仪器分析-自学指导书

1、课程仪器分析自学指导书第一章 绪论【目的要求】1. 掌握 各种仪器分析方法的基本原理、基本知识、基本实验技术；2. 熟悉 各种分析仪器的结构、方框图3. 了解 方法可提供的信息，初步具有根据分析目的和分析对象，选择适宜分析方法的能力。【学习要点】第一节 仪器分析的任务、特点和作用一、仪器分析的定义：以物质的某种物理性质（密度、温度、光的特性、电的特性等）或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程中产生的信号与物质组成的关系，进行定性、定量、结构分析和形态分析的分析方法。二、仪器分析的特点 1.灵敏度高，用于微量和痕量分析2.效率高，可以一次分析样品中多种元素信息；3.选择性好，满足特殊要求；

2、5.准确度相对较低，在左右；6.一般仪器价格较贵，维修使用成本较高。7.可以进行定性、定量、结构和形态分析三、仪器分析的作用第二节 仪器分析方法的分类电化学分析（电导、电位、电解、库仑极谱、伏安法等）光谱分析（发射、吸收、荧光、磷光、激光拉曼、红外等）色谱分析（气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳）其他：热分析；质谱；热分析法、放射化学分析法等作业 p8 思考题和习题：1，2 第二章 光谱分析法概论【目的要求】1. 掌握 电磁辐射的能量、波长、波数、频率之间的相互关系；光谱法的分类。2. 熟悉 电磁波谱的分区；分光光度计的主要部件及各类光源、单色器、检测器。3. 了解 光学分析法的分类，

3、原子光谱法、分子光谱法、吸收光谱法和发射光谱法的起源；光谱分析法的发展。【学习要点】第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用一基本概念 （1）电磁辐射：是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子流。 磁辐射具有波动性和粒子性。 （2）电磁波谱：所有的电磁辐射在本质上是完全相同的，它们之间的区别仅在于波长或频率不同。若把电磁辐射按波长长短顺序排列起来，即为电磁波谱。二基本计算 （1）电磁辐射的频率：=C/l =1/l=/C （2）电磁辐射的能量 E = h= hC/l=hC 第二节 光学分析法的分类一、光谱法与非光谱法光谱法光谱：物质（原子或分子）与辐射能作用时，发生能级跃迁，记录能

4、级跃迁时产生的辐射强度随波长的变化所得到的图谱称为光谱（spectrum）。利用光谱进行定性和定量分析的分析方法称为光谱分析法(spectroscopic analysis)。包括吸收光谱法，发射光谱法和散射光谱法。非光谱法 物质与辐射作用时，不涉及能级的跃迁,仅改变辐射传播方向等物理性质。如折射法、旋光法、 X-射线衍射法和圆二色法等。二、原子光谱法和分子光谱法原子光谱法 以测量气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的分析方法，为线状光谱。 分子光谱法 由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生，为带光谱。三、吸收光谱法和发射光谱法吸收光谱法：物质吸收相应的辐射能而产生的

5、光谱，其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法称为吸收光谱法。 发射光谱法：发射光谱是指构成物质的原子、离子或分子受到辐射能、热能、电能激发后，电子由激发态回至基态所产生的光谱为发射光谱。第三节 光谱分析仪器光谱分析仪器组成：辐射源、分光系统、样品容器、检测系统第四节 光谱分析法的发展概况 20世纪40年代中期，光电倍增管的出现 20世纪50年代，原子物理的发展 20世纪60年代，等离子体、傅立叶变换与激光技术的引入 20世纪70年代，激光、微电子学、微波、半导体、自动化、化学计量学等科学技术和各种新材料的应用

6、作业 p17 思考题和习题：1，5 复习思考题：1. 什么是电磁辐射？答：定义：近代科学证明，电磁辐射是一种以巨大速度在空间传播的能量。最容易辨认的可见光，不可见的有X-射线、紫外线、微波和无线电波。2. 简述建立各种不同的光谱分析法的理论基础。答：将电磁辐射按波长顺序依次排列，成为电磁波谱。要认识到：1.电磁波谱的波长和能量是没有边际的，图中所列的是以被人们认识的几个主要波段。2.不同波段的电磁辐射与物质相互作用各有不同，、x射线引起原子核反应和分子内层电子跃迁；紫外、可见光使分子外层价电子发生跃迁；红外辐射使分子产生振动和转动；微波是分子转动；无线电波使原子核产生自旋能级跃迁，由此建立了各

7、种不同的光谱分析法。3. 根据测定方法和原理，光学分析法大致可以分为哪几类？答：测定方法和原理分析方法名称光谱分析法A 电磁辐射的吸收 1分光光度法（1）可见紫外分光光度法（2）红外分光光度法（3）原子吸收分光光度法2波谱法（1）核磁共振波谱法（2）电子顺磁共振波谱法3 光声光谱B 电磁辐射的发射1 发射光谱法2 荧光法3 X-射线法非光谱分析法C 电磁辐射的散射1 浊度法和散射浊度法2 拉曼光谱法D 电磁辐射的折射1折光分析法2干涉法E 电磁辐射的衍射1 X射线衍射法2 电子衍射法F 电磁辐射的偏振1 旋光法、旋光色散法2 圆二向色性法案例分析：1. 计算当辐射通过玻璃时，玻璃-空气界面的反

