仪器分析精品课程第二章
北京化工大学北方学院仪器分析课件2
）将待测物样品蒸汽带入柱内分离。其分离原理是
基于待测物在气相和固定相之间的吸附——脱附（ 气固色谱）和分配（气液色谱）来实现的。因此可 将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。
气固色谱：利用不同物质在固体吸附剂上的物理 吸附——脱吸能力不同实现物质的分离。只适于
较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。
气液色谱：利用待测物在气体流动相和固定在惰
性固体表面的液体固定相之间的分配（溶解-挥
发）原理实现分离。
1. 分配系数(Distribution constant, K)： 描述组分在固定相和流动相间的分配过程或 吸附-脱附过程的参数，称为分配系数。
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cm
K 只与固定相和温度有关，与两相体积、柱管 特性和所用仪器无关。
1、色谱峰：当某组分从色谱柱中流出时，检测器对
该组分的响应信号随时间变化所形成的峰形曲线。
2、基线：在正常操作条件下，色谱柱后没有组分进 入检测器时，检测器的响应信号随时间变化的曲线 称为基线。稳定的基线为水平直线。图中CD所示。 3、峰高：色谱峰顶点与基线的距离。以h表示，图
中AB。
4、区域宽度：用于衡量柱效及反映色谱操作条件 下的动力学因素。通常有三种表示方法： 标准偏差：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半 ，图中
温度变化不敏感。
温度变化直接影响检测器的灵敏度和稳定性。
五、记录系统 记录仪是一种能自动记录由检测器输出的电信 号的装置，是重要的附属设备。实际是一种电子电 位差计。
第三节 气相色谱分析理论基础
一、基本原理
气相色谱过程：待测物样品被被蒸发为气体并注
入到色谱分离柱柱顶，以惰性气体（指不与待测物 反应的气体，只起运载蒸汽样品的作用，也称载气
《仪器分析》课程PPT课件
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8
例题3： 在下列化合物中，哪一个的摩尔吸光系数最大？ （1）乙烯；（2）1,3,5-已三烯；（3）1,3-丁二烯
例题4： 下列化合物中哪一个的λmax 最长？ （1）CH4；（2）CH3I；（3）CH2I2
0.463 7 .6 4140 cCo 5.5 213c 0Ni
0.371 4 .2 413c 01.7 5140 c
Co
Ni
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第四章 原子吸收分光光度法
第二节：基本原理 第三节：AAS分光光度计 第四节：分析技术 第五节：干扰和消除
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一. 基本原理
例6：原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸收 光谱分析有什么影响？
N=16(tR/W)2 =5.54(tR/W)2
4、分离度resolution （R） 分离度亦称分辨率。是指相邻两个峰的分离程度。
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例12：若用He为载气，Van Deemeter 方程中， A=0.08cm，B=0.024cm2s-1，C=0.04s试求：
（1）最小塔板高度
（2）最佳线速
H m iA n 2 B 0 C .0 8 2 0 .0 0 0 2 .04 4 0 .10 4
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二、色谱图中一些重要参数
1.基线 （操作条件稳定后，无样品通过时的响应信号。） 2.保留时间（死时间t0 、保留时间tR、调整保留时间tR’ ） 3.峰宽（半峰宽、峰底宽、标准偏差）
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三、色谱分离中的一些重要参数
1、相对保留值relative retention (α) 亦称选择性因 α＝ t ' R2/ t ' R1
《仪器分析》课程PPT课件
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二、红外吸收产生的原理与条件
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所 需能量相等。（刚好满足振动跃迁）
条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用 （偶极矩发生变化）
T值为0％至100％内的任何值。
A值可以取任意. 的正数值。
