儀器分析教學大綱以及電子教案和期末考試題

《儀器分析》教學大綱

（修訂版）

南京大學化學化工學俄儀a分析R小粗

2001年28

《儀器分析》教學大綱

（第四次修訂）

南京大學化學化工學院儀器分析課小組

2002年2月

一、教學大綱的說明

根據(jù)86年教委頒發(fā)的綜合大學化學專業(yè)儀器分析教學大綱、我院教學改革實踐

及本課程多年來的教學實踐，重新修訂成本課程較詳細的教學大綱，使它不再是簡

單的教材章節(jié)內容的羅列，而能對教和學都具有指導意義。

這次大綱的變動與充實體現(xiàn)在以下幾方面：

1.隨著滴定分析法并入《大學化學》課程，將原化學分析中分離方法等內容并入

儀器分析之中。這樣做的最突出優(yōu)點是：使學生在學習和理解各種滴定分析和儀器

分析方法的優(yōu)缺點及適用性之后，對分離方法選擇的考慮更全面，更有針對性，更

易于優(yōu)化。

2.近年來毛細管電泳在生物分子的研究領域中發(fā)展較快，在新教材體系中單獨增

加為一章。

3.光學分析部分導論及原子發(fā)射光譜兩章中增加新型檢測器及其相關儀器的介紹。

4.增加“分子發(fā)光光譜法”一章。

5.增加“激光拉曼光譜法”一?章。

6.增加“復雜體系的綜合分析”一章，使學生了解到復雜樣品的剖析在分析化學中

的重要地位，樣品預處理和分離技術，以及復雜物質剖析方法和代表性復雜體系的

分析示例等內容。

7.隨著儀器分析技術的發(fā)展，有關各種表面分析的儀器逐漸增多，且在我?？蒲?/p>

中已發(fā)揮了重要作用，成為?種不可缺少的手段。因此增加了有關表面分析的主要

儀器方法的內容。

8.學時也作了相應的增加，以加強儀器分析在整個化學教學中的地位，并對各章

節(jié)學時也作了相對調整，以適應改革開放形勢的需要。外系課按學時、內容作適當

調整。

二、教學目的

儀器分析是表征和測定物質的化學組成、狀態(tài)、結構和進行化學研究的重要手段；

它是培養(yǎng)化學學科專業(yè)人材所必需的基礎課。通過教學激勵學生學好儀器分析的

熱情，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和辯證唯物主義觀點；要使學生牢固掌握重要儀器分析

方法的原理、技術、優(yōu)缺點以及重要應用；要在加強基礎理論知識和基本技能訓練

的同時，重視培養(yǎng)學生應用儀器分析原理和技術分析問題和解決實際問題的能力。

三、教學要求和建議

I.儀器分析內容極其廣泛，它既是分析測試方法，又是化學研究必不可少的手

段，因此應兼顧成分分析和結構分析、無機分析和有機分析。教師在應用舉例時應

注重有機和生物樣品分析的實例，并應密切聯(lián)系生產、科研實際、向學生介紹新技

術、新方法。

2.儀器分析方法已發(fā)展至數(shù)十種，但從國情出發(fā)，使學生牢固掌握常用儀器分

析方法，以及重要分離技術和分析結果的正確表示。對其他儀器分析方法，教師可

根據(jù)教學對象（本院不同系科、外系、強化部以及大專等）以及學時許可情況，給

以不同程度的介紹。

3.本課程教學內容多，各種教學對象的教學時數(shù)不一，因此應根據(jù)少而精原則，

突出重點，兼顧一般，防止偏多、偏雜、偏深等傾向。

4.教師對先行課和后續(xù)課相關的理論與知識，應預先了解它們的深度和廣度，

以便得當處理它們與本課程內容的關系。

5.必須對各章節(jié)的重點、難點，精心組織教學。

6.講授、自學及討論時間的比例可根據(jù)不同教學對象及學時情況，合理掌握，

要努力達到減輕課內強化課外，以培養(yǎng)學生自學和綜合運用知識的能力，充分發(fā)揮

他們的積極性和主動性?？晒膭?、組織學生寫綜合讀書報告。對布置學生的課外學

習應有要求、指導和檢查。

7.加強直觀教學，充分利用實物、模型、幻燈、錄像、計算機輔助多媒體教學

等手段，以期增強教學效果。

8.請有關教授、專家給學生作學科前沿講座，以開拓學生知識面，提高學習儀

器分析興趣。

9.由于教學與實驗不能同步帶來的問題，教師可根據(jù)不同教學對象及實驗安排

不同步的程度，積極考慮和采取盡可能的彌補辦法。

10.建議教師在期末時，聽取學生對本課程教學及建設的意見，以期努力改進，

不斷提高教學質量，把本課程建設成為在全國具有影響的課程。

四、本大綱適用范圍和學時分配

本大綱適用于化學化工學院各專業(yè)、強化部、環(huán)科系和生化系學習儀器分析的本科

學生。化學化工學院學時為72。

學時分配表

章節(jié)內容學時數(shù)

