色譜儀器分析課件 胡經(jīng)緯復(fù)習(xí)

現(xiàn)代儀器分析

胡經(jīng)緯檀華蓉生物技術(shù)中心108室第1章緒論

introduction內(nèi)容介紹：1.1概述（儀器分析的產(chǎn)生及與其他學(xué)科的關(guān)系）1.2儀器分析方法的分類1.3儀器分析的一般流程1.4儀器分析的信息傳遞鏈1.5分析儀器的基本結(jié)構(gòu)1.6儀器分析應(yīng)用1.1概述generalization分析化學(xué)是人們用來認(rèn)識、解剖自然的重要手段之一；分析化學(xué)是化學(xué)中的信息科學(xué)；分析化學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了分析科學(xué)的建立；分析化學(xué)的發(fā)展過程是人們從化學(xué)角度認(rèn)識世界和解釋世界的過程。分析化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的科學(xué)，是人們認(rèn)識物質(zhì)世界的重要手段之一，它包括化學(xué)分析和儀器分析兩大部分.一、分析化學(xué)、化學(xué)分析與儀器分析1.1概述generalization①特點(diǎn)：測定時(shí)需使用化學(xué)試劑、天平和一些玻璃器皿，主要是常量和高含量的物質(zhì)分析，它是分析化學(xué)的基礎(chǔ)。②問題：20世紀(jì)40年代后，越來越多的物質(zhì)分析方面的問題，對于要求快速、實(shí)時(shí)檢測的物質(zhì)分析方面，對于痕量級別的物質(zhì)含量的分析檢測方面，對于物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)確定方面等，化學(xué)分析已經(jīng)不能解決?；瘜W(xué)分析根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)的溶液理論的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，天平和玻璃器皿等是其主要的分析工具，如稱量、絡(luò)合、萃取、顯色等現(xiàn)代儀器分析講稿概述10:20:274/20/2023儀器分析：是在物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上建立發(fā)展起來的，掌握、運(yùn)用各種分析儀器是儀器分析的基礎(chǔ)。儀器分析是化學(xué)分析的發(fā)展，化學(xué)分析是儀器分析的基礎(chǔ)。兩者相輔相成，可以說儀器分析是化學(xué)分析中的一種分析方法。分析化學(xué)化學(xué)分析儀器分析酸堿滴定配位滴定氧化還原滴定沉淀滴定電化學(xué)分析光化學(xué)分析色譜分析波譜分析重量分析滴定分析電導(dǎo)、電位、電解、庫侖極譜、伏安發(fā)射、吸收，熒光、光度氣相、液相、離子、超臨界、薄層、毛細(xì)管電泳紅外、核磁、質(zhì)譜以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法

以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法

第2章光譜分析導(dǎo)論主要內(nèi)容介紹：2.1光與光譜2.2光譜分析與光學(xué)分析2.3光與物質(zhì)作用的微觀過程2.4物質(zhì)光譜的測定及其解析2.1光與光譜一、光（電磁輻射）的基本性質(zhì)即：光的波動(dòng)性與粒子性二、電磁波譜劃分及光譜2.1光與光譜一、光（電磁輻射）的基本性質(zhì)光是一種電磁波，是振動(dòng)的電場和磁場強(qiáng)度在空間的傳播。具有波、粒二重性，按波動(dòng)觀點(diǎn)：c=λν

=ν/σσ=1/λ波動(dòng)觀點(diǎn)描述光主要的四類參數(shù)：①描述電磁波振動(dòng)重復(fù)性特征的波動(dòng)參數(shù)：時(shí)間頻率、時(shí)間周期、空間頻率、空間周期（屬于光的性質(zhì)參數(shù)）；②描述光的強(qiáng)度：即振幅（屬于光的數(shù)量參數(shù)）；③描述光的傳播參數(shù)：光傳播的方向、速度和相位；④描述有關(guān)光偏振性的參數(shù)。2.1光與光譜粒子性觀點(diǎn)（光是粒子流）：其性質(zhì)參數(shù)是每個(gè)光子的能量（與波動(dòng)參數(shù)頻率對應(yīng)）；其強(qiáng)度參數(shù)是光子流的密度，即單位時(shí)間、單位面積通過的光子數(shù)目（與波動(dòng)參數(shù)的振幅對應(yīng)）。光的微粒性：E=hν=hc/λ=hcσ=1240/λc：光速；(3×108m/s)λ：波長；ν：頻率；σ：波數(shù)；E：能量；h：普朗克常數(shù)=6.626×10-27erg·s=6.626×10-3410J·s=4.14×10-15ev·s2.1光與光譜二、電磁波譜劃分及光譜光譜：光的不同波長成分的強(qiáng)度按波長次序排列分布的記錄，其中波長和強(qiáng)度分別用于描述光的性質(zhì)特征和強(qiáng)度特征。2.2光譜分析與光學(xué)分析光學(xué)分析方法：待測物受到某種能量作用后，產(chǎn)生光信號（或引起光信號變化），或待測物受到光作用后，產(chǎn)生其他某種分析信號的分析方法。分為光譜分析和非光譜分析樣品光譜中的波長特征和強(qiáng)度特征進(jìn)行定性、定量分析；根據(jù)光的其他性質(zhì)的變化。(1)吸收(2)發(fā)射

