绪论 1
0.1 分析化学的任务与作用 1
0.2 分析方法的分类 2
0.2.1 定性分析、定量分析和结构分析 2
0.2.2 无机分析和有机分析 2
0.2.3 常量分析、半微量分析、微量分析和痕量分析 2
0.2.4 化学分析和仪器分析 3
0.2.5 例行分析、仲裁分析和快速分析 4
0.3 发展中的分析化学 4
0.3.1 提高灵敏度 4
0.3.2 提高选择性 4
0.3.3 扩展时空多维信息 5
0.3.4 状态分析 5
0.3.5 微型化与微环境分析 5
0.3.6 生物分析技术与活体分析 5
第1章 分析质量保证 6
1.1 分析化学中误差的基本概念 6
1.1.1 准确度、精密度和不确定度 6
1.1.2 分析测试中的误差 8
1.1.3 公差 9
1.1.4 误差的传递 10
1.2 有效数字及其运算规则 12
1.2.1 有效数字 12
1.2.2 有效数字运算规则 12
1.2.3 有效数字的运算规则在分析化学测定中的应用 13
1.3 分析数据的统计处理 14
1.3.1 测量值集中趋势 15
1.3.2 正态分布、x2分布、t分布和F分布 17
1.3.3 置信水平与平均值的置信区间 22
1.3.4 分析数据的可靠性检验 24
1.3.5 异常值的检验与取舍 31
1.4 回归分析 33
1.4.1 一元线性回归分析 34
1.4.2 相关系数 35
1.5 提高分析结果准确度的方法 36
1.5.1 选择合适的分析方法 36
1.5.2 用标准样品对照 36
1.5.3 减小测量误差 36
1.5.4 增加平行测定次数，减小随机误差 37
1.5.5 消除测量过程中系统误差 37
小结 38
习题 40
分析化学前沿领域简介——化学计量学 41
第2章 采样和试样预处理 42
2.1 实际试样分析的一般过程 42
2.2 试样采集 43
2.2.1 试样的采集原则 43
2.2.2 几种试样的采集 44
2.2.3 采样器 45
2.3 试样的制备 45
2.4 试样的分解 46
2.4.1 酸溶法或碱溶法 46
2.4.2 熔融法 47
2.4.3 半熔法 48
2.5 沉淀分离法 49
2.5.1 无机沉淀剂沉淀分离法 49
2.5.2 有机沉淀剂沉淀分离法 50
2.6 溶剂萃取分离法 51
2.6.1 分配系数、分配比、萃取效率、分离因数 51
2.6.2 逆流分配分离 54
2.6.3 萃取溶剂的选择 54
2.6.4 萃取操作与反萃取 54
2.6.5 固相萃取 54
2.6.6 超临界流体萃取 54
2.6.7 微波萃取 55
2.7 离子交换分离法 56
2.7.1 阴阳离子交换及离子交换树脂 56
2.7.2 离子交换分离操作程序 57
2.7.3 离子交换分离法的应用 58
2.8 膜分离法 59
2.8.1 过滤、超滤和纳滤 59
2.8.2 透析 60
2.9 激光分离法 60
2.9.1 激光光解提纯与分离稀土元素 61
2.9.2 激光分离同位素 61
2.10 其他分离方法简介 63
2.10.1 挥发和蒸馏分离法 63
2.10.2 盐析法 64
2.10.3 等电点沉淀法 64
2.11 分离技术的发展趋势 64
小结 65
习题 65
植物生理学家和化学家——茨维特 66
第3章 化学分析法 67
3.1 滴定分析概述 67
3.1.1 滴定分析方法的分类 67
3.1.2 滴定分析对滴定反应的要求 68
3.1.3 基准物质和标准溶液 69
3.1.4 滴定方式 70
3.2 滴定分析的基本理论 71
3.2.1 溶液中的化学平衡 71
3.2.2 分布系数 73
3.2.3 酸碱质子理论 76
3.2.4 酸碱溶液pH计算 76
3.2.5 配位平衡的条件稳定常数 86
3.2.6 氧化还原电对的条件电极电位 92
3.3 确定滴定终点的方法 97
3.3.1 指示剂法 97
3.3.2 仪器分析方法指示终点 105
3.4 滴定条件选择 109
3.4.1 滴定曲线 109
3.4.2 滴定误差 114
3.4.3 用指示剂指示滴定终点的滴定条件 116
3.5 滴定分析的应用 122
3.5.1 直接滴定法 122
3.5.2 回滴定法 125
3.5.3 置换滴定法 127
3.5.4 间接滴定法 128
3.6 重量分析法 129
3.6.1 重量分析理论基础 129
3.6.2 重量分析对沉淀形式及称量形式的要求 131
3.6.3 沉淀剂的选择 132
3.6.4 沉淀的形成与沉淀的条件 132
3.6.5 沉淀的过滤、洗涤、干燥或灼烧 138
3.6.6 重量分析法应用选例 139
3.6.7 复杂试样分析实例 140
3.6.8 电重量法 142
小结 147