8、射损失。(已知n玻1.5, n空气1.0 )答:当电磁辐射通过具有不同折射率的两种介质的界面时，发生反射。对于垂直于界面的光束，反射分数（反射率）为：RIrIo（n1n2）（n1n2）2 Ir反射光强，Io 人射光强，n1、n2 为两种介质的折射率。 R%4 即在此界面上有4%的反射损失。一般，样品池有4个界面，由此造成人射光强度减弱是不可忽略的，在实验战争通常是用空白消除此影响。第三章 紫外-可见分光光度法【目的要求】1. 掌握  常用基本概念；紫外可见吸收光谱的特征常数；LambertBeer定律及偏离LambertBeer定律的主要因素；单组分定量分析方法 2.

9、60; 熟悉  紫外可见分光光度计的主要部件、分光光度计的类型，定性鉴别、纯度检测，两组分混合物的定量方法。3. 了解  紫外可见分光光度计的光学性能及校正；紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用；比色法。【学习要点】第一节 紫外-可见分光光度法的基本原理一、紫外可见吸收光谱1.紫外可见吸收光谱 是一种吸收光谱，它是由分子中的价电子的跃迁而产生的。以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标所绘制的曲线，称为吸收曲线或吸收光谱。吸收曲线上的峰称为吸收峰，最大吸收峰的峰顶对用的波长称为最大吸收波长。2.电子跃迁类型 （1）*跃迁 处于 成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到*反键轨道。

10、饱和烃中电子跃迁均为此种类型，吸收波长150nm。 （2）*跃迁 处于 成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到*反键轨道上，所需的能量小于*跃迁所需的能量。孤立的*跃迁吸收波长一般在200nm 左右，共轭的*跃迁吸收波长 200nm，强度大。 （3）n*跃迁 含有杂原子不饱和基团，其非键轨道中的孤对电子吸收能量后向*反键轨道跃迁，这种吸收一般在近紫外区(200400nm)，强度小。 （4） n*跃迁 含孤对电子的取代基，其杂原子中孤对电子吸收能量后向*反键轨道跃迁，吸收波长约在200nm。 以上四种类型跃迁所需能量*n*n* 3生色团和助色团 （1）生色团 有机化合物分子结构中含有*或n*跃迁的基团

11、，能在紫外可见光范围内产生吸收的原子团。 （2）助色团 含有非键电子的杂原子饱和基团，与生色团或饱和烃连接时， 能使该生色团或饱和烃的吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的基团。 （3）红移(长移) 由于化合物的结构改变，如发生共轭作用、引入助色团以及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动。 （4）蓝移(紫移或短移) 当化合物的结构改变或受溶剂影响使吸收峰向短波方向移动。 4.吸收带 吸收峰在紫外-可见光谱中的位置。主要有四种类型：（1）R带（2）K带（3）B带（4）E带5.影响吸收带的因素 （1）位阻的影响（2）溶剂效应（3）体系pH的影响二、朗伯-比尔定律1.朗伯-比尔定律 是吸收光谱的基本

12、定律 2.表达式 A=Ecl 其中：A为吸光度， A=lgT=lg(I0/It) ，透光率(T)：透过样品的光与入射光强度之比。T=It/I0 ；，E为吸光吸收，c为浓度，l 为吸光厚度。3. 吸光系数（E）吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。根据浓度单位的不同，常有摩尔吸光系数 和百分吸光系数之分。 4影响比尔定理的因素 （1）光学因素 光的单色性（2）化学因素 溶液的浓度 （3）比尔定律成立的条件 单色光和稀溶液第二节 紫外可见分光光度计一、主要部件紫外可见分光光度计的组成：光源、单色器、吸收池、检测器和记录仪二、分光光度计的类型和光学性能1. 单光束分光光度计2. 双光束分光光度计3

13、. 双波长分光光度计三、分光光度计的校正1波长的校正 用镨-钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行校正。2吸光度的校正 采用 K2CrO4 标准液校正（中国药典2010年版）第三节 紫外可见分光光度法分析条件的选择1. 测量波长的选择2.吸光度读数范围的选择 3.光源的调节 4.狭缝宽度的选择 第四节 紫外可见分光光度法的应用一、定性分析（对比法）吸收光谱的形状吸收峰的数目吸收峰的波长位置吸收峰的强度相应的吸光系数二、纯度检查 1杂质检查2.杂质的限量检查三、定量分析1.吸光吸收法2.标准曲线法3.对照法作业 p42 思考题和习题 1，3，10复习思考题：1. 分光光度计的可见光波长范围：

14、（） A200nm400nm B400nm800nm C500nm1000nm D800nm1000nm答案：B2. 吸光度读数在（ ）范围内，测量较准确。 A01 B0.20.7 C00.8 D0.151.5答案：B3. 简述有机化合物电子跃迁类型 -* 跃迁：处于成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到* 反键轨道。饱和烃中电子跃迁均为此种类型，吸收波长小于150nm。-* 跃迁：处于成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到* 反键轨道上，所需的能量小于-* 跃迁所需的能量。孤立的-* 跃迁吸收波长一般在200nm左右，共轭的-* 跃迁吸收波长200nm，强度大。n-* 跃迁：含有杂原子不饱和基团，其非键

