第一篇：化学仪器分析期末考试总结
离子色谱法测定自来水中卤素离子
实验原理
离子色谱在分离阴离子时，常用NaHCO3混合溶液为滚动相（淋洗液），以阴离子交换交换柱为固定相，水样中待测离子随淋洗液进入离子交换柱系统（由保护柱和分离柱组成）。根据分离柱对各种阴离子亲和力不同，已分离的阴离子流经阴离子抑制系统转换成搞颠倒的强酸，二淋洗液则转换成弱电导率的碳酸。由电导检测器测量各种离子组分的电导率，已保留时间定性、峰高或峰面积定量。
思考题
1、离子色谱仪如何抑制淋洗液NaHCO3-Na2CO3电导 淋洗液电解生成的H+可有效地淋出液的背景电导值。样品溶液进入离子色谱后，其阴离子最终将色谱柱中所有可交换的离子置换出来，同时由检测器转换为恒定的信号—基线。然后进样少量样品，样品离子即被树脂柱所接受，并与等同数量的淋洗液离子交换。如果样品中所有离子的浓度大于淋洗液离子浓度，当他沿着柱子移动，并通过电导检测器便得到一个正峰，反之得到一个负峰。进样后，淋洗液离子继续不断地经泵输入色谱，对树脂的可交换部位与样品离子进行竞争，并且使样品离子沿着柱子移动。由于样品离子对数值有着不同的亲和能力，因而不同的样品，离子沿柱以不同的速度移动，最后完成分离。
2、在一定固定相色谱条件测定试样中F-、Cl-、Br-、NO3-、PO43-、SO42-简述决定保留时间参数规律
影响保留时间的参数：离子的性质（价态，尺寸，极化程度，酸的电离强度）
参数①价态 待测离子的价态越高，保留时间越长。但多价离子的保留如正磷酸盐与淋洗液的pH值有关，例如PO43-pH在8~9时，PO43-以H3PO4-形式存在，离子价态H3PO43- 参数③极化程度 离子极化程度越强，保留时间越长 红外光谱测定有机化合物的结构 实验原理 红外光谱时研究分子振动和转动信息的分子光谱，它反映了分子化学键的特征吸收频率，根据红外光谱的峰位，峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而可用于化合物结构判断。当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，如果分子某个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致，二者就会产生共振。此时，光的能量通过分子偶极炬的变化传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁（由原来的基态跃迁到较高的振动能级，从而产生红外吸收光谱。用连续改变频率的红外光照射某试样，将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到试样的红外吸收光谱图。由于振动能级的跃迁伴随着转动能级的跃迁，因此所得的红外光谱不是简单的吸收线，而是一个吸收带。思考题 1、用压片法制样时，为什么要将固体试样研磨到颗粒度在2m左右？为什么要求KBr粉末干燥避免吸水受潮？ ①红外压片时要求颗粒尽量细小，这样才会使制得的压片对红外光的透过性好。当研磨时不到位，致使颗粒过大，将严重影响红外光透过，降低实验结果的准确性。 ②因为水本身对红外光有吸收，为了防止干扰样品谱，KBr粉末必须要干燥，并且潮湿的KBr粉末对制片也会产生影响。 2、羟基化合物谱图的主要特征是什么？ O-H伸缩振动在3700~3100cm-1,游离的-OH伸缩振动在3650~3580cm-1,缔合的-OH伸缩振动在3400~3200cm-1,缔合羟基移向低波数，由于氢键的存在频率降低，谱带变宽，小于3600cm-1。缔合程度越大，峰越宽，移向低波数是羟基化合物红外谱图的主要特征。 3、芳香烃的红外特征吸收在谱图的什么位置？ 基频区：①伸缩振动在3000cm-1以上为不饱和烃（包括芳烃）C-H伸缩振动 ②单环芳烃的C=C伸缩振动在1620~1450cm-1范围内有四个吸收峰，其中1520~1480cm-1和1620~1590cm-1区域的两个吸收频率是判断芳环是否存在的重要标志。③苯的衍生物在2000~1677cm-1区域出现C-H面外弯曲振动的泛频峰，强度很弱。 指纹区：苯环的C-H面外弯曲振动在900~650cm-1出现吸收谱带。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)测定废水中的铜锌锰 实验原理 思考题 1、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定的特点是什么 优点：①等离子体激发温度高（5000~8000K）左右 ②对所测定的元素可以同时测定，选择性强（Mn选灵敏度低的）③准确度高，检出限低，分析灵敏度高（可检出ng/ml级含量）④线性范围宽，可选4~6个数量级，既可测定试样中的常量组分元素，又可测定主成分元素 ⑤基体效应小。能够进行定性及定量分析，能实现一次进样多元素同时分析，分析软件及数据处理系统便于操作，功能强大。控制及数据处理系统：中文软件、Windows系统界面操作，使用十分方便，大大提高了分析效率 ⑥分析速度极快 缺点：非金属元素不易检测或检出的灵敏度低，仪器昂贵，气体贵 2、简述现代ICP-AES仪器编程、点燃、熄灭的操作过程（1）①先调气压0.6MPa ②开启稳压电源开关（预热五分钟）预热中打开计算机、打印机 ③待机器正常，打开主机开关 ④打开Salsa软件，检查联机通讯情况。⑤设定参数 a光室程序34℃（33~35℃）b水可观测 c激发功率1.1KW，冷却气体流量20LPM 辅助气体流量0.21LPM 雾化气压力30PSI d检测器制定-设定制定状态为-40℃（达到-40℃时方可点火） （2）测定编程：选测定元素，分析线Cu:324.754 Zn:213.856 Mn:293.306 波长校正、标准溶液配置 （3）点火：打开循环水、排风扇开关，检测器降温-40℃点火（4）标准溶液测定，绘制标准曲线，继续样品测定，统计计算（5）按软件要求关机①进样系统洗5min ②主机熄火 ③关检测器（温度至室温）④关循环水 ⑤推出计算机控制、数据处理系统 ⑥关计算机 ⑧关稳定电源 ⑨关氩气开关 ⑩关总开关 分子荧光法测定奎宁的含量 实验原理 奎宁在稀酸溶液中是强荧光物质，它有两个激发波长250nm和350nm，荧光发射峰在450nm。在低浓度时，荧光强度与荧光物质量浓度成正比。Ifkc 分析荧光法的基本原理：处于第一电子激发单重态最低振动能级的分子，以辐射跃迁的形式返回基态各振动能级时，就产生了分析荧光。由于激发态中存在有振动弛豫和内转化现象，使得荧光的光子能量比其分子受激发所吸收的光子能量低。因此荧光波长λ3总比激发波长λ1或λ2要长，而且不论电子开始被激发至哪个能级，都将只发射波长为λ3的荧光。荧光的产生在10-9~10-6s内完成。思考题 1.能用0.05mol/L的HCl来代替0.05mol/L的H2SO4稀释溶液吗？为什么？ 不能。因为盐酸中的-Cl可以和硫酸奎宁相互作用，可减弱分子中π电子的共轭性，使荧光减弱甚至猝灭。2.哪些因素可能会对奎宁荧光产生影响？ 内部因素：①共轭双键。荧光物质中含有共轭双键的强吸收基团，共轭体系越大，荧光效率越高。②刚性平面结构。刚性平面结构有利于荧光的产生。 外部因素：①溶剂。同一种荧光物质在不同的溶剂中，其荧光光谱的位置和荧光强度可能会有一定的差别，尤其是那些分子中含有极性取代基的荧光物质，它们的荧光光谱易受到溶剂的影响。溶剂极性强，荧光强度大。②去离子水。③温度。对于大多数荧光物质，升高温度会使非辐射跃迁引起的荧光的效率降低。④表面活性剂。表面活性剂的存在会使荧光效率增强。⑤pH：pH值对含有酸性或碱性取代基团的芳香族化合物的荧光性质有影响。⑥浓度。⑦物质的顺磁性：顺磁性物质如溶液中溶解氧的存在会使荧光效率降低。⑧重原子照应使荧光下降。高效液相色谱法分析测定苯系化合物 实验原理 本实验采用反向液相色谱法分离分析芳香族化合物。此法是在液-液色谱法的基础上发展的键合相色谱法，色谱柱中被共价结合到载体（硅胶）上的是一些直链饱和烷烃，C8,C18使用的最多，它的疏水特性随碳氢键的长度而增加，在反向色谱柱中溶质由于疏水作用其滞留时间也固定相碳氢键长度的增加而增加。溶质与固定相之间的相互作用主要是非极性相互作用或是疏水相互作用，因此溶剂的强度随溶剂极性的降低而增加。（水是极性最强的溶剂，也是反向色谱中最弱的溶剂。在反向色谱中最弱的溶剂。在反向色谱中，疏水性越强的化合物越容易从流动相中挤出去，因而在色谱柱中保留时间也越长。）所以在反向色谱中不同的化合物根据它们的疏水特性得到分离。思考题 1.根据反相液相色谱的分离方法，判别试样中各组分的出峰顺序。在反相液相色谱中，溶质的极性越强，其与固定相烷基键键合作用越弱，出峰时间越长，极性顺序为苯乙酮＞硝基苯＞苯＞甲苯。故出峰顺序依次为苯乙酮，硝基苯，苯，甲苯。 2.为什么水是反相液相色谱中最弱的洗脱溶剂？ 在化学键合相色谱中，溶剂的洗脱能力直接与它的极性相关。在负相色谱中，溶剂的洗脱能力随极性的增强而减弱。水是极性最强的溶剂，也是反向色谱中最弱的洗脱溶剂，所以反相色谱的流动相通常以水作基础溶剂，再加入一定量的能与水互溶的极性调整剂。气相色谱检测器灵敏度的测试及混合物定性、定量分析 实验原理 色谱法是一种高效分离技术。色谱法是根据不同物质在互不相溶的两相中具有不同的分配系数。当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行反复多次的分配。使得有些分配系数只有微小差异的组分产生很大的分离效果，从而达到彼此分离。气相色谱定性方法-标准样品对照法 在相同的色谱固定相和操作条件下，同一种物质应具有相同的保留值。用标准样保留值对各色谱峰进行定性，所以需要标准样品。气相色谱的定量方法-归一化法 miCi%100%m1m2Amnfi'Ai'(fiAi)t1n100% fi'正己烷0.89 环己烷0.94 正戊烷0.88 氯仿1.41 思考题 1.使用热导检测器能否先接通电源在开载气，为什么？ 不能，防止热导检测器里的热敏元件被氧化，色谱仪开机后就升温了，而固定液和检测器在高温下与空气中的发生作用，先通载气，是起保护作用的。 2.如何选择适当桥电流和载气种类以提高热导池检测器灵敏度？ ①桥电流：由于热导池的灵敏度与桥电流的三次方成正比，因此提高桥电流可以明显提高热导池检测器的灵敏度。但桥电流过高，将会使热丝处于灼热状态，可能引起基线不稳，数据精度降低，热丝还可能由于温度过高而氧化烧毁，所以当使用热导系数较大的载气，如H2或He时，桥电流可控制在180~200mA，当使用热导系数较小的氮气等作载气时，其桥电流可控制在80~120mA ②载气种类：由于热导池的检测原理是基于不同物质有不同导热系数，所以载气的导热系数对热导池的灵敏度有相当的影响，即载气与试样的导热系数相差较大，其灵敏度越高。由于一般物质的导热系数都较小，因此选择导热系数大的载气，在相同的电桥电流下，热丝温度会较低，电桥不平衡电压信号相对较大，可使热导池的灵敏度相对提高，因此采用氢气或氦气做载气，如果采用氮气做载气，由于氮气与被测组分导热系数的差别小，会使灵敏度较低。3.进样操作应注意哪些事项？一定色谱条件下，进样量大小是否会影响色谱峰保留时间？ 用微量进样器进样时，切记防止用力过猛，避免折弯针柄。进样和拔针均动作迅速。正确的进样方法是：取样后，一手持注射器（防止气化室的高气压将针芯吹出），另一只手保护针尖（防止插曲隔壁时弯曲）。先小心地将注射针头穿过隔壁。随即快速将注射器插到底，并将样品注入气化室。 进样量大小基本不会改变色谱峰保留时间。对于同一样品，进样量大小在其他色谱条件不变的条件下，保留时间基本不会变，而进样量大小改变的是峰高及峰面积大小，当进样量大到过载，出现峰宽改变，进而出现前伸或拖尾时，保留时间会改变很小，可以忽略。 紫外吸收光谱测定蒽醌试样中蒽醌含量和摩尔吸收系数 实验原理 1.测定波长的选择：利用紫外吸收光谱进行定量分析时，必须选择合适的测定波长。由于在蒽醌试样中含有邻苯二甲酸酐，为了避开其干扰，选用323nm波长作为测定波长。在此波长处蒽醌中有一中等强度的吸收峰，而邻苯二甲酸酐基本无吸收。 2.测定波长的选择：依据A＝εbc等量关系式，在选定波长下，以乙醇为参比溶液，测定蒽醌标准溶液系列及蒽醌试液的吸光度，以蒽醌标准溶液的吸光度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线，根据蒽醌试液的吸光度，在标准曲线上查得对应的浓度。3.摩尔吸收系数：摩尔吸收系数ε是衡量吸光度定量分析方法灵敏度的重要指标，可利用求标准曲线斜率的方法求得。思考题 1.为什么选用323nm而不选用251nm波长作为蒽醌定量分析的测定波长？ 在蒽醌试样中含有邻苯二甲酸酐，如果是单一溶液，则选择最大吸收峰处的波长（即251nm）处进行测定，但蒽醌中混有杂质且在251nm波长附近有邻苯二甲酸酐的强吸收峰λmax，为避免干扰，选用323nm。直接电位法测定自来水中含氟量—— 标准曲线法和一次标准加入法 实验原理 以氯离子选择电极为指示电极（负极Ewe）饱和甘汞电极为参比电极（正极Esce），插在含有氟离子的溶液中，组成电池，根据测得的电池电动势E，在一定条件下与氟离子活度的对数值呈线性关系，测量时，25℃条件下： EEEESCEEweESCE(K0.059lgaF)(ESCEK)0.059lgaF EK'SlgaF acEK'SlgaF EKSlgSlgCF 温度不变，总离子强度I一定时，也一定 当溶液的总离子强度不变时，活度系数不变，上式可改写为： EKSlgSlgCF EK'SlgCF EKS(lgCF)因此在一定条件下，电池电动势与试液中的氯离子浓度的对数成线性关系，可用标准曲线法和标准加入法测定 思考题 本实验中加入总离子强度调节缓冲溶液的目的是什么？ 1、维持试液和标准溶液恒定的离子强度，使活度系数恒定； 2、维持溶液在适宜的pH范围内，满足离子电极的要求； 3、使被测离子释放成为可检测的游离离子，掩蔽干扰离子。 测F-过程所使用的TISAB典型组成：1mol/L的NaCl，使溶液保持较大稳定的离子强度；0.25mol/L HAc和0.75mol/L NaAc，使溶液pH值在5左右：0.001mol/L的柠檬钠，掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子 火焰原子吸收光谱法灵敏度和来自自来水中钙镁侧定 实验原理 原子吸收光谱法是将待测元素的分析溶液净喷雾器雾化后，在高温下进行待测组分的原子化使其竭解离基态原子。锐线光源-空心阴极灯发出待测元素特征波长的白光辐射，经过原子蒸汽时，一部分被基态原子吸收，经单色器分光后，再通过检测系统检测，测得吸收前后特征辐射强度变化，从而测得其吸光度。 在使用锐线光源下，基态原子蒸汽对共振线的吸收符合朗伯-比尔定律：AlgI0KLN0。式中A为吸光度，I0为入射光强度，I为经原子I蒸气吸收后透射光强度，K为吸光系数，L为辐射光穿过原子蒸气的光程长度，N0为基态原子密度。 当试样原子化时，火焰的温度低于3000K时，对大多数元素来讲，原子蒸气中基态原子数目实际接近于原子总数，一定实验条件下，待测元素的原子总数与该元素在试样中的浓度成正比，则式子可写作A=K’C。用A-C标准曲线法或标准加入法，可以求算出元素的含量。由原子吸收法灵敏度的定义，按下式计算其灵敏度S：S=C*0.0044/A(mg/L)思考题 1、影响原子吸收吸光度大小的因素有哪些？测定前仪器都需要哪些最佳化调节？ ①影响原子吸收吸光度大小的因素有：火焰高度、燃气比例、灯电流、通带宽度和波长等。 ②(1)元素的最佳反应高度由其在火焰不同区域分布的基态原子数目来决定，元素不同，最佳反应高度也不相同，因此必须对各元素适宜的燃料器高度进行优化，以达到最佳的测试效果。 (2)吸光度的大小实际上是与待测元素的基态原子数成正比的，乙炔流量取决于燃气比例。 (3)灯电流的大小也影响吸光度。灯电流太小，吸光度下降，无法得到可观的检测信号。灯电流太高，不但可能产生自吸效应，使吸光度降低，灵敏度降低，而且会缩短空心阴极灯的使用寿命。因此一般灯电流选额定电流的40%左右，光电倍增管电压以200~500V最佳 2、与ICP-AES仪器相比，你认为原子吸收有哪些不足之处？他的特点是什么？ 与ICP-AES相比：①原子吸收不能多元素同时进行分析，测定元素不同，必须更换光源灯，麻烦。 ②原子吸收光谱法难以测定难熔元素的灵敏度 ③还不能测定共振线处于真空紫外区域的元素，如磷、硫等 ④标准工作曲线线性范围窄（一般在一个数量级范围），精密度下降。特点：①选择性强。