仪器分析知识总结

1、仪器分析复习资料（改进版）绪论分子光谱法：、F原子光谱法：电化学分析法：电位分析法、电位滴定色谱分析法：、质谱分析法：、第一章绪论1. 经典分析方法与仪器分析方法有何不同？经典分析方法：是利用化学反应及其计 量关系，由某已知量求待测物量， 一般 用于常量分析，为化学分析法。仪器分析方法：是利用精密仪器测量物 质的某些物理或物理化学性质以确定 其化学组成、含量及化学结构的一类分 析方法，用于微量或痕量分析，又称为 物理或物理化学分析法。化学分析法是仪器分析方法的基础，仪 器分析方法离不开必要的化学分析步 骤，二者相辅相成。2. 仪器的主要性能指标的定义1、精密度（重现性）：数次平行测定结 果的相

2、互一致性的程度，一般用相对标 准偏差表示（），精密度表征测定过程 中随机误差的大小。2、灵敏度：仪器在稳定条件下对被测 量物微小变化的响应，也即仪器的输出 量与输入量之比。3、检出限（检出下限）：在适当置信概 率下仪器能检测出的被检测组分的最 小量或最低浓度。4、线性范围：仪器的检测信号与被测 物质浓度或质量成线性关系的范围。5、选择性：对单组分分析仪器而言， 指仪器区分待测组分与非待测组分的 能力。校准曲线包括工作曲线和标准曲线： 工作曲线：配置4到6个不同浓度的标 准溶液，加入与实际样品类似的基体中 制成加标模拟样品采用和实际样品相 同的分析方法测定（经过预处理的）， 以加标模拟样品的浓度

3、为横坐标， 响应 信号为纵坐标绘制的标准曲线。没有经过预处理的为标准曲线标准参考物质法：取与待测试样相似的 一定量标准参考物质，在规定的实验条 件下进行检测根据测量值与给定的标准参考量值计算相对误差，越小越准确。加标回收法：没有标准参考物质的条件 下，向样品中加入一定量的被测成分的 纯物质或者已知量的标准物质， 两份试 样同时按照相同的分析步骤加标的一 份所得结果减去未加标的一份， 差值同 标准物质的理论值只比即加标回收率。（越接近100%越好）注意事项：加标物质不能过多，一般为 测量物含量的倍，加标后的总 含量不应超过方法测定的总含量。 加标 物质的浓度应该高，体积小，不超过原 始试样体积的

4、1%标准方法比较法：和国标（已知方法） 得到的结果比较。至少设计9组，分浓 度的高，中，低三个浓度。线性：被测物信号值与试样中被测物浓 度直接呈正比关系的程度线性范围：待测物质的浓度或量和测量 信号值呈线性关系的浓度或者量的范 围。（从测定的最低浓度扩展到校正曲 线偏离线性浓度的范围。）3. 简述三种定量分析方法的特点和应用要求一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误 差。需要标准对照和扣空白应用要求：试样的浓度或含量范围应在 工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线 的条件应与试样的条件尽量保持一致。二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变

5、化 不大，可消除基体效应带来的影响应用要求：适用于待测组分浓度不为 零，仪器输出信号与待测组分浓度符合 线性关系的情况三、内标法特点：可扣除样品处理过程中的误差 应用要求：内标物与待测组分的物理及 化学性质相近、浓度相近，在相同检测 条件下，响应相近，内标物既不干扰待 测组分，又不被其他杂质干扰第2章光谱分析法引论习题1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级 跃迁的关系吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个 能级间跃迁所需要的能量满足的关 系时，将产生吸收光谱。f M* 发射光谱：物质通过激发过程获得能 量，变为激发态原子或分子M*,当从激发态过渡到低能态或某态时产生发

6、 射光谱。M*f2、带光谱和线光谱带光谱：是分子光谱法的表现形式。 分 子光谱法是由分子中电子能级、 振动和 转动能级的变化产生。线光谱：是原子光谱法的表现形式。 原 子光谱法是由原子外层或内层电子能 级的变化产生的。第6章原子吸收光谱法（P130）1、定义：它是基于物质所产生的原子 蒸气对特定谱线的吸收来进行定量分 析的方法。基态原子吸收其共振辐射， 外层电子由基态跃迁至激发态而产生 原子吸收光谱。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。优点：灵敏度高，准确度高，选择性好， 分析速度块，试样用量少，应用范围光 缺点：换等频率频繁，不可同时测定多 个元素，对于难溶解元素有困难。2、原子吸收定量原

