儀器分析全書(shū)電子教案完整版課件

1、 儀器分析 主要內(nèi)容 第一章 緒論 第二章 電化學(xué)分析法 第三章 色譜分析法 第四章 光譜分析法導(dǎo)論 第五章 原子發(fā)射光譜法 第六章 原子吸收光譜法 第七章 紫外與可見(jiàn)分光光度法 第八章 紅外吸收光譜法 第九章 核磁共振光譜法 第十章 質(zhì)譜分析法第一章 緒論 第一節(jié) 儀器分析的內(nèi)容及方法 儀器分析是以測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)來(lái)確定物質(zhì)的化學(xué)組成、含量以及結(jié)構(gòu)的一類(lèi)分析方法。 儀器分析所包含的方法很多，主要有電化學(xué)分析法、色譜分析法、光學(xué)分析法、質(zhì)譜分析法、熱分析法等等。 第二節(jié) 儀器分析的特點(diǎn) （1）操作簡(jiǎn)便，分析速度快。 （2）靈敏度高，選擇性好，適于微量組分的測(cè)定。 （3）易

2、于自動(dòng)化，適于在線分析。 （4）樣品用量少，應(yīng)用范圍廣。不足之處:（1）儀器復(fù)雜，價(jià)格昂貴。（2）儀器分析是一種相對(duì)分析方法，需要標(biāo)準(zhǔn)樣品。（3）相對(duì)誤差較大，一般不適于常量與高含量分析。第二章 電化學(xué)分析法 第一節(jié) 電位分析法 第二節(jié) 電導(dǎo)分析法 第三節(jié) 電解分析法 第四節(jié) 極譜分析法 第五節(jié) 庫(kù)侖分析法第一節(jié) 電位分析法 一、概述 電位分析法是以測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)為基礎(chǔ)的定量分析方法，包括直接電位法與電位滴定法。 特點(diǎn)： 1、選擇性好、靈敏度高。 2、輸出信號(hào)是電信號(hào)，適于連續(xù)測(cè)定、自動(dòng)記錄和遙測(cè)。 3、儀器價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、分析速度快、測(cè)定范圍廣，直接電位法適于微量元素的測(cè)定，電位滴定法適

3、于高含量元素的測(cè)定。 二、基本原理 電極電位與其相應(yīng)離子活度之間的關(guān)系可用能斯特方程表示。 則電池電動(dòng)勢(shì)為三、參比電極與指示電極 1、參比電極 （1）甘汞電極 （2）Ag-AgCl 電極 （3）氫電極2、指示電極 （1）金屬基電極 活性金屬電極（第一類(lèi)電極） 金屬金屬難溶鹽電極（第二類(lèi)電極） 汞電極（第三類(lèi)電極） 惰性金屬電極（零類(lèi)電極） （2）離子選擇性電極 基本電極 敏化離子選擇性電極 離子選擇性電極的響應(yīng)機(jī)理 離子選擇性電極的選擇性 三、直接電位法 1、電池電動(dòng)勢(shì)與離子活（濃）度的關(guān)系（1）直讀法2、測(cè)定方法（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線法（3）標(biāo)準(zhǔn)加入法3、影響測(cè)定準(zhǔn)確度的因素（1）溫度（2）電動(dòng)勢(shì)的

4、測(cè)量（3）干擾離子（4）溶液的pH（5）待測(cè)離子的濃度（6）電位平衡時(shí)間四、電位滴定法1、電位滴定法的儀器裝置2、確定電位滴定終點(diǎn)的方法 （1）E -V曲線法 （2）E/V - V曲線法 （3）2E/V2 - V曲線法第二節(jié) 電導(dǎo)分析法 一、概述 電導(dǎo)分析法是以測(cè)量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的定量分析方法，包括直接電導(dǎo)法與電導(dǎo)滴定法。 特點(diǎn)： 1、有很高的靈敏度，但幾乎沒(méi)有選擇性。 2、輸出信號(hào)是電信號(hào)，適于連續(xù)測(cè)定、自動(dòng)記錄和遙測(cè)。 二、基本原理 溶液的導(dǎo)電能力稱(chēng)為電導(dǎo)，溶液的電導(dǎo)等于其電阻的倒數(shù)。 G = 1/R R = L/A G = 1/ A/L m = kV V = 1000/c 式中m

5、 為摩爾電導(dǎo)，V 為 1 mol 溶質(zhì)的溶液體積，c 為摩爾濃度。三、電導(dǎo)測(cè)量方法 四、電導(dǎo)分析方法1、直接電導(dǎo)法G = kc（1）直接比較法（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線法（3）標(biāo)準(zhǔn)加入法4、電導(dǎo)滴定法第三節(jié) 電解分析法 電解分析法是以稱(chēng)量沉積于電極表面沉淀物的質(zhì)量為基礎(chǔ)的一種電分析方法，又稱(chēng)電重量法。 如：在 0.1 mol/L 硫酸介質(zhì)中，電解 0.1 mol/L 硫酸銅溶液，插入兩個(gè)鉑電極，外加電壓從 0 開(kāi)始逐漸增加，當(dāng)電壓大于銅的分解電壓時(shí)，發(fā)生下述反應(yīng)： 陰極陽(yáng)極第四節(jié) 極譜分析法 極譜分析法是電解分析中的一種，它是以測(cè)定電解過(guò)程中所得電流-電壓曲線為基礎(chǔ)的電化學(xué)分析方法。在極譜分析中這類(lèi)曲線稱(chēng)

6、為極譜波圖，從極譜波圖上查出被測(cè)物的半波電位以及物質(zhì)在電解時(shí)的擴(kuò)散電流，以進(jìn)行定性與定量分析。一、基本原理 極譜分析是一種在特殊條件下進(jìn)行的電解反應(yīng)， 它的特殊性表現(xiàn)在兩個(gè)電極上，即采用一個(gè)面積很大的參比電極和一個(gè)面積很小的滴汞電極進(jìn)行電解，前者為正極，后者為負(fù)極，電解時(shí)改變加在兩電極上的外加電壓，用靈敏檢流計(jì)記錄流經(jīng)電解池的電流，記下各不同電壓下的電流值，以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)繪圖，即得電壓-電流曲線。 下面以測(cè)定 CdCl2 溶液中 Cd 含量為例。 當(dāng)電壓從 0 開(kāi)始逐漸增加時(shí)，在未達(dá)到 Cd 的分解電壓前溶液中只有微小電流通過(guò)，當(dāng)外加電壓增加到 Cd 的分解電壓（-0.5 -0.

7、6 V間)，Cd2+ 開(kāi)始電解，此時(shí)在滴汞電極上 Cd2+ 被還原為鎘汞齊。Cd2+ + 2e +Hg Cd (Hg) 在陽(yáng)極上， Hg 被氧化為 Hg 2+ 離子，并與溶液中的Cl 生成甘汞。2Hg 2e + 2Cl - Hg2Cl2此時(shí)，外加電壓稍稍增加，電流就迅速增加，滴汞電極表面 Cd 2+ 的濃度迅速減少，電流大小決定于 Cd 2+ 自溶液中擴(kuò)散到滴汞電極表面的速度，這種擴(kuò)散速度與離子在溶液中的濃度 C 及離子在電極表面的濃度 CS 之差（CCS）成正比，在圖中電流平臺(tái)部分 CS 實(shí)際上等于 0，此時(shí)電流大小與 C成正比，不隨電壓的增加而增加，這時(shí)電流達(dá)到最大值，稱(chēng)為極限擴(kuò)散電流 i