15、轨道中的孤对电子吸收能量后向* 反键轨道跃迁，这种吸收一般在近紫外区（200400nm），强度小。n-* 跃迁：含孤对电子的取代基，其杂原子中孤对电子吸收能量后向* 反键轨道跃迁，吸收波长约在200nm。有机化合物主要发生以上四种类型的跃迁。案例分析1. 测定废水中的酚，利用加入过量的有色的显色剂形成有色络合物，并在575nm处测量吸光度。若溶液中有色络合物的浓度为1.0×10-5mol/l，游离试剂的浓度为1.0×10-4mol/l测得吸光度为0.657：在同一波长下，仅含1.0×10-4mol/l游离试剂的溶液，其吸光度只有0.018，所有测量都在2.0cm吸

16、收池和以水作空白下进行，计算在575nm时，游离试剂的摩尔吸光系数答：由Lambert-Beer定律：当仅含有显色剂c游离1.0×10-4mol/l时，A=0.018，因此，游离的摩尔吸光系数：第四章 荧光分析法【目的要求】1. 掌握  荧光的产生；荧光的激发光谱与发射光谱；荧光物质的必要条件；分子结构与荧光；影响荧光的外界因素；荧光强度与浓度的关系。2. 熟悉  磷光的产生；分子从激发态返回基态的各种途径；3. 了解 荧光分光光度计。【学习要点】第一节 荧光分析法的基本原理1. 荧光的定义 物质分子接受光子能量而被激发，然后从激发态的最低振动能级返回基

17、态时发射出的光称为荧光。 2.荧光光谱法 领用物质荧光光谱的特性和强度对物质进行定性定量分析的方法称为荧光分析法，也称荧光光谱法3. 激发光谱和发射光谱 （1）激发光谱是荧光强度（F）对激发波长（lex）的关系曲线，它表示不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率。 （2）发射光谱（也称荧光光谱）是荧光强度（F）对发射波长（lem）的关系曲线，它表示当激发光的波长和强度保持不变时，在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。4. 荧光光谱具有如下特征：荧光波长总是大于激发光波长；荧光光谱的形状与激发波长无关；荧光光谱与激发光谱存在“镜像对称”关系。 5能够发射荧光的物质应同时具备的两个条

18、件：j物质分子必须有强的紫外-可见吸收。k物质分子必须有一定的荧光效率。6.强荧光物质的分子结构特征：共轭键结构 刚性平面结构 含有给电子取代基7. 影响荧光的外界因素 温度 溶剂 酸度 荧光熄灭剂第二节 荧光分光光度计和荧光分析法1. 荧光分光光度计的主要部件 激发光源 单色器(两个分别为激发光单色器和发射光单色器) 样品池 检测器2. 定量依据 当ECL0.05时，F=Kc 。3. 定量分析法 标准曲线法和比例法作业 p57 思考题和习题：1，2，3，5复习思考题：1. 下列对荧光产生的叙述正确的是（ ）。A、从第一电子激发态的不同能阶发出光量子回到基态 B、从激发三线态的不同能阶发出光量

19、子回到基态 C、从第一电子激发态的最低振动能阶发出光量子回到基态 D、从激发三线态的最低振动能阶发出光量子回到基态答案：C2. 一种物质能否发出荧光主要取决于（ ）。A、分子结构 B、激发光的波长 C、温度 D、溶剂的极性答案：A3. 何谓荧光效率？具有哪些分子结构的物质有较高的荧光效率？荧光效率又称荧光量子效率，是物质发射荧光的量子数和所吸收的激发光量子数的比值称，用f表示。 以下分子结构的物质有较高的荧光效率： (1)长共轭结构：如含有芳香环或杂环的物质。 (2)分子的刚性和共平面性：分子的刚性和共平面性越大，荧光效率就越大，并且荧光波长产生长移。 

20、(3)取代基：能增加分子的电子共轭程度的取代基，常使荧光效率提高，荧光长移，如-NH2、-OH、-OCH3、-CN等。4. 哪些因素会影响荧光波长和强度？ 答：(1)温度：物质的荧光随温度降低而增强。  (2)溶剂：一般情况下，荧光波长随着溶剂极性的增大而长移，荧光强度也有增强。溶剂如能与溶质分子形成稳定氢键，荧光强度减弱。  (3)pH：荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液的pH对该荧光物质的荧光强度有较大影响。  (4)荧光熄灭剂：荧光熄灭是指荧光物质分子与溶剂分子或溶质分子的相互作用引起荧光强度降低或荧光强度与浓度不呈线性

21、关系的现象。  (5)散射光的干扰：包括瑞利光和拉曼光对荧光测定有干扰。案例分析：1. 请设计两种方法测定溶液Al3+的含量。（一种化学分析方法，一种仪器分析方法） 答：配位滴定：利用铝与EDTA的配位反应进行滴定分析，因铝与EDTA的反应速率比较缓慢，而且铝对指示剂有封蔽作用，因此铝的测定一般用EDTA作为标准溶液，返滴定法或置换滴定法测定。 仪器分析法：利作铝离子与有机试剂如桑色素组成能发荧光的配合物，通过检测配合物的荧光强度以来测定铝离子的含量。另可采用原子吸收分光光度法或原子发射光谱法进行测定。第五章 红外分光光度法【目的要求】1掌握 

