第十三*常用仪分析方法轨淹第一节仪器分析简介仪器分析法是通过测定物质的光、电、 磁等物理化学性质来确定其化学组 含量和化学结构的分析方法。

热、 -\6*豪方法试样质!n/mg试液体积/mL常量分析>100>10半微量分析10~1001~10微量分析0・1~100.1-1超微量分析<0.1<0.01•灵敏度高，检出限量可降低.样品用量由化学分析的mL、mg级降低到pg、|1L级，S至至低。

适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。

•选择性好：仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。

•操作简便，分析速度快，容易实现自动化。

•相对误差较大：化学分析一般用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。

多数仪器分析相对误差较大，一般为5%,不适用于常量和高含量成分分析。

•需要价格比较昂贵的专用仪器。

仪器分析与化学分析关系仪器分析是在化学分析基础上的发展-不少仪器分析方法的原理，涉及到有关化学分析的基本理论；-不少仪器分析方法，还必须与试样处理、分离及掩蔽等化学分析手段相结合，才能完成分析的全过程。

-仪器分析有时还需要采用化学富集的方法提高灵敏度；-有些仪器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有机试剂和配合物化学等理论，所以在不少书籍中，把它列入化学分析。

仪器分析与化学分析关系•应该指出,仪器分析本身不是一门独立的学科，而是务种仪器方法的组合。

这些仪器方法在化学学科中极其重要，已不单纯地应用于分析的目的，而是广泛地应用于研究和解决各种化学理论和实际问题。

因此，将它们称为“化学分析中的仪器方法' 更为确切。

4和滞Vi• 20世纪40~50年代兴起的材料科学，60 ~70年代发展起来的环境科学都促进了分析化学学科的发展。

80年代以来，生命科学的发展也促进分析化学一次巨大的发展。

如生命科学研究的进展，需要对多肽、蛋白质、核酸等生物大分子进行分析，对生物药物分析，对超微量生物活性物质，如单个细胞内神经传递物质的分析以及对生物活体进行分析。

-计算机与分析仪器的结合，出现了分析仪器的智能化，加快了数据处理的速度。

它使许多以往难以完成的任务，如实验室的图谱的快速检自动化,索，复杂的数学统计可轻而易举地完成。

信息时代的到来，给仪器分析带来了新的发展。

信息科学主要是信息的采集和处理。

信息的采集和变换主要依赖于各类的传感器。

这又带动仪器分析中传感器的发展，岀现了光导纤维的化学传感器和各种生物传感器。

•联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展 方向。

将几种方法结合，特别是分离方法(如 色谱法)和检测方法(红外光谱法、质谱法. 核磁共振波谱法、原子吸收光谱法等)的结合。

「气相色谱一质谱法(GC-MS )2. 气相色谱一质谱法一质谱法(GC-MS-MS)3. 气相色谱一原子发射光谱法(GC-AED)4•液相色谱一质谱法(LC-MS)smaller, cleaner, cheaper, fasterMicroarray TechnologyI rv 佗 I I wMb A • ▼ I I hMXVXVM I ▼ IJ . 八 / ■ H I ■、P P * .上卡L匚丿Tun UK・■第二节光度分析法转换方向：吸收光谱、发射光谱非光谱法：旋光法、折射法—、發外一可见分光光度法 Ultraviolet and visible Spectrophotometry波长！ X •射线光谱、紫外.红外光谱等。

电磁波谱和光谱见Fl红橙黄绿青蓝 光的性质与物质的颜色八/r 严严 厂 r r / «并1 X 1 W I 9 I «1«1 红无线电波 I*波*4nlO^m400430480 500 ¥J•单色光、复合光、光的互补单色光单一波长的光复合光由不同波长的光组合而成的光光的互补若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。

•溶液对光的吸收溶液的颜色与光的关旦^光谱示意互黑M观现象示意完全透过吸收黄色光溶液完全吸收t-•吸收曲线用不同波长的单色光作入射光，按波长由短到长的顺序依次通过同一溶液，测得与各波长相对应的吸光度A ,以A 为纵坐标，波长入为横坐标作图，所得曲线即KMnOj溶液的光吸收曲线（CKMnO4： a<b<c<d）吸收光谱体现了物质的特性：吸收曲线的形状和入Z 是定性分析的基础 溶液的浓度愈大吸收光愈强 是定量分析的基础分光光度法是根据物质的吸收光谱和光的 吸收定律，对物质进行定量.定性分析的一种 仪器分析方法。

可见分癣度法红外分光光度法卩-胡萝卜素的吸收曲线 1.5根据测定时所选用的光源紫外分光光度法•透光度和吸光度♦透光度：用T 表示：T= //…♦吸光度：为透光度的负对数，用A 表示, 即A=-lgT=lg/A朗伯-比尔定律(Lambert-Beer 定律)朗伯定律(1760) A=lg(/,//t )=A ：iZ>b ：液层厚度(cm)比尔定律(1852) A=lg(/(//t )=A ：2Cc ：溶液浓度•朗伯-比尔定律(Lambert-Beer定律)A=\g{I^y/I^)=kbc当C的单位用mollSb的单位用cm表示时，吸光系数称为摩尔吸光系数用£表示.A = £bc來I单位：L・nioicnr 朗伯•比尔定律只适用于单色光摩尔吸光系数E的讨论(1)吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；(2)不随浓度Q和光程长度〃的改变而改变。