因为原子吸收带宽很窄的缘故，因此测定比较快速简便，并有条件实现自动化操作 ②灵敏度高，原子吸收光谱法时目前最灵敏的方法之一，火焰原子吸收法的灵敏度是ppm到ppb级，常规分析中大多数均能达到ppm数量级，如果采用特殊手段，如预富集，还可以进行ppb数量级浓度范围测定，该方法灵敏度高，缩短分析周期，加快测量进程，需进样量少。③分析范围广。在原子吸收光谱分析中，只要化合物解离成原子就行了，不必激发。 循环伏安法 实验原理 循环伏安法是在电极上施加一个线性扫描电压，当从起始电位达到某设定的终止电位后，再反向扫描至起始电位，形成一个循环。进行正向扫描时，若溶液中存在氧化态，电极上将发生还原反应OxneRed。 反向扫描时，电极上生成的还原态将发生氧化反应RedOxne 对可逆体系：(1)ipa/ipc=1(2)还原峰电位和氧化峰电位电位差EEpaEpc0.059V n思考题 铁氰化钾与抗坏血酸的循环伏安图有什么不同？能得出什么结论？ 铁氰化钾循环伏安图有还原和氧化峰，且两个峰在起始和终止电压处构成一个首尾相连的循环，说明铁氰化钾构成的电池可以多次充电放电。 而抗坏血酸的循环伏安图只有一个氧化峰，构不成循环。 说明铁氰化钾与抗坏血酸的溶质电池，只能用一次，不能循环使用。 分子光谱法：UV-VIS、IR、F 原子光谱法：AAS 电化学分析法：电位分析法、电位滴定 色谱分析法：GC、HPLC 质谱分析法：MS、NRS ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同？ 经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理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，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。 ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影响 应用要求：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 应用要求：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰 1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系 吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需要的能量满足ΔE=hv的关系时，将产生吸收光谱。M+hv→M* 2、带光谱和线光谱 带光谱：是分子光谱法的表现形式。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生。线光谱：是原子光谱法的表现形式。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的。 2、原子吸收定量原理：频率为ν的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收，使透射光强度减弱。 3、谱线变宽的因素(P-131)： ⑴多普勒（Doppler）宽度ΔυD：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。Doppler宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。⑵压力变宽ΔυL（碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 外界压力愈大，浓度越高，谱线愈宽。⒈引起谱线变宽的主要因素有哪些？ ⑴自然变宽：无外界因素影响时谱线具有的宽度 ⑵多普勒（Doppler）宽度ΔυD：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。⑶.压力变宽ΔυL（碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 ⑷自吸变宽：光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。⑸场致变宽(field broadening)：包括Stark变宽(电场)和Zeeman 变宽(磁场)⒉火焰原子化法的燃气、助燃气比例及火焰高度对被测元素有何影响？ ①化学计量火焰：由于燃气与助燃气之比与化学计量反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰, 温度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的测定。 ②贫燃火焰：指助燃气大于化学计量的火焰，它的温度较低，有较强的氧化性，有利于测定易解离，易电离元素,如碱金属。③富燃火焰：指燃气大于化学元素计量的火焰。其特点是燃烧不完全，温度略低于化学火焰，具有还原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多，背景高。 ④火焰高度：火焰高度不同，其温度也不同；每一种火焰都有其自身的温度分布；一种元素在一种火焰中的不同火焰高度其吸光度值也不同；因此在火焰原子化法测定时要选择适合被测元素的火焰高度。 ⒊原子吸收光谱法中的干扰有哪些？如何消除这些干扰？ 一．物理干扰：指试样在转移、蒸发和原子化过程中，由于其物理特性的变化而引起吸光度下降的效应，是非选择性干扰。 消除方法：①稀释试样；②配制与被测试样组成相近的标准溶液；③采用标准化加入法。二．化学干扰：化学干扰是指被测元原子与共存组分发生化学反应生成稳定的化合物，影响被测元素原子化，是选择性干扰，一般造成A下降。 消除方法：(1)选择合适的原子化方法：提高原子化温度，化学干扰会减小，在高温火焰中P043-不干扰钙的测定。 （2）加入释放剂（广泛应用） （3）加入保护剂：EDTA、8—羟基喹啉等，即有强的络合作用，又易于被破坏掉。（4）加基体改进剂（5）分离法 三.电离干扰：在高温下原子会电离使基态原子数减少, 吸收下降, 称电离干扰，造成A减少。负误差 消除方法：加入过量消电离剂。（所谓的消电离剂, 是电离电位较低的元素。加入时, 产生大量电子, 抑制被测元素电离。）四.光谱干扰： 吸收线重叠： ①非共振线干扰：多谱线元素－－减小狭缝宽度或另选谱线 ②谱线重叠干扰－－选其它分析线 五.背景干扰：背景干扰也是光谱干扰，主要指分子吸与光散射造成光谱背景。（分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射吸收，分子吸收是带光谱。光散射是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光产生散射，造成透过光减小，吸收值增加。背景干扰，一般使吸收值增加。产生正误差。）消除方法： ⑴用邻近非共振线校正背景 ⑵连续光源校正背景（氘灯扣背景）⑶Zeaman 效应校正背景 ⑷自吸效应校正背景 第3章 紫外-可见分光光度法(P21)3.1.5 影响紫外-可见光谱的因素：溶剂的影响 极性：水>甲醇>乙醇>丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>二氯甲烷>苯>四氯化碳>己烷>石油醚 3.2 光的吸收定律 Lambert-Beer 定律：A =k c l =-lgT = lgI0 / I l—cm，c--mol/L，k 值称为摩尔吸光系数—ε（L·mol-1·cm-1）A =εlc 3.4 分析条件的选择 单光束分光光度计 特点：只有一条光束 单波长双光束分光光度计 特点：在同一台仪器中使用两个完全相同的光束。双波长分光光度计：不需要参比溶液 透光率读数的影响： 1、分子光谱是如何产生的？它与原子光谱的主要区别是什么？ 分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱 它与原子光谱的主要区别在于表现形式为带光谱。 （原子光谱是由原子外层或内层电子 能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。） 2、试说明有机化合物紫外光谱产生的原因。机化合物紫外光谱的电子跃迁有哪几种类型？吸收带有哪几种类型？ 有机化合物分子的价电子在吸收辐射并跃迁到高能级后所产生的吸收光谱。 机化合物紫外光谱电子跃迁常见的4种类型：σ→σ*，n→σ*，π→π*，n→π* ①饱和有机化合物：σ→σ* 跃迁，n→σ*跃迁 ②不饱和脂肪族化合物：π→π*，n→π* ③芳香族化合物：E1和E2带，B带 3、在分光光度法测定中，为什么尽可能选择最大吸收波长为测量波长？ 因为选择最大吸收波长为测量波长，能保证测量有较高的灵敏度，且此处的曲线较为平坦，吸光系数变化不大，对beer定律的偏离较小。 4、在分光光度测量中，引起对Lambrt-Beer定律偏离的主要因素有哪些？如何克服这些因素对测量的影响？ 偏离Lambert-Beer Law 的因素主要与样品和仪器有关。（1）与测定样品溶液有关的因素 浓度：当l不变，c > 0.01M 时, Beer定律会发生偏离。 溶剂：当待测物与溶剂发生缔合、离解及溶剂化反应时，产生的生成物与待测物具有不同的吸收光谱，出现化学偏离。 光散射：当试样是胶体或有悬浮物时，入射光通过溶液后，有一部分光因散射而损失，使吸光度增大，Beer定律产生正偏差。（2）与仪器有关的因素 单色光：Beer定律只适用于单色光，非绝对的单色光，有可能造成Beer定律偏离。谱带宽度：当用一束吸光度随波长变化不大的复合光作为入射光进行测定时，吸光物质的吸光系数变化不大，对吸收定律所造成的偏离较小。对应克服方法： ①c ≤ 0.01M ②避免使用会与待测物发生反应的溶剂 ③避免试样是胶体或有悬浮物 ④在保证一定光强的前提下，用尽可能窄的有效带宽宽度。⑤选择吸光物质的最大吸收波长作为分析波长 5、极性溶剂为什么会使π→π*跃迁的吸收峰长移，却使n→π*跃迁的吸收峰短移？ 溶剂极性不同会引起某些化合物吸收光谱的红移或蓝移，称溶剂效应。在π→π*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性溶剂时，由于溶剂与溶质相互作用，激发态π*比基态π能量下降更多，因而使基态与激发态间能量差减小，导致吸收峰红移。在n→π*跃迁中，基态n电子与极性溶剂形成氢键，降低了基态能量，使激发态与基态间能量差增大，导致吸收峰蓝移。 第五章 分子发光分析法（P88） 1.荧光和磷光的产生：具有不饱和基团的基态分子受光照后，价电子跃迁产生荧光和磷光。2.激发光谱和发射光谱： 激发光谱：将激发光的光源用单色器分光，测定不同波长照射下所发射的荧光强度（F），以F做纵坐标，激发光波长λ做横坐标作图。激发光谱反映了激发光波长与荧光强度之间的关系。 发射光谱：固定激发光波长，让物质发射的荧光通过单色器，测定不同波长的荧光强度，以荧光强度F做纵坐标，荧光波长λ做横坐标作图。荧光光谱反映了发射的荧光波长与荧光强度的关系。 3.荧光和分子结构的关系 发射荧光的物质应同时具备以下两个条件： 物质分子必须具有能够吸收紫外或可见光的结构，并且能产生π→π* 或 n→π* 跃迁。 荧光物质必须有较大的荧光量子产率。 （1）跃迁类型：π→π*较n→π*跃迁的荧光效率高。 （2）共轭结构：凡是能提高π电子共轭度的结构，都会增大荧光强度，并使荧光光谱长移。（3）刚性平面：分子的刚性及共平面性越大，荧光量子产率就越大。 （4）取代基效应：在芳香化合物的芳香环上，给电子基团增强荧光，吸电子基团减弱荧光。荧光分析法的特点 优点：灵敏度高（提高激发光强度，可提高荧光强度），达ng/ml；选择性强（比较容易排除其它物质的干扰），重现性好；取样少。 缺点：许多物质本身不能发射荧光，因此，应用不够广泛。荧光分析法与UV-Vis法的比较 相同点：都需要吸收紫外-可见光，产生电子能级跃迁。 不同点： 荧光法测定的是物质经紫外-可见光照射后发射出的荧光的强度(F);UV-Vis法测定的是物质对紫外-可见光的吸收程度(A);荧光法定量测定的灵敏度比UV-Vis法高。 1、名词解释： 单重态：当基态分子的电子都配对时，S = 0，多重性 M=1，这样的电子能态称为单重态。单重电子激发态：当基态分子的成对电子吸收光能之后，被激发到某一激发态上。如果它的自旋方向不变，S=0，M=1，这时的激发态叫单重电子激发态。 三重态：若通过分子内部的一些能量转移，或能阶间的跨越，成对电子中的一个电子自旋方向倒转，使两个电子自旋方向相同而不配对，这时S=1，M=3，这种电子激发态称三重电子激发态（三重态） 系间跨越：指的是不同多重度状态间的一种无辐射跃迁过程。振动弛豫： 内转换：指的是相同多重度等能态间的一种无辐射跃迁过程。 量子产率：也称荧光效率或量子效率，其值在0~1之间，它表示物质发射荧光的能力。荧光猝灭：指荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子相互作用引起荧光强度降低或荧光强度与浓度不呈线性关系的现象。重原子效应： 第4章 红外吸收光谱法(IR)P53 IR 与 UV-Vis 的比较 相同点：都是分子吸收光谱。不同点： UV-Vis 是基于价电子能级跃迁而产生的电子光谱;主要用于样品的定量测定。 IR 则是分子振动或转动能级跃迁而产生的吸收光谱;主要用于有机化合物的定性分析和结构鉴定。 ★4.2 基本原理 吸收峰由何引起？每个基团或化学键能产生几个吸收峰？都出现在什么位置？不同吸收峰为什么有强有弱？ 物质分子产生红外吸收的基本条件 （1）分子吸收的辐射能与其能级跃迁所需能量相等；（2）分子发生偶极距的变化（耦合作用）。 只有发生偶极矩变化的振动才能产生可观测的红外吸收光谱，称红外活性。分子振动自由度：多原子分子的基本振动数目，也是基频吸收峰的数目。为什么实际测得吸收峰数目远小于理论计算的振动自由度？ ①没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收，即非红外活性； ②相同频率的振动吸收重叠，即简并； ③仪器分辨率不够高； ④有些吸收带落在仪器检测范围之外。4.2.5 分子振动频率（基团频率）1.官能团具有特征频率 基团频率：不同分子中同一类型的基团振动频率非常相近，都在一较窄的频率区间出现吸收谱带，其频率称基团频率。基团频率区（也称官能团区）：在4000～1300cm-1 范围内的吸收峰，有一共同特点：既每一吸收峰都和一定的官能团相对应，因此称为基团频率区。在基团频率区，原则上每个吸收峰都可以找到归属。 主要基团的红外特征吸收峰（P59～63）（4000 ～ 400 cm-1）★1900～1200cm-1：双键伸缩振动区羰基（C=O）：1650～1900cm–1。在羰基化合物中，此吸收一般为最强峰。 红外谱图解析顺序：先看官能团区，再看指纹区。1.产生红外吸收光谱的条件 2.分子基本振动类型和振动自由度 3.影响吸收峰强度的因素 4.基团频率及谱图解析 5.影响基团频率的因素 干涉仪：是FT-IR光谱仪的核心部件，作用是将复色光变为干涉光。4.5 红外光谱法的应用 一、定性分析 已知物的鉴定--谱图比对，未知物结构的确定，收集试样的有关数据和资料，确定未知物的不饱和度（P71） 不饱和度有如下规律： 链状饱和脂肪族化合物不饱和度为0； 一个双键或一个环状结构的不饱和度为1； 一个三键或两个双键及脂环的不饱和度为2； 一个苯环的不饱和度为4。 二、定量分析 理论依据：朗伯-比尔定律 优点： （1）有许多谱带可供选择，有利于排除干扰；（2）气、液、固均可测定。 1.分子产生红外吸收的条件是什么？ （1）分子吸收的辐射能与其能级跃迁所需能量相等；（2）分子发生偶极距的变化（耦合作用）。 2.何谓特征吸收峰？影响吸收峰强度的主要因素是什么？ 能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称基团频率，其所在位置称特征吸收峰。①与分子跃迁概率有关，②与分子偶极距有关（P59）3.红外谱图解析的三要素是什么？ 红外谱图解析三要素：位置、强度、峰形。4.解释名词：基团频率区 指纹区 相关峰 5.如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃、炔烃？ 