8、d ，id 與 C 成正比，即 id = kC式中，k 為比例系數(shù)。從極限擴(kuò)散電流 的大小可以求出溶液中待測(cè)離子的濃度，這就是極譜定量分析的依據(jù)。 當(dāng)電流為極限擴(kuò)散電流 的一半時(shí)，滴汞電極的電位稱(chēng)為半波電位，以 1/2 表示，不同物質(zhì)在一定條件下具有不同的1/2 ，所以1/2 是極譜定性分析的依據(jù) 二、定量分析方法 定量分析的依據(jù) id = kC 極限擴(kuò)散電流為極限電流與殘余電流之差，在極譜圖上常以波高 h 來(lái)表示其相對(duì)大小。即h = kC 1、直接比較法 分別測(cè)出濃度為 CS 的標(biāo)準(zhǔn)溶液和濃度為CX 的未知液的極譜圖，并測(cè)量它們的波高 hS 和 hX 。hS = k CShX = k CX兩

9、式相比可得：CX = CS hX /hS 2、標(biāo)準(zhǔn)曲線法 配置一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知液的極譜圖，分別測(cè)量其波高，繪制濃度-波高的標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)未知液的波高，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出其濃度。 3、標(biāo)準(zhǔn)加入法 首先測(cè)出體積為 VX 的未知液的極譜圖，測(cè)量其波高 hX ，然后加入體積為 VS ，濃度為CS 的被測(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下再測(cè)出極譜圖，測(cè)得波高為 H 。hX = KCX第五節(jié) 庫(kù)侖分析法 以測(cè)量通過(guò)電解池的電量為基礎(chǔ)而建立起來(lái)的分析方法稱(chēng)為庫(kù)侖分析法。它包括恒電位庫(kù)侖分析法和恒電流庫(kù)侖分析法兩種，后者又稱(chēng)為庫(kù)侖滴定。 一、基本原理庫(kù)侖分析法的理論基礎(chǔ)是法

10、拉第定律，即 （1）在電極上析出的物質(zhì)的量與通過(guò)電解液的電量成正比，即 W Q 或 W i t（法拉第第一定律），式中 i 為電流強(qiáng)度，t 為通過(guò)電流的時(shí)間。 （2）相同的電量通過(guò)各種不同的電解質(zhì)溶液時(shí)，在電極上產(chǎn)生物質(zhì)的量與它們的質(zhì)量（M/n）g 成正比，M 為電解質(zhì)的相對(duì)摩爾質(zhì)量，n 為電極反應(yīng)得失的電子數(shù)。 于電解液中通入 1 法拉第 ( F ) 電量 ( 96487C )，即在電極上析出一克當(dāng)量，即 ( M/n ) g 的物質(zhì)(法拉第第二定律 )。 若用W 表示電解時(shí)在電極上析出的物質(zhì)量，n、M、F 同上，Q 表示消耗的電量，由法拉第第一、第二定律可得： 在應(yīng)用法拉第定律時(shí)，必須保證電

11、解時(shí)的電流效率是100%，此時(shí)就可以根據(jù)所消耗的電量計(jì)算電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量。 二、恒電位庫(kù)侖分析法 恒電位庫(kù)侖分析法是利用控制電極電位的方法進(jìn)行電解，以防止發(fā)生副反應(yīng)，用庫(kù)侖計(jì)測(cè)量電解時(shí)消耗的電量，根據(jù)計(jì)算出電極上起反應(yīng)的被測(cè)物質(zhì)的量。 三、恒電流庫(kù)侖分析法 恒電流庫(kù)侖分析法又稱(chēng)庫(kù)侖滴定。庫(kù)侖滴定與容量法相似，不同之處在于庫(kù)侖滴定中滴定劑不是由滴定管加入，而是通過(guò)恒電流電解在試液中產(chǎn)生的，產(chǎn)生的滴定劑與待測(cè)組分發(fā)生快速的定量反應(yīng)，以電位法或其他方法指示終點(diǎn)。因電解過(guò)程中保持電流不變，只要記錄電解時(shí)間即可，而產(chǎn)生的滴定劑又與所消耗的電量成正比，所以可以根據(jù)下式計(jì)算出物質(zhì)的量。 庫(kù)侖滴定需向

12、待測(cè)試液中加入過(guò)量的一種輔助電解質(zhì)，它本身不與待測(cè)物反應(yīng)，但其電解產(chǎn)物，即滴定劑可與待測(cè)物發(fā)生定量反應(yīng)。 例如用庫(kù)侖滴定法測(cè)定As 3+，工作電極和指示電極均為 Pt 電極，電解液含 H2SO4 和 NaBr 。 當(dāng)工作電極上通以恒電流時(shí)，便發(fā)生以下反應(yīng)： 陰極 2H+ + 2e H2 陽(yáng)極 陽(yáng)極產(chǎn)生的 Br2 （滴定劑）立即與 As 3+ 反應(yīng)， Br2 + As 3+ 2Br - + As 5+ 在 As 3+ 沒(méi)被完全氧化之前，電解液中沒(méi)有 Br2存在 ，指示電極無(wú)電流通過(guò)（電流計(jì)指 0），若As 3+ 完全被氧化，此時(shí) Br2 稍有過(guò)量，在指示電極上立即發(fā)生下述反應(yīng)。 指示陰極 Br2

13、 + 2e 2Br - 指示陽(yáng)極 2Br - Br2 + 2e 所以，指示系統(tǒng)中檢流計(jì)的指針一開(kāi)始偏轉(zhuǎn)，即表示到達(dá)滴定終點(diǎn)（死停法）。第三章 色譜分析法 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 色譜法基本理論 第三節(jié) 定性定量分析 第四節(jié) 氣相色譜儀及檢測(cè)器 第五節(jié) 氣相色譜法 第六節(jié) 高效液相色譜法第一節(jié) 概述 一、色譜法的由來(lái) 二、色譜法的分類(lèi) 三、色譜法的特點(diǎn) 1、選擇性好 2、分離效率高 3、靈敏度高 4、分析速度快 5、應(yīng)用范圍廣 不足之處： 定性時(shí)需要待測(cè)組分的純品作對(duì)照 四、色譜分析的一般流程 五、氣相色譜法分離原理第二節(jié) 色譜法基本理論 一、色譜圖及有關(guān)術(shù)語(yǔ) 1、色譜流出曲線色譜圖 2、色譜常用

14、術(shù)語(yǔ) （1）色譜峰 （2）基線 （3）峰底 （4）標(biāo)準(zhǔn)偏差 （5）峰高 （6）半峰寬 （7）峰寬 二、色譜基本參數(shù) 1、用時(shí)間表示的保留值 （1）保留時(shí)間（tR） （2）死時(shí)間（ tM） （3）調(diào)整保留時(shí)間（tR = tR - tM ） （4）校正保留時(shí)間（tR0 = jtR） （5）凈保留時(shí)間（tN = jtR） 2、用體積表示的保留值 （1）保留體積（VR= tR FC）（2）死體積（ VM）（3）調(diào)整保留體積（VR = VR - VM ）（4）校正保留體積（VR0 = jVR）（5）凈保留體積（VN = jVR）（6）比保留體積（Vg = 273 VN /TCmL）3、相對(duì)保留值4、選擇

15、因子 5、相比6、分配系數(shù) 7、容量因子三、塔板理論 塔板理論是色譜學(xué)中的熱力學(xué)平衡理論。組分在色譜柱中的分配行為，可用類(lèi)似于精餾塔的的塔板理論加以描述。這種半經(jīng)驗(yàn)的理論處理，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。 精餾塔是利用各組分的沸點(diǎn)不同，在塔板上經(jīng)過(guò)多次氣-液平衡后，最終低沸點(diǎn)組分在塔頂流液的含量高，高沸點(diǎn)組分在塔低層含量高，而達(dá)到分離目的。塔板理論的基本假設(shè) (1) 組分在色譜柱的一小段柱長(zhǎng)(H)內(nèi)可以很快達(dá)到分配平衡,且服從分配定律。H 稱(chēng)為理論塔板高。 (2) 所有組分開(kāi)始時(shí)都存在于柱中第 0 塊塔板上，且沿色譜柱的軸向擴(kuò)散可以忽略。 (3) 流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱進(jìn)行洗脫時(shí)，不是連續(xù)式的而是脈沖式的，