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2. 多组分普通的分光光度法
A1c1l2c2l
(nm)
Co Ni
510 3.64×104 5.52×103
656 1.24×103 1.75×104
将0.376g土壤样品溶解后定容至50ml，取25ml试液进行处理，以除 去干扰元素，显色后定容至50ml，用1cm吸收池在510nm处和656nm 处分别测得吸光度为0.467和0.374，计算土壤样品中钴和镍的质量分数 。
π→π* trasnsition: red shift with the increase in the solvent polarity
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8
例题3： 在下列化合物中，哪一个的摩尔吸光系数最大？ （1）乙烯；（2）1,3,5-已三烯；（3）1,3-丁二烯
例题4： 下列化合物中哪一个的λmax 最长？ （1）CH4；（2）CH3I；（3）CH2I2
0.463 7 .6 4140 cCo 5.5 213c 0Ni
0.371 4 .2 413c 01.7 5140 c
Co
Ni
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第四章 原子吸收分光光度法
第二节：基本原理 第三节：AAS分光光度计 第四节：分析技术 第五节：干扰和消除
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一. 基本原理
例6：原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子吸收 光谱分析有什么影响？
仪器分析(第四版)第二章
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塔板高度
H
2 1 A 0
L
L H n
P12例
n>50，对称的峰形曲线 气相色谱中，n约为103-106，呈趋于正态分布曲线
理论塔板数（n）可根据色谱图上所测得的保留
时间（tR）和峰底宽（Y）或半峰宽（ Y1/2 ）按下
4）k与保留时间的关系
若流动相在柱内线速度为u（一定时间内载气在柱内
流动的距离，若固定相对组分有保留作用，组分在
柱内的线速度us小于u，两者比值为滞留因子
R S uS / u
也可用质量分数表示：
mM RS w mS m M
1 1 mS 1 k 1 mM
推导：
组分和流动相通过长度为L的色谱柱，所需时间为：
理论上可以推导出：
VS 1 kK K VM
相比，: VM / VS, 反映各种色谱柱柱型及其结构特征 填充柱（Packing column）: 6~35 毛细管柱（Capillary column）: 50~1500
结论：
分在两相中质量比，均与组分及固定相的热力学性
1）分配系数是组分在两相中的浓度之比，分配比是组
试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测 器时，检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相 应的电信号，由记录仪所记录下的信号——时间曲线 或信号——流动相体积曲线，称为色谱流出曲线，
常用术语：
基线： 在操作条件下，仅有纯流动相进入检 测器时的流出曲线。 稳定的基线为一直线
基线漂移：基线随时间定向缓慢变化
第二章 仪器分析技术ppt课件
0.0112 3.95 0.9993 0.175
未知样品的吸光度为y=0.242 0.242=0.038+3.95x 所以x=0.052µg 故求出样品中含Mn为0.052µg
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对照品比较法
C供=（A供/A对）C对
供试的含量（%）=
C供×D供× V
W供
×100%
对照品、样品：各配制两份 对照品溶液中所含被测成分的量应为：
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有关数据
A对=0.454,A样=0.445 C对=9.976µg/ml 20片总重量2.050g 称取量0.1021g 量瓶体积50.0ml 标示量为0.5mg/片 药品标准规定每片含环维黄杨星D （C26H46N2O），应为标示量的90.0%～ 110%
计算
药品标准规定每片含黄杨宁以环维黄杨星D （C26H46N2O）计算，应为标示量的90.0%～ 110.0%。 标示量%=
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测定法
