儀器分析教案1

1、68/68儀器分析教案第一章緒論本章是儀器分析課程的介紹。主要是讓學(xué)生了解化學(xué)分析及儀器分析的聯(lián)系及區(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(píng)價(jià)指標(biāo)。重點(diǎn)在于對(duì)分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)的幾項(xiàng)指標(biāo)。學(xué)時(shí)計(jì)劃為1學(xué)時(shí)。儀器分析簡(jiǎn)介內(nèi)容提要：儀器分析及化學(xué)分析的區(qū)別及聯(lián)系、儀器分析方法的分類及發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀器分析方法的分類授課方式：講授一、儀器分析和化學(xué)分析化學(xué)分析定義儀器分析定義兩者的區(qū)別在于：檢測(cè)能力樣品的需求量分析效率使用的廣泛性精確度二、儀器分析方法的分類根據(jù)測(cè)量原理和信號(hào)特點(diǎn)，儀器分析方法大致分為四大類光學(xué)分析法 以電磁輻射為測(cè)量信號(hào)的分析方法，包括光譜法和非光譜法電

2、化學(xué)分析法 依據(jù)物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)而建立的分析方法色譜法 以物質(zhì)在兩相間（流動(dòng)相和固定相）中分配比的差異而進(jìn)行分離和分析。其它儀器分析方法包括質(zhì)譜法、熱分析法、放射分析等 。 三、儀器分析的發(fā)展概述 發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器分析中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了儀器操作和數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化。不同方法聯(lián)用提高儀器分析的功能。各學(xué)科的互相滲透第二節(jié)定量分析方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)容提要：標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、評(píng)價(jià)定量分析方法的指標(biāo)：靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限重點(diǎn)難點(diǎn)：相關(guān)系數(shù)、檢出限授課方式：講授一、標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線及其線性范圍 標(biāo)準(zhǔn)曲線是被測(cè)物質(zhì)的濃度或會(huì)量及儀器響應(yīng)信號(hào)的關(guān)系曲線。 線性范圍：標(biāo)準(zhǔn)曲線的直線部分所對(duì)應(yīng)

3、的被測(cè)物質(zhì)濃度（或會(huì)量）的范圍標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度（或會(huì)量）和其相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)測(cè)量值來(lái)繪制。通常用“一元線性回歸法”的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)繪出y及x的關(guān)系式：y=a+bx (11) 式中b為回歸系數(shù)也即回歸直線的斜率，a為截距。相關(guān)系數(shù)r 用來(lái)表證被測(cè)物質(zhì)濃度x及其響應(yīng)信號(hào)值y之間線性關(guān)系好壞程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)：0|r|1。|r|越接近1，則y及x之間的線性關(guān)系就越好。二、靈敏度定義：物質(zhì)單位濃度或單位質(zhì)量的變化引起響應(yīng)信號(hào)值變化的程度。S或S（22）靈敏度S實(shí)際上就標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，S值越大，方法的靈敏度越高。三、精密度定義：使用同一方法，對(duì)同一試樣進(jìn)行多次測(cè)定所得測(cè)定結(jié)果的一致程度。

4、精密度常用標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)或相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(sr)表示：s= (14) sr= (15)四、準(zhǔn)確度定義：試樣含量的測(cè)定值及試樣含量的真實(shí)值相符合的程度。Er= (16)五、檢出限定義：某方法在給定的置信水平上可以檢出被測(cè)物質(zhì)的最小濃度或最小質(zhì)量。檢出線：D=sb空白信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差S靈敏度檢出限是方法靈敏度和精密度的綜合指標(biāo)，是評(píng)價(jià)儀器性能及分析方法的主要技術(shù)指標(biāo)。例如：某一方法在給定的置信水平上可以檢測(cè)出被測(cè)物質(zhì)的最小濃度稱為該方法對(duì)被測(cè)物質(zhì)的檢出限。按 IUPAC(國(guó)際純粹及應(yīng)用化學(xué)會(huì))建議，檢出限的一般計(jì)算公式為（ ）A.D=1/S. B.D=Sb/S. C.D= kb. D.D= kSb/S

5、2.檢出限指恰能鑒別的響應(yīng)信號(hào)至少應(yīng)等于檢測(cè)器噪聲信號(hào)的 。A 1倍 B 2倍 C 3倍 D 4倍光學(xué)分析法導(dǎo)論本章是學(xué)習(xí)光學(xué)分析法之前應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識(shí)。主要介紹光的波粒二象性，原子光譜和分子光譜基礎(chǔ)知識(shí)。在介紹電磁輻射基礎(chǔ)上重點(diǎn)講解能級(jí)躍遷圖。本章計(jì)劃學(xué)時(shí)為1學(xué)時(shí)。電磁輻射內(nèi)容提要：電磁輻射的波動(dòng)性和粒子性電磁波譜原重點(diǎn)難點(diǎn)：電磁波譜區(qū)授課方式：講授一、電磁輻射的性質(zhì)電磁輻射具有波動(dòng)性和粒子性。波動(dòng)性電磁輻射是在空間傳播著的交變電磁場(chǎng)，可以用頻率()、波長(zhǎng)()和波數(shù)()等波參數(shù)表征。掌握頻、波長(zhǎng)、波數(shù)的定義及之間的關(guān)系。微粒性普朗克方程E(23)該方程將電磁輻射的波動(dòng)性和微粒性聯(lián)系起來(lái)，二、

6、電磁波譜按照波長(zhǎng)的大小順序排列可得到電磁波譜，不同的波長(zhǎng)屬不同的波譜區(qū)，對(duì)應(yīng)有不同的光子能量和不同的能級(jí)躍遷。能用于光學(xué)分析的是中能輻射區(qū)，包括紫外、可見(jiàn)光區(qū)和紅外區(qū)?？梢?jiàn)光譜區(qū)例如：1 原子或分子軌道中電子躍遷對(duì)應(yīng)的電磁波譜區(qū)為（ ）A.X射線區(qū)； B.紫外區(qū)； C.紫外和可見(jiàn)區(qū)； D.紅外區(qū)2. 人眼能感覺(jué)到的光稱為可見(jiàn)光，其波長(zhǎng)范圍是 。A 400-780nm B 200-400nm C 200-600nm D 400-700nm原子光譜和分子光譜 內(nèi)容提要： 原子光譜項(xiàng)、原子光譜能收?qǐng)D及原子光譜選擇定則，分子光譜能收分子吸收光譜和分子發(fā)光光譜重點(diǎn)、難點(diǎn)：原子光譜項(xiàng)、分子光譜能及躍遷圖一

7、、原子光譜原子光譜產(chǎn)生于原子外層電子能級(jí)的躍遷核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)原子接到電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用主量數(shù)、角量子數(shù)2、磁量子數(shù)和自旋量子數(shù)來(lái)描述。光譜項(xiàng)原子的能量狀態(tài)需要用n.L.S.J四個(gè)量子數(shù)為參數(shù)的光譜項(xiàng)來(lái)表征。N為主量子數(shù)，L總軌道角量子數(shù)，S總自旋量子數(shù)，J內(nèi)量子數(shù)原子能級(jí)光譜項(xiàng)用表示光譜支項(xiàng)用表示原子能級(jí)圖把原子可能存在的光譜項(xiàng)及能級(jí)躍遷用圖解的方式表示出來(lái)就得到原子能級(jí)圖。譜線波長(zhǎng)取決于兩能級(jí)的能量差，不同能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的原子光譜是波長(zhǎng)確定，相互分隔的譜線，所以原子光譜是線狀光譜。光譜選擇定則只有符合光譜選擇定則的躍遷才是允許的：，原子光譜原子發(fā)射光譜：處于激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，當(dāng)返回基

8、態(tài)或較低能態(tài)時(shí)而發(fā)射出特征譜線。原子吸收光譜：當(dāng)光輻射通過(guò)基態(tài)原子蒸氣時(shí)，原子蒸氣選擇性地吸收一定頻率的光輻射，原子基態(tài)躍遷到較高能態(tài)。原子熒光光譜：氣態(tài)原子吸收光輻射后，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，再通過(guò)輻射躍回到基態(tài)或較低的能態(tài)產(chǎn)生的二次光輻射。三、分子光譜分子光譜分子光譜產(chǎn)生于分子能級(jí)的躍遷，分子能級(jí)中的電子能級(jí)，分子的振動(dòng)能級(jí)以及轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。分子吸收光譜和分子發(fā)光光譜。分子吸收光譜：分子對(duì)輻射的選擇性吸收由基態(tài)或較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)產(chǎn)生的分子光譜。如紫外可見(jiàn)吸收光譜，紅外吸收光譜。分子發(fā)光光譜拉曼光譜：入射光子及溶液中試樣分子間的非彈性碰撞，發(fā)生能量交換，產(chǎn)生及入射光頻率不同的散射光。第三章紫