1緒論2

2電化學分析概論2

3電位分析法4

4電重量分析和庫侖分析法3

5伏安法和極譜分析法4

6色譜分析導論4

7氣相色譜法4

8高效液相色譜法及超臨界流體色譜法4

9毛細管電泳2

10光學分析法導論2

11原子發(fā)射光譜法3

12原子吸收光譜4

13紫外一可見吸收光譜法4

14分子發(fā)光光譜法2

15紅外吸收光譜法4

16激光拉曼光譜法2

17核磁共振波譜法5

18質譜法4

19X射線光譜法1

20表面分析法1

21其他儀器分析方法1

22復雜體系的綜合分析4

習題課和前沿講座6

合計72

五、教學內容及教學提示

第一章緒論

儀器分析的內容、分類、特點、應用范圍及在生產和科學研究中的地位、作用以

及發(fā)展趨勢。

第二章電化學分析概論

原電池與電解池，能斯特方程，標準電極電位及條件電位，電極類型，法拉第定

律及受擴散控制的電解電流。

第三章電位分析法

電極電位與濃度的關系，玻璃電極響應機理，pH值測定方法，離子選擇電極種

類及其特性參數(shù)，定量方法，離子計，電位滴定法，應用。

教學法建議：注意利用比較的方法，如伏特計與離子計，三種分析技術之間；電

位法與電位滴定法；膜電位與選擇電極電位。

第四章電重量分析和庫侖分析法

分解電壓與超電壓，離子析出次序及完全程度，恒電流和恒電位電解及其裝置，

法拉第定律，恒電位庫侖分析及庫侖計，恒電流庫侖滴定及終點指示方法。庫侖分

析特點及應用。

教學法建議：通過恒電位及恒電流庫侖法的全面比較來加深學生的理解。

第五章伏安法和極譜分析法

伏安法和極譜法，極譜裝置，電極及電解條件的特殊性，極譜波的形成，極譜波

方程式，擴散電流及干擾電流，定量方法，單掃描極譜法，循環(huán)伏安法，溶出伏安

法，脈沖極譜法等近代方法簡介。

教學法建議：可以先詳細推導綜合波方程式，然后引入特殊條件，即可得還原波

與氧化波方程式。將經典極譜、單掃描極譜及脈沖極譜法三者進行比較，加深理解。

極譜分析的用途可最后由教師總結或由學生討論、寫綜合報告來解決。增加有機物

極譜的實例。

第六、七和八章色譜分析導論、氣相色譜法和高效液相色譜法及超臨界流體色譜

法

色譜法分類。塔板理論，速率理論，分離度及基本分離方程。氣相色譜固定相，

氣相色譜儀，定性分析法，定量分析法，高效液相色譜法特點，高效液相色譜儀，

高效液相色譜法。各種分離方式。

教學法建議：講清色譜分離的熱力學因素和動力學因素是關鍵，可通過對不同

色譜分離結果進行討論。講解HPLC時，與GC進行比較，既容易理解，又節(jié)省學

時。

第九章毛細管電泳

電泳基本原理，電滲流產生原理，影響分離的因素，膠束電動毛細管色譜原理。

教學法建議：影響毛細管電泳柱效的許多因素類似于色譜，可以將色譜

有關概念與之比較，既容易理解，又省時間。

建議這部分可聘請專家作學術報告開拓學生視野。

教學法建議：在此向學生介紹儀器部件時，著重于共性，而個性則在有關章節(jié)中

強調。

第十一章原子發(fā)射光譜法

原子光譜的產生，光譜特性與原子結構，光源，單色器，檢測器，定性及定量方

法。

教學法建議：定性及定量分析步驟多，可通過觀看錄像或實驗來鞏固。這里介紹

光譜儀強調個性。

第十二章原子吸收光譜法

吸收定律，峰值吸收系數(shù)及其測量，定量方法，原子吸收光譜儀，干擾及消除方

法，原子吸收光譜法優(yōu)缺點，原子熒光光譜法。

教學法建議:講清比耳定律在采用連續(xù)光源情況下不再適用，從而尋找克服辦法，

直到引出銳線光源。譜線變寬因素及抑制方法可由教師比較總結。也可以由學生總

結（討論，寫讀書報告）。

第十三章紫外一可見吸收光譜法

紫外一可見吸收光譜的產生機理，吸收定律，影響顯色反應因素，紫外光譜與分

子結構，紫外一可見分光光度計，在定性、定量及化學研究中的應用。

教學法建議：為加深理解，可將原子吸收光譜分析與紫外一可見吸收光譜分析

進行全面比較。

第十四章分子發(fā)光光譜法

分子熒光和磷光的產生，分子的去激發(fā)過程，熒光量子效率，熒光激發(fā)光譜、

發(fā)射光譜，同步熒光光譜，三維熒光光譜，分子熒光光譜儀，分子熒光光譜的應用。

磷光光譜法，化學發(fā)光分析原理及應用。

教學法建議：比較熒光和磷光的產生，分子熒光分析與紫外一可見吸收光譜分析

比較以及分子熒光分析與化學發(fā)光分析的比較，這可通過討論及寫綜合報告來解

決。

第十五章紅外吸收光譜法

紅外吸收基本原理，色散型紅外分光光度計，付里葉變換紅外光譜儀，光譜的特

征吸收頻率及其與分子結構的關系，試樣的處理，圖譜解析方法，定量分析。

教學法建議：紅外光譜儀介紹時強調個性；可通過與紫外光譜法比較，

使學生加強印象。

第十六章激光拉曼光譜法

拉曼散射,，拉曼位移，拉曼光譜，色散型拉曼光譜儀，傅里葉變換拉曼光譜儀

原理及應用。

教學法建議：從原理、方法、儀器上，將拉曼與紅外光譜比較，總結兩種光譜

法的互補性。

第十七章核磁共振波譜法

原子核的自旋與共振，弛豫現(xiàn)象，核磁共振波譜儀，質子核磁共振波譜與有機化

合物結構之間的關系，核磁共振圖譜的解析及其應用。

教學法建議：本章概念多，且有些容易混淆，必須抓住難點講深講透。

第十八章質譜法

