化验员读本 下 仪器分析 第5版PDF电子书下载

第一章 仪器分析方法概述 1

一、当代分析化学面临的任务 1

二、当代分析化学方法的分类 2

三、现代分析仪器的分类 4

四、分析仪器的发展趋向 9

五、分析工作者的责任和分析技能培养 14

第二章 电化学分析法 16

第一节 电化学基础知识 16

一、电化学电池 16

（一）原电池 16

（二）电解池 17

二、电极电位与能斯特方程式 18

三、标准电极电位 18

第二节 各种测量用电极 19

一、参比电极 20

二、指示电极 21

三、离子选择性电极 24

第三节 电位分析法及其应用 28

一、电位分析法测定溶液的pH值 28

二、电位分析法测定离子活度 34

三、电位滴定法 37

四、死停终点法 41

第四节 库仑分析法 42

一、基本原理 42

二、控制电位库仑分析法 45

三、恒电流库仑分析法 45

四、动态库仑分析法 48

第五节 溶出伏安法 51

一、方法原理 51

二、实验装置 52

三、影响溶出峰的因素 53

四、应用实例——阳极溶出伏安法在有色轻金属分析中的应用 55

第六节 商品仪器简介 55

学习要求 57

复习题 57

第三章 原子发射光谱法 60

第一节 基本原理 60

一、光谱的产生 60

二、原子发射光谱 63

第二节 原子发射光谱仪 65

一、光源 65

二、分光系统 75

三、检测系统 80

四、数据处理系统 84

五、原子发射光谱仪的类型 85

六、原子发射光谱仪的分析性能参数 90

第三节 定性分析和定量分析 91

一、定性分析 91

二、半定量分析 93

三、定量分析 94

第四节 原子发射光谱的实验技术 97

一、固体试样专用进样装置和技术 97

二、氩气源及其使用 100

三、ICP光谱分析中操作参数的正确选择 102

第五节 原子发射光谱分析中的干扰效应及其校正 105

一、光谱干扰 105

二、非光谱干扰 107

三、基体效应 109

第六节 原子发射光谱分析的应用 109

一、火花光源原子发射光谱仪测定碳素钢和中低合金钢中的多种元素含量 110

二、电感耦合等离子体发射光谱仪测定钛白粉中14种微量元素 112

三、辉光放电原子发射光谱仪对金属板材表面镀层的深度分析 114

学习要求 115

复习题 116

第四章 原子吸收光谱法与原子荧光光谱法 117

第一节 原子吸收光谱法基本原理 117

一、方法原理 117

（一）电子跃迁 117

（二）原子吸收光谱的几个重要概念 118

二、方法特点和应用范围 123

第二节 原子吸收光谱仪 124

一、光源 125

（一）空心阴极灯 125

（二）无极放电灯 128

（三）高聚焦短弧氙灯 128

二、原子化系统 129

（一）火焰原子化器 129

（二）无火焰原子化装置 132

（三）化学原子化 133

三、分光系统 134

四、检测系统 136

五、数据处理系统 137

六、常用商品仪器 137

第三节 原子吸收光谱法测定条件的选择 141

一、最佳实验操作条件的选择 141

（一）吸收波长（共振线）的选择 141

（二）原子化工作条件的选择 144

（三）光谱通带的选择 147

（四）检测器光电倍增管工作条件的选择 148

二、干扰因素及消除方法 148

（一）化学干扰及消除 148

（二）物理干扰及消除 150

第四节 原子吸收光谱法定量分析 152

一、灵敏度、检测限和回收率 152

（一）灵敏度 152

（二）检测限 153

（三）回收率 153

二、定量分析方法 154

（一）标准工作曲线法 154

（二）标准加入法 155

（三）稀释法 156

（四）内标法（内标工作曲线法） 156

第五节 原子吸收光谱法的实验技术 157

一、分析试样的制备 157

二、标准储备溶液的配制 158

三、火焰原子化使用的气源 159

四、空心阴极灯的安装调试 160

五、原子吸收光谱仪的使用和维护 161

（一）原子吸收光谱仪的主要技术参数 161

（二）原子吸收光谱仪的一般操作规程 162

（三）原子吸收光谱仪的维护 163

第六节 原子荧光光谱法 164

一、方法原理 164

二、原子荧光光谱仪 166

三、测定条件的选择 172

四、干扰因素及消除方法 174

第七节 测定实例 175

一、化学试剂氯化锌中钠、钾、镁、钙含量的测定 175

二、铂重整催化剂中痕量硅、铁、钠、铜含量的分析 176

三、废水中钴和镍的测定 177

