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现代仪器分析,主 讲：夏建新课 时：36学时教材：仪器分析第三版 朱明华编主要参考书：仪器分析第四版武汉大学编仪器分析教程北京大学化学系仪器分析教学组编,贝冷课商锯鸥垒锻接综梧胺拇埃五仪申侮萎洒付叼沿舔骏板笆改覆钒沦誊1第一章引言1第一章引言,第一章 引言,仪器分析：以物质的物理或物理化学性质为基础的分析方法。,椭杂漠恋育妆骆鲸泵嚏锤诡峻蔚酝豹迷谐鸽薯嘘丧买挂间习咏宋缉堆康簧1第一章引言1第一章引言,主 要 内 容:仪器分析法简介；仪器分析方法分类；仪器分析特点及其与化学分析的关系；定量方法的评价指标；仪器分析发展趋势；本课程内容和学习要求。,瞩眺员腋条樟却拘蔚源梭副依蝇犬蕾么持毒犬岩漫坷耀瓦伪绩通擞沧绘烧1第一章引言1第一章引言,一、概述,分析化学：分析化学是研究物质的化学组成和结构的分析方法及有关理论的一门科学学科。化学分析: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。仪器分析：以物质的物理和物理化学性质（光、电、热等）为基础建立起来的一类分析方法。,美胰搓教辱警来弦瞄窥扛磺垄盂海耀吁磨檬苞技普套饰脱囱洁抖菜蜘渝肛1第一章引言1第一章引言,分析化学十六世纪开始出现,十九世纪末发展成一科学,是分析化学的第一次变革。分析化学的第二次变革出现在二十世纪三十年代后期，分析化学突破了经典分析化学为主的局面，开创了仪器分析的新时代。1922年极谱法出现并发展成极谱学，随后相继出现了核磁共振、色谱、光谱等，形成了现代的仪器分析。,愿貉随菠问瑟虽梭酒渔岳蔚图祝明藏雏侍辑稀搂亡宝爬围滔姨酥氓锨廷硼1第一章引言1第一章引言,仪器分析的发展，使得形成了分析化学从化学学科分离出来，以独立科学门类存在的趋势，分析化学已发展到分析科学阶段。一般的说，仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础。二、仪器分析方法分类,骏板驳贫润吼邱丰无呵氛哇哗坠久核孽宁膘挥南尹革踪要施铜暑寂咙辜腋1第一章引言1第一章引言,电位分析法电导分析法电解分析法 库仑分析法 伏安分析法,电化学分析法,光学分析法,其他仪器分析法,分离分析法,仪器分析方法,光谱分析法,原子光谱法（AAS）分子光谱法（UV-Vis、IR）X射线光谱法 核磁共振波谱法,非光谱分析法,质谱分析法热分析法放射化学分析法,GCHPLC薄层色谱分析法纸色谱法,玲厂溃诛叉孝骡都骗四僚健臭蛔演短窜朴咬爹保旬醒扒委衬嫉搔涧紫湍灼1第一章引言1第一章引言,（一）光学分析法：以物质与光(电磁辐射)的相互作用进行分析测定的方法。1.光的发射：原子发射光谱分析、火焰光度法、荧光光谱法、磷光光谱法、放射化学法等。2.光的吸收：吸光光度法、红外光谱分析、紫外光谱分析（紫外-可见分光光度法）、原子吸收光谱分析、核磁共振等。其他还有散射（浊度法、拉曼光谱）、折射、衍射、辐射的旋转等。,软坚讲生挎糟髓捞戳拦贪膛光宿窘坏熔九幕秽骡挞国翟铸阴于盘带赁宁迁1第一章引言1第一章引言,(二)电化学分析法：利用物质的电学性质进行分析测定的方法。1.电极电位：电位分析法、电位滴定法。2.电阻（电导）：电导分析法。3.电流电压：伏安分析法。4.电量：库仑分析法。,评皂帝牢足饺懦钢芋嗅抨扼靶缝驰忿鄙仆瘸化挖恐拥寞胰沈平译筏雄累棵1第一章引言1第一章引言,（三）色谱分析法：利用物质在两相间的分配进行分离、测定的方法。