《仪器分析》知识点.docx

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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：是利用化学反响及其计量关系，由某量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。仪器分析方法：是利用周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、含量及化学构造的一类分析方法，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根底，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、周密度重现性：数次平行测定结果的相互全都性的

2、程度,一般用相对标准偏差表示RSD%，周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：对单组分器而言，指仪器区分待测组分与非待测组分的力气。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、可局部扣除偶然误差。需要标准比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全都。二

3、、标准参与法添加法、增量法特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消退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状况三、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，在一样检测条件下，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、吸取光谱和放射光谱的电子能动级跃迁的关系吸取光谱：当物质所吸取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，将产生吸取光谱。M+hvM*放射光谱：物质通过激发过程获得能量，变为激发

4、态原子或分子 M*，当从激发态过渡到低能态或某态时产生放射光谱。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 章原子吸取光谱法P130生疏:原子吸取光谱产生的机理以及影响原子吸取光谱轮廓的因素了解:原子吸取光谱仪的根本构造；空心阴极灯产生锐线光源的原理把握:火焰原子化器的原子化历程以及影响因素、原子吸取光谱分析干扰及其消退方法、AAS 测量条件的选择及定量分析方法(试验操作)1、定义：它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸取来进展

5、定量分析的方法。基态原子吸取其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸取光谱。原子吸取光谱位于光谱的紫外区和可见区。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).工作曲线法最正确吸光度 0.1-0.5，工作曲线弯曲缘由：各种干扰效应。.标准参与法标准参与法能消退基体干扰，不能消背景干扰。使用时， 留意要扣除背景干扰。2、原子吸取定量原理：频率为的光通过原子蒸汽， 其中一局部光被吸取，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

6、变宽。Doppler 宽度随温度上升和相对原子质量减小而变宽。压力变宽L碰撞变宽：由吸取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、对原子化器的根本要求：使试样有效原子化； 使自由状态基态原子有效地产生吸取；具有良好的稳定性和重现形；操作简洁及低的干扰水公正。1测量条件选择分析线：一般用共振吸取线。狭缝光度：W=DS 没有干扰状况下，尽量增加W，增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：由吸取原子与外界气体分子之间的相互作用引起自吸变宽：

7、光源空心阴极灯放射的共振线被灯内同种基态原子所吸取产生自吸现象。场致变宽(fieldbroadening)：包括 Stark 变宽(电场)和Zeeman 变宽(磁场)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响关系相近，又称为中性火焰，这类火焰 ,温度高、稳定、干扰小背景低，适合于很多元素的测定。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，具有复原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定；

8、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。原子吸取光谱法中的干扰有哪些？如何消退这些干 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。消退方法：稀释试样；配制与被测试样组成相近的标准溶液；承受标准化参与法。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响生成稳定的化合物，影响被测元素原子化， 是选择性干扰，一般造成 A 下降。消退方法：(1)选择适宜的原子化方法：提高原子

9、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） 参与释放剂广泛应用（3） 参与保护剂：EDTA、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） 分别法三.电离干扰：在高温下原子会电离使基态原子数削减,吸取下降,称电离干扰，造成 A 削减。负误差消退方法：参与过量消电离剂。所谓的消电离剂,是电离电位较低的元素。参与时,产生大量电子,抑制被测元素电离。四.光谱干扰： 吸取线重叠：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。分子吸取是指在原子化过程中生成

10、的分子对辐射吸取，分子吸取是带光谱。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，吸取值增加。背景干扰，一般使吸取值增加。产生正误差。消退方法：第 3 章紫外-可见分光光度法(P21)UV-Vis：依据物质分子对 200800nm 光谱区域内辐射能的吸取来争论物质的性质、构造和含量的方法。3.1 紫外-可见吸取光谱3.1.5 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 光的吸取定律Lambert-Beer 定律：A=kcl=-lgT=lgI0/I lcm，c-mol/L，k 值称为摩尔吸光系数Lm

