2022年仪器分析知识总结改进.docx
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1、仪器分析复习资料(改进版) 绪论分子光谱法: 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经典分析方法与仪器分析方法有何不同?第一章 绪论1、吸取光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系吸取光谱: 当物质所吸取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意E=hv的关系时,将产生吸取光谱;M+hv M*发射光谱: 物质通过激发过程获得能量,变为激发态原子或分子M* ,当从激发态过渡到低能态或某态时产生发射光谱; M* M+hv2、带光谱和线光谱带光谱:是分子光谱法的表现形式;分
2、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;第 6 章 原子吸取光谱法( P130 )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;仪器的主要性能指标的定义1 、精密度(重现性) :数次平行测定结果的相互一样性的程度,
3、一般用相对标准偏差表示(RSD% ),精密度表征测定过程中随机误差的大小;2 、灵敏度:仪器在稳固条件下对被测量物微小变化的响应,也即仪器的输出量与输入量之比;3 、检出限(检出下限) :在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量或最低浓度;4 、线性范畴:仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的范畴;5 、选择性:对单组分分析仪器而言,指仪器区分待测组分与非待测组分的才能;校准曲线包括工作曲线和标准曲线:工作曲线:配置 4 到 6 个不同浓度的标准溶液,加入与实际样品类似的基体中制成加标模拟样品采纳和实际样品相同的分析方法测定(经过预处理的),以加标模拟样品的浓度为横坐标,响应信
4、号为纵坐标绘制的标准曲线; 没有经过预处理的为标准曲线标准参考物质法:取与待测试样相像的肯定量标准参考物质,在规定的试验条件下进行检测依据测量值与给定的标准参考量值运算相对误差,越小越精确;加标回收法:没有标准参考物质的条件下,向样品中加入肯定量的被测成分的纯物质或者已知量的标准物质,两份试样同时依据相同的分析步骤加标的一份所得结果减去未加标的一份,差值同标准物质的理论值只比即加标回收率;(越接近 100% 越好)留意事项:加标物质不能过多,一般为测量物含量的0.5-2.0 倍,加标后的总含量不应超过方法测定的总含量;加标物质的浓度应当高,体积小,不超过原始试样体积的1%标准方法比较法:和国标
5、(已知方法)得到的结果比较;至少设计9 组,分浓度的高,中,低三个浓度;线性:被测物信号值与试样中被测物浓度直接呈正比关系的程度线性范畴: 待测物质的浓度或量和测量信号值呈线性关系的浓度或者量的范畴;(从测定的最低浓度扩展到校正曲线偏离线性浓度的范畴; )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、精确、可部分扣除偶然误差;需要标准对比和扣空白应用要求: 试样的浓度或含量范畴应在工作曲线的线性范畴内,绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一样;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,可排除基体效应带来的影响应用要求:适用
6、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形三、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第 2 章 光谱分析法引论习 题1、定义: 它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸取来进行定量分析的方法;基态原子吸取其共振辐射,外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸取光谱;原子吸取光谱位于光谱的紫外区和可见区;优点:灵敏度高,精确度高,选择性好,分析速度块,试样用量少,应用范畴光缺点:换等频率频繁,不行同时测定多个元素,对于难溶解元素有困难;2、原子吸取
7、定量原理:频率为的光通过原子蒸汽,其中一部分光被吸取,使透射光强度减弱;3、谱线变宽的因素 P-131 :自然宽度:由原子本身性质引起,在无外界因素影响情形下谱线仍有肯定宽度,这种宽度为自然宽度VN多普勒( Doppler )宽度D:由原子在空间作无规热运动所致;故又称热变宽;Doppler 宽度随温度上升和相对原子质量减小而变宽;压力变宽 L(碰撞变宽) :由吸取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;4、对原子化器的基本要求:使试样有效原子化;使自由状态基态原子有效地产生吸取;具有良好的稳固性和重现形;操作简洁及低的干扰水公平;锐线光源:指发射线的半宽度比吸取
