《现代分析仪器技术》课程教学资源（PPT课件）第1章 仪器分析绪论

第一章 《仪器分析》引言 本章提要： 1.分析化学的任务； 2.分析化学分类； 3.仪器性能及其表征； 4。仪器分析校正方法； 5.实际工作中，选择仪器分析方法的几 种考虑

第一章 《仪器分析》引言 本章提要： 1. 分析化学的任务； 2. 分析化学分类； 3. 仪器性能及其表征； 4. 仪器分析校正方法； 5. 实际工作中，选择仪器分析方法的几 种考虑

1.分析化学是做什么的？ 分析化学是研究物质的化学组成的！这句话 可展开为： 1)What？定性分析(qualitative analysis):目标物质 的原子、分子或功能基团组成信息； 2)How much？定量分析(quantitative analysis):目 标物质的数量信息

1. 分析化学是做什么的？ 分析化学是研究物质的化学组成的！这句话 可展开为： 1）What ? 定性分析(qualitative analysis): 目标物质 的原子、分子或功能基团组成信息； 2）How much ? 定量分析(quantitative analysis): 目 标物质的数量信息

2.分析化学分类 从分析化学的发展历史来看，分析化学分为两类： 经典分析以及仪器分析，后者比前者晚100多年！ 经典分析 化学分离：沉淀、萃取、蒸馏等分离方法； 定性方法：加入各种试剂，测量待测物(analyte,target species)的颜色、沸熔点、气味、光学性质 (拆射、反射、衍射等)以及在不同溶剂中的 溶解特性。 定量方法：重量法、滴定（容量）法

2. 分析化学分类 从分析化学的发展历史来看，分析化学分为两类： 经典分析以及仪器分析，后者比前者晚100多年！ ) 经典分析 化学分离：沉淀、萃取、蒸馏等分离方法； 定性方法：加入各种试剂，测量待测物（analyte, target species）的颜色、沸熔点、气味、光学性质 （拆射、反射、衍射等）以及在不同溶剂中的 溶解特性。 定量方法：重量法、滴定（容量）法

可仪器分析 化学分离： 色谱技术和毛细管电泳技术开始取代沉淀、 萃取、蒸馏等分离方法； 定性定量方法：利用物质原子、分子、离子等的特性， 如电导、电位、光吸收和发射、质荷比、荧 光等； 评论：经典分析方法多适于常量分析！尽管此法仍有广泛应用，但随时间的推 移，尤其是随着大量的、新的仪器分析方法的出现，该法将走向没落！ 思考：仪器分析方法所利用的许多物理现象的发现有一个多世纪了，可为什么其 应用却远远滞后？

) 仪器分析 化学分离：色谱技术和毛细管电泳技术开始取代沉淀、 萃取、蒸馏等分离方法； 定性定量方法：利用物质原子、分子、离子等的特性， 如电导、电位、光吸收和发射、质荷比、荧 光等； 评 论：经典分析方法多适于常量分析！尽管此法仍有广泛应用，但随时间的推 移，尤其是随着大量的、新的仪器分析方法的出现，该法将走向没落！ 思考：仪器分析方法所利用的许多物理现象的发现有一个多世纪了，可为什么其 应用却远远滞后？

特性 仪器方法 说明 光发射 发射光谱(X-射线；紫外可见；电子；Aug®r);荧光；磷光和冷光(X-光辐射由待测物产生 射线；紫外可见) 光吸收 分光光度法(X-射线；紫外可见；红外)：声光光谱：核磁共振；电子 电磁辐射与待测物作 自旋共振光谱 用后产生的变化 光散射 浊度法；拉曼光谱 光折射 折光分析：干涉法 光衍射 X-射线和电子衍射光谱 光偏转 旋光分析；旋光性色散分析；圆振二向色性分析 电位 电位分析 四种电学特性的测量 电荷 库仑分析 电流 电流分析法；极谱分析 电阻 电导分析 色谱分析 薄层色谱；气相色谱；液相色谱；离子色谱. 多组份同时分离分析 电泳 质量/电荷重量分析； 质谱分析 四种混合特性 反应速率 动力学方法 热性质 热重分析；差示扫描；差热分析；热导分析 放射性 活化分析（如中子活化）：同位素稀释法