16、其最小單位為板體積。板體積為在一塊塔板內(nèi)，流動(dòng)相所占據(jù)的體積。 (4) 分配系數(shù)在所有塔板上都相同，與組分在塔板上的量無(wú)關(guān)。石油裂解產(chǎn)物0.6670.333一個(gè)塔板體積的流動(dòng)相01流動(dòng)相固定相 a b0.4450.2220.2220.111012ba0.2970.1480.2960.1480122aba20.0740.037b23符合二項(xiàng)展開(kāi)原理N為脈動(dòng)式進(jìn)入色譜柱中流動(dòng)相的板體積數(shù)，即分配次數(shù)；r 為塔板編號(hào)；NXr 為組分在柱內(nèi)任一塔板上的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；用n 表示總塔板數(shù)，n = r + 1 = 3 +1 = 4。K， = 2 當(dāng) n 足夠大時(shí) ( 103106 )，流出曲線呈正態(tài)分布，正態(tài)分

17、布曲線方程為：也可以寫(xiě)成：由上式可推出：可以求得塔板高 可見(jiàn)，色譜峰越窄，理論塔板數(shù) n 越大，理論塔板高 H 就越小，柱效能就越高，分離效果就越好。 實(shí)際應(yīng)用中，常用有效理論塔板數(shù)與有效理論塔板高來(lái)表示柱效。 塔板高度渦流擴(kuò)散項(xiàng)縱向擴(kuò)散項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng) 塔板理論奠定了色譜理論的基礎(chǔ)，但其自身卻存在著較大的局限性。于是出現(xiàn)了色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)理論,即速率理論。速率理論吸收了塔板理論的塔板高概念，考慮了影響塔板高的動(dòng)力學(xué)因素，指出塔板高是色譜峰變寬的量度，導(dǎo)出了塔板高與載氣線速度的關(guān)系式，簡(jiǎn)稱(chēng)范氏方程。 四、速率理論1、渦流擴(kuò)散項(xiàng) 由填充柱填充不均勻，引起的色譜峰變寬。為不規(guī)則因子，dP 為填料顆粒的

18、直徑。2、縱向擴(kuò)散項(xiàng) 與填充物的形狀和填充狀況有關(guān)，Dg 為組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)。3、傳質(zhì)阻力項(xiàng)4、速率方程討論68.3%95.4%99.7%五、分離度第三節(jié) 定性定量分析 一、定性分析 1、與純物質(zhì)直接對(duì)照定性 （1）利用保留值定性 （2）利用加入純物質(zhì)峰高增加定性 2、利用文獻(xiàn)保留數(shù)據(jù)定性 （1）利用相對(duì)保留值定性 （2）利用文獻(xiàn)保留指數(shù)定性 3、利用保留值的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律定性 （1）利用碳數(shù)規(guī)律定性 （2）利用沸點(diǎn)規(guī)律定性4、與質(zhì)譜、紅外光譜聯(lián)用定性 二、定量分析 1、定量分析依據(jù) GC-MSLC-MSGC-IR2、峰面積的測(cè)量方法 （1）峰高乘半峰寬法 （2）峰高乘平均峰寬法 （3）剪紙

19、稱(chēng)重法（4）自動(dòng)積分法 （5）峰高定量法3、定量校正因子（1）絕對(duì)定量校正因子 （2）相對(duì)定量校正因子4、幾種常用的定量方法 （1）歸一化法（2）內(nèi)標(biāo)法（3）外標(biāo)法Filters/TrapsAirHydrogenGas Carrier ColumnData systemSyringe/SamplerInletsDetectorsRegulatorsHRESET第四節(jié) 氣相色譜儀及檢測(cè)器 一、氣相色譜儀簡(jiǎn)介二、氣相色譜儀的各組成部分 1、載氣系統(tǒng) （1）載氣選擇 （2）載氣凈化 （3）氣路結(jié)構(gòu) （4）流速控制 2、進(jìn)樣裝置 3、色譜柱 4、控溫系統(tǒng) 5、檢測(cè)器 6、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 載氣的選擇: 氣

20、相色譜中常用的載氣有氫氣，氮?dú)?，氦氣和氬氣。要求化學(xué)惰性，不與待測(cè)組分反應(yīng)。載氣的選擇除了要求考慮對(duì)柱效的影響外，還要與分析對(duì)象和所用的檢測(cè)器相配。 氣路結(jié)構(gòu): 主要有兩種氣路形式，單柱單氣路，適用于恒溫分析；雙柱雙氣路，適用于程序升溫，并能補(bǔ)償固定液的流失使其基線穩(wěn)定。 凈化器: 主要用來(lái)提高載氣純度，保證基線穩(wěn)定及提高儀器的靈敏度。 穩(wěn)壓恒流裝置: 穩(wěn)定載氣流速。 1、載氣系統(tǒng)六通閥注射器氣化室溫度比柱溫高出10502、進(jìn)樣裝置色譜柱填充柱毛細(xì)管柱柱內(nèi)徑1-10 mm0.05-0.5 mm柱長(zhǎng)度 0.5-10 m10-150 m填充柱毛細(xì)管柱 色譜柱是色譜儀的心臟部分。色譜柱包括填充柱和開(kāi)

21、管柱(或毛細(xì)管柱)。3、色譜柱 4、控溫系統(tǒng)溫度控制是否準(zhǔn)確、升、降溫速度是否快速，是市售色譜儀器的最重要指標(biāo)之一?？販叵到y(tǒng)包括對(duì)三個(gè)部分的控溫，即，氣化室、柱箱和檢測(cè)器?？販胤绞剑汉銣睾统绦蛏郎?。恒溫：45oC程序升溫：30180oC恒溫：145oC溫度低，分離效果好，但分析時(shí)間長(zhǎng)程序升溫，分離效果好，且分析時(shí)間短溫度高，但分析時(shí)間短，但分離效果差程序升溫與恒溫對(duì)分離的影響比較三、氣相色譜檢測(cè)器 1、檢測(cè)器的性能指標(biāo) （1）靈敏度 （2）基流（Ib）（3）噪聲（RN）（4）漂移（Rd） （5）線形范圍（6）檢測(cè)限（7）響應(yīng)時(shí)間 2、幾種常用的氣相色譜檢測(cè)器（1）熱導(dǎo)池檢測(cè)器 熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu) 熱

22、導(dǎo)池的檢測(cè)原理氣體熱導(dǎo)系數(shù)氣體熱導(dǎo)系數(shù)氫氣22.40甲烷4.56氦氣17.41乙烷3.06氮?dú)?.14丙烷2.64氧氣3.18甲醇2.30空氣3.14乙醇2.22氬氣2.18丙酮1.76 熱導(dǎo)池檢測(cè)器操作條件的選擇1、載氣種類(lèi)2、熱絲工作電流3、熱絲與池體溫度差 （2）氫火焰離子化檢測(cè)器 氫火焰離子化檢測(cè)器的結(jié)構(gòu) 氫火焰離子化檢測(cè)器的檢測(cè)原理氫火焰離子化檢測(cè)器操作條件的選擇第五節(jié) 氣相色譜法 一、氣固色譜 1、分離原理 2、氣固色譜固定相 （1）吸附劑 （2）高分子多孔微球 3、氣固色譜流動(dòng)相 4、氣固色譜的應(yīng)用拖尾峰前延峰前延峰理想峰形拖尾峰 二、氣液色譜 1、擔(dān)體 （1）對(duì)擔(dān)體的要求 （2

