仪器分析法概论一、近代仪器分析的发展过程50年代仪器化；60年代电子化；70年代计算机化；80年代智能化；90年代信息化；21世纪是仿生化和进一步智能化。
二、化学分析法与仪器分析法的关系重量分析法化学分析法酸碱滴定法滴定分析法沉淀滴定法配位滴定法氧化还原滴定法天平的出现化学分析法的优点：准确、仪器简单、快速、适用于常量化学。
比色计、分光光度计出现光谱分析法－根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互作用建仪器分析法立起来的一类仪器分析方法。
（精密仪器）色谱分析法－是一种物理或物理化学分离分析方法。
仪器分析法的优点：灵敏、快速、准确、适用于微量和痕量分析。
第十一章光谱分析法概论1．定义：光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互作用建立起来的一类仪器分析方法。
2．光学分析法包含的三个主要过程：（1）由仪器设置的能源提供能量照射至被测物质。
（2）能量与被测物质之间相互发生作用。
（3）产生可被检测的讯号。
第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用 （一）电磁辐射和电磁波谱1．光的波粒二象性：光是一种电磁辐射（电磁波），是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子流，它具有波粒二象性。
（1）光的波动性：光的波动性用波长λ（nm ）、波数σ（cm －1）和频率υ（Hz ）表述。
在真空中，波长、波数和频率的关系为： ，C υλ= （11－1） 光速＝光的频率×波长（11－2） 波数＝1/波长（2）光的微粒性：用以解释光与物质相互作用产生的光电效应、光的吸收和发射等现象。
光的微粒性用每个光子具有的能量E 作为表征，光子的能量是与频率成正比，与波长成反比。
它与频率、波长和波数的关系为：从γ射线一直到无线电波都是电磁辐射，光是电磁辐射的一种形式，每个波段之间，由于波长或频率不同，光子具有的能量也不相同。
电磁辐射按照波长顺序的排列称为电磁波谱，电磁波谱的波长或能量是没有边际的，表11－1所示的电磁波谱只是排列出了已被人们认识了的几个主要波段。
下册主要讨论近紫外区、可见区和近红外区、远红外区的电磁波谱与物质的定性和定量关系。
从表可见，光的波长越短、频率越高，能量越大；反之亦然。
表11－1 电磁波谱及其在仪器分析中的应用Cυλ=1σλ=CE h hυλ==（3）光的基本术语单色光：具有同一波长、同一光能量的光称为单色光。
复色光：由不同波长的光组合成的光称为复色光。
紫外光区：波长范围200－400nm可见光区：波长范围400－760nm，颜色颜色由紫－蓝－绿－黄－橙－红，其复色光为白光。
如人眼可以感觉到的太阳光或白炽灯发出的光是波长在400～760nm范围内的复色光。
（二）电磁辐射与物质的相互作用1．电磁辐射的吸收：是指辐射（复合光）通过某些透明物质（固体、液体或气体）时，其中某些频率被选择性吸收而使辐射强度减弱的过程，吸收的实质是电磁辐射的能量被转移到了物质的原子或分子上，结果，这些粒子由最低能态（基态）跃迁到了较高的能态（激发态）。
2．电磁辐射的发射：是指物质吸收了外界的能量（包括电能、热能、电磁辐射能、电子或其它基本粒子轰击等），使处于激发态的粒子（离子、原子或分子）在返回到低能级或基态时，以电磁辐射的形式释放出多余的能量。
任一波长的光子能量（E）必须与物质的原子或分子的能级变化（ΔE）相等，才能被吸收或发射。
第二节光学分析法分类光学分析法可分为光谱分析法和非光谱分析法两大类。
当物质发射辐射或与辐射能作用将其吸收时，总是伴随着物质内部的能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能发射或吸收强度随波长的变化，所得的谱图称为光谱。
光谱分析法：利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱分析法。
非光谱分析法：不是以光的波长为特征信号，而是通过测量辐射线照射物质时产生的辐射在传播方向上或物理性质上的变化进行分析的。
如利用其折射、偏振、衍射与散射等现象建立起来的折射法、旋光法、X射线衍射法表11－2 常用的光学分析方法（一）光谱法与非光谱法1．光谱的定义：当物质与外来辐射能（光源所提供）相互作用时，物质内部的粒子（原子、分子、电子等）发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长．．．的变化，所得的图谱称为光谱。
2．光谱法的定义：利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱法。
非光谱法的定义：不以光源发射的波长为特征讯号（此时光源发射的波长常常是固定的），通过测量电磁辐射的某些基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法。
3．光谱法与非光谱法的常用分析方法的名称吸收光谱法折射法光谱法发射光谱法非光谱法旋光法散射光谱法浊度法X射线衍射法（二）原子光谱法与分子光谱法1．原子光谱法的定义：是以测量气态原子或离子外层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法。
