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第四节 电位滴定法 33
第十章伏安与极谱分析法 34
第一节极谱分析法概述 34
第二节极谱分析法的基本原理 35
第三节极谱定量分析 36
第四节极谱波的种类及极谱波方程式 37
第五节极谱定量分析方法 40
第六节极谱催化波 40
第七节单扫描极谱法 41
第八节循环伏安法 42
第九节脉冲极谱法 43
第十节溶出伏安法 43
第十一章 电解及库仑分析法 45
第一节 电解分析法 45
第二节 库仑分析法 46
第十二章 色谱分析法 48
第一节 概述 48
第二节 气相色谱理论基础 49
第三节 气相色谱法 51
第四节 高效液相色谱法 53
第十三章 核磁共振波谱法 54
第一节 核磁共振基本原理 54
第二节 核磁共振波谱主要参数 55
第三节 核磁共振波谱仪 55
第十四章 质谱分析法 57
第一节 质谱分析法原理和仪器 57
第二节 质谱图和主要离子峰 57
第三节 质谱分析应用 58
第十五章 其它仪器分析方法（选讲） 59
第一节流动注射分析 59
第二节热分析 59
第三节拉曼光谱 59
第四节X射线分析 60
《仪器分析》讲义
第一章 绪论
本章是《仪器分析》课程的介绍。
主要是让学生了解《化学分析》与《仪器分析》的联系与区别，仪器分析方法的分类和它的发展情况，介绍仪器定量分析方法的评价指标。
重点在于对分析方法进行评价的几项指标。
学时计划为1学时。
第一节仪器分析简介
内容提要：
仪器分析与化学分析的区别与联系、仪器分析方法的分类及发展趋势。
重点难点：
仪器分析方法的分类
授课方式：
讲授、PPT
一、仪器分析和化学分析
⒈化学分析定义
⒉仪器分析定义
⒊两者的区别在于：
①检测能力
②样品的需求量
③分析效率
④使用的广泛性
⑤精确度
二、仪器分析方法的分类
根据测量原理和信号特点，仪器分析方法大致分为四大类
⒈光学分析法
以电磁辐射为测量信号的分析方法，包括光谱法和非光谱法
⒉电化学分析法
依据物质在溶液中的电化学性质而建立的分析方法
⒊色谱法
以物质在两相间（流动相和固定相）中分配比的差异而进行分离和分析。
⒋其它仪器分析方法
包括质谱法、热分析法、放射分析等。
三、仪器分析的发展概述
发展趋势
⒈计算机技术在仪器分析中的广泛应用，实现了仪器操作和数据处理自动化。
⒉不同方法联用提高仪器分析的功能。
⒊各学科的互相渗透
第二节 定量分析方法的评价指标
内容提要：
标准曲线绘制、评价定量分析方法的指标：
灵敏度、精密度、准确度和检出限
重点难点：
相关系数、检出限
讲授PPT
一、标准曲线
⒈标准曲线及其线性范围
标准曲线是被测物质的浓度或会量与仪器响应信号的关系曲线。
线性范围：
标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或会量）的范围
⒉标准曲线的绘制
依据标准系列的浓度（或会量）和其相应的响应信号测量值来绘制。
通常用“一元线性回归法”的数据统计方法来绘出y与x的关系式：
y=a+bx（1—1）
式中b为回归系数也即回归直线的斜率，a为截距。
⒊相关系数r
用来表证被测物质浓度x与其响应信号值y之间线性关系好坏程度的一个统计参数：
0＜|r|＜1。
|r|越接近1，则y与x之间的线性关系就越好。
二、灵敏度
定义：
物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度。
S＝或S＝ （2—2）
灵敏度S实际上就标准曲线的斜率，S值越大，方法的灵敏度越高。
三、精密度
使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度。
精密度常用标准偏差（s）或相对标准偏差（sr）表示：
s=（1—4）
sr=（1—5）
四、准确度
试样含量的测定值与试样含量的真实值相符合的程度。
Er=（1—6）
五、检出限
某方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量。
