1、仪器分析知识点仪器分析知识点n认真看我上课的认真看我上课的pptn对我所讲的内容要理解而不是死记对我所讲的内容要理解而不是死记n课后作业选择性看，书上例题认真看课后作业选择性看，书上例题认真看n考试时间：考试时间：1月月8号上午号上午8:00-10:00n教室：教室：电电101,电电110,电电201 学习内容回顾学习内容回顾u电化学分析电化学分析u气相色谱法、液相色谱法气相色谱法、液相色谱法u光谱分析法导论光谱分析法导论u原子发射光谱原子发射光谱u原子吸收光谱原子吸收光谱u紫外紫外-可见吸收光谱法可见吸收光谱法u红外吸收光谱红外吸收光谱u核磁共振光谱法核磁共振光谱法u质谱分析法质谱分析法 各
2、种光谱方法原理及区别各种光谱方法原理及区别1.1.什么是电化学分析什么是电化学分析?将化学变化与电的现象紧密联系起来的学科便是电化将化学变化与电的现象紧密联系起来的学科便是电化学。应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质的学。应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称之为电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称之为电化学分析或电分析化学。电化学分析或电分析化学。2 电位分析法电位分析法(习题习题1)电位分析法是利用化学电池内电极电位与溶液中某种电位分析法是利用化学电池内电极电位与溶液中某种组份浓度的对应关系，实现定量测定的一种电化学分组份浓度的对应关
3、系，实现定量测定的一种电化学分析法。电位分析法分为直接电位法和电位滴定法两类。析法。电位分析法分为直接电位法和电位滴定法两类。直接电位法是通过测量电池电动势来确定待测物质浓直接电位法是通过测量电池电动势来确定待测物质浓度的方法；电位滴定法是通过测量滴定过程中电池电度的方法；电位滴定法是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定终点的滴定分析法。动势的变化来确定终点的滴定分析法。电化学分析电化学分析3.3.参比电极和指示电极有哪些类型？它们的主要作用是什么？参比电极和指示电极有哪些类型？它们的主要作用是什么？(习题习题2)参比电极包括标准氢电极（参比电极包括标准氢电极（SHE），标准氢电极是最），
4、标准氢电极是最精确的参比电极，是参比电极的一级标准。实际工精确的参比电极，是参比电极的一级标准。实际工作中常用的参比电极是甘汞电极和银作中常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化银电极。氯化银电极。参比电极电位恒定，其主要作用是测量电池电动势，参比电极电位恒定，其主要作用是测量电池电动势，计算电极电位的基准。计算电极电位的基准。指示电极包括金属指示电极包括金属-金属离子电极，金属金属离子电极，金属-金属难溶盐电金属难溶盐电极，汞电极，惰性金属电极，离子选择性电极。指极，汞电极，惰性金属电极，离子选择性电极。指示电极能快速而灵敏的对溶液中参与半反应的离子示电极能快速而灵敏的对溶液中参与半反应的离子活度
5、或不同氧化态的离子的活度比，产生能斯特响活度或不同氧化态的离子的活度比，产生能斯特响应，主要作用是测定溶液中参与半反应的离子活度。应，主要作用是测定溶液中参与半反应的离子活度。电化学分析电化学分析电化学分析电化学分析4.如何估计离子选择性电极的选择性？离子选择性电极有哪些性能指标?(习题习题7)P 14-15对离子选择性电极的选择性一般用电位选择系数Kij来估量,其意义为在实验条件相同时，产生相同的电位的待测离子活度i与干扰离子j的比值，Kij=i/j其值越小，表示电极选择性越好，离子j对离子i的干扰越小。电化学分析电化学分析1.玻璃膜钠离子选择性电极对钾离子的选择性系数是0.002，这说明该
6、电极对钠离子的敏感程度是钾离子的(B )。(A)0.002倍 (B)500倍 (C)2000倍(D)5000倍电化学分析电化学分析4.直接电位法测定离子活度的方法有哪些？哪些因素影响测定直接电位法测定离子活度的方法有哪些？哪些因素影响测定的准确度？的准确度？(习题习题8)直接电位法测定离子活度的方法有标准曲线法和标准加入法。影响测定的准确度因素有温度、电动势测量的准确度、干扰离子的干扰作用、溶液的酸度、待测离子的浓度、电位平衡时间。电化学分析重点电化学分析重点1.掌握各种参比电极和指示电极的构造和原理以及各种电极电位与什么浓度有关（公式2-5，2-6，2-7，2-8等）。2.选择性系数的定义及