9、外可見(jiàn)吸收光譜法本章地位：本章是儀器分析課程中光分析方法的第一章，光分析方法中的一些基本理論、基本概念、基本專業(yè)術(shù)語(yǔ)，在本章中首次出現(xiàn)并應(yīng)用，對(duì)光分析方法起著建立基本框架、引導(dǎo)學(xué)習(xí)思路的作用。紫外可見(jiàn)吸收光譜法歷史較久遠(yuǎn)，應(yīng)用十分廣泛，及其它各種儀器分析方法相比，紫外可見(jiàn)吸收光譜法所用的儀器簡(jiǎn)單、價(jià)廉，分析操作也比較簡(jiǎn)單，而且分析速率較快。在有機(jī)化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鑒定、結(jié)構(gòu)分析和純度檢查以及在藥物、天然產(chǎn)物化學(xué)中應(yīng)用較多。本章內(nèi)容： 本章主要討論了紫外可見(jiàn)吸收光譜的產(chǎn)生、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)儀器原理和結(jié)構(gòu)以及紫外可見(jiàn)吸收光譜法在有機(jī)定性及結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。講解思路： 讓學(xué)生

10、首先了解：不同物質(zhì)具有不同的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)不同波長(zhǎng)的光會(huì)產(chǎn)生選擇性吸收，因而具有不同的吸收光譜。而各種化合物，無(wú)機(jī)化合物或有機(jī)化合物吸收光譜的產(chǎn)生在本質(zhì)上是相同的，都是外層電子躍遷的結(jié)果，但二者在電子躍遷類型上有一定區(qū)別。電子躍遷類型是本章的難點(diǎn)。最后了解利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)可使物質(zhì)產(chǎn)生吸收光譜并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。鑒定的方法是本章的重點(diǎn)。概述內(nèi)容提要：介紹紫外可見(jiàn)吸收光譜法的基本概念。紫外可見(jiàn)吸收光譜法是根據(jù)溶液中物質(zhì)的分子對(duì)紫外和可見(jiàn)光譜區(qū)輻射能的吸收來(lái)研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的方法。也稱作紫外和可見(jiàn)吸收光度法，它包括比色分析和紫外可見(jiàn)分光光度法。紫外可見(jiàn)吸收光譜內(nèi)容提要：不同物質(zhì)具有不同的分子結(jié)構(gòu)

11、，對(duì)不同波長(zhǎng)的光會(huì)產(chǎn)生選擇性吸收，因而具有不同的吸收光譜。無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物吸收光譜的產(chǎn)生本質(zhì)上是相同的，都是外層電子躍遷的結(jié)果，但二者在電子躍遷類型上有一定區(qū)別。有機(jī)化合物吸收可見(jiàn)光或紫外光，、和n電子就躍遷到高能態(tài)，可能產(chǎn)生的躍遷有*、n*、*和n*。各種躍遷所需要的能量或吸收波長(zhǎng)及有機(jī)化合物的基團(tuán)、結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，根據(jù)此原理進(jìn)行有機(jī)化合物的定性和結(jié)構(gòu)分析。無(wú)機(jī)絡(luò)合物吸收帶主要是由電荷轉(zhuǎn)移躍遷和配位場(chǎng)躍遷而產(chǎn)生的。電荷轉(zhuǎn)移躍遷的摩爾吸收系數(shù)很大，根據(jù)朗伯比爾定律，可以建立這些絡(luò)合物的定量分析方法。重、難點(diǎn)：分子的電子能級(jí)和躍遷生色團(tuán)的共軛作用 d-d配位場(chǎng)躍遷 金屬離子影響下的配位體*

12、躍遷。例如：.用紫外可見(jiàn)分子吸收光譜進(jìn)行定性分析的依據(jù)不包括 。A.吸收峰的數(shù)目 B.吸收峰的形狀 C.吸收峰的位置 D.最大波長(zhǎng)處吸光度值的大小第三節(jié)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)內(nèi)容提要：紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)主要由光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器及信號(hào)顯示五部分組成。需講解每部分的作用及原理。光源單色器：從連續(xù)光譜中獲得所需單色光吸收池：用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿檢測(cè)器：檢測(cè)光信號(hào)。常用檢測(cè)器有光電管和光電倍增管信號(hào)顯示器：是讀數(shù)裝置。并了解儀器類型及功能，如單光束分光光度計(jì)、雙光束分光光度計(jì)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)的工作原理。重難點(diǎn)：雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)原理及構(gòu)造例題 1 影響吸光物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)的是（

13、 ）A.入射波長(zhǎng)； B.待測(cè)溶液濃度； C.光源強(qiáng)度； D.吸收池厚度；2朗伯比耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是_。3在分光光度法中，為了獲得最大靈敏度，入射光波一般以選擇被測(cè)溶液的_波長(zhǎng)為宜。第四節(jié)紫外可見(jiàn)吸收光譜法的應(yīng)用內(nèi)容提要：紫外可見(jiàn)吸收光譜法用于有機(jī)化合物的定性、定量和結(jié)構(gòu)分析。由于有機(jī)化合物的紫外可見(jiàn)吸收光譜比較簡(jiǎn)單、特征性不強(qiáng)，吸收強(qiáng)度不高，因此應(yīng)用有一定的局限性。但它能夠幫助推斷未知物的結(jié)構(gòu)骨架、配合紅外光譜法、核磁共振波譜法和質(zhì)譜法等進(jìn)行定性和結(jié)構(gòu)分析，它是一種有用的輔助手段。重點(diǎn)： 化合物的鑒定、結(jié)構(gòu)分析事例。有機(jī)化合物的鑒定，一般采用光譜比較法。將未知純化合物的吸收光譜特征，如吸收峰

14、的數(shù)目、位置、相對(duì)強(qiáng)度以及吸收峰的形狀及已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收光譜進(jìn)行比較，以此推斷未知化合物的骨架。但大多數(shù)有機(jī)化合物的紫外可見(jiàn)光譜比較簡(jiǎn)單，特征性不明顯，而且很多生色團(tuán)的吸收峰幾乎不受分子中其它非吸收基團(tuán)的影響，因此，僅利用紫外光譜數(shù)據(jù)來(lái)鑒別未知化合物有較大局限性。結(jié)構(gòu)分析：紫外吸收光譜雖然不能對(duì)一種化合物作出準(zhǔn)確鑒定，但對(duì)化合物中官能團(tuán)和共軛體系的推測(cè)及確定卻非常有效。難點(diǎn)： 催化動(dòng)力學(xué)光度法原理。所謂催化動(dòng)力學(xué)分析法是指通過(guò)測(cè)量反應(yīng)速率來(lái)進(jìn)行定量分析的方法。許多化學(xué)反應(yīng)在催化劑存在下，可以加快反應(yīng)速率，而催化反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)及催化劑濃度成比例關(guān)系，因此以光度法檢測(cè)催化反應(yīng)速率就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)

15、催化劑濃度的測(cè)定。但影響該法準(zhǔn)確度的因素很多，操作嚴(yán)格，準(zhǔn)確測(cè)定難度較大。1.符合朗伯比爾定律的有色溶液稀釋時(shí)，其最大吸收峰的波長(zhǎng)位置 。 A.向長(zhǎng)波方向移動(dòng) B.向短波方向移動(dòng)C.不移動(dòng)，但最大吸收峰強(qiáng)度降低 D.不移動(dòng)，但最大吸收峰強(qiáng)度增大2.有色物質(zhì)對(duì)光具有選擇性吸收及下列情況有關(guān)的是 。A.入射光強(qiáng)度 B.有色物質(zhì)溶液濃度C.有色物質(zhì)結(jié)構(gòu) D.上述A,B,C三點(diǎn)都無(wú)關(guān)3.熒光分子被激發(fā)后，釋放能量的方式不包括 。A.振動(dòng)弛豫 B.系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)換 C.偶極矩變大 D.發(fā)射熒光第四章 紅外吸收光譜法紅外光譜主要用來(lái)對(duì)有機(jī)化合物的官能團(tuán)鑒別，是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析中的四大譜學(xué)之一，是研究有機(jī)化合物

