析效率④使用的广泛性⑤精确度 1.2 仪器分析方法的分类 根据测量原理和信号特点，仪器分析方法大致分为四大类 ⒈ 学分析法 以电磁辐射为测量信号的分析方法，包括光谱法和非光谱法 ? ???? ?的变化折射、衍射等基本性质物质之后，引起反射、非光谱法：电磁波作用拉曼散射 磁辐射的吸收、发射或光谱法：依据物质对电 ⒉电化学分析法 依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法 ⒊色谱法 以物质在两相间（流动相和固定相）中分配比的差异而进行分离和分析。 ⒋其它仪器分析方法包括质谱法、热分析法、放射分析等 。 第二章 紫外－可见吸收光谱法 紫外－可见吸收光谱法历史较久远，应用十分广泛，与其它各种仪器分析方法相比，紫外－可见吸收光谱法所用的仪器简单、价廉，分析操作也比较简单，而且分析速率较快。 在有机化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度检查以及在药物、天然产物化学中应用较多。 本章内容： 本章主要讨论了紫外－可见吸收光谱的产生、紫外－可见分光光度计仪器原理和结构以及紫外－可见吸收光谱法在有机定性及结构分析中的应用。 讲解思路： 让学生首先了解：不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。电子跃迁类型是本章的难点。最后了解利用紫外－可见分光光度计可使物质产生吸收光谱并对其进行检测。鉴定的方法是本章的重点。 2.1.光分析法概论 内容提要：电磁辐射的波动性和粒子性 电磁波谱原 重点难点：电磁波谱区 一、电磁辐射的性质 电磁辐射具有波动性和粒子性。 ⒈波动性 电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，可以用频率(υ)、波长(λ)和波数(δ)等波参数表征。掌握频、波长、波数的定义及之间的关系。 ⒉微粒性 普朗克方程 E λ ?=υ=c h h (2－3) 该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来， 二、电磁波谱 按照波长的大小顺序排列可得到电磁波谱，不同的波长属不同的波谱区，对应有不同的光子能量和不同的能级跃迁。能用于光学分析的是中能辐射区，包括紫外、可见光区和红外区。 2.2.紫外-可见吸收光谱 内容提要：介绍紫外－可见吸收光谱法的基本概念。紫外－可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。也称作紫外和可见吸收光度法，它包括比色分析和紫外－可见分光光度法。 不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光谱。无机化合物和有机化合物吸收光谱的产生本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。 有机化合物吸收可见光或紫外光，σ、π和n 电子就跃迁到高能态，可能产生的跃迁有σ→σ*、n →σ*、π→π*和n →π*。各种跃迁所需要的能量或吸收波长与有机化合物的基团、结构有密切关系，根据此原理进行有机化合物的定性和结构分析。 无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场跃迁而产生的。电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大，根据朗伯－比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析方法。 重、难点：分子的电子能级和跃迁 生色团的共轭作用 d-d 配位场跃迁 金属离子影响下的配位体π－π*跃迁。 2.3.朗伯比耳定律
实验一 气相色谱法测定烷烃混合物中正己烷、正庚烷和正辛烷的含量 —归一化法定量 、实验目的: 1 、掌握归一化法的定量的基本原理以及测定方法 2、了解气相色谱仪器的结构，掌握基本使用方法 ?、实验原理 色谱定性分析的任务是确定色谱图上各色谱峰代表何组分，根据各色谱峰的保留值进行 色谱定性分析。 在一定的色谱操作条件下，每种物质都有一确定不变的保留值 定性的依据，只要在相同色谱条件下，对已知纯样和待测试样进行色谱分析， 分别测量各组 分峰的保留值，若某组分峰的保留值与已知纯样相同，则可认为二者是同一物质。这种色谱 定性分析方法要求色谱条件稳定，保留值测定准确。 确定了各个色谱峰代表的组分后，即可对其进行定量分析。色谱定量分析的依据是第 个待测组分的质量与检测器的响应信号（峰面积A ）呈正比： m i =f i X A 式中A 为其峰面积（cm 2 ），f i 为相对校正因子。 