物質(zhì)選擇性吸收特定頻率的輻射能，并從低能級 躍遷到高能級；將吸收的能量以光的形式釋放出；(3)散射光束通過不均勻媒質(zhì)時(shí)，部分光束方向改變；(4)折射(5)反射(6)干涉(7)衍射(8)偏振折射是光在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同；光射到兩種介質(zhì)交界面上，有一部分光返回原介質(zhì)干涉現(xiàn)象；光繞過物體而彎曲地向他后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象；只在一個(gè)固定電場振動(dòng)方向光稱為線偏振光，振動(dòng)方向隨時(shí)間頻率而轉(zhuǎn)動(dòng)的光為圓或橢圓偏振光（普通的自然光包括不同方向的電場振動(dòng)方向）。相互作用方式：發(fā)射、吸收、折射、散射、反射、干涉、衍射等2.3光與物質(zhì)作用的微觀過程一、光與物質(zhì)作用的經(jīng)典解釋二、光與物質(zhì)作用的量子解釋三、物質(zhì)發(fā)光的量子解釋

2.3光與物質(zhì)作用的微觀過程

光譜分析時(shí)分析信息負(fù)載到分析光的過程，也就是光和物質(zhì)相互作用的過程。換句話說，光譜分析是通過物質(zhì)和光的相互作用，使物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成的信息負(fù)載到分析光上。 了解這個(gè)過程是研究物質(zhì)光譜特征與其結(jié)構(gòu)組成的關(guān)系的基礎(chǔ)。待測物分析光檢測信號光譜圖結(jié)構(gòu)組成2.4物質(zhì)光譜的測定及其解析

一、光譜的基本類型

理論光譜：理論上說，所有的光譜都是由譜線組成的 ，每種譜線只占一個(gè)波長位置。

實(shí)際光譜：由于各種原因，每種譜線不可能只占一個(gè) 波長位置，其譜線寬度發(fā)生擴(kuò)張，變成占 有一定波長范圍的光譜帶。原因：儀器條件（狹縫寬度）和測量條件能量離散檢測器顯示器①色散型光譜儀②傅里葉變換光譜儀 （紅外、核磁共振）程:

作用能量待測物分析光檢測信號光譜圖、數(shù)據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)換表達(dá)專業(yè)人員

確定結(jié)構(gòu)和組成解析

基本特點(diǎn)： （1）所有光譜儀器均包含三個(gè)基本過程； （2）選擇性測量，不涉及混合物分離（不同于色譜分析）； （3）涉及大量光學(xué)元器件。光譜儀（組成包括激發(fā)源、分光系統(tǒng)、樣品室、檢測器、顯示器）的分類2.4物質(zhì)光譜的測定及其解析

二、光譜儀

三個(gè)基本過程:（1）能源提供能量（產(chǎn)生作用能量）； （2）能量與被測物之間的相互作用； （3）產(chǎn)生分析信號。第3章紫外-可見吸收光譜分析內(nèi)容介紹：1概述（信號和信息的特征）2紫外-可見分光光度計(jì)的基本組成與結(jié)構(gòu)3紫外-可見吸收光譜法的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)4紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用1.1紫外-可見吸收光譜法紫外-可見光譜(UV-VIS)是電子光譜。UV-VIS是物質(zhì)在吸收10~800nm光波波長范圍的光子所引起分子中電子能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜。波長<200nm的紫外光屬于遠(yuǎn)紫外光，由于被空氣所吸收，故亦稱真空紫外光。該波段的吸收光譜屬于真空紫外光譜。一般紫外可見光譜的波長范圍：200~800（1000）nm。紫外可見吸收光譜分析法常稱為紫外可見分光光度法?；驹矸肿游展庾V的形成

分子，甚至是最簡單的雙原子分子的光譜，要比原子光譜復(fù)雜得多。這是由于在分子中，除了電子相對于原子核的運(yùn)動(dòng)外，還有組成分子的原子的原子核之間相對位移引起的分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。分子中的電子處于相對于核的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就有不同的能量，處于不同的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)代表不同的能級，即有電子能級、振動(dòng)能級和轉(zhuǎn)動(dòng)能級。分子總的能量可以認(rèn)為是這三種運(yùn)動(dòng)能量之和。即

E

＝Ee+Ev+Er1概述（信號和信息的特征）討論：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)能級間的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，躍遷大1產(chǎn)生吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū)。遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；（2）振動(dòng)能級的能量差ΔΕv約為：：0.05～１１eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動(dòng)光譜；（3）電子能級的能量差ΔΕe較大1～20eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外—可見光區(qū)，紫外—可見光譜或分子的電子光譜；1概述（信號和信息的特征）討論：

（4）吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級分布狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)；

（5）吸收譜帶的強(qiáng)度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關(guān)，也提供分子結(jié)構(gòu)的信息。通常將在最大吸收波長處測得的摩爾吸光系數(shù)εmax也作為定性的依據(jù)。不同物質(zhì)的λmax有時(shí)可能相同，但εmax不一定相同；（6）吸收譜帶強(qiáng)度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的依據(jù)。1概述（信號和信息的特征）移/紅移與藍(lán)移/增色效應(yīng)和減色效應(yīng)