检出线：
D==
sb空白信号的标准偏差 S－灵敏度
检出限是方法灵敏度和精密度的综合指标，是评价仪器性能及分析方法的主要技术指标。
第二章光学分析法导论
本章是学习光学分析法之前应具备的基础知识。
主要介绍光的波粒二象性，原子光谱和分子光谱基础知识。
在介绍电磁辐射基础上重点讲解能级跃迁图。
本章计划学时为1学时。
第一节电磁辐射
电磁辐射的波动性和粒子性 电磁波谱原
电磁波谱区
一、电磁辐射的性质
电磁辐射具有波动性和粒子性。
⒈波动性
电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，可以用频率（υ）、波长（λ）和波数（δ）等波参数表征。
掌握频、波长、波数的定义及之间的关系。
⒉微粒性
普朗克方程 E （2－3）
该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来，
二、电磁波谱
按照波长的大小顺序排列可得到电磁波谱，不同的波长属不同的波谱区，对应有不同的光子能量和不同的能级跃迁。
能用于光学分析的是中能辐射区，包括紫外、可见光区和红外区。
第二节原子光谱和分子光谱
原子光谱项、原子光谱能收图及原子光谱选择定则，分子光谱能收分子吸收光谱和分子发光光谱
重点、难点：
原子光谱项、分子光谱能及跃迁图
讲授PPT
一、原子光谱
原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁
⒈核外电子的运动状态
原子接到电子的运动状态可以用主量数ｎ、角量子数ｌ2、磁量子数ｍ和自旋量子数ｓ来描述。
⒉光谱项
原子的能量状态需要用n.L.S.J四个量子数为参数的光谱项来表征。
N为主量子数，L－总轨道角量子数，S－总自旋量子数，J－内量子数
原子能级光谱项用 表示
光谱支项用 表示
⒊原子能级图
把原子可能存在的光谱项及能级跃迁用图解的方式表示出来就得到原子能级图。
谱线波长取决于两能级的能量差，不同能级之间跃迁产生的原子光谱是波长确定，相互分隔的谱线，所以原子光谱是线状光谱。
⒋光谱选择定则
只有符合光谱选择定则的跃迁才是允许的：
，，，
⒌原子光谱
⑴原子发射光谱：
处于激发态原子不稳定，当返回基态或较低能态时而发射出特征谱线。
⑵原子吸收光谱：
当光辐射通过基态原子蒸气时，原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射，原子基态跃迁到较高能态。
⑶原子荧光光谱：
气态原子吸收光辐射后，由基态跃迁到激发态，再通过辐射跃回到基态或较低的能态产生的二次光辐射。
三、分子光谱
⒈分子光谱
分子光谱产生于分子能级的跃迁，分子能级中的电子能级，分子的振动能级以及转动能级。
⒉分子吸收光谱和分子发光光谱。
⑴分子吸收光谱：
分子对辐射的选择性吸收由基态或较低能级跃迁到较高能级产生的分子光谱。
如紫外——可见吸收光谱，红外吸收光谱。
⑵分子发光光谱
⑶拉曼光谱：
入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞，发生能量交换，产生与入射光频率不同的散射光。
第三章 紫外－可见吸收光谱法
本章地位：
本章是仪器分析课程中光分析方法的第一章，光分析方法中的一些基本理论、基本概念、基本专业术语，在本章中首次出现并应用，对光分析方法起着建立基本框架、引导学习思路的作用。
紫外－可见吸收光谱法历史较久远，应用十分广泛，与其它各种仪器分析方法相比，紫外－可见吸收光谱法所用的仪器简单、价廉，分析操作也比较简单，而且分析速率较快。
在有机化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度检查以及在药物、天然产物化学中应用较多。
本章内容：
本章主要讨论了紫外－可见吸收光谱的产生、紫外－可见分光光度计仪器原理和结构以及紫外－可见吸收光谱法在有机定性及结构分析中的应用。
讲解思路：
让学生首先了解：
不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光谱。
