仪器分析讲义第一章
仪器分析--第一章绪论
Sn
Si
响 应 S4 信 号 S3 S
S2
S1 S0
线性范围
x0 x1
x2
x3
x4
xi xn
浓度，x 标准曲线的直线部分所对应的被测物质的浓度（或含量）的范围称 为该方法的线性范围(Linear range)。
只有线性范围部分在定量分析中有用！
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Sn
Si 响 应 S4 信 号 S3 S
S2
•国外 1.Analytical Chemistry 2.Analyst 3.Talanta 4. Analytical Science
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武汉大学化学系分析化学教研室编 高等教育出版社 5、《仪器分析》 赵藻藩等编 高等教育出版社 6、《分析化学》（仪器分析部分） 林树昌编 高等教育出
版社 7、《仪器分析教程》 北京大学化学系仪器分析教学组编
北京大学出版社
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参考书（学术期刊）
❖ 国内 1. 分析化学 2.高等学校化学学报 3.光谱学与光谱分析 4. 分析试验室 5.理化检验 6. 冶金分析 7.分析科学学报 8. 光谱实验室
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——对象和方法这一对矛盾推动了分析化学的发 展。
小结：
人类社会的发展给分析化学带来了越来越多的难题， 也为分析化学的发展提供了越来越多的机会和发展空间， 要适应社会发展的需要，分析化学家必须综合数学的、 物理的、生物的、计算机的以及精密仪器制造的最新科 学成果来丰富分析化学学科，因此，分析化学，特别是 仪器分析已经成为一门综合性边缘科学。
对操作者的技能要求；
仪器维护及实用性；
分析测试费用。
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仪器分析 第01章 绪论
方法的灵敏度通常随实验条件而变化，在一定的实验条件下，灵敏度具有相对的稳定性。
1.3.5 标准曲线
• 标准曲线：待测物质的浓度或含量与仪器响应（测定）信号的关系 曲线。由于使用标准溶液测定绘制的，所以称为标准曲线。
• 线性范围：标准曲线的直线部分所对应的待测物质浓度（或含量）
的范围。线性范围越宽，试样测定的浓度适用性越强。 • 标准曲线的绘制： • 手工绘制—一元线性回归法 • 计算机绘制：将标准溶液浓度输入， 分别测定其响应信号，计算机即可 绘出一条回归直线（标准曲线）， 给出线性回归方程和相关系数。
23
1.3.6 检出限
• 检出限：即检测下限，指某一分析方法在给定的置信
度能够被仪器检出待测物质的最低量（最小浓度、最 小质量或最小物质的量）。
AL A0 3S 0 D b b
• 检出限是分析方法的灵敏度和精确度的综合指标，方
法的灵敏度和精密度越高，则检出限就越低。 • 精密度、准确度及检出限是评价分析方法的最主要的 技术指标。
原因：
（1）物理学+电子技术+精密仪器制造技术的发展；
（2）社会发展的迫切需要。
分析化学 = 化学分析+仪器分析
7
（续）
8
1.1.2 仪器分析法的特点
• 灵敏度高、检出限低；
• 操作简便、分析速度快；
• 选择性好；
• 所需试样少；
• 分析用途广；
• 相对误差较大;
• 与化学分析法相辅相成。
9
1.1.3 计算机在仪器分析中的作用
• 再现性：不同人员在不同实验室测定结果的精密度。
S
( x x)
i 1 i
n
2
仪器分析讲义
目录实验一取代基电效应对芳烃吸收带的影响实验二紫外分光光度法测定苯甲酸钠的含量（标准曲线法）实验三柱色谱法测定氧化铝的活度实验四纸色谱法分离分析有机酸实验五薄层色谱法分离分析混合染料实验六高效液相色谱定性分析实验七气相色谱法定性分析实验八高效液相色谱法定量分析（外标法一点法）实验九固体样品红外透射光谱的测定实验十气相色谱法测定乙酸乙酯中苯的含量（内标两点法）实验十一大黄中大黄素的薄层鉴别及分析实验十二有机化合物的液质联用分析实验一 取代基电效应对芳烃吸收带的影响一、目的要求通过测定几种典型的发色基团取代苯和助色基团取代苯的E 2吸收带及B 吸收带，掌握取代基的共轭效应和诱导效应对吸收带波长影响的规律，及它们在结构分析中的应用。
二、原理取代基对芳烃吸收带的影响与取代基结构、取代基个数、位置有关。
研究取代基对芳烃吸收带的影响规律，对确定有机化合物结构具有重要的作用。
对于发色团取代的苯，由于含有π键的发色团(C C 、C O 、N O 等)与苯相连时，ππ-共轭，产生更大的共轭体系，E2带(ε＞104)红移，在200～250nm 范围出现；同时B 吸收带也产生较大红移。
若取代基是含有n 电子的发色团，分子除了可以发生*ππ→跃迁之外，还可能发生*π→n 跃迁，谱图中还会出现低强度的R 吸收带。
对于助色团取代苯，由于含有未成键电子对的助色团(-OH,-OR,-NH 2,-NR 2，-X等)与苯相连时，产生π-p 共轭，使E 2带、B 带max λ均红移；B 带吸收强度增大，精细结构消失。
三、仪器与试剂（1）仪器：紫外分光光度计。
（2）试剂：浓度为5.0×10-3 mol/L 的苯/乙醇溶液；6.0×10-5 mol/L 的苯甲酸/乙醇溶液；5.0×10-4mol/L 的苯胺/乙醇溶液；1mol/L 的HCl/乙醇溶液；无水乙醇。
