第一章儀器概論

第一章儀器分析概論

教學(xué)基本要求1.了解分析化學(xué)的發(fā)展2.了解儀器分析的特點(diǎn)、內(nèi)容和分類3.掌握組成分析儀器的四個(gè)部件的功能及現(xiàn)代儀器的發(fā)展趨勢(shì)4.掌握定量分析方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)第一章儀器分析概論第一節(jié)儀器分析簡(jiǎn)介第二節(jié)定量分析方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)第一節(jié)儀器分析簡(jiǎn)介本節(jié)要點(diǎn)分析化學(xué)分類分析化學(xué)的任務(wù)儀器分析的發(fā)展化學(xué)分析與儀器分析儀器分析方法的分類一、分析化學(xué)的任務(wù)是什么？有多少？？什么樣定性分析定量分析結(jié)構(gòu)分析分析化學(xué)的任務(wù)二、分析化學(xué)的分類分析對(duì)象有機(jī)分析無(wú)機(jī)分析定性分析定量分析結(jié)構(gòu)分析分析任務(wù)分析化學(xué)的分類（續(xù)）根據(jù)試樣用量分類常量分析微量分析半微量分析超微量分析0.1g,10mL0.01-0.1g,1-10mL0.1-10mg,0.01-1mL0.1mg,0.01mL根據(jù)被測(cè)組分含量分類常量成分微量成分痕量成分

1%0.01-1%

0.01%分析方法化學(xué)分析儀器分析分析化學(xué)的分類（續(xù)）三、化學(xué)分析與儀器分析1、化學(xué)分析2、儀器分析3、二者的關(guān)系化學(xué)分離：沉淀、萃取、蒸餾等分離方法；定性方法：加入各種試劑，測(cè)量待測(cè)物的顏色、沸熔點(diǎn)、氣味、光學(xué)性質(zhì)（拆射、反射、衍射等）以及在不同溶劑中的溶解特性。定量方法：重量法、滴定（容量）法

化學(xué)分析經(jīng)典分析：以物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法內(nèi)容：方法特點(diǎn)檢測(cè)能力取樣量分析效率準(zhǔn)確度費(fèi)用數(shù)分鐘＞0.01g

或＞1mL＞0.01%常量、微量組分相對(duì)誤差＜0.2%低化學(xué)分離：色譜技術(shù)和毛細(xì)管電泳技術(shù)開(kāi)始取代沉淀、萃取、蒸餾等分離方法；定性定量方法：利用物質(zhì)原子、分子、離子等的特性，如電導(dǎo)、電位、光吸收和發(fā)射、質(zhì)荷比、熒光等；儀器分析儀器分析：以物質(zhì)的物理及物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法內(nèi)容：方法特點(diǎn)分析方法參數(shù)化學(xué)分析儀器分析幾分鐘0.01g

或＜1mL＜0.01%痕量組分相對(duì)誤差＞1%檢測(cè)能力取樣量分析效率選擇性準(zhǔn)確度費(fèi)用操作的難易數(shù)分鐘＞0.01g

或＞1mL＞0.01%常、微量組分相對(duì)誤差＜0.2%低高好簡(jiǎn)單難儀器分析的發(fā)展過(guò)程

分析化學(xué)的三個(gè)發(fā)展階段，三次變革。階段一：

16世紀(jì)，天平的出現(xiàn)。分析化學(xué)具有了科學(xué)的內(nèi)涵；

20世紀(jì)初，依據(jù)溶液中四大反應(yīng)平衡理論，形成分析化學(xué)的理論基礎(chǔ)。分析化學(xué)由一門(mén)操作技術(shù)變成一門(mén)科學(xué)；分析化學(xué)的第一次變革；

20世紀(jì)40年代前，化學(xué)分析占主導(dǎo)地位，儀器分析種類少和精度低；階段二：

20世紀(jì)40年代后，儀器分析的大發(fā)展時(shí)期。儀器分析使分析速度加快，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展；化學(xué)分析與儀器分析并重，儀器分析自動(dòng)化程度低；

一系列重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為儀器分析的建立和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（1）BlochF

和PurcellEM；建立了核磁共振測(cè)定方法；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1952年；（2）MartinAJP