質譜法原理，質譜儀主要部件，離子峰主要類型，重要有機物裂解規(guī)律，圖譜解

析一般規(guī)律，色一質聯(lián)用，應用。

教學法建議：在質譜法講授完畢后，可將MS與UV、IR、NMR三大譜的特點

及在結構鑒定中的地位進行復習、總結，然后利用四譜聯(lián)用來進行結構鑒定的典型

實例分析，從而達到全面復習和鞏固的目的。

第十九、二十和二十一章其他儀器分析方法

根據(jù)原教委頒發(fā)大綱精神，這部分內容不是必修內容，且面向學生開放有關內容

實驗存在相當大的困難。因此在很短學時內只能作一般介紹。

教學法建議：在短學時內，介紹內容多，建議教師介紹基本原理和主要應用，使

學生了解某種方法能解決什么問題，開拓學生視野，防止使介紹過細、過深。也可

以通過請相關專家作學術報告的方式來開拓學生思路，知道儀器分析最新發(fā)展。也

可通過參觀有關大型儀器作一些彌補。

第二十二章復雜體系的綜合分析

綜合分析特點，取樣與樣品預處理，各種分離方法，無機成分剖析，有機成分剖

析，復雜體系分析舉例。

重點：

(1)代表性樣品的獲取及保存；

(2)常用溶解樣品的酸、堿的性質及常用熔劑性質；

(3)無機、有機和生物樣品的分解方法；

(4)各種分離方法的原理、特點及適用性，重點掌握以下幾種，色譜、溶劑萃

取及固相萃取，其它分離方法一般了解；

(5)分離方法選擇原則；

(6)剖析的一般思路。

難點：面對一個復雜基體的樣品怎么建立比較正確、合理的分離分析思路。

教學法建議：色譜著重介紹制備色譜的應用；介紹復雜樣品剖析的一般程序時，

通過全面復習和比較四大波譜的各自特長及局限性來講解剖析手段的選擇。

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一、寫出下列各化合物的名稱或構造式。(每小題2分，共20分)

CH3H

\CQ

=\CH2cH2cH3

(1)(標明Z/E)

嗎

(3)

COOH

CH3Br

CH2cH3

⑹CH3coeH2cH2coeH3

(5)(標明R/S)

(7)5,7,7-三甲基二環(huán)[2.2.1]-2-庚烯(8)N,N-二甲基甲酰胺

(9)>a-峽喃甲酸(10)2一苯基丙酰氯

二、完成下列反應式。(每小題2分，共30分)

出

2、CH31cHeH2cH2C00Na?

CH3CH2CH2cH2cH2cH0+Ph3^CHCH3?

9

HJCC%CH_CH2+Br2

O

II

CHO+H2N-NH-C-NH2A?

C9HsONa

2CH3cH^OOCH5

2A?

9、

CH3

CH.CCHCH.HBr

J—=z+-----?

10>

HI（過量）

14、CH3cH20cH3

15、

三、選擇題。選擇唯一正確答案填入各小題末括號內。（每小題L5分，共30分）

1、下列化合物不發(fā)生Cannizaro反應的是（）

、、

AHCHOBCOCH3C、CHO

2、3一叔丁基環(huán)己醇最穩(wěn)定的構象是（

Ru—tBu—t

A、

3、下列化合物的硝化反應速度最慢的是（

+

A、NH3

4、溟與下列物質加成反應速度最快的是（）

c、CH=CHD、CH=CH-CN

A、CH3CH=CH2B、CH3cH=CHCH3222

5、下列化合物酸性最強的是（）

A.CHjCOOHB,CH3OCOOHC,O2N

6、下列氧負離子堿性最強的是（）

A.CH3O-B、CH2cH2。-C>(CH3)3CO-D>(CH3)2CHO-

7、下列烯嫌進行親電加成反應活性最高的是（）o

CH3Cf4_CH2PhCH_CH^CHC1MeOCH_CHj

A、B、C、D、

ABCDE

10、由環(huán)戊烯轉化為順-1,2-環(huán)戊二醇應采用的試劑是()：

(A)KMnO4,H2O(B)(1)O3⑵Zn+H2O

O

H-

(Q(1)(B3)2⑵H2O,OH(D)(1)CH3COOH,CH3COOH(2)OH

11、下列化合物分別與CH3NH2反應，其活性從大到小排列正確的應該是（）

(a)(b)(c)(d)

(A)a>b>c>d(B)b>c>d>a(C)c>d>a>b(D)d>c>b>a

12、下列化合物分別與亞硫酸氫鈉反應，活性大小次序應該是（）

(a)COCH3(b)CH3cH2coe比(c)CH3CHO(d)CH3COCHO

(A)a>b>c>d(B)b>c>d>a(C)c>d>b>a(D)d>c>b>a

13、卜列化合物哪一個能溶于冷的稀鹽酸（)?

（A）毗咤（B）對甲苯酚（C）苯甲酸（D）乙酰苯胺

14、毗咤硝化時，硝基主要進入（）:

（A）a位（B邛位（C）丫位（D）氮原子上

15、下列化合物中，可溶于NaHCCh水溶液的有（):

（A）苯酚（B）對甲苯酚（C）鄰甲苯酚(D)2,4,6—三硝基苯酚

(）

C.纖維素D、淀粉

17、下列結構中，能量最高的是（）：

CH3cH3

CH3cH2cH=飆CH=CH-CH=CH

A"22

BCD

18、下列化合物中，可用于制備格氏試劑的是（）：

0

II

CH3CCH2CH2BrHC^CCH2BrCH2=CHCH2CICH2BrCH2OH

ABCD

19、下列哪個特征是SN2反應歷程的特征（）?