利用基团的红外特征吸收峰区别： 烷烃：饱和碳的C-H吸收峰< 3000cm –1，约3000~2800 cm –1 烯烃、炔烃：不饱和碳的C-H吸收峰> 3000cm-1，C = C 双键：1600～1670cm–1 C≡C-叁键：2100~2260 cm–1 6.红外光谱法对试样有哪些要求？（1）单一组分纯物质，纯度 > 98%；（2）样品中不含游离水； （3）要选择合适的浓度和测试厚度。 7.简述振动光谱的特点以及它们在分析化学中的重要性。 优点：特征性强,可靠性高、样品测定范围广、用量少、测定速度快、操作简便、重现性好。局限性：有些物质不能产生红外吸收；有些物质不能用红外鉴别； 有些吸收峰，尤其是指纹峰不能全部指认；定量分析的灵敏度较低。第十九章 质谱法（P400）思考题 2.质谱仪由哪几部分组成？各部分的作用是什么？（划出质谱仪的方框示意图）进样系统：高效重复地将样品引到离子源中并且不能造成真空度的降低。离子源：将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。 质量分析器：依据不同方式，将样品离子按质荷比m/z分开。检测器：检测来自质量分析器的离子流并转化成电信号。显示系统：接收来自检测器的电信号并显示在屏幕上。 真空系统：保证质谱仪离子产生及经过的系统处于高真空状态。 3.离子源的作用是什么？试述EI（电子电离源）和CI（化学电离源）离子源的原理及特点。离子源：将进样系统引入的气态样品分子转化成离子。EI（电子电离源）原理：失去电子 特点：电离效率高,灵敏度高；离子碎片多,有丰富的结构信息；有标准质谱图库；但常常没分子离子峰；只适用于易气化、热稳定的化合物。CI（化学电离源）原理：离子加合 特点：准分子离子峰强, 可获得分子量信息；谱图简单；但不能进行谱库检索, 只适用于易气化、热稳定的化合物 4.为何质谱仪需要高真空? 质谱仪需要在高真空下工作：10-4 ∼10-6 Pa ①大量氧会烧坏离子源的灯丝； ②用作加速离子的几千伏高压会引起放电； ③引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化;④影响灵敏度。 5.四极杆质量分析器如何实现质谱图的全扫描分析和选择离子分析? ①当U/V维持一个定值时，某一U或V值对应只有一个离子能稳定通过四极杆； ②连续改变U或V值，可得到一张全扫描图，此谱图可用于定性； ③固定一个或多个U值，可得到高灵敏度的分析结果，此方法用于定量分析。第十五章 色谱法引论(P300)2.按固定相外形不同色谱法是如何分类的？ 是按色谱柱分类： ①平面色谱法：薄层色谱法、纸色谱法 ②柱色谱法：填充柱法、毛细管柱色谱法 6.分配系数在色谱分析中的意义是什么？ ①K值大的组分,在柱内移动的速度慢，滞留在固定相中的时间长，后流出柱子； ②分配系数是色谱分离的依据； ③柱温是影响分配系数的一个重要参数。7.什么是选择因子？它表征的意义是什么？ 是A，B两组分的调整保留时间的比值α= t’r（B）/t’r（A）＞1 意义：表示两组分在给定柱子上的选择性，值越大说明柱子的选择性越好。8.什么是分配比（即容量因子）？它表征的意义是什么？ 是指在一定温度和压力下，组分在两相分配达到平衡时，分配在固定相和流动相的质量比。K=ms/mm 意义：是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数； 同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的 15.分离度可作为色谱柱的总分离效能指标。第十六章 气相色谱法(P318)1.气相色谱法适合分析什么类型的样品? 适用范围：热稳定性好，沸点较低的有机及无机化合物分离。2.哪类固定液在气相色谱法中最为常用? 硅氧烷类是目前应用最广泛的通用型固定液。（使用温度范围宽(50～350℃)，硅氧烷类经不同的基团修饰可得到不同极性的固定相。）3.气相色谱法固定相的选择原则？ 相似相溶原则 ①非极性试样选用非极性固定液，组分沸点低的先流出； ②极性试样选用极性固定液，极性小的先流出 ③非极性和极性混合物试样一般选用极性固定液，非极性组分先出； ④能形成氢键的试样一般选择极性大或是氢键型的固定液，不易形成氢键的先流出。6.气相色谱法各检测器适于分析的样品? 热导检测器： 通用 浓度型 所有 氢火焰检测器： 通用 质量型 含碳 电子捕获检测器：选择 浓度型 电负性 火焰光度检测器：选择 质量型 硫、磷 7.气相色谱法常用的定量分析方法有哪些？各方法的适用条件。（1）外标法 适用条件：对进样量的准确性控制要求较高；操作条件变化对结果准确性影响较大；操作简单，适用于大批量试样的快速分析。（2）归一化法 适用条件：仅适用于试样中所有组分全出峰的情况；操作条件的变动对测定结果影响不大；归一化法简便、准确。 （3）内标法（内标标准曲线法） 适用条件：试样中所有组分不能全部出峰时；定量分析中只要求测定某一个或几个组分；样品前处理复杂 第17章 高效液相色谱法(HPLC)P348 2、现代高效液相色谱法的特点： (1)高效；(2)高压；(3)高速；(4)高灵敏度 3、色谱分离的实质： 色谱分离的实质是样品分子（即溶质）与溶剂（即流动相或洗脱液）以及固定相分子间的作用，作用力的大小，决定色谱过程的保留行为。 5、高压输液泵 性能：⑴足够的输出压力 ⑵输出恒定的流量 ⑶输出流动相的流量范围可调节 ⑷压力平稳,脉动小 6、在线脱气装置 在线脱气、超声脱气、真空脱气等 作用：脱去流动相中的溶解气体。流动相先经过脱气装置再输送到色谱柱。脱气不好时有气泡，导致流动相流速不稳定，造成基线飘移，噪音增加。 7、梯度洗脱装置 以一定速度改变多种溶剂的配比淋洗，目的是分离多组容量因子相差较大的组分。作用:缩短分析时间,提高分离度,改善峰形,提高监测灵敏度 8、影响分离的因素 影响分离的主要因素有流动相的流量、性质和极性。 9、选择流动相时应注意的几个问题：（1）尽量使用高纯度试剂作流动相。 （2）避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子。（3）试样在流动相中应有适宜的溶解度。（4）流动相同时还应满足检测器的要求。 10、提高柱效的方法(降低板高)： ①固定相填料要均一，颗粒细，装填均匀。 ②流动相粘度低。 ③低流速。 ④适当升高柱温。 11、固定相的选择： 液相色谱的固定相可以是吸附剂、化学键合固定相（或在惰性载体表面涂上一层液膜）、离子交换树脂或多孔性凝胶；流动相是各种溶剂。被分离混合物由流动相液体推动进入色谱柱。根据各组分在固定相及流动相中的吸附能力、分配系数、离子交换作用或分子尺寸大小的差异进行分离。 12、高效液相色谱法的分离机理及分类 类 型 主要分离机理 吸附色谱 吸附能，氢键 分配色谱 疏水分配作用 尺寸排斥色谱 溶质分子大小 离子交换色谱 库仑力 13、反相色谱的优点 易调节k或a 易分离非离子化合物，离子化合物和可电离化合物 流动相便宜 可预言洗脱顺序 适宜梯度洗脱 第十章 电分析化学引论（P218） 4、盐桥： 组成和特点：高浓度电解质溶液 正负离子迁移速度差不多（饱和KCl溶液+3%琼脂所成凝胶）盐桥的作用： 1）防止两种电解质溶液混和，消除液接电位，确保准确测定。2）提供离子迁移通道（传递电子）。 5、被测电极的电极电位：以标准氢电极为负极，被测电极为正极组成电池，所测电池的电动势。 6、指示电极和参比电极应用： 测得电动势计算出待测离子的活度或浓度；主要用于测定过程中溶液本体浓度不发生变化的体系。 7、金属︱金属离子电极（银、铜、锌、汞）√（铁、钴、镍、铬）× 8、参比电极—甘汞电极： 特 点： a．制作简单、应用广泛； b．使用温度较低且受温度影响较大； c．当温度改变时，电极电位平衡时间较长； d． Hg(Ⅱ)可与一些离子发生反应。 11、膜电极： 特点（区别以上三种——第一、二和三类电极）： 1）无电子转移，靠离子扩散和离子交换生膜电位 2）对特定离子具有响应，选择性好 12、中性载体膜电极： 中性载体：电中性、具有中心空腔的紧密结构的大分子化合物。例如：颉氨霉素、抗生素、冠醚等；典型组成为：离子载体1％，非极性溶剂66％，PVC33％ 13、酶电极：指示电极表面覆盖了一层酶活性物质，发生酶的催化反应。 应用：选择性相当高，用于有机及生物物质分析 缺点：酶的精制困难，且寿命较短 14、直接电位法的优点： (1)设备简单、操作方便； (2)电极响应快，直接显示离子的浓度； (3)样品不需预处理； (4)用于微量分析； (5)实现连续和自动分析。 15、直接电位法的缺点：(1)误差较大； (2)电极的选择性不理想； (3)电极的品种少； (4)重现性差。 16、电位滴定法：利用电极电位的突跃指示滴定终点的滴定分析方法。关键：选择指示电极 比较AAS与UV—VIS的异同。 相同点都是光谱的类型，实质也都是吸收光谱。 但是AAS是包含了紫外和可见波段，通过锐线光源发射特定波长的光，让物质吸收。UV—VIS是用氘灯或是钨灯发射连续波长的光，其中某个波长被待测物吸收。AAS：原子光谱，线光谱 UV—VIS：分子光谱，带光谱 1.根据所学仪器分析方法，分析下列对象：（1）鱼肉中的Hg(～x ug/mL)；(2)废水中Fe、Mn、Al、Ni、Co、Cr(10-6~10-3)；(3)电厂用水中离子含量；（4）生物体中的电化学过程研究；(5)萘和甲基萘；(6)喹啉和异喹啉；（7）水果中的残留有机磷农药。1.（1）冷原子蒸气法；（2）ICP-AES；（3）电导分析法或离子交换法；（4）伏安法；(5)液液相色谱或气液分配色谱；（6）液固色谱；（7）气相色谱—火焰光度检测器 《聚合物近代仪器分析》--期末考试重点总结 海大09级 紫外光谱 【重点内容】 1、基本概念 紫外光谱：是一种波长范围在200-400nm之间，根据电子跃迁方式的差异来鉴别物质的吸收光谱。导致吸收光的波长范围的不同，吸收光的几率不同。 吸收光谱：是由于光与分子发生相互作用，分子能吸收光能从低能级跃迁到高能级而产生的光谱（红外、紫外） 发散光谱：是由于分子有高能级回复到低能级释放出光能形成的光谱（荧光） 散射光谱：是由于当光被散射时，随着分子内能级的跃迁，散射光频率发生变化形成的光谱（拉曼） 发色团：具有双键结构，能对紫外或可见光有吸收作用，产生 和 跃迁的集团 助色团：本身不具有生色作用，但与发色集团相连时，通过非键电子的分配，扩散了发色团的共轭效应，从而影响发色团的吸收波长，增大了其吸收系数的一类集团。 2、主要规律 1）光吸收定律 吸光度A： A= lg（I0/I）= lg（1/T）=εCl I0入射光强 I透射光强 T透光率 ε吸光系数 C溶液浓度 l样品槽厚度 2）电子跃迁类型 σ—σ*能量大，吸收波长小于150nm的光子，真空紫外区 n--σ* 含O、N、S和卤素等杂原子的饱和烃的衍生物发生此类跃迁 150-250nm π—π* 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类发生此类跃迁，紫外区 n—π* 分子中孤对电子和π键同时存在时，大于200nm，吸收系数小，为10-100 d-d 跃迁：过渡金属络合物溶液中 电荷转移跃迁：吸收谱带强度大，吸收系数一般大于10 000 3）UV的谱带种类 R吸收带：双键+孤对电子 K吸收带：共轭 B吸收带：芳香化合物及杂环芳香化合物的特征谱带，容易反应精细结构 E吸收带 4）影响紫外光谱最大吸收峰位移的主要因素 最大吸收波长λmax，吸光系数εmax 【补充内容】 光谱分析法：当光照射到物体上时，电磁波的电矢量就会与被照射物体的原子核分子发生相互作用引起被照体内分子运动状态发生变化，并产生特征能级之间跃迁分析方法。 紫外光谱特点： 1）反应分子中价电子能级跃迁情况，主要用于共轭体系（共轭烯烃和不饱和羰基化合物）及芳香化合物的分析 2）光谱较简单，峰形较宽，定性分析较少 3）共轭体系的定量分析，灵敏度高 极性溶液：使n—π*跃迁向低波移，称为蓝移;π—π*向高波移，红移 酸性：蓝移，碱性：红移 红外光谱 【重点内容】 1、基本概念 红外光谱：是由于分子内原子核之间振动和转动能级的跃迁而形成的吸收光谱。 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，用符号ν表示 弯曲振动：原子垂直于价键方向振动，使得分子内键角发生变化的振动，用ν表示 基频吸收：处于基态的具有红外活性的分子振动，被红外辐射激发后，跃迁到第一激发态所产生的红外吸收 倍频吸收：非线性谐振的分子振动时，除基频跃迁外，发生由基态到第二或第三激发态的跃迁所产生的红外吸收 2、主要规律 1）红外光谱产生的条件 辐射应具有能满足分子产生振动跃迁所需的类型 辐射与分子间有相互耦合作用 2）IR谱带强度和吸收频率受哪些因素影响 诱导效应：吸电基是吸收峰向高频移（蓝移），供电基（红移） 共轭效应：电子云平均化（红移） 环的张力作用：环减小，张力增大（蓝移） 氢键作用：使正常共价键伸长，键能降低，频率降低（红移），谱线变宽 耦合效应：振动耦合，相同的两个基团相邻时且振动频率相近时，可能发生耦 合，引起吸收峰裂分，一个移向高频，一个移向低频 3）熟悉主要官能团的特征谱线 【补充内容】 红外光谱的三要素：谱峰位置、形状、强度 a.谱峰位置：即谱带的特征振动频率，定性分析 b.谱带形状：研究分子内是否存在缔合以及分子的对称性旋转异构、互变异构 c.谱带强度：与分子振动时偶极矩的变化率有关，定量分析的基础 荧光、拉曼光谱 【重点内容】 1、基本概念 荧光：当电子从最低单线态S1回到单线基态S0时，发射出光子，陈称为荧光 磷光：当电子从最低单线态S1进行系间窜越到最低激发三线态T1，再从T1回到单 线基态S0时，发射出光子，称为磷光 拉曼散射：当光透过样品被散射时，光子与样品分子之间发生非弹性碰撞，有能量 交换，这种散射叫做拉曼光谱散射 瑞利散射：当光透过样品被散射时，光子与样品分子之间发生弹性碰撞，没有能量 交换 2、主要规律 1）荧光和磷光光谱的产生原理及现象特点 a.荧光：寿命一本为10-8-10-10s，停止光照，荧光熄灭 b.磷光：波长较长，寿命可达数秒至十秒，停止光照后会在短时间内发射，常在低温测量，比荧光弱 2）红外光谱和拉曼光谱的共同性与差异 相同点：a.同属分子振动光谱，波数范围相同； b.红外中定性三要素对其也适用 不同点：a.红外较适合高分子侧基和端基，特别是一些极性基团的测定，而拉曼对研究骨架特征特别有效 b.对具有对称中心的基团的非对称振动而言，红外是活性，而拉曼是非活性，反之，对称振动，红外是非活性，拉曼是活性；对无对称中心基团，都是活性 【补充内容】 四个量子数：主量子数n，磁量子数m，角量子数l，自旋量子数ms 统一物质在相同条件下观察到的各种荧光，其波长相同，只是发光途径和寿命不同。 物质确定，能级确定 斯托克斯线：在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，散射能量减少，此时 (ν0-ΔE/h)处产生的散射光线叫·。若获得能量，叫反斯托拉斯线。 拉曼位移：斯托拉斯线或反斯托拉斯线与入射频率之差 核磁共振 【重点内容】 1、基本概念 核磁共振：是通过将样品置于强磁场中，然后用射频元辐射样品，是具有磁矩的原子核发生磁能级的共振跃迁而形成吸收波谱 屏蔽效应：当原子核处于外磁场中时，核外电子运动产生感应磁场，就像形成一个磁屏蔽，使外磁对原子核的作用减弱了，即实际作用在原子核上的磁场为H0(1-σ)，而不是H0，σ称为屏蔽常数 化学位移：共振发生变化，在谱图上反应为波峰位置的移动，称为化学位移 磁各向异性效应（电子环流效应）： 耦合常数：分裂峰之间的距离，一般用J表示，单位为Hz 3、主要规律 1）核磁共振的条件 核有自旋（核磁距）：自旋量子数I不等于零（质量数和原子序数不同为偶数） 外磁场，能级裂分 照射频率满足：ν=γh0/(2π)2）影响化学位移的主要因素 电子云密度升高，屏蔽效应上升，核磁共振发生在高场，化学位移减小 氧的电负性升高，氢原子周围电子云密度下降，移向低场，化学位移增大 电子环流效应： 氢键：能使较低场发生共振。升温或稀释溶剂，高场移动，加入氘，消失 溶剂效应：在氢谱测定中不能用带氢的溶剂，若必须测，用氘带试剂 3）常见基团的化学位移 4）1H-NMR谱图解析 5）13C-核磁共振波谱解析 【补充内容】 对于同一种核，磁旋比为定值 为什么以TMS为基准？ a.12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰 b.b.