23、）擔(dān)體的分類(lèi) 2、氣液色譜固定液 （1）對(duì)固定液的要求 選擇性好、沸點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好、附著力強(qiáng) （2）固定液的特性 固定液的相對(duì)極性 麥?zhǔn)铣?shù) （3）固定液的選擇原則 “相似相溶” 原則 分離非極性組分 分離極性組分 分離非極性與極性組分的混合物 分離中等極性組分 分離能形成氫鍵的組分 分離復(fù)雜的難分離組分 三、毛細(xì)管氣相色譜簡(jiǎn)介1、載氣及其線速的選擇柱效u 較小時(shí)，選擇分子量較大的載氣 ( N2，Ar ) ；u 較大時(shí)，選擇分子量較小的載氣(H2，He) 四、氣相色譜分離條件的選擇2、柱溫的選擇改變柱溫產(chǎn)生的影響柱效增加柱溫可加快氣相、液相的傳質(zhì)速率，有利于降低塔板高度，改善柱效；但同時(shí)又

24、會(huì)加劇縱向擴(kuò)散，從而導(dǎo)致柱效下降。 分離度柱溫升高， K 減小，分離度下降。分析時(shí)間降低柱溫，分析時(shí)間增加。1. 柱溫應(yīng)控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內(nèi)。2. 使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當(dāng)?shù)偷闹鶞?，但以保留時(shí)間適宜，峰形不拖尾為度。3. 柱溫一般選擇在組分平均沸點(diǎn)左右。4. 組分復(fù)雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。柱溫的選擇原則程序升溫 50250，8/min恒溫150 正構(gòu)烷烴恒溫和程序升溫色譜圖比較進(jìn)樣量柱效進(jìn)樣量過(guò)大，使色譜柱超載，柱效急劇下降，峰形變寬、拖尾檢測(cè)器 進(jìn)樣量過(guò)大，峰高或峰面積與進(jìn)樣量的線性關(guān)系被破壞 進(jìn)樣量應(yīng)控制在柱容量允許范圍及檢測(cè)器線

25、性檢測(cè)范圍之內(nèi)3、進(jìn)樣量的選擇第六節(jié) 高效液相色譜法一、高效液相色譜法的特點(diǎn)高速：HPLC采用高壓輸液設(shè)備，流速增大，分析速度極快，只需數(shù)分鐘。高效：填充物顆粒極細(xì)且規(guī)則，固定相涂漬均勻、傳質(zhì)阻力小，因而柱效很高?？梢栽跀?shù)分鐘內(nèi)完成數(shù)百種物質(zhì)的分離。高靈敏度：檢測(cè)器靈敏度極高：UV 為 10-9 g, 熒光檢測(cè)器為10-11 g。分析對(duì)象及范圍：GC 分析只限于氣體和低沸點(diǎn)的穩(wěn)定化合物，而這些物質(zhì)只占有機(jī)物總數(shù)的 20 %；HPLC 可以分析高沸點(diǎn)、高分子量的穩(wěn)定或不穩(wěn)定化合物，這類(lèi)物質(zhì)占有機(jī)物總數(shù)的 80 %。流動(dòng)相的選擇：GC 采用的流動(dòng)相為有限的幾種“惰性”氣體，只起運(yùn)載作用，對(duì)組分作用

26、??；HPLC 采用的流動(dòng)相為液體或各種液體的混合物，可供選擇的機(jī)會(huì)多。它除了起運(yùn)載作用外，還可與組分作用，并與固定相對(duì)組分的作用產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，即流動(dòng)相對(duì)分離的貢獻(xiàn)很大，可通過(guò)溶劑來(lái)控制和改進(jìn)分離。操作溫度：GC 需高溫；HPLC 通常在室溫下進(jìn)行。 二、高效液相色譜的分類(lèi) 1、按固定相形狀 2、按分離機(jī)理 三、高效液相色譜的分離原理簡(jiǎn)介 1、吸附色譜 2、分配色譜吸附色譜法分配色譜法3、離子交換色譜4、凝膠滲透色譜離子交換色譜法空間排阻色譜法四、高效液相色譜的固定相與流動(dòng)相 （1）吸附色譜（2）分配色譜（3）離子交換色譜 （4）凝膠色譜滲透色譜 1、固定相2、流動(dòng)相 與 GC 流動(dòng)相不同，HPLC

27、 流動(dòng)相為溶劑，它既有運(yùn)載作用，又和固定相一樣，參予對(duì)組分的競(jìng)爭(zhēng)，因此溶劑的選擇對(duì)分離十分重要。 （1）流動(dòng)相的選擇原則 對(duì)待測(cè)物要具有一定的極性和選擇性。 使用 UV 檢測(cè)器時(shí)，溶劑截止波長(zhǎng)要小于測(cè)量波長(zhǎng)；使用折光率檢測(cè)器，溶劑的折光率要與待測(cè)物的折光率有較大差別。 高純度，否則基線不穩(wěn)或產(chǎn)生雜峰。 化學(xué)穩(wěn)定性好。 適宜的粘度。粘度過(guò)高，柱壓增加；過(guò)低，易產(chǎn)生氣泡。 （2）液相色譜常用流動(dòng)相 吸附色譜 分配色譜 離子交換色譜 凝膠色譜滲透色譜時(shí)間，min固定相：C1固定相：C8固定相：C18硅膠-烷基鍵合相中烷基鏈長(zhǎng)對(duì)反相色譜分離的影響1-尿嘧啶；2-苯酚；3-乙酰苯； 4-硝基苯；5-苯甲

28、酸甲酯；6-甲苯五、高效液相色譜儀 HPLC 儀器包括： 高壓輸液系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng) 分離系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng)5. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)貯液器脫氣裝置高壓泵進(jìn)樣器記錄儀檢測(cè)器廢液壓力表色譜柱He儲(chǔ)液瓶分布器過(guò)濾2m高壓泵入口檢查出口檢查脈流消除抽氣過(guò)濾器反壓調(diào)節(jié)壓力計(jì)注樣閥分離柱到檢測(cè)器進(jìn)樣系統(tǒng) （1）對(duì)色譜柱的要求：柱長(zhǎng)多為 1530 cm，內(nèi)徑為 45 mm (排阻色譜柱徑常大于 5 mm，制備色譜柱內(nèi)徑更大)，填料的粒徑一般為 510 m。 （2）柱的填充：主要采用勻漿法。色譜柱高壓泵 （1）恒壓泵 （2）恒流泵檢測(cè)器石英窗接色譜柱UV光電倍增管廢液 （1）紫外檢測(cè)器 其檢測(cè)原理和UV-Vis方法一樣。只

29、是，此時(shí)所采用的吸收池為微量吸收池，通常其光程為210 mm, 體積約為110 L。 HPLC 分析中，約有80%的物質(zhì)可以在 254 nm 或 280 nm處產(chǎn)生紫外吸收。因此該類(lèi)檢測(cè)器應(yīng)用很廣。 光源調(diào)零光學(xué)零參比樣品平面鏡透鏡光電轉(zhuǎn)換記錄儀放大器遮光板（2）示差折光檢測(cè)器四、液相色譜分離類(lèi)型的選擇樣品分子量2000分子量2000GPC,水為流動(dòng)相陽(yáng)離子,有機(jī)堿GPC,非水為流動(dòng)相陰離子,有機(jī)酸陽(yáng)離子交換色譜陰離子交換色譜反相液相色譜同系物GPC(小孔),水為流動(dòng)相液液分配色譜液固吸附色譜GPC(小孔) 異構(gòu)體,多官能團(tuán)分子大小差別小溶于水不溶于水溶于水的離子溶于水,不離解不溶于水第四章