7、物理意义（P14-15）3.如何确定电位滴定终点（P19）？4.重点掌握玻璃电极（原理，公式，如何活化等等）5.测定pH 值的原理,参比电极和指示电极是什么?电化学分析书本重点电化学分析书本重点 基本概念基本概念保留时间（tR）死时间（t0)调整保留时间（tR)保留体积VR 死体积V0 调整保留体积（VR)标准差（标准差（）半峰宽（半峰宽（W W1/21/2=2.354 2.354 ）峰宽（峰宽（W=4 ）容量因子（k)理论塔板高度（H）与理论塔板数（n)涡流扩散项（）纵向扩散项（）传质阻力项（）分离度（）主要计算公式主要计算公式容量因子容量因子k 分配系数分配系数K K分配系数比分配系数比k
8、调整保留时间调整保留时间tR调整保留体积调整保留体积VR分配系数和保留行为的关系分配系数和保留行为的关系理论塔板数和有效理论塔板数理论塔板数和有效理论塔板数分离度分离度塔板高度和有效塔板高度塔板高度和有效塔板高度范范.弟姆特方程式弟姆特方程式分离方程式分离方程式分离度和柱长的关系分离度和柱长的关系色谱流出曲线色谱流出曲线根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数；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，可以进行定量分析；根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；根据色谱峰的保
9、留值及其区域宽度，可以评价色谱柱分离效能；根据色谱峰的保留值及其区域宽度，可以评价色谱柱分离效能；根据色谱峰两峰间的距离，可以评价固定相（或流动相）选择是根据色谱峰两峰间的距离，可以评价固定相（或流动相）选择是否合适。否合适。保留时间tR 进样到出现色谱峰顶点的时间保留体积VR 进样到出现色谱峰最大时消耗 的流动相体积死时间t0 流动相流过色谱柱的时间死体积V0 色谱柱的空隙体积校正保留时间Rt校正保留体积RV0tttRR0VVVRR保留值保留值基线：无组分通过色谱柱时，检测器的噪音随时间变化的曲线。峰宽的相关术语（3种表示方法）峰底宽Wb：色谱峰两侧拐点上的切线在基线上的截距半峰宽W1/2：
10、峰高一半处对应的峰宽标准偏差：正常色谱峰的两个拐点间距离的一半W1/2=2.354 峰宽峰宽W=4 相对保留值，选择性因子相对保留值，选择性因子()-调整保留时间之比，表示固定相对这两种组分的选择性调整保留时间之比，表示固定相对这两种组分的选择性12RRtt分配系数分配系数 K（热力学性质）（热力学性质）一定温度下，组分在固定相和流动相之间一定温度下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度比。分配达平衡时的浓度比。K K只与固定相和被分离物质的性质有关只与固定相和被分离物质的性质有关K K值的差别是分离的先决条件，值的差别是分离的先决条件，差别越大，分离的可能性越大差别越大，分离的可能性越
11、大K K值大的组分后出峰值大的组分后出峰CmCsK 组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度分配比（容量因子）：一定温度与压力下两相达平衡后，组分在固定相和流动相量的比值qpk 固定相重量流动相重量K与k的关系：ssmSVVkVqVpCCK00/容量因子k与保留值的关系:000tttttkRR)1(0kttR塔板理论塔板理论-柱效能指标柱效能指标 色谱柱长：色谱柱长：L 虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：H 色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n 则三者的关系为：则三者的关系为：nLH塔板理论塔板理论-柱效能指标柱效能指标理论塔板数与色谱参数之间的关系理论塔板数与色谱参数之间的关系(记住
12、公式记住公式)222/1)(16)(54.5bRRWtWtn有效222/1)(16)(54.5bRRWtWtn有效有效nLHtR:保留时间保留时间;W1/2：半峰宽；：半峰宽；Wb:峰底宽；峰底宽；H：理论塔板高度；：理论塔板高度；L：色谱柱长度；：色谱柱长度；n:理论塔板数；理论塔板数；n有效有效：有效理论塔板数；：有效理论塔板数；H有效有效：有效塔板高度：有效塔板高度塔板数塔板数 n n是色谱柱的特征参数。当色谱柱长度一定时，塔板数是色谱柱的特征参数。当色谱柱长度一定时，塔板数 n n 越大越大(塔板高度塔板高度 H H 越小越小)，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。，柱效能则越高，所得色谱峰