和SyngeRLM；建立了氣相色譜分析法；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1952年；（3）HeyrovskyJ，建立極譜分析法，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1959年儀器分析的發(fā)展引發(fā)了分析化學(xué)的第二次變革。階段三：八十年代初，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的分析化學(xué)第三次變革。（1）計(jì)算機(jī)控制的分析數(shù)據(jù)采集與處理：實(shí)現(xiàn)分析過(guò)程的連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)、智能；促進(jìn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的建立。（2）化學(xué)計(jì)量學(xué)：利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法設(shè)計(jì)選擇最佳分析條件，獲得最大程度的化學(xué)信息。

化學(xué)信息學(xué)：化學(xué)信息處理、查詢、挖掘、優(yōu)化等。（3）以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新儀器的出現(xiàn)：傅里葉變換紅外；色-質(zhì)聯(lián)用儀。

化學(xué)區(qū)分析綢與儀匙器分雷析的雖關(guān)系1、后乓者是且在前歪者的猾基礎(chǔ)型上發(fā)久展起援來(lái)的2、二累者之廉間沒(méi)近有嚴(yán)搭格的楊界限必須筋注意盟：1）從經(jīng)嫁典分洽析到終以上頸眾多大儀器盼分析司中選運(yùn)擇一揚(yáng)個(gè)合匠適方流法并究不容宴易；2）大攜多儀期器分燒析靈貓敏度欄較高擋，但睬不是櫻所有溉儀器桑分析聰?shù)撵`能敏度什都比腐經(jīng)典著方法公高；3）儀器靜分析春對(duì)多覺(jué)元素攻或化直合物傘分析毀具更棉高的逮選擇寶性，喜但經(jīng)將典分濫析中插的重鴿量或溫容量脆分析險(xiǎn)的選飛擇性庫(kù)比儀寺器分俱析法則要好斤；4）修從準(zhǔn)站確性營(yíng)、方澡便性毀和耗澇時(shí)上商看，煤不能涂絕對(duì)肚地講鏡哪種度方法孫更好伙。四、儀涼器分伍析方敵法的量分類儀器嶼分析電化矩學(xué)分氣析法光分陳析法色譜倉(cāng)分析繼法熱分揮析法分析也儀器草聯(lián)用匙技術(shù)質(zhì)譜顛分析渡法色譜溫分析岸方法炸的分束類色譜賤分析扯法氣相奪色譜控法薄層姓色譜尺法液相合色譜秧法激光洋色譜諒法電色兼譜法超臨襪界色離譜法電化林學(xué)分誼析方逐法的網(wǎng)分類電化榮學(xué)分衫析法電位撿分析纏法電解聚分析泥法電泳谷分析矮法庫(kù)侖恒分析穴法極譜貢與伏岸安分念析法電導(dǎo)露分析斑法光分求析方葛法的格分類光分霞析法原子博吸收虎法紅外趟法原子困發(fā)射繭法核磁磁法熒光詠法紫外套可見(jiàn)托法分子光譜原子光譜其他禮分析想方法讓的分蹈類其他池分析桐法質(zhì)譜代分析賭法聯(lián)用主技術(shù)熱分臂析法五、丘分析海儀器信號(hào)發(fā)生佳器輸入換能但器或檢測(cè)祝器分析交信號(hào)信號(hào)處理層器電或餡機(jī)械輸入荷信號(hào)表頭膊或標(biāo)息尺記錄企儀數(shù)字崖單元輸出銅信號(hào)讀出對(duì)裝置信號(hào)幟發(fā)生攤器使樣更品產(chǎn)母生分蝴析信園號(hào)，拾它可典是樣爆品本伐身也廈可是若其它撲組件糞。e.頂g火UV新-V遲IS中的內(nèi)的信頭號(hào)發(fā)討生器霞除樣醉品溶鮮液外續(xù)，還分有鎢夾燈或闊氘燈凱。PH計(jì)的澆信號(hào)澆發(fā)生腸器應(yīng)亂視作歡溶液霧中的酸氫離鵝子活無(wú)度。由此溪可見(jiàn)臥，樣其品溶稈液的癢制備者極其躁重要押。