有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩLλmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化:

λmax向長波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移(或紫移)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。當(dāng)分子吸收外界的輻射能量時(shí)，會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，亦即發(fā)生能級的躍遷，其中含電子能級、振動(dòng)能量和轉(zhuǎn)動(dòng)能量的躍遷。所以整個(gè)分子能量的變化E同樣包含著電子能級的變化Ee

，振動(dòng)能級的變化Ev和轉(zhuǎn)動(dòng)能級的變化Er

：E

＝Ee+Ev+Er若用一連續(xù)波的電磁輻射以波長大小順序分別照射分子，并記錄物質(zhì)分子對輻射吸收程度隨輻射波長變化的關(guān)系曲線，這就是分子吸收曲線，通常叫分子吸收光譜。

E

＝hv電子能級躍遷時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級和轉(zhuǎn)動(dòng)能級間躍遷，因而產(chǎn)生的譜線呈現(xiàn)寬譜帶。紫外—可見光譜實(shí)際上是電子-振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。將不同波長的光（200-780nm）透過某一固定濃度和厚度的溶液，測量每一波長下溶液對光的吸收程度（吸光度），而后以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，即可得吸收光譜。

分子在紫外-可見區(qū)的吸收與電子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，物質(zhì)由于電子結(jié)構(gòu)不同而具有不同的量子化能級，所以所能吸收光的波長也不同（對光的吸收具有選擇性），這是UV-Vis定性分析的基礎(chǔ)。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長max

max和是定性的主要依據(jù)吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。

2.生色團(tuán)的共軛作用生色團(tuán)：能吸收紫外-可見光的基團(tuán)叫生色團(tuán)。對有機(jī)化合物：主要為具有不飽和鍵和未成對電子的基團(tuán),主要是*和n*

。例：C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—

生色團(tuán)的共軛：當(dāng)出現(xiàn)幾個(gè)生色團(tuán)共軛，使*能量降低，則幾個(gè)生色團(tuán)所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長將比單個(gè)生色團(tuán)的吸收波長長，即發(fā)生紅移，強(qiáng)度也增強(qiáng)。n**助色團(tuán)：本身無紫外吸收，但可以使生色團(tuán)吸收峰加強(qiáng)同時(shí)使吸收峰紅移（向波長長的方向移動(dòng)）的基團(tuán)。對有機(jī)化合物：主要為連有雜原子的飽和基團(tuán)，其含有n電子與生色團(tuán)的π電子發(fā)生共軛，使*

能量降低，發(fā)生紅移。例：—OH，—OR，—NH—，—NR2，—Xn**1概述（信號和信息的特征）紫外吸收光譜分析法（UV-VIS）

定義：利用分子吸收紫外和可見光產(chǎn)生躍遷所記錄的吸收光譜圖，對該物質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析（定性分析），根據(jù)最大吸收波長強(qiáng)度變化可進(jìn)行定量分析。紫外吸收可見光譜法的特點(diǎn)：1.研究的區(qū)域是紫外可見光譜區(qū)域，所發(fā)射的能量可以使外層電子發(fā)生躍遷。2.該方法可用于無機(jī)有機(jī)物的定量分析，也可進(jìn)行有機(jī)物的定性及結(jié)構(gòu)分析。3.具有較高的靈敏度（10-4～10-7g.mL-1）和較高準(zhǔn)確度（相對誤差2%-5%）2紫外-可見分光光度計(jì)的基本組成與結(jié)構(gòu)內(nèi)容：2.1基本組成（功能及類型）2.2紫外-可見分光光度計(jì)的類型2.1基本組成generalprocess①光源在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。

可見光區(qū)：鎢燈作為光源， 其輻射波長范圍在350～

2500nm。

紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射

160～360nm的連續(xù)光譜。 氙弧燈：紫外可見區(qū)光源單色器樣品室檢測器顯示分光系統(tǒng)光度計(jì)系統(tǒng)②單色器將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。?入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；?準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；?色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；?聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；?出射狹縫2.1基本組成generalprocess③試樣裝置（樣品室）光源與試樣相互作用的場所（1）吸收池外-紫外-可見分光光度法：比色皿（2）特殊裝置原子吸收分光光度：霧化器中霧化，在火焰中，元素由離子態(tài)→原子；原子發(fā)射光譜分析：試樣噴入等離子體；紅外分光光度法：將試樣與溴化鉀壓制成透明片詳細(xì)內(nèi)容在相關(guān)章節(jié)中介紹。2.1基本組成generalprocess④檢測器光電檢測器，主要有以下幾種：硒光電池、光電二極管、光電倍增管、硅二極管陣列檢測器、半導(dǎo)體檢測器；檢測原理：當(dāng)一定強(qiáng)度的光照射到陰極上時(shí)，光敏物質(zhì)要放出電子，放出電子的多少與照射到它的光的大小成正比，而放出的電子在電場的作用下要流向陽極，從而造成在整個(gè)回路中有電流通過。而此電流的大小與照射到光敏物質(zhì)上的光的強(qiáng)度的大小成正比。這就是光電管產(chǎn)生光電效應(yīng)的原理。2.1基本組成generalprocess⑤信號、與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