屏蔽强烈，位移最大，与有机化合物中的原子峰不重叠 c.化学惰性 d.易溶于有机溶剂，沸点低，易回收。1 H-NMR谱图可以提供的主要信息 a.化学位移：确认氢原子锁处的化学环境，及属于何种基团 b.耦合常数：推断相邻氢原子的关系与结构 c.吸收峰面积：确定分子各类氢原子的数量比 气象色谱 【主要内容】 1、基本概念 保留时间：组分从进样到出现最大峰所需要的时间（或载气体积） 分离度：色谱峰的分离程度，即混合各组分的分离程度 校正因子：具有校正作用的因子交做校正因子 2、主要规律 1）气相色谱的分离原理 分配色谱法：利用被分离组分在固定相和流动相中的溶解度差别而实现分离 吸收色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别实现分离 离子交换色谱法：利用被分离组分交换能力的差别而实现分离 空间排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸进行分离—凝胶渗透色谱 2）热导池检测器和氢火焰离子检测器的工作原理 热导检测器：利用载气和样品组分热导系数的不同，当它们通过热敏元件时，阻值出现差异而产生电信号。 火焰离子检测器：利用有机物在氢火焰中燃烧时生成的离子，在电场作用下产生电信号。 3）定量分析的方法有哪些，各适合于什么情况 归一化法：当试样中全部组分都显示出色谱峰，且每个组分相应的校正因子都已知时可用下式计算： XI=fi*Ai/∑（fi*Ai）XI为试样中组分，fi组分i的校正因子，Ai组分的峰面积 内标法：当试样组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检测器上没有信号 Xi=miAifs,i/mAs Ai, A分别代表组分和内标物的峰面积；fs,i校正因子；m和ms分别为试样和内标物的质量 外标法：分别将等量试样和韩待测组分的标准试样进行色谱分析 χi=EIAi/AE χi为试样中组分的质量分数 EI 为标准试样中组分i的含量 Ai，AE 为峰面积 叠加法：加入一定量的待测组分，再测出此两组分的峰值 热分析 【主要内容】 1、基本概念 DSC：示差扫描量热法。是使试样和参比物在程序升温或是降温的相同环境中，用热量补偿器以增加电功率的方式，即对参比物或试样中温度低的一方给予热量的补偿，是两者的温差保持为零，测量所做的功，即试样的吸收热量变化量对温度（或时间）的依赖关系的的一种技术 DTA：差热分析法。是参比物语等量试样在相同环境中等速变温的情况下相比较，试样的任何化学和物理变化，和它处于同一环境中的标准物质比较，要出现暂时的增高或降低 TG：热失重法。是在程序升温的环境中，测量试样的质量对温度（或时间）的依赖关系的一种技术 2、主要规律 1）DSC和DTA技术的主要差别 DSC:根据热量差和温度的关系 DTA:根据温度和温度差的关系 DSC的温度差为零，是他们最大的区别 2）影响DSC测定结果的主要因素 试样的用量：10mg左右 升温速率：影响峰的位置和峰面积 气氛：防止氧化，减少挥发组分对检测器腐蚀 热历史：样品转变受松弛受加工温度、冷热处理时间和速率、防止温度与时间 3）DSC和TG主要应用范围 提供有关聚合物体系的各种转变温度 热转变的各种参数 结晶聚合物的结晶度 聚合物的热稳定性 聚合物的固化、氧化和老化等方面 【补充内容】 热量变化与曲线峰面积的关系 m*ΔH=K*A M样品质量 ΔH单位质量样品的焓变 K修正系数 A峰面积 TG曲线：样品失重积累量，积分型曲线 DTG曲线：TG曲线对温度或时间的一阶导数，质量变化率 a.玻璃化温度Tg：第一个转折点的切线重点位置 b.结晶温度Tc：第二个转折点，波峰位置 c.熔融温度Tm：第三个转折点，波谷位置 d.分解温度Tf：第四个转折点，峰值位置 GPC 【主要内容】 1、基本概念 GPC：凝胶渗透色谱。也称为尺寸排除色谱，是一种液相色谱。基于体积排阻的分离原理 排斥极限：凡是相对分子质量比此点大的分子均被；排斥在凝胶空外 渗透极限：凡是相对分子质量小于此值的都可以渗透入全部孔隙 2、主要规律 1）GPC的分离原理 平衡排除理论：大分子进入孔洞少，在孔内流经的路程也短，最先出来。 限制扩散理论：分子质量高的样品，扩散速度小，流速大时，两相不能平衡 流动分离理论：细长管子模型，大分子从中间流过，小分子粘附在管壁 2）检测器的种类和应用 浓度检测器：根据流出液的浓度不同，折光指数不同的原理 粘度检测器：测定柱后流出液的特性粘度 分子量检测器：直接测定淋出液中聚合物的重均相对分子量 3）GPC定量分析的方法 【补充内容】 色谱柱使用的上限：聚合物最小分子尺寸<最大凝胶颗粒孔径 下限：聚合物最大尺寸分子>最小凝胶颗粒孔径 基本原理 a.按分子大小（体积大小，流动力学）分离 b.洗脱次序：大分子先流出，小分子最后流出 c.流出相不参与分离 1.紫外可见光谱产生原因?有哪些特点? 原因:分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁。同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征，记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系可以得到吸收光谱。特点:灵敏度高准确度好选择性好，仪器价格低廉操作简便，快速分析速度快应用范围广。 2.电子跃迁有哪几种类型?它们的能量补充范围。从化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：形成单键的σ电子，形成双键的π电子以及未共享的或称为非键的n电子．电子跃迁发生在电子基态分子成键轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间。处于基态的电子吸收了一定的能量的光子之后，可分别发生σ→σ*,σ→π*, π → σ*, n →σ*, π →π*, n→π*等跃迁类型．π →π*, n →π*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型．四种主要跃迁类型所需能量的大小顺序为：n →π* < π →π* n →σ* < σ→σ*.一般σ→σ*跃迁波长处于远紫外区，＜200 nm, π →π*, n →σ*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150~250nm之间，n →π*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm~800nm之间． 3.紫外可见光谱的吸收光谱带有几种？原因，特点。首先有机化合物紫外吸收光谱中，如果存在饱和基团，则有σ →σ*跃迁吸收带，这是由于饱和基团存在基态和激发态的 σ电子，这类跃迁的吸收带位于远紫外区．如果还存在杂原子基团，则有n →σ*跃迁，这是由于电子由非键的n轨道向反键σ轨道跃迁的结果，这类跃迁位于远紫外到近紫外区，而且跃迁峰强度比较低．如果存在不饱和C=C双键，则有π →π*, n →π*跃迁，这类跃迁位于近紫外区，而且强度较高．如果分子中存在两个以上的双键共轭体系，则会有强的K吸收带存在，吸收峰位置位于近紫外到可见光区。对于芳香族化合物，一般在185nm，204nm左右有两个强吸收带，分别成为E1, E2吸收带，如果存在生色团取代基与苯环共轭，则E2吸收带与生色团的K带合并，并且发生红移，而且会在230~270nm处出现较弱的精细吸收带（B带）．这些都是芳香族化合物的特征吸收带。4.影响紫外分子光谱的因素有哪些？ 共轭效应：分子中共轭体系形成大π键，使得各能级之间的能量差减小，因而产生吸收峰长移并产生深色效应的现象。助色效应：当助色团与发色团相连，由于助色团的n电子与发色团的π电子发生共轭，结果使得吸收峰长移产生深色效应的现象。超共轭效应：由于烷基的∂电子与共轭体系的π电子共轭，使得吸收峰长移并产生深色效应的现象。溶剂效应：由于溶剂的极性不同引起某些化合物的吸收峰发生长移或短移的现象。 5.朗伯比尔定律成立的前提条件是什么？他在紫外可见分光光度法中的地位和意义。它的表达式说明了什么？（1）入射光为单色光。溶液为稀溶液(2)地位及意义。是吸光度法的基本定律。(3)表达式。表明在稀溶液中。物质对单色光的吸光度与吸光物质溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。 6.在紫外可见分光光度定量分析中，影响准确度的因素有哪些？如何减小测定误差？ (1)样品溶液浓度的影响:比尔定律只适用于浓度小于0.01mol/L的稀溶液,因为浓度高时吸光粒子间的平均距离减小，受粒子间电荷分布相互作用的影响，他们的摩尔吸收系数发生改变导致偏离比尔定律，因此。待测溶液的浓度应该控制在0.01mol/L以下。(2)单色光不纯引起的偏离:比尔定律只适用于单侧光，但一般的分光机所提供的入射光并不是纯的单色光，而是波长范围较窄的复色光，由于同一物质对不同波长光的吸收程度不同导致对比尔定律的偏离。实际上理论上的单色光是不存在的。我们所做的只能是让入射光的光谱带宽尽可能的小，要尽可能的靠近单色光。(3)其他原因:光通过吸收池时约有十分之一或更多光能因反射而损失。用参比溶液对比来补偿。由于仪器性能限制通过吸收知道光不是平行光，而是稍稍倾斜的光束。紫外可见分光光度计主要部件类型和性能原理。光源发射强度足够而稳定的连续入射光。 原理:电子的能级跃迁产生的，利用分子对紫外可见光的吸收特性建立起来的分析方法 仪器结构:光源－单色器－吸收池－检测器－信号指示系统。 光源（1）钨灯或卤钨灯,波长范围350至一千纳米，作为可见光源（2）氢灯或氘灯，气体放点发光，发射150-400nm的紫外连续光谱。 单色器:将来自光源的含各种波长的复色光按波长顺序色散并,从中分离所需波长的单色光。(1)色散元件，菱镜 光栅(2)准直镜，是以狭缝为焦点的聚焦镜，将进入单色器的发散光变成平行光，又将发散后的单色平行光聚焦于出光狭缝(3)狭缝。为光的进出口包括进光狭缝和出光狭缝，进光狭缝限制杂散光进入，单色光由出光狭缝分出。 样品池：用于乘装试液，为光学玻璃池或石英池 检测器：是一类光学电转器，将接受的光学电讯号转变为便于测量的电讯号，常用的有光电池，光电管及光电信增管。 信号处理与显示：将检测器输出的信号放大并显示。9.判断在紫外可见光区，下列化合物产生几个吸收带。乙烯 K带 苯乙烯 E带，K带 丁二烯 K带 R带 苯甲醛 R带 E带 8.举例说明紫外可见分光光度法在定性分析中的应用?（1)紫外光源可以用于有机化合物的定性分析通过测定物质的最大吸收波长和吸光系数或者将未知化合物的紫外吸收光谱与标准谱图对照可以确定化合物的存在。(2)可以用来推断有机化合物的结构。(3)进行化合物纯度的检查。(4)进行有机化合物，配合物或者部分无机化合物的定量测定。 1.从原理和仪器两方面比较分子荧光，磷光的异同点。荧光是激发单重态最低振动能级至基态各振动能级间跃迁产生的，磷光是由激发三重态的最低振动能级至基态各振动能级间跃迁产生的。/分子荧光和分子磷光属于光致发光，但是荧光发射，在电子能量变化中不涉及电子自旋的改变，荧光的寿命较短为10-5s。磷光发射，在电子能量变化中伴随电子自旋的改变，磷光的寿命较长，为几秒甚至更长。/化学发光基于在化学反应过程中，生成了能产生发射光谱的激发态物质，产生的光谱不一定是分析物本身的光谱，而往往是被分析物反应生成物质的光谱，有时被分析物用作抑制剂或催化剂。3.酚酞与荧光素，哪一种的荧光量子产率高。 荧光素的荧光量子产率高。因为荧光素分子中的氧桥构成三环共面的刚性平面，而这种结构可以减少分子的振动，使分子与溶剂或其他溶质分子的相互作用减小，也就减少了碰撞去活的可能性，又含羟基等给电子基增强了兀电子共轭强度，使最低激发态单重态与基态之间的跃迁概率增加，使荧光增强。 6.为什么分子荧光光度分析法的灵敏度通常比分子吸光光度法的要高。 因为荧光是从入射光的直角方向检测，即在黑背景下检测荧光的发射，而且荧光的发射强度大，可以通过各种方法来增强，从而提高检测的灵敏度，而分子吸光光度法中存在着严重的背景干扰，因此，分子荧光光度法灵敏度通常比分子吸光光度法的高。 7.激发光谱，荧光发射光谱和吸收光谱三者的关系。荧光发射光谱的形状与激发光波长无关。荧光发射光谱与吸收光谱是镜像关系。（1）吸收光谱: 当一束连续光通过透明介质时，如果光波能量和介质中从基态到激发态的能量间隔相等，介质中的状态将由基态被激发到激发态，透过透明介质的光将因这样的吸收而光强减弱，由于激发态不同，它们的吸收能量不一样，这样在记录透过透明介质后的光强时就形成了光强随着波长变化的谱线，即吸收光谱。吸收光谱可以给出材料基质和激活离子的激发态能级的位置和它们的分布情况。（2）荧光光谱: 固定激发波长，扫描发射波长，所得到荧光强度—发射波长的关系曲线。可用于荧光物质的鉴别，并作为荧光测定时选择恰当的测定波长或滤光片的依据。 （3）激发光谱: 固定发射波长，扫描激发波长，而获得荧光强度——发射波长的关系曲线。可用于荧光物质的鉴别，并在进行荧光测定时选择适宜的激发波长。4.苯胺在PH3还是PH10时荧光更强，解释之。 由于苯胺带有碱性的胺基，它在PH7~12的溶液中以分子形式存在，会发出蓝色的荧光，当PH为3时，溶液中的苯胺多数以离子形式存在，因此苯胺在PH10时的荧光比PH3时更强。 1、比较原子吸收与分子吸收的异同。 基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱，原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区，原子吸收光谱是线状光谱。分子吸收光谱也叫紫外可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收200~800Nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子能级间的跃迁，是带状光谱。 3、原子化器的类型及特点 （一）火焰原子化器（1）雾化器：利用压缩空气等将样品变成高度分散状态的细小雾滴，生成的雾滴随气体流动并被加速，形成粒子直径为微米级的气溶胶，气溶胶粒子直径越小，火焰中生成的基态原子越多。（2）混合室：使气溶胶粒层更小更均匀，使燃气助燃气充分混合，记忆效应小。（3）燃烧器：通过火焰燃烧使试样雾滴在火焰中经过干燥蒸发熔融和热解毒过程，将待测原素原子化，要求原子化程度高噪声小，火焰稳定，光路原子数目多。 化学计量焰：火焰层次清晰，温度高，稳定，干扰小，适合多种元素测定。 复燃焰：温度较化学计量焰较低，有还原性，适于易形成难离解氢化物的元素测定。 贫燃焰：温度较低，有较强氧化性易于测定易离解易电离的元素。 （二）非火焰原子化器: 由电源，炉体和石墨管三部分组成，利用电热阴级发射等离子体或激光等方法使试样中待避元素形成基态自由原子。 4、什么是锐线光源，为什么原子吸收要使用锐线光源。锐线光源：发射线半宽度小于吸收线半宽度的光源，且发射线中心频率与吸收线中心频率一致的光源。 在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线和吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可以看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数Kn，在此轮廓内不随频率改变而改变，吸收仅限于发射线轮廓内。这样，求出一定的峰值吸收系数即可测定出一定的原子数。所以把锐线当做单色光而测量其峰值吸光度即可用朗伯－比尔定律进行定量分析。 5、用石墨炉原子化器进行测定时，为何要通惰性气体 加热光源供给原子化器能量，一般采用低压、大电流的交流电，为保证炉温恒定，要求提供的电流稳定，炉温可在1~2s内达3000℃，为防止试样及石墨管氧化，必须不断通入惰性气体，有利于难溶氧化物的原子化。 7、氘灯法校正背景存在问题 使用：先用锐线光源测定分析线的原子吸收和背景吸收的总吸光度，再用连续光源发出的辐射在同一波长下测定背景吸收，计算俩次测定吸光度之差，即可使背景吸收得到校正。 问题：只适用于波长190-350nm的吸收线，而且要求氘灯和元素空心阴极灯发出的俩光束必须严格重合。 8、原子吸收的干扰，如何消除。 （1）物理干扰：试样与标准样的黏度，表面张力，相对密度等物理性质不同时，将会使喷入火焰的速度和雾滴大小不同。