四、实验步骤1．用1cm 吸收池，以无水乙醇为参比，分别测定苯、苯甲酸、苯胺的乙醇溶液在波长200~340nm 区域内的紫外吸收光谱。
仪器分析实验讲义(全部)
仪器分析实验实验1 邻二氮菲分光光度法测定铁一、实验原理邻二氮菲(phen)和Fe2+在pH3～9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe（phen）32+,其lgK=21.3，κ508=1。
1 × 104L·mol—1·cm—1，铁含量在0.1～6μg·mL—1范围内遵守比尔定律。
其吸收曲线如图1-1所示。
显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe3+全部还原为Fe2+,然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度至适宜的显色酸度范围。
有关反应如下：2Fe3++2NH2OH·HC1＝2Fe2++N2↑+2H2O+4H++2C1－图1—1 邻二氮菲一铁(Ⅱ)的吸收曲线用分光光度法测定物质的含量,一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度(A）,以溶液的浓度为横坐标,相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线.在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度，根据测得吸光度值从标准曲线上查出相应的浓度值，即可计算试样中被测物质的质量浓度。
二、仪器和试剂1．仪器 721或722型分光光度计。
2．试剂(1)0。
1 mg·L—1铁标准储备液准确称取0.702 0 g NH4Fe（S04）2·6H20置于烧杯中,加少量水和20 mL 1：1H2S04溶液，溶解后,定量转移到1L容量瓶中，用水稀释至刻度,摇匀。
(2)10—3 moL-1铁标准溶液可用铁储备液稀释配制。
（3）100 g·L-1盐酸羟胺水溶液用时现配.（4）1。
5 g·L—1邻二氮菲水溶液避光保存，溶液颜色变暗时即不能使用。
（5）1。
0 mol·L—1叫乙酸钠溶液。
（6）0.1 mol·L—1氢氧化钠溶液。
三、实验步骤1．显色标准溶液的配制在序号为1～6的6只50 mL容量瓶中，用吸量管分别加入0，0。
20，0.40，0.60，0.80，1。
大学《仪器分析》课件：第1章 绪论
仪器方法的校正
❖ 分析方法的校正是为了建立测定的分析信号 与被分析物浓度或质量的关系。
S=f(c) S是净响应信号(扣除背景的读数)，c是物质 的浓度，f(c)为某特定函数
❖ 仪器分析需要有与被分析物质相同的标准试 样进行校正
当满足这种校正曲线时，校正灵敏度不随浓度
改变 20
❖ 仪器校准灵敏度随选择的标准物和测定条件 不同而不同。
❖ 分析灵敏度Sa： Sa S / ss
S仍为校准灵敏度，ss为测定标准偏差 ❖ 采用分析灵敏度的优点：1.对仪器放大系数
不敏感；2.与测定S的单位无关 ❖ 缺点：ss随浓度变化
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三、检出限
性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分 析方法，又称为物理和物理化学分析法。
4
常量分析、半微量和微量分析
方法
常量分析 半常量分析
微量分析 痕量分析
检测样品质量 /mg >100
10 ~ 100
0.1~10
<0.1
检测样品体积 /mL >10 1~10
0.1~1
<0.01
5
❖物理分析法 (physical analysis)：
3sbl S
最低检出量
qm
3sbl S
灵敏度越高，检出限值越低
22
四、动态范围
❖ 指从定量测定的最低浓度 (LOQ)扩展到校正曲线偏离 线性响应(LOL)的浓度范围
❖ 实际应用中，分析方法的线 性范围至少应有两个数量级
LOL
LOQ
线性范围
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五、选择性 ❖ 指避免试样中含有其他组分干扰组分测定的程度。 ❖ 例如:试样含有分析物A及潜在干扰物B和C，CA，
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分类
常量组分分析 半微量组分分析
微量组分分析
组分相对含量/%
>1 0.01~1 <0.01
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仪器分析属于分析化学的范畴，是分析化 学的一类，也有人称其为现代分析化学。
• 分析化学是一门信息科学，它的基本目的 是研究如何获取有关物质系统化学成分与 化学结构方面定性、定量的相关信息，它 对化学科学发展的贡献极大，甚至被有些 人称为 “现代化学之父”。
红外光谱仪
2021/11/20
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2021/11/20
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2021/11/20
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2021/11/20