現(xiàn)代分析儀器多配有計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果打印，工作站軟件系統(tǒng)；2.1基本組成generalprocess依據(jù)：朗伯-比耳定律吸光度：A=εbc透光度：-lgT=-lgI/I0=εbc定律表述：對一定波長的單色光，物質(zhì)的吸光度A與光程b及濃度C成正比，比例常數(shù)為吸光系數(shù)，吸光系數(shù)與樣品本性及波長有關(guān)。2.3.4紫外-可見吸收光譜的定量分析方法法(Ax﹦ε

bcxCx﹦Ax AsCS

蛋白質(zhì)（ug/ml）﹦1552×A280﹣757.3×A260

核酸（ug/ml)﹦62.9×A260﹣36×A280葉綠素A(ug/ml)﹦12.72×A663﹣2.58×A645葉綠素B(ug/ml)﹦22.87×A645﹣4.67×A6631.直接測試和間接測試：2.公式計(jì)算法(標(biāo)準(zhǔn)對比法、吸收系數(shù)校正法）

As﹦ε

bcs3.標(biāo)準(zhǔn)曲線法

配制一系列（至少５個(gè)）不同濃度的被測物標(biāo)準(zhǔn) 溶液，用一定的方法及測定條件，分別測得它們的吸 光度A，再建立回歸方程得到A隨C的變化關(guān)系，回歸 方程對應(yīng)的曲線為標(biāo)準(zhǔn)曲線。定量時(shí)，在相同條件下 測得待測物的A，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上即可查得待測物的濃度。0CA3.精確度：同一樣品多次重復(fù)測定值之間相符程度。用測定值的標(biāo)準(zhǔn)差（σ）表示。

2.3.5定量分析結(jié)果的評價(jià)

1.檢測限：

某一成分用某一種方法測定時(shí)，最低可以檢測出來的含量或濃度。常用相當(dāng)于三倍噪聲的測量值所對應(yīng)的待測物含量或濃度表示。它與噪聲、波長、狹縫等有關(guān)。eg.P42

2.靈敏度（S）

指在一定濃度時(shí)，測定值（吸光度）的增量（ΔA）與相應(yīng) 的待測元素濃度（或質(zhì)量）的增量（Δc或Δm）的比值，即校 正曲線的斜率。Sc=ΔA/Δc或Sm=ΔA/Δm靈敏度未考慮噪聲的影響回收率（%）﹦×100%相對誤差（%）﹦C真值×100%

誤差的來源，相對誤差和誤差函數(shù)（P42-43公式3.21）

A=0.2～0.7（T≈20%～65%）5、回收率：

指在分析樣品中加入一定量的待測成分，然后按照分析 方法的流程，測定并計(jì)算加入待測成分的量，計(jì)算出來的 測定值與實(shí)際加入量之比。

測定的含量4.準(zhǔn)確度：

測定值和真值之間的相符程度，用測定的誤差表示。

C測定值﹣C真值

實(shí)際含量實(shí)際應(yīng)用中提高準(zhǔn)確度的方法：擴(kuò)大標(biāo)尺法TP=αT

、光譜校正等2.4紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用1.鑒定有文獻(xiàn)記載的已知化合物將未知樣品光譜圖與另一已知結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)樣品光譜圖進(jìn)行比較。2.未知物的定性鑒定（對比法）

一般可通過對未知樣品所作的光譜與文獻(xiàn)記載的標(biāo)準(zhǔn)光譜加以比較（相同的測試條件）。若相同，則可能為同一化合物。3.分子結(jié)構(gòu)判斷：2.4.1定性分析第四章原子吸收分光光度法atomicabsorptionspectrometry,AAS第1節(jié)原子吸收光譜分析基本原理第2節(jié)原子吸收分光光度儀第3節(jié)干擾的類型與抑制第4節(jié)操作條件選擇與應(yīng)用第一節(jié)基本原理

原子吸收分光光度法又稱原子吸收光譜法（atomicabsorptionspectroscopy），是現(xiàn)代分析化學(xué)中一種重要的元素測定方法。

原子吸收分光光度法是基于待測元素的基態(tài)原子蒸氣對特征譜線的吸收而建立起來的分析方法。它與UV-Vis都屬于吸收光譜分析法，它們的區(qū)別是：吸光粒子及其狀態(tài)不同，吸收光譜的特征不同。第一節(jié)基本原理一、原子吸收光譜的產(chǎn)生

每個(gè)元素的原子都有特定數(shù)目的電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)，每種原子有多種不同能量的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對應(yīng)不同的能級，其中最穩(wěn)定的狀態(tài)稱為基態(tài)。當(dāng)原子吸收一定頻率的輻射時(shí)，將從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。

原子對光的選擇性吸收而產(chǎn)生的光譜稱為原子吸收光譜（absorptionspectrum）。激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，可發(fā)射出相同頻率的輻射回到基態(tài)，由此而產(chǎn)生的光譜稱為原子發(fā)射光譜（emissionspectrum）。原子光譜的特點(diǎn)：1.線光譜2.吸收光譜只產(chǎn)生在基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)或有限激發(fā)態(tài)的躍遷，譜線簡單。3.不同元素原子結(jié)構(gòu)不同，E不同，原子吸收光譜不同，各元素原子吸收光譜之間的干擾少。

