现代仪器分析重点笔记.docx

仪器分析和化学分析的区别：从原理看。根据化学反应及计量关系。根据物质的物理或物理化学性质、参数及变化规律。从仪器看。主要为简单玻璃仪器。较复杂、特殊的仪器。从操作看。多为手工操作、较繁琐。多为开动仪器开关、操作简单易实现自动化。从试样看。样量多，破坏性分析。样量少、有的非破坏性分析，可现场或在线分析。从应用看。常量分析、定性、定量。微量、痕量的组分分析，状态、结构等分析。比较原子光谱和分析光谱。原子光谱：由于原子外层电子能级发生变化而产生的辐射或吸收的光谱。分子光谱：由于分子中电子能级、分子振动能级、分子转动能级发生变化而产生的辐射或吸收的光谱。原子光谱特征：线光谱。分子光谱特征：带状光谱或连续光谱。比较吸收光谱与发射光谱。吸收光谱：物质中分子、原子及强磁场中的原子核吸收了特定的光子后，由低能态跃迁至高能态，将所吸收的光辐射记录下来得到的光谱。分为分子吸收光谱、原子吸收光谱、核磁共振光谱。发射光谱：吸收了光能处于高能态的分子或原子其寿命很短，当它们回到基态或较低能态时重新以光辐射形式释放出来由此获得的光谱。分为原子发射光谱、分子发射光谱、X-射线发射光谱。发射光谱特征：在暗背景上有明亮的谱线或谱区。吸收光谱特征：在连续的亮背景上有有暗线或暗区。光分析法优点。检测的选择性和灵敏度有了很大提高；大大冯妇了检测信息量，增强了多组分同时检测的能力；应用范围不断扩大。原子发射光谱优缺点。多元素同时检测能力；灵敏度高；选择型好；准确度较高；试样用量少，测定范围广。有一定的局限性，它一般只用于元素总量分析，而无法确定物质的空间结构和官能团，也无法进行元素的价态和形态分析，而且一些常见的非金属元素谱线在远紫外区，目前一般的光谱仪尚无法检测。气象色谱法特点。选择性高；灵敏性高；分离效能高；分析速度快；应用范围广。原子吸收光谱法的优缺（AAS）：优：灵敏度高。选择性好。精密度和准确度高。测定元素多。需样量少，分析速度快。缺：测定不同元素用不同的灯更换不太方便。价格比较昂贵。对多数非金属元素还不能直接测定。紫外可见吸收光谱法特点（UV-VIS）：灵敏度高 ：适于微量组分的测定。准确度较高 ：1%-5%。方法简便：操作容易，设备简单，分析速度快。应用广泛：定量分析，结构分析。质谱分析（MS）的特点：是唯一可以确定分子式的方法。灵敏度高:微克级或更少的样品，检出限可达1014g。根据各类有机化合物分子的断裂规律，质谱中的分子碎片离子峰可提供有机化合物结构的丰富信息。仪器分析的特点：1灵敏度高，检出限低。2选择性好，适于复杂组合试样的分析。3操作简便，分析速度快，易于实现自动化和智能化。4应用范围广，不但可以作组分及含量的分析，在状态、结构分析上也有广泛的应用。5需要价格比较昂贵的专用仪器，并且仪器的工作条件要求较高。原子发射光度计组成部分：激发源（为试样蒸发、原子化和激发提供所需的能量）、分光系统（将样品中待测元素的激发态原子（或离子）所发射的特征光经分光后，得到按波长顺序排列的光谱）和检测系统（将原子的发射光谱记录和检测出来，以进行定性或定量分析）。原子吸收分光光度计的组成：光源（发射待测元素的特征谱线）、原子化器（将试样中的待测元素转化为基态原子，以便对特征光谱线进行吸收）、分光系统（将待测元素的分析线与干扰线分开，使检测系统只能接受分析线）和检测系统（把单色器分出的光信号转化为电信号，经放大器放大后以透射率或吸光度的形式显现出来）.紫外可见分光光度计的基本构造：光源、单色器、吸收池、检测器和显示器。气象色谱仪的组成:气路系统（是一个载气连续运行的密闭管路系统）、进样系统（包括气化室和进样装置。是将液体试样瞬间气化）、分离系统（在色谱柱中混合试样的分离）、检测系统（将经过色谱柱分离的各组分，按其特性和含量转变成易于记录的电信号装置）、记录系统（采集并处理检测系统输出的信号，显示和记录色谱分析结果）、温控系统（色谱柱恒温箱、气化室和检测器都需要加热和控温）。