11、ol-1cm-1A=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一样的光束。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%,即A 读数0.151.0 范围时,c/c较小(98%；2样品中不含游离水；3要选择适宜的浓度和测试厚度。4.4.2 制样方法1. 气体样品的制备2. 液体和溶液样品的制备（1） 液体池法（2） 液膜法3. 固体样品制备（1） 压片法：最常用的固体样品制样方法，常用 K

12、Br作为固体分散介质。（2） 石蜡糊法：削减试样光散射的影响，但重复性较差；（3） 薄膜法：无溶剂和分散介质的影响。4.5 红外光谱法的应用一、定性分析物的鉴定-谱图比对，未知物构造确实定，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；一个双键或一个环状构造的不饱和度为 1；一个三键或两个双键及脂环的不饱和度为 2；未知物构造确实定1. 收集试样的有关数据和资料2. 确定未知物的不饱和度P713. 谱图解析P72 例 二、定量分析理论依据：朗伯-比尔定律优点：（1） 有很多谱带可供选择，有利于排解干扰；（2） 气、液、固均可测定。课

13、后练习题1. 分子产生红外吸取的条件是什么？（1） 分子吸取的辐射能与其能级跃迁所需能量相等；（2） 分子发生偶极距的变化耦合作用。2. 何谓特征吸取峰？影响吸取峰强度的主要因素是什 么？能代表基团存在、并有较高强度的吸取谱带称基团频率，其所在位置称特征吸取峰。与分子跃迁概率有关，与分子偶极距有关P593. 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。4. 解释名词：基团频率区指纹区相关峰基团频率区官能团区：在 40001300cm-1 范围内的吸取峰，有一共同特点：即每一吸取峰都和确定的官能团相对应，因此称为基团频率区。在此区，原则上每个吸取峰都可以找到归属。指纹区：在

14、 1300400cm-1 范围内，虽然有些吸取也对应着某些官能团，但大量吸取峰仅显示了化合物的红外特征，如同人的指纹，故称为指纹区。指纹区的吸取峰数目虽多，但往往大局部都找不到归属。相关峰：同一种分子的基团或化学键振动，往往会在基团频率区和指纹区同时产生假设干个吸取峰。这些相互依存和可以相互佐证的吸取峰称为相关峰。5. 如何利用红外吸取光谱区分烷烃、烯烃、炔烃？ 利用基团的红外特征吸取峰区分：烷 烃 ： 饱 和 碳 的 C-H吸 收 峰 3000cm-1， C=C 双键：16001670cm1CC-叁键：21002260cm16. 红外光谱法对试样有哪些要求？（1） 单一组分纯物质，纯度98%

15、；（2） 样品中不含游离水；（3） 要选择适宜的浓度和测试厚度。7. 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,牢靠性高、样品测定范围广、用量少、测定速度快、操作简便、重现性好。局限性：有些物质不能产生红外吸取；有些物质不能用红外鉴别；有些吸取峰，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=gB0/2的意义光谱分析法：基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的放射、吸取或散射辐射的波长和强度进展分析的方法核磁共振波谱法：将自旋核放入磁场中，用

16、适当频率的电磁波照耀，它们会吸取能量，发生原子核自旋能级的跃迁，同时产生核磁共振信号。以核磁共振信号比照耀频率或磁场强度作图，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;耦合常数化学位移：在有机化合物中，各种氢核四周的电子云密度不同(构造中不同位置)，质子屏蔽效应不同，导致共振吸取峰的位移，这种现象称为化学位移。3、P2149.2;9.3;9.4;9.5;9.8;9.11;9.12;9.13看课件第十九章质谱法P400 思考题1. 质谱分析法：将样品分子转变成气态的离子，然后依据离子的质荷比m/z大小，对离子进展分别和检测,并作定性或定量分析的方法。2. 质谱仪由哪几局部组