A、產物發(fā)生Walden構型轉化

B、主產物為重排產物

C、反應分步進行

D、當溶劑極性增大時反應明顯加快

20、下列的敘述哪個說法是正確的？（）

A、能溶于水的有機化合物才能做水汽蒸儲。

B、a-D-I此喃葡萄糖分子中所有的-OH和-CH20H基都處于平伏健。

C、可以利用等電點原理分離出氨基酸混合物中的各種氨基酸。

D、所有二糖都有甘羥基，有開鏈式結構，都有還原性。

四、改錯：下列反應式如有錯誤，請寫上正確答案；如無錯誤，請打勾。（每小題1.5分,

共15分）。

1、

2、

CH3cH2CBr+CgONa

3、>CH3CH2—c—OCH3

CH3

CH3

O-C4+Br2.3。。匚［^CH2Br

CH3

「口

CH3COONaCH

5、(CH3)3G-Br----------------?3—C=CH2

KOH

10、CH2cHeH2cH3

CHCH=CHCH

C2H50HO-23

Br

五、推導結構。（每小題5分，共15分）

1、化合物（A）的分子式為C6Hl2。3,在1710cm"處有強吸收峰。（A）和碘的氫氧化鈉溶

液作用得黃色沉淀，與Tollens試劑作用無銀鏡產生。但（A）用稀H2s處理后，所生成

的化合物與Tollens試劑作用有銀鏡產生，（A）的NMR數(shù)據(jù)如下：8=2.1（單峰，3H）,

3=2.6（雙峰，2H）,8=3.2（單峰,6H）,8=4.7（三重峰，1H）.寫出（A）的構造式。

2、化合物A的分子式為CsHuBr,A和NaOH水溶液共熱后生成B（C5H12O），B具有旋光

性，能與鈉作用放出氫氣，和濃H2s。4共熱生成C（C5H10）,C經臭氧化和在還原劑存在下

水解，則生成丙酮和乙醛。寫出A、B、C的構造式。

4、化合物（A）的分子式為C9H10O,不能進行碘仿反應，IR譜表明，1690cm一處有一強

吸收峰，NMR譜表明3=1.2ppm（三重峰,3H）;6=3.0ppm（四重峰,2H）;

6=7.7ppm（多重峰,5H）。請寫出（A）的結構式.

六、合成題：用指定的試劑、原料（無機試劑、有機溶劑、催化劑任選）合成下面各化合

物（每小題8分，共40分）

CH2cH2cH3

1、由苯和丙酸合成

SO3H

2、由苯和環(huán)氧乙烷合成3一苯基一1一丙醇。

3、由甲苯合成3,5一二硝基苯甲酸。

4、以乙醇為原料合成

CH3—CH-CH-CHO

BrBr

5、以乙烯和丙二酸二乙酯為原料合成己二酸

儀器分析試卷（2005.6.25）

班級姓名學號分數(shù).

一、選擇題(共15題22分)

1.1分(1228)

所謂真空紫外區(qū),所指的波長范圍是

()

(1)200~400nm(2)400~800nm(3)lOOOnm(4)10—200nm

2.2分(1764)

比較下列化合物的UV-VIS吸收波長的位置(3

()

COOH

(b)(0

(1)a>b>c(2)c>b>a(3)b>a>c

(4)c>a>b

3.1分(1014)

可見光的能量應為

()

(1)1.24X10"?1.24X106eV(2)1.43X102-71eV

(3)6.2~3.1eV(4)3.1~1.65eV

4.1分(1225)

電子能級間隔越小,躍遷時吸收光子的

()

(1)能量越大(2)波長越長(3)波數(shù)越大(4)頻率越高

5.1分(1309)

熒光分析法和磷光分析法的靈敏度比吸收光度法的靈敏度

()

(1)高(2)低(3)相當(4)不一定誰高誰低

6.1分(1734)

三種原子光譜(發(fā)射、吸收與熒光)分析法在應用方面的主要共同點為

()

(1)精密度高，檢出限低(2)用于測定無機元素

(3)線性范圍寬(4)多元素同時測定

7.1分(1801)

當彈簧的力常數(shù)增加一倍時,其振動頻率

()

(1)增加倍⑵減少倍⑶增加0.41倍

增加1倍

8.2分(1104)

請回答下列化合物中哪個吸收峰的頻率最高?

(4)F—C—R

II

O

9.2分(1657)

下列化合物的1HNMR譜，各組峰全是單峰的是

()

(1)CH3-00C-CH2CH3(2)(CH3),CH-O-CH(CH3)2

(3)CH：-00C-CH2-C00-CH3(4)CH3CH2-00C-CH2CH2-C00-CH2CH3

10.2分(1678)

某化合物的相對分子質量＜=72,紅外光譜指出該化合物含談基,則該化合

物可能的

分子式為

()

(1)C.,HSO(2)C此O2(3)C3H6N0(4)⑴或⑵

11.1分(1367)

物質的紫外-可見吸收光譜的產生是由于

()

(1)分子的振動(2)分子的轉動

(3)原子核外層電子的躍遷(4)原子核內層電子的躍遷

12.2分(1822)

磁各向異性效應是通過下列哪一個因素起作用的？

()

(1)空間感應磁場(2)成鍵電子的傳遞(3)自旋偶合(4)氫

鍵

13.1分(1805)

外磁場強度增大時，質子從低能級躍遷至高能級所需的能量

()

(1)變大(2)變小(3)逐漸變小(4)不變化

14.2分(1626)

某化合物在一個具有固定狹峰位置和恒定磁場強度8的質譜儀中分析，當加

速

電壓廠慢慢地增加時，則首先通過狹峰的是：

()

(1)質量最小的正離子(2)質量最大的負離子

(3)質荷比最低的正離子(4)質荷比最高的正離子

15.2分(1675)

某化合物CI-CH2-CH2-CH2-CI的1HNMR譜圖上為

()

(1)1個單峰(2)3個單峰

(3)2組峰：1個為單峰，1個為二重峰(4)2組峰：1個為三重峰，1

個為五重峰

二、填空題(共15題33分)

1.2分(2011)

