1 绪论 1
1.1 仪器分析学科的性质、内容与分类 1
1.1.1 仪器分析与分析化学 1
1.1.2 仪器分析学科的性质 1
1.1.3 仪器分析的基本内容 2
1.1.4 仪器分析技术的分类 2
1.2 仪器分析的一般过程 3
1.2.1 分析流程 3
1.2.2 分析过程的信息传递链 4
1.3 分析仪器 5
1.3.1 基本结构 5
1.3.2 分析测定的误差 6
1.4 仪器分析的应用与学科发展的趋势 6
1.4.1 仪器分析的应用 6
1.4.2 发展的趋势 7
2 光谱分析导论 8
2.1 概述 8
2.2 光与光谱 9
2.2.1 光的波动性 9
2.2.2 光波在频率域与时间域中的表征 11
2.2.3 光的粒子性 12
2.2.4 电磁波谱 13
2.3 光与物质相互作用的微观过程 14
2.3.1 光与物质相互作用的经典解释 14
2.3.2 光与物质相互作用的量子解释 16
2.3.3 物质发光的量子解释 19
2.4 物质光谱的测定及其解析 20
2.4.1 光谱的基本类型 20
2.4.2 光谱仪 21
2.4.3 光谱数据与图谱的解析 23
3 紫外-可见吸收光谱分析 26
3.1 信号和信息的特征 26
3.1.1 分子外层电子的分子轨道与能级结构 26
3.1.2 紫外-可见吸收光谱的信息 27
3.1.3 信息负载的宏观过程 30
3.2 紫外-可见分光光度计的基本组成与结构 31
3.2.1 基本组成 31
3.2.2 紫外-可见分光光度计整机的光路结构 36
3.3 紫外-可见吸收光谱法的基本实验技术 37
3.3.1 分光光度计的选用与性能的调试 37
3.3.2 分光光度计的校正 39
3.3.3 分析条件的设定 41
3.3.4 定量分析的方法 42
3.3.5 定量分析结果的评价 43
3.3.6 提高定量分析准确度的方法 44
3.4 紫外-可见吸收光谱的应用 45
3.4.1 定性分析 45
3.4.2 定量分析 46
3.4.3 其它应用 47
4 原子吸收光谱法 49
4.1 概述 49
4.2 原子吸收光谱法的基本原理 49
4.2.1 原子光谱理论 49
4.2.2 基态与激发态原子的分配关系 53
4.2.3 原子吸收与原子浓度的关系 54
4.2.4 原子吸收线的宽度和原子吸收的测量 55
4.3 原子吸收分光光度计 57
4.3.1 光源 58
4.3.2 原子化系统 59
4.3.3 单色器与检测系统 62
4.4 原子吸收光谱法中的干扰及其抑制 62
4.4.1 光谱干扰 62
4.4.2 电离干扰 64
4.4.3 化学干扰 64
4.4.4 物理干扰 65
4.5 定量分析方法 66
4.5.1 分析方法 66
4.5.2 测定条件的选择 67
5 发射光谱法 70
5.1 原子发射光谱法 70
5.1.1 基本原理 70
5.1.2 原子发射光谱仪 71
5.1.3 定性定量分析方法 76
5.2 荧光光谱法 77
5.2.1 荧光光谱法的基本原理 77
5.2.2 荧光测量仪器 83
5.2.3 荧光分析方法 86
5.3 原子荧光分析法 86
6 红外吸收光谱分析 88
6.1 概述 88
6.2 红外光谱分析原理 88
6.2.1 双原子分子的振动和振动光谱 88
6.2.2 多原子分子的振动和振动光谱 89
6.2.3 简正振动 90
6.2.4 基因频率及谱带强度 91
6.2.5 分子的结构对振动的影响 91
6.3 有机物红外吸收光谱的解析 93
6.3.1 有机物红外吸收光谱 93
6.3.2 有机物红外光谱的解析 98
6.4 红外分光光度计 99
6.4.1 色散型红外光光度计 99
6.4.2 傅里叶变换红外分光光度计 101
6.5 红外吸收光谱的测量技术与应用 103
6.5.1 红外吸收光谱的测量技术 103
6.5.2 红外光谱分析的应用 106
7 核磁共振波谱法 109
7.1 基本原理 109
7.1.1 核自旋与核磁矩 109
7.1.2 核磁能级与核磁共振现象 111
7.1.3 饱和与弛豫 111
7.2 核磁共振波谱仪 112
7.2.1 基本结构 112
7.2.2 连续波NMR谱仪 113
7.2.3 脉冲-傅里叶变换核算磁共振仪 113
7.2.4 制样技术与试剂 114
7.3 NMR谱的信息 114
7.3.1 化学位移 115
7.3.2 自旋偶合(自旋裂分) 117
7.3.3 峰面积 118
7.3.4 弛豫时间 118
7.4 核磁共振氢谱(′H-NMR) 119
7.4.1 常见含氢基团的化学位移及影响因素 119
7.4.2 偶合常数 120
7.4.3 一级′H-NMR 120
7.4.4 复杂′H-NMR谱的简化 121
7.5 ′H-NMR解析 125
7.6 其它原子核的NMR谱 127
7.6.1 18C的NMR谱(CMR) 127
7.6.2 其它核的核磁共振 130
7.7 多维NMR谱 131
8 质谱分析 136
8.1 概述 136