13、越窄。不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径（实际用验结果，
14、也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径（实际用用受到限制）。用受到限制）。塔板理论塔板理论-几点说明几点说明速率理论速率理论-影响柱效能的因素影响柱效能的因素速率方程（也称范速率方程（也称范.弟姆特方程式）弟姆特方程式）:H H=A A+B B/u u+C Cu u H H：理论塔板高度，：理论塔板高度，u u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)(cm/s)A：涡流扩散系数；：涡流扩散系数；B：分子扩散系数；：分子扩散系数；C：传质阻力系数：传质阻力系数速率理论速率理论-影响柱效能的因素影响柱效能的因素：谱带展宽柱内效应谱带展宽柱内效应 速率方程（也称范速率方程（也称范.弟姆特方程式）弟
15、姆特方程式）:H H=A A+B B/u u+C Cu u H H：理论塔板高度，：理论塔板高度，u u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s)(cm/s)A：涡流扩散系数；：涡流扩散系数；B：分子扩散系数；：分子扩散系数；C：传：传质阻力系数质阻力系数 影响谱带展宽柱外效应影响谱带展宽柱外效应进样器死体积大、进样量大，进样速度慢；进样器死体积大、进样量大，进样速度慢；柱前后连接管道死体积大；柱前后连接管道死体积大；检测器死体积大。检测器死体积大。分离度分离度 塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分实际分离程度离程度。即柱效为多大时，相邻两组
16、份能够被完全分离。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差合影响：保留值之差色谱过程的热力学因素；色谱过程的热力学因素；区域宽度区域宽度色谱过程的动力学因素。色谱过程的动力学因素。色谱分离中的四种情况如图所示：色谱分离中的四种情况如图所示：柱效较高，柱效较高，K K(分配系数分配系数)较大较大,完全分离；完全分离；K K不是很大，柱效较高，不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；峰较窄，基本上完全分离；柱效较低，柱效较低，K K较大较大,但分离但分离的不好；的不好；K K小，
17、小，柱效低，分离效果柱效低，分离效果更差。更差。分离度分离度n塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。柱效为多大时，相邻两组份的实际分离程度。柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。能够被完全分离。n难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：因素的综合影响：n保留值之差保留值之差色谱过程的热力学因素；色谱过程的热力学因素；n区域宽度区域宽度色谱过程的动力学因素。色谱过程的动力学因素。n 由此可见，单独用柱效或选择性不能真实反映由此可见，单独用柱效或选择性不能真实反映组分在色谱柱中分离情
18、况，故需引人一个综合组分在色谱柱中分离情况，故需引人一个综合性指标性指标分离度分离度R。分离度是既能反映柱效。分离度是既能反映柱效率又能反映选择性的指标，称总分离效能指标。率又能反映选择性的指标，称总分离效能指标。分离度的表达式分离度的表达式)(699.1)(2)(2)1(2/1)2(2/1)1()2()1()2()1()2(bbRRbbRRWWttRWWttR定义：相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱定义：相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽总和峰底宽总和 之半的比值之半的比值(记住公式记住公式)。提高分离度的途径提高分离度的途径(1)(1)(记住公式记住公式)n1.提高柱效提高柱
19、效n(1)增加柱长增加柱长:n增加增加2倍时倍时R只增大只增大1.4倍倍n(2)降低塔板高度降低塔板高度H:是提高分离度的最好方法是提高分离度的最好方法)1)(1(4kknR分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系(记住公式记住公式)n当固定相确定，被分离物质对的当固定相确定，被分离物质对的确定后，分离度将取确定后，分离度将取决于决于n。这时，对于一定理论板高的柱子，分离度的平。这时，对于一定理论板高的柱子，分离度的平方与柱长成正比，即方与柱长成正比，即n为了提高柱效，可采用的途径：（为了提高柱效，可采用的途径：（1）采用直）采用直径较小、粒度均匀的固定相；（径较小、粒度均匀的固定相；（2）控制较
