仪器分析课件1-绪论

根据IUPAC的规定，一般测定下限Dq 相当于空白测定值 标准偏差10倍的信号所对应的被测物浓度。
Dq = 10 / S 在通常情况下，线性校正曲线是最理想的。
5. 准确度
指测得待测物浓度与样品中待测物实际浓度的接近程度， 用相对百分比表示，是分析方法最重要的性能。
分析方法的准确性用下列方法来考察： ⑴ 与其它方法对照； ⑵ 用标准物质评价：标准管理样中的待测元素浓度； ⑶ 加标准回收：在没有标准物质的情况下，用加标准 回收的方法来验证方法的准确度。
1. 精密度
指用同样的方法所测得的数据间相互一致性的程度。它 是表征随机误差大小的一个量。 根据 IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）规定：精密 度通常用相对标准偏差RSD%来度量。
n
xi x i1
n
RSD% s x
n
2
xi x
s i1 n1
RSD与被测的浓度及方法有关，对同一方法，一般浓度 越低时，精密度越差，即RSD越大。
2. 灵敏度
灵敏度（S）：被测定浓度（c）或质量（m）改变 一个单位时所引起的响应信号（R）的变化。
R = Sc + Rb
S dR dC
R：测量信号 S：直线的斜率
c：溶液浓度 Rb：空白信号
灵敏度指在测定浓度范围中校正曲线的斜率。在仪器分 析中许多校正曲线都是线形的，一般通过测量一系列 标准溶液来求得，若校正曲线为一直线，则直线的斜 率为分析子
智能化 仪器
1.4 分析化学发展趋势
当前，分析化学处在第三次巨大的变革时期，计算机和数 理统计向分析化学渗透，生命科学、环境科学和材料科 学的发展对分析化学提出了新的课题和挑战。它们促进 了分析化学的发展，分析化学发展的特点有四个方面：
1. 向高灵敏度、高选择性、自动化、智能化、信息化和 微型化方向发展。
分析仪器发展（汪尔康院士）
50年代仪器化 60年代电子化 70年代计算机化 80年代智能化 90年代信息化 21世纪仿生化，进一步信息化和智能化
分析仪器大小： 落地式－台式－移动式－便携式 －手持式－芯片实验室
1.2 分析化学的分类
化学分析法：指利用特定的化学反应及其计量关系来确定 被测物质的组成和含量的一类分析方法。
在仪器分析中，各种仪器分析方法通常有自己的 灵敏度概念。如原子吸收光谱法中，常用“特征浓度” 即1%净吸收灵敏度来表示：
S = 0.0044×c / A (g/mL 1%吸收)
特征浓度越小，灵敏度越高。
在紫外-可见吸收光谱中，常用摩尔吸收系数来表 征方法的灵敏度。
3. 检出限
在误差分布服从正态分布的条件下，能以99.86%置信 度被检测待测组分的最小量或最小浓度，即信号为空白 (或接近空白)样品信号标准偏差3倍时所对应的被测物质 的浓度。它是由最小检测信号导出的。
⑵ 微电极：已用于对活体甚至单个细胞内神经传质及 重要生命元素的变化进行追踪。
⑶ 微量元素对人体健康的影响：微量元素的含量、化学形 态、元素间的相互作用、微量元素对肌体内细菌的影响。
⑷ 药物分析：有效成分含量、药物作用机制、药物代谢与 分解、药物动力学、疾病诊断、药物检测。
⑸ 免疫分析：广泛用于临床体液分析、药物分析、环境分 析、食品分析和生物化学研究，尤其在毒品的鉴定、吸毒 人员的认定、疾病的诊断方面，发挥重要作用。
方法理论依据： 酸碱滴定：H+ + OH = H2O 络合滴定：M2+ + H2Y2 = MY2 + 2H+ 氧化还原滴定：Ox + ne = Red 沉淀滴定：Ag+ + X = AgX
手 段： 天平、玻璃容器
仪器分析法：以物质的物理和物理化学性质及其性质 强度为基础建立起来的一种分析方法。
方法理论依据： 物质的物理和物理化学性质及其性质强度。
1.5 仪器分析方法的主要性能指标
仪器分析测定时使用各种类型的分析仪器，分析仪器自 动化程度越高，仪器越复杂。然而不管分析仪器如何 复杂，一般均由信号发生器、检测器、信号处理器和 读出装置四个基本组成。
由于仪器分析方法很多，所以在测定样品之前，不仅要 了解样品的分解方法及对分析的要求，更重要的是了 解各种仪器分析原理和性能指标。包括：灵敏度、检 出限、精密度和选择性等。
⑵ 测量参数：集分离与检测为一体，主要依据检测器而定， 检测器主要有光学式、电化学式和质谱式等。
⑶ 分类：根据流动相的状态分为气相色谱法(GC)、高效液 相色谱(HPLC)、离子色谱(IC)、超临界流体色谱(SFC)、 毛细管电泳法(CE，但分离原理与色谱法不同)。
4. 质谱法
⑴ 理论依据: 根据不同的气态离子在电场和磁场中运 动情况(运动轨迹)的不同而建立的分离测定方法。
6. 选择性
指该方法不受试样基体中所含其它类物质干扰的程 度。常用选择性系数来表征分析方法选择性。除了 离子选择性电极外，选择性系数并没有能广泛的应 用到仪器分析。