而各种化合物，无机化合物或有机化合物吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。
电子跃迁类型是本章的难点。
最后了解利用紫外－可见分光光度计可使物质产生吸收光谱并对其进行检测。
鉴定的方法是本章的重点。
学时分配：
3学时
第一节概述
介绍紫外－可见吸收光谱法的基本概念。
紫外－可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。
也称作紫外和可见吸收光度法，它包括比色分析和紫外－可见分光光度法。
第二节紫外－可见吸收光谱
无机化合物和有机化合物吸收光谱的产生本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。
有机化合物吸收可见光或紫外光，σ、π和n电子就跃迁到高能态，可能产生的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*。
各种跃迁所需要的能量或吸收波长与有机化合物的基团、结构有密切关系，根据此原理进行有机化合物的定性和结构分析。
无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场跃迁而产生的。
电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大，根据朗伯－比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析方法。
重、难点：
分子的电子能级和跃迁
生色团的共轭作用
d-d配位场跃迁
金属离子影响下的配位体π－π*跃迁。
讲授，使用PPT。
第三节 紫外－可见分光光度计
紫外－可见分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器及信号显示五部分组成。
需讲解每部分的作用与原理。
光源
单色器：
从连续光谱中获得所需单色光
吸收池：
用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿
检测器：
检测光信号。
常用检测器有光电管和光电倍增管
信号显示器：
是读数装置。
并了解仪器类型及功能，如单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计的工作原理。
重难点：
双波长分光光度计原理及构造。
讲授、实验。
第四节 紫外－可见吸收光谱法的应用
紫外－可见吸收光谱法用于有机化合物的定性、定量和结构分析。
由于有机化合物的紫外－可见吸收光谱比较简单、特征性不强，吸收强度不高，因此应用有一定的局限性。
但它能够帮助推断未知物的结构骨架、配合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法等进行定性和结构分析，它是一种有用的辅助手段。
重点：
化合物的鉴定、结构分析事例。
有机化合物的鉴定，一般采用光谱比较法。
将未知纯化合物的吸收光谱特征，如吸收峰的数目、位置、相对强度以及吸收峰的形状与已知标准物的吸收光谱进行比较，以此推断未知化合物的骨架。
但大多数有机化合物的紫外－可见光谱比较简单，特征性不明显，而且很多生色团的吸收峰几乎不受分子中其它非吸收基团的影响，因此，仅利用紫外光谱数据来鉴别未知化合物有较大局限性。
结构分析：
紫外吸收光谱虽然不能对一种化合物作出准确鉴定，但对化合物中官能团和共轭体系的推测与确定却非常有效。
难点：
催化动力学光度法原理。
所谓催化动力学分析法是指通过测量反应速率来进行定量分析的方法。
许多化学反应在催化剂存在下，可以加快反应速率，而催化反应速率在一定范围内与催化剂浓度成比例关系，因此以光度法检测催化反应速率就可以实现对催化剂浓度的测定。
但影响该法准确度的因素很多，操作严格，准确测定难度较大。
讲授，配合实验事例。
第四章红外吸收光谱法
红外光谱主要用来对有机化合物的官能团鉴别，是有机化合物结构分析中的四大谱学之一，是研究有机化合物化学键的振动和转动能级的跃迁，根据不同波数下产生的特征吸收情况提供化合物结构分析所需的信息。