原子有多種激發(fā)態(tài)，從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收譜線稱為共振吸收線，簡稱共振線。當(dāng)電子從第一激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，則發(fā)射相同頻率的光，產(chǎn)生的發(fā)射譜線稱為共振發(fā)射線，也簡稱共振線（resonanceline）。

由于原子結(jié)構(gòu)不同，不同元素的原子從基態(tài)被激發(fā)到激發(fā)態(tài)所需能量不同，因此各種元素的共振線不同，是元素的特征譜線。

從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷最容易發(fā)生，譜線強(qiáng)度最強(qiáng)，是該元素所有譜線中最靈敏的，常作為分析線。對大多數(shù)元素來說，共振線就是元素的靈敏線。二、譜線輪廓

理論上講原子光譜應(yīng)是線狀光譜，但實(shí)際上無論是原子發(fā)射線還是原子吸收線都不是理想的幾何線，而是具有一定的寬度，稱為譜線輪廓（lineprofile）。三、譜線變寬因素（Linebroadening）1.自然變寬：

無外界因素影響時(shí)譜線具有的寬度。其大小為（K為激發(fā)態(tài)壽命或電子在高能級上停留的時(shí)間，10-7-10-8s）光子觀測光子觀測（0+D）（0-D）Doppler變寬與譜線波長，相對原子質(zhì)量和溫度有關(guān)，多在10-3nm數(shù)量級

2.多普勒（Doppler）變寬：它與相對于觀察者的原子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)。又稱熱變寬。

3.碰撞變寬在一定蒸汽壓力下，粒子之間相互碰撞引起的變寬，稱為碰撞變寬（Collisionalbroadening）。它是由于碰撞使激發(fā)態(tài)壽命變短所致。外加壓力越大，濃度越大，變寬越顯著?？煞譃椋篴）Lorentz

變寬（勞倫茲變寬）：待測原子與其它原子或分子（異種粒子）之間的碰撞。變寬在10-3nm。b）Holtzmark

變寬（赫魯茲馬克變寬）

：待測原子之間的碰撞，又稱共振變寬；但由于AAS分析時(shí)，待測物濃度很低，該變寬可忽略。4.場致變寬(fieldbroadening)：

包括Stark變寬（電場）和Zeeman

變寬（磁場）在場致（外加場、帶電粒子形成）的場作用下，電子能級進(jìn)一步發(fā)生分裂（譜線的超精細(xì)結(jié)構(gòu)）而導(dǎo)致的變寬效應(yīng)，在原子吸收分析中，場致變寬不是主要變寬）。四、積分吸收與峰值吸收系數(shù)1.積分吸收

在原子吸收光譜中，原子所產(chǎn)生的吸收值應(yīng)包括原子蒸氣所吸收的全部能量，即吸收線所包括的全部面積，稱為積分吸收（integratedabsorption）。2.峰值吸收

1955年，Walsh指出，在溫度不太高時(shí)，峰值吸收（吸收譜線中心波長的吸收系數(shù)）同被測原子濃度呈線性關(guān)系，因此可用中心波長的吸收系數(shù)測量進(jìn)行原子吸收光譜分析。P62即采用“銳線光源”，發(fā)射線半寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸收線的光源。峰值吸收的測量I吸收線發(fā)射線

0銳線光源所發(fā)射的譜線和原子吸收譜線的中心波長一致，都在λ0處。銳線光源發(fā)射線的帶寬Δλ'要比吸收線的帶寬Δλ小得多。在此條件下，我們可以認(rèn)為在發(fā)射線帶寬Δλ'的范圍內(nèi)原子吸收系數(shù)為常數(shù)，并正比于中心波長λ0處的吸光系數(shù)K0.第2節(jié)原子吸收分光光度計(jì)atomicabsorptionspectrometer一、原子吸收光譜儀的基本組成generalprocess二、原子吸收光譜儀類型typesofspectrometer三、特征參數(shù)featureparameters一原子吸收分光光度計(jì)

原子吸收分光光度計(jì)類型很多，其基本結(jié)構(gòu)相同，主要由光源、原子化系統(tǒng)（類似于吸收池）、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)五部分組成。分光系統(tǒng)光源檢測系統(tǒng)顯示系統(tǒng)一、光源AAS的光源的作用是發(fā)射待測元素特征譜線。為了實(shí)現(xiàn)峰值吸收的測量，要求：a）銳線；b）強(qiáng)度大，背景??；c）操作方便，壽命長。1.空心陰極燈（HollowCathodeLamp,HCL）2.無極放電燈（Electrodelessdischargelamps）二、原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)是原子吸收分光光度計(jì)的核心部分，主要部件為原子化器（atomizer）。其作用是將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子蒸氣，使其對光源發(fā)出的特征輻射產(chǎn)生吸收，相當(dāng)于UV—Vis的吸收池。

試樣中待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子蒸氣的過程稱為原子化過程。原子化效率的高低直接影響元素測定的靈敏度。其穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，又影響測定的精密度和準(zhǔn)確度。