30、光譜分析法導(dǎo)論 一、電磁波的性質(zhì) 二、原子光譜和分子光譜 三、發(fā)射光譜與吸收光譜 一、電磁波的性質(zhì) 1. 電磁波的波動(dòng)性 電磁波的傳播具有波動(dòng)性質(zhì)，表現(xiàn)在可用速度、波長(zhǎng)和頻率等參數(shù)來(lái)描述。式中，c 光速，3.001010 cm/s； 頻率，Hz 或 s-1； 波長(zhǎng)，nm 或m。 波數(shù)為波長(zhǎng)的倒數(shù)，表示每厘米長(zhǎng)度中含有波的數(shù)目。 2. 電磁波的微粒性 電磁波的微粒性，表現(xiàn)為光的能量不是均勻連續(xù)地分布在它所傳播的空間，而是集中在被稱(chēng)為光子的微粒上。 3. 電磁波譜 電磁波按波長(zhǎng)順序排列，稱(chēng)為電磁波譜。它是由物 質(zhì)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生的。發(fā)射吸收EiEo 射線：10-310-2 nm 核能級(jí)躍遷

31、 X 射線：10-2 10 nm 原子內(nèi)層電子能級(jí)躍遷 遠(yuǎn) UV：10 200 nm 近 UV：200 400 nm Vis： 400 780 nm 近 IR：0.75 2.5 m IR 中 IR： 2.5 50 m 遠(yuǎn) IR：50 1000 m 微波：0.1 100 cm 射頻：1 1000 m 核自旋能級(jí)躍遷電磁波譜UV分子振動(dòng)能級(jí)躍遷原子及分子的外層價(jià)電 子能級(jí)躍遷分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷二、原子光譜和分子光譜 按產(chǎn)生光譜的基本粒子不同可分為原子光譜和分子光譜，由于原子和分子的結(jié)構(gòu)不同，所產(chǎn)生的光譜特征亦不同。 1. 原子光譜 2. 分子光譜三、發(fā)射光譜與吸收光譜 物質(zhì)的原子光譜和分子光譜，依其

32、獲得方式不同，可分為發(fā)射光譜和吸收光譜。 1. 發(fā)射光譜 2. 吸收光譜 作業(yè)：84 頁(yè) 2、4、10 和 12 題 第五章 原子發(fā)射光譜法 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 基本理論 第三節(jié) 發(fā)射光譜定性及定量分析 第四節(jié) 發(fā)射光譜儀器 第五節(jié) 發(fā)射光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)第一節(jié) 概述 發(fā)射光譜（AES）是基于試樣中的原子（或離子）受外能激發(fā)后，所發(fā)射的特征光譜的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行定性和定量的分析方法。 特點(diǎn)： 1、靈敏度高，檢出限低，10.01g，100.1 g/g，ICP 可達(dá) ng/ml。 2、可進(jìn)行多因素同時(shí)測(cè)定。 3、分析速度快，準(zhǔn)確度較高。 4、樣品用量少，應(yīng)用范圍廣。 不足之處： 非金屬及氣體的靈敏度很低

33、；不能分析有機(jī)物質(zhì)。 1、核外價(jià)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述 （1）單個(gè)價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 原子單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用 n、l、m 和 ms 來(lái)描述。 n 主量子數(shù)，n = 1，2，3， l 角量子數(shù)，l = 0，1，2，(n-1) m 磁量子數(shù)，m = 0，1，2, ， l ms 自旋磁量子數(shù)，ms = 1/2第二節(jié) 基本原理一、原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生 （2）多個(gè)價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) n 主量子數(shù)，n = 1，2，3， S 總自旋角動(dòng)量量子數(shù)，其取值為s 的矢量和，即 S = s，如對(duì)于含 2 個(gè)價(jià)電子的原子，則 S = s1+ s2， s1+ s2 1 | s1-s2 | ；J 為總角動(dòng)量量子數(shù)，其取值為 L

34、 與 S 的矢量和。 具體求法是： J = L+S，L+S-1，L+S-2， ，|L-S| 當(dāng)LS，J = L+S 到 L-S，有（2S+1）個(gè)取值 當(dāng)LS，J = S+L 到 S-L，有（2L+1）個(gè)取值L 總軌道角動(dòng)量量子數(shù)，為 l 的矢量和，即 L = li， 如對(duì)于含 2 個(gè)價(jià)電子的原子，則 L = l1+ l2，l1+ l2-1，l1+ l2-2， ，|l1-l2| 二、光譜項(xiàng)與原子能級(jí)圖 原子的能級(jí)可用光譜項(xiàng)來(lái)描述，n 2S+1 L； n 2S+1 LJ 稱(chēng)為光譜支項(xiàng)。 三、光譜選律 一條譜線是兩個(gè)能級(jí)間躍遷的結(jié)果，但并 不是所有的能級(jí)之間都能發(fā)生躍遷。能級(jí)間躍遷的原則是： n =

35、 0 或任意整數(shù)； L = 1； S = 0； J = 0 或 1。第三節(jié) 光譜定性、定量分析 一、光譜定性分析 每種元素都能發(fā)射其特征譜線，這是光譜定性分析的基礎(chǔ)。 1、分析線的選擇 進(jìn)行分析時(shí)所使用的譜線稱(chēng)為分析線，通常選擇共振發(fā)射線（靈敏線和最后線）。 共振線：由第一激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)所發(fā)射的譜線。 靈敏線：激發(fā)電位較低的譜線，多是共振線。 最后線：某元素含量逐漸減小時(shí)，最后消失的譜 線。 2、光譜定性分析方法 （1）標(biāo)準(zhǔn)樣品光譜比較法 （2）鐵光譜比較法 （3）波長(zhǎng)測(cè)定方法 二、光譜定量分析 1、定量分析的基本關(guān)系式 I = acb 取對(duì)數(shù)得 lgI = blgc + lga 式中，I

36、為譜線強(qiáng)度，c 為被測(cè)元素濃度，a 與 b 為與實(shí)驗(yàn)條件 有關(guān)的常數(shù)。 這是光譜定量分析的基本關(guān)系式，以 lgI 對(duì) lgc 做圖，在一定的濃度范圍內(nèi)為直線 。 2、內(nèi)標(biāo)法定量分析原理 內(nèi)標(biāo)法是在被測(cè)元素的譜線中選擇一條譜線作為分析線，再選擇其他元素的一條譜線作為內(nèi)標(biāo)線，兩條線組成分析線對(duì)。被測(cè)元素和內(nèi)標(biāo)元素的含量分別為 c 與 c0，分析線和內(nèi)標(biāo)線的強(qiáng)度分別為 I 與 I0，則 lgI = b lgc + lga lgI0 = b0 lgc0 + lga0 兩式相減得 lgR = b lgc + lga 式中 R = I/I0， a = a/a0c0b0 3、光譜定量分析方法 （1）三標(biāo)準(zhǔn)試

37、樣法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法） （2）標(biāo)準(zhǔn)加入法 （3）光電直讀法第四節(jié) 發(fā)射光譜儀器 一、發(fā)射光譜的分析過(guò)程 分析過(guò)程一般分為激發(fā)、分光和檢測(cè)三步。 二、主要儀器設(shè)備 1、光源 2、光譜儀 3、檢測(cè)系統(tǒng)ICPS-7500 型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的外觀圖ICPS-7500 型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的光路示意圖WSP1 型平面光柵攝譜儀 1對(duì)光燈；2電極架；3遮光板；4狹縫鼓輪； 5光柵鼓輪；6暗盒；7控制臺(tái)8W型光譜投影儀外部結(jié)構(gòu)l一手輪；2一透鏡；3投影物鏡；4一螺釘；5一工作臺(tái)；6一標(biāo)尺；7一投影屏；8一底座；9、10一縱橫向驅(qū)動(dòng)手輪；11一調(diào)焦手輪；12、13一燈絲調(diào)節(jié)螺釘；14一燈座；15一

