中级仪器分析复习

第一章分子荧光光谱法去活化过程处于激发态的分子是不稳定的，可通过几种不同的途径回到基态，这一过程称为去活化。（1）振动驰豫（溶液中分子之间通过碰撞，受激溶质分子向溶剂分子转移过剩的振动能量，以10-13~10-11秒的速度，通过非辐射跃迁而降至同一能态的最低振动能级.）（2）荧光发射（3）内转移（4）体系间的系间窜跃荧光发射处于第一激发单重态最低振动能级的分子,有几种可能的去活化过程发生，其中之一是在10-9〜10-7秒左右的时间内发射光量子回到基态的各振动能级荧光效率也称为荧光量子产率,表示物质发射荧光的本领，为发出荧光量子数和激发光量子总数的比值。荧光效率（总数的比值。荧光效率（申）=发射荧光的分子数

激发的分子总数什么样的物质会发生荧光？荧光和物质分子结构的关系1•具有共轭双键结构体系的分子容易发荧光；其共轭度愈大，K电子越易被激发，分子的荧光效率也将越大，荧光发射光谱向长波长方向移动。2.具有刚性平面结构的分子，具有较强的荧光。3•芳环化合物上不同取代基影响该芳环化合物的荧光强度和荧光光谱。给电子基团常常使荧光增强，吸电子基团会减弱甚至破坏荧光；另外将原子序数大的原子引入到冗电子体系中常使荧光减弱。取代基之间若能形成氢键的，则荧光加强，反之则荧光减弱。自吸现象原子在高温时被激发,发射某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射的现象。荧光猝灭荧光猝灭是发光分子与溶剂或溶质分子之间所发生的导致发光强度下降的物理或化学作用过程。荧光定量公式F=K・c当激发光（入射光）强度I0一定，并且溶液浓度c很小时，荧光强度与荧光物质浓度成正比荧光光度计有四大部分：激发光源、样品池、测量荧光的检测器及用于选择激发波长和荧光波长的滤光片或单色器。激发光源：在紫外可见光区，可供荧光激发用的光源很多：钨灯、碘钨灯、氢灯、氘灯、汞灯、氙灯等。要求：光源稳定并具有一定强度。稳定与否直接影响测量的重复性和精确度而强度则影响测定的灵敏度。样品池：样品池必须用低荧光的材料制成，通常采用石英，形状为方形或长方形。单色器：较精密的荧光分光光度计一般采用光栅作单色器，第一激发单色器用于选择激发波长；第二发射单色器用于分离出荧光发射波长。检测器：荧光的强度通常较弱，因此要求检测器具有较高的灵敏度。一般由光电管和光电倍增管作检测器，检测方向与激发光成直角。（由光源发射的光经激发单色器得到所需的激发波长I0,经样品池后，一部分光能被荧光物质吸收，透光强度为I；荧光物质被激发后,发射荧光F。为消除入射光的影响，荧光测量通常在与激发光成直角的方向上进行。）化学发光与生物发光化学发光不是由光、热或电能激发物质产生辐射，而是通过化学反应进行的。生物发光是指产生于生物体系中的化学发光。第三章原子发射光谱分析光源的分类常用的光源有火焰、电弧、电火花和一些新的光源⑴直流电弧为光源中最简单的一种。它采用上下两个电极，对其施加一定的直流电压（220〜380v,5〜30A）,使两极之间产生高温电弧；若待测样品为导体，则其本身可做成一个电极，借电弧的高温使试样电极蒸发进入电极间隙而被激发。若待测样品为粉末或液体，则采用其它方式（如装入电极头的孔穴中）引入电极间隙。由于该电极的温度较高（蒸发温度）…易于使试样蒸发，所以这种光源适合于难挥发的元素、矿石及微量杂质的定性分析，不适于低熔点金属及合金分析；分析时灵敏度较高，背景小。缺点：直流电弧产生的弧光游离不定，稳定性和重现性较差，不宜于定量分析；激发温度为4000〜7000K。（2） 交流电弧其中应用较多的是低压交流电弧。两极间的电压是110〜220v,利用高频放电使电极间隙击穿引燃电弧，使试样激发。激发温度可达4000〜7000K；由于放电时电极的温度较低，所以电极蒸发能力差，分析的绝对灵敏度比直流电弧低；但交流电弧的稳定性、重现性和精确度都较好，适用于定量分析。