現(xiàn)代儀器分析引論

1、現(xiàn)代儀器分析引論 一、引言 二、現(xiàn)代分析的特點(diǎn) 三、分析研究的一般程序 四、應(yīng)用現(xiàn)代儀器分析引論引言 一、引言 分析化學(xué)發(fā)展歷程： 20世紀(jì)初，物理化學(xué)溶液理論的發(fā)展 理論基礎(chǔ)； 二戰(zhàn)以后，物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展 儀器分析； 70年代后，計(jì)算機(jī)、生命科學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展 分析科學(xué)（全面準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)與成分表征信息）。 對(duì)復(fù)雜體系樣品（組分多樣、不同體系 物質(zhì)共存等形式、狀態(tài)、要求、處理等）的分析現(xiàn)代儀器分析引論引言 對(duì)此類體系的全面、準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)與成分表征，簡(jiǎn) 單的分析方法和操作過(guò)程已不能勝任。此過(guò)程可 能包括從常量到微量及痕量分析、從成分到結(jié)構(gòu) 與形態(tài)分析、從總體到微區(qū)、表面及空間分布分 析、從靜態(tài)

2、到動(dòng)態(tài)、時(shí)間分辨分析、從破壞到非 破壞分析等。該分析過(guò)程包括： 1、將體系中的各組分逐一分開(kāi)的分離過(guò)程； 2、對(duì)分開(kāi)的組分進(jìn)行成分與結(jié)構(gòu)分析?，F(xiàn)代儀器分析引論特點(diǎn) 二、現(xiàn)代分析的特點(diǎn) 分析對(duì)象為組成復(fù)雜的混合體系，特別是有 機(jī)和生命物質(zhì) 僅幾種元素構(gòu)成形態(tài)、結(jié) 構(gòu)各異，功能、作用萬(wàn)千的生命世界和用途 廣泛的商品世界，須用多種方法綜合分析。 1、復(fù)雜的分析對(duì)象 （1）樣品組成的復(fù)雜性（成分、組合連接方式復(fù)雜） （2）樣品中各組分的含量變化懸殊現(xiàn)代儀器分析引論特點(diǎn) （3）樣品取樣的限制 如刑偵、法庭物證鑒定，臨 床藥物分析的取樣次數(shù)及取樣量 （4）樣品組分的穩(wěn)定性不同 某些組分在加工、儲(chǔ) 存或應(yīng)用

3、過(guò)程中已變化（如高分子材料 中的添加劑）；有時(shí)要求變化過(guò)程中的 信息（如反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與時(shí)間分辨信息） （5）復(fù)合材料的分布分析 復(fù)合材料中各組分的微 區(qū)、表面和空間分布分析的信息比本體 平均信息更重要 用特殊的微區(qū)分析法現(xiàn)代儀器分析引論特點(diǎn) 2、分析方法的綜合性 完善的儀器設(shè)備和綜合分析能力，是現(xiàn)代分 析研究的重要基礎(chǔ)（各種分析方法如元素分 析、成分分析、結(jié)構(gòu)分析、無(wú)機(jī)有機(jī)分析、 生化分析等都可能被采用） 3、復(fù)雜的分析過(guò)程 樣品組成的復(fù)雜性和分析要求的多樣性，要求： （1）對(duì)各組分分離、純化及純組分的制備； （2）對(duì)分出的純組分的成分含量及結(jié)構(gòu)分析。現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 三、一般分析程序

4、由于體系復(fù)雜且不同，分析的目的、側(cè)重點(diǎn)也不同，因此分析程序常有較大差異，用一種模式來(lái)完成所有體系的分析研究是不現(xiàn)實(shí)的。一般包括如下過(guò)程： 取樣 對(duì)樣品來(lái)源、外觀、用途、物性等的了解 分析試樣的制備及樣品的預(yù)處理 分離、定性、定量及結(jié)構(gòu)分析等現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 1、對(duì)樣品來(lái)源、用途等商品信息的了解 取樣要注意廠家、商標(biāo)、批號(hào)、包裝、貯存條 件等信息（確保來(lái)源可靠、有代表性）； 對(duì)樣品的用途、應(yīng)用性能的了解，可得出一些 重要的結(jié)構(gòu)成分信息 2、對(duì)樣品的一般性質(zhì)的考察測(cè)定 （1）樣品的外觀審查 顏色、嗅味、形貌、密 度、硬度等性質(zhì)與其組成密切相關(guān)?，F(xiàn)代儀器分析引論分析程序 （2）溶解性能檢驗(yàn)

5、溶解性可給出重要結(jié)構(gòu)信息 作為樣品分組預(yù)分離的溶劑常有： A、乙醚 非極性與中等極性化合物的最佳溶劑（前者溶 于乙醚、苯、正己烷；后者溶于乙醚、醇） B、乙醇-水體系 是含羥基、羧基、磺酸基和季銨鹽等 基團(tuán)的強(qiáng)極性化合物的最好溶劑 C、5%的氫氧化鈉溶液 是含羧酸、磺酸、酚及烯醇、 硫醇等的良好溶劑 D、5%的鹽酸溶液 用于含氮的堿性物的提取 注意加入的酸堿的破壞作用（如酯水解）現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 （3）燃燒性能實(shí)驗(yàn) 當(dāng)樣品量充分時(shí)，燃燒實(shí)驗(yàn)（火焰顏色、 氣味、殘余物狀態(tài)等）可給出一些有用 的結(jié)構(gòu)信息（但由于填料使之有局限性） 3、樣品的預(yù)處理 不同的樣品和分析方法，預(yù)處理方法不同 （1

