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现代仪器分析总结

σ分析化学:是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关理论的科学。

分析化学分为化学分析和仪器分析化学分析:利用化学反应及其计量关系进行分析的一类分析方法。

仪器分析:一般的说,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。

动化4相对误差较大5需要价格比较昂贵的专用仪器6能进行无损分析7 组合能力适应性强,能在线分析仪器分析方法的评价指标:1.精密度2.准确度3.选择性4.灵敏度5.检出限6.标准曲线仪器分析应用领域:1社会:体育(兴奋剂)、生活产品质量(鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量)、环境质量(污染实时检测)、法庭化学(DNA技术,物证)2化学:新化合物的结构表征;分子层次上的分析方法;3生命科学:DNA测序;活体检测;4环境科学:环境监测;污染物分析;5材料科学:新材料,结构与性能;6药物:天然药物的有效成分与结构,构效关系研究;7外层空间探索:微型、高效、自动、智能化仪器研制。

仪器分析发展趋势:1 引进当代科学技术的新成就,革新原有仪器分析方法,开发新仪器分析方法2 分析仪器实现小型化、自动化、数学化和计算机化3 发挥各种仪器分析方法的特长,实现不同仪器分析方法的联用。

如气-质谱联用4各学科互相渗透,与各学科所提出的新要求、新任务紧密结合,促进仪器分析的发展5仪器分析的发展,可为新理论、新技术的研究提供强有力的研究手段,推动其飞速发展光学分析法:以物质的光学性质为基础建立的分析方法物质对光的吸收:当光与物质接触时,某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱光与物质的相互作用:1.光的吸收、发射2.光的透射、散射和折射3.光的干涉、衍射和偏振分子吸光分析法:基于物质分子对光的选择性吸收而建立的分析方法。

它包括比色法和分子吸收分光光度法分子吸光分析法:1.比色法(基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法称为比色法,它分为目视比色和光电比色法)2.分子吸收光谱法(紫外吸收分光光度法、可见吸收分光光度法和红外吸收光谱法)3.分子吸收光谱产生原因紫外可见吸收光谱法的特点:1灵敏度高(适于微量组分的测定,一般可测定10-6g级的物质)2准确度较高(其相对误差一般在1%~5%之内)3方法简便(操作容易、仪器设备简单、分析速度)4应用广泛紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁而产生的。

有机化合物的分子吸收紫外-可见光能量后,价电子由基态跃迁到激发态。

电子跃迁的类型:1σ→σ﹡跃迁(需能量;吸收峰——远紫外区;饱和烃类做紫外—可见吸收光谱分析时的溶剂)2 n→σ﹡跃迁(含有n电子的杂原子(O、N、S)的饱和化合物;吸收峰——150~250nm的紫外区;k—102~103L•moL-1 •cm-1;中等强度吸收)3兀→兀﹡跃迁(含有双键或三键的不饱和有机物发生此种越迁;吸收峰——200nm附近;共轭体系吸收峰向长波长方向移动,200~700nm;强吸收;)4跃迁n→兀﹡(含有杂原子的双键不饱和有机物发生此种跃迁;吸收峰——200~400nm附近;弱吸收.)生色团:含有不饱和键,能吸收紫外,可见光产生兀→兀﹡或n→兀﹡跃迁的基团助色团:含有未成键电子,本身不产生吸收峰,但与生色团相连时,能使生色团吸收峰波长向长波长方向移动,吸收强度增强的杂原子基团吸收带:1R吸收带(由于n→兀﹡跃迁产生的吸收带;强度较弱,k﹤102L•moL-1•cm-1; 吸收峰200~400nm之间)2k吸收带(共轭体系中兀→兀﹡跃迁产生的吸收带;吸收强度大,k﹥104L•moL-1 •cm-1;吸收峰217~280nm之间)3B吸收带(由于芳香族化合物的兀→兀﹡跃迁与苯环振动重叠而产生的精细结构吸收带;k≈102L•moL-1 •cm-1;吸收峰230~270nm)4E吸收带(由芳香族化合物的兀→兀﹡跃迁产生的,芳香族化合物的特征吸收;E1 强吸收k﹥104L•moL-1 •cm-1 吸收峰185nm;E2 较强吸收k﹥103L•moL-1•cm-1 吸收峰204nm)影响紫外一可见吸收光谱的因素:1共扼效应(分子中的共轭体系由于大兀键的形成,使各能级间能量差减小,跃迁所需能量降低。

因此使吸收峰向长波方向移动,吸收强度随之加强的现象)2助色效应(当助色团与生色团相连时,由于助色团的n电子与生色团的兀电子共轭,结果使吸收峰向长波方向移动,吸收强度随之加强的现象)3超共轭效应(由于烷基的σ电子与共轭体系中的兀电子共扼,使吸收蜂向长波方向移动,吸收强度加强的现象。

但其影响远远小于共扼效应)4溶剂效应(溶剂的极性强弱能影响紫外—可见吸收光谱的吸收峰波长、吸收强度及形状)各类有机化合物的紫外—可见吸收光谱:1饱和有机化合物(饱和碳氢有机物σ→σ﹡)2不饱和有机化合物【(1)含有孤立双键(或三键)的化合物吸收峰位于远紫外区。

