《仪器分析》知识点

1、教学内容绪论分子光谱法：UV-VIS、IR、F 原子光谱法：AAS电化学分析法：电位分析法、电位滴定色谱分析法：GC、HPLC质谱分析法：MS、NRS第一章 绪论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。仪器的主要性能指标的定义1、精密度（重现性一般用相对标准偏差表示（

2、%，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。、检出限（检出下限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。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

3、成变化不大，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E=hv 的关系时，将产生吸收光谱。M+hvM*M*，当从激发态过渡到低能态或某态时产生发射光谱。 M* M+hv2、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

4、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）熟识: 原子吸收光谱产生的机理以及影响原子吸收光谱轮廓的因素了解: 原子吸收光谱仪的基本结构；空心阴极灯产生锐线光源的原理掌握: 火焰原子化器的原子化历程以及影响因素、原子吸收光谱AAS 测量条件的选择及定量分析方法(验操作)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。2、原子吸收定量原理：频率为的光通过原子蒸汽，其中一

5、部分光被吸收，使透射光强度减弱。3、谱线变宽的因素(P-131)：多普勒（Doppler）宽度D：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。Doppler 宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。压力变宽（碰撞变宽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。测量条件选择分析线：一般用共振吸收线。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）分析方法(1).最佳吸光度 0.1-0.5，工作曲线弯曲

6、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。习题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（Doppler）宽度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L（碰撞变宽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dk 变宽(电场)n 变宽(磁场)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, 适合于许多元素的测定。贫燃火焰：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

7、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。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下降的效应，是非选择性干扰。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

8、干扰，一般造成 A 下降。P043-不干扰钙的测定。加入释放剂（广泛应用）、8又易于被破坏掉。加基体改进剂分离法三. 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（所谓的消电离剂, 低的元素。加入时, , ）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.（分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射消除方法：第 3 章 紫外-可见分光光度法(P21)UV-Vis：根据物质分子对 200800 nm 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。紫外-可见吸收光谱3.1.5 影

9、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酸乙酯乙醚氯仿二氯甲烷苯四氯化碳己烷石油醚光的吸收定律Lambert-Beer 定律：A =k c l = -lgT = lgI0/ I lcm，c-mol/L，k 值称为摩尔吸光系数（Lmol-1cm-1）A =lc3.4 分析条件的选择单光束分光光度计 特点：只有一条光束单波长双光束分光光度计 特点：在同一台仪器中使用两个完全相同的光束。双波长分光光度计：不需要参比溶液透光率读数的影响：结 论：1. c/c 与透光率读数 T 有函数关系;当 T=36.8%时 (或A=0.434)，c/c 最小。2. 当 T 读数在 70%10%

10、,即 A 读数 0.151.0 范围时, c/c 较小( 0.01M 时, Beer 定律会发生偏离。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，出现化学偏离。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，Beer 定律产生正偏差。与仪器有关的因素Beer 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 0.01M避免使用会与待测物发生反应的溶剂避免试样是胶体或有悬浮物在保证一定光强的前提下，用尽可能窄

11、的有效带宽宽度。选择吸光物质的最大吸收波长作为分析波长5、极性溶剂为什么会使*跃迁的吸收峰长移，却使 n*跃迁的吸收峰短移？效应。在*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性溶剂时，由于溶剂与溶质相互作用，激发态*比基态能量下降n*跃迁中，基态n 电子与极性溶剂形成氢键，降低了基态能量，使激发态与基态间能量差增大，导致吸收峰蓝移。第五章 分子发光分析法（P88）电子跃迁产生荧光和磷光。激发光谱和发射光谱：射下所发射的荧光强度F 做纵坐标，激发光波长做横测定不同波长的荧光强度，以荧光强度F 做纵坐标，荧光波长 做横坐标作图。荧光光谱反映了发射的荧光波长与荧光强度的关系。荧光和分子结构的关系发射荧光

