浙江大学：《普通化学》课程电子教案（PPT课件）第九章 仪器分析基础

第9章仪器分析基础>概述分析化学、仪器分析。>介绍几种常见的仪器分析方法的基本原理、仪器组成和适用范围：包括原子发射光谱分析、红外吸收光谱分析、紫外一可见光吸收光谱、电位分析、色谱和质谱分析等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社

第9章 仪器分析基础 ➢概述分析化学、仪器分析。 ➢介绍几种常见的仪器分析方法的基本原理 、仪器组成和适用范围；包括原子发射光谱 分析、红外吸收光谱分析、紫外－可见光吸 收光谱、电位分析、色谱和质谱分析等

一、分析化学、仪器分析概述>分析化学：通过实验测量来研究物质的组成、含量和结构的学科。获得物质化学组成和结构信息，即物质中有哪些组分，这些组分在物质中如何存在以及各组分的含量等。>分析化学可分为定性分析、定量分析和结构分析三个层次；以及化学分析和仪器分析两大类方法。高等教育出版社高等教育电子音像出版社

一、分析化学、仪器分析概述 ➢分析化学：通过实验测量来研究物质的组成、含量 和结构的学科。获得物质化学组成和结构信息，即 物质中有哪些组分，这些组分在物质中如何存在以 及各组分的含量等。 ➢分析化学可分为定性分析、定量分析和结构分析三 个层次；以及化学分析和仪器分析两大类方法

化学分析>化学分析：基于试样的化学反应以及反应物之间定量关系达到分析目标的方法，主要包括重量分析和容量分析，分别通过测定相关物质的重量或体积进行分析。>化学分析主要应用于无机元素和无机化合物的定性、定量分析。目前渐渐被仪器分析所取代。高等教育出版社高等教育电子音像出版社

化学分析 ➢ 化学分析：基于试样的化学反应以及反应物之间定 量关系达到分析目标的方法，主要包括重量分析和 容量分析，分别通过测定相关物质的重量或体积进 行分析。 ➢ 化学分析主要应用于无机元素和无机化合物的定性 、定量分析。目前渐渐被仪器分析所取代

仪器分析>使用仪器研究试样的性质达到分析目标的方法。包括光谱分析、电分析、质谱分析、色谱分析等。>各类别还包含多种不尽相同的分析方法，如光谱分析。高等教育出版社高等教育电子音像出版社

仪器分析 ➢使用仪器研究试样的性质达到分析目标的方 法。包括光谱分析、电分析、质谱分析、色 谱分析等。 ➢各类别还包含多种不尽相同的分析方法，如 光谱分析

光谱分析的类型>按对象，可分为分子光谱和原子光谱：>按分析对象与光的相互作用，可分为吸收光谱、发射光谱、散射光谱等；>按光或电磁波谱范围，可从x射线能谱到紫外-可见光谱，再从红外光谱到射频等：>从测定系列波长下信号分布情况、还是测定单一波长下的特定信号强度，可分为光谱分析和分光光度分析等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社

光谱分析的类型 ➢ 按对象，可分为分子光谱和原子光谱； ➢ 按分析对象与光的相互作用，可分为吸收光谱、发 射光谱、散射光谱等； ➢ 按光或电磁波谱范围，可从x射线能谱到紫外-可见 光谱，再从红外光谱到射频等； ➢ 从测定系列波长下信号分布情况、还是测定单一波 长下的特定信号强度，可分为光谱分析和分光光度 分析等

电磁波谱范围与分子、电子能级的对照关系表光谱名称波长范围跃迁类型X射线n=1和2层电子0.01~10nm远紫外光中层电子10~200nm近紫外光外层电子200~400nm可见光外层电子400~750nm近红外光分子振动0.75~2.5μm分子振动中红外光2.5~5.0μm远红外光分子转动和振动5.0~1000μm微波分子转动0.1~100cm无线电波（射频）核的自旋1~1000mC高等教育出版社高等教育电子音像出版社