16、化學(xué)鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，根據(jù)不同波數(shù)下產(chǎn)生的特征吸收情況提供化合物結(jié)構(gòu)分析所需的信息。本章內(nèi)容主要介紹紅外光譜法的特點(diǎn)。紅外吸收的基本理論，包括分子振動(dòng)紅外光譜產(chǎn)生的條件，紅外吸收光譜儀結(jié)構(gòu)及圖譜分析。本章計(jì)劃2學(xué)時(shí)。概述內(nèi)容提要：紅外光譜法的特點(diǎn)及譜圖表示方法一、紅外光譜法特點(diǎn)紅外光譜不涉及分子的電子能級(jí)，主要是振動(dòng)能級(jí)躍遷。分子振動(dòng)能級(jí)不僅取決于分子的組成，也及其化學(xué)鍵官能團(tuán)的性質(zhì)以及空間分布等結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。物質(zhì)對(duì)紅外輻射的吸收強(qiáng)度及物質(zhì)含量的關(guān)系符合朗伯比爾定律。二、紅外光譜圖表示方法用或曲線表示，圖譜上縱坐標(biāo)用透射比表示T，橫坐標(biāo)為波數(shù)或波長(zhǎng)(m)。第二節(jié)紅外吸收基本理論內(nèi)容提要

17、： 分子振動(dòng)、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件、影響基團(tuán)頻率位移的因素重點(diǎn)、難點(diǎn)：紅外光譜產(chǎn)生的條件一、分子的振動(dòng)諧振子對(duì)簡(jiǎn)單的雙原子分子的振動(dòng)可以用諧振子模型來(lái)模擬(41)k:化學(xué)鍵力常數(shù)為折合質(zhì)量可見(jiàn)分子振動(dòng)頻率及化學(xué)鍵的力常數(shù)、原子質(zhì)量有關(guān)系。如果用量子力學(xué)來(lái)處理，求解得到分子的振動(dòng)能級(jí)EV及諧振子振動(dòng)頻率的關(guān)系為可取0，1，2，稱為振動(dòng)量子數(shù)非諧振子實(shí)際上雙原子分子不是理想的諧振子，只有當(dāng)較小時(shí)，真實(shí)分子振動(dòng)情況才及諧振子振動(dòng)比較近似。分子的振動(dòng)形式振動(dòng)形式振動(dòng)自由度 即獨(dú)立振動(dòng)數(shù)，表示多原子分子振動(dòng)形式的多少。對(duì)非線性分子：n為原子數(shù)對(duì)線性分子：二、紅外吸收光譜產(chǎn)的條件和譜帶強(qiáng)度分子吸收紅外輻

18、射的條件 分子吸收紅外輻射必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：輻射應(yīng)具有剛好滿足振動(dòng)躍遷所需的能量。只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動(dòng)形式才能吸收紅外輻射。吸收譜帶的強(qiáng)度紅外吸收譜帶的強(qiáng)弱及分子偶極矩變化的大小有關(guān)，根據(jù)量子理論紅外光譜的強(qiáng)度及分子振動(dòng)時(shí)偶極矩變化的平方成正比。如：c=c雙鍵和c=0雙鍵的振動(dòng)，由于c=0雙鍵振動(dòng)時(shí)，偶極矩變化較c=c雙鍵大，因此c=0鍵的譜帶強(qiáng)度比c=c雙大得多。偶極矩的變化及固有偶極矩有關(guān)，一般極性比較強(qiáng)的分子或基團(tuán)吸收強(qiáng)度都比較大?；鶊F(tuán)振動(dòng)及紅外光譜區(qū)域紅外光譜可分為基頻區(qū)和指紋區(qū)兩大區(qū)域基頻區(qū)(40001350cm)又稱為特征區(qū)或官能團(tuán)區(qū)，其特征吸收峰可作為鑒定基團(tuán)的依

19、據(jù)。XH伸縮振動(dòng)區(qū)(40002500三鍵及累積雙鍵區(qū)(25001900雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(19001200XH彎曲振動(dòng)區(qū)(16501350指紋區(qū)(1350650指紋區(qū)的吸收峰是由于cc,c0,cx單鍵的伸縮振動(dòng)以及分子骨架中多數(shù)基團(tuán)的彎曲振動(dòng)所引起。影響基團(tuán)頻率位移的因素分子中各基團(tuán)的振動(dòng)并不是孤立的要受到分子中其它部分特別是鄰近基團(tuán)的影響，這種影響可分為內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素誘導(dǎo)效應(yīng)共軌效應(yīng)氫鍵作用外部因素測(cè)定樣品時(shí)，試樣所處的狀態(tài)、溶劑效應(yīng)等因素影響基團(tuán)頻率。紅外吸收光譜儀內(nèi)容提要： 紅外光譜儀結(jié)構(gòu)、光源、吸收地、單色器、檢測(cè)器重點(diǎn)、難點(diǎn)：吸收地、檢測(cè)器一、紅外光譜儀主要部件 紅外光譜儀

20、由光源、單色器、吸收地、檢測(cè)器和記錄系統(tǒng)五部分組成 光源：要求能發(fā)射高強(qiáng)度連續(xù)紅外國(guó)輻射，常用的有能斯特?zé)艉凸杼及粑盏兀河捎谥屑t外光不能透過(guò)玻璃和石英，因此紅外吸收地是一些無(wú)機(jī)鹽晶體材料，常用KBr晶體(易吸潮應(yīng)保持干燥)單色器：以光柵作為分光元件檢測(cè)器：常用真空熱電偶，也有用熱電量熱計(jì)或光電導(dǎo)管。記錄系統(tǒng)：由記錄儀自動(dòng)記錄圖譜二、色散型紅外吸收光譜儀從光源發(fā)出的紅外輻射分成兩束：一束通過(guò)試樣地作測(cè)量光束，另一束再過(guò)比池，經(jīng)扇面切光器將測(cè)量光束和參比光束交替地投射到色散元件上。三、傅里葉變換紅外光譜儀及其它紅的區(qū)別在于用邁克遜干涉計(jì)代替光柵單色器，用計(jì)算機(jī)對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉變換處理，可得到紅

21、外吸收光譜圖。第四節(jié)紅外吸收光譜分析內(nèi)容提要;： 做紅外光譜時(shí)，樣品的制備，紅外圖譜的簡(jiǎn)單解析重點(diǎn)、難點(diǎn)：圖譜的解析第五章分子發(fā)光分析法本章主要基態(tài)分子吸收了一定的能量后，躍遷至激發(fā)態(tài)再以輻射躍遷形式將能量釋放后返回基態(tài)，產(chǎn)生分子發(fā)光，主要有熒光分析、磷光分析、化學(xué)發(fā)光分析。本章內(nèi)容屬較新的分析方法，日前處在研究的熱門(mén)領(lǐng)域，在掌握分子能級(jí)躍遷的基礎(chǔ)上，講解各方法的特點(diǎn)。熒光分析法內(nèi)容提要：熒光產(chǎn)生原理，熒光效率及影響因素，熒光強(qiáng)度及溶液濃度的關(guān)系，熒光儀器及熒光的分析應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)：熒光的產(chǎn)生機(jī)理一、概述根據(jù)物質(zhì)的分子熒光光譜進(jìn)行定性，以熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量公析。熒光分析法的最大優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，

22、選擇性也較好，應(yīng)用范圍廣。二、基本原理分子熒光的產(chǎn)生處于各激發(fā)態(tài)不同振動(dòng)能級(jí)上分子，通過(guò)無(wú)輻射躍遷，釋放一部分能量躍回到第一激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)上，再以輻射躍遷形式回到基態(tài)的各振動(dòng)能極上，產(chǎn)生分子熒光。熒光效率及其影響因素?zé)晒庑薀晒庑识x為發(fā)熒光的分子數(shù)目及激發(fā)態(tài)分子總的比值即熒光效率()(51)若以各種躍遷的速率常數(shù)來(lái)表示，則(52)Kf為熒光發(fā)射過(guò)程中的速率常數(shù)非輻射躍遷的速率常數(shù)之和熒光及分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 要具有能夠吸收紫外可見(jiàn)光的分子結(jié)構(gòu)如共輪體系，電子的離域性越強(qiáng)，越易被激發(fā)而產(chǎn)生熒光。 分子的剛性平面結(jié)構(gòu)有利于熒光的產(chǎn)生環(huán)境因素對(duì)熒光的影響溶劑的極性增加對(duì)激發(fā)態(tài)產(chǎn)生更大的穩(wěn)定作用