當一定頻率的紅外光照射分子時，應滿足的條件是

和才能產生分子的紅

外吸收峰。

2.2分(2058)

核磁共振的化學位移是由于__________________________________________

而造成的，

化學位移值是以為相對標準制定出

來的。

3.2分

拉曼位移是,它與

無關，而僅與_____________________________________________

4.5分

拉曼光譜是光譜，紅外光譜是光譜；前者是

由于

產生的，后者是由于

產生的；二者都是研究，兩種光譜方法具有

5.2分(2622)

帶光譜是由產生的，線光譜是由

產生的。

6.2分(2317)

在分子熒光光譜法中，增加入射光的強度，測量靈敏度

原因是

7.3分(2354)

在分子(CFOzNCH=CH?中，它的發(fā)色團是

在分子中預計發(fā)生的躍遷類型為

8.2分(2338)

在原子吸收法中，由于吸收線半寬度很窄，因此測量________________有

困難，

所以用測量_________________來代替.

9.2分(2511)

高分辨質譜儀一個最特殊的用途是獲得化合物

10.1分(2600)

用原子發(fā)射光譜進行定性分析時，鐵譜可用作。

11.1分(2091)

當濃度增加時,苯酚中的OH基伸縮振動吸收峰將向方向

位移.

12.2分(2713)

苯上6個質子是等價的，同時也是等價的。

13.2分(2504)

核磁共振波譜中，乙烯與乙煥，質子信號出現(xiàn)在低場是

14.3分(2044)

CO?經過質譜離子源后形成的帶電粒子有C02-、CO*、C\CO』*等，它們經

加速

后進入磁偏轉質量分析器，它們的運動軌跡的曲率半徑由小到大的次序為

15.2分(4521)

在核磁共振波譜法中，記錄紙上橫坐標自左向右對應于掃描磁場由變

故稱

橫坐標左端為場，右端為場。

三、計算題(共2題15分)

1.5分(3134)

計算化合物(如下式)的紫外光區(qū)的最大吸收波長。

2.10分(3318)

將含有色組分X的500mg試樣溶解并稀釋至500mL。取此溶液的一部分在

1.00cm的吸

收池中，于400nm處測得吸光度為0.90度將10.Omg純X溶于1L相同的溶劑中,

按同樣的

操作在0.100cm的吸收池中測得吸光度是0.300,試求原試樣中X的質量分數(shù)。

四、綜合題（共4題35分）

1.（5分）試分析氣-NMR與'H-NMR圖譜的差別及其原因。

2.（10分）

欲檢測小白鼠血液中有毒金屬元素Cd的含量，請:

（1）寫出你認為最佳的儀器分析方法；

（2）扼要說明所提方法的原理及樣品預處理的大致過程。

3.（附加題）請寫出兩次“儀器分析”學術講座的大致內容

4.（15分）已知--化合物的IR、UV、NMR、MS四譜的數(shù)據(jù)如下，試推斷其結

構。圖中的主要數(shù)據(jù)必須用到，闡述條理清晰（只有一個結構式，沒有過程,

只給2分）。

儀器分析試卷答案

題庫題組卷答案:

一、選擇題（共15題22分）

1.1分(1228)［答］(4)2.2分(1764)［答］(4)

3.1分(1014)［答］(4)4.1分(1225)［答］(2)

5.1分(1309)［答］(1)6.1分(1734)［答］(2)

7.1分(1801)［答］(3)8.2分(1104)［答］(4)

9.2分(1657)［答］(3)10.2分(1678)［答］(4)

11.1分(1367)［答］⑶12.2分(1822)［答］(1)

13.1分(1805)［答］(1)14.2分(1626)［答］(4)

15.2分(1675)［答］(4)

二、填空題（共15題33分）

1.2分(2011)

［答］紅外輻射應具有剛好滿足分子躍遷時所需的能量；分子的振動方式能產生

偶

極矩的變化。

2.2分(2058)

［答］核外電子云所產生的屏蔽作用的大小不同；TMS(四甲基硅烷)岱=0)。

5.2分(2622)

分子中電子能級、振動和轉動能級的躍遷；

原子或離子的外層或內層電子能級的躍遷。

6.2分(2317)

［答］1.增加(或提高，或增大)

2.熒光強度與入射光強度呈正比

7.2分(2354)

［答］"

-N-C=C<

兀*/J—cf71-71*

8.2分(2338)

［答］1.積分吸收

2.峰值吸收系數(shù)

9.2分(2511)［答］精確的相對分子質量、分子式、化合物的大致類型

10.2分(2600)譜線波長標尺來判斷待測元素的分析線

11.2分(2091)1答］低波數(shù)

12.2分(2713)

化學；磁。

13.2分(2504)［答］乙烯

14.3分(2044)

［答］

因為：C0J、CO*、C\CO/*

m/z44281222

2

次序為：C\C02\C0\CO；

15.2分(4521)［答］弱、強、低、高。

三、計算題(共2題15分)

1.5分(3134)

3134

［答］根據(jù)WoodWard—Fieser規(guī)則計算

母體基214nm

環(huán)外雙鍵X525

烷基取代X735

延長一個共朝雙鍵30

304nm

2.10分(3318)

3318

［答］&=(10.0/1)X10:,=l.00X102g/L

0.900=SX1.00XG

0.300=aX0.100X1.00X102

3：!