20、薄）控制较薄的液膜厚度；（的液膜厚度；（3)选择适宜的流动相、流速和选择适宜的流动相、流速和温度等。温度等。2121221)(LLnnRR定量校正因子定量校正因子（1）绝对质量校正因子）绝对质量校正因子 iiiiSAmf1（2）相对质量校正因子）相对质量校正因子SiiSSSiiSiSimmAAAmAmffFi 为组分为组分i的质量；的质量；Ai为组分为组分i的峰面积；的峰面积；As为标准物为标准物S的峰面积；的峰面积；fi为为 组分组分i的绝对校正因子；的绝对校正因子；fs 为标准组分为标准组分S的绝对校正因子。的绝对校正因子。Fi/s为相对质量校对因子为相对质量校对因子为使检测器产生的响应信
21、号为使检测器产生的响应信号能真实地反映出物质的量能真实地反映出物质的量比例系数比例系数f f i i ：绝对校正因子为单位面积对应的物质量：绝对校正因子为单位面积对应的物质量相对校正因子的测量相对校正因子的测量SiiSSSiiSiSimmAAAmAmffF准确称取准确称取被测组分和标准物质，混合后在一定色谱条件下，被测组分和标准物质，混合后在一定色谱条件下，准确准确进样，分别进样，分别准确测量准确测量相应的峰面积，根据上式计算。相应的峰面积，根据上式计算。相对响应值相对响应值相对响应值指组分相对响应值指组分i与与等量等量标准组分标准组分S的响应值之比，它的响应值之比，它与相对校正因子互为倒数。
22、与相对校正因子互为倒数。f i=1/Si SiiSSSiiSiSimmAAAmAmffF内标法内标法定义：定义：以样品中不含的标准品（内标物），加到样品中作对照物以样品中不含的标准品（内标物），加到样品中作对照物质，对比求算待测组分含量的方法。质，对比求算待测组分含量的方法。如何操作：如何操作：在用内标法做色话定量分析时，先配制不同重量比的在用内标法做色话定量分析时，先配制不同重量比的被测组分和内标样品的混合物做色谱分析，测量峰面积，做重量被测组分和内标样品的混合物做色谱分析，测量峰面积，做重量比和面积比的关系曲线，此曲线即为标准曲线。在实际样品分析比和面积比的关系曲线，此曲线即为标准曲线。在
23、实际样品分析时所采用的色谱条件应尽可能与制作标准曲线时所用的一致。时所采用的色谱条件应尽可能与制作标准曲线时所用的一致。如何选择内标物：如何选择内标物：（1 1）试样中不含有该物质；）试样中不含有该物质；（2 2）与被测组分性质比较接近；）与被测组分性质比较接近；（3 3）不与试样发生化学反应；）不与试样发生化学反应；（4 4）出峰位置应位于被测组分附近。）出峰位置应位于被测组分附近。外标法外标法（标准曲线法）（标准曲线法）定义：定义：用待测组分的纯品作对照物质，以对照物质和用待测组分的纯品作对照物质，以对照物质和样品中待测组分的响应信号相比较进行定量的方法。样品中待测组分的响应信号相比较进行
24、定量的方法。如何操作：如何操作：用对照物质配制一系列浓度的对照品溶液用对照物质配制一系列浓度的对照品溶液确定工作曲线，求出斜率、截距。在完全相同的条件确定工作曲线，求出斜率、截距。在完全相同的条件下，准确进样与对照品溶液相同体积的样品溶液，根下，准确进样与对照品溶液相同体积的样品溶液，根据待测组分的信号，从标准曲线上查出其浓度，或用据待测组分的信号，从标准曲线上查出其浓度，或用回归方程计算，工作曲线法也可以用外标二点法代替。回归方程计算，工作曲线法也可以用外标二点法代替。特点：特点：操作和计算简便，不必用校正因子，但要求色操作和计算简便，不必用校正因子，但要求色谱操作条件稳定，进样重现性好。谱
25、操作条件稳定，进样重现性好。固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。1 1对固定液的要求对固定液的要求 应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。的热稳定性，并且不与被分离组分发生不可逆的化学反应。2 2选择的基本原则选择的基本原则 “相似相溶相似相溶”，选择与试样性质相近的固定相。，选择与试样性质相近的固定相。固定液固定液固定液的选择固定液的选择 气液色谱，应根据“相似相溶”的原则分离非极性组分时分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。各组