12、的物质应同时具备以下两个条件：物质分子必须具有能够吸收紫外或可见光的结构，并且能产生* 或 n* 跃迁。荧光物质必须有较大的荧光量子产率。跃迁类型：*n*跃迁的荧光效率高。共轭结构：凡是能提高光强度，并使荧光光谱长移。刚性平面：分子的刚性及共平面性越大，荧光量子产率就越大。荧光，吸电子基团减弱荧光。影响荧光强度的因素及溶液荧光的猝灭（P9395）影响荧光强度的因素溶剂温度低温下测定，提高灵敏度pH 值的影响当荧光物质本身是弱酸或弱碱时，溶液 pH 值对该物质荧光强度有较大影响。内滤光作用和自吸收现象光的物质，会使荧光减弱的现象。自吸收现象：荧光物质的荧光发射光谱短波长一端与该物质的吸收光谱的长

13、波长一端有重叠，在溶液浓度较大时，一部分荧光被自身吸收。Raman 光的干扰（）溶液荧光的猝灭 (P95)荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子相互作用引起荧光强度降低或荧光强度与浓度不呈线性关系的现象。而损失能量。的配合物。引入溴或碘后，易发生体系跨越而转变成三重态。发生电荷转移反应的猝灭：荧光物质的自猝灭：单重激发态分子和未激发的荧光物质分子碰撞引起自猝灭。荧光物质浓度超过 1g/L 猝灭。荧光强度与溶液浓度的关系(P93)If = K c（l c0.05） 分子荧光分析法的应用定性分析：因物质结构不同，吸收紫外光波长也不同。定量测定：同一种物质的稀溶液，浓度大的发射的荧光较强。

14、荧光分析法的特点（ng/ml； 选择性强（比较容易排除其它物质的干扰缺点：许多物质本身不能发射荧光，因此，应用不够广泛。荧光分析法与 UV-Vis 法的比较相同点：都需要吸收紫外相同点：都需要吸收紫外-可见光，产生电子能级跃迁。不同点：荧光法测定的是物质经紫外 荧光法测定的是物质经紫外 -可见光照射后发射出的荧光的强度(F);(F);UV-Vis UV-Vis 法测定的是物质对紫外-可见光的吸收程度 (A) ;UV-Vis 法高。习 题1、名词解释：0M=1的电子能态称为单重态。到某一激发态上。如果它的自旋方向不变， S=0，M=1，这时的激发态叫单重电子激发态。（三重态）系间跨越：指的是不同

15、多重度状态间的一种无辐射跃迁过程。振动弛豫：内转换：指的是相同多重度等能态间的一种无辐射跃迁过程。01 物质发射荧光的能力。荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子相互作用引起荧光强度降低或荧光强度与浓度不呈线性关系的现象。重原子效应：第 4 章 红外吸收光谱法( IR ) P53根据样品对不同波长红外光的吸收情况，来研究物质分子的组成、结构及含量的方法。IR 与 UV-Vis 的比较相同点：都是分子吸收光谱。不同点：UV-Vis 是基于价电子能级跃迁而产生的电子光谱 ;主要用于样品的定量测定。IR 则是分子振动或转动能级跃迁而产生的吸收光谱 ;主要用于有机化合物的定性分析和结构鉴定。

16、基本概念红外光谱图：是以波数为横坐标，纵坐标用透光率或吸光度来表示的一种频率图。波数（1红外吸收光谱定性分析的依据根据化合物红外谱图中特征吸收峰的位置、数目、相对强度、形状等参数来推断样品中存在哪些基团，从而确定其分子结构。4.2 基本原理吸收峰由何引起？每个基团或化学键能产生几个吸收峰？都出现在什么位置？不同吸收峰为什么有强有弱？物质分子产生红外吸收的基本条件分子吸收的辐射能与其能级跃迁所需能量相等；分子发生偶极距的变化（耦合作用。只有发生偶极矩变化的振动才能产生可观测的红外吸收光谱，称红外活性。4.2.3 多原子分子的振动(P56)分子振动自由度：多原子分子的基本振动数目，也是基频吸收峰的

17、数目。为什么实际测得吸收峰数目远小于理论计算的振动自由度？没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收，即非红外活性；相同频率的振动吸收重叠，即简并；仪器分辨率不够高；有些吸收带落在仪器检测范围之外。4.2.5 分子振动频率（基团频率）官能团具有特征频率基团频率：不同分子中同一类型的基团振动频率非常相近，都在一较窄的频率区间出现吸收谱带，其频率称基团频率。基团频率区和指纹区谱图解析谱图解析确认分子中所含的基团或化学键，进而推断分子的结构。（也称官能团区40001300cm-1 范围内的吸收峰，有一共同特点：既每一吸收峰都和一定的官能团相对应，因峰，有一共同特点：既每一吸收峰都和一定的官能团相对应，因此称