38、三角架；16一立柱；17一反射鏡；18一反射鏡保護(hù)蓋光源反射鏡準(zhǔn)直鏡三透鏡照明系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)入射狹縫光柵物鏡焦面AES 儀器略圖光 源 蒸發(fā)溫度K 激發(fā)溫度K 穩(wěn)定性 熱性質(zhì) 分析對(duì)象 直流電弧 8004000(高) 40007000 較差 LTE 定性、難熔樣品及元素定量、導(dǎo)體、礦物純物質(zhì) 交流電弧 中 40007000 較好 LTE 礦物、低含量金屬定量分析 火花 低 10000 好 LTE 難激發(fā)元素、高含量金屬定量分析 ICP 10000 60008000 很好 非LTE 溶液、難激發(fā)元素、大多數(shù)元素 火焰 20003000 20003000 很好 LTE 溶液、堿金屬、堿土金屬 激光 10

39、000 10000 很好 LTE 固體、液體 第五節(jié) 發(fā)射光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù) 一、試樣的處理 二、攝譜技術(shù) 1、感光板的組成及性能 2、感光板的化學(xué)處理 3、乳劑特性曲線的繪制 （1）黑度 （2）乳劑特性曲線的特性 （3）乳劑特性曲線的繪制方法第六章 原子吸收光譜法 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 基本理論 第三節(jié) 原子吸收分光光度計(jì) 第四節(jié) 定量分析方法 第五節(jié) 干擾及其消除方法第一節(jié) 概述 原子吸收光譜法（AAS）是基于被測(cè)元素的基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)時(shí)對(duì)其共振輻射的吸收進(jìn)行元素定量分析的一種儀器分析方法。 特點(diǎn)： 1、檢出限低、靈敏度高，F(xiàn)AAS 為 ng/mL，石墨爐 AAS 為 10-10 -10-14

40、 g。 2、準(zhǔn)確度高，相對(duì)誤差 FAAS n* n* 二、無(wú)機(jī)化合物的紫外吸收光譜 （1）荷移光譜 LM MLE原子軌道反鍵分子軌道成鍵分子軌道E MM （2）配位場(chǎng)光譜 包括 ff 和 dd 躍遷 三、有機(jī)化合物的紫外吸收光譜 （一）紫外吸收光譜與有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 生色團(tuán)：分子中能吸收 UV 光的基團(tuán)。它們含有鍵和 n 電子，可發(fā)生 n* 和* 躍遷。如：C=C，C=O，S=C，C=N，N=N 及 N=O 等。 助色團(tuán)：能使生色團(tuán)的吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的基團(tuán)。這些基團(tuán)都含有孤對(duì)電子，借助 p-共軛，使體系能量降低，使吸收峰移向長(zhǎng)波。如：-OH，-Cl， -Br 等。紅移藍(lán)移增色效應(yīng)減

41、色效應(yīng)紅移：吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)藍(lán)移：吸收峰向短波方向移動(dòng)增色：吸收強(qiáng)度增大減色：吸收強(qiáng)度減小 1、飽和烴 * 通常波長(zhǎng)小于 200 nm 例如，CH4 * 125-135 nm CH3I * 150-210 nm n * 259 nm 2、不飽和脂肪烴 * （1）含孤立雙鍵、叁鍵的吸收峰位于遠(yuǎn)紫外光區(qū)。 （2）若雙鍵上有助色團(tuán)取代，向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。 （3）若烯烴中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵，但不共軛，其吸收峰的位置與孤立的 C=C 雙鍵基本一致，但前者吸收強(qiáng)度增大。 （4）若烯烴中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵共軛時(shí)，其吸收峰波長(zhǎng)增加，吸收強(qiáng)度增大。這種由共軛雙鍵中* 躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱(chēng)為 K 帶。由

42、 n* 躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱(chēng)為 R 帶。 3、芳香烴 芳香烴為環(huán)狀共軛體系。苯在紫外光區(qū)有三個(gè)吸收帶，它們都是由共軛的* 躍遷產(chǎn)生。 E1帶：185 nm，摩爾吸光系數(shù) 68000 E2帶：204 nm，摩爾吸光系數(shù) 8800 B 帶：254 nm，摩爾吸光系數(shù) 200 苯環(huán)有取代基時(shí)，峰的位置發(fā)生紅移。 稠環(huán)化合物，峰位紅移得更明顯。 （二）影響紫外吸收光譜的因素 1、溶劑的影響 （1）溶劑的極性 溶劑極性的影響 EnEpEnEp極性非極性極性非極性極性溶劑致使 n* 躍遷發(fā)生藍(lán)移，使* 躍遷帶發(fā)生紅移?；プ儺悩?gòu)極性溶劑非極性溶劑max = 204 nmmax = 243 nm 溶劑 pH

43、的影響 E2 210.5 nm 235 nm B 270 nm 287 nm 230 nm 203 nm 280 nm 254 nm （2）分子結(jié)構(gòu)的影響 共軛體系的影響 構(gòu)型的影響 構(gòu)象的影響立體效應(yīng)順?lè)串悩?gòu)空間位阻發(fā)生紅移（3）影響吸收峰強(qiáng)度的因素 電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的幾率 躍遷過(guò)程中偶極矩的變化 （三）吸收波長(zhǎng)計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 1、Woodward 定則 適用于計(jì)算共軛二烯，共軛多烯，共軛烯酮類(lèi)化合物* 躍遷（K 帶）的吸收峰波長(zhǎng)。max= 母體二烯烴 + 環(huán)外雙鍵 + 延伸雙鍵 + 共軛體系上取代烷基 + 共軛體系上取代的助色基 共軛二烯基本值217 nm同環(huán)二烯基本值253 nm異

44、環(huán)二烯基本值214 nm增加一個(gè)共軛雙鍵30 nm環(huán)外雙鍵5 nm烷基或環(huán)殘余取代5 nm烷氧基取代 OR6 nm含硫基團(tuán)取代 SR30 nm胺基取代 NR260 nm鹵素取代5 nm?；〈?OCOR0 nm不飽和羰基化合物* 躍遷max 的計(jì)算方法 （nm）、不飽和羰基化合物（無(wú)環(huán)、六員環(huán)或較大的環(huán)酮）基本值 215、鍵在五員環(huán)內(nèi) 202當(dāng) x 為 H 時(shí) 209當(dāng) x 為 OH 或 OR 時(shí) 193增加一個(gè)共軛雙鍵 30增加同環(huán)二烯 39環(huán)外雙鍵、五員環(huán)及七員環(huán)內(nèi)雙鍵 5烯基上取代： 烷基 R 10 12 18 18烷氧基 OR 35 30 17 31羥基 OH 35 30 50 50酰

45、基 OCOR 6 6 6 6Cl 15 12 12 12Br 25 30 25 25SR 80NR2 95已知某化合物的max286 nm，確定其結(jié)構(gòu)?；局担?215 nm 215 nm 烷基取代： 12 nm 0 nm ： 0 nm 18 nm ： 18 nm 18 nm 環(huán)外雙鍵： 5 nm 5 nm 共軛系統(tǒng)延長(zhǎng)： 30 nm 30 nm max= 280 nm max= 286 nm2、Scott 定則 Y = 烷基或環(huán)殘基 基本值為 246 nm Y = H 基本值為 250 nm Y = OH, OR 基本值為 230 nm取代基 X 分鄰位，間位與對(duì)位取代基鄰位間位對(duì)位取代基鄰

