仪器分析复习提纲

1“仪器分析仪器分析”讲课提纲讲课提纲INSTRUMENTALANALYSIS第一章第一章绪言绪言CHAPTERONEINTRODUCTION一、分析化学与仪器分析一、分析化学与仪器分析ANALYTICALCHEMISTRYANDINSTRUMENTALANALYSIS分析是指对分析是指对物质物质和和事事进行研究，取得信息，以确定物质的组成、结构或事物的变化特进行研究，取得信息，以确定物质的组成、结构或事物的变化特征和规律。征和规律。两类分析物质分析（两类分析物质分析（SUBSTANCEANALYSIS）和事物分析）和事物分析MATTERANALYSIS事物分析研究方法调查研究事物分析研究方法调查研究归纳归纳思考思考特征和变化规律。特征和变化规律。物质分析的研究方法分析化学物质分析的研究方法分析化学ANALYTICALCHEMISTRY分析化学化学分析CHEMICALANALYSIS和物理物化分析（仪器分析，INSTRUMENTALANALYSIS）化学分析以物质的化学反应为基础的分析方法。物理物化分析以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法。这类分析方法一般要依靠仪器来完成，故习惯上称为仪器分析。二、仪器分析的分类（二、仪器分析的分类（THECLASSOFINSTRUMENTALANALYSIS）光谱分析光谱分析SPECTROSCOPICANALYSIS以物质的光学性质为基础的仪器分析方法。以物质的光学性质为基础的仪器分析方法。光学性质吸收，发射，散射，衍射等。电分析光学性质吸收，发射，散射，衍射等。电分析ELECTRICALANALYSIS电流分析，电位分析，电导分析，电重量分析，库仑法，伏安法。分离分析电流分析，电位分析，电导分析，电重量分析，库仑法，伏安法。分离分析SEPARATEANALYSIS色谱法，电泳法，质谱法。色谱法，电泳法，质谱法。其它其它OTHERANALYSIS电子显微镜，超速离心机，放射性技术等。电子显微镜，超速离心机，放射性技术等。三、三、仪器分析的性质和过程（仪器分析的性质和过程（THECHARACTERIZATIONANDPROCESSOFINSTRUMENTALANALYSIS）物质物质取得物质的物理或物理化学性质的信息取得物质的物理或物理化学性质的信息进行数学处理进行数学处理得到物质的组成和结构得到物质的组成和结构SUBSTANCE分析仪器（硬件）分析仪器（硬件）计算机计算机软件软件ANALYTICALINSTRUMENTCOMPUTER四、分析仪器四、分析仪器ANALYTICALINSTRUMENTL、分析仪器基本结构、分析仪器基本结构计计算算机机分析信号发生器分析信号发生器信号检测器信号检测器信号处理器信号处理器结果显示器结果显示器2、分析仪器测定结果的、分析仪器测定结果的可靠性可靠性与仪器特性好坏、灵敏度、重复性、准确度有关。与仪器特性好坏、灵敏度、重复性、准确度有关。与仪器使用是否得当有关。五、学习仪器分析应注意的几个问题与仪器使用是否得当有关。五、学习仪器分析应注意的几个问题THEPOINTSFORATTENTIONOFSTUDYINGINSTRUMENTALANALYSISA、基本理论、分析仪器基本结构基本理论、分析仪器基本结构B、实验操作技巧实验操作技巧C、文献资料的查阅与分析、文献资料的查阅与分析六、参考书六、参考书REPRESENTATIVEBOOKS教材仪器分析教材仪器分析吴谋成主编吴谋成主编科学出版社科学出版社参考教材参考教材1、现代仪器分析、现代仪器分析中国农业大学出版社中国农业大学出版社2、仪器分析、仪器分析朱世盛编朱世盛编复旦大学出版社复旦大学出版社3、仪器分析、仪器分析朱明华编朱明华编高等教育出版社高等教育出版社4、现代仪器分析、现代仪器分析清华大学出版社清华大学出版社5、有机仪器分析、有机仪器分析陈贻文编陈贻文编湖湖南大学出版社南大学出版社6、仪器分析原理、仪器分析原理斯科格等编（美）斯科格等编（美）上海科技出版社上海科技出版社7、农业仪器分析法、农业仪器分析法严国光等编严国光等编农业出版社农业出版社8、仪器分析原理及其在农业中的应用、仪器分析原理及其在农业中的应用严国光等编严国光等编科学出版社科学出版社2第二章第二章光谱分析导论光谱分析导论CHAPTERTWOINTRODUCTIONOFSPECTROSCOPICANALYSIS第一节第一节光的性质光的性质THECHARACTERIZATIONOFLIGHT一、一、光的波动性光的波动性CHARACTERIZATIONOFLIGHTWAVES波动性参数波动性参数（波长（波长,WAVELENGTH）N（频率（频率,FREQUENCY）C（光速（光速,THEVELOCITYOFLIGHT）1（波数（波数,WAVENUMBER）关系式关系式CC单色光单色光MONOCHROMATICLIGHT只含一种频率或波长的光。只含一种频率或波长的光。复合光复合光MULTICHROMATICLIGHTS多种频率或波长的光。多种频率或波长的光。