1.6 常用的分析仪器示意图
1. 原子吸收光谱仪
TAS-990 原子吸收光谱仪
2. 原子荧光光谱仪
3. 高频等离子体发射光谱仪
4. 等离子体-质谱仪
光学分析
仪
电化学分析
器
分
析
色谱分析
其它分析
发射、吸收、荧光、散射
电导、电位、电解、库仑、 极谱、伏安
气相、液相、离子、超临界 流体、薄层、毛细管电泳
质谱、热重量法、差热分析
⑴ 由分析对象来看
无机物分析
有机物 分析
生物活性物质
⑵ 由分析对象的数量级来看
常量
微量
痕量
分子
⑶ 由分析自动化程度来看
手工操作
2. 各类分析方法的联用技术。包括 (ICP-MS、GC-MS、 LC-MS、GC-FTIR-MS等)。
3. 建立原位、活体、实时、在线的动态分析检测方法， 无损探测方法以及多元多参数的检测监视方法，并研 制出相应的分析仪器，检测痕量与超痕量分析（ngpg-fg-ag/g）是近代分析化学的重要方向，也是21世 纪分析化学发展的主流。
2. 电化学分析法
⑴ 理论依据：根据物质在溶液中和电极上的电化学性 质为基础建立的分析方法。
⑵ 测量参数：电化学方法中主要测量的参数有电导、 电阻、电位、电流、电量。
⑶ 分类: 电导法、电位法、电解和库仑法、极谱法、
伏安法。
3. 色谱分析法
⑴ 理论依据：根据混合物中各组分在互不相溶的两相 (固 定相和流动相)中的吸附能力、分配系数或其它亲和作 用的差异而建立起来的分离测定方法。
分析化学的任务是确定物质化学组成、测量各组分的 含量及表征物质的化学结构，属于定性分析、定量 分析和结构分析研究的范畴。
三次重大变革：
第一次，20世纪初，基于溶液理论（四大平衡理论）发展 技术（手艺）－－ 科学
第二次，二战前后（40年代），基于物理学，电子学发展 化学分析 －－ 仪器分析（为主）
第三次，70年代末开始，基于数学、计算机、生物学的发 展。在利用光、电、磁、热、声等现象基础上， 再加采用数学、计算机、生物等尽可能多的手段， 对物质作全面、纵深分析。
(6) 临床化验：非介入式诊断、 PCR分子诊断、免疫分析和 成像技术对生命科学和人类健康具有非常重要的意义。袖 珍式、可穿带式等监控仪器可以不间断地监控脉搏、呼吸、 血糖、心电图，甚至创伤等。
PCR：聚合酶链式反应，检测病原体。
(7) 生物传感器
是一门由生物、化学、物理、医学和电子技术等多种学 科互相渗透成长起来的新学科，具有选择性高、分析速 度快、操作简易和仪器价格低廉等特点，且可以进行在 线甚至活体分析。生物传感器的研制迄今已经历了三代， 第三代生物传感器是将生物技术和集成电路技术结合起 来，研制成场效应生物传感器。
(8) 生物大分子及生物活性物质的表征与测定
以色谱、质谱、核磁共振、荧光、磷光、化学发光和免 疫分析以及化学传感器、生物传感器、化学修饰电极和 生物电分析化学等为主体分析手段，在分子和细胞水平 上认识和研究生命过程中某些大分子及生物活性物质的 化学和生物本质。
本章基本要求
⒈ 了解分析化学的发展历史； ⒉ 掌握仪器分析方法的分类和特点； ⒊ 掌握分析仪器的组成部分； ⒋ 了光解学分仪析器法、的电主化学要分性析法能、指标。
D = 3 / S
：相同条件对空白试样进行足够多次测定的标准偏差。
灵敏度越高，检出限越低。两者的含义不同。 灵敏度指的是分析信号随组分含量变化的大小,与检测器
放大倍数有关； 检出限指定量分析方法可能检测的最小量或最小浓度，与
测定噪声有关。
4. 线性范围
指分析校正曲线保持线性或曲线斜率保持正常的待测物质 的浓度范围。一般在实际测试中，它的低端可视为检测 下限，高端定义为当分析信号偏离校正曲线直线部分时 某一点所对应的浓度，此点应以某一相对量(如5%)偏 离校正曲线直线部分的延长线。
第一章 绪 论 Introduction
本章基本要求
⒈ 了解分析化学的发展历史； ⒉ 掌握仪器分析方法的分类和特点； ⒊ 掌握分析仪器的组成部分； ⒋ 了解仪器的主要性能指标。
1.1 分析化学的发展历史
分析化学是人们获得物质化学组成、结构和信息的科 学，即表征与测量的科学。分析化学是由各学科之 间的相互渗透相互促进而发展起来的。
4. 分析化学的信息化和化学计量学的发展。 21世纪是生命科学和信息科学的世纪，建立可持续发 展的世纪。因此，对于分析化学又是一次自身发展的 新机遇。
黄本立院士列出11个方面的发展方向： ⒈ 更高的灵敏度/更低的检测限； ⒉ 更好的选择性/更小的基体干扰； ⒊ 更高的准确度/更好的精密度； ⒋ 更高的分析速度； ⒌ 更高的自动化程度； ⒍ 更完善、可信的形态分析； ⒎ 更完善的多元素(分析物)同时检测能力； ⒏ 更小的样品量要求实现微损或无损分析； ⒐ 原位、活体、实时、在线分析； ⒑ 更小的应用范围，如遥测、极端或特殊环境中分析； ⒒ 高分辨成象等。