46、位間位對(duì)位R（烷基）3310Br2215OH, OR7725NH2131358O112078NHAc202045Cl0010NR2202085 （四）紫外分光光度法的應(yīng)用 1、定性分析 2、推測(cè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu) 推測(cè)化合物的共軛體系 200-400 nm 無(wú)吸收，無(wú)共軛體系 210-250 nm 強(qiáng)吸收，K 帶，有兩個(gè)雙鍵共軛 260-350 nm 強(qiáng)吸收，K 帶， 3 到 5 個(gè)雙鍵共軛 270-350 nm 弱吸收，R 帶，分子中含有羰基 250-300 nm 中等強(qiáng)度吸收，含有苯環(huán) 區(qū)分化合物的構(gòu)型和構(gòu)象 互變異構(gòu)體的測(cè)定 式中，En、N 為在非極性溶劑中躍遷的能量和波長(zhǎng)；Ep 和p 為

47、在極性溶劑中躍遷的能量和波長(zhǎng)；N 為阿佛加德羅常數(shù)；h 為普朗克常數(shù)；c 為光速。3、氫鍵強(qiáng)度的測(cè)定4、鑒定有機(jī)化合物的純度第三節(jié) 光的吸收定律一、LambertBeer 定律 前提：?jiǎn)紊?方法：用選定波長(zhǎng)的光照射被測(cè)物質(zhì)溶液，測(cè)量它的吸收度A-吸光度；I-透過(guò)光的強(qiáng)度；I0-入射光的強(qiáng)度；k-比例系數(shù)；b-比色皿的厚度；c-溶液的濃度 T = A= 0 A ；0 T 1 T-透光率；A = kcb 二、比例系數(shù) k 的意義及表示方法 A = kcb k = A/cb k 表示單位濃度，單位液層厚度的吸光度，它與吸光物質(zhì)的性質(zhì)及入射光的波長(zhǎng)有關(guān)。k 的表示方法依賴(lài)于溶液濃度的表示方法，當(dāng) b

48、 的單位為 cm 時(shí)，k 有以下 3種表示方法。 c 的單位為 g/L，k 稱(chēng)為吸收系數(shù)，以 a 表示， 單位為 Lg -1 cm -1 。 c 的單位為 mol/L，k 稱(chēng)為摩爾吸光系數(shù)，以表示，單位為 Lmol-1cm-1。 c 的單位為百分濃度，k 稱(chēng)為百分吸收系數(shù)，以 表示 。 三、吸光度的加和性 四、偏離比爾定律的原因 1、入射光非單色性引起的偏離 為討論方便，假設(shè)入射光僅由波長(zhǎng)1 和2 組成，對(duì)于1 ，吸光度為 A，則 ，1bc1+2bc2+nbcn 對(duì)于2，吸光度為 A，則 ，測(cè)定時(shí)，入射光總強(qiáng)度為（ ），透過(guò)光強(qiáng)度為（ ），因此，實(shí)際測(cè)得的吸光度值為 2、溶液本身引起的偏離 化

49、學(xué)因素：要求絡(luò)合物組成一定且穩(wěn)定存在 溶液折射率變化 溶液散射當(dāng) 時(shí)，則 A 與 c 不成直線關(guān)系；其差別越大，A 與 c 間線性關(guān)系的偏離也越大。 當(dāng) 時(shí)，A= b c，A 與 c 成直線關(guān)系；光度計(jì) 一、儀器的分類(lèi)光電比色計(jì)（VIS） UV-VIS 分光光度計(jì)按波長(zhǎng) 雙光束 UV-VIS 計(jì)單光束 UV-VIS 計(jì) 按光束 單波長(zhǎng) UV-VIS 計(jì) 雙波長(zhǎng) UV-VIS 計(jì) 第四節(jié) 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)1. 光源 UV - 氫燈、氘燈、汞燈VIS - 鎢絲燈、碘鎢燈2. 單色器 濾光片：其顏色應(yīng)與溶液顏色互為補(bǔ)色棱鏡：玻璃棱鏡、石英棱鏡光柵：平面或凹面反射光柵3. 吸收池 石英吸收池 - U

50、V 光區(qū) 玻璃吸收池 - VIS 光區(qū) 4. 檢測(cè)系統(tǒng)：光電池、光電管、光電倍增管5. 讀數(shù)顯示系統(tǒng) 檢流計(jì)、自動(dòng)記錄型和數(shù)字顯示性裝置二、儀器基本結(jié)構(gòu)第五節(jié) 顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇 一、顯色反應(yīng)的選擇 1、無(wú)機(jī)顯色劑 硫氰酸鹽、鉬酸胺、過(guò)氧化氫等 2、有機(jī)顯色劑 偶氮類(lèi)、三苯甲烷類(lèi)、卟啉類(lèi)、安替比 林類(lèi)、雜多酸類(lèi)等 靈敏度高，選擇性好，顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無(wú)明顯吸收，有色化合物組成恒定、穩(wěn)定性好。 二、顯色劑 二、顯色條件的選擇 1、顯色劑用量的選擇 則： 上式左邊的比值越大,說(shuō)明反應(yīng)越完全，顯然 k 大、顯色劑用量大，利于生成有色絡(luò)合物。 顯色劑用量的確定：CM 及其它條件固定，改變 CL

51、，測(cè)其吸光度，繪制吸光度與 CL 關(guān)系曲線。 確定方法：固定待測(cè)組分及顯色劑濃度，改變?nèi)芤旱?pH 值，測(cè)定吸光度，繪制 A-pH 曲線。 3、 顯色溫度2、 溶液的酸度 4、顯色時(shí)間 確定方法：配置一份顯色溶液，每隔一定時(shí)間 測(cè)一次 A，繪制 A-t 曲線。 5、干擾離子的影響及相除 （1）干擾離子的影響 與顯色劑生成有色配合物，產(chǎn)生正誤差； 干擾離子本身有顏色，產(chǎn)生正誤差； 與被測(cè)離子反應(yīng)，產(chǎn)生負(fù)誤差。 （2）消除干擾的方法 控制溶液的酸度 加入掩蔽劑 分離干擾離子 選擇適當(dāng)測(cè)量波長(zhǎng)及參比溶液 一、入射波長(zhǎng)的選擇 二、參比溶液的選擇 （1）顯色劑及其它試劑均無(wú)色，可用純?nèi)軇┳鰠⒈热芤骸?（

52、2）顯色劑或其它試劑有色，可用空白溶液作參比溶液。 （3）顯色劑無(wú)色，而試樣有色，可用試樣作為參比溶液。第六節(jié) 吸光度測(cè)量條件的選擇原則 沒(méi)有干擾，選擇max 為測(cè)定波長(zhǎng)； 有干擾時(shí)，可選擇非max 為測(cè)定波長(zhǎng)。 三、吸光度讀數(shù)范圍的選擇 在不同吸光度范圍內(nèi)讀數(shù)會(huì)引起不同程度的誤差，最適宜的讀數(shù)范圍為 0.2-0.8 之間。對(duì)于一個(gè)給定的光度計(jì)，透光率讀數(shù)誤差 是一個(gè)常數(shù)，約為0.2-2，但透光率讀數(shù)誤差不能代替測(cè)定結(jié)果誤差，測(cè)定結(jié)果誤差常用濃度的相對(duì)誤差 c/c 表示。 A = k c b A = k bc c/c = A/A假設(shè)T0.5，可算出不同 T 時(shí)的c/c 值。 A = 0.434

53、 或 T = 36.8% 時(shí),濃度測(cè)量誤差最小,約為1.4%；A = 0.15 -1.0 或 T = 70 - 10 范圍內(nèi)，濃度測(cè)量誤差約為 1.4 - 2.2。第七節(jié) 分光光度法的應(yīng)用 一、單一組分的測(cè)定 例如，鄰二氮菲法測(cè) Fe 2+，在 pH 3-8，形成橙紅色配合物， max= 512 nm，=1.1 104 二、高含量組分的測(cè)定 需采用示差法，即用比試液濃度（Cx）稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液（Cs）作參比，調(diào)節(jié)儀器的透光率為100%（A=0），然后測(cè)定試液的吸光度（Ar，稱(chēng)為相對(duì)吸光度）；若用普通法，以空白為參比，可測(cè)得試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度分別為 Ax 和 As，根據(jù) Beer 定律： Ax