8、线半宽度窄得多,且发射中心频率与吸取线中心频率相一样的光源;石墨炉原子化法的过程:干燥,灰化,原子化,净化1测量条件选择分析线:一般用共振吸取线;狭缝光度: W=DS 没有干扰情形下,尽量增加W,增强辐射能;灯电流:按灯制造说明书要求使用原子条件 :燃气:助燃气、燃烧器高度石墨炉各阶段电流值进样量 :(主要指非火焰方法) 2分析方法1. 工作曲线法正确吸光度 0.1-0.5 ,工作曲线弯曲缘由:各种干扰效应; . 标准加入法标准加入法能排除基体干扰,不能消背景干扰;使用时,留意要扣除背景干扰;Boltman 分布定律: ( Nj ,N0 分别代表单位体积内激发态原子数和基态原子数)1 ,Nj/
9、N0 值温度越高,比值越大2, 在同一温度下,不同元素电子跃迁的能级Ej 值越小,共振波长越长,比值越大;习题引起谱线变宽的主要因素有哪些?自然变宽:无外界因素影响时谱线具有的宽度多普勒( Doppler )宽度D:由原子在空间作无规热运动所致;故又称热变宽; . 压力变宽L(碰撞变宽) :由吸取原子与外界气体分子之间的相互作用引起自吸变宽:光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸取产生自吸现象;场致变宽 field broadening :包括 Stark 变宽 电场 和 Zeeman 变宽 磁场 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?化学计量火焰:由于燃气与助
10、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、稳固、干扰小背景低,适合于很多元素的测定;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,如第 1 页,共 6 页碱金属;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,具有仍原性,适合于易形成难解离氧化物的元素测定;干扰较多,背景高;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;原子吸取光谱法中的干扰有哪些?如何排
11、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;排除方法:稀释试样;配制与被测试样组成相近的标准溶液;采纳标准化加入法;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固的化合物,影响被测元素原子化,是选择性干扰,一般造成A 下降;排除方法: 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)加入爱护剂: 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)分别法三. 电离干扰:在高温下原子
12、会电离使基态原子数削减, 吸取下降 , 称电离干扰,造成A 削减;负误差四. 光谱干扰: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,表现形式为带光谱吸取线重叠:它与原子光谱的主要区分在于表现形式为带光谱;非共振线干扰:多谱线元素减小狭缝宽度或另选谱线(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;)谱线重叠干扰选其它分析线2、试说明有机化合物紫外光谱产生的缘由;机化合物紫外光谱的电子跃迁有哪几种类型?吸取带有哪几种类型?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;(分子吸取是指在原子化过程中生成有机化合物分子的价电子在吸取辐射并跃迁
13、到高能级后所产生的吸取光谱;的分子对辐射吸取,分子吸取是带光谱;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,造成透过机化合物紫外光谱电子跃迁常见的4 种类型: n*, *, *n,*光减小,吸取值增加;背景干扰,一般使吸取值增加;产生正误差;)饱和有机化合物: * 跃迁, n * 跃迁排除方法:不饱和脂肪族化合物: *, n*用邻近非共振线校正背景芳香族化合物: E1 和 E2 带, B 带连续光源校正背景(氘灯扣背景)3、在分光光度法测定中,为什么尽可能选择最大吸取波长为测量波长? Zeaman 效应校正背景由于选择最大吸取波长为测量波长,能保证测量有较高的灵敏度,且此处的曲线较
14、为平整,吸光系数变化不大,对自吸效应校正背景beer 定律的偏离较小 ;第 3 章 紫外 -可见分光光度法 P214、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?UV-Vis :依据物质分子对200 800 nm 光谱区域内辐射能的吸取来讨论物质的性质、结构和含量的方法;偏离 Lambert-Beer Law的因素主要与样品和仪器有关;仪器:光源,单色器,吸取池,检测器,显示系统( 1)与测定样品溶液有关的因素灯:氘灯,氢灯,用于180nm 到 400nm 波特长,测定紫外区域的时候采纳石英;浓度:当 b 不变, c 0.01mol/