质谱仪的基本组成及各自的作用。1进样系统：可用不同的方式将待分析的气体、液体及固态样品引进离子源（电离室）。2离子源或电离室：作用：将试样的原子、分子电离成离子，是质谱仪的核心。3质量分析器：作用：将在离子源中产生并加速了的离子，按其质荷比不同加以分离并排列成谱。4检测器：对试样进行检测。高效液相色谱仪组成。高压输液系统：贮液罐、高压输液泵、梯度洗脱装置。进样系统：进样器进样、阀进样、自动进样器、停留进样。色谱分离系统：色谱柱管和固定相。检测系统：紫外吸收检测器、二极管阵列检测器、荧光检测器、电化学检测器、示差折光检测器。影响紫外可见吸收光谱的因素：1）共轭效应： 共轭使吸收峰波长长移，吸收强度增加的现象。2）助色效应：助色团的n电子与发色团的 电子共轭，使吸收峰波长长移，吸收强度增加的现象。3）超共轭效应：烷基的 电子与共轭体系中的 电子共轭，使吸收峰波长长移，吸收强度增加的现象。4）溶剂效应：由溶剂的极性强弱引起吸收峰波长发生位移，吸收强度和形状发生改变的现象。5）空间效应：由于空间障碍，妨碍两个发色团处在同一平面，使共轭程度降低，吸收峰向短波方向移动。为什么使用空心阴极灯。为了测定待测元素的极大吸收，必须使用待测元素制成的锐线光源。对锐线光源的要求：发射线的宽度要明显小于吸收线的宽度；辐射应有足够的强度，以保证有足够高的信噪比；辐射应有足够的稳定性；光谱纯度要高，在光源通带内无其他干扰光谱。空心阴极灯的特点：发射锐线光源；发射强度足够大；光谱强度高，辐射稳定；操作方便，使用寿命长。空心阴极灯工作原理：在放电管的两个极加足够高的电压时，电子将从空心阴极的内壁射向阳极，并在运动过程中与充入的惰性气体原子相互碰撞而使之电离，产生带正电荷的惰性气体离子。该正离子在电场作用下，高速射向阴极，使阴极表面金属原子溅射出来。溅射出来的原子再与电子、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发。处于激发态的离子不稳定，很快就会返回基态，并以光的形式释放出多余的能量，产生待测元素的特征光谱。光谱的原理。分子跃迁其能量变化值为E总，则：E总=E0+E平+E转+E振+E电。与光谱有关的是：E光=E转+E振+E电。E转转动能级：远红外；微波区。E振振动能级：近红外；中红外。E电电子能级：紫外；可见区。原子吸收光谱原理。原子处于基态，当通过基态原子的某种辐射线所具有的能量恰好符合该原子从基态跃迁到激发态所需的能量时，该基态原子就会从入射辐射中吸收能量，产生原子吸收光谱。这种选择性吸收的定量关系服从式：E=hv=hc/。紫外光谱法原理。一束紫外可见光通过一透明的物质时，当光子的能量等于电子能级的能量差时，则此能量的光子被吸收，电子由基态跃迁到激发态。物质对光的吸收特征，可用吸收曲线来描述。以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，得到的A-曲线即为紫外-可见吸收光谱。质谱分析法原理。使待测的样品分子气化，用具有一定能量的电子书轰击气态分子，使气态分子失去一个电子而成为带正电的分子离子。分子离子还可以断裂成各种碎片离子，所有的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比大小依次排列而得到谱图。色谱法原理。当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用，由于混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推动力作用下，各组分在固定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。光谱定性分析。