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1、第一章 绪论,一、 分析化学与仪器分析,区别,分析化学,仪器分析,联系,（1） 原理上 分析化学：以化学反应为基础 仪器分析：物质的物理性质或物理化学性质与物质的化学组成、含量、化学结构,区别：,（2） 历史上 分析化学：经典分析方法 历史悠久，方法成熟。 仪器分析：现代分析方法 60年左右历史，但发展迅速。,（3） 侧重点 分析化学：常量/半微量 mL，克 仪器分析：微量/痕量 超微量/超痕量,微量分析：样本质量小于1mg的分析 头发中锌或铁的含量 痕量分析：对样本中含量小于10-6的组分进行分析 海水中的铀 含量小于10-9,（4） 特点 分析化学：经典、成熟、准确、精密 仪器分析：灵敏度
2、高、选择性好、快速、自动化、适应性广,联系：互补关系 分析化学：含量高，精确度高， 误差千分之几 仪器分析：含量低，精确度低，误差百分之几,二、分类,（1）光谱分析,（2）电化学分析,（3）色谱分析,（4）热分析,（5）质量分析,第二章 光谱分析基础,一、 电磁辐射,简称为光： 高速通过空间传播的光子流 波粒二象性：波动性，粒子性 普朗克公式：光子能量 Eh， h = 6.62610-34Js ，Plank常数 为光的频率。,电磁波谱：第10页，表2-1,光谱法,原子光谱法,光谱法,分子光谱法,吸收光谱法,发射光谱法,二、原子光谱法,原子光谱：原子核外电子在不同能级间跃迁产生的光谱。是一些分离
3、的特征锐线。,频率,吸光系数,特点：线光谱,原子轨道,n, l, m,三个量子数 n , l , m,电子运动状态,主量子数,角量子数,磁量子数,钠（11Na）原子,基态钠原子：1s2 2s2 2p6 3s1,3s1 ：n=3 l=0 m=0 ms =+1/2,激发态钠原子：1s2 2s2 2p6 4s1,能量 E0,能量 Ej,能量 E0,能量 Ej2,能量 Ej1,E1=Ej1-E0,=|En2- En1|/h,= h1,E2=Ej2-E0,= h2,同一原子,不同的原子 不同的E,E=Ej-E0 = h,原子光谱法,原子吸收光谱法,原子发射光谱法,原子荧光法,三、分子光谱法,电子在分子内
4、不同能级间跃迁产生的光谱。,分子能量 E=En +Et + Ee + Ev + Er,核能,变化小,电子能,振动能,转动能,平动能,电子能级,n=1,n=2,4 3 2 1 0,振动能级,4 3 2 1 0,4 3 2 1 0,转动能级,4 3 2 1 0,转动能级,E=E2-E1,=(Ee + Ev + Er)2- (Ee + Ev + Er)1,=Ee + Ev + er = h,1-20ev 1.25um-60nm紫外-可见光,0.025-1ev 50-1.25um 近、中红外,10-4- 0.025 ev 1.25cm-50um远红外、微波,电子光谱 振动光谱 转动光谱,特点：带状光谱
5、,分子光谱,紫外-可见分光光度法 分子荧光 分子磷光,电子光谱,紫外-可见分光光度法 由电子能级跃迁而产生，伴有振动能级的跃迁。 近紫外光： =200-400nm E= h=6.2-3.1ev 可见光： =400-760nm E= h=3.1-1.6 ev,振动光谱： 红外分光光度法 分子振动能级的跃迁，伴有转动能级的跃迁。,第三章 紫外-可见分光光度法 是对分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用光谱分析法。 分子或离子对某一波长范围的光有吸收，根据吸收光谱进行定性、定量分析。 常规分析中，50%的定量分析用到紫外-可见分光光度法。,紫外-可见分光光度法的特点：,1 准确度：误差1-3
6、% 2 仪器：普及，价廉 3 适应性：应用于各行业 4 选择性：优于普通容量、滴定分析 5 灵敏度：10-6 g/ml,一、紫外-可见吸收光谱 （一）物质对光的选择性吸收,400 500 600,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0,A, /nm,三(邻二氮菲)合铁(II) 离子的吸收光谱,c,2c,4c,其它条件相同,最大吸收波长max,带状光谱,电子能级,n=1,n=2,4 3 2 1 0,振动能级,4 3 2 1 0,E=E2-E1 = h,有机化合物的紫外-可见吸收： 三种与紫外-可见吸收光谱 有关的电子： 电子 电子 n电子, *, *,成键轨道,非键轨道,反键轨道,n *,n