26、分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。分离极性组分时分离极性组分时，一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。组成复杂、较难分离的试样组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。控温系统 K是热力学常数，随温度变化，温度越高，K值越小，因此保留时间越短，据此，可通过柱温调节分离程
27、度。恒温程序升温：在一个分析周期内，按一定程序不断改变柱温提高温度程序升温检测器性能评价指标检测器性能评价指标响应值（或灵敏度）响应值（或灵敏度）S S ：在一定范围内，信号：在一定范围内，信号E E与进入与进入检测器的物质质量检测器的物质质量mm呈线性关系：呈线性关系：E=S m E=S m S S表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。的大小。S S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色谱高。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色谱
28、峰面积（峰面积（A A）除以试样质量求得：）除以试样质量求得：S S=A A/mm检测限（检测限（Detection Limit）3倍噪音所相当的物质的量称为检测限倍噪音所相当的物质的量称为检测限SND3N为噪音，单位为为噪音，单位为mV线性范围（线性范围（Linear range）指检测器信号与样品浓度（或量）之间成正比关系指检测器信号与样品浓度（或量）之间成正比关系的范围。的范围。噪声噪声:无样品通过检测器时基线的起伏，决定着能被检测到的浓度。无样品通过检测器时基线的起伏，决定着能被检测到的浓度。1.1.柱长柱长 获得足够分离的合适长度获得足够分离的合适长度柱长柱长L 理论塔板数理论塔板数
29、N 峰宽峰宽W 分离时间分离时间t 2.2.载气及流速选择载气及流速选择速率理论：速率理论：H=A+B/u+Cu 塔板高度塔板高度H最小，柱效最高最小，柱效最高。3.3.柱温：柱温：尽可能采用较低柱温，考虑固定液的最高尽可能采用较低柱温，考虑固定液的最高 使用温度。采用程序升温。使用温度。采用程序升温。4.4.进样量：进样量：色谱柱越粗、越长、固定液含量越高，色谱柱越粗、越长、固定液含量越高，容许进样量越大。容许进样量越大。5.5.载体粒度选择：载体粒度选择：粒度越小，填装越均匀，柱效越粒度越小，填装越均匀，柱效越 高，但也要考虑阻力和柱压。高，但也要考虑阻力和柱压。柱长和柱内径的选择柱长和柱
30、内径的选择n增加柱长对提高分离度有利（但组分的保留增加柱长对提高分离度有利（但组分的保留时间时间tR，且柱阻力，且柱阻力，不便操作，不便操作;n柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提柱长的选用原则是在能满足分离目的的前提下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析下，尽可能选用较短的柱，有利于缩短分析时间时间;n填充色谱柱的柱长通常为填充色谱柱的柱长通常为13米，内径米，内径34厘厘米。米。柱温的确定柱温的确定柱温柱温，分离度，分离度，分析时间，分析时间。对于难分离。对于难分离物质对，降低柱温虽然可在一定程度内使分离得物质对，降低柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善，但是不可能使之完全分离，这是由于
31、两到改善，但是不可能使之完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组分的峰宽也组分的相对保留值增大的同时，两组分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重交叠更为严重;柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度的温度;组分复杂，沸程宽的试样，采用组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温程序升温。气相色谱定性分析（1）保留时间定性法（已知物对照方法）在一定的色谱系统和操作条件下，每种物质都有一定的保留时间，如果在相同色谱条件下，未知物的保留时间与标准物质相同，则可初步认为它们为同一物质。