经色谱分离后，混合物中各组分均产生可测量的色谱峰；则可按归一化公式计算各组分 的质量分数，设为 f i 相对校正因子，则 归一化法的优点是计算简便，定量结果与进样量无关，且操作条件不需严格控制。缺点 所有组分必须全部分离出峰。 三、 仪器和试剂 1 .仪器：GC-14C 型气相色谱仪；氢火焰离子化检测器（FID ）; N2000色谱工作站；毛细 管色谱柱（非极性）；微量进样器（luL ）,高纯度（99.999%）的氢气、氮气、压缩 空气等高压钢瓶。 2 .试剂：正己烷、正庚烷、正辛烷均为 AR 混合物试液。 四、 色谱条件 毛细管色谱柱：①0.22mmx 25m 柱温：80C ；气化室温度：180C ；检测器温度（FID ）: 180^； 衰减为2;氢气：空气=1:10 （流量）；载气为N （99.999%），柱前压力为：0.08MPa: 五、 实验步骤 1. 开机，先打开载气氮气高压钢瓶，调节减压阀使钢瓶输出压力为 0.4~0.3MPa ，检查色谱 柱安装及气路是否正确，有没有漏气；然后调节柱前压到 0.08 MPa 打开电源开关，按实验 条件的要求设定 （如保留时间），故可作为 m i A f i A 2 f 2 Af i — 100% A n f n
1.简要说明气相色谱分析的基本原理 借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。 2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用? 气路系统．进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统．进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中． 3.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么? 答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只与组分的性质及固定相与流动相的性质有关.所以（1）柱长缩短不会引起分配系数改变（2）固定相改变会引起分配系数改变（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变（4）相比减少不会引起分配系数改变 4.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么? 答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关.故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小 5.试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。 解：样品混合物能否在色谱上实现分离，主要取决于组分与两相亲和力的差别，及固定液的性质。组分与固定液性质越相近，分子间相互作用力越强。根据此规律： (1)分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。 (2)分离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小的先流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。
第五章紫外一可见分光光度法 %1.教学内容 1.紫外一可见吸收光谱的产生（分子的能级及光谱、有机物及无机物电了能级跃迁的类型和特点） 2.吸收定律及其发射偏差的原因 3.仪器类型、各部件的结构、性能以及仪器的校正 4 . 分析条件的选择 5. 应用（定性及结构分析、定量分析的各种方法、物理化学常数的测定及其它方面的应用%1.重点与难点 1.比较有机化合物和无机化合物各种也子跃迁类型所产生吸收带的特点及应用价值 2.进行化合物的定性分析、结构判断 3.定量分析的新技术（双波长法、导数光谱法、动力学分析法） 4.物理化学常数的测定 %1.教学要求 1.较为系统、深入地掌握各种电了跃迁所产生的吸收带及其特征、应用 2.熟练掌握吸收定律的应用及测量条件的选择 3.较为熟练仪器的类型、备组件的工作原理 4.运用各种类型光谱及人岫的经验规则，判断不同的化合物 5.掌握定量分析及测定物理化学常数的常见基本方法 6.一般掌握某些新的分析技术 %1.学时安排5学时 研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称 为紫夕卜■可见分光光度法。紫外一可见分光光度法是利用某些物质的