四、地表水或废水中铍的测定 177

五、人发中锌含量的测定 178

六、废水中痕量汞的测定 178

七、化妆品中汞（或砷）的原子荧光光谱法测定 179

学习要求 179

复习题 180

第五章 可见光吸收光谱法 182

第一节 基本原理 182

一、分子吸收光谱产生的机理 182

二、溶液颜色与光吸收的关系 184

三、光吸收曲线 184

四、光的吸收定律 186

五、分光光度法灵敏度 187

六、可见分光光度法的特点 188

第二节 显色反应及显色条件的选择 189

一、显色反应 189

二、显色剂 189

三、显色反应条件的选择 192

四、共存离子的干扰及消除方法 195

第三节 目视比色法 196

一、工作原理 196

二、测定方法 196

第四节 可见光分光光度仪器 197

一、可见光分光光度计的主要部件 198

二、分光光度计的类型与型号 200

三、分光光度计的检验和维护 202

第五节 测定条件的选择 203

一、入射光波长的选择 203

二、参比溶液的选择 204

三、吸光度范围的控制 205

四、狭缝宽度的选择 206

第六节 定量测定方法 206

一、单一组分测定 206

二、多组分测定 209

三、分光光度法误差与提高分析结果准确度的方法 213

第七节 测定实例 216

一、邻二氮菲分光光度法测定微量铁 216

（一）方法原理 216

（二）仪器及试剂 216

（三）测定条件 216

（四）工作曲线绘制及铁含量的测定 217

二、双波长法同时测定水中微量Cr（Ⅵ）和Mn（Ⅶ） 218

三、二阶导数分光光度法同时测定锗和钼 219

学习要求 220

复习题 220

第六章 紫外吸收光谱法 223

第一节 基本原理 224

一、分子轨道与电子跃迁的类型 224

二、发色基团和助色基团 226

三、吸收带的类型 227

四、红移、蓝移、增色效应和减色效应 228

第二节 有机化合物的紫外吸收光谱 228

一、常见有机化合物的紫外吸收光谱 228

二、影响紫外吸收光谱的主要因素 231

第三节 紫外分光光度计 233

一、单波长双光束紫外可见分光光度计 233

二、双波长双光束紫外可见分光光度计 234

第四节 紫外吸收光谱法的应用 234

一、在有机化合物定性鉴定中的应用 235

二、在有机化合物定量分析中的应用 237

第五节 测定实例 239

一、有机化合物紫外吸收光谱的绘制及溶剂效应 239

（一）方法原理 239

（二）仪器及试剂 239

（三）测定步骤及结果 239

二、紫外分光光度法同时测定水体中的硝酸盐和亚硝酸盐 240

三、双波长紫外分光光度法同时测定维生素C和维生素E 241

学习要求 242

复习题 242

第七章 红外吸收光谱法 245

第一节 基本原理 245

一、分子的振动能级和转动能级 246

二、红外吸收光谱的产生条件 248

三、红外吸收光谱的术语 249

四、红外吸收光谱的图示方法 250

五、方法特点、局限性和应用范围 251

第二节 有机化合物的红外吸收光谱 253

一、基团振动波数和红外吸收光谱区域 253

（一）X—H伸缩振动区（X表示C、O、N、S等原子） 253

（二）三键和积累双键伸缩振动区 254

（三）双键伸缩振动区 254

（四）部分X—Y单键的伸缩振动和X—H的面内、面外弯曲（变形）振动 254

二、影响官能团吸收峰波数的因素 263

（一）内部因素的影响 263

（二）外部因素的影响 265

第三节 红外吸收光谱仪 266

一、基本结构和工作原理 266

（一）基本结构 266

（二）工作原理 270

二、傅里叶变换红外吸收光谱仪 271

（一）仪器组成 272

（二）工作原理 273

三、商品仪器简介 274

第四节 红外吸收光谱的实验技术 275

一、样品的制备 275

（一）制备样品的要求 275

（二）固态样品 275

（三）液态样品 276

（四）气态样品 277

二、红外吸收光谱仪的使用和维护 277

第五节 红外吸收光谱法在有机分析中的应用 278

一、定性分析——在有机官能团的鉴定和结构分析中的应用 278

（一）谱图解析要点 278

（二）定性分析步骤 280

（三）谱图解析实例 283

二、定量分析——工作曲线法和内标法 288

（一）吸光度的测量方法——基线法 288

（二）测量条件的选择 289

（三）定量分析方法 289

学习要求 290

复习题 290

第八章 气相色谱法 294