23、，會(huì)使熒光強(qiáng)度增強(qiáng)溫度也影響到熒光強(qiáng)度對(duì)大多數(shù)熒光物質(zhì)，溫度升高，使非輻射躍遷幾率增大，熒光效率降低。溶液的pH值影響到熒光物質(zhì)的存在，也影響熒光效率。熒光強(qiáng)度及溶液濃度的關(guān)系 熒光強(qiáng)度由于AII(53)若溶液很稀A0.05，則當(dāng)條件一定時(shí) (55)上式為熒光定量分析的基本關(guān)系式熒光猝天：熒光物質(zhì)分子及溶劑分子或溶質(zhì)分子之間所發(fā)生的導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降的物理或化學(xué)作用過(guò)程。三、熒光分析儀器由光源、單色器、液池、檢測(cè)器和記錄系統(tǒng)五部分組成。光源：一般由高壓汞燈或氙弧燈提供。單色器：起分光作用，一般為光柵。檢測(cè)器：采用光電倍增管。四、熒光分析法的應(yīng)用無(wú)機(jī)化合物分析大多數(shù)無(wú)機(jī)化合物不產(chǎn)生熒光，只有及一些

24、有機(jī)化合物形成有熒光的絡(luò)合物才能對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。有機(jī)化合物的分析結(jié)一些芳香族化合物基因，具有較強(qiáng)的熒光，可以直接進(jìn)行分析測(cè)定，因此在生物化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)境、食品等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。例如：1分子熒光過(guò)程是（ ）A.光致發(fā)光； B.能量源激光發(fā)光； C.化學(xué)發(fā)光； D.電致發(fā)光2 在熒光光譜分析中, 測(cè)量時(shí), 通常檢測(cè)系統(tǒng)及入射光的夾角呈（ ）A.180； B.120； C.90； D.45第二節(jié)磷光分析法 內(nèi)容提要： 磷光產(chǎn)生，溫度對(duì)磷光強(qiáng)度影響重點(diǎn)、難點(diǎn)：磷光的產(chǎn)生第三節(jié)化學(xué)發(fā)光分析內(nèi)容提要： 化學(xué)發(fā)光的概念、化學(xué)發(fā)光原理以及化學(xué)發(fā)光儀器重點(diǎn)、難點(diǎn)：化學(xué)發(fā)光原理一、化學(xué)發(fā)光概述化學(xué)發(fā)光分析是利用某

25、些化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的光發(fā)射現(xiàn)象而建立的一種新的分析方法。特點(diǎn)：靈敏度高，測(cè)定的線性范圍寬，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，分析速度快二、化學(xué)發(fā)光分析基本原理化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的條件化學(xué)反應(yīng)中某一反應(yīng)產(chǎn)物的分子接受化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能被激發(fā)形成電子激發(fā)態(tài)，在返回基態(tài)時(shí)，以輻射形式釋放能量。所選定的化學(xué)反應(yīng)能快速的釋放出足夠的能量反應(yīng)途徑有利于激發(fā)態(tài)產(chǎn)物的形成激發(fā)態(tài)分子能夠以輻射躍遷的方式返回基態(tài)化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光效率化學(xué)效率發(fā)光效率化學(xué)強(qiáng)度(59)對(duì)一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，化學(xué)發(fā)光峰值強(qiáng)度及分析物濃度成線性關(guān)系。(510)上式為發(fā)光分析的定量依據(jù)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型液相化學(xué)發(fā)光：魯米諾在堿性溶液中H2O2，I2等氧化劑氧化

26、可產(chǎn)生最大波長(zhǎng)在425nm的光輻射氣相化學(xué)發(fā)光(600nm)三、化學(xué)發(fā)光分析的儀器分立取樣式發(fā)光儀流動(dòng)注射式發(fā)光儀四、化學(xué)發(fā)光分析的應(yīng)用大氣中的氮氧化合物、硫化物，尤其是有些過(guò)渡金屬離子能催化魯米諾H2O2發(fā)光反應(yīng)，由此而建立了這些金屬離子的化學(xué)光分析方法。第六章原子發(fā)射光譜法本章地位： 原子發(fā)射光譜分析法在發(fā)現(xiàn)新元素和推動(dòng)原子結(jié)構(gòu)理論的建立方面曾做出過(guò)重要貢獻(xiàn)，在各種無(wú)機(jī)材料的定性、半定量及定量分析方面也曾發(fā)揮過(guò)重要作用。近20年來(lái)，由于新型光源、色散儀和檢測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，原子發(fā)射光譜分析法得到更廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)中應(yīng)使同學(xué)們了解本章知識(shí)理論及應(yīng)用在光分析法中的重要地位。本章內(nèi)容： 本章主要

27、講述原子發(fā)射光譜法的基本原理、基本儀器以及光譜定性、半定量及定量分析的方法和應(yīng)用。講解思路： 首先介紹原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生、元素的原子和離子所產(chǎn)生的原子線和離子線都是該元素的特征光譜。譜線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度I是本法對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析和定量分析的依據(jù)。之后詳細(xì)介紹原子產(chǎn)生特征光譜的機(jī)理以及影響譜線強(qiáng)度的定義這是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。介紹原子發(fā)射光譜儀器時(shí)首先介紹三部分框架，再介紹每部分的具體構(gòu)成和重點(diǎn)元件，如ICP光源和光柵色散原理。最后介紹原子發(fā)射光譜的定性、半定量及定量分析方法，其中攝譜法中的乳劑特性曲線，及定量分析中的內(nèi)標(biāo)法原理是本章的重難點(diǎn)。第一節(jié)概述內(nèi)容提要：介紹原子發(fā)射光譜的概念，原子發(fā)射光譜的實(shí)

28、質(zhì)、方法過(guò)程及特點(diǎn)和應(yīng)用原子發(fā)射光譜法是根據(jù)待測(cè)物質(zhì)的氣態(tài)原子或離子受激發(fā)后所發(fā)射的特征光譜的波長(zhǎng)及其強(qiáng)度來(lái)測(cè)定物質(zhì)中元素組成和含量的分析方法。原子發(fā)射光譜法的分析過(guò)程如下：（1）在激發(fā)光源中，將被測(cè)定物質(zhì)蒸發(fā)、解離、電離、激發(fā)，產(chǎn)生光輻射。（2）將被測(cè)定物質(zhì)發(fā)射的復(fù)合光經(jīng)分光裝置色散成光譜。（3）通過(guò)檢測(cè)器檢測(cè)被測(cè)定物質(zhì)中元素光譜線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，進(jìn)行光譜定性和定量分析。第二節(jié)原子發(fā)射光譜法的基本原理內(nèi)容提要： 主要介紹原子發(fā)生光譜的產(chǎn)生，物質(zhì)受到外界能量的作用，基態(tài)原子被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)很不穩(wěn)定，在108時(shí)間內(nèi)，返回到基態(tài)，所受能量以光輻射形式釋放產(chǎn)生原子發(fā)射光譜。 =元素的特征波長(zhǎng)E2

29、、E1分別為高能級(jí)和低能級(jí)能量 譜線的強(qiáng)度影響譜線強(qiáng)度的因素，從上式可知主要有4種因素一一進(jìn)行分析。重點(diǎn)： 譜線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度是兩個(gè)重要的參數(shù)。第三節(jié)原子發(fā)射光譜儀器內(nèi)容提要： 原子發(fā)射光譜法所用儀器通常包括激發(fā)光源、分光系統(tǒng)、及檢測(cè)系統(tǒng)三部分。激發(fā)光源主要有直流電弧、低壓交流電弧、高壓電容火花及新型光源ICP。各種光源有其不同的性能（激發(fā)溫度、蒸發(fā)溫度、熱性質(zhì)、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等）可供各類試樣選擇。相比之下，ICP由于熱穩(wěn)定性好，基體效應(yīng)小，檢出限低，線性范圍寬而被公認(rèn)為最具活力、前途廣闊的激發(fā)光源。分光系統(tǒng)中主要是分光元件，現(xiàn)代儀器多用光柵作分光元件，需介紹光柵分光原理、分光性能（色散率、分辨率