32、2.保留指数定性保留指数定性液相检测器液相检测器 用来连续监测经色谱柱分离后的流出物用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和含量变化的装置。的组成和含量变化的装置。紫外紫外-可见检测器可见检测器荧光检测器荧光检测器电化学检测器电化学检测器蒸发光散射检测器蒸发光散射检测器质谱检测器质谱检测器 GCGCHPLCHPLC流动相流动相惰性气体（无亲和性，只惰性气体（无亲和性，只起运载作用）起运载作用）气体、沸点较低的化合物气体、沸点较低的化合物不同极性的液体（有一不同极性的液体（有一定亲和作用）定亲和作用）温温 度度 较较 高高一般室温一般室温分析对象分析对象高沸点、不稳定的天高沸点、不稳定的天然产
33、物、生物大分子、然产物、生物大分子、高分子化合物高分子化合物GC与与HPLC比较比较梯度洗脱和程序升温梯度洗脱和程序升温书本知识点书本知识点光谱分析法光谱分析法导论光谱分析法导论原子发射光谱原子发射光谱原子吸收光谱原子吸收光谱紫外紫外-可见吸收光谱法可见吸收光谱法红外吸收光谱红外吸收光谱核磁共振光谱法核磁共振光谱法 电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射(电磁波电磁波)是一种是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物以巨大速度通过空间而不需要任何物质质作为传播媒介的作为传播媒介的光量子流光量子流，它具有，它具有波、粒二象性。波、粒二象性。波动性：波动性：c c 1(cm/s)(cm)Hz()(nm1-光
34、速光速波数波数频率频率波长波长 c 微粒性：微粒性：（普朗克公式）（普朗克公式）hcchhE 普朗克常数普朗克常数 h电磁辐射的二象性：电磁辐射的二象性：左边为粒子性（能量）左边为粒子性（能量）,右边为波动性（用右边为波动性（用波长、波数、频率等物理量表征）。波长、波数、频率等物理量表征）。光谱法与非光谱法的区别光谱法与非光谱法的区别光谱法：光谱法：r 0.0050.050eV 远红外光谱远红外光谱(分子转动能级跃迁分子转动能级跃迁)v 0.05eV 红外光谱红外光谱(分子振动能级跃迁分子振动能级跃迁)e 120eV 紫外紫外可见光谱可见光谱(分子的电子能级跃迁，振动和分子的电子能级跃迁，振动
35、和转动能级跃迁转动能级跃迁)本章重点本章重点1.熟悉电磁辐射的定义及其基本性质熟悉电磁辐射的定义及其基本性质:二象性的意义；二象性的意义；2.掌握电磁波谱的分区及各类电磁波谱的波长掌握电磁波谱的分区及各类电磁波谱的波长(频率频率)范围和相应的能级跃迁类型；范围和相应的能级跃迁类型；3.掌握电磁波谱的波长、波数、频率以及能量之间的掌握电磁波谱的波长、波数、频率以及能量之间的 相互关系及运算方法；相互关系及运算方法；4.掌握分子光谱和原子光谱、吸收光谱和发射光谱的掌握分子光谱和原子光谱、吸收光谱和发射光谱的 特点和区别；特点和区别；5.掌握根据电磁辐射的发射及其与物质相五作用的掌握根据电磁辐射的发
36、射及其与物质相五作用的 原理建立的常用光谱的类型、产生机理和特点。原理建立的常用光谱的类型、产生机理和特点。概概 述述原子吸收光谱法原子吸收光谱法：又称原子吸收分光光度法又称原子吸收分光光度法 根据物质的基态原子蒸气对同类原子的特征辐根据物质的基态原子蒸气对同类原子的特征辐射的吸收作用来进行元素定量分析的方法。射的吸收作用来进行元素定量分析的方法。原子吸收光谱分析的基本过程：原子吸收光谱分析的基本过程：如欲测定试样中某元素含量，用该元素的如欲测定试样中某元素含量，用该元素的锐线光源锐线光源发射发射出特征辐射，试样在原子化器中被蒸发、解离为出特征辐射，试样在原子化器中被蒸发、解离为气态基态气态基
37、态原子原子，当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时，当元素的特征辐射通过该元素的气态基态原子区时，元素的特征辐射因被元素的特征辐射因被气态基态原子气态基态原子吸收而减弱，经过色散吸收而减弱，经过色散系统和检测系统后，测得吸光度，根据吸光度与被测定元系统和检测系统后，测得吸光度，根据吸光度与被测定元素的浓度线性关系，从而进行元素的定量分析。素的浓度线性关系，从而进行元素的定量分析。AAS的基本原理的基本原理一、共振线一、共振线 1.1.原子的能级与跃迁原子的能级与跃迁 基态基态第一激发态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。产生的吸收吸收一定频率的辐射能量。产生的吸收线叫共振吸收线（简称共振