原子化法有火焰原子化法、無火焰原子化法和化學(xué)原子化法。（一）火焰原子化法flameatomization

它是利用火焰的溫度及火焰的氧化還原氣，將試樣中待測元素原子化的方法。具有穩(wěn)定性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是常用的原子化方法之一。1.火焰原子化器的組成由三部分組成：

a）霧化器；

b）霧化室

c）燃燒器

由于火焰原子化器的霧化效率低，原子化效率也低，基態(tài)原子蒸氣在火焰吸收區(qū)停留時(shí)間短，同時(shí)，原子蒸氣在火焰中被大量氣體稀釋，使得其靈敏度不高。測定時(shí)，試液消耗量在0.5ml以上，使?jié)舛鹊?、試樣量少的試樣分析受到限制。（二）石墨爐原子化法也稱無火焰原子化法，是利用電熱的方法使試樣原子化。它克服了火焰原子化法溫度較低、試樣消耗大、原子化效率低的缺點(diǎn)，把測定的靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級，所需試樣量少，原子化效率高，是痕量元素分析的較好方法。1.石墨爐(graphitefurnace)原子化器的結(jié)構(gòu)包括電源、保護(hù)系統(tǒng)和石墨管三部分。

原子化過程可分為四個(gè)階段，即干燥、灰化、原子化和凈化。如圖2.原子化過程及原子化條件的選擇三、單色器

1.作用將待測元素的共振線與鄰近線分開,防止原子化器內(nèi)發(fā)射輻射干擾進(jìn)入檢測器，也避免了光電倍增管疲勞

2.組件色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。

3.單色器性能參數(shù)（1）色散率（D）兩條譜線間的距離與波長差的比值ΔX/Δλ。實(shí)際工作中常用其倒數(shù)Δλ/ΔX

（2）分辨率儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值λ/Δλ表示。（3）狹縫寬度（W）指通過單色器出射狹縫的某標(biāo)稱波長處的輻射范圍。當(dāng)?shù)股⒙剩―）一定時(shí)，可通過選擇狹縫寬度（W）來確定：W=DS四、檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器、對數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測器--------將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的光電子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子比最初多到106倍以上，最大電流可達(dá)10μA，電流經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査腿敕糯笃鳌?/p>

2.放大器------將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進(jìn)一步放大。

3.對數(shù)變換器------光強(qiáng)度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。

4.顯示、記錄新儀器配置：原子吸收計(jì)算機(jī)工作站三、原子吸收分光光度法的

定量分析方法

定量分析方法有標(biāo)準(zhǔn)曲線法、直接比較法和標(biāo)準(zhǔn)加入法.一、標(biāo)準(zhǔn)曲線法

根據(jù)試樣中待測元素的含量，配制合適的標(biāo)準(zhǔn)系列，由低到高依次測定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線或建立回歸方程，在相同條件下測定樣品溶液的吸光度，再從標(biāo)準(zhǔn)曲線查或從回歸方程計(jì)算樣品中待測組分的含量。優(yōu)點(diǎn)：簡便快速，適合大批量簡單樣品測定。二、內(nèi)標(biāo)法

在標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液中分別加入一定量的內(nèi)標(biāo)元素，試液中不存在內(nèi)標(biāo)元素，內(nèi)標(biāo)元素中也不應(yīng)存在試樣。三、標(biāo)準(zhǔn)加入法

取同樣體積的試樣數(shù)份（至少四份），除一份外，其余分別加入1c0、2c0、4c0的標(biāo)準(zhǔn)溶液（c0為標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度）然后稀釋到相同體積，分別測定吸光度。以A對加入標(biāo)準(zhǔn)溶液的量作圖。

如果曲線不過原點(diǎn)，說明試樣中含有被測元素，將直線反向延長與橫軸相交，交點(diǎn)所對應(yīng)值的絕對值即為被測組分的濃度。

標(biāo)準(zhǔn)加入法常用于消除基體干擾，因?yàn)樗淮嬖跇?biāo)準(zhǔn)和樣品基體組成不同可能帶來影響。使用時(shí)應(yīng)注意：1.只適用于濃度與吸光度成線性的區(qū)域；2.為了得到準(zhǔn)確的外推結(jié)果，至少要有四個(gè)點(diǎn)，同時(shí)第一個(gè)加標(biāo)溶液的加標(biāo)量最好和樣品溶液的濃度接近。3.標(biāo)準(zhǔn)加入法只能消除基體效應(yīng)，不能消除背景干擾第五章發(fā)射光譜法第五章發(fā)射光譜法第一節(jié)原子發(fā)射光譜法第二節(jié)電感耦合等離子體發(fā)射光譜第三節(jié)

熒光光譜法第四節(jié)原子熒光分析法第五節(jié)X－射線分析法由原子產(chǎn)生的光譜有：基于原子外層電子躍遷而建立的原子發(fā)射、原子吸收、原子熒光三種；

基于原子內(nèi)層電子儀器的X熒光；

基于原子核與r射線的相互作用而建立的莫斯鮑爾譜等。一、基本原理1.原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生