在温度和波长等条件一定时，&仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；(3)可作为定性鉴定的参数；(4)同一吸收物质在不同波长下的£ 值是不同的。

在最大吸收波长入max处的摩尔吸光系数，常以表示。

Sax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。

(5)越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。

QlOh 超高灵敏*(6〜10) XIO^：高灵敏R(2〜6) X 1(H :中等灵敏WV 2X10^；不灵敏(6)£在数值上等于浓度为Imol/L、液层厚度为Icm时该溶液在某一波长下的吸光度。

［例题］有一含铁浓度为Img/L的溶液，以邻二氮菲法测定铁，比色皿厚度为2cm , 在508nm测得吸光度为0.380,计算摩尔吸光系数。

解：铁的原子量为55.85,则C FF1・0X 10 3/55・85=1・8X 10 Smol L 1£=A/bc = 0.380 / 2X1.8X10-5=LI X 10* L-mol•分光光度计的构成样品吸收池检测器指示器0.575光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度■稳定。

♦热光源：鹄灯，腆鹄灯(350〜2500nm) 可见光♦气体放电光源：氢灯，怎灯(150〜400nm)紫外区单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置.梭镜：玻璃350~3200nm.石英185~4000nm光柵：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽 度等间距条痕(600. 1200、2400条/mm )。

波 长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便原理： 利用光通过光栅时 发生衍射和干涉现象 而分光. (比色皿)用于盛待测及参比溶液。

可见光区：光吸收池:M.Ml光栅衍射示意图平面透透 射光栅 g学玻璃池紫外区：石英池指示器.低档仪器：刻度显示中高档仪器：数宇显示，自动扫描记录込丸度77M0 TO 20 30 40 50 60 70 80 90 100UrtiluL'ililuluilllIII iitilniiLiiluii iMitiiiJiMiltuiltniVtiilu'iliiiiliiiibiiir 1 1 1 1 i I 1 J . J . L «. J.0 o.ro.6a«$c.362 O.u 0.05 0检测器：利用光电效应,电信号Q光电管 将光信号转换成 光电倍增管•分光光度计的类型(1)按波长类别和光束类别分类0 _ --- 鯛■fcj检测s裁T单色器吸收池I"［吸哋-\_I检测器双愉双波长(2)按工作波长范围分类721型-可见分光光度计-紫外及可见分光光度计匚近红外、红外分光光度计751型r偏离朗伯-比尔定律谱带宽度过大（单色光纯度小）、待测2 组分浓度过高、化学反应的影响、pH值的影响、杂质的影响、光散射的影响I仪器测量误差光电池灵敏性差、光源不稳定、读数不准等•显色反应1、显色剂的选择条件♦选择性好♦灵敏度高♦生成的化学物质有确定的组成和稳定的化学性质♦显色剂在测定波长处无明显吸收♦显色反应条件易于控制，重现性好2、影响显色反应的因素♦显色剂的用量选择曲线变化平坦处作为显色条件。

♦控制溶液的酸度在相同实验条件下，分别测定不同pH 值 条件下显色溶液的吸光度。

选择曲线中吸光 度较大且恒定的平坦区所对应的pH 范围。

AC R0・5 0,4 0.3 0.2 0-10.0 _____________________________1 2 3 4 5 6 7 2 9 1“ 1石213 P"吸光度A 与显色剂用量5关系曲线彳（吸光度与pH关系曲线♦控制显色温度和时间显色反应一般在室温下进行，有的反应 需加热，应通过实验找出适宜的温度范围。

t T实际工作中，作曲线和A^r 曲线, 寻找适宜反应时间和反应温度。

•分析条件的选择1、波长的选择-般应该选择An “为入射光波长。

但如果Anax 处有共存组分干扰时，则应考虑选择 灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。

c ： AA有干扰2、控制适当的吸光度范围这丸« 丁％80 <?0 1000^05 0 吸光ZfiM不同的透光度读数，产生的误差大小不同:—IgT =£hc微分：一dlgT = —0.434dlnT=一0・434卩dTS de两式相除得：dc/c= ( 0.434/71訐)dr以有限值表示可得^Ac/c = (0.434/TlgD Ar浓度测量值的相对误差(Ac/c)不仅与仪器的透光度误差A卩有关，而且与其透光度读数T的值也有关。

是否存在最佳读数范围？何值时误差最小?最佳读数范围与最佳值设4^=1%,则可绘出 溶液浓度相对误差Ac/c 与其 透光度卩的关系曲线。

如 所示： 当Ar=l%, F 在20%〜65%之间时，浓度相 对误差较小，最佳读数范围。

用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在卩％ =20〜65 % （吸光度 A =0.70—0.20） 可求出浓度相对误差最小时的透光度几曲为：Fmln = 36・8%, Am[n = 0・4343、选择适当的参比溶液测定吸光度值并归零内含溶剂、显色剂以及其他进 行显色反应必要的试剂8 6 4 212 O 10 OX20 40 6080.-•fe - 6 I测定实例：铁含量的计算匸建徑/丄1-标准曲线的绘制。