解之：cx—3.00X10g/L=3.00X10mg/mL

已知試樣的c=500/500=1.00mg/mL

所以(&/c)=(3.00X10-3/1.00)=3.0X10號

四、綜合題（自己命題的評分標準及說明）

1.教材p.393

2.AAS,DPP,ASV方法均可--------------------3分

方法原理------------------------------------------3分

樣品處理------------------------------------------4分

3.講座題目------1分

講座內容------3分

講座人---------1分

4.平分標準：

(1)M/M+l/M+2=100：7.7：046---------2分

(2)化學式C7H,.,0及不飽和度U=1-----1分

(3)IR譜分析------------------------------------2分

(4)質譜碎片-------------------------------------2分

(5)NMR譜分析--------------------------------3分

(6)UV吸收分析-------------------------------1分

(7)結構式---------------------------------------4分

只有結構，沒有分析只給2分

只給各譜沒有分析，結構正確，適當扣1一一3分

第一章引言

本章是《儀器分析》課程的介紹。主要是讓學生了解《化學分析》與《儀器分析》的聯(lián)

系與區(qū)別，儀器分析方法的分類和它的發(fā)展情況，介紹儀器定量分析方法的評價指標。重點

在于對分析方法進行評價的幾項指標。

內容提要：儀器分析與化學分析的區(qū)別與聯(lián)系、儀器分析方法的分類及發(fā)展趨勢。

重點難點：儀器分析方法的分類

授課方式：講授

【板書】

一、定義：儀器分析是以測量物質的物理性質為基礎的分析方法.由于這類方法通常需要使

用較特殊的儀器，所以稱“儀器分析”.

二、分類——表1-1;方法適用于各行各業(yè).

三、特點：儀器分析具有簡便、快速、靈敏、易于實現(xiàn)自動化.

四、發(fā)展：a.多種儀器聯(lián)用分析；

b.計算機技術對儀器分析的發(fā)展影響很大.

五、局限性：

1.準確度不夠高，相對誤差通常在百分之幾以上；2.時常要用化學方法對試樣進行預處理.

所以：化學方法和儀器方法是相輔相成的.

【講解】

一、儀器分析和化學分析

分析化學是研究物質的組成、狀態(tài)和結構的科學，它包括化學分析和儀器分析兩大部分。

化學分析是指利用化學反應和它的計量關系來確定被測物質的組成和含量的一類分析方法。

測定時需使用化學試劑、天平和一些玻璃器皿。

儀器分析是以物質的物理和物理化學性質為基礎建立起來的一種分析方法，測定時，常常需

要使用比較復雜的儀器。儀器分析的產生為分析化學帶來革命性的變化，儀器分析是分析化

學的發(fā)展方向。

儀器分析的特點（與化學分析比較）

靈敏度高，檢出限量可降低：如樣品用量由化學分析的mJmg級降低到儀器分析的口g、

uL級，甚至更低。適合于微量、痕量和超痕量成分的測定。

選擇性好：很多的儀器分析方法可以通過選擇或調整測定的條件，使共存的組分測定時，相

互間不產生干擾。操作簡便，分析速度快，容易實現(xiàn)自動化。

儀器分析的特點（與化學分析比較）

相對誤差較大?；瘜W分析一般可用于常量和高含量成分分析，準確度較高，誤差小于千分之

幾。多數(shù)儀器分析相對誤差較大，一般為5%,不適用于常量和高含量成分分析。需要價格

比較昂貴的專用儀器。

儀器分析與化學分析關系

儀器分析與化學分析的區(qū)別不是絕對的，儀器分析是在化學分析基礎上的發(fā)展。

不少儀器分析方法的原理，涉及到有關化學分析的基本理論；

不少儀器分析方法，還必須與試樣處理、分離及掩蔽等化學分析手段相結合，才能完成分析

的全過程。

儀器分析有時還需要采用化學富集的方法提高靈敏度；

有些儀器分析方法，如分光光度分析法，山于涉及大量的有機試劑和配合物化學等理論，所

以在不少書籍中，把它列入化學分析。

應該指出，儀器分析本身不是一門獨立的學科，而是多種儀器方法的組合。可是這些儀器方

法在化學學科中極其重要。它們已不單純地應用于分析的目的，而是廣泛地應用于研究和解

決各種化學理論和實際問題。因此，將它們稱為“化學分析中的儀器方法”更為確切。

發(fā)展中的儀器分析

20世紀40-50年代興起的材料科學，60~70年代發(fā)展起來的環(huán)境科學都促進了分析化學

學科的發(fā)展。80年代以來，生命科學的發(fā)展也促進分析化學一次巨大的發(fā)展。儀器分析是

分析化學的重要組成部分，也隨之不斷發(fā)展，不斷地更新自己，為科學技術提供更準確、更

靈敏、專一、快速、簡便的分析方法。

如生命科學研究的進展，需要對多肽、蛋白質、核酸等生物大分子進行分析，對生物藥物分

析，對超微量生物活性物質，如單個細胞內神經傳遞物質的分析以及對生物活體進行分析。

信息時代的到來，給儀器分析帶來了新的發(fā)展。信息科學主要是信息的采集和處理。計算機

與分析儀器的結合，出現(xiàn)了分析儀器的智能化，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。它使許多以往難以