兀→兀﹡(2)含有共轭双键(或三键)的化合物;吸收峰向长波长方向移动,吸收强度增强。

】3芳香族化合物有机化合物分子结构的推断:1推测有机化合物所含的官能团2同分异构体的判别3配合物的测定4纯度检查5定量分析(多组分物质的定量分析a.吸收光谱不重叠b.吸收光谱单向重叠c.吸收光谱双向重叠d.双波长分光光度法定量分析)原子吸收分光光度法的优点:1灵敏度高10-15~10-13g2选择性好3精密度和准确度高4测定元素多5需样量少、分析速度快共振线:电子从基态跃迁至能量最低的激发态时要吸收一定频率的光,它再跃迁回基态时,则发射出同样频率的光谱线轮廓:原子群从基态跃迁至激发态所吸收的谱线(吸收线)并不是绝对单色的几何线,而是具有一定的宽度半宽度:通常以吸收系数等于极大值的一半(K0/2)处吸收线轮廓上两点间的距离(即两点间的频率差)来表征吸收线的宽度。

其数量级约为10-3~10-2nm。

原子发射线半宽度数量级为(5×10-4~2 ×10-3nm)自然宽度:在无外界影响时,谱线仍有一定的宽度多普勒效应:从一个运动着的原子发出的光,如果运动方向离开观测者,则在观测者看来,其频率较静止原子所发的光的频率低;反之,如原子向着观测者运动,则其频率较静止原子发出的光的频率为高。

原子吸收线的宽度受影响的主要因素:1.自然宽度2.多普勒变宽(这是由于原子在空间作无规则热运动所导致的)又称为热变宽3.压力变宽(这是由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级稍微变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽a劳伦兹变宽:因和其它粒子碰撞而产生的变宽b共振变宽或赫鲁兹马克变宽:因和同种原子碰撞而产原子吸收的测量: 1.积分吸收(常将原子蒸气所吸收的全部能量称为积分吸收) 2.峰值吸收光学系统及检测系统组成:1光源【1.作用:辐射待测元素的特征光谱。

2.光源需要满足要求(1)能辐射锐线,发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度;(2)能辐射待测元素的共振线,并且具有足够的强度,以保证有足够的信噪比。

(3)辐射的光强度必须稳定且背景小,30分钟之内漂移不超过1%;噪声小于0.1%;】2原子化系统【1.作用:将试样中的待测元素转变成原子蒸气。

2.试样原子化方法:火焰原子化法和无火焰原子化法(1)火焰原子化装置a.雾化器作用:将试液雾化要求:喷雾稳定、雾滴微小而均匀、雾化效率高b燃烧器c.火焰(2)无火焰原子化装置(优点:提高原子化效率)】3光学系统(外光束系统和分光系)4统检测系统(检测系统主要由检测器、放大器、对数变换器、显示装置所组成)空心阴极灯具有下列优点:只有一个操作参数(即电流),发射的谱线稳定性好,强度高而宽度窄,并且容易更换。

干扰及消除:1物理干扰【试样在转移、蒸发和原子化过程中,由于试样任何物理特性(如粘度、表面张力、密度等)的变化而引起的原子吸收强度下降的效应。

物理干扰是非选择性干扰,对试样各元素的影响基本是相似的。

】2化学干扰(被测元素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。

消除化学干扰的方法有:化学分离;使用高温火焰;加入释放剂和保护剂)3电离干扰(在高温下原子电离,使基态原子的浓度减少,引起原子吸收信号降低,此种干扰称为电离干扰。

电离效应随温度升高、电离平衡常数增大而增大,随被测元素浓度增高而减小。

加入更易电离的碱金属元素,可以有效地消除电离干扰)4光谱干扰(光谱干扰包括光谱通带内存在非吸收线、谱线重叠)5背景干扰(背景干扰也是光谱干扰,主要指分子吸收与光散射造成光谱背景)校正背景吸收方法:1.用邻近非共振线校正背景2.连续光源校正背景 3.赛曼效应校正背景分析方法:1定量分析方法a.标准曲线法b标准加入法2灵敏度和检出限a灵敏度及特征浓度b检出限(产生一个能够确证在试样中存在某元素的分析信号所需要的该元素的最小含量,绝对检出限则用m表示)电化学分析:应用电化学的基本原理和实验技术,依据物质电学及电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学按测量方式不同电化学分析法:1浓度与电参数关系2电参数突变3电极反应化学电池:1电极(将金属放入对应的溶液后所组成的系统)2化学电池(简单的化学电池是由两组金属-溶液体系组成的。

化学能与电能的转换装置;电化学分析法中涉及到两类化学电池)3原电池(自发地将化学能转变成电能)4电解电池(外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置)5电导池(只研究化学电池中电解质溶液导电特性,不考虑发生的电化学反应)6溶液中的电流(正、负离子的移动)电极电位:金属浸于电解质溶液中,显示出电的效应,即金属的表面与溶液间产生电位差,这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。

可以将金属看成离子和自由电子构成。

以锌-硫酸锌为例(当锌片与硫酸锌溶液接触时,金属锌中Zn2+的化学势大于溶液中Zn2+的化学势,则锌不断溶解到溶液中,而电子留在锌片上。

结果:金属带负电,溶液带正电;形成双电层)双电层的形成建立了相间的电位差;电位差排斥Zn2+继续进入溶液;金属表面的负电荷又吸引Zn2+ ;达到动态平衡,相间平衡电位——平衡电极电位。

电极电位的测量规定:将标准氢电极作为负极与待测电极组成原电池,电位差即该电极的相对电极电位,比标准氢电极的电极电位高的为正,反之为负液体接界电位:在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上,存在着微小的电位差液体接界电位产生的原因:各种离子具有不同的迁移速率而引起盐桥:饱和KCl溶液中加入3%琼脂;K+、Cl-的扩散速度接近,液接电位保持恒定1-2mV 电位分析:通过在零电流条件下测定两电极间的电位差(电池电动势),根据电动势与溶液中某种离子的活度(或浓度)之间的定量关系来测定待测物质浓度的一种电化学分析法电位分析的理论基础:能斯特方程(电极电位与溶液中待测离子间的定量关系)对于氧化还原体系Ox + ne- = Red离子选择性电极(特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应。

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