處于激發(fā)態(tài)的電子躍遷回到基態(tài)時(shí)，輻射一定能量，得到一條波長與輻射能量相對應(yīng)的發(fā)射譜線。共振線：由激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)所發(fā)射的譜線。第一共振線：由最低激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)射的譜線。通常是最強(qiáng)的譜線。原子光譜

電子從高能量激發(fā)態(tài)也可以回到為光譜定則所允許的各個(gè)較低的激發(fā)狀態(tài)，從而發(fā)射出各種波長的譜線。

每種元素都有許多條發(fā)射譜線。

例如：結(jié)構(gòu)最簡單的氫原子，在紫外可見區(qū)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的譜線有54條。對于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的原子，如Fe，W等元素，已知它們的譜線有5000多條。原子光譜2、譜線強(qiáng)度（1）激發(fā)態(tài)能級

譜線強(qiáng)度與激發(fā)態(tài)能級的能量是負(fù)指數(shù)關(guān)系，激發(fā)能級越高，能量越大，譜線強(qiáng)度越小。

原因：隨著激發(fā)態(tài)能級的增高，處于該激發(fā)態(tài)的原子數(shù)迅速減少，釋放譜線的強(qiáng)度降低。

激發(fā)能量最低的譜線往往是最強(qiáng)線(第一共振線)。

譜線強(qiáng)度與激發(fā)態(tài)的能級、激發(fā)時(shí)的溫度、基態(tài)原子數(shù)等因素有關(guān)。譜線強(qiáng)度影響因素

譜線強(qiáng)度與溫度之間的關(guān)系比較復(fù)雜。溫度既影響激發(fā)過程、又影響電離過程。

原子譜線強(qiáng)度隨溫度的升高，先是增強(qiáng)，到達(dá)極大值后又逐漸降低。

溫度開始升高時(shí)，氣體中的各種粒子、電子等運(yùn)動(dòng)速度加快，增強(qiáng)了非彈性碰撞，原子被激發(fā)的程度增加，譜線強(qiáng)度增強(qiáng)。超過某一溫度之后，電離度增加，原子譜線強(qiáng)度漸漸降低，離子譜線強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。（2）激發(fā)溫度T譜線強(qiáng)度影響因素

譜線強(qiáng)度和基態(tài)原子數(shù)N0成正比，N0由元素的濃度決定，是光譜定量分析的依據(jù)。

譜線相對強(qiáng)度I與該元素在樣品中的濃度c的關(guān)系可用沙義伯－羅馬金經(jīng)驗(yàn)公式表示：I=acb，a為與樣品的蒸發(fā)、激發(fā)、組成等有關(guān)的參數(shù)，b與譜線自吸收有關(guān)的參數(shù)，取值范圍0～1；

高濃度時(shí)，b→0，譜線強(qiáng)度與濃度無關(guān)；低濃度時(shí)，無自吸收，b＝1，光強(qiáng)與濃度成正比。

一般濃度時(shí)，情況較為復(fù)雜。譜線強(qiáng)度影響因素（3）基態(tài)原子數(shù)N0由激發(fā)光源、色散系統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)組成。

激發(fā)光源是發(fā)射光譜分析信號產(chǎn)生部分，是原子發(fā)射光譜儀的心臟。

色散系統(tǒng)：把激發(fā)態(tài)原子發(fā)射的線光譜進(jìn)行分離。

檢測記錄系統(tǒng)：記錄線光譜的強(qiáng)度和特征波長的位置，以便進(jìn)行定性、定量分析。二、原子發(fā)射光譜儀發(fā)射光譜儀

激發(fā)光源具有使試樣蒸發(fā)、解離、原子化、激發(fā)躍遷、發(fā)射譜線的作用，對分析的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度都有很大的影響。目前常用的激發(fā)光源有直流電弧、交流電弧、電火花和電感耦合離子體等四種。其它尚有火焰、低氣壓放電管、空心陰極燈、直流等離子體噴焰等激發(fā)光源。用低氣壓放電管、空心陰極燈等為激發(fā)光源的分析法稱為原子熒光分析法。發(fā)射光譜儀1、激發(fā)光源發(fā)射光譜儀2、色散系統(tǒng)，有棱鏡式和光柵式。3.檢測器檢測方法：攝譜法、光電法。

（1）攝譜法用感光板來記錄光譜，將光譜感光板置于攝譜儀焦面上，接受被分析試樣光譜的作用而感光，再經(jīng)過顯影、定影等過程后，制得光譜底片。其上有許許多多黑度不同的光譜線，然后用映譜儀觀察譜線的位置和強(qiáng)度，進(jìn)行光譜定性分析和半定量分析；也可采用測微光度計(jì)測量譜線的黑度，進(jìn)行光譜定量分析。發(fā)射光譜儀（2）光電檢測法

用光電倍增管作為光電轉(zhuǎn)換元件，通過檢測電信號確定譜線強(qiáng)度。由于樣品的蒸發(fā)、激發(fā)、譜線的反射、自吸收等過程，瞬間起伏很大；譜線強(qiáng)度隨時(shí)間起伏波動(dòng)。測量得到的瞬時(shí)譜線強(qiáng)度不能準(zhǔn)確的表示元素的含量，需要一個(gè)積分裝置，用積分電容來求一段時(shí)間內(nèi)的光電流平均值，以此表示濃度的變化。