第一节 色谱分析法的原理及分类 294

一、茨维特的经典实验 294

二、色谱分析法的分离原理及特点 295

三、色谱分离过程的平衡常数 296

四、色谱分析法的分类 297

第二节 气相色谱法简介 298

一、方法特点 298

二、气相色谱流出曲线的特征 299

（一）色谱峰的位置 299

（二）色谱峰的峰高或峰面积 300

（三）色谱峰的宽窄 301

（四）色谱峰间的距离 301

三、气相色谱法的应用范围 302

第三节 气相色谱仪 303

一、载气流速控制及测量装置 305

（一）气相色谱使用的各种气源 305

（二）气体的净化 307

（三）载气流速的控制 308

（四）载气流速的测量 309

二、进样器和气化室 311

（一）进样器 311

（二）气化室 314

三、色谱柱及柱温控制 317

四、检测器 320

五、数据处理系统 321

六、气相色谱仪的使用和维护 322

（一）气相色谱仪的性能指标 322

（二）气相色谱仪的使用规则 323

（三）气相色谱仪的维护 323

七、商品气相色谱仪简介 324

第四节 固定相 327

一、气固色谱的固定相 327

二、气液色谱的固定相 335

（一）填充柱常用载体的性质及处理方法 335

（二）填充柱使用的固定液 338

（三）熔融石英毛细管柱 345

第五节 检测器 354

一、检测器的响应特性 354

二、检测器的性能指标 354

三、热导池检测器 359

四、氢火焰离子化检测器 361

五、热离子化检测器 364

六、电子捕获检测器 367

七、火焰光度检测器 370

八、光离子化检测器 373

第六节 定性及定量分析方法 376

一、定性分析方法 376

（一）常用的保留值简介 376

（二）常用的定性方法 379

二、定量分析方法 380

（一）峰高、峰面积定量法——检量线法（工作曲线法） 380

（二）基线漂移时色谱峰面积的测量 381

（三）定量校正因子 382

（四）定量校正因子与检测器相对响应值的关系 386

（五）内标法 386

（六）外标法 387

（七）归一化法 387

第七节 基本原理 388

一、塔板理论 388

二、速率理论 389

（一）涡流扩散项（A） 390

（二）分子扩散项（B/u） 391

（三）传质阻力项（Cu） 391

三、色谱分离操作条件的选择 394

四、毛细管柱的速率理论及操作条件的选择 400

（一）毛细管柱的速率方程式 400

（二）毛细管柱的操作条件 401

（三）毛细管柱与填充柱的比较 403

第八节 气相色谱法的实验技术 405

一、毛细管柱的准备 405

二、毛细管柱气相色谱的进样技术 407

（一）大口径毛细管柱的直接进样 407

（二）分流进样 408

（三）不分流进样 410

（四）冷柱头进样 412

（五）程序升温气化进样（PTV） 415

（六）毛细管气相色谱中的补充气 416

三、填充柱与毛细管柱的性能比较 417

四、程序升温操作技术 418

（一）基本原理 420

（二）操作条件的选择 423

（三）程序升温气相色谱法的应用范围 425

五、保留时间锁定技术 426

第九节 测定实例 427

一、永久性气体的分析 427

二、低级烃类的全分析 429

三、有机溶剂中微量水的分析 431

四、牛奶中有机氯农药的毛细管柱色谱分析 432

五、白酒中主要成分的色谱分析 434

六、室内环境空气中总挥发有机物含量分析 435

七、石油产品的模拟蒸馏 438

八、用专用毛细管柱分析汽油的族组成（PONA值） 439

学习要求 440

复习题 442

第九章 高效液相色谱法 444

第一节 高效液相色谱法简介 444

一、方法特点 444

二、应用范围和局限性 447

第二节 高效液相色谱仪 448

一、流动相的储液罐 449

二、高压输液泵及梯度洗脱装置 451

（一）高压输液泵 451

（二）输液系统的辅助设备 458

（三）梯度洗脱装置 459

三、进样装置 462

四、色谱柱 464

五、检测器 467

（一）检测器的分类和响应特性 467

（二）紫外吸收检测器 469

（三）示差折光检测器 472

（四）电导检测器 473

（五）荧光检测器 474

（六）蒸发光散射检测器 475

（七）带电荷气溶胶检测器 476

（八）多角度（激光）光散射检测器 477

六、数据处理系统 478

七、高效液相色谱仪的使用和维护 479

八、HPLC仪器简介 481