30、）檢測(cè)系統(tǒng)有攝譜法、光電直讀法，分別介紹各自的原理和性能。重、難點(diǎn)：ICP光源的結(jié)構(gòu)、原理、分析性能是重點(diǎn)，平面反射閃耀光柵的分光原理及結(jié)論也較重要。攝譜法中的感光板的乳劑特性曲線及光電光譜法中電壓及譜線強(qiáng)度的關(guān)系較難理解，詳細(xì)介紹。例如：在原子發(fā)射分析法幾種常用的激發(fā)光源中, 背景最小的是（ ） A.直流電??； B.低壓交流電?。?C.高壓火花； D.電感耦合等離子體第四節(jié)光譜定性分析和半定量分析內(nèi)容提要： 在原子光譜分析中，根據(jù)譜線的波長(zhǎng)進(jìn)行定性分析，根據(jù)譜線的強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。主要介紹定性及半定量分析方法。第五節(jié)光譜定量分析內(nèi)容提要：首先介紹光譜定量分析的基本原理，導(dǎo)出定量分析基本關(guān)系式

31、I=aC，取對(duì)數(shù)lgI=blgC+lga這是光譜定量分析的基本公式。此種方法為絕對(duì)強(qiáng)度法，實(shí)驗(yàn)中不可能保證a為一常數(shù)，所以一般分析時(shí)不用譜線的絕對(duì)強(qiáng)度而用相對(duì)強(qiáng)度。引出內(nèi)標(biāo)法定量分析原理。內(nèi)標(biāo)法：在同一試樣中在測(cè)定分析線對(duì)的強(qiáng)度比RlgC作校正曲線，所求的元素含量消除了實(shí)驗(yàn)條件的影響。內(nèi)標(biāo)法的使用必須注意分析線對(duì)的正確選擇。重難點(diǎn)：（1）內(nèi)標(biāo)法定量分析原理 （2）攝譜法：分析線對(duì)的黑度差S及試樣中被測(cè)元素含量的對(duì)數(shù)值lgC成線性關(guān)系 SrblgC+rlgA （3）光電直讀光譜法：測(cè)量分析線對(duì)積分電容器的充電電壓就可直接求出被測(cè)元素含量。 第七章原子吸收及原子熒光光譜法本章地位： 本章內(nèi)容在儀器

32、分析課程中是較為重要的一章內(nèi)容，由于該分析方法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、精密度高、選擇性好、儀器簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)。自20世紀(jì)60年代以后，原子吸收光譜分析法得到迅速發(fā)展，應(yīng)用極為普及，所以有關(guān)本方法的理論課程也非常重要。本章內(nèi)容：主要介紹原子吸收光譜法的基本原理、基本儀器裝置、定量分析方法，并簡(jiǎn)介原子熒光光譜法。講解思路： 在本章之前已分別介紹了紫外可見(jiàn)吸收光譜法、紅外吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法等多種光譜法，所以需先將原子吸收光譜法及其它光譜法作大致比較，找出相同點(diǎn)及不同點(diǎn)。再介紹原子吸收光譜法的特點(diǎn)。原子吸收光譜的原理是本章的難點(diǎn)，里面涉及到一些較難的概念，如吸收線的輪廓及變寬、積分吸

33、收測(cè)量法、峰值吸收測(cè)量法等需重點(diǎn)講解。原子吸收光譜儀首先介紹框架圖，再介紹各部分功能及原理、原子吸收光譜法的干擾雖比發(fā)射光譜少但仍存在有時(shí)甚至較嚴(yán)重，所以，需介紹干擾效應(yīng)的類型、本質(zhì)及消除方法。原子吸收光譜定量分析方法中，靈敏度和檢測(cè)限兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)是難點(diǎn)，應(yīng)適當(dāng)舉例介紹。第一節(jié)概述內(nèi)容提要：簡(jiǎn)介原子吸收法的概念，并及其它吸收光譜法作比較，找出不同點(diǎn)。第二節(jié)原子吸收光譜法的原理內(nèi)容提要： 首先介紹原子吸收線的產(chǎn)生。當(dāng)基態(tài)原子吸收了一定輻射能后，基態(tài)原子被激發(fā)躍遷到不同的較高能態(tài)，產(chǎn)生不同的原子吸收線。原子吸收光譜分析法是基于元素的基態(tài)原子蒸氣對(duì)同種元素的原子特征譜線的共振吸收作用來(lái)進(jìn)行定量分析的

34、。無(wú)論是原子發(fā)射線還是原子吸收線都不是一條嚴(yán)格的幾何線，譜線有一定的輪廓，在一定條件影響下，譜線會(huì)變寬。介紹譜線變寬因素。吸收線變寬主要受D和L影響，銳線光源發(fā)射線變寬受D和自吸變寬的影響。在分析中，譜線的變寬往往會(huì)導(dǎo)致原子吸收分析的靈敏度下降，所以要求控制外界條件影響。對(duì)發(fā)射線尤其要保證是銳線光源，以使吸收完全。重、難點(diǎn)：（1）基態(tài)原子數(shù)及原子化溫度服從波茲曼公式關(guān)鍵在于No的產(chǎn)生 （2）積分吸收及No的關(guān)系 （3）峰值吸收及被測(cè)定元素含量的關(guān)系 峰值測(cè)量可依據(jù)例如1.原子吸收光譜法中：原子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的譜線變寬稱為 。A 自然變度 B 斯塔克變寬 C 勞倫茨變寬 D 多普勒變寬第三

35、節(jié)原子吸收光譜儀器內(nèi)容提要： 原子吸收光譜儀主要由銳線光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和電源同步調(diào)制系統(tǒng)五部分組成。產(chǎn)生原理（1）光源空心陰極燈產(chǎn)生銳線光源 影響因素特點(diǎn)（2）原子化器（3）單色器在AAS中以單色器的通帶表示狹縫寬度。通帶光線通過(guò)出射狹縫的譜帶寬度。（4）檢測(cè)系統(tǒng)：包括光電倍增長(zhǎng)、檢波放大器、讀數(shù)裝置注意介紹：放大器采用和空心陰極燈同頻率的脈沖或方波調(diào)制光源，以避免火焰發(fā)射產(chǎn)生的直流信號(hào)對(duì)測(cè)定的干擾。重點(diǎn)： 光譜通帶的概念和作用例如：在原子吸收分光光度計(jì)中，目前常用的光源是（ ）A.火焰； B.空心陰極燈； C.氙燈； D.交流電弧.原子吸收光譜法中，由第四節(jié)原子吸收光譜法的

36、干擾及其抑制內(nèi)容提要： 原子吸收光譜分析盡管干擾較少，但是在實(shí)際工作中，干擾效應(yīng)仍然經(jīng)常發(fā)生，有時(shí)還較嚴(yán)重。主要介紹物理干擾、化學(xué)干擾、電離干擾和光譜干擾的本質(zhì)及其抑制干擾的方法。第五節(jié)原子吸收光譜定量分析內(nèi)容提要： 原子吸收光譜定量分析方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法。重、難點(diǎn)： 元素的特征濃度Cc、特征質(zhì)量（mc）和檢出限（D）是評(píng)價(jià)原子吸收光譜分析儀器和分析方法的重要指標(biāo)。第六節(jié)原子熒光光譜法指導(dǎo)學(xué)生了解原子熒光光譜法的基本原理、儀器裝置以及定量分析方法。第八章電分析化學(xué)導(dǎo)論本章是電分析化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，主要介紹電分析化學(xué)的分類、化學(xué)電池、電極電位及液體接界電位，電極的種類名稱，膜電極等有關(guān)電