完成的任務，如實驗室的自動化，圖譜的快速檢索，復雜的數(shù)學統(tǒng)計可輕而易舉得于完成。

信息的采集和變換主要依賴于各類的傳感器。這又帶動儀器分析中傳感器的發(fā)展，出現(xiàn)了光

導纖維的化學傳感器和各種生物傳感器。

聯(lián)用分析技術已成為當前儀器分析的重要發(fā)展方向。將幾種方法結合起來，特別是分離方法

（如色譜法）和檢測方法（紅外光譜法、質譜法、核磁共振波譜法、原子吸收光譜法等）的

結合，匯集了各自的優(yōu)點，彌補了各自的不足，可以更好地完成試樣的分析任務。

發(fā)展中的儀器分析

聯(lián)用分析技術：

1.氣相色譜一質譜法（GC—MS）

2.氣相色譜一質譜法一質譜法（GC—MS—MS）

3.氣相色譜一原子發(fā)射光譜法（GC—AED）

4.液相色譜一質譜法（HPLC—MS）

二、儀器分析方法的分類

根據(jù)測量原理和信號特點，儀器分析方法大致分為四大類

1.光學分析法

以電磁輻射為測量信號的分析方法，包括光譜法和非光譜法

2.電化學分析法

依據(jù)物質在溶液中的電化學性質而建立的分析方法

3.色譜法

以物質在兩相間（流動相和固定相）中分配比的差異而進行分離和分析。

4.其它儀器分析方法

包括質譜法、熱分析法、放射分析等。

第二章氣相色譜分析法

本章是儀器分析傳統(tǒng)分類中的色譜分析部分，主要分析對象是有機化合物，該方法的使

用范圍廣，實用價值強。內容包括氣相色譜和液相色譜，不僅介紹色譜分析方法的理論知識,

還強調它的實際應用。

§2.1氣相色譜法概述

內容提要：色譜介紹、氣相色譜介紹與色譜基本術語

重點難點：色譜基本術語

授課方式：講授

【板書】

§2.1氣相色譜法概述

一、概述

1.定義：色譜法是一種分離技術，該分離技術應用于分析化學中，就是色譜分析.它分離原

理是，使混合物中各組分在兩相間分配，其中一相不動，稱為固定相，另一相攜帶混合物流

過固定相的流體，稱為流動相.這種借兩相間分配原理使混合物各組分分離的技術叫色譜法.

2.分類：

a.按流動相的物態(tài)：氣相色譜法；液相色譜法.

b.按固定相的物態(tài)：氣固色譜法；氣液色譜法；

液固色譜法；液液色譜法.

3.按分離過程的機制：吸附色譜法；分配色譜法；

離子交換色譜法；排阻色譜法.

二、氣相色譜法

1.流程圖：五部分組成，

a.載氣系統(tǒng)；b.進樣系統(tǒng)；c.色譜柱和柱箱；

d.檢測系統(tǒng)；e.記錄系統(tǒng).

2.色譜圖

3.色譜流出曲線圖

4.幾個術語

a.基線：當色譜柱后沒有組分進入檢測器時，在實驗操作條件下，反映檢測器系統(tǒng)噪聲隨

時間變化的線稱為基線.

1）.基線漂移；

2）.基線噪聲.

b.保留值：表示試樣中各組分在色譜柱中的滯留時間的常數(shù).在一定的固定相和操作條件

下，任何一種物質都有一確定的保留值，這樣就可用作定性參數(shù).

1）死時間tM:

2）保留時間tR:

3）調整保留時間tR':tR'=tR-tM

4）相對保留值a（選擇性因子）；

a=r21=t'R（2）/t'R（1）

5）死體積VM

6）保留體積VR

7）調整保留體積VR'

c.區(qū)域寬度

1）標準偏差：

2）半峰寬度：丫1/2=2o（2ln2）1/2

3）峰底寬度：丫=4。=1.70Y1/2

5.流出曲線圖的作用：

a.根據(jù)色譜峰的位置（保留值）可以進行定性；

b.根據(jù)色譜峰的面積或峰高可以進行定量測定；

c.根據(jù)色譜峰的位置及其寬度，可以對色譜柱分離情況進行評價.

【講解】

一、概述

1.定義：色譜法是一種分離技術，該分離技術應用于分析化學中，就是色譜分析.它分離原

理是，使混合物中各組分在兩相間分配，其中?相不動，稱為固定相，另一相攜帶混合物流

過固定相的流體，稱為流動相.這種借兩相間分配原理使混合物各組分分離的技術叫色譜法.

各組分被分離后，可進一步進行定性和定量分析：

經典：分離過程和其含量測定過程是離線的，即不能連續(xù)進行

現(xiàn)代：分離過程和其含量測定過程是在線的，即能連續(xù)進行

經典色譜法：將潮濕的碳酸鈣擠出玻璃管，用刀將各色帶切下，用適宜的方法進行分析；

現(xiàn)代色譜法：當一個兩組分（A和B）的混合物樣品在時間t1從柱頭加入，隨著流動相不

斷加入，洗脫作用連續(xù)進行，直至A和B組分先后流出柱子而進入檢測器，從而使各組分

濃度轉變成電信號后在熒光屏上顯示出來。

根據(jù)峰的位置（出峰時間t）——定性

根據(jù)峰的面積A（或峰高h）——定量

2、色譜法分類

（-）按兩相物理狀態(tài)分

1.氣相色譜法（gaschromatography簡稱GC）用氣體作流動相的色譜法。

氣-固色譜法GSC（固定相為固體吸附劑）

氣相色譜法

氣-液色譜法GLC（固定相為涂在固體或毛細管壁上的液體）

2.液相色譜法（liquidchromatography簡稱LC）用液體作流動相的色譜法。

液-固色譜法LSC（固定相為固體吸附劑）

液相色譜法

液-液色譜法LLC（固定相為涂在固體載體上的液體）

3.超臨界流體色譜法（SFC）

用超臨界狀態(tài)的流體作流動相的色譜法。

超臨界狀態(tài)的流體不是一般的氣體或流體，而是臨界壓力和臨界溫度以上高度壓縮的氣體

,其密度比一般氣體大得多而與液體相似，故又稱為“高密度氣相色譜法”

(二)按固定相的形式

1.柱色譜法(columnchromatography)：

固定相裝在柱中，試樣沿著一個方向移動而進行分離。

包括填充柱色譜法：固定相填充滿玻璃管和金屬管中

開管柱色譜法：固定相固定在細管內壁(毛細管柱色譜法)