散射光散射光杂散光，杂散光，SCATTINGLIGHT指定波长外的光。指定波长外的光。光谱区波长范围常用单位E射线000514AA102EVX射线01100AA远紫外10200NMAORNM12462EV紫外200380NMAORNM62326EV可见光380780NMAORNM326159EV近红外7802500NMAORNM159050EV中红外2550MMORV波数0500025EV远红外50300MMORV00250004EV微波03MM1MMMCMMCCCONNCCC键轨道键轨道NONBONDINGMOLECULARORBITAL,如如CBRCOHCNHINADDITION,TWOTYPEDOFANTIBONDINGORBITALMAYBEINVOLVEDINTHETRANSITIONSD反键轨道反键轨道SIGMASTARORBITALE反键轨道反键轨道PISTARORBITAL，N键轨道为基态轨道（键轨道为基态轨道（GROUNDSTATEORBITAL），为激发态轨道为激发态轨道EXCITEDSTATEORBITAL2、分子电子能级和跃迁（、分子电子能级和跃迁（MOLECULARELECTRONICORBITALANDTRANSITION）THEFOLLOWINGELECTRONICTRANSITIONCANTHEREFOREOCCURBYTHEABSORPTIONOFULTRAVIOLETANDVISIBLELIGHT，,A跃迁（TRANSITION）E较大,跃迁发生在远紫外区,波长范围低于200NM。如甲烷125NM,乙烷135NM。B跃迁TRANSITIONE较跃迁要小,跃迁发生在150250NM波长范围内。如含有杂原子饱和烃衍生物。摩尔吸收系数一般在100300范围内。由跃迁而产生吸收的一些例子化合物最大波长摩尔吸收系数化合物最大波长摩尔吸收系数NMNMH2O1671480CH32S229140CH3OH184150CH32O1842520CH3CL173200CH3NH2215600CH3BR204200CH32NH220100CH3I258365CH33N227900C和跃迁这两类跃迁是最有用的。E比较少,最大吸收波长均大于200NM。这两类跃迁的差别在于吸收峰的强度不同。跃迁摩尔吸收系数很少,仅在10100范围内。而跃迁摩尔吸收系数很大,比跃迁大1001000倍,达到1000100000。和跃迁的吸收特征生色团例子溶剂MAXNM摩尔吸收系数跃迁类型烯烃7C6H13CHCH2正庚烷1771300017810000炔C5H11CCH3正庚烷1962000225165酮CH32CO28016N醛CH3CHO29312N其它CH3CNH2O21460NCH3NO228022NCH3NNCH33395N3分子结构和光谱的相互关系（分子结构和光谱的相互关系（CORRELATIONOFMOLECULARSTRUCTUREANDSPECTRUM）A共轭效应（共轭效应（CONJUGATIONEFFECT）当分子含有多个当分子含有多个键键,并且被单键并且被单键隔开时隔开时,共轭效应增加共轭效应增加,跃迁能量更低跃迁能量更低,吸收光谱最大吸收峰向长波方向移动吸收光谱最大吸收峰向长波方向移动,摩尔吸摩尔吸收系数增大。称红移效应收系数增大。称红移效应REDSHIFTEFFECT。TRANSITION,WHENOCCURRINGINISOLATEDGROUPSINAMOLECULE,GIVETOABSORPTIONSOFFAIRLYLOWINTENSITYHOWEVER,CONJUGATIONOFUNSATURATEDGROUPSINAMOLECULEPRODUCESAREMARKABLEEFFECTUPONTHEABSORPTIONSPECTRUMTHEWAVELENGTHOFMAXIMUMABSORPTIONMOVESTOALONGERWAVELENGTHANDTHEABSORPTIONINTENSITYOFTENINCREASESGREATLY如如MAXNMMAXCCCC21721000CCCCCC25835000THESAMEEFFECTOCCURSWHENGROUPSCONTAININGNELECTRONSARECONJUGATEDWITHAELECTRONGROUP,EGACETONEOOCH3CCH3CH3CCHCH2MAXNM290MAXNM325含有电子芳香体系,最大吸收向紫外方向移动。称蓝移效应BLUESHIFTEFFECT。AROMATICSYSTEMS,WHICHCONTAINELECTRONS,ABSORBSTRONGLYINTHEULTRAVIOLETC助色团一些原子和原子团不吸收200800NM范围内的光,但与生色团结合后,具有能使生色团的吸收峰向长波或短波方向移动的作用,这样的原子或原子团称为助色团。