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光栅摄谱仪
2021/11/20
The correlation with instrumental analysis and chemical analysis
2021/11/20
第八页，共32页。
一、仪器分析原理
Principium of the instrumental analysis 1.仪器分析原理
定义：仪器分析是指采用比较复杂、特殊的仪器设备， 通过测定某些物理或物理化学性质以确定待测目标的 组成、含量、结构的一类分析方法。 仪器分析的依据：原则上凡能用仪器来表征物质特征 的性质，都可以用来作为分析该物质的依据。
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第二十页，共32页。
化学分析：以化学反应为基础的分析方法，
使用的仪器设备比较简单。
仪器分析讲义概论
现代仪器分析技术第一章概论随着近代科学技术的进步，尤其是电子技术.计算机技术和激光技术的应用，分析化学的理论和测试技术也有了飞跃的发展。
应用机械、光学和电子技术的新物理分析方法也不断勇现，从而在分析化学范畴内形成了一个较完整的领域，称为现代仪器分析技术。
物质的许多物理性质与其化学组成.含量和结构之间存在着密切的内在联系。
因此，测量物质的物理性质，可以获得所需的定性左量分析以及结构信息。
从而为确定物质成分及其数量与结构，以至空间取向旋光异够等方而的研究，提供了强有力的手段。
分析化学从以化学分析为主的经典分析化学，发展到当今以仪器分析为主的现代分析化学.是由生产技术发展的需求所决左的，可以亳不夸张地说，一个国家所具备的分析化学水平，是衡量其科学技术水平的重要标志之一。
一.仪藩分析法的分类通常将利用较特殊的仪器，以测量物质的物理性质为基础的一大类化学分析法，称为“现代仪器分析”。
1较特殊的仪器：1」色谱分析仪器：薄层色谱扫描法、气相色谱法、髙效液相色谱法.毛细管电永法气相色谱仪，主要对物质的各组分先行分离并同时进行定性、定量分析•1・2光谱分析仪器：可见一紫外分光光度法、荧光分光光度法、原子吸收光谱法.等离子体发射波谱法，主要对物质的组分及元素组成进行分析。
1・3质谱分析仪器：髙分辨磁质谱、飞行时间质谱、四级杆质谱、离子阱质谱，主要确定物质的分子虽:和结构。
1・4核磁共振波谱分析仪器：氢谱、碳谱，主要确怎物质的分子结构.1.5电子显微镜分析仪器：透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜等，主要用于物质的晶体结构和微观形态分析。
1.6电化学分析仪器：电位分析.库伦分析、极谱分析等，主要用于无机离子的左咼分析。
2物质的物理性质2.1物质组成（一） 、有机分子1沸点低于400°C 含碳.氢.氧、氮硫的低沸点有机物。
2沸点髙于于4（XTC 含碳、氢、氧、氮硫的髙沸点有机物。
3含有多个不饱和双键和芳香族化合物。
仪器分析(讲义)
第一章引言内容提要：仪器分析与化学分析的区别与联系、仪器分析方法的分类及发展趋势。
重点难点：仪器分析方法的分类一、仪器分析和化学分析分析化学是研究物质的组成、状态和结构的科学，它包括化学分析和仪器分析两大部分。
化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。
测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。
仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法，测定时，常常需要使用比较复杂的仪器。
仪器分析的产生为分析化学带来革命性的变化，仪器分析是分析化学的发展方向。
仪器分析的特点（与化学分析比较）L级，甚至更低。
适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。
g、灵敏度高，检出限量可降低：如样品用量由化学分析的mL、mg级降低到仪器分析的选择性好：很多的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。
仪器分析的特点（与化学分析比较）相对误差较大。
化学分析一般可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与化学分析的区别不是绝对的，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。
应该指出，仪器分析本身不是一门独立的学科，而是多种仪器方法的组合。
可是这些仪器方法在化学学科中极其重要。
它们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。
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液体中观察原子图象
上图所示的是在电解液中得到的硫酸根离子吸附在铜单晶(111)表面的STM图象。 图中硫酸根离子吸附状态的一级和二级结构清晰可见。
仪器分析讲义第一章
5. 配合扫描隧道谱（STS）可以得到有关表面电子结构的信 息，例如表面不同层次的态密度。表面电子阱、电荷密度 波、表面势垒的变化和能隙结构等． 6. 利用STM针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵，这为 纳米科技的全面发展奠定了基础．