37、分析化學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)。第一節(jié)電分析化學(xué)方法的分類根據(jù)所量的電參量的不同，電分析化學(xué)方法可分為三類：第一類：在某些特定條件下，通過(guò)待試液的濃度及化學(xué)電池中某些電參量的關(guān)系進(jìn)行定量分析，如電導(dǎo)、電位、庫(kù)侖極譜及伏安分析第二類：通過(guò)某一電參量的變化來(lái)指示終點(diǎn)的電容量分析好電位滴定第三類：通過(guò)電極反應(yīng)把被測(cè)物質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘倩蚱渌问降拇昊铮弥亓糠y(cè)定基會(huì)量。第二節(jié)化學(xué)電池內(nèi)容提要： 原電池、電解池、電池的表示方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：電池的表示方法一、原電池能自發(fā)的將本身的化學(xué)能變成電能，這種化學(xué)電池稱為原電池。以銅鋅原電池為例鋅電極、負(fù)極(陽(yáng)極)：氧化反應(yīng)銅電極、正極(陰極)：還原反應(yīng)二、電解池實(shí)

38、現(xiàn)某種電化學(xué)反應(yīng)的能量由外電源供給則這種化學(xué)電池稱為電解池仍以銅電極和鋅電極為例。鋅電極、負(fù)極(陰極)：還原反應(yīng)銅電極、正極(陽(yáng)極)：氧化反應(yīng)應(yīng)注意：陽(yáng)極、陰極是對(duì)實(shí)際發(fā)生的反應(yīng)而言，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；正極、負(fù)極是對(duì)電荷的流向而言，電子流出為負(fù)極，電子流入為正極。三、電池的表示方法規(guī)定：發(fā)生氧化反應(yīng)的一極(陽(yáng)極)寫(xiě)在左邊，發(fā)生還原反應(yīng)的寫(xiě)在右邊。電池組成的每一個(gè)接界面用單豎線“”隔開(kāi)，兩種溶液通過(guò)鹽橋連接，用雙豎線“”表示。電解質(zhì)溶液位于兩電極之間，并應(yīng)注明濃度，如有氣體應(yīng)注明壓力、溫度電池電動(dòng)勢(shì)第三節(jié)電極電位及液體接界電位內(nèi)容提要： 電極電位定義、液體接界電位的產(chǎn)生、電極極

39、化的形成重點(diǎn)、難點(diǎn)：液體接界電位的產(chǎn)生一、電極電位 電極電位的產(chǎn)生是由于金屬及溶液交界面發(fā)生了電荷交換的結(jié)果，在金屬及溶液之間產(chǎn)生了一定的電位差，這種電位差就是電極電位。單個(gè)電極的電位值目前尚無(wú)法測(cè)定，它及標(biāo)準(zhǔn)電極組成電池，規(guī)定氫標(biāo)準(zhǔn)電極電位為零，測(cè)得的電池電動(dòng)勢(shì)即為待測(cè)電極的電極電位。Pt,H2(101325Pa)(a=1)待測(cè)電極二、液體接界電位 在不同電解質(zhì)或濃度不同的同種電解質(zhì)溶液界面之間，由于離子擴(kuò)散通過(guò)界面的速率不同，在兩液體界面之間有微小的電位差產(chǎn)生，這種電位差稱為液體接界電位。由于和的擴(kuò)散速度幾乎相等，所以在兩個(gè)溶液界面之間使用鹽橋可以減小液接電位。三、極化和過(guò)電位極化是指電流

40、通過(guò)電極及溶液的界面時(shí)，電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象。濃差極化：電解過(guò)程中電極表面溶液的濃度及主體溶液存在差別，這種由于濃度差別引起的極化叫濃差極化。減小電流密度，強(qiáng)化機(jī)械攪拌可減小濃差極化。電化學(xué)極化電化學(xué)極化是由于電極反應(yīng)速率較慢引起的，這種因電極反應(yīng)遲緩所引起的極化現(xiàn)象稱為電化學(xué)極化。例如1、在經(jīng)典極譜分析中，可逆波的擴(kuò)散電流id 及汞柱高度h的關(guān)系為（ ）A.id h1/2； B.id h； C.id h2 ； D.id 及 h無(wú)關(guān)第四節(jié)電極種類一、根據(jù)電極組成分類 根據(jù)組成體系和作用機(jī)理，可以分成五類:：第一類電極由該金屬浸入全有該金屬離子的溶液組成，如第二類電極：由金屬，該金屬的難溶

41、鹽的陰離子組成。如第三類電極金屬及兩種具有共同陰離子的難溶鹽組成。如零類電極由惰性金屬及全有可溶性的氧化和還原物質(zhì)的溶液組成的電極。如膜電極具有斂威膜并能產(chǎn)生膜電位的電極。如各種離子選擇性電極二、根據(jù)電極所起的作用分類指示電極和工作電極在電化不測(cè)量過(guò)程中，溶液主體濃度不發(fā)生變化的電極稱為指示電極。如有較大電流通過(guò)，溶液主體濃度發(fā)生顯蓍變化的電極稱為工作電極。參比電極在電化學(xué)測(cè)量過(guò)程中，具有恒定電位的電極稱為參比電極。輔助電極或?qū)﹄姌O輔助電極(對(duì)電極)及工作電極形成通路，它只提供電子傳遞的場(chǎng)所。極化電極和去極化電極電解過(guò)程中，插入試樣電極的電位完全隨外加電壓的變化而變化，這類電極稱為極化電極，當(dāng)

42、電極電位不隨外加電壓而變化，這類電極稱為去極化電極。例如：1、飽和甘汞電極常用作參比電極，其內(nèi)充液一般為_(kāi)。2、極譜法使用的指示電極是（ ） A.玻璃碳電極； B.鉑微電極； C.滴汞電極； D.飽和甘汞電極第九章 電位分析法電位分析法是根據(jù)測(cè)量到的電極電位、由能斯特方程式求得被測(cè)物質(zhì)的濃度，電位分析法通常分為直接電位法和電位滴定法，本章主要內(nèi)容如下1.離子選擇性電極的分類及響應(yīng)機(jī)理,2. 離子選擇性電極的性能參數(shù),3. 測(cè)定離子活(濃)度的方法，4 電位滴定法，要掌握的重點(diǎn)，難點(diǎn)和知識(shí)要點(diǎn)是，電位法測(cè)定溶液pH值的原理，pH玻璃電極的特性及對(duì)溶液pH測(cè)定的影響，F(xiàn)-選擇電極的結(jié)構(gòu)，其響應(yīng)電位

43、及測(cè)定液中氟離子活度之間的關(guān)系，膜電極的響應(yīng)沒(méi)有絕對(duì)的專一性，而只有相對(duì)的選擇性，在表達(dá)電極電位及各組分的濃度關(guān)系時(shí)可用下述方程式表示：E=k，直接法校正曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法是離子選擇電極的常用定量分析方法，了解這些方法的各自特點(diǎn)，掌握定量分析的操作，電位滴定反應(yīng)的類型及其指示電極的選擇，本章以講授為主，學(xué)時(shí)為5。第一節(jié)離子選擇性電極的分類及響應(yīng)機(jī)理本節(jié)主要介紹離子選擇電極的分類及pH玻璃電極的結(jié)構(gòu)、響應(yīng)機(jī)理、特性及pH的測(cè)定、晶體膜電極主要介紹了F-電極的結(jié)構(gòu)及F-電極的電位、測(cè)F-的條件，簡(jiǎn)介了液膜電極、氣敏電極酶電極。本節(jié)重點(diǎn)在于pH玻璃電極的響應(yīng)機(jī)理,pH的測(cè)定; F-選擇電極的結(jié)構(gòu)及其

44、濃度檢測(cè)。難點(diǎn)在于pH膜電位的形成及其公式的推導(dǎo)。本節(jié)采用授課方式。一、離子選擇性電極的分類二、玻璃電極（一）玻璃電極的構(gòu)造它包括pH敏感膜、內(nèi)參比電極（AgCl/Ag）內(nèi)參比液帶屏蔽的導(dǎo)線組成，玻璃電極的核心部分是玻璃敏感膜。（二）玻璃電極的響應(yīng)原理純的SiO2制成的石英玻璃由于沒(méi)有可供離子交換用的電荷質(zhì)點(diǎn)，不能完成傳導(dǎo)電荷的任務(wù)，因此石英玻璃對(duì)氫離子沒(méi)有響應(yīng)。然而在石英玻璃中加入堿金屬的氧化物（如Na2O），將引起硅氧鍵斷裂形成荷電的硅氧交換點(diǎn)位，當(dāng)玻璃電極浸泡在水中，溶液中的氫離子可進(jìn)入玻璃膜及鈉離子交換而占據(jù)鈉離子的點(diǎn)位，交換反應(yīng)為:HNaGl-Na+H+Gl-此交換反應(yīng)的平衡常數(shù)很大