精密量取对照品溶液与供试品溶液各5ml，分别置分 液漏斗中，各精密加入溴麝香草酚蓝溶液（取溴麝 香草酚蓝18mg，置250ml量瓶中，加甲醇5ml使溶 解，加0.05mol/L磷酸二氢钠缓冲液至刻度，摇匀， 即得）5ml，摇匀，立即分别精密加入氯仿10ml， 振摇2分钟，静置1.5小时，分取氯仿层，置含0.5g 无水硫酸钠的具塞试管中，振摇，静置，取上清液， 照分光光度法在410nm处分别测定吸光度（A对 =0.454,A样=0.445），计算，即得。药品标准规 定每片含环维黄杨星D（C26H46N2O），应为标示 量的90.0%～110%
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供试品溶液的制备
取本品20片（标示量为0.5mg/片），精密称定 （2.050g)，研细，精密称取适量（约相当于黄杨宁 0.5mg）(称取0.1021g)，置50ml量瓶中，加 0.05mol/L磷酸二氢钠缓冲液至近刻度，80℃水浴恒 温1.5小时后取出，冷却至室温，加0.05mol/L磷酸 二氢钠缓冲液至刻度，摇匀，离心6分钟（3000转/ 分），取上清液，即可 若标示量为1mg/片，其他数值不变，试求取样范围？
仪器分析第2章光谱分析法导论讲解课件
太阳光谱
折射和反射
• 当光线从介质 1 射到介质 2 的界面上，一部 分在介质 1 中改变其传播方向（反射），另 一部分在介质 2 中改变其传播方向（折射）。
• 反射光和折射光的能量分配是由介质的性质和 入射角的大小来决定的。
• 对于垂直于界面的光束，反射光部分可由下式 计算：
Ir I0
(n2 n1)2 (n2 n1)2
• 原子或分子的最低能态称为基态，较高能态 称为激发态。
光学分析法
非光谱法 光谱法
非光谱法
• 折射法：基于测量物质折射率的方法。 • 旋光法：利用光学活性物质的旋光性质进行
定量测定或纯度检验。 • 比浊法：测量光线通过胶体溶液或悬浮液后
的散射光强度来进行定量分析。 • 衍射法：基于光的衍射现象而建立的方法
分子发射
吸收辐射而被激发的原子和分子处在 高能态的寿命很短，它们一般要通过不同 的弛豫过程返回到基态
非辐射弛豫 辐射弛豫
非辐射弛豫
以非发光的形式释放能量的过程，此时 激发态分子与其他分子发生碰撞而将部分激 发能转变成动能并释放出少量的热量。结果 使体系的温度有微小的升高。
非辐射弛豫包括振动弛豫、内转移、外 转移和系间窜越等。
• 这些粒子只具有少数几个可能的能态。 • 激发作用是通过一个或几个电子跃迁到较高能
级实现的。
如 Na 蒸汽
589.30 nm 589.60 nm 3s→3p
285 nm
3s→5p
紫外和可见光区的能量足以引起外层电子或
价电子的跃迁。
分子吸收
分子的总能量E分子可以用下式表示: E分子= E电子+ E振动 + E转动
• 核磁共振波谱法（NMR） • 电子自旋共振波谱法（ESR）
《仪器分析》电子教案
《仪器分析》电子教案第一章：绪论1.1 课程介绍了解《仪器分析》课程的基本概念、内容、目标和意义。
强调仪器分析在科学研究和实际应用中的重要性。
1.2 仪器分析方法的分类介绍光学分析法、电化学分析法、色谱分析法等常见仪器分析方法。
解释各种方法的原理和特点。
1.3 实验操作规范强调实验室安全、实验操作规范和数据处理的要求。
第二章：光谱分析2.1 紫外-可见光谱分析解释紫外-可见光谱的原理和应用。
介绍紫外-可见光谱仪的使用方法和操作步骤。
2.2 红外光谱分析解释红外光谱的原理和应用。
介绍红外光谱仪的使用方法和操作步骤。
2.3 拉曼光谱分析解释拉曼光谱的原理和应用。
介绍拉曼光谱仪的使用方法和操作步骤。
第三章：色谱分析3.1 气相色谱分析解释气相色谱的原理和应用。
介绍气相色谱仪的使用方法和操作步骤。
3.2 高效液相色谱分析解释高效液相色谱的原理和应用。
介绍高效液相色谱仪的使用方法和操作步骤。
3.3 色谱数据处理解释色谱数据的处理方法，如峰面积计算、峰高度计算等。
介绍色谱数据处理软件的使用方法和操作步骤。
第四章：电化学分析4.1 电位分析解释电位分析的原理和应用。
介绍电位分析仪的使用方法和操作步骤。
4.2 电化学发光分析解释电化学发光分析的原理和应用。
介绍电化学发光分析仪的使用方法和操作步骤。
4.3 电化学探针技术解释电化学探针技术的原理和应用。
介绍电化学探针技术的使用方法和操作步骤。
第五章：质谱分析5.1 质谱原理和仪器解释质谱分析的原理和应用。
介绍质谱仪的使用方法和操作步骤。
5.2 质谱数据解析解释质谱数据的解析方法和技巧。
介绍质谱数据解析软件的使用方法和操作步骤。
5.3 质谱应用案例分析分析质谱在蛋白质分析、代谢组学等领域的应用案例。
强调质谱在科学研究和实际应用中的重要性。
第六章：原子吸收光谱分析6.1 原子吸收光谱原理解释原子吸收光谱的原理，包括光源、样品原子化、检测器等。
介绍原子吸收光谱仪的使用方法和操作步骤。
仪器分析电子教案(全)