18、为基团频率区。在基团频率区，原则上每个吸收峰都可以找此称为基团频率区。在基团频率区，原则上每个吸收峰都可以找到归属。到归属。主要基团的红外特征吸收峰（0 01 ）01（O01。在羰基化合物中，此吸收一般为最强峰。 产生红外吸收光谱的条件分子基本振动类型和振动自由度影响吸收峰强度的因素基团频率及谱图解析影响基团频率的因素干涉仪：是 FT-IR 光谱仪的核心部件，作用是将复色光变为干涉光。4.4 试样的处理和制备红外光谱法对试样的要求（1）单一组分纯物质，纯度 98%；（2）样品中不含游离水；（3）要选择合适的浓度和测试厚度。制样方法气体样品的制备液体和溶液样品的制备液体池法液膜法固体样品制备压片

19、法：KBr 分散介质。石蜡糊法：减少试样光散射的影响，但重复性较差；薄膜法：无溶剂和分散介质的影响。一、定性分析已知物的鉴定-谱图比对，未知物结构的确定，收集试样的有关数据和资料，确定未知物的不饱和度（P71）不饱和度有如下规律：链状饱和脂肪族化合物不饱和度为 0；1； 4。未知物结构的确定收集试样的有关数据和资料确定未知物的不饱和度（P71）谱图解析 （P72 例二、定量分析理论依据：朗伯-比尔定律优点：有许多谱带可供选择，有利于排除干扰；气、液、固均可测定。课后练习题分子产生红外吸收的条件是什么？分子吸收的辐射能与其能级跃迁所需能量相等；分子发生偶极距的变化（耦合作用。何谓特征吸收峰？影响

20、吸收峰强度的主要因素是什么？能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称基团频率，其所在位置称特征吸收峰。与分子跃迁概率有关，与分子偶极距有关（P59）红外谱图解析的三要素是什么？红外谱图解析三要素：位置、强度、峰形。解释名词：基团频率区 指纹区 相关峰基团频率区（官能团区：1 范围内的吸收峰，有一共同特点：即每一吸收峰都和一定的官能团相对应，因此称为基团频率区。在此区，原则上每个吸收峰都可以找到归属。 1300400cm-1 范围内，虽然有些吸收也对应着某些官能团，但大量吸收峰仅显示了化合物的红外特征，犹如人的指纹，故称为指纹区。指纹区的吸收峰数目虽多，但往往大部分都找不到归属。同一种分子的基团

21、或化学键振动，往往会在基团频率区的吸收峰称为相关峰。利用基团的红外特征吸收峰区别：烷烃：饱和碳的 C-H 吸收峰 3000cm-1， C = C 双键：16001670cm1CC-叁键：21002260 cm1红外光谱法对试样有哪些要求？单一组分纯物质，纯度 98%；样品中不含游离水；要选择合适的浓度和测试厚度。简述振动光谱的特点以及它们在分析化学中的重要性。优点：特征性强,可靠性高、样品测定范围广、用量少、测定速度快、操作简便、重现性好。有些吸收峰，尤其是指纹峰不能全部指认；定量分析的灵敏度较低。第九章 核磁共振波谱法(NMR) P195 思考题1、简述题:光谱分析法；核磁共振波谱法；公式o

22、=gB0/2的意义强度进行分析的方法磁共振信号。以核磁共振信号对照射频率（或磁场强度）即为核磁共振波谱。2、名词解释：化学位移；屏蔽效应；磁各向异性;耦合常数(构中不同位置种现象称为化学位移。3 、 P214 9.2; 9.3; 9.4; 9.5; 9.8; 9.11; 9.12; 9.13看课件第十九章质谱法思考题质谱分析法：将样品分子转变成气态的离子，然后按照离子的质荷比（ m/z） 大小，对离子进行分离和检测,并作定性或定量分析的方法。质谱仪由哪几部分组成？各部分的作用是什么？（的方框示意图）进样系统：高效重复地将样品引到离子源中并且不能造成真空度的降低。离子源：将进样系统引入的气态样品