特性 仪器方法 说明 光发射 发射光谱（X-射线；紫外可见；电子；Auger）；荧光；磷光和冷光（X- 射线；紫外可见） 光辐射由待测物产生 光吸收 分光光度法（X-射线；紫外可见；红外）；声光光谱；核磁共振；电子 自旋共振光谱 光散射 浊度法；拉曼光谱 光折射 折光分析；干涉法 光衍射 X-射线和电子衍射光谱 光偏转 旋光分析；旋光性色散分析；圆振二向色性分析 电磁辐射与待测物作 用后产生的变化 电 位 电位分析 电 荷 库仑分析 电 流 电流分析法；极谱分析 电 阻 电导分析 四种电学特性的测量 色谱分析 薄层色谱；气相色谱；液相色谱；离子色谱. 电 泳 多组份同时分离分析 质量/电荷 重量分析；质谱分析 反应速率 动力学方法 热性质 热重分析；差示扫描；差热分析；热导分析 放射性 活化分析（如中子活化）；同位素稀释法 四种混合特性

必须注意： 1)从经典分析到以上众多仪器分析中选择一个合适方法 并不容易； 2)大多仪器分析灵敏度较高，但不是所有仪器分析的灵 敏度都比经典方法高： 3)仪器分析对多元素或化合物分析具更高的选择性，但 经典分析中的重量或容量分析的选择性比仪器分析法 要好； 4)从准确性、方便性和耗时上看，不能绝对地讲哪种方 法更好

必须注意： 1）从经典分析到以上众多仪器分析中选择一个合适方法 并不容易； 2）大多仪器分析灵敏度较高，但不是所有仪器分析的灵 敏度都比经典方法高； 3）仪器分析对多元素或化合物分析具更高的选择性，但 经典分析中的重量或容量分析的选择性比仪器分析法 要好； 4）从准确性、方便性和耗时上看，不能绝对地讲哪种方 法更好

3.仪器性能及其表征 问题：如何判断哪种仪器分析方法可用于解决某个分 析问题呢？ 基于以上问题，你必须了解该仪器的性能，或者说 ,该仪器到底可作什么分析！

3. 仪器性能及其表征 问题：如何判断哪种仪器分析方法可用于解决某个分 析问题呢？ 基于以上问题，你必须了解该仪器的性能，或者说 ，该仪器到底可作什么分析！

仪器性能及其表征 判据 性能表征 (Criterion) (Figures of Merit) 精密度 标准偏差；相对标准偏差； 变异系数；方差 误差 绝对误差；相对误差 灵敏度 校正灵敏度；分析灵敏度 检测限 空白加3倍的空白标准偏差 线性范围 可以分析的浓度范围 选择性 选择性系数 其它原则： 分析速度； 分析难度或方便性； 对操作者的技能要求； 仪器维护及实用性； 分析测试费用

仪器性能及其表征 判 据 (Criterion) 性能表征 (Figures of Merit) 精密度 标准偏差；相对标准偏差； 变异系数；方差 误差 绝对误差；相对误差 灵敏度 校正灵敏度；分析灵敏度 检测限 空白加 3 倍的空白标准偏差 线性范围 可以分析的浓度范围 选择性 选择性系数 其它原则： 分析速度； 分析难度或方便性； 对操作者的技能要求； 仪器维护及实用性； 分析测试费用

1)精密度(Precision) 使用同一方法或步骤进行多次重复测量所得分析数据之间符合的程度。 ●标准偏差(Absolute standard deviation),s N (x,-x)2 N -1 ●平均标准偏差(Standard deviation of mean,snm) sm =s/N ●相对标准偏差(Relative standard deviation,RSD) RSD =s/x ●变异系数(Coefficient of variance,CV) CV=3/xx100% ●方差(Variance):s2

1）精密度（Precision） 使用同一方法或步骤进行多次重复测量所得分析数据之间符合的程度。 z 标准偏差(Absolute standard deviation)，s z 平均标准偏差(Standard deviation of mean, sm) z 相对标准偏差(Relative standard deviation, RSD) z 变异系数(Coefficient of variance, CV) z 方差(Variance): s2 1 ( ) 1 2 − − = ∑ = − N xx s N i i − = / xsRSD Nss m = / CV / xs ×= 100 %

2)误差（Bias) 测量值的总体平均值x与“真值u”接近的程度。即 bias =x-u 通过多次测量已知浓度或含量的物质（称为标准 物质)，得到总体平均值与标准物质含量（真实值） 比较。 在建立新的分析方法时，对标准物质的测量可找 出误差的来源！并通过空白分析和仪器校正来消除误 差

2) 误差（Bias） 测量值的总体平均值x与“真值μ”接近的程度。即 通过多次测量已知浓度或含量的物质（称为标准 物质），得到总体平均值与标准物质含量（真实值） 比较。 在建立新的分析方法时，对标准物质的测量可找 出误差的来源！并通过空白分析和仪器校正来消除误 差。 = xbias − μ