习题 150
化学大师Liebig 152
第4章 原子光谱分析法 153
4.1 原子吸收光谱分析法 153
4.1.1 原子吸收光谱法的基本原理 154
4.1.2 原子吸收光谱仪 158
4.1.3 原子吸收光谱中的干扰及抑制 162
4.1.4 分析方法 163
4.1.5 灵敏度与检出限 164
4.1.6 测定条件的选择 165
4.2 原子发射光谱分析法 166
4.2.1 原子发射光谱法的基本原理 166
4.2.2 原子发射光谱仪 169
4.2.3 光谱定性分析 172
4.2.4 光谱定量分析 174
4.3 原子荧光光谱分析法 175
4.3.1 原子荧光光谱法的基本原理 176
4.3.2 原子荧光光谱仪 178
4.3.3 原子荧光光谱定量分析 179
4.4 原子质谱法 180
4.4.1 基本原理 180
4.4.2 电感耦合等离子体质谱法 180
4.4.3 原子质谱的干扰效应 181
4.4.4 原子质谱的应用 182
小结 182
习题 183
著名化学家本生对分析化学的贡献 184
第5章 分子光谱分析法 185
5.1 吸光光度分析法 186
5.1.1 光吸收的基本定律 187
5.1.2 无机化合物的吸收光谱 191
5.1.3 显色反应及光度测量条件的选择 193
5.1.4 吸光光度测定方法 199
5.1.5 吸光光度法的应用 202
5.2 紫外光谱分析法 205
5.2.1 有机化合物的电子能级跃迁类型 205
5.2.2 常用术语 206
5.2.3 紫外光谱吸收带的分类 207
5.2.4 有机化合物的紫外吸收光谱 207
5.2.5 溶剂对紫外吸收光谱的影响 210
5.2.6 紫外吸收光谱的应用 212
5.3 红外光谱分析法 218
5.3.1 基本原理 218
5.3.2 红外光谱仪器与制样 221
5.3.3 红外光谱与分子结构的关系 222
5.3.4 红外光谱的应用 238
5.4 分子发光分析法 244
5.4.1 分子荧光及磷光光谱法 244
5.4.2 化学发光与生物发光分析法 254
小结 259
习题 259
光化学传感器与荧光探针 263
第6章 核磁共振波谱分析法 265
6.1 核磁共振基本原理 265
6.1.1 原子核的自旋及分类 265
6.1.2 原子核的回旋 266
6.1.3 核磁共振 267
6.1.4 核磁弛豫 268
6.2 核磁共振波谱仪 269
6.3 化学位移 271
6.3.1 化学位移的产生 271
6.3.2 化学位移的测量 272
6.3.3 影响化学位移的因素 272
6.3.4 化学位移与结构的关系 275
6.4 自旋偶合与自旋裂分 280
6.4.1 自旋裂分的产生和规律 280
6.4.2 核的等价性与不等价性 281
6.4.3 自旋系统分类的几项规定 283
6.4.4 一些常见的自旋偶合系统 283
6.4.5 偶合常数与分子结构的关系 287
6.5 核磁共振波谱图解析 295
6.5.1 谱图解析的步骤 295
6.5.2 简化谱图的方法 296
6.5.3 谱图解析举例 299
6.6 13C核磁共振波谱 303
6.6.1 提高13C谱检测灵敏度的方法 303
6.6.2 简化谱图的方法 304
6.6.3 化学位移与结构的关系 306
6.6.4 13C谱图解析举例 311
小结 313
习题 313
生物分子的革命性分析方法 316
第7章 质谱分析法 318
7.1 质谱分析法的基本原理 318
7.2 质谱仪 319
7.2.1 单聚焦质谱仪 320
7.2.2 双聚焦质谱仪 321
7.2.3 四极质谱仪 322
7.2.4 离子阱质谱仪 322
7.2.5 飞行时间质谱仪 323
7.3 离子的主要类型 324
7.3.1 分子离子 324
7.3.2 碎片离子 326
7.3.3 亚稳离子 326
7.3.4 同位素离子 327
7.3.5 重排离子 327
7.4 有机化合物的裂解方式 328
7.4.1 单纯裂解 328
7.4.2 重排裂解 331
7.5 有机化合物的质谱 333
7.5.1 饱和脂肪族化合物 333
7.5.2 烯类化合物 333
7.5.3 炔烃类化合物 334
7.5.4 芳烃化合物 334
7.5.5 醇类化合物 335
7.5.6 酚类及苄醇 336
7.5.7 醚类化合物 337
7.5.8 醛、酮类化合物 338
7.5.9 酸和酯类化合物 340
7.5.10 胺类化合物 342
7.5.11 酰胺类化合物 342
7.5.12 腈类化合物 343
7.5.13 硝基化合物 344
7.5.14 卤化物 344
7.5.15 杂环化合物 345