（3） 高压火花利用高压（8~15kv）给电容充电，当充电电压达到电极间隙的击穿电压时，产生火花放电；利用高压（8~15kv）给电容充电，当充电电压达到电极间隙的击穿电压时，产生火花放电；且放电的稳定性和再现性较好。特点：激发温度较高，接近104K，有利于难激发元素的测定和定量分析；但由于每次放电后间隙时间较长，所以电极头温度较低，适合分析低熔点试样。（4） 电感耦合等离子体焰炬ICP所谓等离子体是指内部电离了的但在宏观上呈电中性的物质；力学性质与普通气体相同，但电磁学性质与普通气体相差甚远。ICP是利用高频感应激发的光源，外观上与火焰相似，目前被认为是发射光谱中分析样品最有发展前途的激发光源之一。ICP由三部分组成：高频发生器和感应圈，炬管和供气系统，试样引入系统三部分组成。ICP如何让检测:使用一感应线圈产生电火花触发少量气体电离，则电离所形成的少量电子和离子因为管内轴向磁场的作用，在管内空间闭和回路中作高速运动，高速运动的粒子再与氩原子碰撞使其电离，在管内很快形成等离子体；由于管内磁场方向每秒改变3000万次，闭和回路中高速运动的粒子受到极大阻力，产生大量焦耳热，于是在管内形成一个高温火球，用氩气将高温火球吹出管口形成等离子焰炬ICP为什么具有较高灵敏度；a•原子化条件极为良好，有利于难熔化合物的分解和元素激发，对大多数元素都有很高的分析灵敏度。b.等离子体外层电流密度最大，中心轴线上最小，与此相应，表层温度最高，中心轴线上温度最低，有利于从中央通道进样而不影响等离子体的稳定性；c.ICP中电子密度很高，所以碱金属的电离在ICP中不会造成很大的干扰。d.ICP为无极放电，没有电极的污染。e.ICP一般以氩气作工作气体，由此产生的光谱背景干扰较少。选择光源时主要从蒸发温度、激发温度及放电稳定性三方面考虑，才能取得较理想的效果。发射光谱如何进行定性和定量分析原子发射光谱分析是测量电子能级跃迁时发射谱线的波长和强度，来进行定性和定量分析。是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分，不同物质有不同元素的原子所组成，而原子都包含着原子核及核外运动着的电子，在正常情况下，原子处于稳定的基态,能量最低。由于原子的能级很多，原子在被激发后，其外层电子有不同的跃迁，每条发射谱线的波长，取决于跃迁前后两个能级之差，即：E=E2-E1=hv=hc/九进行分析时，物质在激发光源（火焰、电弧、火花或等离子体）的作用下，处于高温的气态，一般都能离解为原子或离子，被激发后发射出的光谱属于线状光谱，能量是不连续的。所谓光谱分析就是识别这些元素的特征谱线来鉴别某元素是否存在（定性分析）；而其谱线强度又与试样中该元素的含量有关，因此可用来测定元素含量（定量分析）。进行光谱的定性和定量分析的仪器:光谱投影仪和测微光度计测微光度计（黑度计）用来观察感光板上所记录的谱线黑度。光谱分析时，照射至感光板上光线强度越大，照射时间越长，则感光板上的谱线越黑。常用黑度来表示谱线在感光板上的变黑程度。

光谱定量分析一一罗马金公式通常谱线强度I与组分浓度c两者的关系用下述经验式表示1二式中a,b是两个常数，a是与试样的蒸发、激发过程及试样组成等有关的一个参数;b称为自吸系数，它的数值与谱线的自吸收程度有关，所以只有控制一定的实验条件，在一定的待测元素含量的范围内，a和b才是常数。（为什么绝对强度不能测？因为罗马金公式系数受到限制，所以只能测相对强度）此曲线分为三部分：AB段一曝光不足段，该段曝光量较低,感光板黑度随曝光量变化较小，所以不适合分析用。BC段―曝光正常段，S*lgH,定量测定工作应在这一区域进行，测定的灵敏度、准确度都较好。CD段一曝光过度段，此段曲线表明曝光量虽然很足，但黑度值不再增加，也不适于分析用。而光谱的定量分析应在正常曝光段内进行，因为该区域S-lgH，斜率恒定。令此斜率为丫，则y=tga，此处丫称为感光板的反衬度,是感光板的重要特性之一，在曝光量变化相同数值的情况下，Ty的感光板，S变化量大；切的感光板，S变化量小。（定量分析，，大一点好,定量灵敏度高一点；定性分析，.