仪器分析 绪论

1、. 方法分类方法分类 主要分析方法主要分析方法 被测物理性质被测物理性质 光谱分析光谱分析 发射光谱分析、火焰光度分析发射光谱分析、火焰光度分析 辐射的发射 分子发光分析法分子发光分析法、放射分析法放射分析法 紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法 辐射的吸收 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 红外光谱法、核磁共振波谱法红外光谱法、核磁共振波谱法 浊度法、拉曼光谱法浊度法、拉曼光谱法 辐射的散射 折射法、干涉法折射法、干涉法 辐射的折射 X-射线衍射法、电子衍射法射线衍射法、电子衍射法 辐射的衍射 圆二色谱法圆二色谱法 辐射偏振方向的旋转 电化学分析电化学分析 电位法电位法 电极电位 电导

2、法电导法 电导 极谱法极谱法、溶出伏安法溶出伏安法 电流-电压色谱分析色谱分析 气相色谱法气相色谱法、液相色谱法液相色谱法 薄层色谱法薄层色谱法 两相间的分配热分析热分析 热导法、差热分析法热导法、差热分析法 热性质质量分析质量分析 质谱法质谱法 质荷比仪器分析方法分类根据用以测量的物质性质物质性质，仪器分析方法主要分为以下几类:.发射海盗号探测器首次登陆火星“海盗号”的气相色谱分析仪(GCMS) 进行的土壤加热分析发现过氧化物的大量存在让火星的土壤变得异常 否决了生命物质的存在。 NASA十项最重要太空任务 ，离不开仪器分析的帮助。发射哈勃太空望远镜清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，1.6

3、万公里以外的一只萤火虫发现黑洞存在的证据，探测到恒星和星系的早期形成过程，观测到距离地球130亿光年的古老星系 钱德拉X射线天文卫星极高的空间分辨率和谱分辨率，X射线天文学从测光时代进入了光谱时代。在星暴星系M82中发现了中等质量黑洞的证据、发现伽玛射线暴GRB 991216中的X射线、观测到了银河系中心超大质量黑洞等。 .对微观世界的认识、了解和研究同样离不开仪器分析的帮助。人的眼睛不能直接观察到比10-4m更小的物体或物质的结构细节光学显微镜使人类的视觉得以延伸，人们可以观察到像细菌、细胞那样小的物体，但由于光波的衍射效应，使得光学显微镜的分辨率只能达到10-7m扫描电子显微镜（SEM）的

4、分辨率为10-9m，高分辨透射电子显微镜（HTEM）和扫描透射电子显微镜STEM）可以达到原子级的分辨率(0.1 nm) 人类第一次能够实时观察单个原子在物质表面的排列状态与表面电子行为有关的物化性质。.与其他表面分析技术相比，STM具有如下独特的优点： 1.具有原子级高分辨率，STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达 0I nm 和 001 nm，即可以分辨出单个原子 中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图 .2. 2. 可实时得到实空间中样品表面的三维图可实时得到实空间中样品表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的像，

5、可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的性能表面结构的研究，这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究可用于表面扩散等动态过程的研究 3. 3. 可以观察单个原子层的局部表面结构，可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质，而不是对体相或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。表面重构、因而可直接观察到表面缺陷。表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等体引起的表面重构等 .硅111面77原子重构象 为了得到表面清洁的硅片单质材料，要对硅片进行高温加热和退火处理，在加热和退火处理

6、的过程中硅表面的原子进行重新组合，结构发生较大变化，这就是所谓的重构。.4. 4. 可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其他溶液中品甚至可浸在水和其他溶液中 不需要特别的制样不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤这些特点特别适技术并且探测过程对样品无损伤这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、电化学反应过程的评价，例如对于多相催化机理、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。中电极表面变化的监测等。 液体中观察原子图象 上图所示的是在电解液