6、）無(wú)機(jī)組分的預(yù)處理 （較簡(jiǎn)單）現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 （2）微量有機(jī)組分的富集與提取 如固體中微量組 分常用索式提取；液體中微量組分常用樹(shù)脂富集。 （3）非均一體系樣品的預(yù)處理 一般不宜直接分析： 氣-液-固體系 先用吸附、冷凝或吸收等方法富集氣 體和易揮發(fā)液體組分后，再預(yù)處理； 液-固混合體系 可用萃取、蒸餾、過(guò)濾等分開(kāi)兩相 固體混合體系 用機(jī)械分離、溶劑抽提將部分組分 選擇性分離； 得均一體系后，可按沸點(diǎn)分離、按溶劑溶解性 分離、或按吸附差異分組分離?，F(xiàn)代儀器分析引論分析程序 4、分離與純化 由于樣品組成復(fù)雜，分析儀器要求不一，因 此所要求的分離純化方法與操作差異較大， 一般，常用的方法

7、為色譜法： （1）常壓柱色譜法 （2）薄層色譜法（TLC） （3）高效液相色譜法 （4）凝膠色譜法 （5）氣相色譜法現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 5、純度鑒定 是非常重要的實(shí)驗(yàn)程序，對(duì)未知組分的鑒定 較困難（了解信息少），但可遵循如下程序： （1）樣品外觀（顏色、晶形等）審察與物理常數(shù)測(cè)定 （2）元素分析（有機(jī)物） （3）色譜法（不同色譜條件均為單峰 色譜純） （4）有機(jī)光譜分析鑒定（紫外可見(jiàn)光譜、紅外光譜、核 磁共振波譜法、有機(jī)質(zhì)譜法等）現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 6、元素的組成分析與分子結(jié)構(gòu)分析 分析的核心：提供各組分中原子種類、原子 在分子中的狀態(tài)、分子的結(jié)構(gòu)、 及各元素和分子的含量等信息。

8、（1）元素的組成分析 最主要手段是原子光譜法； 有機(jī)化合物中的C、H、O、N等也有儀器， 而其中的雜原子分析可用原子光譜法?，F(xiàn)代儀器分析引論分析程序 （2）原子在分子中的狀態(tài)分析 狀態(tài)如價(jià)態(tài)、相態(tài)及彼此的結(jié)合形態(tài)等的 分析，在某些科技領(lǐng)域有重要意義；常用 的測(cè)定方法有電子能譜法、X-射線衍射法、 紅外光譜法、離子色譜法等。 （3）有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)分析 最有效的方法仍是“四大譜”，即紫外紫外可可 見(jiàn)光譜、紅外光譜、核磁共振譜和有機(jī)見(jiàn)光譜、紅外光譜、核磁共振譜和有機(jī) 質(zhì)譜質(zhì)譜等（見(jiàn)對(duì)比表）?，F(xiàn)代儀器分析引論分析程序 7、推測(cè)結(jié)構(gòu)的確認(rèn) 盡管推測(cè)出最可能的結(jié)構(gòu)，但還可能有錯(cuò)，因?yàn)椋?（1）分離的純度如

9、不夠好，將得出某些錯(cuò)誤信息； （2）所用儀器方法的局限，所得到的信息不夠完 整、不夠準(zhǔn)確； （3）分析經(jīng)驗(yàn)水平不同，也可能出錯(cuò)。 確認(rèn)的方法 合成標(biāo)樣，進(jìn)行類似分析；或 查找標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)圖，作全面比較。現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 8、樣品中各組分的定量分析 無(wú)機(jī)組分的定量分析 如ICP-AES法等 有機(jī)組分的定量分析 如多種波譜法和色譜法等， （但須在完成結(jié)構(gòu)分析之后，才可選合適的方 法，有時(shí)還要合成標(biāo)樣或純品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲 線后，才可完成定量分析。）現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 9、非均一體系樣品中各組分的分布分析 對(duì)樣品在空間分布的不同層次，如微區(qū)、表 面、斷層的的分析，在材料科學(xué)中非常重要。 常用的方法有： （1）整體分析 結(jié)果反映樣品中各組分的平均含量（不能 對(duì)物質(zhì)性能作全面正確的表征）現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 （2）微區(qū)分析 micro area analysis 對(duì)直徑在100 um以下樣品的顆粒的分析。 方法是采用高能量的粒子束，如電子、離 子、光波等，經(jīng)聚焦照射到樣品的微小區(qū) 域，以獲取原子、分子等的結(jié)構(gòu)成分信息 （因此又稱微束分析 micro beam analysis， 微探針?lè)治?micro probe analysis）現(xiàn)代儀器分析引論分析程序 （3）表面分析 指樣品表面深度為范圍內(nèi)的成分與結(jié)構(gòu)信 息分析，如表面污染物