现代仪器分析.doc

现代仪器分析第一章 绪论学习目的：1. 应掌握各类仪器分析方法的基本原理、分析仪器的结构、工作原理和功能2. 掌握仪器定性和定量分析的方法3. 了解各类仪器优缺点4. 加强基本技能训练和能力的培养分析化学：获取物质的化学、物理或物理化学性质的信息，以确定物质的组成和结构一般可分为化学分析和仪器分析现代仪器分析：则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物质的内在关系为基础，并借助于比较复杂或特殊的现代仪器，对待测物质进行定性、定量及结构分析和动态分析的一类分析方法（学习如何识别分析信号）现代仪器分析特点：1. 准确、灵敏、快速、自动化程度高2. 分析样品用量少，可进行无损分析3. 已建立遥测分析方法4. 由成分分析发展到有关空间分布，微观分布，形态分布，化学结构等特征分析形态分析：是指将某种金属在介质中存在的各种状态及其含量加以研究、分析的分析过程例子：甲基贡Hg+2(游离形态)5. 从静态观察到动态追踪观察6. 不同仪器分析技术的联用常用的仪器分析方法跟据分析的原理，通常可以分为以下几大类：光分析法 光谱和非光谱 光仪器分析法UV-VIS、IR、X-衍射法电化学分析法分离分析法 色谱和质谱 气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）、超临界流体色谱法(SFC)现代仪器：微型化、专用化、多维化、智能化、在线分析、无损分析仪器分析局限性：1.仪器比较昂贵 2.仪器分析是一种相对的分析方法一般需要待测组分的标准物质或标准谱图来作对照（填空题） 3.大量的样品前处理操作仍需要由化学分析法来完成 微量元素（AAS AES AFS）原子成分鉴定：营养成分 氨基酸、糖、脂肪酸（LC、GC）色谱 重金属（AAS AES AFS）原子有害成分 环境污染、农药残留（LC、GC）色谱结构鉴定UV、IR、NMR、MS仪器分析过程的三个主要环节：13步：了解样品性质与分析目的，明确需要的分析信息，选定分析技术，建立分析方法45步：通过分析，取得分析的原始数据69步：处理分析数据，提取有用的信息(如物质的组成、含量、结构等)标准曲线：是待测物质标准溶液的浓度（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待测物质浓度的范围称为该分析方法的线性范围如何绘制标准曲线？1. 配制一系列待测物质的标准溶液2. 在给定的实验条件下，分别测得其仪器响应值（如吸光度A）3. 以吸光度A为纵坐标，浓度C为横坐标绘制A-C标准曲线精密度一般用测定结果的标准偏差S表示检出限：即检测下限，是指某一分析方法在给定的置信度能够被仪器检出待测物质的最低量。灵敏度高，检出限低精密度、准确度及检出限是评价分析方法的最主要技术指标空白信号：当样品中无待测组分时仪器所产生的信号本底信号：没有样品时仪器所产生的信号仪器分析样品的处理样品前处理的目的：消除基质干扰（完整保留样品组分）从而保护仪器，提高方法的精、灵、选择性（用到的）前处理新技术：固相萃取（SPE）微波（MAE）提取光谱分析样品的前处理技术：1. 样品采集：从大量的不均匀的待测物质中采集能代表全部待测物质的分析2. 制备：将所取样品进行粉碎、混匀、缩分的过程(前两步即将原始样品转化为试样)3. 消解：将分析样品制成待测液（试液）再进行分析4. 纯化：在测定之前，除去样品中杂质5. 浓缩：以除去过多的溶剂，提高待测组分的浓度（掌握五个步骤目的）消解法目前有干法和湿法两种，现代企业主要采用高压微波消解，优点：缩短处理时间；试剂用量减少；避免污染；避免挥发组分损失色谱分析样品的前处理技术：1.样品采集：从大量的不均匀的待测物质中采集能代表全部待测物质的分析2.制备：将所取样品进行粉碎、混匀、缩分的过程(前两步即将原始样品转化为试样)3.