AUXOCHROMESANAUXOCHROMEISAGROUPWHICHDOESNOTABSORBSIGNIFICANTLYINTHEREGION200800NM,BUTWHICHAFFECTTHESPECTRUMOFTHECHROMOPHORETOWHICHITISATTACHEDEXAMPLESOFAUXOCHROMESARECH3OHNH2NO2AUXOCHROMESCANHAVETHEFOLLOWINGEFFECTSMAXSHIFTEDTOLONGERWAVELENGTH,“REDSHIFT”BATHOCHROMICEFFECTMAXSHIFTEDTOSHORTERWAVELENGTH,“BLUESHIFT”HYPSOCHROMICEFFECTMAXINCREASED,INCREASEDINTENSITYBATHOCHROMICEFFECTMAXDECREASED,DECREASEDINTENSITYHYPSOCHROMICEFFECT二、定量分析的基础二、定量分析的基础BEERLAMBERT定律定律8WHENABEANOFRADIATIONSTRIKESANYOBJECTITCANBEABSORBED,TRANSMITTED,SCATTERED,REFLECTEDORITCANEXCITEFLUORESCENCE1CORRELATIONOFTANDC设设T0550100PHOTONS50PHOTONS100CELL50CELL25CELL125CELL625PHOTONS12341234CELLNUMBER即即T与与C成对数关系。成对数关系。2THEBEERLAMBERTLAWIII0EKCL,EKCL1004343KCL10KCLI0II0T，LOGTKCLALOGTKCLA吸光度吸光度ABSORBANCELTHELENGTHOFTHERADIATIONPATHTHROUGHTHESAMPLEKTHEEXTINCTIONCOEFFICIENTACONSTANTDEPENDENTONLYONTHENATUREOFTHEMOLECULEANDWAVELENGTHOFTHERADIATIONCTHECONCENTRATIONOFABSORBINGMOLECULESINTHEPATHTHEBEERLAMBERTLAWTELLUSTHATTHECONCENTRATIONOFASUBSTANCEINSOLUTIONISDIRECTLYPROPORTIONALTOTHE“ABSORBANCE”,A,OFTHESOLUTIONKABSORBEDCOEFFICIENT吸收系数OREXTINCTIONCOEFFICIENT消光系数消光系数当当C为摩尔浓度时为摩尔浓度时,K用用表示表示,称摩尔吸收系数。称摩尔吸收系数。单位为单位为升升/摩尔摩尔厘米。厘米。当当C为为MG/ML时时,用用K表示，表示，K单位为单位为ML/MGCM。K的常用单位还有的常用单位还有K11CM或或E11CM即表示即表示1样品浓度在一厘米比色池中比色时的样品浓度在一厘米比色池中比色时的K值。值。T与与A的关系的关系当当T以以T表示时表示时,ALOGTLOG100/T2LOGT例例当当T50,则则A2LOG50216990301列出列出A与与T的关系表的关系表T100502510100100100010A00301060210020304050上述说明上述说明T值为值为0至至100内的任何值。内的任何值。A值可以取值可以取任意的正数值任意的正数值。3浓度测量中相对误差与透光率和吸光度的关系浓度测量中相对误差与透光率和吸光度的关系A既然可取任何数值既然可取任何数值,究竟取何数值究竟取何数值最为合适最为合适这要由相对误差的大小决定。这要由相对误差的大小决定。LOGTKCL左左边换成自然对数后边换成自然对数后,求导得求导得04343DT/TKLDC/得得DC/C04343DT/TLOGT即即C/C04343T/TLOGT设设T的测量误差的测量误差T为的为的0005，则，则浓度相对误差与浓度相对误差与T和和A的关系见下表的关系见下表TA（C/C）1000950022102080009792800700155200测测测量最理想范围为测量最理想范围为0600222163量量T70150400399136最最A0150070003680434136理理此时相对误差少于此时相对误差少于2000200699155想想0300523138范范0150824176围围0101000217001200010850001300072334BEERLAMBERT定律在混合物中的表达式定律在混合物中的表达式ATOTALA1A2A3AN1C1L2C2L3C3LNCNL例2CRO422HCR2O72H2O已知平衡常数为421014。不同波长测定时的摩尔吸收系数为NM1CRO422CR2O72345184103107102370481103724102400188103189102求400104MK2CR2O7溶液在PH560缓冲溶液中,用一厘米比色池在345、370、400NM波长处测定时的吸光度解KCR2O72/CRO422H2421014又PH560故可求出H。设CR2O72X，CRO42400104MX代入式即可求出CR2O72、CRO42的浓度。又ATOTALA1A21C1L2C2L不同波长下的1、C1、L、2、C2、均已知，故可求出各波长下的吸光度A。