分子吸收200?800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁,广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。 第一节紫外一可见吸收光谱 一、分子吸收光谱的产生 在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。在每一电了能级上有许多间距较小的振动能级，在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。 若用△ E电子、△ E振动、△ E转动分别表小电子能级、振动能级转动能级差，即有△ E电子〉△ Em> △E转动。处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上。 当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上。所以分子的总能量可以认为是这三种能量的总和：E分子=￡电子+ E振动+ E转动 当用频率为v的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之差左E 恰好等于该电磁波的能量hv时，即有 △ E = hv （h为普朗克常数） 此时，在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。若用一连续辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以电信号（吸光度A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图——分子吸收光谱图。 二、分子吸收光谱类型 根据吸收电磁波的范围不同，可将分子吸收光谱分为远红外 光谱、红外光谱及紫外、可见光谱三类。 分子的转动能级差一般在0.005?0.05cVo产生此能级的跃迁，需吸收波长约为250?25pm的远红外光，因此，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。
第二章气相色谱分析 1、气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用? 载气系统（气路系统） 进样系统： 色谱柱和柱箱（分离系统）包括温度控制系统（温控系统）： 检测系统： 记录及数据处理系统（检测和记录系统）： 2、当下列参数改变时，是否会引起分配系数的改变?为什么? (1)柱长缩短, 不会（分配比，分配系数都不变） (2)固定相改变, 会 (3)流动相流速增加, 不会 (4)相比减少, 不会 当下列参数改变时:，是否会引起分配比的变化?为什么? (1)柱长增加, 不会 (2)固定相量增加, 变大 (3)流动相流速减小, 不会 (4)相比增大, 变小 答: k=K/b（b记为相比）,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关. 3、试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?曲线的形状主要受那些 因素的影响? A、涡流扩散项：气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成 类似“涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。由于A=2λdp ，表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性λ 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。 B、分子扩散项：由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很 小一段空间中，在“塞子”的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。 C、传质阻力项：传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两 项。所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱： 液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡，然后以返回气液界面的传质过程。这个过程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为： 对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略。 在色谱分析中，理论塔板数与有效理论塔板数的区别就在于前者___没有考虑死时间(死