本章内容主要介绍红外光谱法的特点。
红外吸收的基本理论，包括分子振动红外光谱产生的条件，红外吸收光谱仪结构及图谱分析。
本章计划2学时。
红外光谱法的特点及谱图表示方法
自学
一、红外光谱法特点
⒈红外光谱不涉及分子的电子能级，主要是振动能级跃迁。
⒉分子振动能级不仅取决于分子的组成，也与其化学键官能团的性质以及空间分布等结构密切相关。
⒊物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合朗伯－比尔定律。
二、红外光谱图表示方法
用或曲线表示，图谱上纵坐标用透射比表示T％，横坐标为波数或波长（μm）。
第二节 红外吸收基本理论
分子振动、红外吸收光谱产生的条件、影响基团频率位移的因素
红外光谱产生的条件
讲授、PPT、FLASH
一、分子的振动
⒈谐振子 对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟
（4－1）
k:
化学键力常数 μ为折合质量
可见分子振动频率与化学键的力常数、原子质量有关系。
如果用量子力学来处理，求解得到分子的振动能级EV与谐振子振动频率的关系为
υ可取0，1，2，……称为振动量子数
⒉非谐振子
实际上双原子分子不是理想的谐振子，只有当υ较小时，真实分子振动情况才与谐振子振动比较近似。
⒊分子的振动形式
振动形式
⒋振动自由度
即独立振动数，表示多原子分子振动形式的多少。
对非线性分子：
n为原子数
对线性分子：
二、红外吸收光谱产的条件和谱带强度
⒈分子吸收红外辐射的条件
分子吸收红外辐射必须同时满足以下两个条件：
⑴辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量。
⑵只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。
⒉吸收谱带的强度
红外吸收谱带的强弱与分子偶极矩变化的大小有关，根据量子理论红外光谱的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。
如：
c=c双键和c=0双键的振动，由于c=0双键振动时，偶极矩变化较c=c双键大，因此c=0键的谱带强度比c=c双大得多。
偶极矩的变化与固有偶极矩有关，一般极性比较强的分子或基团吸收强度都比较大。
⒊基团振动与红外光谱区域
红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域
⑴基频区（4000～1350cm）又称为特征区或官能团区，其特征吸收峰可作为鉴定基团的依据。
X－H伸缩振动区（4000～2500
三键及累积双键区（2500～1900
双键伸缩振动区（1900～1200
X－H弯曲振动区（1650～1350
⑵指纹区（1350～650
指纹区的吸收峰是由于c－c,c－0,c－x单键的伸缩振动以及分子骨架中多数基团的弯曲振动所引起。
⒋影响基团频率位移的因素
分子中各基团的振动并不是孤立的要受到分子中其它部分特别是邻近基团的影响，这种影响可分为内部因素和外部因素。
⑴内部因素
诱导效应
共轨效应
氢键作用
⑵外部因素
测定样品时，试样所处的状态、溶剂效应等因素影响基团频率。
第三节红外吸收光谱仪
红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器
吸收地、检测器
一、红外光谱仪主要部件
红外光谱仪由光源、单色器、吸收地、检测器和记录系统五部分组成
⒈光源：
要求能发射高强度连续红外国辐射，常用的有能斯特灯和硅碳棒
⒉吸收地：
由于中红外光不能透过玻璃和石英，因此红外吸收地是一些无机盐晶体材料，常用KBr晶体（易吸潮应保持干燥）
⒊单色器：
以光栅作为分光元件
⒋检测器：
常用真空热电偶，也有用热电量热计或光电导管。
⒌记录系统：
由记录仪自动记录图谱
二、色散型红外吸收光谱仪
从光源发出的红外辐射分成两束：