2.平板色譜法(planerchromatography)：

固定相呈平面狀的色譜法。

包括紙色譜法：以吸附水分的濾紙作固定相；

薄層色譜法：以涂敷在玻璃板上的吸附劑作固定相。

(三)按分離原理分

1.吸附色譜法(adsorptionchromatography)：

根據(jù)吸附劑表面對不同組分物理吸附能力的強弱差異進行分離的方法。

如：氣一固色譜法、液-固色譜法——吸附色譜

2.分配色譜法(partitionchromatography)：

根據(jù)不同組分在固定相中的溶解能力和在兩相間分配系數(shù)的差異進行分離的方法。

如：氣-液色譜法、液-液色譜法—分配色譜

3.離子交換色譜法(ionexchangechromatography)

根據(jù)不同組分離子對固定相親和力的差異進行分離的方法。

4.排阻色譜法(sizeexclusionchromatography)：

又稱凝膠色譜法(gelchromatography),

根據(jù)不同組分的分子體積大小的差異進行分離的方法。

其中：以水溶液作流動相的稱為凝膠過濾色譜法；以有機溶劑作流動相的稱為凝膠滲透色

譜法。

5.親合色譜法(affinitychromatography)

利用不同組分與固定相共價鍵合的高專屬反應進行分離的方法。

3、氣相色譜介紹

主要包括五大系統(tǒng)

1.載氣系統(tǒng)：它是載氣連續(xù)運行的密閉管路系統(tǒng)，要求是密封性好流速穩(wěn)定，使用的載氣純

凈。一般用皂膜流量計測得柱后載氣流量Fo

2.進樣系統(tǒng)：包括進樣器和氣化室。進樣器是將試樣快速而定量的加到色譜柱頭上。液體：

0.5、1、5、10、25、50mL（一般進樣0.1-10mL）；氣體：0.25~5mL注射器或六通

閥（一般進樣mL）?氣化室是使樣品在汽化室汽化，并很快被帶入色譜柱。

3.分離系統(tǒng)：色譜柱、柱箱和控溫裝置。主要是在色譜柱內完成試樣的分離，有填充柱和毛

細管柱兩種。

填充柱填充柱由不銹鋼，玻璃或聚四氟乙烯等材料制成，內裝固定相，一般內徑為2?6

mm,長1?5m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種。柱內填充固定相，制作簡單，柱容

量大，操作方便，分離效果足夠高，n在102To3之間，應用普遍。

毛細管柱又叫空心柱，分為涂壁，多孔層和涂載體空心柱。涂壁空心柱是將固定液均勻地涂

在內徑0.I?0.5mm的毛細管內壁而成，毛細管材料可以是不銹鋼或石英。毛細管色譜柱

滲透性好，傳質阻力小，而柱子可以做到長兒十米。與填充柱相比，其分離效率高（理論塔

板數(shù)可達106）、分析速度快、樣品用量小，但柱容量低、要求檢測器的靈敏度高，并且制

備較難。

4.檢測系統(tǒng)：檢測器

5記錄系統(tǒng)：記錄儀或數(shù)據(jù)處理裝置。

4、基本術語

1.基線：操作條件穩(wěn)定后，沒有試樣通過時檢測器所反映的信號-時間曲線稱為基線（O-

0'）

（它反映檢測系統(tǒng)噪聲隨時間變化的情況，穩(wěn)定的基線應是條水平直線）

2.死時間t0（deadtime）：

指不被固定相吸附或溶解的組分（如空氣、甲烷等）從進樣開始到色譜峰頂所對應的時間，

如圖to所示。

3.9匕體積VO(deadvolume)：

由進樣器至檢測器的流路中，未被固定相占有的空隙體積稱為死體積

(導管空間、色譜柱中固定相間隙、檢測器內腔空間總和)

當色譜柱載氣流速為F0(ml/min)時，它與死時間的關系為：

VO=tO?FO(1)

4.保留值：定性參數(shù)，是在色譜分離過程中，試樣中各組分在色譜柱內滯留行為的一個指

標。

(1)保留時間tR(retentiontime)：

從進樣到柱后出現(xiàn)待測組分濃度最大值時(色譜峰頂點)所需要的時間，稱為該組分的保留

時間。如圖中tR(1)、tR(2)所示，(是待測組分流經色譜柱時，在兩相中滯留的時間和)

保留時間與固定相和流動相的性質、固定相的量、柱溫、流速和柱體積有關，可用時間單位

(min)表示。

(2)調整保留時間tR'(adjustedretentiontime)：

扣除死時間后的組分保留時間，如圖中的tR(1)，、tR(2)，所示。tR'表示某組分因溶解

或吸附于固定相后，比非滯留組分在柱中多停留的時間：

tR'=tR-tO(2)

(3)保留體積VR(retentionvolume)：

從進樣到柱后出現(xiàn)待測組分濃度最大值時所通過的載氣體積。

當色譜柱載氣流速為F0(ml/min)時，它與保留時間的關系為：

VR=tRF0(3)

(4)調整保留體積VR'(adjustedretentionvolume)：是指扣除死體枳后的保留體積，

即：VR'=VR-V0=tR'?FO(4)

在一定的實驗條件下VR、VR)與載氣流速無關(tR?F0及tR'-F0為常數(shù))

(5)相對保留值r21(relativeretentionvalue)：指組分2和組分1的調整保留值之

比。

⑸

相對保留值的特點是只與溫度和固定相的性質有關，與色譜柱及其它色譜操作條件無關。反

映了色譜柱對待測兩組分1和2的選擇性，是氣相色譜法中最常使用的定性參數(shù)。

3.峰高(h)：色譜峰頂與基線之間的垂直距離

4.色譜的區(qū)域寬度(peakwidth)通常用三種方法來表示：

(standardeviation)：(1)標準偏差

為0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。為正態(tài)分布曲線上拐點間距離之半。對于正常峰,

的大小表示組分被帶出色譜柱的分散程度，