分子光谱法的定义：是以测量分子转动能级、分子中原子的振动能级（包括分子转动能级）和分子电子能级（包括振－转能级）跃迁所产生的分子光谱为基础的定性、定量和物质结构分析的方法。
2．原子光谱的特点：原子光谱为线状光谱，每一条光谱线对应于一定的波长。
这种线状光谱只反映原子或离子的性质而与原子或离子来源的分子状态无关。
所以，原子光谱可以确定试样物质的元素组成和含量，但不能给出物质分子结构的信息。
例如：利用原子吸收光谱法测定中药材及其制剂中无机微量元素的含量。
如Fe、Zn、Cu、Mn等生命必须元素及Be（铍）、Pb（铅）、Cd（镉）、Hg（汞）等对人体有害的元素。
3．分子光谱的产生分子光谱比原子光谱复杂得多，因为分子是由两个或两个以上的原子所组成，所以分子的运动状态有三种：电子运动，分子的各原子间的振动和分子的整体的转动。
分子的三种运动状态对应有三种能级：电子能级、振动能级和转动能级，三种不同能级都是量子化的。
当分子吸收一定能量的外来辐射时，分子就由较低的能级跃迁到较高的能级，因而产生了光谱。
注意：（1）所有的能量变化都是量子化的，分子只能吸收或释放等于两个能级之差的能量。
（2）三种不同能级的能量差以及相对应的电磁波段为：跃迁所需能量排序：转动＜振动＜电子跃迁波长排序：转动＞振动＞电子跃迁（3）分子的电子跃迁光谱包括振动、转动光谱，分子的振动光谱包括转动光谱。
只能通过用远红外光或微波照射分子才能得到纯粹的转动光谱。
纯粹的振动光谱和电子光谱是无法获得的。
所以分子的电子光谱实际上是电子－振动－转动光谱，是复杂的带状光谱。
分子的振动光谱是振－转光谱。
（三）吸收光谱法和发射光谱法1．吸收光谱（1）吸收光谱及吸收光谱法的定义：吸收光谱：由物质对外来辐射能的选择性吸收而产生的光谱称为吸收光谱（吸收曲线）。
吸收光谱产生的必要条件：所提供的外来辐射能的能量恰好是该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。
（量子化）吸收光谱法：根据物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法称为吸收光谱法。
由于紫外、可见、红外区的吸收光谱通常是用分光光度计测得的，所以这三个区的吸收光谱法又称为分光光度法。
（2）常见的吸收光谱法（本学期讲授的重点）①原子吸收分光光度法(AAS)：原子中的电子总是处于某一种运动状态中，每一种状态具有一定的能量，属于一定的能级。
通常情况下，电子都处在各自能量最低的能级上（基态），基态原子最稳定。
当原子蒸气受到紫外－可见光的辐射时，其外层电子就会从能级较低的基态跃迁到能级较高的激发态，从而产生原子吸收光谱。
通过测量处于气态的基态原子对辐射能的吸收程度来测量样品中待测元素含量的方法，就称为原子吸收分光光度法。
原子吸收光谱法的测定对象主要是金属元素。
例如：利用原子吸收光谱法测定中药材及其制剂中无机微量元素的含量。
如Fe、Zn、Cu、Mn等生命必须元素及Be（铍）、Pb（铅）、Cd（镉）、Hg（汞）等对人体有害的元素。
②紫外－可见分光光度法（UV－VIS）：紫外－可见分光光度法的波长范围为200－760nm。
当物质受到这一波长段的紫外－可见光的辐射时，能引起具有共轭结构有机分子的外层电子和有色无机物的价电子的能级跃迁，并伴随着分子振动和转动能级的跃迁，产生的吸收光谱属于电子－振动－转动光谱，为带状光谱。
紫外－可见分光光度法是药物分析领域中应用最广泛的分光光度法之一，主要用于无机和有机物的定量分析及某些有机物的定性和结构分析。
③红外分光光度法（IR）：红外分光光度法的波长范围为2.5－50μm（4000－400 cm－1）。
当有机化合物分子受到中红外线的辐射时，能引起分子振动能级跃迁并伴随着转动能级的跃迁，产生的吸收光谱属于振－转光谱，为带状光谱。
红外光谱是由基团中原子间振动所引起，主要用于分析有机分子中所含基团类型及相互之间的关系。
在有机化合物结构分析上（定性）具有重要作用。
④核磁共振波谱法（NMR）：磁共振波谱是一类由磁场诱导而产生的吸收光谱。
本课程主要介绍核磁共振波谱法。
其原理是：在强磁场中，磁性原子核的自旋能级会受外磁场诱导而分裂成两个或两个以上的量子化能级，核自旋能级差很小，其大小与1～300m的无线电波能量相当，所以用一定频率的无线电波照射置于强磁场中的物质时，会引起分子中某种核的自旋能级跃迁，使得该原子核发生核自旋方向的改变。
作用：2．发射光谱（1）发射光谱及发射光谱法的定义：发射光谱：物质的原子、离子或分子受激后，由激发态回到基态或较低能态所产生的光谱称为发射光谱。
发射光谱法：根据发射光谱对物质进行定性、定量分析的方法称为发射光谱法。
（2）常见的发射光谱法：原子发射光谱法、原子荧光光谱法、分子荧光光谱法和磷光光谱法等。
（3）各种发射光谱法简介（自学）（四）质谱法质谱及质谱法的定义：质谱：质谱是分子离子和碎片离子按照其质荷比（m/z）大小依次进行排列所成的质量谱。
质谱法：根据质谱的分析，来确定分子的原子组成、分子量、分子式和分子结构的方法称为质谱法。
质谱法的作用：经常与。