22、 红外光谱的区划；红外吸收光谱的表示方法；红外光谱与紫外光谱的区别；振动形式；基频峰与泛频峰、特征峰与相关峰；吸收峰的位置、强度及影响因素。 2熟悉  各类有机化合物红外光谱的特征； 红外分光光度计的主要部件、样品制备；红外光谱解析方法。 3了解  红外光谱的主要用途 ；红外谱图解析示例。【学习要点】第一节 红外分光光度法的基本原理1基本概念 （1）红外吸收光谱法 以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动能级之间跃迁，而产生红外吸收光谱。红外线（或红外辐射）是指波长在0.761000m范围内的电磁辐射。 （2）基频峰和泛频峰 当分子吸收一定频率的红外线，由振动基态(V=

23、0)跃迁至第一激发态(V=1)时，所产生的吸收峰。 将倍频峰、合频峰及差频峰统称为泛频峰。 （3）振动的形式 伸缩振动：化学键两端原子沿着键轴方向作规律性的伸缩运动。 弯曲振动：键角发生规律性变化的振动，又称为变形振动。 （4）红外活性振动和红外非活性振动 能引起偶极矩变化而吸收红外线的振动；不能引起偶极矩变化，不吸收红外线的振动。 （5）特征峰和相关峰：可用于鉴别基团存在的吸收峰；由一个基团产生的一组相互具有依存关系的吸收峰。 （6）特征区和指纹区：40001300 cm-1的区域称为特征区； 1300400 cm-1区域称为指纹区。 2基本原理 （1）红外吸收光谱法的基本原理，即分子振动能

24、级和振动形式、红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度、吸收峰的位置、特征峰和相关峰；(2)红外吸收光谱产生的条件： E L = V h 或 L = V ； 0 。 (3) 基频峰的分布规律： u 愈小， 愈高。 u 相同， K 愈大， 愈高。 u 相同时， 一般 。 第二节 红外光谱仪（略）第三节 有机化合物的典型红外光谱有机化合物的典型光谱：脂肪烃类、芳香烃类、醇、 酚及醚类、含羰基化合物、含氮有机化合物等各类化合物的典型光谱特征。各类化合物典型基团的特征峰及相关峰的记忆与识别；初步掌握典型基团吸收峰的峰位、峰强及峰形的变化规律。第四节 红外分光光度法的应用一、化合物的定性鉴别二、结构分析1.样

25、品的制备2. 红外光谱解析程序先最强峰、后次强峰 ；先粗查、后细找；先否定、后肯定。 作业 p84 思考题和习题：1，2，6 复习思考题：1. 在醇类化合物中, OH伸缩振动频率随溶液浓度的增加，向低波数方向位移的原因是（ ） A溶液极性变大 B形成分子间氢键随之加强 C诱导效应随之变大 D易产生振动偶合 答案：B2.傅里叶变换红外分光光度计的色散元件是式 （ ） A玻璃棱镜 B石英棱镜 C 卤化盐棱镜 D迈克尔逊干涉答案：D3.不考虑其它因素条件的影响，试指出酸，醛，酯，酰氯和酰胺类化合物中，出现CO伸缩振动频率的大小顺序。 答：酰氯， 酸，酯，醛，酰胺。案例分析：+&#

26、180;=×=-su 1、分别在95乙醇溶液和正己烷中测定2戌酮的红外吸收光谱。预计在哪种溶剂中CO的吸收峰出现在高频区？为什么？ 答：正己烷溶剂中CO的吸收峰出现在高频区，在95乙醇溶液CO的吸收峰出现在低频区。 原因在乙醇溶液中由于CO与乙醇中的OH之间易形成氢键，使CO的双键特征性降低，键的力常数减小，吸收峰向低波数方向移动。  第六章 原子吸收分光光度法【目的要求】1掌握  基本概念；原子吸收线的轮廓；原子吸收值与原子浓度的关系。2熟悉  原子吸收分光光度计类型、主要部件；定量分析方法。3了解 

27、试样处理和测定条件的选择、干扰及其抑制。【学习要点】第一节 原子吸收分光光度法的基本原理1基本概念（1）共振吸收线：原子从基态激发到能量最低的激发态（第一激发态）产生的谱线。 （2）积分吸收：吸收线轮廓所包围的面积，即气态原子吸收共振线的总能量。 （3）峰值吸收：通过测量中心频率处的吸收系数来测定吸收度和原子总数。 2基本原理 （1）原子吸收光谱分析法是基于原子蒸气对同种元素特征谱线的共振吸收作用来进行定量分析的方法。 （2）吸收线轮廓是指具有一定频率范围和形状的谱线，它可用谱线的半宽度来表征。吸收线轮廓是由自然变宽、热变宽、压力变宽等原子本身的性质和外界因素影响而产生的。 （3）采用测量峰值