第三节 固定相和流动相 485

一、液固色谱法和液液色谱法 485

（一）分离原理 485

（二）固定相 486

（三）流动相 494

二、化学键合相色谱 505

（一）键合固定相的分类 505

（二）键合相色谱流动相 508

（三）亲水作用色谱 515

三、整体柱 520

第四节 基本理论 525

一、表征色谱柱性能的重要参数 525

二、速率理论（范第姆特方程式） 526

三、诺克斯方程式 529

四、HPLC的柱外效应 531

五、高效液相色谱操作条件的优化 532

六、超高效液相色谱 533

第五节 高效液相色谱法的实验技术 536

一、溶剂的纯化技术 537

二、色谱柱的装填 537

三、色谱柱的保护与再生技术 540

四、梯度洗脱技术 542

第六节 测定实例 551

一、增塑剂——邻苯二甲酸酯的分析 551

二、稠环芳烃的分析 551

三、水溶性维生素的分析 552

四、在C4烷基反相键合相上，多肽和蛋白质的分离 554

五、水解蛋白质中氨基酸的分析 555

六、两性表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚的组成分析 555

七、吡啶衍生物的HILIC分析 556

学习要求 557

复习题 557

第十章 核磁共振波谱法 559

第一节 核磁共振波谱法概述 559

一、基本原理 560

（一）原子核的磁性质 560

（二）自旋核在磁场中的行为 561

（三）核磁共振条件 562

（四）弛豫过程 563

二、核磁共振仪简介 564

（一）连续波核磁共振仪 565

（二）脉冲傅里叶变换核磁共振仪 565

第二节 化学位移 567

一、化学位移的产生 567

二、化学位移的表示 568

三、氘代溶剂 569

四、影响化学位移的因素 570

五、各类质子的化学位移 573

第三节 自旋耦合及自旋裂分 574

一、耦合常数与分子结构的关系 576

二、核的等价性 577

三、自旋体系的分类与表示 582

第四节 核磁共振谱图类型 583

一、一级谱的两个必要条件与规律 583

（一）一级谱的必要条件 583

（二）一级谱的特征 583

二、高级谱 584

第五节 1H NMR实验技术 584

一、重氢交换法确认活泼氢 584

二、位移试剂的应用 584

三、高磁场强度仪器的应用 586

四、核磁双共振技术 586

（一）自旋去耦法 587

（二）NOE效应 588

五、普通样品制备 588

第六节 1H NMR谱图解析 589

一、1H NMR谱图解析一般步骤 589

二、1H NMR谱图解析实例 590

第七节 核磁共振碳谱 593

学习要求 596

复习题 596

第十一章 质谱法 601

第一节 质谱法概述 601

一、质谱的发展史 601

二、质谱仪的分类 602

三、质谱分析法的特点 602

第二节 质谱仪 603

一、质谱仪结构 603

（一）离子源（ion source） 603

（二）质量分析器 608

（三）检测器 613

（四）真空系统 613

（五）质谱联用技术 614

二、质谱仪性能指标 618

（一）灵敏度 618

（二）分辨率 618

（三）质量范围 619

（四）质量稳定性和质量精度 620

第三节 EI质谱中的各种离子及断裂机理 620

一、分子离子 620

二、碎片离子 621

（一）游离基引发的断裂（α断裂和β断裂） 621

（二）正电荷引发的断裂（诱导断裂） 622

（三）σ断裂 623

（四）环烯的断裂——逆狄尔斯-阿德尔反应 623

三、同位素离子 623

四、重排离子 625

第四节 质谱解析 626

一、EI质谱的解析 626

（一）分子量的确定 626

（二）分子式的确定 627

（三）分子结构的确定 627

二、软电离源质谱的解析 634

（一）化学电离源质谱 634

（二）电喷雾电离源质谱 634

第五节 质谱分析方法 635

一、气相色谱-质谱联用仪分析方法建立 635

（一）GC-MS分析条件的选择 635

（二）GC-MS数据的采集 636

（三）GC-MS得到的信息 636

（四）GC-MS定性分析 638

（五）GC-MS定量分析 639

二、液相色谱-质谱联用仪分析方法建立 640

（一）LC-MS分析条件的选择 640

（二）LC-MS定性和定量分析 640

第六节 质谱技术的应用 641

学习要求 641

复习题 642

参考文献 645