5、偏离、偏离BEERLAMBERT定律的因素定律的因素通常当通常当C08,仪器所造成的相对误差2,为了减少误差,可以用示差分光光度法。ACXCSL设CYCXCS则CXCYCS设浓度测量相对误差C/CY2又设CY只占CX的10,则实际误差只有210013低浓度示差分光光度法2精密示差分光光度法13第四章第四章原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法（ATOMICABSORPTIONSPECTROGRAPHICANALYSIS）第一节第一节原子吸收光谱分析基础原子吸收光谱分析基础一一原子结构、原子能级和原子光谱原子结构、原子能级和原子光谱二二共振线和共振吸收共振线和共振吸收共振吸收线共振吸收线电子从基态跃迁至最低激发态所吸收的谱线。电子从基态跃迁至最低激发态所吸收的谱线。共振发射线共振发射线电子从激发态返回基态时所发射的谱线。电子从激发态返回基态时所发射的谱线。共振线共振线共振吸收线和共振发射线的总称。共振吸收线和共振发射线的总称。共振吸收共振吸收基态原子对共振线的吸收。基态原子对共振线的吸收。分析线分析线共振线和一般吸收线均可作为分析线。共振线和一般吸收线均可作为分析线。能够测定的基础能够测定的基础1、原子是否处于基态、原子是否处于基态2、原子吸收线的宽度太窄，如何测量、原子吸收线的宽度太窄，如何测量3、能否制备出比吸收线更窄的锐线光源、能否制备出比吸收线更窄的锐线光源三、原子是否处于基态三、原子是否处于基态在一定的温度下,原子达到热平衡时,基态原子数NO与激发原子数NI的比值符合波尔曼分布NIQE/KTNOQOE为激发电位。T为绝对温度。K波兹曼常数,1381016尔格/度。Q/QO分别为激发态和基态的统计权重。不同温度下的NI/NO的值从表中可看出,在原子吸收的测量条件下T3000K,是以基态原子存在的,因此测量基态原子就成为可能。四四谱线轮廓和宽度与谱线变宽及原子谱线的测量谱线轮廓和宽度与谱线变宽及原子谱线的测量1、原子吸收线的轮廓和宽度、原子吸收线的轮廓和宽度原子谱带半宽度为原子谱带半宽度为102A（分子谱带半宽度为分子谱带半宽度为102A）。）。2、影响原子谱带变宽的内、外部因素A、自然宽度104A原子发生能级间跃迁时，激发态原子寿命不一样而产生。B、多普勒变宽热变宽102A元素共振线（NM）GI/GO激发能（EV）NI/NO2000K2500K3000KCS8521121455431104233103719103K7664921617168104110103384103NA5890022104099105144104583104BA5535632289683104319105519104CA4226732932122107367106355105FE371993382229109104107131106AG32807237786031010484108899107CU32475238174821010404108665107MG28521343463351011520108150107ZN213863579574510156221011550101014原子无规则的热运动产生。C、压力劳伦茨变宽102A原子间或原子同其它粒子的碰撞使原子的基态能级稍有变化，因而吸收谱线变宽。A赫尔兹马克变宽共振变宽由同种原子碰撞引起。B罗伦茨变宽由不同种原子碰撞引起。D、自吸变宽由光源周围温度较低的原子蒸气吸收同种原子发射线而导致的谱线变寒宽。E、埸致变宽由强电埸和强磁埸引赶起。五五原子谱线的测量原子谱线的测量原子吸收与原子浓度之间的关系原子吸收与原子浓度之间的关系根据电动力学理论根据电动力学理论,在给定的频率范围内的积分吸收值为在给定的频率范围内的积分吸收值为E2KDNOMCK基态原子对频率为基态原子对频率为的电磁幅射的吸收系的电磁幅射的吸收系数数M电子质量；电子质量；E电子电荷；电子电荷；C光速；光速；振子强度；振子强度；NO基态原子数基态原子数另另（E2MC）K则则AKNDKNO即积分吸收与基态原子数成线性关系。即积分吸收与基态原子数成线性关系。但是，原子的谱带N只有00010005NM,要获得这样纯的发射单色光用以测量它的积分值,目前的单色仪器是不可能的如光栅单色器只有01NM。2、原子谱线的测量原子谱线的测量1955年年WALSH提出提出,用峰值吸收来代替积分吸收的理论用峰值吸收来代替积分吸收的理论,解决了这一问题。解决了这一问题。即即将积分吸收法测面积将积分吸收法测面积AKNDN改变为用峰值吸收法测高度（即测改变为用峰值吸收法测高度（即测K值）值）。要将此理论变为实践要将此理论变为实践,则必须要获得一个单色光波长只有则必须要获得一个单色光波长只有0001NM的光源的光源,此光源称锐线此光源称锐线光源。光源。第二节第二节AAS的仪器装置的仪器装置基本部件基本部件光源光源原子化器原子化器单色器单色器检测器检测器转换装置转换装置显示、纪录系统显示、纪录系统一、光源一、光源作用作用提供原子吸收所需要的足够尖锐的共振线。提供原子吸收所需要的足够尖锐的共振线。