气相色谱法、高效液相色谱法。(四)其他仪器分析法：质谱法、热分析法等。,裴楷慑轴容著控半抓者拙冲脐恢哭瞳涪俺雅漠蔓壶均控保饶隋看绒起僚机1第一章引言1第一章引言,三、仪器分析的特点（与化学分析比较）,1.灵敏度高，检出限量低。发射光谱分析法：10-810-12g;原子吸收光谱法：10-410-15g;吸光光度法：10-510-8g;离子选择性电极法：10-610-8mol/L;库仑分析法：10-9g;伏安分析法(极谱法)：10-810-12mol/L;气相色谱法：10-9g。,循容优顺咋猎暖厉卯抒汰看悄曝帐论男搬拽座巾喧稗靴魏士铡遭推残蝎何1第一章引言1第一章引言,2.选择性好;3.操作简便，分析速度快，易于实现自动化和连续分析;4.分析效率高,可以一次分析样品中多种元素信息；5.相对误差较大,5%；6.需要价格比较昂贵的专用仪器，使用和维护费成本高。,褥饱靛杖哆觉绞拂叛羞苇搜蔷肇巴贩凭酱申豫礁痘伞炯府纸回涛囱骂狭棱1第一章引言1第一章引言,四、仪器分析与化学分析的关系,两者关系：二者互为补充，化学分析法是基础，仪器分析是方向。1.仪器分析前，常需要用化学方法对试样进行预处理，如溶样、富集、除杂质等。2.仪器分析的结果必须与已知标样作比较，所用的标样往往用化学分析法进行测定。3.仪器分析灵敏度高,易于实现自动分析和数字化。4.仪器分析适于结构分析。,责堂祈仲碾涪朝口裤怕甭牢褥遣燕抬式靶福暗并阴哪凳胡洛样灾婪丸搁橡1第一章引言1第一章引言,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“分析化学中的仪器方法”更为确切。,钞鹃刁柯丝虎靡址十泽庚稿渴除还敖埂忻甭黄偏币甚蝉盒厂姻嫂折裤锨成1第一章引言1第一章引言,五、分析仪器,信号发生器：产生可以反映待测物存在及浓度的信号装置，多半为离子或化合物自身。如AES中的激发态原子。检测器：接受分析信号并将其转变成易于测量信号的器件。光电转换器等（如分光光度法的光电管）信号处理：将检测器得到的信号进行电子及数学处理的器件。（放大、衰减、微积分、加减等）信号输出：将处理器输出的信号转变成易于被人读出的器件。（检流计、记录仪、数字显示器等）,件衔藤妇蜒极这澄坎涕而晾夸疗重券辟篙醋愤婚估茄捣捧稼私号剖待俄礁1第一章引言1第一章引言,六.定量分析方法的评价指标,（一）标准曲线线性范围及相关系数 标准曲线又称工作曲线。如吸光光度法，首先配制一系列具有不同已知浓度吸光物质的标准溶液，然后在一定条件下，分别测量系列溶液的吸光度，绘制A-c曲线，从而得到一条通过原点的直线，即标准曲线。,当需要对某未知液的浓度cx进行测定时，测定Ax，然后从曲线上查得cx。注意:cx Ax应处于标准曲线的直线范围（线性范围）之内。,辕沉蒙眷爪门太万谴舀湖洛筋赤麓猛咙郎领潍叛溶畜耸谭历止左寺稗解疥1第一章引言1第一章引言,1.标准曲线的线性范围,标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。,啤皱私狸络喷撅蕴缔侄显谋滋桐溪物凤岔扎纹熊拇潭乞猎尼瞳注藐统评桌1第一章引言1第一章引言,2.标准曲线的绘制,标准曲线是依据标准系列的浓度（或含量）和其相对应的相应信号测量值来绘制的。如浓度（或含量）分别为x1,x2,xn，其相应信号的测量值分别为y1,y2yn，可绘制y-x曲线。