7、 *,E减小,E=E2-E1 = h,* * n , *,n *,饱和有机物，真空紫外区 含有杂原子饱和烃衍生物，真空紫外区, 200nm,E=E2-E1 = h, *,n *,含有杂原子的不饱和有机物,具有不饱和键的有机物,max小,max大,具有共轭双键结构的有机分子（在近紫外区（200-380 nm）和/或可见光区（380-780 nm）有吸收）,共轭程度增加， E降低 吸收峰波长红移，吸收光的能力增强,无机化合物的紫外-可见吸收： 当过渡金属离子处于配位体形成的负电场中时，5个简并的d轨道发生能级分裂，在外来辐射激发下，d电子从能量低的轨道跃迁到能量高的轨道(d-d跃迁)时产生配位体场
8、吸收带。,棕红色,二、朗伯-比尔定律,1. 透光度，吸光度,I0,It,Ia,= T,I0 =Ia + It,It I0,透光度,入射光强度,透射光强度,吸收光强度,吸光度 ( A) : 透光度的负对数,A= - lg T =,lg,I0 It,溶液对入射光的吸收程度,液层厚度(L)一定时， 吸光度(A) 溶液浓度(c),溶液浓度(c)一定时， 吸光度(A) 液层厚度(L),Lambert 发现 :,Beer 提出:,绝对的,相对的,Lambert-Beer定律：当某一单色光通过溶液时，溶液的吸光度（A）与溶液的浓度（c）和液层厚度（L）的乘积成正比。,A=L c A= k L,L ：液层厚度
9、 (cm),：摩尔吸光系数(Lmol-1cm-1),吸光度,c ：(molL-1 ) ：(gL-1),k ：吸光系数(Lg-1cm-1 ),A=L c,A= k L,温度 吸收光的波长 溶液的性质,与两个吸光系数有关的因素,A=L c,A= k L,， k 物质对某一波长的光的吸收能力 测量的灵敏度,摩尔质量,= k M,比吸光系数,a1% 1cm,= 0.1Mr,a1% 1cm,3. 吸光度的可加性,I0,It1,M,It2,It,N,O,A= - lg T =,lg,I0 It,AM =,lg,I0 It1,AN =,lg,It1 It2,AO =,lg,It2 It,+ lg,It1 I
10、t2,lg,I0 It1,+ lg,It2 It,= lg,I0 It,AM + AN + AO = A,4. 影响朗伯-比尔定律的因素,（1 ）被测物浓度的大小 被测物分子间碰撞，使分子能级发生变化。被测物浓度增加，分子间碰撞几率增加。 （2 ）入射光的波长,三、紫外-可见分光光度计 光源、单色器、吸收池、检测器。,光源：提供激发能,使待测分子产生吸收， 单色器：使光源发出的光变成所需要的单色光， 吸收池：用于盛放试液， 检测器：光电转换器（光电管）。,光源 单色器 吸收池 检测器,1. 光源 （连续光谱）,钨灯：320-2000nm，可见及近红外区 氢、氘灯：190-350nm，紫外区,2
11、. 单色器（分光系统）,棱镜：光的折射率 光栅：光的衍射,3.吸收池,玻璃 可见光区,石英 紫外光区,1cm, 0.5cm, 5cm,空白液,被测液,毛细管,仪器类型：,1. 单波长单光束型,2. 单波长双光束型,3. 双波长分光光度计,1. 单波长单光束分光光度计,可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图,2.单波长双光束分光光度计,双光束型可以消除光源强度变化的影响.,配位反应 Fe3+ + 6SCN- Fe(SCN)6 3-,b. 氧化还原反应 2Mn2+ + 5IO4- + 3H2O MnO4-,四、分析条件的选择 1. 显色反应及影响 （1）类型,（2）要求 a. 高的摩尔吸光系数
12、b. 高的选择性 c. 生成物要有好的稳定性 d. 固定的组成,（3）影响检测的因素 a. 显色剂量,C显,A,C显,A,Mo5+ + SCN- ,Mo(SCN)3 2+ Mo(SCN)5 Mo(SCN)6 -,浅红 橙红 浅红,b. 酸度 PAR ( 1,2-吡啶偶氮间苯二酚 ),H3R+ H2R HR- R2-,OH-,OH-,OH-,H+,H+,H+,pH 12,pH,A,8 10,Pb2+ +HR-,pH,A,8 10,2. 读数,被测物浓度的影响 仪器条件的限制 精度 暗噪音 信号噪音,一般仪器 T=1%,= 0.4343,c c,T T lgT,例 某一浓度为410-5mol/L的
13、物质（相对分子质量为100）溶液用显色剂显色后，在波长490nm处用1cm吸收池测得T=11%，求摩尔吸光系数、吸光系数、比吸光系数，若T=1%，则读数误差为多少？若要求低于3%，怎么处理？,A= -lgT= -lg11%=0.96,A=bc 0.96=1410-5 =2.4104,=aM 2.4104 =a 100 a = 240,a1% 1cm,= 0.1Mr,2.4104=0.1 100 ,a1% 1cm,a1% 1cm,=2400,= 0.4343,c c,T T lgT,=,c c,0.4343 1% 11%0.96,= 4.1%,稀释，L 减小，差示法,3. 参比溶液 a. 溶剂参