由试样和标准样物理性质的差别所产生的干扰称为物理干扰。消除：配置与试样溶液组成相似的标准溶液，或采用标准加入法。 （2）电离干扰：由于很多元素在高温火焰中产生电离，使单位体积内的基态原子数减少，灵敏度降低。消除：适当控制火焰温度，加入消电离剂（钾，钠等易电离的碱金属） （3）化学干扰：被测元素与共存的其他元素发生化学反应，生成一种稳定化合物而影响原子化效率。 1、阳离子的干扰：部分被测元素与干扰离子形成难溶的混合晶体 2、阴离子的干扰：主要是磷酸根离子和硫酸根离子对碱金属的干扰。消除：1.加入释放剂，使被测元素从化合物中释放出来。2.加入络合保护剂，使被测元素在处于保护层的情况下进入火焰，在高温下保护剂先被破坏而释放出被测元素或与干扰元素生成稳定化合物，将被测元素解离出来。3.加入助熔剂，对高熔点的待测物起助熔作用，提高灵敏度。4.利用适当高温火焰。5.沉淀、溶剂萃取、离子交换等方法。6.采用标准加入法。（4）光谱干扰1.光谱干扰：由于分析的谱线与邻近线不能完全分开而产生光谱干扰，另一种是由于发射共振线轮廓与火焰非测定元素的吸收线轮廓相互重叠所造成的干扰。消除：采用适宜狭缝宽度，降低灯电流或采用其他分析线。2.背景干扰：产生原因见6 消除：1.临近非共振线校正：用分析线测量总吸光度。以空心阴极灯发射的与分析线邻近的非吸收线测量背景吸光度。2.氘灯自动背景校正：先用锐线光源测定分析线的原子吸收和背景吸收的总吸光度，再用连续光源发出的辐射在同一波长下测定背景吸收，计算两次测定吸光度之差，即可使背景吸收得到校正。3.亲曼效应背景校正：根据磁场将简并的谱线分裂成具有不同偏振特性的成分，由谱线的磁特性和偏振特性~别被测元素和背景吸收。4.自吸收背景校正：首先使空心阴极灯在弱脉冲低电流下工作，此时发射轮廓较窄的谱线，用以测定待测~与背景吸收，再以短暂的强脉冲高电流通过空心阴极灯，使其产生自吸收并使发射线的谱线轮廓变宽，两种条件~定的吸收光度之差，是校正了背景吸收的净原子吸收的吸光度。 6、原子吸收光谱分子产生背景的原因及影响（1）分子吸收：在原子化过程中生成的气体分子、氧化物、盐类和氢氧化物等分子对光的吸收引起的干扰（减少浓度，高温火焰）（2）光散射：在原子化过程中产生的固体微粒对光的阻挡而发生的散射现象。（3）火焰气体吸收：火焰气体对光谱产生吸收，波长越短，吸收越强烈（使用空气，氢或氩气_氢火焰） 2为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标。分离度R为相近两色谱峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比，在色谱分析时，常碰到两个难分离的物质情况。相邻两组分在色谱柱中的分离情况，柱效只能说明柱子的效率高低，却反映不出难分离物质对的分离效果，而选择性则反映不出效率高低。分离度既可以判断两种物质是否完全分离，说明柱子的分离能力，同时在计算的过程中要引入半峰宽，这个指标可以反映柱效的高低，所以分离度R作为色谱柱的总分离效能指标。 9.色谱分离基本方程式的含义，对色谱分离有什么指导意义？ 方程式，主要反映了分析柱的性能，它表明分离度随体系的热力学性质的变化而变化，同时与色谱柱条件有关。（1）当体系的热力学性质一定时，分离度与n的平方根成正比。对于选择柱长有一定的指导意义，增加柱长和改进分离度但过分增加柱长会显著增长保留时间引起色谱峰扩张，同时选择性能优良的色谱柱，并对色谱条件进行优化，也可以增加提高分离度。（2）方程式说明K值增大也对分离有力，但k值太大会延长分离时间增加分析成本。（3）提高柱效选择性可以提高分离度分离效果越好，因此，可以通过选择合适的固定相，增大，不同组分的分配系数差异，从而实现分离。10.色谱定性的依据是什么？主要有哪些定性方法？ 依据:根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性 方法：1利用标准样品对照定性，在一定的色谱条件下。一个未知物质只有一个确定的保留时间，由此将已知样品在相同的色谱条件下的保留时间与未知物的保留时间进行比较，就可以定性鉴别未知物2相对保留值法。在相同条件下，分别测出组份i的基准物质s的调整保留值，再计算即可，用已求出的相对保留值与文献相对应值比较定性。3利用加入已知纯物质增加峰高定性法:将纯物质加入试样中若发现有新峰或在未知峰上有不规则形状则两者非同种物质，若峰增高而半峰宽不相应增加则可能为同种物质。4利用文献上保留指数，用两个紧靠待测组分的标准正构烷烃标定，使待测主峰的保留值正好在两个正构烷烃的保留值之间，再进行色谱实验后计算保留指数来进行定性分析。5与化学方法配合进行定性分析，利用检测器的选择性进行定性分析，6与其他仪器联用定性。 12，为什么要用定量校正分子，什么情况下可以不用？ 色谱定量分析是基于被测物质的量与其峰面积的正比关系，但由于同一检测器对不同的物质具有不同的响应值，所以两个相等量的不同物质的峰面积往往不想相等，这样就不能用峰面积来直接计算物质的含量，为了使检测器产生的响应信号能真实地反映物质的含量就要对响应值进行校正，为此引入定量校正分子，以校正峰面积，使之能真实反映组分的含量。 气相分析中间或者溶媒一般不用定量校正因子。在归一化法，测定同系物或性质很相近，响应值大小一样的话或很接近，把他们的校正因子看作一时，可省略定量校正因子，测某种很纯的物质的纯度时，因杂质含量很小，也可省略定量校正因子来计算。 13.有哪些常用的色谱定量分析方法？比较优缺点及适用情况。 （1）归一化法:把试样中所有组分的含量之和按100%计算，以他们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数，通过下列公式计算各组分含量。 优点，简便、准确，当操作条件、进样量、流速等变化时，对分析结果影响较小 缺点，所有组分都要出峰，而且分离良好才行。这种方法常用于常量分析，尤其适用于进样量很少而体积不易准确测量的样品，条件是试样中所有组分都能流出色素柱，并在色素图显示色素峰。 （2）内标法:准确称取样品，加入一定量的某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析，根据被测物和内标物的质量及在色谱图上相应的峰面积比，求出某组分的含量。 优点，可消除基体带来的干扰，消除了由人为而造成的系统误差，定量较准确。 缺点，每次分析都要准确称取试样及内标物的质量，不宜做快速控制分析。 适用于试样中各组分含量相差悬殊，或只需测定试样中某个或某几个组分而且试样中所有组分不能全部出峰时 （3）外标法，将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液，浓度与待测组分相近，取固定量的上述溶液进行色谱分析，得到标准样品的对应色谱图，以峰高或峰面积对浓度作图。分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准曲线同样量的试样分析、测得该试样的响应信号后，由标准曲线即可查出其百分含量。优点，操作简单、计算方便。缺点，结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。 此法适用于试样中各组分浓度变化范围不大时。（4）内标标准曲线法:不必测出校正因子，消除了某些操作条件的影响，适用于液体读样的常规分析。 11.何为保留指数？应用保留指数作定性指标有什么优点？如何计算？ 保留指数：人为地将正构烷烃的碳数n乘以100定为其的保留指数，以正构烷为参考标准，用两个紧靠其的标准正构烷烃来标定使待测组分的保留值正好在两个正构烷烃的保留之间。优点，准确度高，可根据固定相和柱温直接与文献值对照而不必使用标准式样。1气象色谱的分离原理。 利用物质在流动相与固定相中分配或吸附性能等性质的差异，当两相做相对运动时，待测组分在两相之间进行多次反复的质量交换，使混合物中各组分达到分离，进而通过检测器达到检测分析的目的。2.气相色谱仪的构成及作用。 （1）气路系统，是一个连续运行的密闭管路系统，携带样品通过色谱柱，提供样品在柱中运行的动力。（2）进样系统采用微量进样器或进样阀引入样品，并使样品瞬间汽化。（3）分离系统，分填充柱和毛细管柱两种，样品在次得到所需要的分离。（4）检测系统，将经过色谱柱分离后的各组份的量转变成便于记录的电信号，然后对被分离物质的组成和含量进行鉴定和测量（5）温度控制系统，控制并显示汽化室、色谱柱柱效、检测器及辅助部分的温度。（6）记录系统，对色谱数据进行自动处理，又可对色谱系统的参数进行自动控制。3对载体和固定液的要求。 载体： 1、多孔性，即表面积大，使固定液与试样的接触面较大。 2、表面是化学惰性的，即表面没有吸附性或吸附性很弱，不与被测物质起化学反应。3，热稳定性好，有一定的机械强度不易破碎。 4、对载体力度的要求，均匀细小又不能过细。 固定液：1，化学稳定性要好，不与被测物质起任何化学反应，2、对试样各组分有适当的溶解能力。3，挥发性小。4，具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力。5，热稳定性好，在操作温度下呈液体状态下且不发生分解。 4.比较红色载体与白色载体的性能，何为硅烷化载体，有什么优点？ 红色载体：由天然硅藻土直接煅烧而成，表面孔穴密集孔径较小表面积大，涂固定液量多，在同样大小柱中分离效率较高，结构紧密，力学性能好，但表面由许多吸附活性中心，造成极性固定液分布不均，适宜分析非极性或弱极性的样品。白色载体：是天然硅胶涂在煅烧之前加入了助溶剂，形成较大的疏松颗粒，表面孔径较大，表面积较小，机械强度不如红色载体，表面极性中心显著减少，吸附性小，可用于分析极性物质。硅烷化载体：将载体进行钝化处理，用硅烷化试剂和载体表面的硅醇、硅醚基团起反应，消除表面氢键的结合能力，屏蔽活性中心后的载体。 优点:改进了载体的性能可以分析化学性质活泼的式样。5“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。 合理性：当组分与固定液分子极性相似时，固定液和被测组分两种分子间的作用力强，被测组分在固定液中的溶解度就大，分配系数就大，也就是说被测组分在固定液中溶解度或分配系数的大小与被测组分和固定液两种分子间的相互作用力的大小有关。 （1）分离非极性物质一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱，沸点低的先出峰，沸点高的后出峰。（2）分离极性物质，选用极性固定液，这时试样中各组分主要按极性顺序分离，极性小的流出色谱柱，极性大的后流出色谱柱。（3）分离非极性和极性化合物时一般选用极性固定液，这时非极性组分先出峰极性组分后出峰。（4）对于能形成氢键的试样，如，醇酚胺，和水等的分离，一般选择极性的或是氢键型的固定液，这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的后流出。（5）对于复杂的难分离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。 存在问题，以上讨论的仅是对固定液的大致的选择原则，应用时有一定的局限性，事实上在色谱柱中的作用是较复杂的，因此，固定液的选择应主要靠实践。6.热导检测器的工作原理，其灵敏度的影响因素。原理:热导池作为检测器是基于不同的物质具有不同的热导系数。当电流通过钨丝时，钨丝被加热到一定温度时，钨丝的电阻值也就增加到一定位。在未进试样时，通过热导池的两个池孔（参比池和测量池）的都是载气。由于载气的热传导作用，使钨丝的温度下降，电阻减小，此时热导池的两个池孔中钨丝温度下降和电阻减小的数值是相同的。在进入试样组分后，载气流经参比池，而载气带着试样组分流经测量池，由于被测组分与载气组成的混合气体的导热系数和载气的导热系数不同，因而测量池中的钨丝散热情况就发生变化，使两个池孔中的两根钨丝电阻值之间有了差异，此差异可以利用电桥测量出来。 影响因素:桥路工作电流、热导池体温度、载气性质和流速、热敏原件阻值及热导池死体积等对检测器灵敏度有影响。 7.氢焰电离检测器的工作原理，操作条件？ 原理:火焰中的电离是化学电离，即有机物在火焰中热裂解，发生自由基反应。化学电离产生的正离子和电子在外加直流电场作用下向两极移动而产生微电流。经放大后，记录下色谱峰。 操作条件:（1）气体流速（2）气体纯度（3）极化电压（4）使用温度 1高效液相色谱与经典液相色谱有何异同？ 高效 高速 高灵敏 高自动化 a在分析速度上比经典液相色谱法快数百倍。b传质阻力小，分离效率高，在经典液相色谱法中难分离的物质，一般在高效液相色谱法中都能得到满意的效果。C分析灵敏度比经典液相色谱有较大提高。 4薄层色谱与高效液相色谱相比，两者在分离方法上有何优缺点？ 高效液相色谱法是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。 优点：分离效率高，选择性好，检测灵敏度高，操作自动化，应用范围广； 不受试样的挥发性和热稳定性限制，应用范围广；流动相种类多，可通过流动相的优化达到高的分离效率；一般在室温下分析即可，不需高柱温。缺点：分析成本高，液相色谱仪价格及日常维护费用贵，分析时间一般比气相长。 薄层色谱法:系将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上，成一均匀薄层。待点样、展开后，根据比移值(Rf)与适宜的对照物按同法所得的色谱图的比移值(Rf)作对比，用以进行药品的鉴别、杂质检查或含量测定的方法.优点操作显色比较简单，薄层色谱法斑点集中，薄层板耐腐蚀 缺点对生物高分子的分离效果不甚理想 10什么是化学键合色谱？它的突出优点是什么？ 化学键合相是利用化学反应通过共价键将有机分子键合在载体表面形成均一，牢固的单分子薄层而构成的固定相，其分离机理为吸附和分配两种机理兼有，对多数键合相来说，以分配机理为主。通常化学键合相的载体是硅胶，硅胶表面有硅醇基，他能与合适的有机化合物反应，获得各种不同性能的化学键合相。 优点：固定相不易流失，柱的稳定性和寿命较高，能耐受各种溶剂，表面较均一，传质快，柱效高，能键合不同基团以改变其选择性。 11什么叫梯度洗脱它与气相色谱中的程序升温有何异同。 梯度洗脱：在分离过程中使流动相的组成随时间改变而改变。通过连续改变色谱柱中流动相的极离子强度或PH等因素。使得被测组分的相对保留值得以改变，提高分离效率。 梯度洗脱类似程序升温，两者目的相同，不同的是程序升温是通过程序改变柱温，当流动相和固定相不变时，分配比的变化是通过温度变化引起的，而液相色谱是通过改变流动相组成 极性ph来达到改变分配比的目的，一般柱温保持恒定 16与GC和HPLC仪器相比SFC仪器有何不同。 1,为精确控制流动相流体的温度。色谱柱安装在恒温控制的柱炉内。2,SFC仪器带有一个限流器，用以对住维持一个合适的压力，并且通过它流体转化为气体后，进入检测器进行测量。3以超临界流体作为流动相。十四章 1.与HPLC相比CE更具有什么优点？ 1高效2高速3微量4操作模式多，分析方法开发容易5低能耗。 2.高效毛细管电泳分离的原理。 在电解质溶液中，带电粒子在电场的作用下，以不同速度向其所带电荷相反方向迁移，产生电涌流，在一般情况下，毛细管柱内表面带负电，和溶液接触时形成了一双电层，在高压电作用下，双电层的水合阳离子整体朝负极方向移动产生电渗流，带电粒子在毛细管内电解质缓冲液中的迁移速度等于电泳流和电渗流二者的矢量和，带正电的粒子迁移方向和电渗流相同，因此首先流出，所带正电荷越多，相对分子质量越小的正电粒子流出越快，中性粒子电泳速率为零，其迁移数率相当于电渗流速率，带负电的粒子的电泳流方向和电渗流相反，因电渗流速率一般大于电泳流速率，故其在中性粒子之后流出，各种粒子因差速迁移而达到区带分离。3.高效毛细管电泳的几种模式的分离机理和应用对象有何不同。 1毛细管区带电泳。溶质在毛细管内的背景电解质溶液中以不同速率迁移而形成一个一个独立的溶质带的电泳模式，应用分离出中性物质外的物质。 2毛细管凝胶电泳在毛细管中装入凝胶做支持物进行的电泳，凝胶起筛子作用使溶质按分子大小逐一分离，应用，分离分析蛋白质和DNA分子量或碱基数。 3毛细管等电聚焦，两性电解质在分离介质中的迁移造成的ph梯度由此可以使物质根据他们不同的等电点达到分离的目的，应用，两性电解质。 4毛细管等速电泳，选用淌度比样品中任何待测组分的淌度都高的电解质作为先导电解质，用淌度比样片中任何待测组分都低的电解质作为尾随电解质，夹在其间的样品组分根据自己的有效淌度的不同而分离，应用，离子性物质。 