7.6 生物质谱 346
7.7 质谱图解析 348
7.7.1 解析质谱的一般程序 349
7.7.2 质谱解析举例 350
7.8 UV、IR、NMR和MS四谱综合解析 354
7.8.1 四种谱图综合解析的一般程序 354
7.8.2 综合解析举例 355
小结 357
习题 357
科学展望——2014年诺贝尔化学奖简介 363
第8章 电化学分析法 364
8.1 基本术语和概念 364
8.1.1 化学电池 364
8.1.2 电池的图解表达式 365
8.1.3 电极电位与测量 366
8.1.4 电极的分类 366
8.2 电位分析法 367
8.2.1 电位分析法基本原理 367
8.2.2 电位型电化学传感器与膜电位 368
8.2.3 电位型电化学传感器的性能参数 377
8.2.4 直接电位法 380
8.2.5 电位滴定法 382
8.3 极谱分析法和伏安分析法 383
8.3.1 普通极谱法基本原理 383
8.3.2 极谱电流 385
8.3.3 直流极谱波类型及直流极谱波方程 391
8.3.4 定量分析方法 396
8.3.5 单扫描极谱法 396
8.3.6 循环伏安法 398
8.3.7 交流、方波和脉冲极谱法 400
8.3.8 极谱催化波 404
8.3.9 溶出伏安法 407
8.4 库仑分析法 409
8.4.1 Faraday定律 409
8.4.2 控制电位库仑分析 409
8.4.3 控制电流库仑分析 411
8.5 计时分析法 413
8.5.1 计时电位法 413
8.5.2 计时电流法和计时电量法 414
8.6 电分析化学进展 416
8.6.1 光谱电化学 416
8.6.2 电化学传感器 419
8.6.3 生物分析法与生物电化学传感器 426
8.6.4 扫描电化学显微镜技术 431
小结 433
习题 434
电化学的奠基人——法拉第 435
第9章 色谱分离分析法 437
9.1 色谱分离分析概论 437
9.1.1 色谱发展简史 437
9.1.2 色谱分析法的分类 438
9.1.3 色谱分析法的特点 440
9.2 色谱分离分析基础理论 440
9.2.1 基本术语 440
9.2.2 塔板理论及柱效率 442
9.2.3 理论塔板数与选择性、分离度的关系 443
9.2.4 速率理论及谱峰扩张 443
9.2.5 定性和定量分析 446
9.3 气相色谱分析法 453
9.3.1 气相色谱仪 454
9.3.2 气相色谱分析法基本原理 460
9.3.3 气相色谱固定相 461
9.3.4 气相色谱操作条件的选择 466
9.3.5 衍生化气相色谱分析法 468
9.3.6 气相色谱分析法测定选例 469
9.3.7 毛细管柱气相色谱分析法简介 475
9.4 高效液相色谱分析法 478
9.4.1 高效液相色谱仪 479
9.4.2 高效液相色谱分析法基本原理 481
9.4.3 高效液相色谱分析法的类型 483
9.4.4 高效液相色谱检测器 487
9.4.5 高效液相色谱分析法应用示例 488
9.5 其他色谱分析法简介 490
9.5.1 离子交换色谱分析法 490
9.5.2 高压离子交换色谱分析法简介 493
9.5.3 离子色谱分析法简介 495
9.5.4 离子对色谱分析法简介 498
9.5.5 萃取色谱分析法简介 499
9.5.6 凝胶色谱分析法简介 501
9.5.7 亲和色谱分析法简介 502
9.5.8 超临界流体色谱分析法简介 502
9.5.9 手性色谱分析法简介 504
9.6 色谱分析法的发展趋势 505
9.7 色谱联用技术 506
小结 510
习题 510
科学家及其思维方法简介——色谱学家马丁 511
第10章 毛细管电泳分离分析法 513
10.1 毛细管电泳与高效液相色谱比较 513
10.2 毛细管电泳理论 514
10.2.1 电泳和电泳淌度 514
10.2.2 电渗现象与电渗流 515
10.2.3 分离效率 517
10.2.4 分离度 518
10.2.5 影响分离效率的因素 519
10.3 毛细管电泳的主要分离模式 520
10.3.1 毛细管区带电泳 520
10.3.2 胶束电动毛细管色谱 520
10.3.3 毛细管凝胶电泳 521
10.3.4 毛细管等电聚焦 521
10.3.5 毛细管等速电泳 522
10.4 毛细管电泳仪 522
10.4.1 高压电源 522
10.4.2 毛细管柱 522
10.4.3 进样 523
10.4.4 检测器 523
10.5 毛细管电泳分离分析的应用 524
小结 525
习题 525
两次诺贝尔化学奖得主——弗雷德里克·桑格 525
参考文献 527
附录 529