一y..小一点妊，定性宽一点,…看得出）发射光谱总的仪器由光源、分光系统（光谱仪）以及观察系统。第四章高效液相色谱分析HPLC的主要类型液-液色谱法、液-固色谱法、离子交换色谱法、离子对色谱法、离子色谱法和空间排阻色谱法等。1•液-液分配色谱法正相液-液分配色谱：用于分离极性较强的水溶性样品，非极性或弱极性的物质不易被保留出峰较早。反相液-液分配色谱：用于分离水溶性较差的样品，出峰次序与正相的相反，极性组分先被洗脱。（常规用，压力小粘度小）液液分配色谱的特点：色谱柱制备的重现性较好。缺点：分离过程中由于流动相通过色谱柱时的机械冲击力，固定液会不断流失而导致柱的保留行为发生变化。2•液-固色谱法流动相为液体，固定相为吸附剂。根据物质对组分分子吸附作用的不同来进行分离。该方法适用于分离脂溶性试样，对具有不同官能团的化合物和异构体有较高的选择性。缺点：由于非线性等温吸附常会引起峰的拖尾现象。3•离子交换色谱法该方法是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中携带相同电荷的组分离子进行可逆交换，依据这些离子对交换剂的不同亲和力而进行分离。凡是在溶剂中能电离的物质通常都可用离子交换色谱法进行分析。主要用来分离离子或可离解的化合物4•离子对色谱法该方法是将一种（或多种）与待测分子电荷相反的离子（称为对离子或反离子）加到流动相或固定相中，使其与待测离子结合形成疏水性离子对化合物，从而控制待测离子的保留行为。5•空间排阻色谱法试样中的大分子不能进入胶孔而受到排阻，直接通过柱子首先在色谱图上出现谱图；小分子试样可以进入胶孔并渗透到颗粒中，这些组分在柱上的保留值最大，在色谱图上最后出现。特点：（1）试样峰全部在溶剂的保留时间前出峰，在柱内的停留时间短，故柱内峰扩展比其

他方法小得多。(2)固定相和流动相的选择简便。(3)适用于分离相对分子质量差别在10%以上的试样分子。高效液相色谱法与气相色谱法异同HPLC与GC相比较的其突出优点：1.用GC法进行分析，样品须先气化，目前已知的有机物中，能直接采用GC法进行分析的仅占20%。而HPLC法则不受此限制，尤其适合于分析生物、医学方面的大分子及离子型化合物o2.HPLC方法中，有两个相与样品分子相互作用，而GC方法中一般认为只有一个相与样品分子相互作用。所以HPLC的选择性大大提高。3.HPLC方法中，因为在常温下进行分析，因此固定相的选择比GC多；另一方面可提高色谱的分离效率。4.HPLC方法中，可使用灵敏度较高的光度检测器，而在GC方法中则无法使用。5.HPLC方法中，样品可以回收，而GC方法中样品回收则较困难。高效液相色谱由贮液瓶、高压泵(梯度洗提装置)、进样器、色谱柱(恒温器)、检测器、记录仪组成。主要部件的简述：1.高压泵：其作用是输送载液(流动相)。2.梯度洗提装置3.进样装置：流路中为高压力工作状态，通常使用耐高压的六通阀进样装置4.色谱柱5.检测器：要求：灵敏度高，重现性好，响应快，线性范围宽，适用范围广，死体积小。常用的检测器：(1)紫外光度检测器(UV)(2)差示折光检测器该检测器是继UV检测器之后，第二种广泛使用的液相色谱检测器。光源1射出光线由透镜2聚焦，透过遮光板4的狭缝，经反射镜5反射后，由透镜6汇聚两次,穿过工作池7和参比池8被平面反射镜9反射出来，成像于棱镜11的棱口上，浓度检测器。灵敏度为10-7gmL-1o缺点：对温度变化很敏感，，此检测器不能用于梯度洗浓度检测器。灵敏度为10-7gmL-1o缺点：对温度变化很敏感，，此检测器不能用于梯度洗高效液相色谱法的理论基础基本与气相色谱法相同，但也有不同之处。两者的主要区别就在于流动相的不同。根据速率理论，HPLC中影响柱效的因素如下：1•涡流扩散项He(对液相色谱可以忽略)2•纵向扩散项Hd3.传质阻力项(液相色谱)总结：HPLC速率方程式形式与GC一致，其主要区别在于HPLC纵向扩散项(Hd)可以忽略不计，影响柱效的主要因素