分析检测技术----知识点总结

简述：：研究物质组成成分及其含量的测定原理、测定方法和操作技术的学科。包括1、分析化学化学分析和仪器分析。2、分析化学的任务：

（1）定性分析的任务是检出和鉴定物质由哪些组分（元素、离子、原子团、官能团或化合物）组成。

（2）定量分析的任务是测定物质中各组分的含量。

（3）结构分析的任务是研究物质的分子结构或晶体结构。

分光光度法：

1、分光光度分析法（吸光光度法）：以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法。

2、特点：

（1）灵敏度高：含量1～10％(微量分析) 5－（2）应用广泛：无机离子和许多有机化合物（3）操作简便、迅速、仪器设备不太复杂：RE为5～10％

3、能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光，物质所显示的颜色是吸收光的互补色

4、光吸收基本定律：

入射光的强度为I 0吸收光的强度为I，透过光的强度为I，反射光的强度为I，则: I＝I＋I＋I rtt0aar 可简化为: I＝I＋I（被测溶液与参比溶液置于同样质地的比色皿中，反射光强度大小可近t0a似为相互抵消）

透光度/透光率T：透射光强度I与入射光强度I的比值。0t吸光度A：透光率的负对数，A=-lgT，吸光度越大，溶液对光的吸收愈多。

朗伯一比耳定律：A=kcb

当浓度c以g·L、液层厚度b以cm表示时，常数k是以a表示，此时称为吸光系数，-1单位为L·g-1·cm-1。朗伯－比耳公式可表示为:A＝abc

若浓度c以mol·L，液层厚度b以cm为单位为单位时，则将ε称为摩尔吸光系数，以符-1号ε表示，其单位为L·molcm。ε的物理意义表达了当吸光物质的浓度为1mol·L，液-1-1-1层厚度为1cm时溶液的吸光度。此时朗伯－比耳公式可表示为:A=εbc

ε愈大，表示该物质对某波长的光吸收能力愈强，因而光度测定的灵敏度就越高。

5、ε的值能不能直接取1 mol/L 的有色溶液来测量？

虽然ε数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为1cm时，该溶液在某一波长下的吸光度，但不能直接取1 mol/L这样高浓度的有色溶液来测量，只能通过计算求得。

6、偏离朗伯－比耳定律的原因：

（1）由于入射光不是单色光而引起的偏离

（2）由于介质的不均匀性引起的偏离

（3）溶液中的化学变化引起的偏离

7、光度分析的方法：

（1）目视比色法

（2）标准曲线法

（3）加入标准法

（4）二元混合组分的测定

（5）三元络合物的应用--的三元络合物是指由三个组分所形成的络合物。目的是提高灵敏度和选择性。

8、分光光度法对显色反应的要求：

显色反应：在光度分析法中，使被测物质在试剂（显色剂）的作用下形成有色化合物的反应（1）选择性好

（2）灵敏度高

（3）显色产物应具有固定的组成，符合一定的化学式

（4）显色产物的化学性质应该稳定

（5）显色产物与显色剂之间的颜色差别要大

9、显色条件的选择

（1）显色剂的用量

M 十R ＝MR（被测物）（显色剂）（有色配合物）

（2）溶液的酸度

a. 酸度对显色剂浓度的影响

b. 酸度对被测离子形态的影响

c 对显色剂颜色的影响

c. HR （pH6.9）H+ + HR （pH12.4）H＋R -22（黄色）（橙色）（红色）

10、仪器测量误差：

误差来源：光源的电压不稳定，光电元件灵敏度的变化和仪器刻度读数不准确等

11、测量条件的选择：

（1）选择入射光波长

应先绘制有色溶液的光吸收曲线，然后选用该溶液的最大吸收波长来进行测量

（2）控制吸光度的围

控制吸光度围0.15-0.8

控制吸光度方法：改变比色皿的厚度，改变溶液的浓度或试样的质量

（3）选择适当的参比溶液

利用参比溶液调节仪器的吸光度零点、消除显色溶液中其他有色物质的干扰，抵消比色皿壁及溶液对入射光的反射和吸收的影响等。

（4）共存离子的影响及其消除

影响：

①共存离子与显色剂生成有色化合物，使测定结果偏高

②共存离子与被测组分或显色剂生成无色化合物或发生其它反应，降低了被测组分或显色剂的浓度，使测定结果偏低

③共存离子本身具有颜色

消除：

①加入适当的掩蔽剂，使干扰离子形成无色的化合物

②控制显色条件，消除干扰

③改变干扰离子的价态．

④控制测量条件，如入射光的波长、空白溶液等，以消除某些干扰离子的影响⑤采用适当的分离方法将干扰离子分离、分光光度法的应用：12（1）定性鉴定（2）定量测定微量成份（3）

配合物的组成比的测定（4）光度滴定法

可见光分光光度法紫外-

～200nm为远紫外光，400nm200～400nm为近紫外光）为紫外光（10 101、～紫外吸收光谱有多种表示方法，图形随表示方法不同而异。有以logε作纵坐标，波长为横坐标；有横坐标为波数和频率；有以波长作横坐标，纵坐标分别为摩尔消光系数ε，吸光度和百分透光率的

检测的是分子吸收电磁辐射后引起的电子态的跃迁

测定物质的最大吸收波长和吸光度；初步确定取代基团的种类，乃至结构

2、有机化合物分子中外层价电子跃迁类型σ电子、π电子、n电子（形成单键的σ电子，形成双键的π电子和分子中未成键的孤对电子，称为n电子，也称为p电子）

当有机化合物吸收了紫外光或可见光，分子中的价电子就要跃迁到激发态，其跃迁方式主要有四种类型，即σ→σ*，n→σ*，π→π*,n→π*。各种跃迁所需能量大小为：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n →π*。