电磁波谱范围与分子、电子能级的对照关系表 光谱名称 波长范围 跃迁类型 X射线 0.01~10nm n=1和2层电子 远紫外光 10~200nm 中层电子 近紫外光 200~400nm 外层电子 可见光 400~750nm 外层电子 近红外光 0.75~2.5μm 分子振动 中红外光 2.5~5.0μm 分子振动 远红外光 5.0~1000μm 分子转动和振动 微波 0.1~100cm 分子转动 无线电波（射频） 1~1000m 核的自旋

物理性质在仪器分析中的应用-1物理性质仪器分析方法发射光谱（X-射线、紫外、可见、电子能谱、俄电磁波发射歇电子谱）分析，荧光、磷光、发光（X-射线、紫外、可见）分析吸收光谱和光度（X-射线、紫外、可见、红外）分析，光声光谱分析，核磁共振分析，顺磁共振电磁波吸收分析电磁波散射拉曼光谱分析、浊度分析电磁波折射折光分析、干涉分析电磁波衍射X-射线和电子衍射分析电磁波旋转旋光分析，旋光色散分析，圆二色光谱分析高等教育出版社高等教育电子音像出版社

物理性质在仪器分析中的应用-1 物理性质 仪器分析方法 电磁波发射 发射光谱（X-射线、紫外、可见、电子能谱、俄 歇电子谱）分析，荧光、磷光、发光（X-射线、 紫外、可见）分析 电磁波吸收 吸收光谱和光度（X-射线、紫外、可见、红外） 分析，光声光谱分析，核磁共振分析，顺磁共振 分析 电磁波散射 拉曼光谱分析、浊度分析 电磁波折射 折光分析、干涉分析 电磁波衍射 X-射线和电子衍射分析 电磁波旋转 旋光分析，旋光色散分析，圆二色光谱分析

物理性质在仪器分析中的应用-2物理性质仪器分析方法电势电位分析电量库仑分析电流安培分析，极谱分析电阻电导分析质量石英微晶天平分析质谱分析质量/电荷比热重分析，差热分析、差示扫描量热分析热性质热电导分析稳定同位素稀释分析同位素放射高等教育出版社高等教育电子音像出版社

物理性质在仪器分析中的应用-2 物理性质 仪器分析方法 电势 电位分析 电量 库仑分析 电流 安培分析，极谱分析 电阻 电导分析 质量 石英微晶天平分析 质量/电荷比 质谱分析 热性质 热重分析，差热分析、差示扫描量热分析、 热电导分析 同位素放射 稳定同位素稀释分析

二、原子发射光谱分析>光是电磁波，具有波粒二象性，可用以下两式描述其中c为光速，真空中为2.998×108m?s-元V=cE=hv=hc/2其中h（普朗克常数)为6.626×10-34J·S>原子发射光谱：当物质中原子或离子受到热、电或光的能量激发后，能发射出一些特征电磁辐射。>原子发射光谱分析：测量特征辐射的频率（波长）和强度，可以分析物质中元素的种类和含量。高等教育出版社高等教育电子音像出版社

二、原子发射光谱分析 ➢ 光是电磁波，具有波粒二象性，可用以下两式描述：   = c 其中c为光速，真空中为2.998×108m·s-1 E =h =h c/  其中h(普朗克常数)为6.626 ×10-34J· s ➢ 原子发射光谱：当物质中原子或离子受到热、电或光的 能量激发后，能发射出一些特征电磁辐射。 ➢ 原子发射光谱分析：测量特征辐射的频率（波长）和强 度，可以分析物质中元素的种类和含量

最简单原子氢原子发射光谱>十九世纪末，里德伯总结的氢原子的发射光谱经验式：11其中n、n2为正整数，且n2>n;V= R.c22R。（里德伯常量）为1.097×107m-1。nin2红绿蓝紫Ha.HpHyHs656.3486.1434.1410.2元/10-9.mv/1015.s-10.4570.6170.6910.7312高等教育出版社高等教育电子音像出版社

最简单原子-氢原子发射光谱 ➢ 十九世纪末，里德伯总结的氢原子的发射光谱经验式： 其中n1、n2为正整数，且n2 > n1； R∞(里德伯常量) 为1.097  107 m−1 。 2 2 1 2 1 1 R c n n     = −     红 绿 蓝 紫 H H H H 656.3 486.1 434.1 410.2 /10−9 m 0.457 0.617 0.691 0.731  /1015s −1