5胶束电动毛细管色谱，采用CZE技术并结合色谱原理而形成的，溶质在载体与周围介质之间的分配，同时两项在高压电场中具有不同的迁移，应用，非结合性溶质，4毛细管电色谱的特点，1分离效率比HPLC高五至十倍，2选择性比毛细管电泳高，3分析速度快分析结果重复性好，能实现样品的富集与预浓缩。 1双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率？ 在单聚焦分析器中，离子源产生的离子在进入加速电场前，初始能量不能为零，且各不相同，具有相同质荷比的离子，初始能量存在差异，因此通过分析器后，也不能完全聚焦在一起，而双聚焦分析器同时实现了方向聚焦和能量聚焦，解决了离子能量分散的问题，提高了仪器的分辨率。 2比较电子轰击电离源、场致电离源及场解析电离源的特点？ 电子轰击电离源:离子化效率高，电子电离源的结构简单，缺点是电子轰击的能量远远超过普通化学键的键能，过剩的能量将引起分子多个键的断裂。 场致电离源:优点，分子离子和准分子离子峰强;碎片离子峰也很丰富;适合热不稳、难挥发性样品分析。缺点:样品涂在金属板上的溶剂也被电离，使质谱图复杂化。场解析电离源:解析所需能量远低于汽化所需能量，故有机化合物不会发生热分解，很少生成碎片离子。3常用的电离源有哪些？ 电子轰击电离源 场致电离源 场解析电离源 化学电离源 快原子和快离子轰击电离源 电喷雾电离源 大气压化学电离 激光解吸源 4标准加入法 取相同体积的式样溶液两份分别移入容量瓶AB另取一定量的标准溶液加入B稀释定容测AB吸光度值设A中待测元素浓度为Cx，B瓶加入的标准浓度为Cs，A溶液吸光度为Ax，B溶液吸光度为Ao则Cx＝（Ax÷Ao－Ax）Cs 某溶液中含有乙醇和甲苯，请根据所学的仪器分析方法，建立乙醇和甲苯的定量方法。 紫外可见光谱法（对照法）~取混合溶液与甲苯标准溶液分别稀释一定的倍数，制成极稀溶液样品。分别将其放入吸收池选定波长，紫外可见光照射分别测吸光度。由A样=E样L样C样，A标=E标L标C标,E样=E标L样=L标，所以C样=A样/A标*C标，即得甲苯乙醇的量。 测定蒽时的激发和荧光发射的最佳波长:400nm 在液相色谱中范氏方程中的哪一项对住效能的影响可以忽略不计:分子扩散项 对聚苯乙烯相对分子质量进行分级分析应采用哪一种液相色谱法:凝胶色谱法。 现需分离分析一氨基酸式样，拟采用哪种色谱？ 氨基酸一般采用液相色谱来分析。如果采用气相色谱分析需衍生化处理才行。 提高液相色谱柱效的最有效途径是什么？ 选择合适的流动相，控制相对较低的流动相相速。色谱柱填充均匀。减小固定相颗粒直径。减小固定相液膜厚度。 在液相色谱法中梯度淋洗适用于分离何种式样。保留时间过短或过长的试样，样片中有多个组分而且极性差别较大的复杂样品。（组分复杂及容量因子值范围很宽的样品） 3能否根据塔板理论数来判断分离的可能性 不能，有效塔板数仅表示柱效率的高低，柱分离能力发挥程度的标志，而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异 仪器分析:是通过测量表征物质的某些物理或物里化学性质的参数来确定其化学组成或结构的分析方法。量子产率：发荧光的分子数与总的激发态分子数之比，（物质吸光后发射荧光的光子数与吸收激发光的光子数的比值）。 系间跨越：不同多重态之间的一种无辐射跃迁（激发态电子改变其自旋态，分子的多重性发生改变）。 振动弛豫：被激发到激发态的分子能通过与溶剂分子的碰撞，迅速以热的形式把多余的振动能量传递到周围的分子，而自身返回该电子能级的最低振动能级的过程。重原子效应：荧光分子的芳环上被F,Cl,Br等卤素取代后，使系间跨越加强，其化合物荧光强度随卤素原子质量增加而减弱，而磷光相应增强的效应。 多普勒变宽：原子在空间做无规则热运动引起的谱线展宽。 自然变宽：没有外界影响的谱线展宽。 光谱通带：单色仪出射狭缝的辐射波长区间宽度。红移:指由于化合物的结构改变，如加入助色团，发生共轭作用以及改变溶剂等，使吸收峰向长波方向移动 蓝移:指当化合物的结构改变或受溶剂影响，使吸收峰向短波方向移动 增色效应:由于化合物结构改变或其他原因，使吸收强度增强 减色效应:由于化合物的结构改变或其他原因，使吸收强度减弱 程序升温:指在一个分析周期内柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到用最短时间获得最佳分离的目的 内转换:相同多重态间的一种无辐射跃迁过程 外转移:激发分子通过与溶剂或溶质间相互作用和能量转换而使荧光或磷光减弱甚至消失的过程 荧光发射:分子处于单重激发态的最低震动能层时，发射分子返回基态，这一过程称为荧光跃迁 荧光猝灭：荧光分子与溶剂或其他溶质分子之间相互作用，使荧光强度减弱的作用。 碰撞猝灭:处于激发单重态的荧光分子与猝灭剂分子碰撞，使前者以无辐射跃迁方式回到基态，产生猝灭作用 自猝灭:单重激发态分子在发射荧光之前和未激发的荧光物质分子碰撞引起自猝灭 静态猝灭:由于部分荧光分子与猝灭剂分子生成非荧光的配合物 分配系数:在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间的分配达到平衡时的浓度之比值 分离度R:相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽度总和一半的比值 分配比:又称容量因子，它指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相的质量比 磷光发射:当受激分子降至S1的最低振动能级后，如果经系间跨越至T1态，并经T2态的最低振动能级回S0态的各振动能级，此过程辐射的光称为磷光发射 镜像规则:通常荧光发射光谱与它的吸收光谱成镜像对称系 参比电极:与被测物质无关，电位已知且稳定，提供测量电位参考的电极 梯度淋洗:对组成复杂，含有多种不同极性组分样品进行液相色谱分析时，通过逐渐调节溶剂非极性和极性组分的比例而改变混合溶剂的极性，根据相似相容的原则，逐渐将不同极性的组分依次洗出色谱柱而获得良好分离的方法技术 梯度洗脱:在分离过程中使流动相的组成随时间的改变而改变。优点，通过连续改变色谱柱中流动相的极性离子强度或ph，使被测组分的相对保留值得以改变，提高分离效率。 多普勒变宽:由于分子在空间做无规则热运动所导致的，又称热变宽。 发射光谱:原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发生电磁辐射。 吸收光谱:物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱。 紫外可见吸收光谱:利用某些物质的分子在200~800nm光谱区的辐射来进行分析测量的方法。 指示电极:在点位分析中电极电位随被测电活物质活度变化的电极。 生色团:分子中能吸收紫外线或可见光的结构单元。 选择因子:在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准，然后再求其他峰对这个峰的相对保留值。 末端吸收:在指有机化合分子中含有能产 生 或 跃迁的，能在紫外可见范围内产生吸收的光团 积分吸收：在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收，在温度不太高的火焰条件下，峰值吸收系数与原子浓度成正比。 峰值吸收:原子吸收线中心频率或波长处所对应的吸收系数。 背景吸收:原子化器中连续的分子吸收，固体颗粒散射等干扰。 检测限:以特定的分析方法，适当的置信水平被检出最低浓度或最小值。 死时间:不同固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间。 正相液相色谱:流动相为非极性，固定相为极性的液相色谱即为正相液相色谱。分离中等极性化合物，易构体等。 反相液相色谱:流动相为极性，固定相为非极性的液相色谱即为反相液相色谱。可分离离子，离子化合物包括强碱强酸。 1.绪论 要求： 1.仪器分析概念及性质* 2.仪器分析方法的分类* 3.仪器分析方法的主要评价指标* 仪器分析概念：现代仪器分析是以物质的物理性质或化学性质及其在分析过程中所产生的分析信号与物质的内在关系为基础，借助比较复杂或特殊的现代仪器，对待测物质进行定性、定量及结构分析和动态分析的一类分析方法。仪器分析的特点： 1.灵敏度高，试样用量少。2.选择性好。 3.操作简便，分析速度快，自动化程度高。4.用途广泛。 5.相对误差较大，价格昂贵。仪器分析方法分类： 光分析法、分离分析法、电化学分析法、质谱法、分析仪器联用技术。 光分析法：光分析法是利用待测组分的光学性质（发射、吸收、散射、折射、衍射、偏振）进行分析测定的一种仪器分析方法。光分析法分为光谱法和非光谱法，光谱法又分为原子吸收发射光谱，紫外可见吸收光谱，红外光谱，拉曼光谱法。 电化学分析法：电化学分析法是利用组分在溶液中的电化学性质进行分析测定的一种仪器分析方法，电化学分析法分为电导分析法、电位分析法等。 分离分析法：利用物质中各组分间的溶解能力、亲和能力、吸附和解吸能力、渗透能力、迁移速率等性能差异，先分离后分析的一类仪器分析方法，分离分析法分为气相色谱法、液相色谱法、超临界流体色谱法、离子色谱法等。 质谱法：质谱法是将待测物质置于离子源中电离形成带电离子，让离子加速并通过磁场或电场后，离子将按质荷比（m/z）大小分离，形成质谱图。 联用分析技术：联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展方向，将几种方法结合起来，特别是分离方法（如色谱法）和检测方法（红外吸收光谱法、质谱法、原子发射光谱法）的结合，汇集了各自的优点，可以更好地完成试样分析。气相色谱-质谱法（GC-MS）、气相色谱-质谱法-质谱法（GC-MS-MS）、液相色谱-质谱法（HPLC-MS）仪器分析方法的主要评价指标： 精密度、准确度、选择性、标准曲线、灵敏度、检出限。精密度：旨在相同条件下用同一方法对同一样品进行多次平行测定结果之间的符合程度。用标准偏差S或相对标准偏差Sr（或RSD）表示，S、Sr越小，精密度越高。 准确度：指测定值与真实值相符合的程度。用相对误差Er来描述，Er越小，准确度越高。精密度和准确度的关系： 1.精密度是保证准确度的先决条件。 2.精密度高不一定准确度高，主要由于有系统误差存在。 选择性：指分析方法不受试样中基体共存物质干扰的程度。选择性越好，干扰越少。标准曲线：标准曲线是待测物质浓度与仪器响应信号的关系曲线。灵敏度：待测组分单位浓度或单位质量变化引起响应信号的变化程度。 检出限：指某一分析方法在给定的置信度能够被仪器检出的待测物质的最低含量。 精密度、准确度和检出限是评价仪器性能及分析方法的最主要技术指标。 2.光分析法 要求： 1.光分析法概述 2.光（电磁辐射）的波粒二象性* 3.光的吸收、发射* 4.光的吸收定律** 5.光谱法的分类* 6.光谱产生原理 7.分子光谱与原子光谱区别* 光分析法概念：给予电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。 光分析法仪器三个基本组成部分：信号发生系统、色散系统、信号检测系统。 电磁辐射的波粒二象性：光在传播时主要表现出波动性，可用波长λ波数σ描述；在与其他物质相互作用时，主要表现出粒子性，可用能量描述。普朗克公式：E=hv=hcλ。 透射率：T=II0 吸光度：A=lg(1/T)=lg(I0/I)光的吸收定律——朗伯比尔定律：A=kcLεcL ε=α·M kε:摩尔吸光系数，与介质性质、温度和入射光波长有关。c :浓度 L :厚度 光谱分类： 按照产生光谱的物质类型不同：原子光谱、分子光谱、固体光谱。按照产生光谱方式不同：吸收光谱、发射光谱、散射光谱。按照光谱的性质和形状：线光谱、带光谱、连续光谱。 光谱产生原理：通常的物质分子处于稳定基态，当它收到光照或其他能量激发时，将根据分子吸收能量的大小引起分子的转动、振动、电子能级跃迁，同时伴随着光子的吸收或发射，光子能量等于前后两个能级的能量差。由于物质内部能级跃迁是量子化的，物质只能吸收或发射特定波长的光，形成特征光谱，不同物质特征光谱不同，可以根据物质的特征光谱研究物质的组成和结构。原子光谱是线光谱(line spectra)，分子光谱是带光谱(band spectra)，固体光谱是连续光谱。 分子光谱为带光谱的根本原因：当外界能量引起分子振动能级发生跃迁时，必然同时叠加转动能级的跃迁；同样，在分子的电子能级跃迁的同时，总伴随着分子的振动跃迁和转动能级跃迁。分子的振动光谱、电子光谱是由许多线光谱聚集的谱带组成的。章末一个简答题，在前面。 3.原子发射光谱(Atomic Emission Spectrometry, AES) 要求： 1.原子发射光谱法的定义* 2.原子发射光谱的产生、分析过程 3.谱线强度与试样中元素含量的关系。4.谱线的自吸和自蚀* 5.原子发射光谱仪主要部件的作用* 6.光谱定性分析相关概念和定性方法* 7.光谱定量分析工作曲线法和标准加入法* 8.原子荧光的产生、特点*、共振荧光* 9.原子荧光光度计的组成*、AFS与AES和AAS之间的区别和联系* 原子发射光谱法：根据原子或离子在一定条件下受激后所发射的特征光谱来研究物质化学组成及含量的方法，称为原子发射光谱法。（Atomic Emission Spectrometry, AES）.分析过程：激发源提供外部能量使被测试样蒸发、解离，产生气态原子，并使气态原子的外层电子激发至高能态，处于高能态的原子自发跃迁回低能态时，以辐射形式释放出多余能量。经分光系统分光后形成一系列按波长顺序排列的谱线。用检测系统记录和检测谱线的波长和强度。定性分析原理：根据某元素的特征频率或波长的谱线是否出现，即可确定样品中是否存在该原子。定量分析原理：分析样品中待测元素浓度越高，在激发源中该元素的激发态原子数目越多，特征谱线强度越大，和已知含量标样的谱线强度相比即可确定该元素含量。原子发射光谱特点： 优点：可多元素同时检测、分析速度快、检出限低、选择性好、准确度高、试样用量少。缺点：不适合卤素和惰性气体分析、只能确定总量不能确定空间结构和官能团。谱线强度与试样中元素含量关系：I=a·c 浓度较大时，发生自吸：I=a·cb a 为常数，c为被测元素含量，b为自吸系数 b=1无自吸，b<1 有自吸。谱线的自吸和自蚀： 自吸：原子在高温区发射某一波长的辐射，被处在边缘的低温状态的同种原子吸收的现象。自蚀：当样品达到一定含量，由于自吸严重，谱线中心辐射完全被吸收，称为自蚀。原子发射光谱仪主要部件：激发源、分光系统、检测系统。（激发源有火焰、电弧、ICP；分光系统有棱镜、光栅；检测器有感光板、光电倍增管、CCD）。 光谱定性分析依据：元素不同导致电子结构不同导致光谱不同产生特征光谱。灵敏线：每种元素的原子光谱中，凡是具有一定强度、能标记某元素存在的特征谱线，称为该元素的灵敏线。 最后线：当元素含量减少到最低限度时，仍能够坚持到最后出现的谱线，称为最后线或最灵敏线。主共振线：由第一激发态与基态之间跃迁产生的共振线称为主共振线。通常也是最后线。特征线组：是指为某种元素所特有、容易辨认的多重线组。分析线：用来进行定性或定量分析的特征谱线。 定性方法：目前常用标准试样光谱比较法和铁光谱比较法。 标准试样光谱比较法：将待测元素的纯物质与试样在相同条件下同时并列摄谱于同一感光板，然后再映谱仪上进行光谱比较，如果样品光谱出现于纯物质光谱相同波长的谱线（一般看最后线）则表明样品中含有与纯物质一样的元素。 铁光谱比较法：以铁的光谱线做标尺，将各个元素的最后线按波长插在标尺上方，制成标准光谱图。将待测试样和纯铁同时并列摄谱于同一感光板，然后再映谱仪上用元素标准管谱图与样品光谱图对照检查，如二者最后线重合，则认为样品存在该元素。选择铁光谱的原因：谱线多、间距均匀、定位准确。 元素存在判定：多条灵敏线出现，含有该元素；只有一条最灵敏线，可能有该元素；只有非灵敏线，不含该元素；无某一元素谱线，一定不存在。 原子荧光分析法：原子荧光分析法是一种通过测量待测元素的原子蒸汽在辐射能激发下所产生荧光的发射强度，来测定待测元素含量的一种发射光谱分析方法（Atomic Fluorescence Spectrometry, AFS）。 区别：AFS与AES的区别是激发源不同，AFS属于光致激发的原子发射光谱法，但所用仪器与原子吸收光谱法（AAS）相近。原子荧光特点： 1.属于光致发光：十二次发光过程，激发光远停止时，在发光过程立即停止。