空心阴极灯结构和机理空心阴极灯结构和机理机理机理当施加当施加300400伏直流电压时伏直流电压时,阴极发射出的电子在电场作用下阴极发射出的电子在电场作用下,高速飞向阳极高速飞向阳极,途途中与惰性气体碰撞而使其电离中与惰性气体碰撞而使其电离,正离子又在电场作用下被大大加速飞向阴极正离子又在电场作用下被大大加速飞向阴极,对阴极表面猛烈对阴极表面猛烈轰击轰击,使金属原子被溅射出来使金属原子被溅射出来,被溅射出来的原子再与电子、原子、离子等粒子互相碰撞而被被溅射出来的原子再与电子、原子、离子等粒子互相碰撞而被激发激发,从而发射出被测元素的特征谱线。从而发射出被测元素的特征谱线。二、原子化器二、原子化器作用将被测元素转变成基态原子。作用将被测元素转变成基态原子。1火焰原子化器火焰原子化器2无火焰原子化器常用石墨炉。第三节第三节仪器主要技术指标的测试仪器主要技术指标的测试一、波长精度一、波长精度指谱线理论波长与波长指示的实测值之差值。指谱线理论波长与波长指示的实测值之差值。一般要求一般要求05NM二、分辨率二、分辨率表示单色器将相邻的两条谱线明确清晰的分开的能力。表示单色器将相邻的两条谱线明确清晰的分开的能力。一般用镍三线测量一般用镍三线测量,要求当要求当232NM，T为为100时时,2316与与232NM两峰的波谷处的两峰的波谷处的T25,233NM处的处的T10。15三、稳定性仪器在不通气、不点火、不喷雾的情况下的基线漂移透过率要少于01。它与光源稳定性、灯性能、检测系统稳定性有关。四、灵敏度定义某待测元素产生1吸收时即A00044的对应浓度。单位PPM/1,即UG/ML/1公式S00044CA例025UG/ML的镁测得T48,求灵敏度。解ALOG1/TLOG100/4821681203188S00044C/A00044025/0318800034UG/ML灵敏度用途1检查仪器性能仪器是否调整好仪器部件性能是否降低测试条件是否在最佳状态。2估计最适宜的测量浓度和取样量例1某样品溶液中铁含量为002MG/L,若用AAS测定,问测定前溶液是否需要浓缩或稀释。仪器的S008UG/ML/1解最佳分析范围在A01508又S00044C/A最适宜的分析浓度为008UG/ML015/0004408/0004427145UG/ML之间。现为002MG/ML,故需要浓缩,倍数为27145/002135725倍例2有一配合饲料含钙约02,应称取多少试样定容至25毫升体积进行测量较合适SCA011UG/ML/1解测量最合适浓度为011015/0004401108/0004437520UG/ML，又CA100VC/GG100VC/CA1002537520/020046025G即称取0102G试样合适。五、检测限五、检测限定义定义产生两倍噪音的吸收信号时所对应的待测元素的浓度。产生两倍噪音的吸收信号时所对应的待测元素的浓度。单位单位UG/ML检测限公式检测限公式DC2/AA为多次测定吸光度的平均值为多次测定吸光度的平均值噪音噪音,用空白溶液进行用空白溶液进行10次以上的吸光度测定次以上的吸光度测定,计算其标准偏差来求取。计算其标准偏差来求取。AIA2N1当当2时置信度时置信度955。3时置信度时置信度997。检出限取决于仪器的稳定性。检出限取决于仪器的稳定性。第四节第四节干扰及其消除干扰及其消除干扰主要表现在二个方面干扰主要表现在二个方面A其它谱线干扰分析线其它谱线干扰分析线,如光谱干扰和背景干扰如光谱干扰和背景干扰B干扰待测元素的原子化程度干扰待测元素的原子化程度,如化学干扰、电离干扰和物理干扰。如化学干扰、电离干扰和物理干扰。一、光谱干扰一、光谱干扰当测定某一元素时当测定某一元素时,另一元素的光谱线相距很近另一元素的光谱线相距很近,亦参与吸收亦参与吸收,干扰测定。干扰测定。消除办法消除办法另选分析线另选分析线16二、背景干扰由于背景吸收造成。1背景干扰的来源A共存元素在高温下形成化合物氧化物,氢氧化物,盐类等而造成分子吸收。B火焰气体的吸收C光散射D试样中高浓度盐类、无机酸分子吸收2背景干扰的消除办法A化学消除法分离干扰杂质或富集并分离被测元素后测定。B氘灯连续光源扣除法C利用塞曼效应扣除背景三、化学干扰待测元素与共存物在火焰中发生化学反应而引起原子化程度的改变。消除办法A加入释放剂加入与干扰物形成更稳定的或更难挥发的化合物,使待测元素从与干扰物相结合的化合物中释放出来。例在含PO43溶液中加入LA、SR等,使形成更难溶的不挥发性的化合物,从而不干扰CA,MG的测定。2CA22PO432HCA2P2O7H2OCA2PO43LALAPO4CA2B加入保护剂加入一种保护剂使其与待测元素形成稳定络合物,防止与干扰物作用。例2CA22PO432HCA2P2O7H2O加入EDTA后,CA2EDTAPO43EDTACAPO43EDTACA在高温下易于离解成基态CA。C加入络合剂使其与干扰物形成更稳定化合物。D加入缓冲剂在标准和试样中均加入过量干扰物,使干扰达到饱和,趋向于稳定。四、电离干扰基态原子进一步电离,使基态原子数减少。消除办法A加入消电离剂加入一种可提供自由电子的易电离的物质,使其优先电离。例K测定时,可加入消电离剂LI。