仪器分析电子教案(全)第一章：仪器分析概述1.1 仪器分析的定义与分类1.2 仪器分析的基本原理1.3 仪器分析的发展趋势第二章：光谱分析2.1 光谱分析的基本原理2.2 紫外-可见光谱分析2.3 红外光谱分析2.4 拉曼光谱分析第三章：色谱分析3.1 色谱分析的基本原理3.2 气相色谱分析3.3 液相色谱分析3.4 色谱-质谱联用技术第四章：电化学分析4.1 电化学分析的基本原理4.2 电位分析法4.3 库仑分析法4.4 电化学发光分析法第五章：原子吸收与发射光谱分析5.1 原子吸收光谱分析5.2 原子发射光谱分析5.3 原子荧光光谱分析5.4 原子迁移率光谱分析第六章：质谱分析6.1 质谱分析的基本原理6.2 质谱仪的结构与工作原理6.3 质谱分析的应用领域6.4 质谱数据的解析与处理第七章：核磁共振分析7.1 核磁共振分析的基本原理7.2 核磁共振仪的结构与工作原理7.3 核磁共振谱的类型与特征7.4 核磁共振分析的应用实例第八章：电感耦合等离子体质谱分析8.1 电感耦合等离子体质谱分析的基本原理8.2 ICP-MS仪器的结构与工作原理8.3 ICP-MS分析的应用领域8.4 ICP-MS数据的处理与解析第九章：X射线荧光光谱分析9.1 X射线荧光光谱分析的基本原理9.2 XRF仪器的结构与工作原理9.3 X射线荧光光谱分析的应用领域9.4 X射线荧光光谱数据处理与解析第十章：生物分子成像分析10.1 生物分子成像分析的基本原理10.2 生物分子成像技术及仪器10.3 生物分子成像分析的应用领域10.4 生物分子成像数据的处理与解析第十一章：表面分析技术11.1 表面分析技术的基本原理11.2 扫描隧道显微镜（STM）11.3 原子力显微镜（AFM）11.4 扫描电子显微镜（SEM）第十二章：热分析技术12.1 热分析技术的基本原理12.2 差示扫描量热法（DSC）12.3 热重分析（TGA）12.4 热导率测量第十三章：电化学石英传感器分析13.1 电化学石英传感器分析的基本原理13.2 电化学石英传感器的类型与制备13.3 电化学石英传感器在生物分析中的应用13.4 数据处理与解析第十四章：化学传感器分析14.1 化学传感器分析的基本原理14.2 化学传感器的类型与制备14.3 化学传感器在环境监测中的应用14.4 数据处理与解析第十五章：仪器分析实验操作与安全15.1 实验室基本操作规范15.2 常用仪器的操作与维护15.3 实验中的安全注意事项重点和难点解析重点：1. 各种分析技术的基本原理，如光谱分析、色谱分析、电化学分析等。
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一 电化学分析的特点
2. 电化学分析法的特点
（1）灵敏度、准确度高，选择性好
被测物质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。 （2）电化学仪器装置较为简单，操作方便
直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动 控制和在线分析。 （3）应用广泛
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二、电化学分析法的分类
习惯分类方法（按测量的电化学参数分类）:
(1)电导分析法：测量溶液的电导值； (2)电位分析法：测量电池的电动势或电极电位； (3)电解(电重量)分析法：测量电解过程电极上析出物重量； (4)库仑分析法：测量电解过程中消耗的电量； (5)伏安分析：观察电解过程中电流随电位变化曲线； (6)极谱分析：使用滴汞电极时的伏安分析。
研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析 法最活跃的研究领域之一。
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二、电化学分析法的分类
2.电解与库仑分析法
电解分析： 在恒电流或控制电位条件下
，使被测物质在电极上析出，实现定量分离测
定目的的方法。
电重量分析法： 电解过程中在阴极上析
出的物质量通常可以用称重的方法来确定。
当锌片与硫酸锌溶液接触时，金属锌 中Zn2+的化学势大于溶液中Zn2+的化学势 ，则锌不断溶解到溶液中，而电子留在锌 片上。结果：金属带负电，溶液带正电； 形成双电层。
双电层的形成建立了相间的电位差； 电位差排斥Zn2+继续进入溶液； 金属表面的负电荷又吸引Zn2+ ； 达到动态平衡，相间平衡电位 ——平衡电极电位。
库仑分析法： 依据法拉第电解定律，由
电解过程中电极上通过的电量确定电极上析出
的物质量的分析方法
电流滴定或库仑滴定： 恒电流下电解产
生的滴定剂与被测物作用。
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二、电化学分析法的分类
3.极谱法与伏安分析
伏安分析：通过测定特殊条件下电解的电流—电压曲线 来分析电解质的组成和含量的一类分析方法的总称。
极谱分析：使用滴汞电极的一种特殊的伏安分析法。
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二、电化学分析法的分类
4.电导分析
普通电导分析 原理：依据溶液电导与电解质关系； 应用：高纯水质分析，酸雨监测；