第十二章电解分析法和库仑分析法 一、基本要点： 1.熟悉法拉第电解定律； 2.掌握控制电位电解的基本原理； 3.理解控制电位库仑分析方法； 4.掌握恒电流库仑滴定的方法原理及应用。 二、学时安排：4学时 电解分析法包括两方面的内容： 1．利用外加电源电解试液后，直接称量在电极上析出的被测物质的重（质）量来进行分析，称为电重量分析法。 2．将电解的方法用于元素的分离，称为电解分离法。 库伦分析法是利用外加电源电解试液，测量电解完全时所消耗的电量，并根据所消耗的电量来测量被测物质的含量。 第一节电解分析的基本原理 一、电解现象 电解是一个借外部电源的作用来实现化学反应向着非自发方 向进行的过程。电解池的阴极为负极，它与外界电源的负极相连；阳极为正极，它与外界电源的
正极相连。 例如：在C uS O4溶液侵入两个铂电极， 通过导线分别与电池的正极和负极相联。如果两极之间有足够的电压，那末在两 电极上就有电极反应发生。 阳极上有氧气放出，阴极上有金属铜析出。通过称量电极上析出金属铜的重量来进行分析，这就是电重量法。 二、.分解电压与超电压 分解电压可以定义为:被电解的物质在两电极上产生迅速的和连续不断的电极反应时所需的最小的外加电压。从理论上讲，对于可逆过程来说，分解电压在数值上等于它本身所构成的原电池的电动势，这个电动势称为反电动势。反电动势与分解电压数值相等，符号相反。反电动势阻止电解作用的进行，只有当外加电压达到能克服此反电动势时，电解才能进行。实际分解电压并不等于（而是大于）反电动势，这首先是由于存在超电压之故。 超电位（以符号η来表示）是指使电解已十分显著的速度进行时，外加电压超过可逆电池电动势的值。超电压包括阳极超电位和阴极超电位。对于电极来说，实际电位与它的可逆电位之间的偏差称为超电位。在电解分析中，超电位是电 化学极化和浓差极化引起的，前者与电极过程的不可逆性有关。后者与离子到达电极表面的速度有关。超电位是电极极化的度
一、名词解释 1．分馏效应：将试样中各物质按其沸点从低到高先后顺序挥发进入分析区的现象称为分馏效应或选择挥发。 2．共振线和共振电位：原子中的一个外层电子从激发态向基态跃迁产生的谱线，称为共振线；上述跃迁所需要的能量称为共振电位。 3．多普勒变宽：又称热变宽，它是发射原子热运动的结果。如果发射体朝向观察器（如光电倍增管）移动，辐射的表观频率要增大，反之，则要减小。所以观察器接收的频率是（ν+Δν）和（ν-Δν）之间的频率，于是出现谱线变宽。4．原子荧光：将一个可被元素吸收的波长的强辐射光源，照射火焰中的原子或离子，原子的外层电子从基态跃迁至高能态，大约在10-8s内又跃回基态或低能态，同时发射出与照射光相同或不同波长的光，这种现象称为原子荧光。5．原子发射光谱：在室温下，物质所有的原子都是处于基态。通过火焰、等离子体、电弧或火花等的热能可将它们原子化后并激发至高能级轨道。激发态原子的寿命很短，在它返回基态时伴随发射一个辐射光子，产生发射光谱线。6．原子吸收光谱：处于基态原子核外层电子，如果外界所提供特定能量的光辐射恰好等于核外层电子基态与某一激发态之间的能量差时，核外层电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃迁到相应激发态，从而产生原子吸收光谱。 7．单重态与三重态：对于有两个外层电子的原子，它存在具有不同能量的受激单重态和三重态，在激发的单重态中，两电子的自旋相反（或配对），在三重态中两电子自旋平行。 8．激发电位：将元素原子中一个外层电子从基态跃迁至激发态所需的能量。9．荧光量子产率：发射荧光的分子数与激发分子总数的比值。或发射光量子数
与吸收光量子数的比值。 10. 分子发光：分子吸收外来能量时，分子的外层电子可能被激发而跃迁到更高的电子能级，这种处于激发态的分子是不稳定的，它可以经由多种衰变途径而跃迁回基态。这些衰变的途径包括辐射跃迁过程和非辐射跃迁过程，辐射跃迁过程伴随的发光现象，称为分子发光。 11．化学发光：化学反应过程中生成的激发态物质所产生的光辐射。 12．助色团：本身不产生吸收峰，但与生色团相连时，能使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且使其吸收强度增强的基团。 13．生色团：指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。 