17、成？各局部的作用是什么？划出质谱仪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。3. 离子源的作用是什么？试述 EI电子电离源和 CI化学电离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,有丰富的构造信息；有标准质谱图

18、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；谱图简洁； 但不能进展谱库检索,只适用于易气化、热稳定的化合物4. 为何质谱仪需要高真空?质谱仪需要在高真空下工作：10-4 10-6Pa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响，转变裂解模型，谱图简洁化;影响灵敏度。5. 四极杆质量分析器如何实现质谱图的全扫描分析和 选择离子分析?当 U/V 维持一个定值时，某一 U 或 V 值对应只有一个离子能稳定通过四极杆；连续转变 U 或 V 值，可得到一张全扫描图，此谱图可用于定性；固

19、定一个或多个 U 值，可得到高灵敏度的分析结果， 此方法用于定量分析。第十五章色谱法引论(P300) 思考题1. 色谱法具有同时能进展 分别和分析的特点而区分于其它方法，特别对简洁样品和多组份混合物的分别，色谱法的优势更为明显。2. 按固定相外形不同色谱法是如何分类的？ 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3. 什么是气相色谱法和液相色谱法？ 气体为流淌相的色谱称为气相色谱。液体为流淌相的色谱称为液相色谱。4. 保存时间tr、死时间t0及调整保存时间tr的关系是怎样的？rr0t =t -t5. 从色谱流出曲线可以得到哪些信息？依据色谱峰的个数可以推

20、断样品中所含组分的最少个数；依据色谱峰的保存值可以进展定性分析；依据色谱峰的面积或峰高可以进展定量分析；色谱峰的保存值及其区域宽度是评价色谱柱分别效能的依据；色谱峰两峰间的距离是评价固定相或流淌相选择是否适宜的依据。6. 安排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；安排系数是色谱分别的依据；柱温是影响安排系数的一个重要参数。7. 什么是选择因子？它表征的意义是什么？是 A，B 两组分的调整保存时间的比值=trB/trA1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. 什么是安排比即容量因子？它表征的意义是什

21、么？是指在确定温度和压力下，组分在两相安排到达平衡时，安排在固定相和流淌相的质量比。K=ms/mm意义：是衡量色谱柱对被分别组分保存力气的重要参数；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 H/cm、柱效理论塔板数 n及柱长L/cm三者的关系公式？H=L/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？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奉献是怎样的？(1) 塔板理论推导出的计算柱效率的公式用来评价色谱柱是成功的；(2) 塔板

22、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?：流淌相的线速A：涡流集中系数B：分子集中系数C：传质阻力项系数15. 分别度可作为色谱柱的总分别效能指标。16. 如何依据分别度分析色谱分别的状况?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，以到达用最短时间获得最正确分别的目的。适用于沸点范围很宽的混合物。R1 局部重叠R=1 根本分别R=1.5 完全分别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，沸点较低的有机及无机化合物分别。2. 哪类固定液在气相色谱法

23、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(50350)，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？ 相像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。4. 一般试验室通常备用哪三种色谱柱，根本上能应付日常分析需要？5. 什么是程序升温?留意：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：通用浓度型全部 氢火焰检测器

24、：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：对进样量的准确性把握要求较高；操作条件变化对结果准确性影响较大；操作简洁，适用于大批量试样的快速分析。（2） 归一化法适用条件：仅适用于试样中全部组分全出峰的状况；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：试样中全部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；样品前处理简洁第 17 章高效液相色谱法(HPLC)P3481、HPLC：高效色谱柱、高压泵、高灵敏检测器2、现代高