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第二节 电化学分析基础
一 化学电池
电极：将金属放入对应的溶液后所组成的 系统。
化学电池：由两支电极构成的系统；化学 能与电能相互转换的装置；
电化学分析法中涉及到两类化学电池：
原电池：自发地发生电极反应将化学能转 变成电能；
电解电池：由外电源提供电能，使电流通 过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电池工作时，电流必须在电池内部和外部 流过，构成回路。
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一 电化学分析的特点
1. 什么是电化学分析
依据物质电化学性质对物质进行定性和定量的分析方法 称为电化学分析或电分析化学。
它通常是使待分析的试样溶液构成一化学电池（原电池 或电解池），然后根据所组成电池的某些电物理量（如两电 极间的电位差，通过电解池的电流或电量，电解质溶液的电 阻等）与其化学量之间的内在联系 来进行测定。
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二、电化学分析法的分类
电化学分析可分为三大类： 第一类是通过试液的浓度（活度）在某一特定实验条件下与化 学电池中某些电物理量（电参数）的关系来进行分析的。
电物理量如电极电位（电位分析等）、电阻（电导分析 等）、电量（库仑分析等）、电流电压曲线（伏安分析等） 第二类方法是以上述这些电物理量的突变作为滴定分析中终点 的指示，所以又称为电滴定分析法。 第三类方法是将试液中某一个待测组分通过电极反应转化为固 相（金属或其氧化物），然后由工作电极上析出的金属或其氧 化物的质量来确定该组分的含量。这一类方法实质上是一种重 量分析法，所以又称为电重量分析法，也即通常所称的电解分 析法。
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二、电化学分析法的分类
1. 电位分析法
电位分析法按应用方式可为两类 ： 直接电位法: 电极电位与溶液中电活性物质的活度 有关，通过测量溶液的电动势，根据能斯特方程计 算被测物质的含量；
电位滴定法：用电位测量装置指示滴定分析过程中 被测组分的浓度变化，通过记录或绘制滴定曲线来 确定滴定终点的分析方法。
电解电池
阳极：发生氧化 反应的电极（正 极）； 阴极：发生还原 反应的电极（负 极）； 阳极=正极 阴极=负极
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二 电极电位
电极电位的产生：金属和溶液化学势不同—电子转移—金 属与溶液荷不同电荷—双电层—电位差—产生电极电位。
可以将金属看成离子和自由电子构成。以 锌-硫酸锌为例
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外部电路的电流：电子的移动 溶液中的电流：正、负离子的移 动。
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原电池
阳极：发生氧化 反应的电极（负 极）； 阴极：发生还原 反应的电极（正 极）； 阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较正的 为正极
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传统电化学分析：无机离子的分析； 测定有机化合物也日益广泛； 有机电化学分析；药物分析； 电化学分析在药物分析中也有较多应用。 活体分析。
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ห้องสมุดไป่ตู้08:55:34
一 电化学分析的特点
3. 电化学分析的学习参考资料
(1)《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 (2)《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 (3)《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 (4)《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等，1991
仪器分析第二章
陈耀斌 江西农业大学
厦门大学
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第二章 电位分析法导论
第一节 概述
一 电化学分析的特点 二、电化学分析法的分类
第二节 电化学分析基础
一 电化学分析的特点 二 化学电池与电极电位 三 液接电位及其消除 四 分解电压和极化
第三节 电极的分类
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