14．红移和蓝移：因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动；向长波方向移动称为红移；向短波方向移动称为蓝移。15．化学位移：由屏蔽作用引起的共振时磁场强度的移动现象。 16．浓差极化：由于物质传递造成的电极表面浓度对溶液本体浓度的偏离而引起的极化。 17．Nernst响应斜率：以离子选择电极的电位E（或电池电动势）对响应离子活度的负对数（pa）作图，所得校准曲线呈直线部分的斜率即为电极的响应斜率，Nernst响应斜率为59.2/n（mV）。 18．色谱分离：色谱分离是基于混合物各组分在两相中分配系数的差异，当两相作相对移动时，被分离物质在两相间进行连续、多次分配，组分分配系数微小差异导致迁移速率差异，实现组分分离。 19．梯度洗脱：将两种或两种以上不同性质但互溶的溶剂，随时间改变而按一定比例混合，以连续改变色谱柱中冲洗液的极性、离子强度或pH值等，从而改
《仪器分析》教学大纲一、课程及教师基本信息 2：平时考核应占总成绩的40-70%。
二、任课教师简介 曾凡刚，教授，对仪器分析教学已有20多年的教学经验，能跟上现代各种仪器发展的步伐。 三、课程简介 课程梗概： 仪器分析课程适合于我校环境学院环境科学和环境工程专业的学生，是在学生具备了一定的无机化学、化学分析理论知识基础上开设的一门专业技术核心课。其任务是依据物质的物理及物理化学性质，采用精密仪器设备得到分析数据，鉴定物质体系的化学组成、测 定其中有关成分的含量和确定体系中物质的结构和形态，即要解决物质定性和定量问题。 教学目标： 1.掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分。 2.了解各仪器分析方法的应用对象及分析的基本过程。 3.初步了解当今世界各类分析仪器、分析方法及发展趋势，为今后的工作及更深一步地学习作必要的铺垫。 课程特点： 仪器分析需要一定的大学分析化学，大学物理等课程的基础。 四、学习要求与建议 包括预习、复习、课堂讨论（或实验（实践）操作）、课外交流、作业和文献阅读等自主学习、课堂（或实验（实践）教学环节）纪律、课程考核等方面的要求与建议。 五、教学进度、内容和要求 教学进度及基本内容
1.掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分。 2.了解各仪器分析方法的应用对象及分析的基本过程。 3.初步了解当今世界各类分析仪器、分析方法及发展趋势，为今后的工作及更深一步地学习作必要的铺垫。 【课外学习内容与要求】 第一章仪器分析概论 必读文献：《仪器分析》，北京大学仪器分析编写组，北京大学出版社《环境仪器分析》，环境科学出版社 参考文献：《仪器分析》，朱明华编，高等教育出版社，第四版； 《仪器分析》，方慧群等编，科学出版社 第二章光学分析法导论 必读文献：《仪器分析》，北京大学仪器分析编写组，北京大学出版社《环境仪器分析》，环境科学出版社 参考文献：《仪器分析》，朱明华编，高等教育出版社，第四版； 《仪器分析》，方慧群等编，科学出版社 第三章紫外－可见吸收光谱法 必读文献：《仪器分析》，北京大学仪器分析编写组，北京大学出版社《环境仪器分析》，环境科学出版社 参考文献：《仪器分析》，朱明华编，高等教育出版社，第四版； 《仪器分析》，方慧群等编，科学出版社 第四章红外吸收光谱法 必读文献：《仪器分析》，北京大学仪器分析编写组，北京大学出版社《环境仪器分析》，环境科学出版社 参考文献：《仪器分析》，朱明华编，高等教育出版社，第四版； 《仪器分析》，方慧群等编，科学出版社 第五章分子发光分析法
第十章红外吸收光谱法 10．1教学建议 一、从应用实例入手，介绍红外吸收光谱法的基本原理和红外光谱仪结构特征。 二、依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构为目的,介绍红外光谱分析方法在定性及定量分析的方面的应用。 10．2主要概念 一、教学要求： （一）、掌握红外吸收光谱法的基本原理； （二）、掌握依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构方法； （三）、了解红外光谱仪的结构组成与应用。 二、内容要点精讲 （一）基本概念 红外吸收光谱——当用红外光照射物质时，物质分子的偶极矩发生变化而吸收红外光光能，有振动能级基态跃迁到激发态（同时伴随着转动能级跃迁），产生的透射率随着波长而变化的曲线。 红外吸收光谱法——利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法，称为红外吸收光谱法。 