2.发射的荧光强度与照射光强有关。3.不同元素的荧光波长不同。（原子结构不同，电子能级排布不同）。4.浓度很低时，强度与蒸汽中该元素浓度成正比。（定量依据，用于痕量分析）共振荧光：荧光线的波长=激发线的波长 原子荧光分析仪基本组成：激发光源、原子化器、分光系统、检测系统。（激发源是高强度空心阴极灯、无极放电灯、高压氙弧灯；原子化器是将待测元素转化为原子蒸汽，有Ar稀释的火焰；分光系统极为简单，滤光片或光栅；检测系统是光电倍增管PMT）。AES,AFS,AAS三者区别和联系： 联系：产生光谱的对象都是原子。区别：AAS是基于基态原子选择性吸收光辐射能，并使该辐射强度降低而产生的光谱（共振吸收线）。AES是基态原子受到热电光的作用，原子从基态跃迁到激发态，然后返回基态时产生的光谱（共振发射线。）AFS是气态原子吸收光源的特征辐射后，原子外层电子跃迁到激发态，然后返回到基态发射的与原子激发波长相同的辐射即为原子荧光，是光致二次发光，本质上仍是发射光谱。 4.原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectrometry, AAS) 要求： 1.原子吸收光谱法概念*、特点。2.原子吸收光谱的产生。 3.基态原子与待测元素含量的关系。4.特征频率和半宽度*、了解变宽因素。 5.原子吸收线测量的积分吸收法、峰值吸收法*。6.原子吸收分光光度计主要组成*。7.HCL和原子化器*，光谱通带*。8.原子吸收光谱法分析法中测定条件的选择*，定量分析法，灵敏度与检出限*。9.干扰及消除方法*。 原子吸收光谱法：基于测量待测元素基态原子对其特征谱线的吸收程度来确定物质含量的分析方法称为原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）。特点： 优点：检出限低、选择性好、精密度和准确度高、进样量少，分析速度快。缺点：不能进行多元素同时分析，非金属元素不能直接测定。 原子吸收光谱的产生：在通常情况下，原子处于基态，当通过基态原子的某辐射线所具有的能量（或频率）恰好符合该原子从基态跃迁到激发态所需的能量（或频率）时，该基态原子就会从入射辐射中吸收能量，产生原子吸收光谱。原子的能级是量子化的，所以原子对不同频率辐射的吸收也是有选择的。原子由基态跃迁到第一电子激发态所需能量最低，跃迁最容易（这时产生的吸收线称为主共振吸收线或第一共振吸收线），因此大多数元素主共振吸收线就是该元素的灵敏线，也是原子吸收法中最主要的分析线。 原子吸收光谱相比于原子发射光谱优点：激发态原子数受温度的影响大，而基态原子数受温度的影响小，所以原子吸收光谱法的准确度优于原子发射光谱分析法；基态原子数远大于激发态原子数，因此原子吸收光谱法的灵敏度高于原子发射光谱法。 原子吸收谱线的轮廓与谱线变宽：表示原子吸收线轮廓的特征量是吸收线的特征频率v0和半宽度△v。特征频率由原子的能及分布特征决定，半宽度除谱线本身具有的自然宽度外，还受多种因素影响（热变宽、压力变宽）。 原子吸收线测量：积分吸收法、峰值吸收法。 峰值吸收法：采用锐线光源作为辐射源测量谱线的极大吸收（峰值吸收）。 锐线光源：发射线与吸收线特征频率一致且发射线半宽度远远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。 峰值吸收的测量条件：1.光源发射线的半宽度应小于吸收线半宽度（△v发射<△v吸收）2.通过原子蒸气的发射线的特征频率恰好与吸收线的特征频率重合。（ν0发射 = ν0吸收） 峰值吸收法定量分析依据——光吸收定律：A=Kc 在特定条件下，吸光度A与待测元素浓度c呈线性关系。原子吸收分光光度计组成： 1.光源：作用是发射待测元素的特征共振辐射，必须使用待测元素制成的锐线光源。可用待测元素作阴极材料制成相应空心阴极灯（HCL）。特点是只有一个灯电流操作参数，辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯泡容易更换；每测一种元素需要更换相应灯泡。2.原子化器： 分类是1.火焰原子化器 2.石墨炉原子化器 3.低温原子化技术。作用是将试样中待测元素转化为基态原子，以便对特征谱线进行吸收。提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。常用火焰是空气-乙炔火焰。 3.分光系统：分光系统的作用是将待测元素的分析线与干扰线分开，使待测系统只能接受分析线。在原子吸收光度计中，单色其通常位于火焰之后，这样可分掉火焰的杂散光并防止光电管疲劳。4.检测系统：组成是光电转换器、放大器和显示器。作用是吧单色器分出的光信号转换为电信号，经放大器放大后以透射率或吸光度形式显示出来。原子吸收分析中需要研究的测定条件（三个） 测定条件的选择：分析线、空心阴极灯电流、狭缝宽度、原子化条件。 分析线：常选待测元素的主共振线作为分析线；为了避免邻近谱线干扰，可选次灵敏线；测量高浓度样品时，可选次灵敏线。 空心阴极灯电流：电流过小，光强低且不稳定；电流过大，发射线变宽，灵敏度下降，且影响光源寿命；选择原则是保证稳定和合适光强输出条件下，尽量选低工作电流。狭缝宽度：原则是在不减小吸光度值的条件下，尽可能使用较宽的狭缝。原子化条件： 火焰原子化：火焰类型（温度-背景），使待测元素获得最大原子化效率；助燃比（温度-氧还环境）；助燃器高度；进样量。 石墨炉原子化：升温程序的优化。 定量分析法：1.标准曲线法（会出现正偏离和负偏离）2.标准加入法（可消除基体干扰，不能消除背景吸收影响）。灵敏度与检出限： 干扰和消除方法： 干扰：物理干扰、化学干扰、电离干扰、光谱干扰。 物理干扰及消除：指试样在转移、蒸发和原子化过程中，由于其物理特性的变化而引起的吸收强度变化的效应。这类干扰是非选择性的，对试样中各元素的测定影响基本相同。 消除物理干扰的方法：配制与待测溶液组成相似的标准溶液、浓度高的溶液可用稀释法、采用标准加入法 化学干扰及消除：化学干扰是指在溶液或原子化过程中待测元素与其它组分之间的化学反应所引起的干扰效应，主要影响待测元素的原子化效率。原子吸收法的主要干扰，具有选择性。典型的化学干扰是待测元素与共存物作用生成了难挥发的化合物，致使参与吸收的基态原子数减少。消除化学干扰的方法： 加释放剂：加入一种过量的金属元素，与干扰元素形成更稳定或更难挥发的化合物，从而使待测元素释放出来。 例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰。 加保护剂：保护剂与待测元素形成稳定的络合物，防止干扰物质与其作用。例：加入EDTA生成EDTA-Ca，避免磷酸根与钙作用 电离干扰及消除：在高温下原子电离，使基态原子的浓度减少，引起原子吸收信号降低的现象。电离干扰在火焰温度高、待测元素电离电位低的情况下最容易发生，随被测元素浓度的增高而减小。消除电离干扰的方法： 加入过量消电离剂，抑制被测元素的电离—碱金属。例如Ca测定在高温下产生电离现象，加入KCl可消除。光谱干扰及消除： 1、非共振线干扰——缩小狭缝宽度 2、背景吸收 分子吸收是指试样在原子化过程中生成的分子对光辐射的吸收而引起的干扰，使吸收值增高。光散射是指原子化过程中产生的微小固体颗粒使光产生散射，造成透过光减小，吸收值增加。消除背景吸收的方法：空白校正法、连续光源校正法、塞曼效应校正法。 5.紫外-可见吸收法 (Ultraviolet and Visible Absorption Spectrometry, UV-Vis)要求： 1.物质对光的选择性吸收 2.紫外-可见吸收光谱法概念* 3.紫外-可见吸收光谱基本原理* 4.Lambert-Beer定律的成立条件* 5.摩尔吸收系数ε的讨论* 6.朗伯-比尔定律的加和性* 7.偏离朗伯-比尔定律的原因* 8.电子跃迁的类型* 9.发色团、助色团和吸收带* 10.影响紫外吸收光谱的因素* 11.紫外分光光度计基本构造* 12.测量条件的选择* 13.定性、结构、定量*分析 物质对光的选择性吸收：物质溶液之所以呈现颜色，是由于物质溶液对光的选择性吸收引起的。物质所显示的颜色是吸收光的互补色。透射光与吸收光可组成白色。 紫外可见吸收光谱法：紫外可见吸收光谱法是基于分子内电子能级跃迁产生的吸收光谱进行分析的光谱分析法。属于分子吸收光谱。紫外可见吸收光谱法的基本原理：利用光的吸收定律——朗伯比尔定律：当一束平行光通过单色溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质浓度c及液层厚度L的乘积成正比。 朗伯比尔定律成立条件：朗伯-比尔定律只适用于低浓度、均匀、非散射的溶液，并且溶质不能有解离、缔合、互变异构等化学变化。 摩尔吸光系数：在温度和介质条件一定时，ε仅与吸光物质的结构与性质有关；ε不随浓度c和光程长度L改变而变化；ε是吸光能力与测定灵敏度的度量，εmax越大表明该物质的吸光能力越强，测定灵敏度越高；ε数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。朗伯比尔定律的加合性：如果在一溶液中有多个组分对同一波长的光有吸收作用，则总吸光度等于各组分的吸光度之和（条件是各组分的吸光质点不发生作用），这就是物质对光吸收的加和性。偏离朗伯比尔定律的原因： 1.入射光并非完全意义的单色光而是复色光。2.溶液的不均匀性导致部分入射光因散射而损失。3.溶液发生了解离、缔合、配位等化学变化。电子跃迁的类型：σ电子、π电子、n电子。 σ→σ*跃迁：σ电子跃迁到σ*轨道所需能量最大（饱和烃类C-C键）。 n →σ*跃迁：分子中未共用n电子跃迁到σ*轨道，能量较大，大部分在远紫外区。π→π*跃迁：成键π电子由基态跃迁到π*轨道，属强吸收。 K吸收带由共轭非封闭体系中π→π*月前产生。 n →π*跃迁：未共用n电子跃迁到π*轨道：所需能量小。R吸收带由n→π*跃迁产生。发色团：是指含有不饱和键，能吸收紫外、可见光产生π→π*或n→π*跃迁的基团。 助色团：是指含有为成键n电子，本身没有生色功能，但与发色团相连时，能使发色团吸收峰向长波长方向移动，吸收强度增强的杂原子基团称为助色团。 吸收带：吸收峰在紫外-可见光谱中的波带位置称为吸收带。有R、K、B、E吸收带。B、E吸收带是由芳香族化合物π→π*跃迁产生。影响紫外可见吸收光谱的因素： 1.助色效应：助色团与生色团相连，由于助色团n电子与生色团π电子共轭，使吸收峰红移，吸收强度增强的过程。 2.共轭效应和超共轭效应：π电子共轭体系增大，λmax红移，εmax增大；σ→π超共轭效应增强，λmax红移，εmax增大。 3.空间位阻效应：空间阻碍使得共轭体系被破坏，λmax蓝移，εmax减小。 4.溶剂效应：溶剂极性增大，π→π*跃迁吸收带红移；n→π*跃迁吸收带蓝移。极性溶剂往往使吸收峰的振动精细结构消失。 紫外分光光度计基本构造：光源、单色器、吸收池、检测器、显示器。 光源：连续光源，提供激发能，使待测分子产生吸收。可见光区用钨灯或卤钨灯（热辐射光源），紫外光区用氢灯氘灯（气体放电光源）。 单色器：将光源辐射的复合光色散成单色光。有光栅单色器和棱镜单色器。与原子吸收分光光度计不同，在UV-Vis光度计中，单色器置于吸收池前面以防止强光照射吸收池引起物质分解。吸收池（比色皿）：盛放被测样品。有玻璃吸收池（可见光）和石英吸收池（紫外和可见）。吸收池（比色皿）使用前要用溶剂洗涤，加入池高4/5，手拿毛玻璃，避免测定强酸强碱，使用后要清洗，定量分析使用之前要校正。 检测器：检测光信号，并将光信号转变成可测量的电信号，光电池→光电管→光电倍增管→光电二极管阵列检测器。 紫外分光光度计类型：单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计、光电二极管阵列分光光度计。 UV-Vis分光光度计测定条件选择： 3.入射光波长的选择：根据吸收大，干扰小的原则选择最佳入射波长。2.吸光度读数范围选择 3.参比溶液选择：用于调节A=0 UV-Vis吸收光谱法应用：定性分析、结构分析、定量分析 定量分析：根据朗伯比尔定律 1.单组分定量分析： 比较法：在相同条件下配制样品溶液和标准溶液（与待测组分的浓度相近），在相同的实验条件和最大波长λmax处分别测得吸光度为Ax和As，然后进行比较，求出样品溶液中待测组分的浓度。标准曲线法：首先配制一系列已知浓度的标准溶液，在λmax处分别测得标准溶液的吸光度，作A-c的标准曲线。在完全相同的条件下测出试液的吸光度，并从曲线上求得相应的试液的浓度。 2.多组分定量分析：依据吸光度具有加合性 课后题： 6.红外吸收光谱（Infrared Absorption Spectrum, IR） 要求： 1.红外吸收光谱法概念和特点* 2.红外吸收光谱产生的两个条件* 3.分子的基本振动形式* 4.红外吸收光谱的分区及其特点* 5.影响基团频率位移的因素 6.色散型红外光谱仪和FI-IR光谱仪基本组成部件、作用和特点* 7.定性、定量分析 8.了解有机化合物的红外谱图解析方法 红外吸收光谱法：利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外吸收光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法。红外吸收光谱法的特点： 1.除了单原子分子、对称双原子分子外，几乎所有的化合物都有红外吸收，能提供丰富的结构信息； 2.任何气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定； 3.样品用量少，分析速度快； 4.与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。红外吸收光谱的产生条件： （一）辐射应具有恰好能满足物质产生振动跃迁所需能量。 （二）辐射与物质间有相互偶合作用，产生偶极矩的变化。分子基本振动形式： 1.双原子分子振动：沿键轴方向伸缩振动v（键长变化键角不变的振动）2.多原子分子振动：伸缩振动v（键长变化键角不变的振动）、弯曲振动δ（基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动）；伸缩振动的吸收峰波数比相应键的弯曲振动峰波数高 谱带强度：影响吸收峰强度的主要因素是振动能级的跃迁概率和振动过程中偶极矩的变化。红外吸收光谱图的分区： 1.官能团区：将4000-1300cm-1区域称为官能团区，这个区域内每个红外吸收峰都和一定官能团对应。 2.指纹区：将1300-670 cm-1区域称为红外光谱中的指纹区，由于各振动之间的相互偶合，使得这个区域中的吸收带变得非常复杂，对结构上的微小变化表现极其敏感。指纹区可以表征整个分子的结构特征。 从官能团区可找出该化合物存在的官能团，指纹区的吸收可以用来与标准谱图进行比较，从而得出与已知物结构相同或不同的确切结论。二者相互补充。 影响基团频率的因素：化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。 内部因素：诱导效应（T效应）、共扼效应（C效应）、氢键效应、空间位阻等。外部因素：溶剂、试样状态、制样方法等。 色散型红外吸收光谱仪基本结构：光源、吸收池、单色器、检测器、记录系统。UV-Vis与IR区别： UV-Vis——吸收池放在单色器之后（可防止强光照射引起吸收池中一些物质的分解）。 IR——吸收池放在光源与单色器之间（红外光源能量小，不会引起试样的分解，而且可以减小来自试样和吸收池的杂散光对检测器的影响）。 工作波段范围不同，两者的光源、透光材料与检测器等有很大的差别。 以光栅为分光元件的色散型红外光谱仪缺点： 1.色散型红外吸收光谱仪是扫描式的仪器，扫描速度慢，不能测定瞬间光谱的变化，也不能实现与色谱仪的联用。 2.分辨率较低，要获得0.1~0.2 cm-1的分辨率已相当困难。傅里叶变换红外吸收光谱仪（FT-IR）：根据光的相干性原理设计，没有色散元件，不需要分光。主要由光源、干涉仪、吸收池、检测器、计算机和记录系统组成。FT-IR特点： 1.测定速度极快。1s内，实现红外光谱仪与色谱仪的联用。2.灵敏度和信噪比高。（无狭缝装置，输出能量无损失；多次测定、多次累计）3.分辨率提高，波数精度可达10-2 cm-1。4.测定的光谱范围宽，10~104 cm-1。 红外光谱解析三要素：吸收峰位置、强度、峰形。近红外光谱在食品检测方面应用： 在粮油检测方面，它可以同时测定小麦中蛋白质、淀粉、水分、灰分、干面筋等含量，快速测定其他粮食中淀粉和蛋白质含量，评价和控制面粉生产过程中原料与产品的品质。 