7、理：频率为v的光 通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收， 使透射光强度减弱。3、谱线变宽的因素（131）:自然宽度：由原子本身性质引起，在无外界因素影响情况下谱线仍有一定宽度，这种宽度为自然宽度厶多普勒（）宽度Au D:由原子在空 间作无规热运动所致。故又称热变宽。宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。压力变宽Au L （碰撞变宽）：由吸收 原子与外界气体分子之间的相互作用 引起外界压力愈大，浓度越高，谱线愈宽。4、对原子化器的基本要求：使试样 有效原子化；使自由状态基态原子有 效地产生吸收； 具有良好的稳定性 和重现形；操作简单及低的干扰水平 等。锐线光源：指发射线的半宽度比吸收线 半宽度窄得

8、多，且发射中心频率与吸收 线中心频率相一致的光源。石墨炉原子化法的过程：干燥，灰化， 原子化，净化1. 测量条件选择分析线：一般用共振吸收线。狭缝光度：没有干扰情况下，尽量增 加W增强辐射能。灯电流：按灯制造说明书要求使用 原子条件:燃气：助燃气、燃烧器高 度石墨炉各阶段电流值进样量：（主要指非火焰方法）2. 分析方法（1）.工作曲线法最佳吸光度，工作曲线弯曲原 因：各种干扰效应。.标准加入法标准加入法能消除基体干扰，不能消背 景干扰。使用时，注意要扣除背景干扰。 分布定律：（,N0分别代表单位体积内 激发态原子数和基态原子数）1, 0值温度越高，比值越大2,在同一温度下， 不同元素电子跃迁的

9、能级值越小，共振波长越长，比值越大。1引起谱线变宽的主要因素有哪些？自然变宽：无外界因素影响时谱线具 有的宽度多普勒（）宽度Au D:由原子在空 间作无规热运动所致。故又称热变宽。.压力变宽Au L （碰撞变宽）：由吸 收原子与外界气体分子之间的相互作 用引起自吸变宽：光源空心阴极灯发射的共 振线被灯内同种基态原子所吸收产生 自吸现象。场致变宽（）：包括变宽（电场）和变 宽（磁场）2.火焰原子化法的燃气、助燃气比例及 火焰高度对被测元素有何影响？ 化学计量火焰：由于燃气与助燃气之 比与化学计量反应关系相近， 又称为中 性火焰，这类火焰,温度高、稳定、 干扰小背景低，适合于许多元素的测定。 贫燃

10、火焰：指助燃气大于化学计量的 火焰，它的温度较低，有较强的氧化性， 有利于测定易解离，易电离元素 ，如碱 金属。 富燃火焰：指燃气大于化学元素计量 的火焰。其特点是燃烧不完全，温度略 低于化学火焰，具有还原性，适合于易 形成难解离氧化物的元素测定； 干扰较 多，背景高。 火焰高度：火焰高度不同，其温度也 不同；每一种火焰都有其自身的温度分 布；一种元素在一种火焰中的不同火焰 高度其吸光度值也不同；因此在火焰原 子化法测定时要选择适合被测元素的 火焰高度。3. 原子吸收光谱法中的干扰有哪些？ 如何消除这些干扰？一. 物理干扰：指试样在转移、蒸发和 原子化过程中，由于其物理特性的变化 而引起吸光度

11、下降的效应， 是非选择性 干扰。消除方法：稀释试样；配制与被测 试样组成相近的标准溶液；采用标准 化加入法。二. 化学干扰：化学干扰是指被测元原 子与共存组分发生化学反应生成稳定 的化合物，影响被测元素原子化，是选 择性干扰，一般造成 A下降。消除方法：(1)选择合适的原子化方法： 提高原子化温度，化学干扰会减小，在 高温火焰中P043-不干扰钙的测定。(2) 加入释放剂(广泛应用)(3) 加入保护剂：、8羟基喹啉等， 即有强的络合作用，又易于被破坏掉。(4) 加基体改进剂(5) 分离法三. 电离干扰：在高温下原子会电离使 基态原子数减少,吸收下降,称电离 干扰，造成A减少。负误差消除方法：加