振动跃迁——分子中原子的位置发生相对运动的现象叫做分子振动。不对称分子振动会引起分子偶极矩的变化，形成量子化的振动能级。分子吸收红外光从振动能级基态到激发态的变化叫做振动跃迁。 转动跃迁——不对称的极性分子围绕其质量中心转动时，引起周期性的偶极矩变化，形成量子化的转动能级。分子吸收辐射能（远红外光）从转动能级基态到激发态的变化叫做转动跃迁。 伸缩振动——原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩的振动。 弯曲振动——原子沿化学键轴线的垂直方向的振动，又称变形振动，这是键长不变，键角发生变化的振动。 红外活性振动——凡能产生红外吸收的振动，称为红外活性振动，不能产生红外吸收的振动则称为红外非活性振动。 诱导效应——当基团旁边连有电负性不同的原子或基团时，通过静电诱导作用会引起分子中电子云密度变化，从而引起键的力常熟的变化，使基团频率产生位移的现象。 共轭效应——分子中形成大 键使共轭体系中的电子云密度平均化，双键力常数减小，使基团的吸收频率向低波数方向移动的现象。 氢键效应——氢键使参与形成氢键的原化学键力常数降低，吸收频率将向低波数方向移动的现象。 溶剂效应——由于溶剂（极性）影响，使得吸收频率产生位移现象。 基团频率——通常将基团由振动基态跃迁到第一振动激发态所产生的红外吸收频率称为基团频率，光谱上出现的相应的吸收峰称为基频吸收峰，简称基频峰。 振动偶合——两个相邻基团的振动之间的相互作用称为振动偶合。
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
《仪器分析》教案 绪 论 本章是《仪器分析》课程的介绍。主要是让学生了解《化学分析》与《仪器分析》的联 系与区别,仪器分析方法的分类和它的发展情况，介绍仪器定量分析方法的评价指标。重点在于对分析方法进行评价的几项指标。学时计划为1学时。 内容提要:仪器分析与化学分析的区别与联系、仪器分析方法的分类及发展趋势。 重点难点:仪器分析方法的分类 授课方式:讲授 一、仪器分析和化学分析 ⒈化学分析定义 ⒉仪器分析定义 ⒊两者的区别在于： ①检测能力 ②样品的需求量 ③分析效率 ④使用的广泛性 ⑤精确度 二、仪器分析方法的分类 根据测量原理和信号特点,仪器分析方法大致分为四大类 ⒈光学分析法 以电磁辐射为测量信号的分析方法，包括光谱法和非光谱法 ? ?????的变化折射、衍射等基本性质物质之后，引起反射、非光谱法：电磁波作用拉曼散射 磁辐射的吸收、发射或光谱法：依据物质对电 ⒉电化学分析法 依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法 ⒊色谱法 以物质在两相间(流动相和固定相)中分配比的差异而进行分离和分析。 ⒋其它仪器分析方法 包括质谱法、热分析法、放射分析等 。 三、仪器分析的发展概述 发展趋势 ⒈计算机技术在仪器分析中的广泛应用,实现了仪器操作和数据处理自动化。 ⒉不同方法联用提高仪器分析的功能。
⒊各学科的互相渗透 第一章 光学分析法基础 本章是学习光学分析法之前应具备的基础知识。主要介绍光的波粒二象性,原子光谱和分子光谱基础知识。在介绍电磁辐射基础上重点讲解能级跃迁图。本章计划学时为1学时。 第一节 电磁辐射的性质 一、电磁辐射的性质 电磁辐射具有波动性和粒子性。 ⒈波动性 电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，可以用频率(υ)、波长(λ）和波数(δ)等波参 数表征。掌握频、波长、波数的定义及之间的关系。 ⒉微粒性 普朗克方程 Ｅλ?=υ=c h h (１－１) 该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来， 二、电磁波谱 按照波长的大小顺序排列可得到电磁波谱,不同的波长属不同的波谱区,对应有不同的 光子能量和不同的能级跃迁。 能用于光学分析的是中能辐射区,包括紫外、可见光区和红外区。 第四节 原子光谱和分子光谱 内容提要： 原子光谱项、原子光谱能收图及原子光谱选择定则，分子光谱能收分子吸 收光谱和分子发光光谱 重点、难点:原子光谱项、分子光谱能及跃迁图 授课方式: 讲授 一、原子光谱 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 ⒈核外电子的运动状态 原子接到电子的运动状态可以用主量数n 、角量子数ｌ2、磁量子数ｍ和自旋量子数s 来描述。 ⒉光谱项 原子的能量状态需要用ｎ.L.S ．J 四个量子数为参数的光谱项来表征。