7、中得到的硫酸根离子吸附在铜单晶(111)表面的STM图象。图中硫酸根离子吸附状态的一级和二级结构清晰可见。 .5. 5. 配合扫描隧道谱（配合扫描隧道谱（STSSTS）可以得到）可以得到有关表面电子结构的信息，例如表面有关表面电子结构的信息，例如表面不同层次的态密度。表面电子阱、电不同层次的态密度。表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等构等 .6. 6. 利用利用STMSTM针尖，可实现对原子和针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵，这为纳米科技分子的移动和操纵，这为纳米科技的全面发展奠定了基础的全面发展奠定了基础 1990年，IBM公司的科学家展示了

8、一项令世人瞠目结舌的成果，他们在金属镍表面用35个惰性气体氙原子组成“IBM”三个英文字母。 .茨维特实验示意图. 色谱法色谱法(chromatography)：以试样：以试样组分在固定相和组分在固定相和流动相间的流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方分离分析方法法称色谱法。色谱柱：进行色谱分离用的细长管。固定相：（stationary phasestationary phase） 管内保持固 定、起分离作用定、起分离作用的填充物。流动相：（mobile phasemobile phase）流

9、经固定相的空隙 或表面的冲洗剂冲洗剂。. 气相色谱法液相色谱法气气-固固色谱法液液-固固色谱法气气-液液色谱法 液液-液液色谱法.国产气相色谱仪色谱-质谱联用仪.1. 1. 高压钢瓶高压钢瓶2. 2. 减压阀减压阀3. 3. 载气净化载气净化 干燥管干燥管4. 4. 稳流阀稳流阀5. 5. 流量计流量计6. 6. 压力表压力表7. 7. 进样器进样器8. 8. 色谱柱色谱柱9. 9. 检测器检测器10. 10. 色谱工作站色谱工作站.图1 、色谱过程 图2、 色谱图ABKAKB .)()()()(sRiRsRiRsiVVttr ，.2、容量因子容量因子（capacity factor） 在一定

10、温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达到平衡时的质量比，称为容量因子，也称分配比，用k k表示。 msccK mmssVcVck cs、cm分别为组分在固定相和流动相的浓度(g/ml)；Vm为色谱柱中流动相的体积，近似等于死体积， Vs为色谱柱中固定相的体积。.1KVVKkMS MRMRVVttk Phase ratio(相比，): VM / VS, 反映各种色谱柱柱型及其结构特征填充柱（填充柱（Packing column）: 635 毛细管柱（毛细管柱（Capillary column）: 501500.MSRVKVV色谱过程的基本方程式：色谱过程的基本方程式：MsMMRVVKtkt

11、t )1 ()1 (kVVKtttMMsMR kttMR SMRKVkVV kVVMR .总结塔板理论前提假设：1.1.每段间隔内，气相平均组成与液相平均组成迅速达每段间隔内，气相平均组成与液相平均组成迅速达到分配平衡。到分配平衡。2.2.载气进入色谱柱不是连续的，而是脉动式的，每次载气进入色谱柱不是连续的，而是脉动式的，每次进气为一个板体积。进气为一个板体积。3.3.试样开始时都加在试样开始时都加在0 0号塔板上，并且试样沿色谱柱方号塔板上，并且试样沿色谱柱方向的扩散可忽略。向的扩散可忽略。4.4.分配系数在各塔板上是常数。分配系数在各塔板上是常数。 .色谱柱塔板数n=5某一组分分配比k=1单位质量m=1.以载气板体积数为横坐标，柱出口浓度为纵坐标，以载气板体积数为横坐标，柱出口浓度为纵坐标，作出组分流出曲线图作出组分流出曲线图.当n值很大时（103-106），流出曲线趋近于正态分布，流出曲线上浓度 c 与时间 t 关系为：222)(02Rttecc理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留时间（tR）和峰底宽（W）或半峰宽（ Wh/2 ）按下式推算：2)(16WtnR22)(54. 5hRWtn 或标