38、线）线叫共振吸收线（简称共振线）吸收光谱吸收光谱 激发态激发态基态，发射出一定频率的辐射。所释放的光线叫共基态，发射出一定频率的辐射。所释放的光线叫共振发射线（也简称共振线）振发射线（也简称共振线）发射光谱发射光谱 2.2.元素的特征谱线元素的特征谱线 1 1）各种元素的原子结构和外层电子排布不同）各种元素的原子结构和外层电子排布不同 跃迁吸收能量不同跃迁吸收能量不同具有特征性具有特征性 2 2）各种元素的基态）各种元素的基态第一激发态第一激发态 最易发生、吸收最强、最灵敏线，特征谱线最易发生、吸收最强、最灵敏线，特征谱线 3 3）AASAAS就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的特就是
39、利用处于基态的待测原子蒸气对从光源发射的特 征谱线征谱线(共振线共振线)的吸收进行定量分析。的吸收进行定量分析。原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。光谱吸收线。实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸收：具有一定宽度。时，获得一峰形吸收：具有一定宽度。2.2.吸收线的轮廓和变宽吸收线的轮廓和变宽AAS的基本原理的基本原理3.3.吸收峰变宽原因吸收峰变宽原因三、基态原子数与原子化温度（三、基态原子数与原子化温度（理解该公式理解该公式）在原子化过程中，多数原子处于基态，有部分原子成为在原
40、子化过程中，多数原子处于基态，有部分原子成为激发态原子。在处于一定条件的热平衡状态下，激发态原激发态原子。在处于一定条件的热平衡状态下，激发态原子 数子 数 NNi i与 基 态 原 子 数与 基 态 原 子 数 NN0 0之 间 的 关 系 可 用 波 耳 兹 曼之 间 的 关 系 可 用 波 耳 兹 曼（Boltzmann)方程表示方程表示 gi和和gO分别为激发态和基态的统计权重，分别为激发态和基态的统计权重，Ei表示激发能。表示激发能。温度越高，温度越高，Ni/N0值越大。通常原子化火焰温度低于值越大。通常原子化火焰温度低于3000K，激发态原子数激发态原子数Ni与基态原子数与基态原子
41、数No之比较小之比较小,1%.可以用基可以用基态原子数代表待测元素的原子总数态原子数代表待测元素的原子总数NN。)exp(00kTEggNNiiiAAS的基本原理的基本原理例题例题计算计算2000K和和3000K时时,Na589.0nm的激发态的激发态与基态原子数之比各为多少？已知与基态原子数之比各为多少？已知gi/g0=2解：解：eV107.2nmcm10589.0nmscm103seV104.1361711015hcEi615001082.9)2000KKeV108.6182.107eVexp(2)exp(kTEggNNiiiT=2000K：T=3000K：401078.5NNikNlvl
42、KDvv2ln2434.0434.0IIlgA0 试样经原子化后获得的原子蒸气吸收锐线光源的辐试样经原子化后获得的原子蒸气吸收锐线光源的辐射并遵守朗伯射并遵守朗伯-比尔定律：比尔定律：当吸收厚度一定，在一定实验条件下，吸光当吸收厚度一定，在一定实验条件下，吸光度与被测元素的含量成线性关系。度与被测元素的含量成线性关系。原子吸收测量的基本关系式原子吸收测量的基本关系式AAS的基本原理的基本原理IOIL 原子吸收光谱分析的仪器原子吸收光谱分析的仪器空心阴极灯火焰棱镜光电管原子吸收光谱分析的仪器包括四大部分 光源 原子化器 单色器 检测器一、光一、光 源源（1 1）能发射待测元素的共振线；）能发射待
43、测元素的共振线；（2 2）能发射锐线；）能发射锐线；（3 3）辐射光强度大，稳定性好。）辐射光强度大，稳定性好。（30分钟漂移分钟漂移 不超过不超过1%）（4）背景低背景低 （低于特征共振辐射强度的（低于特征共振辐射强度的1%1%）1 1、作用：、作用：发射被测元素的特征共振辐射发射被测元素的特征共振辐射光源应满足如下要求：光源应满足如下要求：常见的光源：空心阴极灯石英窗阳极阴极云母屏蔽惰性气体：氖或氩HCL的优缺点及注意事项的优缺点及注意事项二、原子化系统1.1.作用作用：将试样蒸发并使待测元素转变成将试样蒸发并使待测元素转变成基态原子蒸气基态原子蒸气。2.2.原子化方法：原子化方法：火焰原
44、子化法火焰原子化法 非火焰原子化法非火焰原子化法电热高温石墨管，激光。电热高温石墨管，激光。3.3.火焰原子化装置火焰原子化装置由四部分组成：由四部分组成：雾化器雾化器 雾化室雾化室 供气系统供气系统 燃烧器燃烧器雾化器雾化器作用：将试液雾化作用：将试液雾化原理：采用同心型气动雾化器，以具有一定压力的压缩空原理：采用同心型气动雾化器，以具有一定压力的压缩空气为助燃气进入雾化器，从进样毛细管周围高速喷出，在气为助燃气进入雾化器，从进样毛细管周围高速喷出，在前端形成负压，试样沿毛细管吸入再喷出，被快速通入的前端形成负压，试样沿毛细管吸入再喷出，被快速通入的助燃气分散成雾粒，撞击球则使雾粒进一步雾化