23、分子转化成离子。质量分析器：依据不同方式，将样品离子按质荷比 m/z 分开。检测器：检测来自质量分析器的离子流并转化成电信号。显示系统：接收来自检测器的电信号并显示在屏幕上。真空系统：保证质谱仪离子产生及经过的系统处于高真空状态。电子电离源）CI（源）离子源的原理及特点。离子源：将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。EI（电子电离源）原理：失去电子特点：电离效率高,灵敏度高；离子碎片多,有丰富的结构信息； 有标准质谱图库；但常常没分子离子峰；只适用于易气化、热稳定的化合物。CI（化学电离源）原理：离子加合特点：准分子离子峰强, 可获得分子量信息；谱图简单；但不进行谱库检索,只适用于易气化、热

24、稳定的化合物为何质谱仪需要高真空?质谱仪需要在高真空下工作：10-410 -6Pa大量氧会烧坏离子源的灯丝；用作加速离子的几千伏高压会引起放电；引起额外的离子分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化;影响灵敏度。析?U/V U V 定通过四极杆；U V U 于定量分析。是 A，B 两组分的调整保留时间的比值= tr（B）/tr（A）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。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。K=ms/mm意义：是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数；理论塔板数理

25、论塔板数增加而增加，随板高的增大而减小。板高（理论塔板高度 、柱效（理论塔板数 ）及柱长（L/cm）三者的关系（公式）？H=L /n（公式第十五章 色谱法引论(P300) 思考题色谱法具有同时能进行分离和分析特别对复杂样品和的分离，色谱法的优势更为明显。是按色谱柱分类：平面色谱法：薄层色谱法、纸色谱法柱色谱法：填充柱法、毛细管柱色谱法什么是气相色谱法和液相色谱法？ 保留时间（t、死时间（t）及调整保留时间（）的关系是怎样的？rrt = t - rr从色谱流出曲线可以得到哪些信息？根据色谱峰的个数可以判断样品中所含组分的最少个数；根据色谱峰的保留值可以进行定性分析；根据色谱峰的面积或峰高可以进行

26、定量分析；色谱峰的保留值及其区域宽度是评价色谱柱分离效能的依据；色谱峰两峰间的距离是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。分配系数在色谱分析中的意义是什么？K 值大的组分,在柱内移动的速度慢，滞留在固定相中的时间长，后流出柱子；分配系数是色谱分离的依据；柱温是影响分配系数的一个重要参数。什么是选择因子？它表征的意义是什么？12.同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的 13.的；塔板理论指出理论塔板高度 H 要意义。速率理论的简式, 影响板高的是哪些因素?：流动相的线速A：涡流扩散系数B：分子扩散系数C：传质阻力项系数分离度可作为色谱柱的总分离效能指标。如何根据分离度分析色谱分离的情况?R1

27、部分重叠R=1基本分离R=1.5完全分离第十六章 气相色谱法(P318) 思考题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，沸点较低的有机及无机化合物分离。哪类固定液在气相色谱法中最为常用?硅氧烷类（使用温度范围宽）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。要？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，以达到用最短时间获得最佳分离的目的。适用于沸点范围很宽的

28、混合物。注意：柱温不能高于色谱柱的最高使用温度。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 电子捕获检测器：选择 浓度型 电负性火焰光度检测器：选择 质量型 硫、磷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。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。归一化法适用条件：仅适用于试样中所有组分全出峰的情况；操作条件的变动对测定结果影响不大；归一化法简便、准确。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；定量分析中只要求测定某一个或几个组分

29、；样品前处理复杂第 17 章 高效液相色谱法(HPLC) P348 1、HPLC：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；(4)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（流动相或洗脱液）固定相作用力的大小保留行为。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到色谱柱。脱气不好时有气泡，导致流动相流速不稳定，造

30、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8、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：尽量使用高纯度试剂作流动相。避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子。试样在流动相中应有适宜的溶解度。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。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（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；流动相是各种溶剂各组分固定相流动相中的或分子尺寸大小差异进行分离。12、高效液相色谱法的分离机理及分类 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尺寸排斥色谱溶质分子大离子交换色谱库 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14、小结分配色谱是利用样品中的 溶质在固定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