28、吸收的方法来代替测量积分吸收，必须满足以下条件：发射线轮廓小于吸收线轮廓；发射线与吸收线频率的中心频率重合。 （4）原子吸收光谱分析法的定量关系式：A=Kc，常用的方法有：标准曲线法、标准加入法、内标法等。 第二节 原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计主要由锐线光源、原子化器、分光系统和检测系统组成。第三节 原子吸收分光光度法分析条件的选择一、测定条件的选择1. 试样取量及处理 火焰法：测定AV的变化以确定 石墨炉法：0.110mg 或1 5ml 注意：防止试样污染2分析线 一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也可选次灵敏线。3狭缝宽度在原子吸收分光光度法中，谱线重叠干扰的几率小，

29、因此，允许使用较宽的狭缝，有利于增加灵敏度，提高信噪比。谱线简单的元素（如测碱及碱土金属），选较大的狭缝宽度；反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小狭缝宽度。4空心阴极灯的工作电流 在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较低的电流（1/2或2/3最大灯电流）。5. 原子化条件的选择石墨炉原子化: 升温程序的优化。具体温度及时间通过实验确定：干燥105oC除溶剂，主要是水；灰化基体，尤其是有机质的去除。在不损失待测原子时，使用尽可能高的温度和长的时间；原子化通过实验确定何时基态原子浓度达最大值；净化短时间（35s）内去除试样残留物，温度应高于原子化温度。二、干扰及其抑制1. 电离干扰2.

30、基体干扰3. 光学干扰4. 化学干扰三、灵敏度和检出限（一）灵敏度 IUPAC规定，分析标准函数的一次导数，即标准曲线的斜率。S = dx/dC(二). 检出限 指在一定置信度下，分析方法能够从背景信号中区分出被测物质时所需被测物的最小浓度或质量。它同时反映方法的灵敏度和噪音的大小。原子吸收分析法中检出限（D）通常以能产生空白溶液信号的标准偏差3倍时的测量信号所对应的浓度表示。 第四节 原子吸收分光光度法的应用一、标准曲线法：简便迅速，是最常用的一种方法。仅适用于组成简单的试样。二、标准加入法：标准加入法主要克服了标样与试样基体不一致所引起的误差（基体效应）。当试样基体影响较大，又没有合适的基

31、体空白或测定纯物质中极微量的元素时，可采用标准加入法。注意事项： （1）须线性良好； （2）至少四个点（在线性范围内可用两点直接计算）； （3）斜率小时误差大。三、内标法：内标法测定的是相对值，因此可以消除实验条件（如气体流量、进样量、火焰温度、样品雾化率、溶液粘度以及表面张力等）的影响。 注意：内标元素和被测元素在原子化过程中具有相似的特性。应使用双波道和多波道的AAS分光光度计。作业 p99思考题和习题：2，5问题：为什么单色器通常位于原子化器之后？为了防止原子化时产生的辐射不加选择地都进入检测器以及避免光电倍增管的疲劳，单色器通常配置在原子化器后。复习思考题：1在原子吸收分光光度法中为什

32、么常常选择共振吸收线作为分析线？ 答：原子吸收一定频率的辐射后从基态到第一激发态的跃迁最容易发生，吸收最强。对大多数元素来说，共共振线（特征谱线）是元素所有原子吸收谱线中最灵敏的谱线。因此，在原子吸收光谱分析中，常用元素最灵敏的第一共振吸收线作为分析线。2. 原子吸收分光光度计主要由哪几部分组成？各部分的功能是什么？ 答：原子吸收分光光度计由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四部分组成. 光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。 原子化系统的功能是提供能量，使试样干燥，蒸发和原子化。 分光系统的作用是将所需要的共振吸收线分离出来。 检测系统将光信号转换成电信号后进行显示和记录结果3. 原子吸

33、收分光光度法所用仪器有哪几部分组成，每个主要部分的作用是什么？ 答：单光束原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色器和检测系统四部分组成。 光源：发射待测元素的特征谱线，供吸收测量用。   原子化器：将被测试样气化分解，产生气态的基态原子，以便吸收待测谱线。   分光系统(单色器)：将欲测的谱线发出并投射到检测器中，滤除其它非吸收谱线的干扰。   检测系统：使光信号转化为电信号，经过放大器放大，输入到读数装置中进行测量。案例分析：1. 测定镍时所得数据如下：  &#

34、160;应用标准加入法求出样品中的镍含量。 答：此系标准加入法，但空白视为一个样品，亦需作标准加入线，分别求出Fe含量，然后相减，或将两条线作在一张图上，直接取差值。  V空白=0.2，V样品=0.9143，V实际=V样品V空白=0.714   ck0=0.700  cx=0.714/200=3.57×10-3µg·mL-1第七章 核磁共振波谱法【基本要求】 1掌握  原子核的自旋、原子核的共振吸收、化学位移与氢核的化学环境、峰面积积分与氢分布、自旋分裂与核间关系。 2熟悉&

35、#160; 核磁共振波谱仪及其工作原理 3了解  核磁共振氢谱解析步骤【学习重点】 核磁共振现象，核磁共振波谱法及其应用, 原子核按 I 数值分为几类，空间量子化，原子核的共振吸收，Larmor进动，共振吸收条件。化学环境，化学位移，屏蔽效应，化学位移的表示方法，扫频法和扫场法，化学位移的表示方法，影响化学位移的因素：Local shielding，共轭效应，磁各向异性效应，氢键效应。自旋偶合与自旋分裂，自旋裂分规律，偶合常数及其影响因素，化学等价和磁等价。1HNMR谱图上的信息，峰面积和氢核数目的关系。第一节 概述一、基本概念 1. 核磁共振现象 在强磁场中，具有磁矩的原子核存在着