LILIKKB、改变火焰类型和燃烧状态如测定碱金属时,采用较低温度的空气丙烷或空气氢气火焰。三、物理干扰由于基体溶液引起物理性质变化,如密度,粘度,表面张力等,影响原子化程度的改变而产生的干扰。消除办法A使标准溶液与试样溶液组成一致,从而抵消。B采用标准加入法。C稀释或加入适有机溶剂。第五节第五节定量分析方法定量分析方法一、仪器条件的选择一、仪器条件的选择1空心阴极灯灯电流的选择空心阴极灯灯电流的选择保证稳定和获得足够的光强度的条件下保证稳定和获得足够的光强度的条件下,选择较低的灯电流。选择较低的灯电流。2分析线分析线波长波长的选择的选择3火焰类型和火焰高度的选择火焰类型和火焰高度的选择原子化过程原子化过程脱水脱水气化气化解离解离MXMXMXM0X0液体液体固固气气气气MM0M激发激发态态基态基态离子离子OHO17MOHMOHMOMO激发态激发态氢氧化物氢氧化物氧化物氧化物激激发态发态4狭缝宽度选择5燃气、助燃气流量选择可根据仪器说明书选择6雾化效率调节二、分析方法二、分析方法1标准曲线法或工作曲线法标准曲线法或工作曲线法标准曲线法标准曲线法A、直接分取标准溶液上机测定，将测得的、直接分取标准溶液上机测定，将测得的A与与C作图得到的曲线称标准曲线。作图得到的曲线称标准曲线。B、将待测样品溶液上机测定，得到的、将待测样品溶液上机测定，得到的A值从标准曲线上查得待测元素的浓度，计算待值从标准曲线上查得待测元素的浓度，计算待测元素的含量。测元素的含量。工作曲线法工作曲线法A、标准溶液按样品处理后，进行测定得到的、标准溶液按样品处理后，进行测定得到的A与与C作图得到的曲线称工作曲线。作图得到的曲线称工作曲线。B、将待测样品溶液上机测定，得到的、将待测样品溶液上机测定，得到的A值从工作曲线上查得待测元素的浓度，计算待测值从工作曲线上查得待测元素的浓度，计算待测元素的含量。元素的含量。2标准加入法A分别吸取几份等量的待测试样溶液，从第二分开始按比例加入不同浓度标准溶液，溶液浓度分别为CX，CXC0，CX2C0，CX4C0。B在相同条件下测定它们的吸光度，以A和C作图，曲线反向延伸与浓度轴的交点CX，即为待测溶液中待测元素的浓度。特点1、常用来检查分析结果的可靠性。2、可消除物理干扰和与浓度无关的化学干扰。3、不能消除电离干扰、背景干扰和与浓度有关的化学干扰。18第五章红外光谱法第五章红外光谱法INFRAREDABSORPTIONSPECTROGRAPHICANALYSIS第一节基本原理一红外光谱的基本概念1红外区按波长分成三个波区A近红外区07825UM780NM2500NMCH,NH,OH的振动能级跃迁所产生的泛频吸收或能量较低的电子能级的跃迁发生在此波区。主要用于蛋白质、脂肪、水分、淀粉、纤维、半纤维、木质素等的定性定量分析。B中红外区2525UM绝大部分的有机化合物和许多无机化合物的化学键的振动基频都出现在此区,是红外分析最重要的区域。此区又分二个区官能团区2575UM此区光谱主要反映分子中特征基团的振动,受分子骨架影响小,基团的波数位置较固定。鉴别基团结构。指纹区7525UM反映分子结构的细微变化,每一种化合物在该区的谱带位置、形状、强度都不一样,相当于人的指纹,故称指纹区。鉴别分子结构细微变化及异构体。C远红外区251000UM纯转动能级的跃迁。主要是鉴别气体分子纯转动能级的跃迁及卤素、硫等原子的伸缩振动引起。2红外光谱图线性波长表示法横坐标为波长UM,纵坐标为A或T。线性波数表示法横坐标为波数CM1,纵坐标为A或T。各种峰的描述宽峰尖峰肩峰双峰峰强度的描述VSSMWVWVERYSTRONGSTRONGMEDIUMWEAKVERYWEAK二分子振动的几种方式1伸缩振动沿键轴方向伸缩,使键长发生变化的振动。伸缩振动有两种方式对称伸缩振动用VS表示反对称伸缩振动亦称不对称伸缩振动,用VAS表示2弯曲振动变形振动键角发生变化的振动。面内弯曲振动剪式振动和平面摇摆振动。面外弯曲振动扭曲振动和非平面摇摆振动。例亚甲基中CH的几种振动方式HHHHHHHHCCCC19对称伸缩VS不对称伸缩VAS剪式平面摇摆伸缩振动面内弯曲振动HHHHCC扭曲非平面摇摆面外弯曲振动三振动自由度简正振动基本振动基频谱带V0V1简正振动数目基频数目一般分子3N6个自由度线性分子3N5个自由度例CO2三原子线性分子,振动自由度为3354OCOOCOOCOOCOVS1388CM1VAS2368CM1668CM1668CM1但实际上CO2只有二条基频数目，少于简正振动数目。苯应有312630个简正振动,但只有四条基频。四吸收红外幅射的选择定则1只有在振动过程中偶极矩发生变化的那种振动方式,才能吸收红外幅射,在红外光谱中出现吸收谱带。这种方式称红外活性的,否则称红外非活性的。2只有符合V1,2的跃迁才会产生红外吸收带。例CO2三原子线性分子,振动自由度为3354但VS1388CM1为非活性的,668CM1频率相同,发生简并,固只有二条。五一些述语1倍频V0V2,3,4跃迁产生的谱带,称第一倍频,第二倍频,等。2组合频由二个或多个简正振动组合而成,吸收带出现在基频之和或差附近。如基频V1,V2的组合频在V1V2附近,强度较弱。