檢測(cè)畢器或呼傳感舅器將某籌種類精型的杏信號(hào)烏變成象可檢紙測(cè)的春電信駛號(hào)的涉器件拴。e.菌g在電晨化學(xué)僚分析兩法的陽(yáng)儀器灰中，車(chē)傳感貧器是委各種看類型曠的電麻極。光學(xué)池分析幼法的趣傳感愈器是止分光愚光度咬計(jì)中血的光秒電管停和光界電倍消增管西等。信號(hào)孝處理勒器它將酸微弱雙的電蔽信號(hào)似加以儉放大鼓，以蟻便讀份出裝目置指餐示或際記錄紙。讀出時(shí)裝置它將瞇信號(hào)份處理巨器輸未出的組信號(hào)假顯示徐出來(lái)背，讀芝出裝停置有決表頭棒、記懼錄儀瞇和計(jì)壩算機(jī)噸顯示餡屏等某。六、端儀器叼分析芒的發(fā)寒展趨挨勢(shì)1、顫分析裳儀器構(gòu)實(shí)現(xiàn)別小型座化、艱自動(dòng)挺化、院數(shù)學(xué)扎化和膏計(jì)算插機(jī)化鬼。2、濃發(fā)揮痕各種辛儀器眠分析港方法缸的特澤長(zhǎng)，達(dá)實(shí)現(xiàn)亮不同瓣儀器濁分析奴方法廉的聯(lián)掩用。皂如氣灰-質(zhì)比譜聯(lián)牙用菜。3蹤蝶、各陷學(xué)科湯互相撈滲透眼，與牲各學(xué)化科所由提出錢(qián)的新?lián)]要求則、新臘任務(wù)掏緊密適結(jié)合酸，促己進(jìn)儀統(tǒng)器分啄析的辜發(fā)展敘。儀器源分析避的發(fā)萬(wàn)展方雖向：微型高效自動(dòng)智能如何叉選擇新分析堡方法鏈？?jī)x器際的性騰能七、咱儀器聞分析范應(yīng)用弱領(lǐng)域社會(huì)嚴(yán)：體育煉（興憤奮劑遮）、晶生活勤產(chǎn)品機(jī)質(zhì)量塔（魚(yú)撓新鮮收度、嬸食品妥添加揀劑、代農(nóng)藥蘇殘留秤量）咸、環(huán)添境質(zhì)燥量（僻污染勵(lì)實(shí)時(shí)性檢測(cè)群）、備法庭比化學(xué)訓(xùn)（DN臭A技術(shù)悟，物侄證）化學(xué)勢(shì)：新化篇合物嫂的結(jié)威構(gòu)表拴征；法分子頓層次鼠上的擁分析積方法區(qū)；生命非科學(xué)江：DN竊A測(cè)序驚；活拾體檢棋測(cè)；環(huán)境兔科學(xué)顆：環(huán)境惜監(jiān)測(cè)廉；污靠染物啊分析酬；材料趙科學(xué)炮：新材叉料，胞結(jié)構(gòu)掩與性限能；藥物幣：天然泉藥物君的有吐效成剩分與商結(jié)構(gòu)銅，構(gòu)饒效關(guān)銀系研飼究；外層平空間葵探索鐵：微型標(biāo)、高皇效、梯自動(dòng)盞、智軟能化攤儀器商研制訴。第二途節(jié)任定量肉分析群方法擾的評(píng)再價(jià)指錯(cuò)標(biāo)儀器柜性能拖及其皮表征指標(biāo)性能椒表征精密根度標(biāo)準(zhǔn)刃偏差浩；相愁對(duì)標(biāo)永準(zhǔn)偏屬差；準(zhǔn)確么度絕對(duì)禿誤差祖；相劫對(duì)誤級(jí)差靈敏痕度校正旁靈敏石度；悲分析首靈敏飼度檢測(cè)帶限空白嘴加倍的體空白曲標(biāo)準(zhǔn)復(fù)偏差3線性想范圍可以紡分析懂的濃劫度范商圍選擇桿性選擇豬性系沒(méi)數(shù)其它赤原則掙：分析含速度分析潑難度返或方瘦便性對(duì)操態(tài)作者撲的技掏能要蟲(chóng)求儀器寇維護(hù)惱及實(shí)峽用性分析社測(cè)試熔費(fèi)用使用壞同樣破的方坡法對(duì)策同一銳試樣錯(cuò)進(jìn)行施多次候重復(fù)洞測(cè)量羅所得培分析層數(shù)據(jù)翁之間藝相互絲式一致蘇性的煎程度悠。常靜用測(cè)顏定結(jié)會(huì)果的蹤蝶標(biāo)準(zhǔn)屢偏差s或相混對(duì)標(biāo)妥準(zhǔn)偏杜差Sr來(lái)度銹量。標(biāo)準(zhǔn)錢(qián)偏差(Ab隔so愚lu倒te抱s桌ta刷nd尋ar券d深de賽vi灘at尾io抱n)日，s相對(duì)趟標(biāo)準(zhǔn)課偏差(Re晝la慮ti凳ve被s宜ta焦nd請(qǐng)ar右d腦de讓vi普at蜜io竿n,叫R澡SD或Sr)1）尺精密攻度（Pr惹ec浸is躲io沈n）測(cè)量值的總體平均值x與真值接近的程度。即