36、不同能级。当用一定频率的射频 (60900MHz) 照射分子时，具有磁矩的原子核吸收射频辐射，可引起原子核自旋能级的跃迁-产生所谓核磁共振（NMR）现象。 2. NMR波谱 信号强度相对照射频率（或磁场强度）作图，所得图谱即NMR波谱。 3. NMR spectroscopy 利用核磁共振波谱进行结构（包括构型和构象）测定、定性及定量分析的方法。第二节 NMR基本原理一、原子核按 I 数值分类二、空间量子化 核磁矩在外磁场空间的取向是量子化的。这种现象称为空间量子化。 三、共振吸收条件 n0 = n；磁性核；磁性核置于磁场中。 第三节 化学位移一、化学位移 在一定的辐射频率下，处于不同化学环境

37、的氢核，产生的核磁共振吸收频率不同的现象，称为化学位移。 1. 屏蔽效应（化学位移产生原因） 核外电子及其他因素对抗外加磁场的现象称为屏蔽效应（shielding）。 2. 化学位移的表示方法 （1）扫频法（H0固定）： （2）扫场法（n0固定）： 3. 影响化学位移的因素 （1）局部屏蔽效应（Local shielding）诱导效应(Induction)：氢核核外成键电子云产生的抗磁屏蔽效应。 （2）共轭效应 共轭效应使电荷分布发生变化。如苯环上的氢核被供（吸）电子基团（CH3 - ）取代时，由于p-p（p-p）共轭作用，将使供(吸)电子基团的邻位和对位氢核周围的电子云密度升高（降低），降低

38、（增大），向高（低）场移动。 （3）磁各向异性效应（Magnetic anisotropy） 氢核在分子中所处的空间位置不同，所受到的屏蔽作用不同的现象称为磁各向异性。这种磁各向异性主要存在于含有芳环、双键或叁键的化合物中。 （4）氢键效应 一般认为，形成氢键时，质子周围的电子云密度会降低所致（去屏蔽作用）。第4节 自旋偶合与自旋分裂1、 基本概念1. 自旋偶合：核自旋产生的核磁矩间的相互干扰。2. 自旋分裂：由自旋偶合引起共振峰分裂的现象。二、自旋裂分规律 1. n+1规律 某基团的氢与n个相邻氢偶合时将被分裂为n+1重峰，与该基团本身的氢数无关，称为n+1律。三、偶合常数发生简单的自旋偶合

39、分裂后，由分裂所产生的裂距称为偶合常数。用J表示，单位是Hz。四、核的等价性质 1. 化学等价 同一分子中化学位移相同的核。（化学等价质子具有相同的化学环境）。如CH4，TMS。 2. 磁等价（magnetic equivalence） 如果有一组化学等价核，当它与组外的任一磁核偶合时，其J相等，该组核为磁等价。 3. 磁等价核有下列特点 （1）组内核化学位移相等（化学等价核）；（2）与组外核偶合的J相等；（3）在无组外核干扰时，组内核虽有偶合，但不产生裂分。第5节 核磁共振波谱仪该部分内容为了解内容，要求略。第6节 核磁共振氢谱的解析一、1HNMR谱图上的信息 从1HNMR谱图上，可以得到化

40、学位移、偶合常数和阶梯式积分曲线参数。这些参数提供了含氢基团，核间关系和氢分布等方面的信息，这些信息与有机化合物的结构有着密切的关系。二、吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢核数目的关系 在1HNMR谱上，各吸收峰覆盖的面积与引起该吸收的氢核数目成正比。复习思考题：1. 图谱解析题已知化合物组成为C4H7BrO2，其1H图谱如下所示，测量各峰的积分高度，a为1.6cm，b为1.0cm，c为0.5cm，d为0.6cm，请推测出可能的结构？ 2. What is NMR spectroscopy？ 利用核磁共振波谱进行结构（包括构型和构象）测定、定性及定量分析的方法。 3. 什么是化学位移？ 在一定的

41、辐射频率下，处于不同化学环境的氢核，产生的核磁共振吸收频率不同的现象，称为化学位移。 4. NMR图谱左端和右端分别对应什么？ H0固定（扫频法），值大的氢核，共振吸收频率小，共振吸收峰应出现在低频区（右端）；反之，出现在高频区（左端）；固定照射频率（扫场法），值大的氢核，需要在较高的磁场下共振，共振峰出现在高场（右端）；反之，出现在低场（左端）。核磁共振谱的右端相当于低频、高场；左瑞相当于高频、低场。 5. 实际工作中，为什么化学位移一般以相对值表示？ （1）小，共振频率差异小，测量其绝对值困难。（2）屏蔽作用引起化学位移的大小与外磁场强度成正比，磁场强度不同的仪器中测量的数据也不同。第7节