54、= bcx As= bcs Ar = Ax As = b（cx - cs）= b c cx = c + cs普通法，濃度相對(duì)誤差的計(jì)算： 示差法，濃度相對(duì)誤差的計(jì)算： 式中，Tr 為試樣相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)溶液為參比時(shí)測(cè)得的 透光率，Ts 為標(biāo)準(zhǔn)溶液在普通法測(cè)得的透光率。 三、多組分分析 1、吸收光譜不重疊 2、吸收光譜重疊在波長(zhǎng)1 和2 處測(cè)定吸光度 A1 和 A2，由吸光度的加和性，可得式中，cx 和 cy 分別為 x 和 y 的濃度。 四、光度滴定 通過(guò)測(cè)定待測(cè)液吸光度的變化以確定反應(yīng)終點(diǎn)的方法，稱(chēng)為光度滴定法。 這種方法是將盛有待測(cè)溶液的滴定池放入分光光度計(jì)的光路中，測(cè)定滴定過(guò)程中溶液的吸光度，

55、并繪制滴定體積和對(duì)應(yīng)的吸光度曲線，根據(jù)滴定曲線就可以確定滴定終點(diǎn)。 五、絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定 摩爾比法： 設(shè)金屬離子 M 與絡(luò)合劑 L 的反應(yīng)為 固定 CM，增加CR，并測(cè)定一系列MRn 的吸光度 A，以CR/CM 比值對(duì)A 作圖，得如圖所示曲線。其中，曲線拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的值為配合比 n。穩(wěn)定常數(shù)： 在曲線上任取一點(diǎn) A i： 于是，可得 K六、雙波長(zhǎng)分光光度法等吸收法：第八章 紅外吸收光譜法第一節(jié) 概述 紅外及拉曼光譜都是分子振動(dòng)光譜。通過(guò)譜圖解析可以獲取分子結(jié)構(gòu)的信息。任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品均可進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，這是其它儀器分析方法難以做到的。由于每種化合物均有紅外吸收，尤其是有機(jī)化合

56、物的紅外光譜能提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，因此紅外光譜是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)解析的重要手段之一。紅外波段的劃分 波 段波長(zhǎng) (微米)波數(shù) (cm-1)近紅外0.75 - 2.513000 - 4000研究 O-H、N-H、C-H 的倍頻峰中紅外2.5 - 504000 - 200分子的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外50 - 1000200 - 10轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生常用區(qū)域2.5 - 254000 - 400 能量在 4000-400cm-1 的紅外光不足以使樣品產(chǎn)生分子電子能級(jí)的躍遷，而只能引起振動(dòng)能級(jí)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，故紅外光譜又稱(chēng)振轉(zhuǎn)光譜。由于振動(dòng)能級(jí)躍遷的同時(shí)不可避免地伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化，因此紅外光譜也

57、是帶光譜。分子在振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中只有伴隨凈的偶極矩變化的振動(dòng)才有紅外活性。因?yàn)榉肿诱駝?dòng)伴隨偶極矩改變時(shí)，分子內(nèi)電荷分布變化會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，當(dāng)其頻率與入射輻射電磁波頻率相等時(shí)才會(huì)產(chǎn)生紅外吸收。第二節(jié) 紅外光譜法的基本原理一、紅外光譜的形成及產(chǎn)生條件紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件： 紅外輻射的能量等于分子振動(dòng)能級(jí)的能量差 振動(dòng)過(guò)程中偶極矩的變化不等于零二、分子振動(dòng)頻率的計(jì)算公式 例：HCl 分子，其振動(dòng)形式為同時(shí)伸長(zhǎng)和同時(shí)縮短。 近似為簡(jiǎn)諧振動(dòng)： ( Hz )c光速，3108 m/sk化學(xué)鍵的力常數(shù)，N/m 折合質(zhì)量，kg單位為當(dāng)，折合質(zhì)量為相對(duì)原子質(zhì)量三、簡(jiǎn)正振動(dòng)和振動(dòng)類(lèi)型 1、分子的振動(dòng)自由度簡(jiǎn)正振動(dòng)

58、：分子質(zhì)心保持不變，整體不轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)原子都在其平衡位置附近作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)頻率和位相都相同，即每個(gè)原子都在同一瞬間經(jīng)過(guò)自己的平衡位置，而且都同時(shí)達(dá)到各自的最大位移。 每個(gè)分子都有一定數(shù)目的簡(jiǎn)正振動(dòng)，其數(shù)目等于分子的振動(dòng)自由度。n 個(gè)原子組成的分子有3n 個(gè)自由度。 線性分子，振動(dòng)自由度 N = 3n5 非線形分子，振動(dòng)自由度 N = 3n6 例1：H2O 非線形分子， N = 3n6 = 3 在紅外譜圖上有三個(gè)峰，其簡(jiǎn)正振動(dòng)的形式為： 2、基本振動(dòng)的類(lèi)型 （1）伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)變化，鍵角不變。 （2）彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)） 振動(dòng)過(guò)程中鍵角發(fā)生改變或分子中原子團(tuán)對(duì)其余部分作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鍵長(zhǎng)不變。彎曲

59、振動(dòng)又分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)與面外彎曲振動(dòng)兩種。 面內(nèi)彎曲振動(dòng)用表示，面外彎曲振動(dòng)用 表示。面外搖擺振動(dòng) 卷曲振動(dòng) 3、影響峰數(shù)增多或減少的原因（1）吸收峰增多的原因 倍頻、組合頻 倍頻峰和組頻峰又稱(chēng)為泛頻峰。 振動(dòng)偶合 當(dāng)相同的兩個(gè)基團(tuán)在分子中靠得很近時(shí)，其相應(yīng)的特征峰常發(fā)生分裂，形成兩個(gè)峰。 費(fèi)米共振 泛頻峰與鄰近的強(qiáng)的基頻峰之間的偶合，稱(chēng)為費(fèi)米共振，往往裂分為兩個(gè)峰。C=O 分裂（as = 1820、s = 1760 cm-1） 當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同或相近的基團(tuán)相鄰并由同一原子相連時(shí)，兩個(gè)振動(dòng)相互作用（微擾）產(chǎn)生共振，譜帶一分為二。振動(dòng)耦合費(fèi)米共振 當(dāng)一振動(dòng)的倍頻與另一振動(dòng)的基頻接近時(shí)，二者相互

60、作用而產(chǎn)生強(qiáng)吸收峰并發(fā)生裂分的現(xiàn)象。Ar-C = 880862 cm-1C=O = 1774 cm-11773 cm-11736 cm-1 （2）吸收峰減少的原因 紅外非活性振動(dòng)（有高度對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的分子，振動(dòng)過(guò)程中不引起偶極矩變化，雖有振動(dòng)形式存在，但不產(chǎn)生紅外吸收峰）。 簡(jiǎn)并，即兩種振動(dòng)具有相同頻率，只出現(xiàn)一個(gè)峰。 強(qiáng)峰往往要覆蓋與它頻率相近的弱而窄的峰。 吸收峰落在儀器的檢測(cè)范圍之外。 受儀器分辨率所限，有時(shí)挨的很近的兩個(gè)峰儀器分辨不出，只表現(xiàn)為一個(gè)峰；或者是峰太弱，儀器檢測(cè)不出來(lái)。+-面外彎曲s = 667cm-1不對(duì)稱(chēng)伸縮s = 2349cm-1面內(nèi)彎曲s = 667cm-1COOCO2