一束通过试样地作测量光束，另一束再过比池，经扇面切光器将测量光束和参比光束交替地投射到色散元件上。
三、傅里叶变换红外光谱仪
与其它红的区别在于用迈克逊干涉计代替光栅单色器，用计算机对干涉图进行傅里叶变换处理，可得到红外吸收光谱图。
第四节 红外吸收光谱分析
内容提要;
：
做红外光谱时，样品的制备，红外图谱的简单解析
图谱的解析
自学
第五章 分子发光分析法
本章主要基态分子吸收了一定的能量后，跃迁至激发态再以辐射跃迁形式将能量释放后返回基态，产生分子发光，主要有荧光分析、磷光分析、化学发光分析。
本章内容属较新的分析方法，日前处在研究的热门领域，在掌握分子能级跃迁的基础上，讲解各方法的特点。
本章计划学时数为2学时。
第一节荧光分析法
荧光产生原理，荧光效率及影响因素，荧光强度与溶液浓度的关系，荧光仪器及荧光的分析应用。
荧光的产生机理
讲授、PPT、FLASH
一、概述
根据物质的分子荧光光谱进行定性，以荧光强度进行定量公析。
荧光分析法的最大优点是灵敏度高，选择性也较好，应用范围广。
二、基本原理
⒈分子荧光的产生
处于各激发态不同振动能级上分子，通过无辐射跃迁，释放一部分能量跃回到第一激发态的最低振动能级上，再以辐射跃迁形式回到基态的各振动能极上，产生分子荧光。
⒉荧光效率及其影响因素
⑴荧光效率
荧光效率定义为发荧光的分子数目与激发态分子总的比值即
荧光效率（）＝ （5－1）
若以各种跃迁的速率常数来表示，则
＝ （5－2）
Kf为荧光发射过程中的速率常数 非辐射跃迁的速率常数之和
⑵荧光与分子结构的关系
要具有能够吸收紫外——可见光的分子结构如共轮体系，π电子的离域性越强，越易被激发而产生荧光。
分子的刚性平面结构有利于荧光的产生
⑶环境因素对荧光的影响
溶剂的极性增加对激发态产生更大的稳定作用，会使荧光强度增强温度也影响到荧光强度对大多数荧光物质，温度升高，使非辐射跃迁几率增大，荧光效率降低。
溶液的pH值影响到荧光物质的存在，也影响荧光效率。
⒊荧光强度与溶液浓度的关系
荧光强度
由于A＝ I＝
I （5－3）
若溶液很稀 A＜0.05，
则
当条件一定时 （5－5）
上式为荧光定量分析的基本关系式
荧光猝天：
荧光物质分子与溶剂分子或溶质分子之间所发生的导致荧光强度下降的物理或化学作用过程。
三、荧光分析仪器
由光源、单色器、液池、检测器和记录系统五部分组成。
⒈光源：
一般由高压汞灯或氙弧灯提供。
⒉单色器：
起分光作用，一般为光栅。
⒊检测器：
采用光电倍增管。
四、荧光分析法的应用
⒈无机化合物分析
大多数无机化合物不产生荧光，只有与一些有机化合物形成有荧光的络合物才能对其进行测定。
⒉有机化合物的分析
结一些芳香族化合物基因，具有较强的荧光，可以直接进行分析测定，因此在生物化学、医药、环境、食品等领域有广泛的应用。
第二节 磷光分析法
磷光产生，温度对磷光强度影响
磷光的产生
第三节 化学发光分析
化学发光的概念、化学发光原理以及化学发光仪器
化学发光原理
一、化学发光概述
化学发光分析是利用某些化学反应所产生的光发射现象而建立的一种新的分析方法。
特点：
灵敏度高，测定的线性范围宽，仪器设备简单，分析速度快
二、化学发光分析基本原理
⒈化学发光反应的条件
化学反应中某一反应产物的分子接受化学反应的化学能被激发形成电子激发态，在返回基态时，以辐射形式释放能量。
⑴所选定的化学反应能快速的释放出足够的能量
⑵反应途径有利于激发态产物的形成
⑶激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态
⒉化学发光效率和发光强度
化学发光效率
化学效率
发光效率
化学强度 （5－9）
对一级动力学反应，化学发光峰值强度与分析物浓度成线性关系。
（5－10）
上式为发光分析的定量依据
⒊化学发光反应的类型
⑴液相化学发光：
鲁米诺在碱性溶液中H2O2，I2等氧化剂氧化可产生最大波长在425nm的光辐射
⑵气相化学发光
（λ≥600nm）
三、化学发光分析的仪器
⒈分立取样式发光仪
⒉流动注射式发光仪
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