45、，由于氫離子取代了鈉離子的點(diǎn)位，玻璃膜表面形成了一個(gè)類似硅酸結(jié)構(gòu)（）的水化膠層。圖1顯示了玻璃膜表面及內(nèi)部離子的分布情況。內(nèi)部溶液表面點(diǎn)位被H+交換水化膠層10-4mm點(diǎn)位為H+和Na+干玻璃層0.1-4mm點(diǎn)位為Na+所占有水化膠層0.1-4mm點(diǎn)位為H和Na+所占有外部溶液表向點(diǎn)位被H交換圖1玻璃膜中離子分布圖（91）（92）式中，為膜外和膜內(nèi)溶液氫離子活度。為外水化膠層和內(nèi)水化膠層中的氫離子活度k外、k內(nèi)為玻璃外，內(nèi)膜性質(zhì)決定常數(shù)。若膜內(nèi)外表面性質(zhì)相同，則k外k內(nèi)，（93）于是（94）(9-5)或（9-6）（三）玻璃電報(bào)的特性1、不對(duì)稱電位：如果玻璃膜兩側(cè)溶液的pH相同，則膜電位應(yīng)等于零

46、，但實(shí)際上仍有一微小的電位差存在，這個(gè)電位差稱為不對(duì)稱電位。2、堿差：pH10或鈉離子濃度較高的溶液時(shí)，測(cè)得的pH比實(shí)際數(shù)值偏低，這種現(xiàn)象稱之為堿差（鈉差）。3、酸差：pH1，測(cè)得的pH值比實(shí)際值高。（四）pH的測(cè)定測(cè)量裝置如圖9-3測(cè)量電池如下Ag/AgCl，0.1mol/L HCl|玻璃膜|試液式標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液|KCl（飽和），Hg2Cl2|Hg電動(dòng)勢(shì)可用下式計(jì)算 在一定條件下，及可視為常數(shù)合并k于是上式可寫(xiě)為E電池=k-0.059lg（97）或E電池=k+0.059pH(9-8在實(shí)際中，pHx的測(cè)定是通過(guò)及標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pHs相比較而確定的。若測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液pHs的電動(dòng)熱為Es，則Es=

47、k+0.059pHs（99）在相同條件下，測(cè)得未知溶液（pHx）的電動(dòng)勢(shì)為Es則Ex=k+0.059pHx（910）由式（99），(9-10)可得pHx=pHs+ （9-11）若以pH玻璃電極作為正極，飽和甘錄電極作負(fù)極則 （9-12）三、晶體膜電極（一）F電極的結(jié)構(gòu)它由內(nèi)參比電極、內(nèi)參比溶液、laF3單晶膜、電極桿屏蔽導(dǎo)線組成，氟電極的核心部分是laF3單晶膜。（二）F-電極的響應(yīng)機(jī)理若將氟電極浸入待測(cè)試液中，由于氟離子的擴(kuò)散而在電極表面形成雙電層產(chǎn)生膜電位，其膜電位公式如下：（913）氟電極的電位為EF=E內(nèi)E膜（E內(nèi)內(nèi)參比電極電位）（914）E內(nèi)和為定值時(shí)，則（915）（三）F電極的干擾

48、，主要干擾離子為OH-laF3+30H- +3F-使用氟離子選擇性電極時(shí)，溶液的pH應(yīng)控制在5-6之間，離子選擇電極定量的依據(jù)E= （916）其它類型電極對(duì)于Ag電極E=k+0.059lg(917)對(duì)于S2電極E=k-（918）對(duì)于Cu、Pb、Cd電極E=k（919）四、液膜電極液膜電極也稱流動(dòng)載體電極，及玻璃電極不同，其敏感膜不是同體，而是液體，如選擇電極其結(jié)構(gòu)如圖95。電極內(nèi)裝有兩種溶液，一種是內(nèi)部溶液（0.1moll-1（CaCl2）另一種是具有可交換點(diǎn)位的液體高子交換劑(RO)2PO2Ca，敏感膜將內(nèi)參比溶液和試液隔開(kāi)，這時(shí)在每個(gè)界面將建立下述平衡(RO)2PO22Ca2(RO)2P+

49、Ca2+膜電位及試液中Ca2+的活度有如下關(guān)系：E膜k+五、氣敏電極氣敏電極是一種氣體傳感器，常用于分析溶解水溶液中的氣體。它的作用原理是利用待測(cè)氣體及電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)生成一種離子選擇性電極響應(yīng)的離子。由于這種離子的活度（濃度）及溶解的氣體量成正比，因此，電極響應(yīng)直接及試樣中氣體的活度（濃度）有關(guān)，如CO2CO2+H2O 生成的H+可用pH玻璃電極檢測(cè)。六、酶電極將生物酶涂布在離子選擇性電極的敏感膜上，試液中待測(cè)物質(zhì)受酶的催化發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能為離子選擇性電極敏感膜所響應(yīng)的離子，由此可間接測(cè)定試液中物質(zhì)的含量。如Co(NH2)2+H2O+H3O產(chǎn)物銨離子在銨電極上產(chǎn)生電位的響應(yīng)，從而間接測(cè)定

50、了試樣中脲的含量。例如：A離子選擇電極的電位選擇系數(shù)KA,B越小，表示（ ）A.B干擾離子的干擾越??； B.B干擾離子的干擾越大； C.不能確定； D.不能用此電極測(cè)定A離子第二節(jié)離子選擇性電極的性能參數(shù)本節(jié)介紹了離子選擇性電極的性能參數(shù)、電位選擇參數(shù)、線性范圍和檢測(cè)限及響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)這些參數(shù)可以估計(jì)電極的性能，本節(jié)重點(diǎn)在于講解清楚含干擾離子存在的能斯特方程式。授課采用講授的方式。一、電位選擇系數(shù)（一）電位選擇系數(shù)E=k（920）式中I為被測(cè)離子，j和k為干擾離子，a、b分別是j和k離子所帶的電荷數(shù)，aI、aj和ak分別為I離子，j離子和k離子的活度，n為I離子的電荷數(shù)，kij和kik為電位選

51、擇系數(shù)。Kij表征了共存離子；對(duì)響應(yīng)離子I的干擾程度。電位選擇系數(shù)愈小，電極對(duì)被測(cè)離子的選擇性越好。（二）電位選擇系數(shù)的測(cè)定方法固定干擾法：配制一系列干擾離子j濃度相同而被測(cè)離子i濃度不同的溶液，將欲測(cè)的離子選擇性電極插入各溶液中，測(cè)量相應(yīng)的電位值然后將測(cè)得的電位值作圖（E-lgai），可得到如圖97的曲線，如果i、j均為一價(jià)陽(yáng)離子，則在標(biāo)準(zhǔn)曲線直線部分E1=k1+slgaI（921）在水平曲線部分E2=k2+slgkij（922若k1=k2，s=s，且E1=E2則（923）二、線性范圍和檢測(cè)限將離子選擇性電極的電位（正）對(duì)響應(yīng)離子活度的對(duì)數(shù)值作圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線（如圖98），圖中AB為離子選擇

52、性電極響應(yīng)的線性范圍。直線AB的斜率即為離子選擇性電極的響應(yīng)斜率，M所對(duì)應(yīng)的濃度為電極的檢測(cè)限。三、響應(yīng)時(shí)間從參比電極及離子選擇性電極同時(shí)接觸試液時(shí)算起，直到電極電位值達(dá)到及穩(wěn)定值相差1 mV所需的時(shí)間。第三節(jié)測(cè)定離子活(濃)度本節(jié)介紹了濃度及活度及測(cè)定離子活度的方法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法及連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)加入法，是測(cè)定離子濃度(活度)的常用方法。本節(jié)重點(diǎn)及難點(diǎn)在一了解活度及濃度及連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)加入法。采用講授的方式。一、測(cè)量?jī)x器測(cè)量誤差二、濃度及活度E若總離子強(qiáng)度保持相同時(shí)，離子活度系數(shù)fi保持不變，則視為恒定，則上式可寫(xiě)為：(924)電位分析法中采用總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISAB)的方法來(lái)控制溶液