25、效液相色谱法的特点：(1)高效；(2)高压；(3)高速；(4)高灵敏度3、色谱分别的实质：色谱分别的实质是样品分子即溶质与溶剂即流淌相或洗脱液以及固定相分子间的作用，作用力的大小， 打算色谱过程的保存行为。4、高效液相色谱仪构造：输液系统进样系统分别系统检测系统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淌相的流量范围可调整压力平稳,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：脱去流淌相中的溶解气体。流淌相先经过脱气装置再输送到色谱柱。脱气不好时有气泡，导致流淌相流速不稳定，造成基线飘移，噪音增加。7、梯度洗脱装置以确定速度转变多种溶剂的配比淋洗，目的是分别多组容量因子

26、相差较大的组分。作用:缩短分析时间,提高分别度,改善峰形,提高监测灵 敏度8、影响分别的因素影响分别的主要因素有流淌相的流量、性质和极性。9、选择流淌相时应留意的几个问题：（1） 尽量使用高纯度试剂作流淌相。（2） 避开流淌相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子。（3） 试样在流淌相中应有适宜的溶解度。（4） 流淌一样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。流淌相粘度低。低流速。适当上升柱温。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外表涂上一层液膜、离子交换树脂或多孔性凝胶；流淌相是各种溶剂。被分别混合

27、物由流淌相液体推动进入色谱柱。依据各组分在固定相及流淌相中的吸附力气、安排系数、离子交换作用或分子尺寸大小的差异进展分别。12、高效液相色谱法的分别机理及分类类型主要分别机理吸附色谱吸附能，氢键安排色谱疏水安排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整 k 或 a易分别非离子化合物，离子化合物和可电离化合物流淌相廉价可预言洗脱挨次适宜梯度洗脱14、小结安排色谱是利用样品中的 溶质在固定相和流淌相之间安排系数的不同，进展连续的很屡次的交换和安排而到达分别的过程。第十章电分析化学引论P2181、电分析化学：依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2、分类

28、：(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响：1表示形式：1） 用表示电池组成的每个接界面2） 用表示盐桥，说明具有两个接界面3） 发生氧化反响的一极写在左发生复原反响的一极写在右4） 溶液注明活度；气体应注明温度和压力(-)ZnZnSO4(1)CuSO4(2)Cu(+)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

29、饱和 KCl 溶液+3%琼脂所成凝胶 盐桥的作用：1） 防止两种电解质溶液混和，消退液接电位，确保准确测定。2） 供给离子迁移通道传递电子。5、被测电极的电极电位： 以标准氢电极为负极，被测电极为正极组成电池，所测电池的电动势。6、指示电极和参比电极应用：测得电动势计算出待测离子的活度或浓度；主要用于测定过程中溶液本体浓度不发生变化的体系。7、金属金属离子电极银、铜、锌、汞铁、钴、镍、铬8、参比电极甘汞电极： 特点： a制作简洁、应用广泛；b使用温度较低且受温度影响较大； c当温度转变时，电极电位平衡时间较长； dHg()可与一些离子发生反响。9、*对参比电极的要求：1） 电极电位稳定，可逆性

30、好2） 重现性好3） 使用便利，寿命长10、参比电极使用留意事项：电极内部溶液的液面应始终高于试样溶液液面；(2)污染误差。11、膜电极：特点区分以上三种第一、二和三类电极：1） 无电子转移，靠离子集中和离子交换生膜电位2） 对特定离子具有响应，选择性好12、中性载体膜电极：中性载体：电中性、具有中心空腔的严密构造的大分子化合物。例如：颉氨霉素、抗生素、冠醚等；典型组成为：离子载体 1，非极性溶剂 66，PVC3313、酶电极：指示电极外表掩盖了一层酶活性物质，发生酶的催化反响。应用：选择性相当高，用于有机及生物物质分析缺点：酶的精制困难，且寿命较短14、直接电位法的优点：(1) 设备简洁、操作便利；(2) 电极响应快，直接显示离子的浓度； (3)样品不需预处理；(4) 用于微量分析；(5) 实现连续和自动分析。15、直接电位法的缺点：(1) 误差较大；(2) 电极的选择性不抱负； (3)电极的品种少；(4)重现性