8.2 质谱法的基本原理 136
8.2.1 质谱分析法 136
8.2.2 质谱法基本原理(只讨论Φm=180°的扇形磁场) 137
8.2.3 单聚焦和双聚焦原理 138
8.3 质谱仪器组成 141
8.3.1 进样系统 141
8.3.2 离子源 142
8.3.3 质量分析器 142
8.3.4 检测器 142
8.4 质谱分析 143
8.4.1 简单分子或单原子分子的质谱分析 143
8.4.2 有机化合物的主要离子峰类型 143
8.5 质谱法的应用 145
8.5.1 分子离子峰的识别和确定 145
8.5.2 分子式的测定 146
8.5.3 结构鉴定 147
8.5.4 混合物的定量分析 148
8.5.5 常见官能闭的核磁、红外、质谱和紫外图谱的比较 149
8.6 几种现代质谱仪的简介 151
8.6.1 应用于有机化学分析中的色谱-质谱联用仪 151
8.6.2 应用固体表面成分分析的离子探针质谱仪 151
8.6.3 同位素比值测定质谱仪 152
8.6.4 质谱-质谱联用技术 152
9 色谱法导论 154
9.1 色谱法概述 154
9.1.1 色谱法的发展历史 154
9.1.2 色谱法的分类 155
9.1.3 各种色谱方法的共同特点 155
9.2 色谱图的重要参数 157
9.2.1 色谱峰及峰宽 157
9.2.2 组分在色谱系统中的保留值 157
9.2.3 分离度 158
9.2.4 容量因子(质量分配比k′)和相比(β) 158
9.2.5 相对保留值(α) 159
9.3 色谱理论Ⅰ--塔板理论 159
9.3.1 塔板模型的基本假设 159
9.3.2 塔板理论方程式 161
9.3.3 塔板理论的讨论 162
9.4 色谱理论Ⅱ--速率理论 163
9.4.1 涡流扩散项 163
9.4.2 分子纵向扩散项 164
9.4.3 传质阻力项 164
9.5 分离度 168
9.5.1 分离度与组分被分离的纯净度 168
9.5.2 分离度方程及分离度的控制 169
10 气相色谱法 173
10.1 气相色谱仪 173
10.1.1 气路系统 173
10.1.2 进样系统 174
10.1.3 分离系统 175
10.1.4 检测系统 175
10.1.5 记录及数据处理系统 175
10.1.6 温度控制系统 175
10.2 固定相 176
10.2.1 固体固定相 176
10.2.2 液体固定相 177
10.2.3 色谱柱的制备 182
10.3 气相色谱检测器 183
10.3.1 检测器的性能指标 183
10.3.2 热导池检测器 184
10.3.3 氢火焰离子化检测器 186
10.3.4 电子捕获检测器 186
10.3.5 火焰光度检测器 187
10.3.6 氮磷检测器 188
10.3.7 光离子化检测器 188
10.4 气相色谱定性分析 189
10.4.1 利用已知物定性 189
10.4.2 与其它分析仪器结合定性 189
10.5 气相色谱定量分析 190
10.5.1 定量分析的理论依据 190
10.5.2 峰面积的测量方法 190
10.5.3 定量校正因子的测定 191
10.5.4 各种定量方法 191
10.6 色谱定量分析允许误差范围 193
11 高效液相色谱法 194
11.1 高效液相色谱简介 194
11.2 HPLC的类型及类型的选择 195
11.2.1 液-液色谱法 195
11.2.2 液-固色谱 195
11.2.3 离子交换色谱 196
11.2.4 凝胶色谱 196
11.2.5 液相色谱的简单模型 196
11.2.6 分离类型的选择 197
11.3 高效液相色谱仪 197
11.3.1 流动相输送系统 198
11.3.2 进样系统 199
11.3.3 色谱分离系统 199
11.3.4 检测记录数据系统 200
11.4 高效液相色谱固定相 200
11.4.1 液-固色谱固定相 200
11.4.2 液-液色谱固定相 201
11.4.3 离子交换剂 202
11.4.4 凝胶色谱固定相 202
11.5 液相色谱流动相 203
11.5.1 对流动相的要求 203
11.5.2 溶剂强度 203
11.5.3 液-固色谱流动相的选择 204
11.5.4 液-液色谱流动相的选择 204
11.5.5 离子交换色谱流动相的选择 205
11.5.6 凝胶色谱流动相的选择 205
11.6 高效液相色谱检测器 206
11.6.1 紫外吸收检测器 206
11.6.2 示差折光检测器 206
11.6.3 荧光检测器 206
11.6.4 二极管阵列检测器 207
12 现代仪器分析中的背景消除及化学计算学简介 209
12.1 仪器分析中的背景及消除方法 209
12.1.1 系统背景的消除和降低 209
12.1.2 随机背景的消除和降低 215
12.2 多组分分析及其在分析中的意义 221
12.2.1 经典多组分分析 222
12.2.2 化学计量学简介 222
参考文献 224