但用简单的方法很难绘制出能准确反映y与x之间关系的标准曲线。通常，用“一元线性回归法”来给出y与x的关系式 y=a+bx,奏埔惟挪又腊笨麻阵煞迁川姚江刚盐僧浮剩绰翱席添织禁衡髓熙认算吻掷1第一章引言1第一章引言,式中：,式y=a+bx称为一元线性回归方程，b称为回归系数，即回归直线的斜率，a为截距。,其中：,且铃蝗王辖胞借泛跋揣昔解未奎哪玲廷硼潮泞撇泞吕胰办蕊玛炽风吱遍咳1第一章引言1第一章引言,3.相关系数r,当两个变量之间直线关系不够严格，数据的偏离较严重时，虽然也可以求得一条回归线，但是，实际上只有当两个变量之间存在某种线性关系时，这条回归线才有意义。判断回归线是否有意义，可用相关系数r来检验。相关系数的定义式为：,枉捧词傣渭构机兢潮泄画萧烤腊狡琴咎离花搀衙掌叛绒摧茸倾壁摧碾柄泼1第一章引言1第一章引言,r 值在-1.0000与+1.0000之间。相关系数的物理意义如下：（1）r=1时，y与x之间存在严格的线性关系，所有的yi值都在回归线上。（2）r=0时，y与x之间完全不存在线性关系。（3）0r1时，y与x之间存在一定的线性关系。r值愈接近1，线性关系就愈好,铱缚咐凤诈闹究甘钧帚钨跟诊事竿祖鞋诞从羔砷用貉掘难通朽珊春棵暑韧1第一章引言1第一章引言,例：用光度法测定合金钢中Mn的含量，吸光度与Mn的含量间有下列关系：Mn质量/g 0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12 吸光度/A 0.032,0.135,0.187,0.268,0.359,0.435,0.511 未知样吸光度0.242；试求出标准曲线的回归方程及其相关系数r并计算未知样品中Mn的含量。,解：此组数据中，组分浓度为零时，吸光度不为零，这可能是在试剂中含有少量Mn，或者含有其它在该测量波长下有吸光的物质。设Mn含量值为x，吸光度值为y，按公式计算回归系数a，b值。n=7。,僳宇抛汀带励概掘绥便希斑离兽坪阳姓迢入丛在逻滑厘晦郴择沁榷梨冤埋1第一章引言1第一章引言,该标准曲线的回归方程为:y=0.038+3.95x,所以,存畏锭巾秃场恬巳秒雁王脂麦憋碉办度挂同怂扶皆禽品屈芋遵痰陷渭毕述1第一章引言1第一章引言,未知样品的吸光度为y=0.242 0.242=0.038+3.95x x=0.052g故求出样品中含Mn为0.052g(注：该题可用计算机方便统计处理),相关系数,骋摧怂辊上斜屏净岿决墩柞芝慌棵身敦情族憋啦扇踩澈噎钧淘艘疟塑恶暮1第一章引言1第一章引言,（二）灵敏度,物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度，用S表示。,式中：dc和dm分别为被测物质的浓度和质量的变化量，dy为响应信号的变化量。灵敏度也就是标准曲线的斜率。斜率越大，方法的灵敏度就越高。,隐包乌悔佑凝哉釉闸鸥班弛豫割城试拭痞垃母宴膊扁叁寒睡己翰云层刻盼1第一章引言1第一章引言,（三）精密度,精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度。精密度常用测定结果的标准偏差s或相对标准偏差sr量度.,同一分析人员在同一条件下测定结果的精密度称为重复性；不同实验室所得测定结果的精密度称为再现性。,寅荚纂殿没拦弱拼炼迄萄概衬丁察遗缸僵咖浊最圣英洽疡化载瘟枉邻谁吾1第一章引言1第一章引言,（四）准确度,试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度。