3偶合频二个频率相同或相近的基团联结在一起时,发生偶合作用,结果发生分裂成一个较高和一个较低的双峰。4费米共振倍频或组合频出现在基频附近时,倍频或组合频的宽度常被加强,而基频峰强度降低,称费米共振。第二节定性分析一、一、有机分子红外吸收光谱与分子结构之间的关系有机分子红外吸收光谱与分子结构之间的关系OHNHCOCOCH脂肪脂肪CNCH伸，伸，OH弯曲弯曲CH烯烯烃烃CC烯烃烯烃CCCH炔炔烃烃CC芳烃芳烃NHCNCCNH弯曲弯曲CHCH20平面内弯曲平面内弯曲平面内平面内弯曲弯曲官能团区官能团区指纹区指纹区400030002500200015001000700670CM1XH伸缩振动区伸缩振动区双键伸缩振动区双键伸缩振动区叁键和积累双键区叁键和积累双键区部分单键振动和指纹区部分单键振动和指纹区40002500CM1为为XH伸缩振动区伸缩振动区25002000CM1为叁键和积累双键区为叁键和积累双键区20001500CM1为双键伸缩振动区为双键伸缩振动区1500670CM1为部分单键振动和指纹区为部分单键振动和指纹区二、定性分析1利用已知物与未知物图谱比较对照鉴定。2未知物的结构测定步骤A用元素分析仪测定未知物的C,H,O,N等元素的比例,求取分子式。B测定红外光谱。C计算不饱和度U1N4N3N1/2N1,N3,N4分别是价数为1,3,4的原子数通常双键和饱和环状化合物的U为1，叁键U为2，苯环U为4。D先找官能团区,后找指纹区证实。第二节第二节红外光谱仪红外光谱仪一一色散型红外光谱仪的基本部件色散型红外光谱仪的基本部件SAMPLEDETECTORDISPLAYSOURCEMONOCHROMATORTRANSMODULATOR请注意样品池与单色器在光路中的位置与请注意样品池与单色器在光路中的位置与UVVIS的不同的不同A光源名称波长范围CM1用途能斯特灯4005000中红外硅碳棒4005000中红外镍铬丝圈2005000中红外碘钨灯100005000近红外高压汞灯4000）3，易极化非极性固定液，易极化非极性固定液OV17,SP2250聚苯基甲基硅聚苯基甲基硅氧烷氧烷2，不易极化非极性固定液，不易极化非极性固定液OV101,SE30,SF96,SP2100聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷烷1类别、特性类别、特性商品代号商品代号名称名称序号序号很弱401403有机载体PORAPAKR,CHROMOSORB104强GDX601较强GDX501，502404有机载体PORAPAKS,PORAPAKN,CHROMOSORB102,103,105,107中等GDX401，403PORAPAKP,PORAPAKPS,弱GDX301PORAPAKQS,很弱GDX201203PORAPAKQ,PAR1,PAR2很弱GDX101105与国外相类似的类型极性名称372、固定液的涂渍、固定液的涂渍涂布均匀，避免破碎。涂布均匀，避免破碎。3、色谱柱的填充、色谱柱的填充4、色谱柱的老化、色谱柱的老化目的目的除去杂质和短链高聚物。使固定液更均匀牢固地分布在除去杂质和短链高聚物。使固定液更均匀牢固地分布在担体上。担体上。例制备5MM2M的2OV7色谱柱。固定液的涂渍固定液的涂渍1、计算色谱柱体积、计算色谱柱体积VR2L3141605220015708ML。2、用干的量筒量取已过筛的担体（设担体为、用干的量筒量取已过筛的担体（设担体为100120目的目的CHROMOSORBWDMCS200ML于已称重的培养皿中。再称重，得担体重量（假设为于已称重的培养皿中。再称重，得担体重量（假设为100G）。3、称取、称取100G22G的固定液的固定液OV7于一烧杯中，加入与担体体积相当的溶剂（此于一烧杯中，加入与担体体积相当的溶剂（此处为处为200ML氯仿）氯仿），溶解，溶解OV7。溶解后倒入到担体中。溶解后倒入到担体中。4、迅速振（摇）动，以便将固定液均匀地涂布于担体上（注意千万别用玻棒搅拌，、迅速振（摇）动，以便将固定液均匀地涂布于担体上（注意千万别用玻棒搅拌，以免将担体破碎）以免将担体破碎）。5、放在红外灯下烘干。、放在红外灯下烘干。色谱柱的装填在柱的一端与带有一漏斗的橡胶管相连，另一端用少量玻璃纤维塞入柱头，并用一橡皮在柱的一端与带有一漏斗的橡胶管相连，另一端用少量玻璃纤维塞入柱头，并用一橡皮管与玻璃真空水泵相连，打开自来水开关，开动真空泵，向漏斗中加入已制备好的固定相。管与玻璃真空水泵相连，打开自来水开关，开动真空泵，向漏斗中加入已制备好的固定相。轻轻敲动色谱柱，使固定相均匀地填满柱中。填好后，取下，另一端塞入玻璃纤维，并将柱轻轻敲动色谱柱，使固定相均匀地填满柱中。填好后，取下，另一端塞入玻璃纤维，并将柱两头密封好。标记好柱的填充方向。两头密封好。标记好柱的填充方向。色谱柱的老化按柱的填充方向装入老化箱或色谱仪中，从低温开始，阶梯式的逐步升温到所需要的温按柱的填充方向装入老化箱或色谱仪中，从低温开始，阶梯式的逐步升温到所需要的温度，再保持一段时间后，转接到色谱仪中，侍基线平稳后即可测定柱效等指标和进样分析。