就是根据光谱图中是否有某元素的特征谱线出现来判定样品中师父含有某种元素。包括纯样光谱比较法、铁光谱比较法（是以铁的光谱线作为波长的标尺，将各个元素的最后线按波长位置标插在铁光谱相关的位置上，制成元素标准光谱图。如待测元素的谱线与标准光谱图中标明的某元素谱线重合，则可认为可能存在该元素。光谱定量分析。是根据试样光谱中的待测元素的谱线强度来确定元素浓度的。内标法，是在待测元素的谱线中选一条谱线作为分析线，然后在基体元素或在加入固定量的其他元素的谱线中选一条非自吸谱线作为内标线，两条谱线构成定量分析线对。三标准试样法，标准加入法。定量分析方法。标准曲线法：配置一系列标准溶液，在给定的实验条件下，分别测得其吸光度A，以A为纵坐标，待测元素相应的浓度c为横坐标，绘制A-c标准曲线。在相同实验条件下，测出待测试样溶液的吸光度，在标准曲线上查出其浓度即可求出待测元素的含量。标准曲线法的优点是大批量样品测定非常方便。色谱法定性分析。用标准物质对照：保留值法，相对保留值法，加入已知物增加峰高法，双柱法。利用保留值指数定性。与其他方法结合起来定性。色谱法定量分析。归一化法、内标法、外标法。原子吸收谱线的轮廓与变宽：原子吸收谱线是具有一定宽度、轮廓、占据一定频率范围的光谱线。由于其宽度很窄，一般难以看清其形状，习惯上称之为谱线。表示原子吸收线轮廓的特征量是吸收线的特征频率和我宽度，特征频率是指极大吸收系数所对应的频率。吸收线的宽度是指极大吸收系数一般处吸收线轮廓间的频率差，由陈半宽度。原子吸收线的宽度受多种因素影响：1自然宽度2多普勒变宽：多普勒变宽是由原子不规则的热运动引起的。3压力变宽：吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变宽，称为压力变宽。压力变宽包括洛伦兹变宽和赫尔兹马克变宽。前者指待测原子与其他粒子相互碰撞而产生的变宽；后者是指待测原子之间相互碰撞而产生的变宽，也称为共振变宽。选择内标元素和分析线对有什么要求？1若内标元素师外加的，则该元素在分析试样中应该不存在，或含量极微可忽略不计，以免破坏内标元素量的一致性。2被测元素和内标元素及它们所处的化合物必须有相近的蒸发性能，以避免“分馏”现象的发生。3分析线和内标线的激发电位和电离电位应尽量接近；分析线对应该都是原子线或都是离子线4分析线和内标线的波长要靠近，以防止感光板反衬度的变化和背景不同引起的分析误差。分析线对的强度要合适。5内标线和分析线应是无自吸或自吸很小的谱线，并且不受其他元素的谱线干扰。怎样选择原子吸收光谱法的测定条件？1狭缝宽度：不引起吸光度减小的最大狭缝宽度。2分析线：灵敏度高、干扰少。3灯电流：保证输出稳定和适当光强的条件下，尽量选用低的工作电流。4试样用量：根据实验确定，在合适的燃烧器高度下，调节毛细管出口的压力以改变进样速率，达到最大吸光度值的进样量。谱线强度的影响因素：1谱线强度与激发能量的关系。它们呈强烈的反比例关系。每种元素的主共振线的激发能最小，是原子中最易激发的谱线，因此，主共振线通常是最强的谱线。2谱线强度与气体温度的关系。温度既影响原子的激发过程，又影响原子的电离过程，因此，每一条谱线都有一个最合适的温度，在这个温度下谱线强度最大。3谱线强度与试样中元素含量的关系。谱线强度与产生发射该谱线的原子的数目成正比。原子吸收光谱法（AAS）与原子发射光谱法（AES）的比较：相似之处-产生光谱的对象都是原子；不同之处-AAS是基于“基态原子“选择性吸收光辐射能，并使该光辐射强度降低而产生的光谱（共振吸收线）；AAS是基态原子受到热、电或光能的作用，原子从基态激发至激发态时所产生的光谱（共振发射线和非共振发射线）。什么是标准加入法？如何求得待测溶液的浓度？标准加入法，是一种被广泛使用的检测仪器准确度的测试方法。这种方法尤其适用于检验样品中是否存在干扰物质。将一定量已知浓度