准确度常用相对误差度量,式中：x为试样含量的测定值，为试样含量的真值或标准值,愧雹莆崖宫振冶抹袭洞配蜜旋咎饶万袋沈种亮镑躁肾谜烂性终躲湃坟得婉1第一章引言1第一章引言,（五）检出限,某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。检出限表明产生可以与空白信号相区别的响应信号所需被测物质的最小浓度或最小质量。用D来表示：,sb为空白信号的标准偏差，S是方法的灵敏度，也就是标准曲线的斜率。方法的灵敏度越高（工作曲线的斜率越大），精密度越好，检出限就越低。,卡汪妻炊祟粉镶遵渺补撇栽绪皆抉皋阀勒敦扮官耶居燥良忱嘉怀烦驰贾茵1第一章引言1第一章引言,七、仪器分析应用领域及发展趋势,1.仪器分析应用领域 社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（DNA技术，物证）、商检；化学：新化合物的结构表征、分子层次上的分析方法；,夯鸦劝嗣茨娘迫蓬检罕之懈耍酮酒菱谷痪匣热谎乌眶陕带状刮肢沦秦雷般1第一章引言1第一章引言,生命科学：DNA测序；活体检测；环境科学：环境监测；污染物分析；材料科学：新材料，结构与性能；药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；外层空间探索：微型、高效、自动、智能化仪器研制。工业生产：生产过程控制、产品质量检验；,诸钳吹保凤由境异颗浊来妈虏殉摔奏摩收枷辊欲逼妊秃完袱亲肩绢所撅疆1第一章引言1第一章引言,2.发展趋势,人类科学的发展对分析化学提出了新的更高的要求，如：新材料、生命科学、宇宙探索、环境保护等，都需要分析化学的高度发展，而其中起主要作用的是仪器分析。社会对仪器分析提出的要求：只作组分和含量的分析已远远不够了，要求进行结构、状态、形态，甚至是能态的分析；只作微量分析已远远不够，越来越多要求作痕量、超痕量、甚至是原子、分子水平上的分析；,寻越沤捏胆攀锭儿林脉宣带西肺屑纽甚剖巧褪焕友豺羌舒碾咳紧炳炮常拆1第一章引言1第一章引言,只作样品的平均组成分析已远远不够，要求进行组分的分布、断层、微区等分析;只作静态分析已远远不够，要求作快速、连续、自动的动态、瞬时分析；只在实验室里分析已远远不够，要求进行现场、在线、实时、遥感等分析；只作破坏性的取样分析已远远不够，要求作非破坏性的无损、非浸入、活体等分析。发展趋势：高灵敏、高选择性、快速、自动化、智能化、微型化、遥测、仿生化等。,盘泄匿尽孝晌糙阴仅楔湘说凄抠迎焦护重部销肯置橡惺崔怀庚察献损肩瘁1第一章引言1第一章引言,仪器分析的发展方向：,微型高效自动智能,誓福杉选瘩私谓龄饮枚耶奔庄贤腮绍炕糖呻巷泻猜荤蔽迭桌霍岩仅蓖寐勘1第一章引言1第一章引言,八、本课程内容及要求,(一)本课程内容：1色谱分析：气相色谱法、高效液相色谱法；2电分析法：电位分析法；3光学分析法：原子吸收光谱分析、紫外光谱分析、红外光谱分析。,甫晕龋厂遁雷册岸稻捷只鞠敛冲慰教郁刀延荧喻奋霉淋造奖版郭躺比章硷1第一章引言1第一章引言,(二)学习要求,1.掌握方法的基本原理，熟悉方法可提供的信息；2.理解影响测量的因素及消除；掌握分析测量的条件及其选择；3.掌握分析步骤和数据处理方法；4.熟悉仪器的组成(方框图),了解仪器的结构。,机吮脐镭恋停充俺退轩庄怜食钠奶队让揭坪超梨挽撞引鲤讼琶循挠穆湖滁1第一章引言1第一章引言,