山大仪器分析知识点

第一章绪论重点内容概要1．仪器分析的分类与特点仪器分析分为电化学分析、色谱分析、光分析、质谱分析及热分析五大部分。电化学分析包括电位分析、电导分析、库仑分析及伏安分析；色谱分析包括气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱、薄层色谱和毛细管电泳等；光分析(光谱法和非光谱法)包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、x射线光谱法、分子荧光和磷光光度法、化学发光分析法、紫外一可见光谱法、红外光谱法、拉曼光谱法和核磁共振波谱法等。仪器分析的特点：①速度快；②灵敏度高；③重现性好；④样品用量少；⑤选择性高。局限性是仪器装置复杂，相对误差较大。2．分析化学发展的三个阶段通常将分析化学的发展分为三个阶段或三次变革：阶段一：20世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成了分析化学的理论基础，使分析化学由一门操作技术变成一门科学，形成了分析化学的第一次变革。阶段二：20世纪40年代以后，由于物理学、电子学的发展，半导体材料工业和原子能工业生产的需要，使仪器分析处于大发展时期。这时期的一系列重大科学发现，为仪器分析的建立和发展奠定基础。仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。阶段三：20世纪80年代初出现了以计算机应用为标志的分析化学第三次变革。3．计算机对仪器分析发展的促进作用计算机对仪器分析发展的促进作用表现在：促进了仪器分析自动化；促进新型分析仪器的出现；实现分析仪器的智能化和网络化。4．仪器分析中的计算机应用的主要方面仪器分析中的计算机应用的主要方面包括：计算机控制下的数据采集；计算机自动控制；计算机数据处理；专家系统与人工智能；网络技术与虚拟技术等。5．信息和熵设一事件有几种可能性，各自的概率为pi，Shannon定义信息熵为(1-1)熵是事件不确定程度的度量，不确定程度越大，熵就越大。对于一个概率密度为p(x)的连续型分布熵的定义为(1-2)信息量I为(1-3)如果事件发生后的概率不等于1，即它是不确定的，则信息量可表示为（1-4）式中qi是事件发生后的概率。分析化学实验过程获取信息，使系统的不确定程度减小，信息量就是熵减少的量，即（1--5）若经过实验后的结果完全确定，即实验后的熵等于零，则（1--6）即经过这样一个实验后，得到了最大信息量。6．分析化学实验中信息量与熵定性分析实验中，通常要判断某一组分是否存在。因实验前并无任何信息，是否存在的概率各为1／2。则H0=1bit。实验后，是否存在得到确定，则H=0。故信息量I=H0—H=lbit在定量分析实验中，如果实验前知道某一组分的大致范围，即p(x)均匀地分布在(x1，x2)区间内，则（1--7）由于分析中偶然误差的存在，使结果不可能为一定值而呈正态分布。设其标准偏差为σ，则（1--8）于是信息量为（1--9）σ越小，信息量越大。因此实验中可通过减少干扰和噪声、提高仪器灵敏度及增加测定次数等途径来增大信息量。7．分析仪器的信息量分析仪器的最大信息量是其提供信息的能力。分析仪器通常有一测定上限cmax，当待测组分浓度高于此值时，不能用该仪器进行测定。该仪器实验前的熵为（1--10）△c为仪器能分辨的最小浓度差，仪器的实际信息量为（1--11）8．仪器的效率和剩余度仪器的效率可用剩余度来衡量。剩余度R的定义式为（1--12）剩余度是熵偏离其最大值的度量。熵的一个重要性质是当所有的可能性都是等概率时，熵有最大值。在定量分析中，如果试样中待测组分的含量完全是未知的，则其可能的含量为0％～100％，故（1--13）分析时，一般样品的大致含量范围总是知道的，设其范围为x1～x2，则（1--14）故（1--15）在分析仪器中，剩余度常被定义为（1--16）即它是分析过程中被保留，未被利用的信息量的度量。剩余度大表示该仪器的效率低。9．信号与噪声、本底信号与空白信号仪器分析中，信号定义为分析仪器的响应，理想的情况是仪器仅对待测组分有响应，但由于仪器本身的不足及干扰，分析过程往往会产生信号的波动，即随机噪声。这种随机噪声叠加在响应信号上而增加了信号的不确定性。可通过增加平行测定次数降低随机噪声。本底信号：没有试样时，仪器产生的信号。空白信号：当试样中无待测组分时，仪器所产生的信号。空白信号与本底信号的不同，前者主要是由试样中待测组分之外的其他组分引起。定量分析前需要对试样进行预处理，使空白信号接近本底信