53、的總離子強(qiáng)度。三、標(biāo)準(zhǔn)曲線法將離子選擇性電極及參比電極插入一系列已知的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，測(cè)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用同樣的方法測(cè)定試樣溶液的E值，即可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出被測(cè)溶液的濃度。四、標(biāo)準(zhǔn)加入法(一)一次標(biāo)準(zhǔn)加入法Ex=K+SlgCx(925)若在試液中加入VS的標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度為CS則E=K+slg(926)(927)(928)整理得：CX=(929)當(dāng)VXVS時(shí)，則上式，可寫(xiě)成CX=(930)(二)連接標(biāo)準(zhǔn)加入法將(928)改寫(xiě)成令得(931)令0則=0CX=(932)五、測(cè)量誤差25(933)相對(duì)誤差(3900n)%(934)當(dāng)0.001V，一價(jià)離子相對(duì)誤差3.9%，二價(jià)離子為7.8%例

54、如：在直接電位法中，指示電極的電位及被測(cè)離子的活度的關(guān)系為（ ） A.無(wú)關(guān)； B.成正比； C. 及其對(duì)數(shù)成正比； D.符合能斯特公式第四節(jié)電位滴定法電位滴定法是一種利用電位確定終點(diǎn)的分析方法，電位滴定法及直接電位不同，它是以測(cè)量電位的變化為基礎(chǔ)的方法，不以某一確定的電位值為計(jì)算的依據(jù)。本節(jié)的重點(diǎn)及難點(diǎn)在于掌握判斷滴定終點(diǎn)的方法。一、方法原理電位滴定法是根據(jù)電池電動(dòng)勢(shì)在滴定過(guò)程中的變化來(lái)確定滴定終點(diǎn)的一種方法，其裝置如圖913。二、確定終點(diǎn)的方法用圖解池確定終點(diǎn)EV曲線法；曲線法；曲線法；二階微商內(nèi)插法確定終點(diǎn)根據(jù)表96的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算加入21.30ml2700加入21.40ml2800滴定劑

55、體積ml(21.40-21.30)(-2800-2700)=(x-21.30)(0-2700)x21.30+三、指示電極的選擇(略)第十章 伏安及極譜分析法伏安及極譜分析法是根據(jù)電解池中所發(fā)生的電化學(xué)現(xiàn)象，通過(guò)記錄電流-電壓曲線進(jìn)行分析的方法。所不同的是伏安法使用固體或固定電極作工作電極而極譜法使用液態(tài)汞電極作工作電極，本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)及需要掌握的知識(shí)要點(diǎn)如下：1.極譜波的形成。極譜定量分析的基礎(chǔ)是極限擴(kuò)散電流及溶液中待測(cè)離子的濃度呈正比，即idkC, 擴(kuò)散電流方程式極譜定量方法：除標(biāo)準(zhǔn)曲線法之外，常用標(biāo)準(zhǔn)加入法 ；極譜波方程式描述了擴(kuò)散電流及電位之間的關(guān)系，簡(jiǎn)單金屬離子的極譜波方程式：，金屬

56、絡(luò)合物的極譜波方程式： 脈沖極譜法的基本原理和主要特點(diǎn)，單掃描示波極譜法的原理及其特點(diǎn)，循環(huán)伏安法的原理及特點(diǎn)，溶出伏安法的原理及其應(yīng)用。本章以課堂講授的方式，學(xué)時(shí)分配為5。第一節(jié) 極譜分析法概述本節(jié)介紹極譜分譜法的發(fā)展及其特點(diǎn)。一、極譜分析法的發(fā)展極譜分析法是以滴汞電極作工作電極電解被分析物質(zhì)的稀溶液，根據(jù)電流電壓曲線進(jìn)行分析的方法。若工作電極為固態(tài)電極(玻璃電極、汞膜電極等)稱之為伏安法。極譜分析法現(xiàn)已發(fā)展并出現(xiàn)了單掃描示波極譜，交流極譜、脈沖極譜、溶出伏安和極譜催化波等現(xiàn)代極譜法。二、極譜分析的特點(diǎn)1、靈敏度高。普通極譜10-510-2 mol/L，現(xiàn)代極譜10-1110-8mol/L。

57、2、分析速度快，易于自動(dòng)化。3、重現(xiàn)性好。4、應(yīng)用范圍廣。第二節(jié) 極譜分析法的基本原理 本節(jié)介紹了經(jīng)典極譜波的形成，難點(diǎn)及重點(diǎn)在于對(duì)電流-電壓曲線的解釋，采用課堂講授的方式。一、極譜法的裝置 如圖10-1二、極譜波的形成以5.010-4molL-1Pbcl2為例，電解質(zhì)為0.1molL-1kcl 1、殘余電流部分(ir)(AB)外加電壓未達(dá)到Pb2+分解電壓，PbL+未被還原。2、電流上升部分。(BD) 當(dāng)達(dá)到物質(zhì)的分解電壓，Pb2+在電極上發(fā)生如下反應(yīng)：陰極：Pb2+2e-HpPb(Hg) EdeE0lg(10-1) Pb2+o及Pb(Hg)o分別表示鉛離子及銅汞齊在電極表面的濃度，Eo表示

58、汞齊電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。式ik(Pb2+Pb2+o)(10-2)式中k為比例常數(shù)。3、極限電流部分(DE) idkPb2+(10-3)極限擴(kuò)散電流正比于溶液中的待測(cè)物質(zhì)的濃度極譜定量分析的基礎(chǔ)。半波電位(E1/2)：擴(kuò)散電流為極限擴(kuò)散電流一半時(shí)的滴汞電極的電位，半波電位可作為定性分析的依據(jù)。三、極譜過(guò)程的特殊性(一) 電極的特殊性(10-4)Ea大面積的飽和甘汞電極的電位。Ede小面積的滴汞電極的電位(陰極)。R回路中的電阻。U外外加電壓。iR可忽略不計(jì)，則相對(duì)于飽和甘汞電極滴汞電極的電位。Ede-U外在極譜分析中有一個(gè)電極是極化電極，另一個(gè)電極為生極化電極。(二) 電解條件的特殊性電解條件的

59、特殊性表現(xiàn)在被分析物質(zhì)的濃度一般較小，電解過(guò)程中，被測(cè)離子達(dá)到電極表面發(fā)生電解反應(yīng)，主要由三種傳質(zhì)方式：電遷移、對(duì)流和擴(kuò)散。四、滴汞電極的特點(diǎn)(1) 汞是液態(tài)金屬，具有均勻的表面性質(zhì)。(2) 電極表面不斷更新。重現(xiàn)性好。 (3) 氫在汞電極上具有較高的過(guò)電位。 (4) 汞能及許多金屬生成汞齊。 (5) 汞蒸氣有毒。(6) 滴汞電極作陰極時(shí)，氧化電位一般不能超過(guò)0.40 V。第三節(jié) 極譜定量分析本節(jié)主要介紹極譜電流的方程式及影響擴(kuò)散電流的因素。重點(diǎn)在于理解擴(kuò)散電流方程式。采用課堂講授的方式進(jìn)行。一、擴(kuò)散電流方程式idkc尤考維奇公式：(10-5)式中：n為電極反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，D為被測(cè)組分的擴(kuò)

60、散系數(shù)(cm2s-1)，qm汞流速(mgs-1)，為滴下時(shí)間(s)，c待測(cè)物質(zhì)濃度(m mol/L)，i為任一瞬間的電流(mA). =0，i0，=t，i為最大，用id(max)表示。 或 (10-5)二、影響擴(kuò)散電流的因素(一) 毛細(xì)管特性毛細(xì)管常數(shù)。擴(kuò)散電流及汞柱高度的平方根成正比。(二) 溶液組分(三) 溫度：溫度升高1度，擴(kuò)散電流增加1.3%。三、干擾電流及消除方法(一) 列余電流殘余電流由兩部分組成：一部分是電解電流，另一部分是充電電流。充電電流的產(chǎn)生(見(jiàn)圖10-6，10-7)。(二) 遷移電流由于離子受靜電引力作用，使更多的離子趨向電極表面，并在電極上還原所產(chǎn)生的電流，稱之為遷移電流