45、。助燃气分散成雾粒，撞击球则使雾粒进一步雾化。雾化器的效率一般在雾化器的效率一般在10%10%左右，较低。效率与试样的粘度、左右，较低。效率与试样的粘度、表面张力、密度、空气的压力、撞击球相对位置等有关。表面张力、密度、空气的压力、撞击球相对位置等有关。乙炔乙炔-空气空气 火焰火焰 是原子吸收测定中最常用的是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，温度高，对大多数元素有足够高的灵敏度，但它在短波紫外区有较大的吸收。但它在短波紫外区有较大的吸收。氢氢-空气火焰空气火焰 是氧化性火焰，燃烧速度较乙是
46、氧化性火焰，燃烧速度较乙炔炔-空气空气 火焰高，但温度较低，优点是背景火焰高，但温度较低，优点是背景发射较弱，透射性能好。发射较弱，透射性能好。乙炔乙炔-一氧化二氮火焰一氧化二氮火焰 的优点是火焰温度高，的优点是火焰温度高，而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的而燃烧速度并不快，适用于难原子化元素的测定，用它可测定测定，用它可测定7070多种元素。多种元素。四、检测系统四、检测系统包括光电倍增管、检波放大器和读出装置。包括光电倍增管、检波放大器和读出装置。作用：作用：将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、将待测光信号转换成电信号，经过检波放大、数据处理后显示结果。数据处理后显示结果。原子吸收
47、分光光度计的类型原子吸收分光光度计的类型（1 1）按光束数分类）按光束数分类单光束分光光度计单光束分光光度计双光束分光光度计双光束分光光度计（2 2）按波道数分类）按波道数分类单道分光光度计单道分光光度计双道分光光度计双道分光光度计多道分光光度计：多元素分析多道分光光度计：多元素分析 原子吸收光谱的干扰与消除原子吸收光谱的干扰与消除物理干扰物理干扰化学干扰化学干扰电离干扰电离干扰光谱干扰光谱干扰物理干扰及其抑制物理干扰及其抑制物理干扰物理干扰:试样在转移、蒸发过程中试样在转移、蒸发过程中物理因素变化物理因素变化引引起的干扰效应，主要影响试样喷入火焰的速度、进起的干扰效应，主要影响试样喷入火焰的
48、速度、进样量、雾化效率、原子化效率、雾滴大小等。样量、雾化效率、原子化效率、雾滴大小等。属于物理干扰的因素有：属于物理干扰的因素有：溶液的粘度、表面张力、溶液的粘度、表面张力、密度、溶剂的蒸汽压和雾化气体的压力等。密度、溶剂的蒸汽压和雾化气体的压力等。物理干扰是非选择性干扰物理干扰是非选择性干扰,对各种元素影响基本相同对各种元素影响基本相同消除物理干扰的方法：消除物理干扰的方法：1 1、配置相似组成的标准样品、配置相似组成的标准样品,采用标准加入法采用标准加入法 2 2）尽可能避免使用粘度大的硫酸、磷酸来处理试样；）尽可能避免使用粘度大的硫酸、磷酸来处理试样；3)3)当试样浓度较高时，适当稀释
49、试液也可以抑制物理干当试样浓度较高时，适当稀释试液也可以抑制物理干扰。扰。C0C1C2C3C4C5化学干扰及其抑制化学干扰及其抑制 待测元素与其它组分之间的化学作用，生待测元素与其它组分之间的化学作用，生成了成了难挥发或难解离的化合物难挥发或难解离的化合物，使基态原，使基态原子数目减少所引起的干扰效应。主要影响子数目减少所引起的干扰效应。主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。化学干扰是选择性干扰化学干扰是选择性干扰消除和抑制化学干扰的方法消除和抑制化学干扰的方法（1 1）提高火焰温度）提高火焰温度 适当提高火焰温度使难挥发、难解离的化合物较完全适当
50、提高火焰温度使难挥发、难解离的化合物较完全基态原子化。采用基态原子化。采用NN2 2O-CO-C2 2H H2 2火焰，可提高原子化效率火焰，可提高原子化效率。（2 2）加入释放剂）加入释放剂 与干扰元素生成更稳定或更难挥发的化合物，使待测与干扰元素生成更稳定或更难挥发的化合物，使待测元素释放出来。元素释放出来。例：火焰原子吸收法测定钙，磷酸盐的存在会生成难挥发例：火焰原子吸收法测定钙，磷酸盐的存在会生成难挥发的的CaCa2 2P P2 2OO7 7，此时可以加入，此时可以加入LaClLaCl3 3，则，则LaLa3+3+与与POPO4 43-3-生成热更生成热更稳定的稳定的LaPOLaPO4