2)他準(zhǔn)覽確度損或誤幕差（Bi懸as眉）準(zhǔn)確萬(wàn)度是奮分析赤過(guò)程掠中系興統(tǒng)誤規(guī)差和始隨機(jī)畜誤差陵的綜遞合反張映，濕它決瓦定著托分析全結(jié)果趣的可巾靠程第度。物質(zhì)史單位億濃度循或單騾位質(zhì)治量的租變化截引起攪響應(yīng)冒信號(hào)固值變時(shí)化的乒程度乞。3）誕靈敏銳度（Se講ns什it果iv員it恒y）靈敏貼度S受到若兩個(gè)矩因素飛的限拘制：黃即校正責(zé)曲線血的斜解率和粘測(cè)量退設(shè)備倘的重哪現(xiàn)性拴或精特密度。在博相同醋精密肚度的招兩個(gè)瞞方法膨中，窗校正旱曲線爭(zhēng)的斜冬率較婦大，源則方娃法的云比較斷靈敏戲。同服樣，屢在校乏正曲沿線有婚相等拜斜率母的兩健種方魔法中攔，精述密度紋好的結(jié)有高孤的靈犯敏度膽。010203040506000.依10.閑20.稍30.迎40.蜜50.鑒6ScS2=k2c2S1=k1c1儀器據(jù)和方僻法的汽靈敏燃度描汗述k1,存k2分別晚為兩到條校克正曲水線的槐斜率舟，即閘靈敏醒度。檢測(cè)趁限：廈在已殊知置白信水脆平，砍可以魚(yú)檢測(cè)急到的尖待測(cè)虎物的件最小怪質(zhì)量運(yùn)或濃卵度。它和錘分析僻信號(hào)虎（Si凈ng老na膽l）與空權(quán)白信民號(hào)的憲波動(dòng)腹（噪亦音,No膽is迷e）有關(guān)下，或激者說(shuō)葉與信澤噪比醫(yī)（S/蓄N）有關(guān)仍。只有桶當(dāng)有厚用的段信號(hào)懂大于凍噪音播信號(hào)行時(shí)，秀儀器均才有孫可能斗識(shí)別缸有用竊信號(hào)托。4）區(qū)檢測(cè)優(yōu)限（De琴te垮ct梯io賴n皮li禮mi西t,徐D管L）測(cè)定約空白卸樣品翠(或漁濃度辱接近真空白邊值）20晴-3幼0次，篇求其競(jìng)平均寄值激及其漂標(biāo)準(zhǔn)耍偏差sb，則可粗分辨譯的最淡小信許號(hào):檢出戴限如瓶何計(jì)揮算呢腫？IUPAC建議k值取3，能產(chǎn)生凈響應(yīng)信號(hào)為的被測(cè)物質(zhì)的濃度或質(zhì)量就是該方法對(duì)該物質(zhì)的檢出限D(zhuǎn)。即檢出今限與爛靈敏躲度是冠密切域相關(guān)蝦的兩族個(gè)量繁，靈稠敏度弟越高緞，檢股出限捧值越瀉低。浴但兩墳者的韻含義敢是不酒同的遲。靈敏擇度指蘋(píng)的是協(xié)分析泉信號(hào)覺(jué)隨組韻分含種量變寨化的廁大小盞，它枝同檢翼測(cè)器蹦的放坐大倍檔數(shù)有雞直接悟的依桶賴關(guān)末系，辭而檢尸出限端是指亞定量南分析炭方法夏可能油檢測(cè)冬的最片低量酒或最箏低濃婦度，基是與乖測(cè)定享噪聲薄直接疏相聯(lián)黃系的回，而售且具切有明票確的演統(tǒng)計(jì)歡意義潛。由莊此可笛見(jiàn)，提高湖測(cè)定暖精密瓜度，體降低低噪聲辜，可岔以改蔽善檢斷出限允。檢出民限是攻方法庭靈敏淘度和哄精密澇度的駐綜合葵指標(biāo)習(xí)，它膝是評(píng)女價(jià)儀吊器性持能及偵分析笛方法踢的主錢(qián)要技卸術(shù)指糖標(biāo)。5）標(biāo)準(zhǔn)斷曲線督法（Ca恨li短br揚(yáng)at末io江n旅cu頃r(shí)v室e，務(wù)Wo野rk跳in魚(yú)g雪cu那rv避e,絕A潤(rùn)na絡(luò)ly踏ti付ca譽(yù)l熄cu麗rv努e）標(biāo)準(zhǔn)床曲線倘：被測(cè)旬物質(zhì)塊的濃艱度或珠含量匙與儀行器響將應(yīng)信劫號(hào)的斧關(guān)系共曲線標(biāo)準(zhǔn)聲曲線唱的線窗性范制圍：標(biāo)準(zhǔn)億曲線迅的直謙線部建分所冷對(duì)應(yīng)惜的被取測(cè)物疊質(zhì)濃密度（健或含啦量）柔的范垂圍A0.500.400.300.200.1002.04.06.08.010mg/mLl準(zhǔn)確達(dá)配制銹已知遍待測(cè)詠物濃倍度的綁系列括:0(空攀白)舍，c1，c2，c3，c4……阻..相；l通過(guò)富儀器織分別余測(cè)量笨以上膝各待右測(cè)物較的響廚應(yīng)值S0，S1，S2，S3，S4……及待驗(yàn)測(cè)物灶的響錢(qián)應(yīng)值Sx；l以濃裹度c對(duì)響椒應(yīng)信呆號(hào)與S作圖役得到堡標(biāo)準(zhǔn)鑄曲線想，然下后通急過(guò)測(cè)妙得的Sx從下玩圖中糾求得cx；或者典通過(guò)辭最小擇二乘瓣法獲期得其細(xì)線性榆方程呼再直暈接進(jìn)交行計(jì)參算。（一仍）標(biāo)青準(zhǔn)曲裕線的崗繪制A0.500.400.300.200.1002.04.06.08.010mg/mLMg(ppm)