元素的原子結(jié)構(gòu)不同，它們激發(fā)時(shí)所產(chǎn)生的光譜也各不相同。對于被檢定的元素，并不需要找出它的所有譜線，一般只要找出它的一根或幾根不受干擾的譜線即可。

三、定性、定量分析方法1.光譜定性分析發(fā)射光譜儀2、定量分析方法

包括：標(biāo)準(zhǔn)(工作)曲線法、元素內(nèi)標(biāo)法等。內(nèi)標(biāo)元素和分析線對的選擇要求(p84)

①內(nèi)標(biāo)元素的含量必須固定，樣品中不含內(nèi)標(biāo)元素。分析線和內(nèi)標(biāo)線的自吸收現(xiàn)象要小，分析線和內(nèi)標(biāo)線附近的背景應(yīng)盡量小。

②內(nèi)標(biāo)元素和分析元素應(yīng)具有相近的沸點(diǎn)和化學(xué)性質(zhì)，以減少試樣蒸發(fā)條件變化的影響。

③分析線對應(yīng)具有十分相近的激發(fā)電位和電離電位，以減小激發(fā)條件變化的影響。

④分析線對的波長、強(qiáng)度和寬度應(yīng)盡量接近。

元素內(nèi)標(biāo)法注意：

選用一條其它元素的譜線為比較線，一條被測元素的譜線作為分析線，用分析線與比較線的強(qiáng)度比，進(jìn)行光譜定量分析。使用的比較線稱內(nèi)標(biāo)線，提供比較線的元素稱為內(nèi)標(biāo)元素。

在測定過程中，將內(nèi)標(biāo)元素定量加入到試樣中，與被測元素同時(shí)激發(fā)，蒸發(fā)與激發(fā)條件的不穩(wěn)定及其它干擾引起分析線與內(nèi)標(biāo)線強(qiáng)度的變化，但兩者的強(qiáng)度比沒有改變。以譜線強(qiáng)度比為縱坐標(biāo)、內(nèi)標(biāo)元素濃度為橫坐標(biāo)，繪作工作曲線。只要測出譜線強(qiáng)度比，即可求出試樣中待測元素的含量。內(nèi)標(biāo)法：元素內(nèi)標(biāo)法7.1.1核磁共振技術(shù)的發(fā)展歷程

一些原子核（如1H,13C,19F等）在強(qiáng)磁場中會(huì)產(chǎn)生能量分裂，形成能級。當(dāng)用一定頻率的電磁波對樣品進(jìn)行輻照時(shí)，特定結(jié)構(gòu)環(huán)境中的原子核會(huì)吸收相應(yīng)頻率的電磁波而實(shí)現(xiàn)共振躍遷。Γ頻率7.1.1核磁共振技術(shù)的發(fā)展歷程（6）基本類型原則上凡自旋量子數(shù)不為零的原子核均能測得NMR信號，但目前為止僅限于1H、13C、19F、31P、15N等原子核，其中氫譜和碳譜應(yīng)用最為廣泛。067.2.1基本原理核磁共振波譜分析是利用磁性核在外磁場作用下的核自旋能級間躍遷的原理來研究有機(jī)物結(jié)構(gòu)和組成的一種化學(xué)物理分析方法。核磁共振是指原子核在磁場中對電磁波產(chǎn)生共振吸收的一種現(xiàn)象（連續(xù)譜儀）。對特定的原子核，在一定強(qiáng)度的外磁場中，共振吸收的電磁波頻率與原子核在分子中的微環(huán)境有關(guān)；共振吸收的強(qiáng)度與產(chǎn)生核磁共振原子核的數(shù)目有關(guān)。因此，由樣品分子中某種核的NMR譜可得到有關(guān)分子的結(jié)構(gòu)與含量信息。裝載信息的信號：無線電波。7.2.2核磁共振基本參數(shù)（1）化學(xué)位移

為化學(xué)位移，ppm；為樣品磁核的共振頻率；為標(biāo)準(zhǔn)物磁核共振頻率；

四甲基硅烷

化學(xué)位移：同一種原子核在不同化學(xué)環(huán)境中具有不同的核磁共振信號頻率，通常以四甲基硅烷為基準(zhǔn)進(jìn)行衡量。207.2.2核磁共振基本參數(shù)（1）化學(xué)位移各峰的化學(xué)位移四甲基硅烷基準(zhǔn)峰化學(xué)位移單位：ppm

Pd-diimine

催化劑的1HNMR譜圖217.2.2核磁共振基本參數(shù)（2）共振信號強(qiáng)度化學(xué)位移/ppm

核磁共振曲線上各峰積分面積對應(yīng)于磁核數(shù)量，通過積分面積之比可以確定化合物的結(jié)構(gòu)組成等定量信息。核磁共振譜圖

積分曲線

247.2.6核磁共振基本參數(shù)（3）共振信號強(qiáng)度Hb

HaHd

HeHc

Hf

Ha:Hb:Hc:Hd:He:Hf=6:3.6:21.9:5.4:2.7:2.69

6:4:24:6:3:3Pd-diimine

催化劑的1HNMR譜圖257.3.2傅里葉變換核磁共振儀（PFT-NMR）