度，再保持一段时间后，转接到色谱仪中，侍基线平稳后即可测定柱效等指标和进样分析。第五节第五节毛细管气相色谱毛细管气相色谱CAPILLARYCOLUMNGASCHROMATOGRAPHY一、毛细管气相色谱的发展历史1955年，年，MJEGOLAY发明了毛细管柱。发明了毛细管柱。1957年，年，GOLAY发表了第一篇毛细管气相色谱论文，介绍发表了第一篇毛细管气相色谱论文，介绍91M长长12000理论塔板数的用理论塔板数的用聚乙烯做的毛细管柱。聚乙烯做的毛细管柱。柱材料的发展柱材料的发展聚乙烯不锈钢玻璃弹性石英。聚乙烯不锈钢玻璃弹性石英。固定液的固定方式的发展固定液的固定方式的发展涂渍固定相交联固定相键合固定相。涂渍固定相交联固定相键合固定相。柱型发展柱型发展小口径柱大口径柱集束毛细管柱耐高温柱。小口径柱大口径柱集束毛细管柱耐高温柱。二、毛细管气相色谱柱的类型填充毛细管柱（填充毛细管柱（PACKEDCAPILLARYCOLUMNS内径内径1MM，粒度与柱径比值，粒度与柱径比值0203，固定相为吸附剂。，固定相为吸附剂。微型填充柱微型填充柱MICROPACKEDCOLUMNS内径内径1MM，粒度，粒度3050M，液体固定相。，液体固定相。涂壁开管柱涂壁开管柱WALLCOATEDOPENTUBULARCOLUMNS多孔层开管柱多孔层开管柱POROUSLAYEROPENTUBULARCOLUMNS管壁上涂有固体或液体固定相。管壁上涂有固体或液体固定相。键合型开管柱键合型开管柱BONDEDOPENTUBULARCOLUMNS交联型开管柱（交联型开管柱（CROSSLINKEDOPENTUBULARCOLUMNS涂渍在管壁上的固定液在自由基引发下，产生原位分子间其价交联，使固定液固化。涂渍在管壁上的固定液在自由基引发下，产生原位分子间其价交联，使固定液固化。38石英开管柱（石英开管柱（FUSEDSILICAOPENTUBULARCOLUMNS）三、毛细管柱与填充柱的比较载气在柱中的阻力比较载气在柱中的阻力比较B0为比渗透率为比渗透率1载气流量的比较载气流量的比较毛细管柱载气流量上般为每分钟几毫升，比填充柱少二多倍。毛细管柱载气流量上般为每分钟几毫升，比填充柱少二多倍。2、柱性能的比较3、速率理论在毛细管柱与填充柱中的比较填充柱填充柱2DM2KDF2001K2DP2H2DPUU31K2DS1K2DM毛细管柱毛细管柱2DM（K）3R216K11K2R2HUU61K2K2DS241K2DM无涡流扩散项；柱半径减少可以大幅度提高柱效；无涡流扩散项；柱半径减少可以大幅度提高柱效；第十章高效液相色谱高效液相色谱HIGHPERFORMANCELIQUIDCHROMATOGRAPHY第一节第一节概述概述一、一、经典液相色谱与经典液相色谱与HPLC的区别的区别采用了高压输液泵采用了高压输液泵2采用了新型的固定相采用了新型的固定相3采用了高灵敏度的检测器采用了高灵敏度的检测器4自动化程度高自动化程度高二、二、HPLC与与GC的比较的比较共同点共同点1色谱基本理论一致色谱基本理论一致2定性定量分析原理一样定性定量分析原理一样差异点差异点1流动相差异流动相差异组分在液相中的扩散系数比在气相中的扩散系数小组分在液相中的扩散系数比在气相中的扩散系数小104105倍倍,与固定相与流动相的作用力不能忽略。与固定相与流动相的作用力不能忽略。液体流动相多液体流动相多,气体流动相少气体流动相少,可可供选择范围广。供选择范围广。2固定相差别。固定相差别。250350050多孔层开管柱多孔层开管柱200230780025027050涂壁毛细管柱涂壁毛细管柱2322填充柱填充柱B0/107CM2柱内径柱内径MM色谱柱类型色谱柱类10500508050850300中101000108015100高长度M内径MM液膜厚度M单峰容量NG分离能力填充柱填充柱多孔层开管柱多孔层开管柱涂壁毛细管柱涂壁毛细管柱色谱柱类型393利用范围更广。利用范围更广。GC15，HPLC85以上的物质均可测定。以上的物质均可测定。4仪器结构的原理上亦有差别。仪器结构的原理上亦有差别。三、三、HPLC类型及类型的选择类型及类型的选择1、液液色谱、液液色谱正相色谱正相色谱固定相为极性的流动相为非极性或弱极性的液相色谱。固定相为极性的流动相为非极性或弱极性的液相色谱。流出顺序流出顺序非极性向极性过渡。非极性向极性过渡。反相色谱反相色谱固定相为非极性固定相为非极性,流动相为极性的液相色谱。流动相为极性的液相色谱。流出顺序流出顺序极性向非极性过渡。极性向非极性过渡。正相离子对色谱正相离子对色谱固定相为极性流动相为非极性或弱极性的并含有适当的有机反离固定相为极性流动相为非极性或弱极性的并含有适当的有机反离子子,这种反离子能与组分形成离子对的液相色谱。这种反离子能与组分形成离子对的液相色谱。流出顺序流出顺序按离子对极性大小流出按离子对极性大小流出,极性小的先流出。极性小的先流出。反相离子反相离子对色谱对色谱固定相为非极性流动相为极性的并含有适当的有机反离子固定相为非极性流动相为极性的并含有适当的有机反离子,这种反离子能与组分形这种反离子能与组分形成离子对的