《仪器分析》考试重点

《仪器分析》考试重点·光分析法导论光学分析法：基于电磁辐射与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。可分为光谱法和非光谱法两大类。一、电磁辐射的基本性质：1、

电磁辐射（电磁波）以接近光速（真空中为光速）传播的能量；2、

电磁辐射具有波动性和微粒性。二、光谱法分类按光谱产生方式：吸收光谱、发射光谱、散射光谱按照产生光谱的物质类型：原子光谱、分子光谱、固体光谱按光谱的性质和形状：线光谱、带光谱、连续光谱·紫外-可见光谱法（200-800nm光谱区内的分子吸收光谱）一、紫外-可见光谱仪的原理：产生于价电子在电子能级间的跃迁。（当一束波长范围为200-800nm的紫外-可见光照射分子时，若分子中的某些价电子的能级差恰好等于某一波长的光能量时，则该波长的光就会被该物质选择性的吸收，价电子就会从基态跃迁到激发态。）分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。价电子跃迁的同时，伴随着核振动、分子自身转动能级的跃迁（带状光谱）。二、紫外-可见光谱仪的基本构成及作用光源→单色器→样品室→检测器→信号指示系统光源：提供入射光。（紫外光区主要采用氢灯和氘灯；可见和近红外区常用钨灯和碘钨灯）单色器：将光源辐射的复合光分解为单色光的装置。样品室：放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。（吸收池主要有石英池和玻璃池两种。石英池适用于可见光区和紫外光区，玻璃池只用于可见光区）检测器：测量单色光透过溶液后光强度变化的装置。信号指示系统：将检测器输出的信号放大并显示出来。三、紫外-可见光谱仪的类型及主要区别单波长光谱仪：结构简单、操作方便、价格便宜、适用于常规分析，但测定结果易受电源波动影响。双波长光谱仪：自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。主要区别：双波长光谱仪采用两个单色器。·红外吸收光谱法（0.8-1000mm光谱区内的分子吸收光谱）一、红外光谱的形成过程和产生条件：形成过程：样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。产生条件：1、照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同。

2、辐射与物质间有耦合作用（偶极矩发生变化）。二、红外光谱法样品的要求：1、必须预先将样品提纯到98%以上。2、样品不能含水分。3、所用溶剂必须对红外光无吸收。三、红外光谱仪分类：色散型红外光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪1、

色散型红外光谱仪：光源：硅碳棒、能斯特灯样品池：NaCl、KBr等材料单色器：光栅（傅里叶变换红外光谱仪不需要分光）检测器：真空热电偶（傅里叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉汞(MCT)检测器）2、

傅里叶变换红外光谱仪的优点①扫描速度快②灵敏度高③分辨率高④测定的波谱范围宽⑤适合与各种分析仪器联用·原子吸收光谱法一、原理：基于蒸汽相中被测元素的基态原子对其共振辐射的吸收强度来测定试样中被测元素含量的方法。二、原子吸收谱线变宽的原因及对测量的影响①自然变宽②多普勒变宽（热变宽）③压力变宽④场致变宽⑤自吸变宽无论哪一种因素引起谱线变宽，其结果都导致原子吸收分析灵敏度下降。三、原子吸收光谱仪的组成光源→原子化器→单色器→检测系统→工作站光源：发射待测元素的特征谱线。（空心阴极灯）原子化器：产生气态的基态原子，以便吸收特征谱线。单色器：将欲测谱线发出并投射到检测器中。检测系统：将光信号转化为电信号。工作站：显示出经检测器放大后的信号。四、原子吸收光谱的产生过程锐线光源发射出待测元素特征谱线被原子化器中待测元素原子核外电子吸收后，经光学系统中的单色器，将特征谱线与原子化器中产生的复合光谱色散分离后，检测系统将特征谱线强度信号转换成电信号，通过工作站读出数据。五、原子吸收光谱的干扰及消除1、

光谱干扰（光源、原子化器）①在分析线附近有单色器不能分开的待测元素的邻近线。另选分析线来抑制这种干扰。②空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。换用纯度较高的单元素灯减小干扰。③灯的辐射中有连续背景辐射。进行背景校正（连续光源背景校正法、塞曼效应背景校正法）。2、