在肉制品加工中，测定原料肉或肉制品中的水分、蛋白质、脂肪含量等指标，甚至可以在屠宰分割过程中即时测定肉的水分、蛋白质含量及颜色。 在发酵工业中，近红外技术可以用来测定发酵乳的蛋白质、脂肪和总固形物含量，检测葡萄酒发酵过程中各种香味成分以及各种糖类的含量，测定酱油中主要成分，食品的掺伪检测等。 在油脂工业中，近红外技术可用来检测油料中油分含量及游离脂肪酸、碘值等指标。中红外光谱在食品检测方面应用： 结构鉴定 成分含量测定 掺假检测 课后题： 7.分子发光分析法 要求： 1.定义*、分类* 2.单重态和三重态 3.激发态到基态的能量传递途径 4.光谱曲线* 5.荧光强度与浓度关系* 6.荧光与分子结构关系（内因）* 7.影响荧光强度的因素 8.荧光分析仪器* 9.分子荧光定量分析法* 10.荧光分析法特点 11.化学发光分析法基本原理* 12.化学发光分析装置与技术* 分子发光分析：某些物质的分子吸收一定能量（光能、电能、化学能等）跃迁到较高的电子激发态后，在返回电子基态的过程中伴随有光辐射，这种现象称为分子发光（Molecular Luminescence），以此建立起来的分析方法称为分子发光分析法。分子发光分类： 1.光致发光（PL）-光能（荧光、磷光）2.电致发光（EL）-电能 3.化学发光（CL）-化学能 4.生物发光（BL）-生物体，酶，法学发光。 分子发光光谱：属于分子发射光谱，带光谱，在近紫外区和可见光区（200-800nm）。单重态与三重态： 激发单重态：电子自旋相反-S 激发三重态 ：电子自旋平行-T 激发态到基态能量传递途径： 光谱曲线： 激发光谱的形状与发射波长无关，发射光谱的形状与激发波长无关，变化的只是If—光谱曲线高低；在最大激发波长和最大发射波长下，荧光强度最大。 Stokes位移：λem>λex（>20 nm）。 同一物质的激发光谱与吸收光谱形状相似，最大激发波长与最大吸收波长一致。 同一组分的激发光谱（吸收光谱）波长最短，磷光波长最长，荧光波长处于中间。荧光强度与浓度关系：If=Kc（必须A<0.05）荧光与分子结构的关系（内因）： 1.共轭π键体系：提高共轭程度有利于增加荧光效率，并产生红移。2.刚性平面结构：刚性和平面性增加，有利于荧光发射。 3.取代基效应：给电子取代基增强荧光；的电子取代基减弱荧光、加强磷光；对位、邻位取代基增强荧光，间位取代基抑制荧光。 4.电子跃迁类型：含N、O、S杂原子的有机物，S1→T1系间窜跃强烈，荧光很弱或不发荧光。不含N、O、S原子的有机荧光体系多发生π→π*类型的跃迁，这是电子自旋允许的跃迁，摩尔吸收系数大，荧光辐射强。 影响荧光强度的因素（外因）： 1.荧光猝灭 2.温度、酸度和溶剂影响 3.表面活性剂影响 荧光分析仪器组成：激发光源、样品池、双单色器系统、检测器、显示器。特殊点：有两个单色器，光源与检测器通常成直角。 激发光源：高压汞灯、高压氙弧灯：强度高、紫外可见区有连续光谱。样品池：四面透光的比色皿，手拿棱或者最上端。双单色系统： 激发单色器：选择激发光波长。发射单色器：选择发射光波长。 紫外可见分光光度计构成和荧光分光光度计构成： 紫外：光源-单色器-样品池-检测器-数据处理 荧光：光源-激发单色器-样品池-发射单色器-检测器-数据处理 磷光特点： 磷光波长比荧光的长(T1 磷光寿命和强度对重原子敏感。荧光定量分析法：If=Kc 1.工作曲线法（直接荧光工作曲线法最常用，还有荧光淬灭工作曲线法）2.比较法: Ifx—样品溶液的荧光强度 Ifs—标准溶液的荧光强度 If0—试剂空白的荧光强度 荧光分析法特点： 灵敏度高：比紫外-可见分光光度法高2～4个数量级 选择性好：可同时用激发光谱和荧光发射光谱定性 重现性好 取样量少 仪器不复杂 缺点：应用范围小 化学发光法：与荧光相同的是都电子从激发态跃迁到基态时放出辐射，不同的是荧光靠吸收紫外-可见光，化学是吸收化学能。化学发光类型：气相化学发光、液相化学发光、固相化学发光、异相化学发光。化学发光分析装置：进样系统-发光反应室-光检测器PMT-信号放大器-显示与记录发光反应可采用静态或流动注射的方式进行： 静态方式：用注射器分别将试剂加入到反应器中混合，测最大光强度或总发光量；试样量小，重复性差； 流动注射方式：用蠕动泵分别将试剂连续送入混合器，定时通过测量室，连续发光，测定光强度；试样量大。 化学发光分析特点： 1.灵敏度高 2.仪器设备简单 3.发射光强度测量无干扰 4.线性范围宽 5.分析速度快 缺点：可供化学发光用的试剂少、发光反应效率低、研究少。课后题： 9.分离分析法（这章计算多，建议看PPT） 要求： 1.色谱分析法简介（掌握概念和分离原理）2.色谱分析法的分类* 3.色谱图及色谱常用术语* 4.搭板理论和速率理论、分离度* 5.色谱定性和定量方法* 分离分析法：利用样品中共存组分间各种性能上的差异，西安将他们分离然后进行分析测定的分析方法。分为色谱分析法、高效毛细管电泳法、色谱-质谱联用法、色谱-光谱、波谱联用法。色谱分析法简介：色谱法是一种分离分析方法。它利用样品中各组分与流动相和固定相的作用力不同（吸附、分配、交换等性能上的差异），先将它们分离，后按一定顺序检测各组分及其含量的方法。 色谱法分离原理：当混合物随流动相流经色谱柱时，就会与柱中固定相发生作用（溶解、吸附等），由于混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强弱不同，在同一推动力作用下，各组分在固定相中的滞留时间不同，从而使混合物中各组分按一定顺序从柱中流出。这种利用各组分在两相中性能上的差异，使混合物中各组分分离的技术，称为色谱法。色谱法与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。色谱法的特点：（1）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。（2）灵敏度高 可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。（3）分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。（4）应用范围广 气相色谱：沸点低于400℃的各种有机或无机试样的分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。(5)高选择性:对性质极为相似的组分有很强的分离能力.不足之处： 被分离组分的定性较为困难 色谱分析法的分类 按两相状态分类：气相色谱（GC）、液相色谱(LC)、超临界流体色谱(SFC)。 按操作形式分类：柱色谱(CC，固定相装在管柱内)、纸色谱（PC，固定相为滤纸，采用适当溶剂在滤纸上展开进行分离）、薄层色谱（TLC，固定相压成土层或涂成薄层） 按分离原理分类：吸附色谱（利用固体吸附剂表面对各组分吸附能力不同进行分离）、分配色谱（利用固定液对各组分溶解能力不同进行分离）、离子交换色谱（利用离子交换剂对各组分的亲和力不同进行分离）、凝胶色谱（利用凝胶对分子大小、形状不同的组分产生的阻滞作用不同进行分离）。 气相色谱：流动相为气体。常用的气体流动相为N2,H2,He。按分离柱不同分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相不同分为：气固色谱和气液色谱。 液相色谱：流动相为液体。常用液体流动相为H2O,CH3OH等液体。按固定相不同分为：固液色谱和液液色谱。 固定相可分为固体吸附剂和涂在固体载体上或毛细管内壁上的液体。 超临界流体色谱：流动相为超临界流体。超临界流体是一种介于气体和液体之间的状态，具有介于气体和液体之间的极有用的分离性质。常用的超临界流体有CO2，NH3，CH3CH2OH,CH3OH等。超临界流体色谱法是集气相色谱法和液相色谱法的优势而发展起来的一种新型的色谱分离分析技术，不仅能够分析气相色谱不宜分析的高沸点、低挥发性的试样组分，而且具有比高效液相色谱更快的分析速率和更高的柱效率。色谱图：组分在检测器上产生的信号强度对时间(t)所作的图，由于它记录了各组分流出色谱柱的情况，所以又叫色谱流出曲线。流出曲线的突起部分称为色谱峰。基本术语： 1.基线：在正常实验操作条件下，没有组分流出，仅有流动相通过检测器时，检测器所产生的响应值。稳定的基线是一条直线，若基线下斜或上斜，称为漂移，基线的上下波动，称为噪音（或噪声）。2.色谱峰： ① 峰高h：从色谱峰顶到基线的距离 ② 区域宽度：色谱峰的区域宽度用来衡量色谱柱的效率及反映色谱分离过程的动力学因素。 •标准偏差σ：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 •峰底宽Y或Wb：色谱峰两个拐点处所作切线与基线相交点之间的距离 Y=4σ •半峰宽Y1/2：色谱峰高一半处的宽度 ③ 峰面积A：色谱峰与峰底之间的面积；是色谱定量的依据。对称色谱峰面积： 3.色谱保留值：（详看PPT，太几把多了） ①时间表示的保留值 ②体积表示的保留值 ③相对保留值 搭板理论： 速率理论： 分离理论： 色谱定性分析方法： 1.与标样对照的方法 利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。2.利用文献保留值定性： 利用相对保留值r21定性 相对保留值r21仅与柱温和固定相性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定相上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。 3.保留指数：又称Kovats指数(Ⅰ)，是一种重现性较好的定性参数。色谱定量分析方法： 1.定量校正因子 2.定量方法：归一化法、外标法、内标法 气相色谱（GC） 要求： 1.气相色谱仪工作过程 2.气相色谱仪主要部件* 3.气相色谱检测器（掌握类型，了解原理）4.气相色谱固定相 5.操作条件的选择 6.毛细管柱气相色谱 7.气相色谱法的应用 高效液相色谱（HPLC） 要求： 1.高效色谱法的特点 2.高效液相色谱仪工作流程和主要部件* 3.高效液相色谱法类型* 4.固定相和流动相* 5.化学键合相色谱法** 6.影响分离的因素 7.HPLC分离类型的选择 8.高效液相色谱法的应用 高效色谱法特点：高压、高速、高效、高灵敏度、高沸点、热不稳定有机物及生化试样的高效分离分析方法。 工作流程：高压泵将贮液罐的溶剂经进样器送入色谱柱中，然后从检测器的出口流出。当待分离样品从进样器进入时，流经进样器的流动相将其带入色谱柱中进行分离，然后以先后顺序进入检测器，记录仪将进入检测器的信号记录下来，得到液相色谱图。 主要部件：高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理系统。 流动相：由于高效液相色谱中流动相是液体，它对组分有亲和力，并参与固定相对组分的竞争。因此，正确选择流动相直接影响组分的分离度。对流动相要求： 流动相不与色谱柱发生不可逆化学变化，以保持柱效或柱子的保留性质较长时间不变。 对待测样品有足够的溶解能力，以提高测定的灵敏度。 与所用检测器相匹配。如应用紫外吸收检测器时，不能用对紫外光有吸收的溶剂。 粘度尽可能小，以获得较高的柱效。 流动相纯度要高，价格便宜，毒性小。不纯溶剂会引起基线不稳，或产生“伪峰”。溶剂中痕量杂质的存在，长期积累会导致检测器噪声增加，同时也影响手机的馏分纯度。对固定相要求： 粒径较小且分布均匀 机械强度高，耐压 传质速度快 化学性质稳定，不与流动相发生反应。化学键合相色谱法： 化学键合固定相： 化学键合固定相是利用化学反应将有机分子键合到载体表面上，形成均 一、牢固的单分子薄层而构成各种性能的固定相。载体：硅胶 键合反应：酯化键合（Si-O-C型）、硅烷化键合（Si-O-Si-C型）、硅氮键合（Si-N型）存在双重分离机制： 高覆盖率：分配为主 地覆盖率：吸附为主 化学键合固定相特点： 固定相不易流失，柱的稳定性和寿命较高 能耐受各种溶剂，可用于梯度洗脱 表面较为均一。没有液坑，传质快，柱效高 能键合不同基团以改变其选择性。例如，键合氰基、氨基等极性基团用于正相色谱法，键合离子交换基团用于离子色谱法，键合C2，C4，C6，C8，C18，C16，C18，C22烷基和苯基等非极性基团用于反相色谱法等。因此它是HPLC较为理想的固定相。 反相键合相色谱法是HPLC中应用最广的模式，优点： （1）用单柱和流动相常常就能分离非离子化合物、离子化合物和可电离化合物，有时能同时分离它们； （2）若采取某些措施，尤其是控制pH，则键合相柱会比较稳定，利于组分的分离； （3）作为流动相主体的水价廉易得，流动相的紫外截止波长低（水为195nm，甲醇为205nm，乙腈为190nm），本底吸收少，有利于痕量组分的测定；（4）更换溶剂和梯度洗脱非常方便。影响分离的因素;1.提高柱效 2.流速 3.固定相和分离柱 分离类型选择： ①根据相对分子质量选择 ②根据溶解度选择 ③根据分子结构选择 思考题：教材思考题与习题第6、7、9题。 质谱分析（Mass Spectrometry, MS） 要求： 1.质谱定义*、作用、质谱分析基本原理*、质谱分析过程 2.质谱仪主要部件及作用* 3.质谱的表示方法 4.质谱中主要离子峰的类型* 质谱法定义：质谱法是将待测物质置于离子源中电离形成带电离子，让离子加速并通过磁场或电场后，离子将按质荷比（m/z）大小分离，形成质谱图。依据质谱线的位置和质谱线的相对强度建立的分析方法称为质谱法。 质谱图：质谱图是以m/z为横坐标，离子相对强度为纵坐标来表示质谱数据。由质谱图很直观地观察到整个分子的质谱信息。 有机化合物分析四大工具：红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱、核磁共振波谱、质谱。质谱的作用： 准确测定物质的分子量 质谱法是唯一可以确定分子式的方法 根据碎片特征进行化合物的结构分析 质谱法原理：质谱法是利用电磁学原理，将待测样品分子解离成具有不同质量的离子，然后按其质荷比（m/z）的大小依次排列收集成质谱。根据质谱中的分子离子峰（M•+）可以获得样品分子的相对分子质量信息；根据各离子峰（分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、重排离子峰等）及其相对强度和氮数规则，可以确定化合物的分子式；根据各离子峰及物质化学键的断裂规律可以进行定性分析和结构分析；根据组分质谱峰的峰高与浓度间的线性关系可以进行定量分析。 质谱分析过程：进样-离子化-撞击形成碎片离子-正电荷离子被加速电场加速-加速正离子进入磁场发生偏转-按质荷比分离形成质谱图。 质谱仪主要部件：真空系统、进样系统、离子源或电离室、质量分析器、离子检测器。真空系统：减少离子碰撞损失 进样系统：高效重复将样品引入到离子源中并且不能造成真空度降低。 离子源或电离室：使试样中的原子、分子电离成离子，其性能影响质谱仪的灵敏度和分辨率。分为电子电离源、化学电离源、快原子轰击源、电喷雾源。 质量分析器：将离子源产生的离子按质荷比的大小分开。分为单聚焦分析器、双聚焦分析器、四级杆质量分析器、飞行时间质量分析器、离子阱质量分析器。离子检测器：电子倍增管、渠道式电子倍增管阵列。质谱的表示方法： 质谱一般可用线谱或表谱两种方法表示。常用线谱。 线谱上的各条直线表示一个离子峰，横坐标为质荷比m/z，纵坐标为离子的相对强度（相对丰度），一般将原始质谱图上最强的离子峰定为基峰并定为相对强度100％，其他离子峰以对基峰的相对百分值表示。能够很直观地观察到整个分子的质谱全貌。 质谱表是用表格形式表示的质谱数据，质谱表中有两项即质荷比及相对强度。对定量计算较直观。 质谱图中主要离子峰的类型： 分子离子峰 同位素离子峰 碎片离子峰 亚稳离子峰 重排离子峰 质谱定性分析： 利用标准谱库检索 利用标准化合物 利用文献资料的数据 质谱定量分析： 归一化法、内标法、外标法 先进行定性分析，而后利用选择离子检测的选择离子流色谱图，一般不选择总离子流色谱图，因为选择离子流色谱图给出的色谱峰相对稳定，不受干扰，定量结果较可靠。本章没有练习题第二篇：化学仪器分析期末考试知识点总结(全面)..
第三篇：《聚合物近代仪器分析》期末考试重点总结
第四篇：仪器分析总结
第五篇：仪器分析总结
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