42、 核磁共振碳谱该部分内容为了解内容，要求略。复习思考题：1. 在下列因素中, 不会使NMR谱线变宽的因素是 ( ) A 磁场不均匀 B 增大射频辐射的功率 C 试样的粘度增大 D 种种原因使自旋-自旋弛豫(横向弛豫)的速率显著增大答案：B2. 核磁共振的弛豫过程是 ( ) A 自旋核加热过程 B 自旋核由低能态向高能态的跃迁过程 C 自旋核由高能态返回低能态, 多余能量以电磁辐射形式发射出去 D 高能态自旋核将多余能量以无辐射途径释放而返回低能态答案：D3. 在下列因素中, 不会使NMR谱线变宽的因素是       

43、;        (      )     A 磁场不均匀    B 增大射频辐射的功率  C 试样的粘度增大  D 种种原因使自旋-自旋弛豫(横向弛豫)的速率显著增大答案：B4. 只有一组1H-NMR谱图信号和特定分子式的下列化合物, 可能的结构是什么?  

44、   A C2H6O    B C3H6Cl2    C C3H6O 答案：(1) C2H6O 为CH3-O-CH3     (2) C3H6Cl2为 (3) C3H6O 为CH3-CO-CH3 案例分析： 1. 一个沸点为72OC的碘代烷, 它的1H-NMR谱: d=1.8(三重峰, 3

45、H)和3.2(四重峰, 2H)试推测其结构并加以说明。答:=1.8(三重峰, 3H)和3.2(四重峰, 2H) , 这两个结合是典型的乙基峰, 而且该化合物沸点低.第八章 质谱法【目的要求】1掌握  质谱图；分子离子、碎片离子、亚稳离子、同位素离子；分子离子峰的确认、分子量的测定。2熟悉 质谱仪及其工作原理；分子式的确定。3了解  理裂解规律与分子结构的关系。【学习重点】 质谱法及其特点，质谱的形成过程，质谱法的基本原理，质谱的表示方法，质谱仪，离子源，质量分析器，离子检测器。质谱法及其特点，质谱法的基本原理，质谱

46、的表示方法，质谱仪结构。质谱中的主要离子:分子离子、碎片离子、亚稳离子和同位素离子等。分子离子峰的确认，分子离子的质量数的奇偶规律（氮律），相对分子质量的测定等。第一节 质谱法的基本原理一、质谱法 质谱分析法（Mass spectroscopy)：是利用多种离子化技术，将物质分子转化为离子，按其质荷比(m/z)的差异分离测定记录其信息，从而进行物质定性、定量和结构分析的方法。二、质谱法的特点 应用范围广（无机，有机，同位素分析）；不受试样物态的限制（气、液、固等）；试样用量少，灵敏度高（检测限可达1011g）；响应时间短，分析速度快，易于实现色质联用；信息直观（m/z）、丰富；仪器结构复杂，造

47、价高，且破坏样品。三、质谱法的基本原理 质谱法是应用离子化技术使物质分子失去外层价电子形成分子离子（molecular ion）和碎片离子：选择带正电荷的离子在电场或磁场的作用下按m/z的差异进行分离。按m/z的顺序对离子相对强度大小记录的图谱即为质谱。由于质谱中离子的质量和相对强度是物质所特有（代表物质的性质和结构特点），因此通过质谱可进行物质的成分和结构分析。第二节 质谱中的主要离子类型一、质谱中的主要离子类型 分子离子、碎片离子、亚稳离子和同位素离子等。 1. 分子离子 分子离子是分子失去一个价电子形成的正离子。 2. 同位素离子 同位素离子是由于同位素的存在所产生的不同质量的离子峰。第

48、三节 有机化合物的质谱分析一、分子离子峰的确认 1. 分子离子稳定性的一般规律 分子离子峰一般处在质核比最高的位置，但有时最高质核比峰不一定是分子离子峰。分子离子峰强弱与分子离子结构稳定性，顺序：芳香环共轭烯脂环烯直链碳氢化合物硫醇酮胺醚酸支链烃醇。在同系物中，相对分子质量越大则分子离子峰相对强度越小。 2. 分子离子的质量数服从奇偶规律（氮律） 这是因为在由C，H，0，N等元素组成的有机分子中，只有氮原子的化合价为奇数而质量数为偶数。 3. 最高质荷比离子与相邻离子间的质量差是否合理 若相差414个质量单位，该峰不是分子离子峰。因为裂解需要很高的能量。 4. 改变实验条件 在EI源中，若降低

49、电子轰击电压，则分子离子峰的相对强度应增加；若不增加则不是分子离子峰。 5. 注意某些样品会形成准分子离子峰 (MH)+峰（醚，脂，胺等），(MH)+峰（芳醛、醇等）。复习思考题：1. 什么是氮律？氮律是质谱分析中判断分子离子峰质量数的规律。A）由C、H、O组成的有机化合物，分子离子峰的质量数一定是偶数。B) 由C、H、O、N组成的化合物。C）含奇数个N，分子离子峰的质量是奇数。D）含偶数个N，分子离子峰的质量是偶数。2. 相对分子质量是如何测定的？一般，分子离子峰的质荷比即为该化合物的相对分子质量（整数部分相等）。3. 分子离子稳定性的一般规律是什么？顺序：芳香环共轭烯脂环烯直链碳氢化合物硫