14、比 b. 试剂参比：溶剂+试剂+显色剂 c. 样品参比（试样参比）： 溶剂+试剂+样品 d. 平行操作参比：药代分析，测血液中药物的含量。 4. 测定波长：max,五、定量方法 1. 单组分 a. 校准(标准)曲线法,配制一系列标准溶液 选择浓度较大的标准溶液,浓度逐次递增,入射光 1 ，2 n A A1 ， A2 An,400 500 600,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0,A, /nm,作A 图，求max,400 500 600,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0,A, /nm,max=508nm,作A 图，求max,取入射光=max = 508nm,（工作曲线）,吸光
15、度A 纵坐标,溶液浓度 横坐标,( c ),molL-1 gL-1,c c1 ， c2 cn A A1 ， A2 An,15 30 45 60 75,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0,A,/mg.L-1,= 508nm,标准曲线,15 30 45 60 75,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0,A,/mg.L-1,= 508nm,标准曲线,Ax,X：被测样品溶液,15 30 45 60 75,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0,A,/mg.L-1,= 508nm,标准曲线,Ax,X：被测样品溶液,15 30 45 60 75,1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0
16、,A,/mg.L-1,= 508nm,标准曲线,x,Ax,X：被测样品溶液,因数法,c c1 ， c2 cn A A1 ， A2 An,c A,K=,c A,cx =K Ax,c c1 ， c2 cn A A1 ， A2 An,cx,Ax,间隔小,回归方程法,A = a + b c,c c1 ， c2 cn A A1 ， A2 An,a，b,cx,Ax,b. 标准对照法,A=L c,A= k L,As cs Ax cx,=,2. 多组分,吸光度的可加性,A1 =1，M L cM + 1，N L cN,A2 =2，M L cM + 2，N L cN,n = 2,测得,L = 1cm ,校准曲线法
17、,求出 cM ，cN,n 个组分？,n 个波长,双波长法(等吸光点法),优点：能在复杂样本体系中，直接对两种成分进行分析，两组分的吸收曲线可以有部分重叠，能避免背景吸收的干扰。,除被测组分外，所有杂质对光的吸收、折射、散射等效应的累加。,A1 = A1，被 + A1，干 + A1，背,A2 = A2，被 + A2，干 + A2，背,A1，背= A2，背,A=A2，被 - A1，被 + A2，干- A1，干,若 A2，干= A1，干,A = (2，被 L - 1，被 L ) c被,A,1 2 3,A2 A3 A1,被测物,干扰物,测定波长的选择,A1，干= A2，干= A3，干,A尽可能大,选1
18、，2，,系数倍率法,A,被测物,干扰物,1 2,n A2，干= A1，干,A1 = A1，被 + A1，干,A2 = A2，被 + A2，干,nA2 = nA2，被 + nA2，干,A =A1 n A2 =A1，被 nA2，被,A = (1 L + n2 L ) c被,T,0 5% 100,10%,cx cs,50%,将cs溶液的透光度调节至100%,差示分光光度法,A = | As Ax |,= | -lg Ts + lg Tx |,= | lg |,Ts Tx,= L | cs cx |,定值,Ts Tx,为定值,Ts 10% 100%,Tx 5% 50%,提高准确性,导数光谱法(微分光谱法),提高灵敏度、分辨率,六、在医学检验中的定量分析 紫外-可见分光法是进行定量分析最广泛使用的、最有效的手段之一。尤其在医院的常规化验中，95%的定量分析都用此法。,例双波长法测定新生儿血清胆红素（BB）的浓度： 被测组分：胆红素（BB） 干扰组分：血红蛋白（HHB） 测定波长的选择： 455 ， 575 A455 = A455(BB) + A455(HHB) A575 = A575(HHB) 血红蛋白（HHB）: A455(HHB)= A575(HHB) A = A455 A575 = A(BB)= lc(BB),