提取：采用适当的溶剂和方法，将样品中不同成分从中分离出来4.纯化：在测定之前，除去样品中杂质5.浓缩：以除去过多的溶剂，提高待测组分的浓度（回收率最低的一步）6.衍生：用特殊化学试剂，借助于化学反应给样品化合物接上某个特殊基团，使它转变成相应的衍生物，以提高灵敏度和选择性（掌握六个步骤目的）纯化方法：液液分配（萃取）法 吸附色谱法（固相萃取SPE）第二章 光分析法导论以物质的光学性质（吸收、发射、散射）为基础建立的分析方法称为光学分析法 非光谱光学分析法 原子（3种） 光谱分析方法 分子（2种）光谱：由光波按其波长或频率有序排列所组成的光带，称为光谱单色光：只含有一种频率或波长成分的光复合光：含有多种频率或波长成分的光分析光：指负载了样品结构性质和组成信息的单色光（或复合光）杂散光：指定波长外的光为干扰光，干扰负载信息的测定能级：具有不同能量的电子层或轨道基态：能量最低的能级能级跃迁：物质粒子吸收或发射光子的过程激发：物质吸收光子后，由低能级跃迁高能级的过程E=h=hc/=hc表示波数=1/ 大，E反而小 表示频率 h为普朗克常量近紫外光200400nm 可见光400780nm 近红外光0.782.5m光与物质的相互作用光的吸收、放射当光与物质接触时，某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱，这种现象称为物质对光的吸收。光子eM*（由基态高能态）当一束强度为I0的单色光通过厚度为L、浓度为c的均匀介质后，其强度减弱为IT=I/ I0 A=lg1/T=lg(I0/ I)吸光度为A=KcL (K称为摩尔吸收系数)光是一种电磁波；一种高速度通过空间传的光量子波，具有波粒二象性E=E2E1=E光= h= hc/ 任何光谱都是通过相应电子能级跃迁产生的原子光谱与分子光谱气态原子外层电子发生能级跃迁时而产生的线状光谱，能发射或吸收一定频率的电磁辐射，经过光谱仪所得到的一条条分立的现状光谱，称为原子光谱分子光谱的产生第四章 原子吸收光谱法所依据信息：待测元素的基态原子蒸气对光源所辐射的特征谱线的吸收程度而建立起来的分析方法（AAS） 信号区：UVVIS200780nm最突出优点：测定元素多，能够用原子吸收光谱法测定的元素多达70多种AAS局限性：1.无法直接测定吸收线在远紫外区的元素 2.不能同时测定多种元素共振吸收线：原子由基态跃迁到第一电子激发态所需能量最低，跃迁最容易Nq/N0=(gq/g0)*e_E/kT Nq/N0与温度T成正比T3000K 6000nm Nq/N0103 即Nq0.1%(可忽略不计) N0N（原子总数）原子吸收线的测量：必需满足：1.光源能辐射出谱线宽度比吸收线更窄的发射线 2.发射线和吸收线的中心波长一致瓦尔什提出采用锐线光源（同种元素）作为辐射源测量谱线的极大吸收A=Kc原子吸收分光光度计：用于测量和记录待测物质在一定条件下形成的基态原子蒸气对其特征光谱线的吸收程度并进行分析测定的仪器一、 原子吸收光源的作用是发射待测元素的特征谱线即发射线（中心阴极灯）二、 原子化器的作用是提供能量使试样中的待测元素转化为测定所需的基态原子原子化：被测元素由试样中转入气相，并解离为基态原子的过程1. 火焰原子化器：由化学火焰提供热能使被测元素原子化2. 石墨炉原子化器：通过电加热产生高温使被测元素原子化3. 低温原子化器：在低温（100）利用某些化学反应使待测元素原子化氢化物发生法（HG）：在一定的酸度下，先将待测元素还原成极易挥发和易电离的氢化物；进而在低温火焰将它转化成基态原子三、分光系统（单色器）的作用是将待测元素的分析线与干扰谱线分开，使检测系统只能接受分析线四、检测系统的作用就是把单色器分出的光信号转换为电信号五、信号处理与显示系统（填空题）测定条件选择：狭缝宽度、分析线、灯电流、原子化条件、试样用量原子吸收光谱法的分析方法标准曲线法：配制一系列标准溶液，在给定的