50、醇酮胺醚酸支链烃醇。在同系物中，相对分子质量越大则分子离子峰相对强度越小。 第九章 波普综合解析【目的要求】1. 掌握运用所学的波普知识，对简单的有机化合物进行结构解析、四种波普法在结构解析中的应作用，各种波普法的特点。2. 熟悉各种谱图提供的基本信息3. 了解波普解析的一般程序【学习重点】掌握四种波谱法在结构解析中所起的作用；各种图谱解析要点、波普解析的一般程序。第一节 波普综合解析的程序一、四种波普解析的方法应用UV，IR，NMR，MS进行结构分析 UV：分子最外层价电子在不同能级跃迁产生的，取决于分子中含有双键数目，共轭的情况和几何排列。 IR:分子振动-转动光谱，反

51、应出特定的官能团和相关的化学键。 NMR：主要有1H NMR、13C NMR，  1H NMR：通过化学位移，偶合常数和共振峰面积积分，表达不同的氢核。 13C NMR：提供碳原子的信息。 MS：由分子离子峰和碎片峰，推断分子的结构，构成元素的种类和分子式。 2、 运用多种波谱法进行解析的程序1确定样品的纯度。 2确定分子式。确定分子式的方法有： (1) 质谱法或冰点下降法等测定未知物的分子量，结合元素分析结果可以计算出化合物的分子式。 (2) 

52、根据高分辨质谱给出的分子离子的精确质量数，查Beynon表或Lederberg表计算得出，也可根据低分辨质谱中的分子离子峰和M+1，M+2同位素峰的相对丰度比，查Beynon表来推算分子式。 (3) 由核磁共振13CNMR宽带去偶谱的峰数和峰的强度估算碳原子数，结合分子量，判断分子对称性。由偏共振去偶谱或DEPT谱得到与各碳相连的氢原子数，由1HNMR的积分曲线高度比也可认别各基团含氢数目比，确定化合物分子式。     可通过元素定性分析确定分子中是否含有杂原子，如含有N、S、X（卤素）等元素，还需测定其含量。分子是否含氧，

53、可从红外光谱含氧基团（OH、C=O、C-O等）的吸收峰判断。 3计算化合物的不饱和度。计算不饱和度对判断化合物类型很有必要。如不饱和度在13之间，分子中可能含有C=C、C=O或环，如不饱和度4，分子中可能有苯环。 4结构单元的确定。 5可能结构式的推导。 6化合物的确定。第2节 波谱综合解析示例学习多种波普解析综合运用实例复习思考题：1. 计算下列物质的值答：=215 + 30 + 39 + 5 +10 + 18 = 317 nm（31

54、4nm）答：=253 + 302 + 53 + 55  = 353 nm(355 nm)案例分析：1. 某化合物含C：66.7%，H：11.1%，其谱图如下，求其分子结构。答：                          &

55、#160;                                                 &

56、#160;          1.由质谱得分子式为C4H8O，计算不饱和度为1。在UV谱中有max295nm。=（0.28×72×100）/（106×1）=19吸收很弱，为典型的饱和醛、酮的吸收。在IR中，1715cm-1强吸收，为酮羰基，因2820，2740cm-1处无吸收。碳谱表明，四个C均不等价，208.8ppm为羰基碳。 .氢谱表明，2.4ppm,四重峰，2.09ppm单峰，1.04ppm三重峰，积分比2：3：3。表明有2个甲基，一个亚甲基。

57、60;6 综上所述，该化合物为2-丁酮。第十章 色谱分析法基本理论【目的要求】1掌握 色谱法的有关概念（术语）和各种参数的计算公式，包括保留值（保留时间、保留体积、调整保留时间及体积、死时间及死体积、保留指数），区域宽度（标准差、半峰宽和峰宽）；分配系数和保留因子的定义及二者之间的关系，保留时间与分配系数和容量因子的关系（色谱过程方程）；塔板理论，理论塔板高度和理论塔板数；速率理论。2熟悉 色谱过程；分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱和空间排阻色谱四类基本类型色谱的分离机制、固定相和流动相、影响组分保留行为的因素。 3了解 色谱法的分类及色谱法的发展。【学习重点】 色谱分析，色谱法的特

58、点，色谱法的分类及发展。色谱过程，色谱流出曲线，色谱定性和定量参数，分配系数与色谱分离。分配色谱法，吸附色谱法，离子交换色谱法，分子（空间）排阻色谱法。这些方法的固定相和流动相及洗脱顺序。塔板理论和速率理论，色谱流出曲线方程，塔板高度和塔板数，涡流扩散 (Eddy diffusion, A)，又称多径扩散，纵向扩散 (Longitudinal diffusion, B/u)，传质阻抗 (Mass transfer resistance, Cu)，流动相线速度（u）对塔板高度的影响。色谱的定性分析和定量分析的各种方法原理。第1节 色谱法概述一、基本概念 1. 色谱法 色谱法是一种物理或物理化学的分离分析方法。 2. 色谱法的特点 高灵敏度，高选择性，高效能，分析速度快，应用范围广。 3. 色谱法分类流动相与固定相的分子聚集状态；操作形式；色谱过程的分离机制。第2节 色谱流出曲线和有关概念1、 色谱过程 色谱过程: 组分分子在流动