0.000.200.400.600.801.00A0.000.2020.4100.5530.6410.736例如激，用廉火焰雷原子趕吸收宅法測(cè)脹定鎂仆，得只到下伸表數(shù)昆據(jù)原子掘吸收游測(cè)鎂00.山20.我40.癥60.萍8100.打20.劍40.閑60.叢811.個(gè)2mg相/LA通常蠟用“引一元停線性徒回歸起法”低的數(shù)贏據(jù)統(tǒng)瘦計(jì)方換法來(lái)為得出y與x的關(guān)蘋(píng)系式烏：根據(jù)程分析挨化學(xué)疊中的買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)綢曲線勁都可艷以用酬一元傾線性青方程陶來(lái)表疏示一元府線性妄回歸朝方程回歸桐系數(shù)原子芽吸收暗測(cè)鎂y腦=灶0.扮73級(jí)43并x首+匙0.袖05設(shè)65y舅=仆0.諒93政35壺x舒+鉗0.嗚01遞1200.閥20.訂40.石60.都8100.茫20.棕40.染60.助811.眾2mg在/LA二、相關(guān)系裕數(shù)r用來(lái)鉗表征到被測(cè)歉物質(zhì)謙濃度島或含密量X與其烤響應(yīng)伍信號(hào)Y之間疏線性儀關(guān)系姑好壞靜程度京的一菊個(gè)統(tǒng)徒計(jì)參貢數(shù)。相關(guān)孟系數(shù)r的物遮理意剩義1、|r|忠=1時(shí)，端所有性的yi都在摔回歸銀直線富上，y與x存在映嚴(yán)格訪的線近性關(guān)油系。2、|r|撇=0時(shí)，y與x完全及不存流在線雞性關(guān)奪系。3、0＜胡|r|版＜1時(shí)，y與x之間角存在讓一定邊的線木性關(guān)慎系，r值愈匯接近1，線敘性關(guān)德系就任愈好鑒。原子崗吸收眨測(cè)鎂y朗=搖0.孩73崖43醫(yī)x淚+塵0.陡05際65R2=0.9669y唉=究0.噴93炮35庸x委+吳0.奏01姐122R=0.993600.劍20.波40.毀60.促8100.霉20.妖40.農(nóng)60.銷811.替2mg撫/LA定義杠：樣騎品基檢體中魯其它弊組份矮對(duì)測(cè)脫定待居測(cè)物壤時(shí)的盡干擾晃程度傍。在寧分析型中，轟沒(méi)有莊哪種菌測(cè)定匠不受殺到諸奇多繁因甜素的撤干擾腰，換即句話酒說(shuō)，浪分析貫的過(guò)泛程就墻是消蘇除或纖減少北干擾敗對(duì)測(cè)強(qiáng)定影挪響的咱過(guò)程催，也高就是象提援