12、入过量消电离剂。(所谓的消电离剂，是电离电位较低的元素。 加入时，产生大量电子，抑制被测元 素电离。)四. 光谱干扰：吸收线重叠： 非共振线干扰：多谱线元素-减小狭缝宽度或另选谱线 谱线重叠干扰-选其它分析线五. 背景干扰：背景干扰也是光谱干扰， 主要指分子吸与光散射造成光谱背景。(分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射吸收，分子吸收是带光 谱。光散射是指原子化过程中产生的微 小的固体颗粒使光产生散射， 造成透过 光减小，吸收值增加。背景干扰，一般 使吸收值增加。产生正误差。） 消除方法：用邻近非共振线校正背景连续光源校正背景（氘灯扣背景）效应校正背景自吸效应校正背景第3章 紫外-可见分光

13、光度法（P21）:根据物质分子对 200800 光谱区 域内辐射能的吸收来研究物质的性质、 结构和含量的方法。仪器：光源，单色器，吸收池，检测器， 显示系统灯：氘灯，氢灯，用于180到400波长 处，测定紫外区域的时候采用石英。 单色器：将光源发出连续光谱分离吸收池：盛装待测溶液。紫外区使用石 英吸收池，可见光区使用玻璃吸收池， 在进行挑选比色皿时一组比色皿的T之差小于0.5%。检测器：检测信号，将通过比色皿的光 强度变化，光信号转变成电信号。显示系统：将检测器输出的信号经处理 后转换成T和A进行显示3.1紫外-可见吸收光谱影响紫外-可见光谱的因素：溶 剂的影响极性：水 甲醇乙醇丙酮正丁醇 乙

14、 酸乙酯 乙醚氯仿二氯甲烷 苯四氯 化碳己烷石油醚3.2光的吸收定律定律：在一定条件下物质的吸光度与溶液的浓度和厚度的乘积成正比关系（使用条件：入射光为单色光，溶液为 稀释溶液）T（透光率）0A （吸光度）0,K随溶液的浓度单位不同而分别用E 或者a表示，当浓度c以，厚度b以为 单位表示时，其单位为（*）当浓度以， 厚度以为单位时，K为a的定义和物理学意义：摩尔吸光系数（a为吸光系数），e的大小与溶液的 浓度和厚度无关，与吸光物质的性质， 入射光波长，溶剂等因素有关。1,物质性质不同E值大小不同，所以E为物 质的特征常数。2,溶剂不同，同种物 质的不同，因此必须指明溶剂。 3, 入射光波长不同

15、不同，所以应该指明 波长。，和a都可以评价方法的灵敏度， 因 此可以优化实验条件来增大值。A （吸光度）具有加和性。或3.4分析条件的选择溶剂：1,溶剂可以良好溶解待测样品， 2溶剂对于溶质为惰性，有良好的化学， 光合稳定性。3选择极性较小的溶剂， 4溶剂在样品的吸收光谱区域无明显的 吸收。显色反应和条件：1，待测组分定量变 成了有色化合物，2，有色化合物组成 恒定，有足够的稳定性，摩尔吸光系数 大，使测量的灵敏度高，重现性好，误 差小。3有色化合物和显色剂的颜色要 有明显的区别，颜色变化大，试剂空白 值小。4选择性好，干扰小，容易消除 干扰。测量条件：波长最大处测量，灵敏度高。 透光率读数的

16、影响：结论：1. ?与透光率读数T有函数关系；当36.8%时（或0.434） , ?最小。2.当T读数在70%- 10%,即A读数 0.151.0 范围时,?较小（5%），并且 变化不大。习题1、分子光谱是如何产生的？它与原子 光谱的主要区别是什么？分子光谱是由分子中电子能级、振 动和转动能级的变化产生的，表现形式 为带光谱它与原子光谱的主要区别在于表现形式为带光谱。（原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。）2、试说明有机化合物紫外光谱产生的 原因。机化合物紫外光谱的电子跃迁有 哪几种类型？吸收带有哪几种类型？有机化合物分子的价电子在吸收 辐射并跃迁到高能级后所

17、产生的吸收 光谱。机化合物紫外光谱电子跃迁常见的4 种类型：* , nf* , nn * ,n fn* 饱和有机化合物：彷*跃迁，n*跃迁 不饱和脂肪族化合物：nfn* , nfn * 芳香族化合物：E1和E2带，B带3、在分光光度法测定中，为什么尽可 能选择最大吸收波长为测量波长？因为选择最大吸收波长为测量波长，能 保证测量有较高的灵敏度， 且此处的曲 线较为平坦，吸光系数变化不大，对定 律的偏离较小。4、在分光光度测量中，引起对定律偏离的主要因素有哪些？如何克服这些 因素对测量的影响？偏离的因素主要与样品和仪器有关。（1）与测定样品溶液有关的因素浓度：当b不变，c 0.01 时，定律 会发