钱德拉X射线天文卫星 极高的空间分辨率和谱分辨率， X射线天文学从测光时代进入了光 谱时代。 在星暴星系M82中发现了中等质量 黑洞的证据、发现伽玛射线暴 GRB 991216中的X射线、观测到了 银河系中心超大质量黑洞等。
仪器分析讲义第一章
对微观世界的认识、了解和研究同样离不开仪器分析的帮助。
•人的眼睛不能直接观察到比10-4m更小的物体或物质的结 构细节
仪器分析讲义第一章
与其他表面分析技术相比，STM具有如下独特的优点：
1.具有原子级高分辨率，STM 在平行于样品表面方向上的分辨率 分别可达 0．I nm 和 0．01 nm，即可以分辨出单个原子．
中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面通过 搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图
仪器分析讲义第一章
仪器分析讲义第一章
第一章 引言
一、分析化学的发展 分析化学是一门信息科学，它的基本
目的是研究如何获取有关物质系统化学成 分与化学结构方面定性、定量的相关信息 ，它对化学科学发展的贡献极大，甚至被 有些人称为 “现代化学之父”。分析化 学的发展历史上已出现过三次巨大变革：
1、19世纪末→20世纪初叶：由“技 艺”上升到科学理论，标志工具 是：天平的使用。
根据被测物质在化学变化中的某种物理性 质与组分之间的关系，进行定性或定量 分析的方法。如电位分析法等。
仪器分析讲义第一章
仪器分析方法分类
根据用以测量的物质性质，仪器分析方法主要分为以下几类:
方法分类
光谱分析
电化学分析 色谱分析 热分析 质量分析
主要分析方法
发射光谱分析、火焰光度分析
分子发光分析法、放射分析法 紫外-可见分光光度法 原子吸收分光光度法 红外光谱法、核磁共振波谱法 浊度法、拉曼光谱法 折射法、干涉法 X-射线衍射法、电子衍射法 圆二色谱法
2. 可实时得到实空间中样品表面的三维图像，可用于具有周 期性或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的 性能可用于表面扩散等动态过程的研究．
3. 可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或 整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。表面 重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表 面重构等．
电位法 电导法 极谱法、溶出伏安法
气相色谱法、液相色谱法
薄层色谱法
热导法、差热分析法
质谱法
仪器分析讲义第一章
被测物理性质 辐射的发射
辐射的吸收
辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射偏振方向的旋转 电极电位 电导 电流-电压
两相间的分配 热性质
质荷比………
NASA十项最重要太空任务 ，离不开仪器分析的帮助。
•光学显微镜使人类的视觉得以延伸，人们可以观察到像细 菌、细胞那样小的物体，但由于光波的衍射效应，使得光 学显微镜的分辨率只能达到10-7m
•扫描电子显微镜（SEM）的分辨率为10-9m， •高分辨透射电子显微镜（HTEM）和扫描透射电子显微镜 STEM）可以达到原子级的分辨率(0.1 nm)
•扫描隧道显微行为有关的物化性质。
仪器分析讲义第一章
硅111面77原子重构象
为了得到表面清洁的硅片单质材料，要对硅片进行高温加热和 退火处理，在加热和退火处理的过程中硅表面的原子进行重新
组合，结构发生较大变化，这就是所谓的重构。
仪器分析讲义第一章
4. 可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在 水和其他溶液中 不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无 损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下 对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、电化学反应过程 中电极表面变化的监测等。
化学性质以确定其化学组成、含量及化学结 构的一类分析方法，又称为物理和物理化学 分析法。
仪器分析讲义第一章
物理分析法
(physical analysis)：
根据被测物质的某种物理性质与组分的关 系，不经化学反应直接进行定性或定量 分析的方法。如：光谱分析等。
物理化学分析法
(physical-chemical analysis)：
属于与数学、电子学、物理学、计算机科学、 现代信息技术科学交叉发展的新学科。
仪器分析讲义第一章
二、仪器分析的内容与分类
化学分析 Chemical Analysis
分析化学{
仪器分析 Instrumental Analysis
仪器分析（instrumental analysis）： 用精密分析仪器测量物质的某些物理或物理
仪器分析讲义第一章
2、20世纪四十年代→ 20世纪八十年代： 由“分析技术科学”上升到“化学信息科 学”。标志工具是：大量电子分析仪器、 仪表的使用。
3、20世纪八十年代→ 21世纪初：由“化 学信息科学”上升到“系统信息科 学” 。标志工具是：微型计算机控制 的现代智能型分析仪器的大量使用。 现代分析化学是一门崭新而年轻的学科，它
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