15、L 时, Beer 定律会发生偏离;单色器:将光源发出连续光谱分别溶剂: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取光谱,显现化学偏吸取池:盛装待测溶液;紫外区使用石英吸取池,可见光区使用玻璃吸取池,在进行选择比色皿时一组比色皿的T离;之差小于 0.5% ;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缺失,使吸光度增大,Beer 定律产检测器:检测信号,将通过比色皿的光强度变化,光信号转变成电信号;生正偏差;显示系统:将检测器输出的信号经处理后转换成T 和 A 进行显示( 2)与仪器有关的因素3.1 紫外 -可见吸取光谱单色光: Be
16、er 定律只适用于单色光,非肯定的单色光,有可能造成Beer 定律偏离;3.1.5 影响紫外 - 可见光谱的因素:溶剂的影响谱带宽度: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 石油醚收定律所造成的偏离较小;3.2 光的吸取定律对应克服方法:Lambert-Beer定律: 在肯定条件下物质的吸光度与溶液的浓度和厚度的乘积成正比关系(使用条件: 入射光为单色 c 0.01M光,溶液为稀释溶液)防止使用会与待测物发生反应的溶剂T 透光率 =It/I0防止试样是胶体或
17、有悬浮物A (吸光度) =lgI0/It在保证肯定光强的前提下,用完可能窄的有效带宽宽度;排除方法: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;)A=Kbc ,K 随溶液的浓度单位不同而分别用或者a 表示,当浓度 c 以 mol/L ,厚度 b 以 cm 为单位表示时,其单位为 L/ ( mol*cm )当浓度以 g/L,厚度以 cm 为单位时, K 为 a的定义和物理学意义:摩尔吸光系数(a 为吸光系数) ,的大小与溶液的浓度和厚度无关,与吸光物质的性质,入射光波长,溶剂等因素有关;1,物质性质不同值大小不同,所以为物质的特点常
18、数;2,溶剂不同,同种物质的 不同,因此必需指明溶剂;3,入射光波长不同不同,所以应当指明波长;,和a 都可以评判方法的灵敏度,因此可以优化试验条件来增大值;A(吸光度)具有加和性;A= bc 或 A=abc3.4 分析条件的选择溶剂: 1,溶剂可以良好溶解待测样品,2 溶剂对于溶质为惰性,有良好的化学,光合稳固性;3 选择极性较小的溶剂, 4 溶剂在样品的吸取光谱区域无明显的吸取;显色反应和条件: 1,待测组分定量变成了有色化合物,2,有色化合物组成恒定,有足够的稳固性,摩尔吸光系数大,使测量的灵敏度高,重现性好,误差小;3 有色化合物和显色剂的颜色要有明显的区分,颜色变化大,试剂空白值小;
19、 4 选择性好,干扰小,简洁排除干扰;测量条件:波长最大处测量,灵敏度高;透光率读数的影响:结 论: 1. . c/c 与透光率读数 T 有函数关系 ;当 T=36.8% 时 或 A=0.434 , . c/c 最小;2. 当 T 读数在 70% 10%, 即 A 读数 0.15 1.0 范畴时 , . c/c 较小 5% ,并且变化不大;习 题1、分子光谱是如何产生的?它与原子光谱的主要区分是什么?第 5 页,共 6 页选择吸光物质的最大吸取波长作为分析波长5 、极性溶剂为什么会使 *跃迁的吸取峰长移(红移) ,却使 n*跃迁的吸取峰短移(蓝移)?溶剂极性不同会引起某些化合物吸取光谱的红移或
20、蓝移,称溶剂效应;在*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*比基态能量下降更多,因而使基态与激发态间能量差减小, 导致吸取峰红移;在 n * 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,导致吸取峰蓝移;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,测定不同波长照耀下所发射的荧光强度(F ),以 F 做纵坐标,激发光波长做横坐标作图;激发光谱反映了激发光波长与荧光强度之间的关系;发
21、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;振动弛豫:被激发到激发态的分子通过与溶剂分子的碰撞把余外的振动能量极为快速的以热能的形式传递给四周的分子,而自身返回到该电子能级的最低振动能级;荧光:当分子处于第一电子激发态的最低振动能级时仍不稳固,再以辐射形式发射光量子而返回基态的任意振动能级;磷光:激发单重态分子经系间窜越到三重态后经过快速的振动弛豫到达第一激发三重态的最低振动能级,再以辐射能的形式发射光量子回到基态的过程;磷光的寿命比荧光多;将激发光从磷光样品移走以后常可
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