18、生偏离。溶剂：当待测物与溶剂发生缔合、离解 及溶剂化反应时，产生的生成物与待测 物具有不同的吸收光谱，出现化学偏光散射：当试样是胶体或有悬浮物时，入射光通过溶液后，有一部分光因散射 而损失，使吸光度增大，定律产生正偏（2）与仪器有关的因素单色光：定律只适用于单色光， 非绝对 的单色光，有可能造成定律偏离。谱带宽度：当用一束吸光度随波长变化 不大的复合光作为入射光进行测定时， 吸光物质的吸光系数变化不大，对吸收 定律所造成的偏离较小。对应克服方法： c 1意义：表示两组分在给定柱子上的选择 性，值越大说明柱子的选择性越好。8. 什么是分配比（即容量因子）？它表 征的意义是什么？是指在一定温度和压

19、力下，组分在两相分配达到平衡时，分配在固定相和流动 相的质量比。意义：是衡量色谱柱对被分离组分保留 能力的重要参数；9. 理论塔板数 是衡量柱效的指标，色 谱柱的柱效随理论塔板数的增加而增 加，随板高的增大而减小。10. 板高（理论塔板高度）、柱效（理论塔板数n）及柱长（）三者的关系（公 式）？/ n11. 利用色谱图如何计算理论塔板数和有效理论塔板数（公式）？“ ,A . VtrA = 16 = 5.541 )1 X)式用来评价色谱柱是成功的；（2）塔板理论指出理论塔板高度 H对色 谱峰区域宽度的影响有重要意义。14. 速率理论的简式，影响板高的是哪 些因素？H 二 A +罗 + C/卩：流

20、动相的线速A：涡流扩散系数B：分子扩散系数C:传质阻力项系数15. 分离度可作为色谱柱的总分离效能 指标。16. 如何根据分离度分析色谱分离的情 7) 6(繆r = y和+忆)2匕 2 - 01)化+兀12. 同一色谱柱对不同物质的柱效能是 否一样？同一色谱柱对不同物质的柱效能是不 一样的13. 塔板理论对色谱理论的主要贡献是 怎样的？（1）塔板理论推导出的计算柱效率的公R1部分重叠1基本分离1.5 完全分离第十六章气相色谱法（P318）思考题1. 气相色谱法适合分析什么类型的样品？适用范围：热稳定性好，沸点较低的有以达到用最短时间获得最佳分离的目机及无机化合物分离。2. 哪类固定液在气相色谱

21、法中最为常用？硅氧烷类 是目前应用最广泛的通用型固定液。（使用温度范围宽（50350C ）,硅氧烷类经不同的基团修饰可 得到不同极性的固定相。）3. 气相色谱法固定相的选择原则？相似相溶原则 非极性试样选用非极性固定液， 组分 沸点低的先流出； 极性试样选用极性固定液， 极性小的 先流出 非极性和极性混合物试样一般选用极性固定液，非极性组分先出； 能形成氢键的试样一般选择极性大或是氢键型的固定液，不易形成氢键的先流出。的。适用于沸点范围很宽的混合物。注意：柱温不能高于色谱柱的最高使用 温度。6. 气相色谱法各检测器适于分析的样品？热导检测器：通用浓度型所有氢火焰检测器：通用质量型含碳电子捕获检

22、测器：选择浓度型电负性火焰光度检测器：选择质量型硫、磷7. 气相色谱法常用的定量分析方法有 哪些？各方法的适用条件。（1）外标法 适用条件：对进样量的准确性控制要求 较高；操作条件变化对结果准确性影响 较大；操作简单，适用于大批量试样的 快速分析。（2）归一化法适用条件：仅适用于试样中所有组分全4. 一般实验室通常备用哪三种色谱柱， 基本上能应付日常分析需要？5. 什么是程序升温？程序升温：在一个分析周期内柱温随时 间由低温向高温做线性或非线性变化， 出峰的情况；操作条件的变动对测定结 果影响不大；归一化法简便、准确。（3）内标法（内标标准曲线法）适用条件：试样中所有组分不能全部出 峰时；定量