A. σ→σ*跃迁主要发生在真空紫外区。

B. π→π* 跃迁吸收的波长较长，孤立的跃迁一般在200nm左右。

C. n→π*跃迁一般在近紫外区（200 －400 nm），吸光强度较小。

D. n→σ* 跃迁吸收波长仍然在（150 －250nm）围。

3、有机化合物结构与紫外信息的关系

（1）200-400nm 无吸收峰：饱和化合物，单烯

（2）270-350 nm有吸收峰：（ε=10-100）醛酮n→π* 跃迁产生的R 带

，芳环的特征吸收（具有精细解构）=200-2000有中等强度的吸收峰（εnm 250-300 ）3（．的B带）

（4）200-250 nm有强吸收峰：（ε=104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230 nm）；不饱和醛酮：K带=230nm ，R带=310-330 nm，260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系

4、紫外吸收光谱中的常用术语

（1）生色团

这类含有π键的不饱和基团称为生色团，由双键或叁键体系组成

常用的跃迁：π→π和n→π跃迁。（均要求有机物分子中含有不饱和基团）＊＊（2）助色团

有一些含有n电子的基团（如—OH、—OR、—NH、—NHR、—X等），它们本身没有生２

色功能（不能吸收λ>200nm的光），但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，

增强生色团的生色能力（吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加），这样的基团称助色团。

（3）红移与蓝移

引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长λmax和吸收强度发生变化，λmax向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移（或紫移）

由于化合物的结构改变或其他效应，使吸收强度即摩尔吸光系数ε增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应。

（4）溶剂效应

紫外吸收光谱中常用己烷、庚烷、环己烷、二氧杂己烷、水、乙醇等作溶剂。有些溶剂，特别是极性溶剂对溶质吸收峰的波长、强度及形状可能产生影响，这种现象称溶剂效应。

5、在有机化合物分析中的应用

（1）定性鉴定

不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。因此，根据化合物的特征吸收峰波长和强度可以进行物质的鉴定

（2）定量测定

许多有机物不仅在紫外光区有特征吸收且在测定浓度围符合朗伯－比耳定律，因而可以进行定量测定。

（3）有机物的结构分析

紫外光谱必须与红外、核磁共振、质谱及化学分析等方法的综合解析一个复杂的有机化合物的结构式。紫外光谱的主要作用是推测分子中是否有某种功能团，说明结构中的共轭关

系，不饱和有机物的结构骨架及化合物的异构情况等。

（4）分子量的测定

对于具有相同生色基团的不同物质，若配制成同样浓度的溶液。则分子量越大者，生色

基因所占的比例越小，吸收强度就越小；反之，分子量越小者，生色基因所占的比例越大，

吸收强度就越大。根据这个原理可测定有机物的分子量。

红外分光光度法

1、红外光谱

样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转

动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。（又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱）

检测的是分子吸收电磁辐射后引起的振动能级跃迁

表征和鉴别化学物种的研究分子的结构和化学键；力常数的测定和分子对称性的判据；方法主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析T~ν来表示红外光谱的表示方法：以T~λ或）cm）=10/λ（波长μmν（波速4-1、红外光区划分2

、红外光谱产生的条件3）辐射能应具有满足物质产生振动跃迁所需的能量（1）辐射与物质之间具有相互耦合作用，产生偶极矩变化，没有偶极矩变化的振动跃迁，2（无红外活性、分子振动4）双原子分子振动（1 （与核间距相比）作周期性简谐振动分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅

?），μ为双原子折合质量k为化学键的力常数（N/cm = mdyn/大，化学k影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k和原子质量。大，化学键的振动波数低键的振动波数高，质量m 分子振动的波数与分子结构（因）和所处的化学环境（外因）有关）多原子分子振动（2，但可将其分解为多多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂）个简正振动来研究各原子在原地作简谐振动且频率及位相相整个分子质心不变、整体不转动、简正振动：同，此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合一类是键角发生变一类是键长发生变化的伸缩振动，简正振动方式基本可分为两大类，)或变形振动。化的弯曲振动(谱峰数常常少于理论计算出的实际上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，理论上，振动数。原因：①存在非活性振动，没有出现分子偶极矩的变化，所以不产生红外吸收带②谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）．

③仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到。在红外光谱中还可V=以上介绍了基本振动所产生的谱峰，即基频峰（±1允许跃迁）观察到其它跃迁谱峰：

泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”、影响基团频率的因素5但分子结构和外部环境因素也对其频率有一定的基团频率主要由化学键的力常数决定。影响。1）部因素（①电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应（移向高k 增加—特征频率增加诱导效应：取代基电负性—静电诱导—电子分布改变—波数）降低—特征频率减电子云密度均化—键长变长—k ②共轭效应(Conjugated effect)：小（移向低波数）共轭，结果类似p-π③中介效应(Mesomeric effect)：孤对电子与多重键相连产生的振动频率的位移和程度取决于它们的净效当诱导与共轭两种效应同时存在时，于共轭效应。应。，使体系能量下降，基团）X-H④氢键效应（：形成氢键使电子云密度平均化（缔合态）伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。两个振动相⑤振动耦合：当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时，互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。）时，二者相互作用而产2A=B⑥费米共振：