气相色谱分析 一．选择题 1.在气相色谱分析中, 用于定性分析的参数是( ) A 保留值 B 峰面积 C 分离度 D 半峰宽 2. 在气相色谱分析中, 用于定量分析的参数是( ) A 保留时间 B 保留体积 C 半峰宽 D 峰面积 3. 使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好？( ) A H2 B He C Ar D N2 4. 热导池检测器是一种( ) A 浓度型检测器 B 质量型检测器 C 只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 D 只对含硫、磷化合物有响应的检测器 5. 使用氢火焰离子化检测器, 选用下列哪种气体作载气最合适？( ) A H2 B He C Ar D N2 6、色谱法分离混合物的可能性决定于试样混合物在固定相中（）的差别。 A. 沸点差， B. 温度差， C. 吸光度， D. 分配系数。 7、选择固定液时，一般根据（）原则。 A. 沸点高低， B. 熔点高低， C. 相似相溶， D. 化学稳定性。 8、相对保留值是指某组分2与某组分1的（）。 A. 调整保留值之比， B. 死时间之比， C. 保留时间之比， D. 保留体积之比。 9、气相色谱定量分析时（）要求进样量特别准确。 A.内标法； B.外标法； C.面积归一法。 10、理论塔板数反映了（）。 A.分离度； B. 分配系数；C．保留值；D．柱的效能。 11、下列气相色谱仪的检测器中，属于质量型检测器的是（） A．热导池和氢焰离子化检测器； B．火焰光度和氢焰离子化检测器； C．热导池和电子捕获检测器；D．火焰光度和电子捕获检测器。 12、在气-液色谱中，为了改变色谱柱的选择性，主要可进行如下哪种（些）操作？（） A. 改变固定相的种类 B. 改变载气的种类和流速 C. 改变色谱柱的柱温 D. （A）、（B）和（C） 13、进行色谱分析时，进样时间过长会导致半峰宽（）。 A. 没有变化， B. 变宽， C. 变窄， D. 不成线性 14、在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于（） A.样品中沸点最高组分的沸点， B.样品中各组分沸点的平均值。 C.固定液的沸点。 D.固定液的最高使用温度 15、分配系数与下列哪些因素有关（） A.与温度有关； B.与柱压有关； C.与气、液相体积有关； D.与组分、固定液的热力学性质有关。 二、填空题 1.在一定温度下, 采用非极性固定液，用气-液色谱分离同系物有机化合物, ____________先流出色谱柱,
《仪器分析实验》课程简介 二、课程内容与教学目标 仪器分析实验是为环境工程专业本科生开设的主要基础课之一，它既是一门独立的课程，又需要与仪器分析课密切配合。实验课程主要依据的是本课程所涉及的分光光度法、气相色谱法、液相色谱法等仪器分析法的原理，通过对仪器的操作使用，巩固理论知识、提高操作能力，实现对多种分析仪器的熟练掌握。 教学目标主要有几个方面： 1. 配合仪器分析课程的教学，使学生进一步理解各种分析仪器的原理和有关概念； 2. 使学生掌握常用仪器分析方法的应用范围和主要分析对象； 3. 掌握常用分析仪器的基本操作方法和实验数据的处理方法，重点掌握仪器主要操作参数及其对分析结果的影响； 4．通过仪器分析实验，培养学生严谨的科学作风和良好的实验素养。 教材：《仪器分析》，刘立行主编，化学工业出版社，2007年。 《仪器分析实验》，苏克曼主编，高等教育出版社，2008年。 参考书：《仪器分析》，高俊杰主编，国防工业出版社，2005年。 《仪器分析》，武汉大学化学系主编，高等教育出版社，2001年。
《仪器分析实验》，高俊杰主编，国防工业出版社，2005年。 《仪器分析》，朱明华主编，高等教育出版社，2007年。 三、对教学方式、实践环节、学生自主学习的基本要求 本课程是在学生已学过仪器分析课程的基础上开设的，要求学生学会和掌握仪器分析基本知识和基本操作： 1.明确仪器分析在生产、教学及科学研究中的任务和作用； 2.掌握常用仪器分析法的基本原理、方法和数据处理； 3.掌握常用仪器分析法的基本操作。 每次实验提交实验报告。实验报告由实验原理、实验内容及数据的记录及处理组成。 本课程教学过程中不仅要强化仪器分析的基本概念和基础理论，而且要注重培养学生的动手能力和将书本知识用于解决实际问题的能力，加强素质教育，提倡创新精神。 四、考核方式与学习效果评价的结构比例 以考勤、实验课表现及实验报告综合一起，作为实验平时成绩。实验成绩：实验平时成绩（50%）和最后实验考试成绩（50%）组成。 五、对先修课的要求、课程班规模要求、实践类课程方案等 要求在《仪器分析》、《分析化学》、《环境监测》这三门课的基础上，进行此课程的学习。对课程规模没有要求。