23、分析中只要求测定某一个或 几个组分；样品前处理复杂第17章高效液相色谱法（）P3481、：高效色谱柱、高压泵、高灵敏检测 器2、现代高效液相色谱法的特点：（1）高效；（2）高压；（3）高速； 高灵敏度3、色谱分离的实质：色谱分离的实质是 样品分子（即溶质） 与溶剂（即流动相或洗脱液）以及固定 相分子间的作用，作用力的大小，决定 色谱过程的保留行为。4、高效液相色谱仪结构：输液系统进样系统分离系统检测系统5、高压输液泵性能：足够的输出压力输出恒定的流量输出流动相的流量范围可调节压力平稳，脉动小6、在线脱气装置在线脱气、超声脱气、真空脱气等作用：脱去流动相中的溶解气体。流动 相先经过脱气装置再输送

24、到色谱柱。 脱气不好时有气泡，导致流动相流速不 稳定，造成基线飘移，噪音增加。7、梯度洗脱装置以一定速度改变多种溶剂的配比淋洗， 目的是分离多组容量因子相差较大的 组分。作用:缩短分析时间,提高分离度,改善 峰形,提高监测灵敏度&影响分离的因素影响分离的主要因素有流动相的 流量、 性质和极性。9、选择流动相时应注意的几个问题：（1）尽量使用高纯度试剂作流动相。（2）避免流动相与固定相发生作用而 使柱效下降或损坏柱子。（3）试样在流动相中应有适宜的溶解 度。（4）流动相同时还应满足检测器的要 求。10、提高柱效的方法（降低板高）： 固定相填料要均一，颗粒细， 装填均匀。 流动相粘度低。14、小结

25、 低流速。 适当升高柱温。11、固定相的选择：液相色谱的固定相可以是 吸附剂、化学 键合固定相（或在惰性载体表面涂上一 层液膜）、离子交换树脂或多孔性凝胶； 流动相是各种溶剂。被分离混合物由流 动相液体推动进入色谱柱。根据各组分 在固定相及流动相中的吸附能力、分配 系数、离子交换作用或分子尺寸大小的 差异进行分离。12、高效液相色谱法的分离机理及分类类型主要分离机理吸附色谱吸附能，氢键分配色谱疏水分配作用尺寸排斥色谱溶质分子大小离子交换色谱库仑力13、反相色谱的优点易调节k或a易分离非离子化合物，离子化合物和可 电离化合物流动相便宜可预言洗脱顺序适宜梯度洗脱分配色谱是利用样品中的 溶质在固定

26、相和流动相之间分配系数的不同，进行 连续的无数次的交换和分配而达到分 离的过程。第十章电分析化学引论（P218）1、电分析化学：根据被测溶液所呈现的电化学性质及其变化而建立的分析方法原电池：电极反应可以自发进行， 化学 能被转换为电能，化学体系的自由能在 降低。电解池：电极反应不能自发进行，当有 适当的外加电压时，电极反应才可以进 行，电能被转化为化学能。化学体系的 自由能在增加。液接电位：两电极共同一种溶液的电池。直接电位法：通过在零电流条件下测定 两电极间的电动势确定离子浓度电位滴定法：通过测量滴定过程中电池 电动势的变化来确定滴定终点的作用：保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定；

27、 维持溶液在适宜的范围内， 满足离 子电极的要求； 掩蔽干扰离子。典型组成：1的，使溶液保持较大稳定的离子强度；0.25 和0.75, 使溶液在5左右;0.001的柠檬酸钠，掩蔽3+、3+等干扰离子。2、分类：(1) 电位分析法：测量参数为电极电位(电池电动势)；(2) 电解分析法：测量电解过程中电极 上析出的物质量；(3) 库仑分析法：测量电解过程中消耗 的电量；(4) 电导分析法：测量参数为溶液的电导值；(5) 伏安分折：测量电流与电位变化曲线；(6) 极谱分析：使用滴汞电极时的伏安分析。3、电池的表示形式与电池的电极反应：1 .表示形式：1) 用丨表示电池组成的每个接界面2) 用|表示盐桥，表明具有两个接界面3) 发生氧化反应的一极写在左发生还原反应的一极写在右4 )溶液注明活度；气体应注明温度和 压力(-) I 4 ( a 1) | 4 ( a 2)| (+)4、盐桥：组成和特点：高浓度电解质溶液正负离子迁移速度差不多(饱和溶液+3