物理干扰：物理干扰是指试样溶液物理性质变化而引起吸收信号强度变化，属于非选择干扰。消除方法：①配制与待测试液基体相一致的标准溶液，这是最常用的方法。②当配制与待测试液基体相一致的标准溶液有困难时，需采用标准加入法。③当被测元素在试液中浓度较高时，用稀释溶液的方法来降低或消除物理干扰。3、化学干扰：指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应，主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。采用选择合适的原子化方法、加入释放剂、保护剂、消电离剂、基体改进剂等方法消除干扰。六、石墨炉原子化法的工作原理及特点原理：电源向两极施加低电压（10-24V），大电流（可达300A）通过石墨管，石墨管被加热而使试样原子化。电源分干燥、灰化、原子化和净化四个阶段对石墨管升温。优点：原子化程度高，试样用量少（1～100μL），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12g/L。缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。·色谱法导论原理：基于混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，使其在流动相和固定相之间的分配系数或吸附系数的不同而形成差速迁移，导致各组分分离。色谱理论：组分保留时间：色谱分配过程的热力学因素控制；（待测组分和固定相的结构和性质）色谱峰变宽：色谱分配过程的动力学因素控制；（两相中的运动阻力，分子扩散）

·气相色谱法一、原理：主要是利用物质的沸点、极性及吸附性的差异来实现混合物的分离。（广泛应用于气体和易挥发物质的分析）二、气相色谱仪的构成及各部作用1、

载气系统（气源、净化干燥管和载气流速控制器）：提供纯净的、压强和流量稳定、可调的载气的密闭管路系统。（氮气、氦气、氢气）2、

进样系统（进样口+气化室）：将试样送入色谱柱。3、

分离系统（色谱柱+柱箱）：将试样中的各部分有效地分离开。色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱4、温度控制系统：气化室＞检测器＞色谱柱5、检测系统三、常用的气-固吸附色谱固定相及其适用范围气-固色谱分析中的固定相是一种具有多孔性及较大表面积的吸附剂颗粒。主要有强极性的硅胶：永久性气体、低级烃、极性随活化温度而异。弱极性的氧化铝：烃类及有机异构体，低温下可分离氢同位素。非极性的活性炭：永久性气体、低沸点烃类，不适合分离极性化合物。特殊作用的分子筛：永久性气体、惰性气体。四、气-液色谱固定液的要求及选择原则气-液色谱固定相是将固定液涂复在载体表面构成。（载体+固定液）一般使用硅藻土载体。按制造方法不同分为红色载体和白色载体。对固定液要求首先是选择性好，应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力。另外还要求固定液有良好的热稳定性和化学稳定性；对试样各组分有适当的溶解能力；在操作温度下有较低蒸气压，以免流失太快。按照“相似相溶”的原则选择与试样性质相近的固定液。五、气相色谱检测器1、热导检测器（TCD）：根据不同物质具有不同热导系数这一原理而设计。对所有物质都有响应，是通用浓度型检测器。2、氢火焰离子化检测器（FID）：它对含—CH有机物灵敏度很高，是质量型检测器。3、电子捕获检测器（ECD）：仅对具有电负性的物质有响应（如卤素、硫、磷、氮、氧）。4、火焰光度检测器（FPD）：对磷、硫化物有高度响应的选择性检测器。5、氮、磷检测器（NPD）：只对含磷和含氮化合物有很高的响应，是电离型检测器。·高效液相色谱法一、高效液相色谱的固定相和流动相固定相：分为刚性固体（二氧化硅）和硬胶（聚苯乙烯与二乙烯基苯交联而成）两大类。流动相：有机溶剂、水溶液、缓冲液、数种不同溶剂混合而成。三、高效液相色谱的主要类型及选择1、

液-固吸附色谱法原理：吸附色谱法是利用有吸附活性的吸附剂作为固定相，根据吸附剂对样品不同组分产生不同的吸附力以及流动相（有机溶剂）对吸附在固定相上的样品不同组分有不同的洗脱力进行分离的方法。2、

化学键合相色谱法原理：通过化学反应将各种不同的有机分子键合到硅胶（载体）表面的游离羟基上，而生成化学键合固定相。键合相的极性大于流动相的极性为正相键合相色谱法，适用于分离中等极性化合物。键合相的极性小于流动相的极性为反相键合相色谱法，适用于分离极性较小的样品。3、

离子交换色谱法原理：固定相为离子交换树脂，流动相为缓冲液。树脂上具有固定的离子基团及可交换的离子基团，当流动相带着组分离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换离子基团进行可逆交换，根据组分离子对树脂亲和力不同而分离。※离子色谱法与离子交换色谱的区别是在离子交换分离柱后加一根抑制柱，抑制柱中装填与分离柱电荷相反的离子交换树脂。4、体积排阻色谱原理：按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙，由其中通过，出峰最慢；中等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快。固定相：凝胶。四、高效液相色谱仪的组成1、

高压输液系统：贮液系统、流动相脱气、高压泵、梯度洗脱装置。2、

进样系统3、

分离系统：色谱柱、柱箱4、

检测系统：示差折光指数检测器（通用型）、紫外-可见光检测器、光二极管阵列检测器（立体图）、荧光检测器、电导检测器。五、高效液相色谱分离条件的选择1、

相对分子量：分子量小于200的一般选用气相法；200~200