Transcript 现代仪器分析简介
第十四章 现代仪器分析简介 Modern Instrumental Analysis 内容提要 原子吸收光谱法 ① 概述 ② 原理 ③ 原子吸收光谱仪 ④ 测量分析方法 2. 荧光分析法 ① 概述 ② 光强度与荧光物质浓度的关系 1. 内容提要 ③ 荧光光谱仪 ④ 定量分析方法及应用 3. 色谱法 ① 色谱法发展简史 ② 色谱仪 ③ 色谱法分离理论 ④ 色谱法中的定性和定量方法 第一节 原子吸收光谱法 一、概述 • 原子吸收光谱法（atomic absorption spectroscopy, AAS）基于自由原子对辐射的吸 收。选择一定波长的辐射光源，使与某一元素 原子的基态和激发态跃迁能级对应，对辐射的 吸收导致基态原子数减少。辐射吸收与基态原 子浓度有关，即与待测元素的浓度相关。通过 测定辐射的量，可获得样品中某元素的含量。 第一节 原子吸收光谱法 二、原理 1. 原子吸收光谱的产生 • 不同元素核外电子从基态跃迁到第一激发态吸收的能 量(E)不同，因而吸收波长()不同： = c/ = hc/h = hc/E 2. 原子吸收测量的基本关系式 • 符合Lambert-Beer定律： A= -lgT =0.4343KNL K为吸收系数，N为自由原子总数，L为吸收层厚度。 第一节 原子吸收光谱法 三、原子吸收光谱仪 1. 光源 广泛使用的是空心阴极灯(hollow cathode lamp) 。 2. 原子化器(atomizer) 原子化器的主要作用是 有效地将样品中待测元素转变成处于基态的 气态原子。它的装置主要包括：喷雾器，雾 化器和燃烧器三部分。 3. 单色器 常用的是平面光栅单色仪。 4. 检测系统 主要由检测器、放大器、对数变换 器、指示仪表组成。 原子吸收光谱仪 第一节 原子吸收光谱法 四、测量分析方法 1. 校准曲线法 • 配制一系列合适浓度的标准溶液，分别测定 吸光度A。以A为纵坐标，浓度或含量c为横坐 标，绘制效准曲线。在相同条件下，测定被 测试样的吸光度，从标准曲线上用内插法求 出未知试样浓度。 第一节 原子吸收光谱法 四、测量分析方法 2. 标准加入法 • 取等量的数份被测试样，第一份不加被测元 素，其余各准确加入已知浓度的被测元素cs1、 cs2、…csn，在相同条件下依次测定吸光度。 做出浓度c与吸光度A的曲线。当被测试样中 若不含被测元素，曲线应通过原点；如果曲 线不通过原点，说明含有被测元素，并且其 外延线与横坐标相交处到原点的距离，即为 试样中被测元素浓度cx。 标准加入法 第一节 原子吸收光谱法 四、测量分析方法 2. 灵敏度和检出限 • 灵敏度(S)定义为标准曲线的斜率 A S c – 检出限(detection limit，L.D)，一般定义为3 倍于噪音电平所对应的待测元素浓度。 c 3 L.D 3. 样品的处理 Am 第二节 荧光分析法 一、概述 • 当物质分子吸收光子能量而被激发，然后从激发 态的最低振动能级返回到基态能级时所发射出的 光称为荧光(fluorescence) • 根据物质的荧光谱线位置及其强度进行物质鉴定 和物质含量测定的方法称为荧光分析法 (fluorometry) 第二节 荧光分析法 一、概述 1. 激发光谱和发射光 谱 • 荧光是从第一激 发态S1的最低振 动能级返回基态 S0的各振动能级 时的光辐射。 第二节 荧光分析法 一、概述 1. 激发光谱和发射光 谱 • 固定发射波长， 测得的光谱称为 荧光激发光谱。 • 固定激发波长， 测得的光谱称为 荧光发射光谱。 激发光谱a和发射光谱b 第二节 荧光分析法 一、概述 2. 荧光光谱的特点 • 斯托克斯位移（Stokes shift） • 荧光发射光谱与激发波长无关 • 吸收光谱与发射光谱呈镜像对称关系 第二节 荧光分析法 一、概述 3. 荧光寿命和荧光效率 • 荧光寿命f ：当除去激发光源，分子荧光强度降 低到激发时最大荧光强度的1/e所需的时间。 • Fo t ln Ft f 荧光效率又称荧光量子产率，发射荧光的光子 数与基态分子吸收激发光的光子数之比： 发射荧光的光子数 Φ 吸收激发光的光子数 第二节 荧光分析法 一、概述 4. 影响物质发光的因素 分子结构 – 分子中须有大的共轭 键；刚性平面结构的分 子荧光效率高；给电子取代基增大荧光强度， 吸电子取代基降低荧光强度。 外部因素 – 升高温度可降低荧光强度；溶剂极性的增加 荧光强度增加。溶剂的粘度减少降低荧光强 度；pH影响弱酸碱荧光物质的荧光强度。 • 荧光熄灭 第二节 荧光分析法 二、光强度与荧光物质浓度的关系 根据Lambert-Beer吸收定律： A= -lg= bc, It = Io10-bc 荧光强度F正比于被荧光物质吸收的 强度Ia 和荧光效率 F = 2.303 Iobc =(2.303 Iob)c F=Kc 第二节 荧光分析法 三、荧光光谱仪 • 光源 • 单色器 • 样品池 • 检测器 第二节 荧光分析法 四、定量分析方法及应用 1. 校准曲线法 2. 比例法 3. 荧光分析法的应用 ① 无机化合物的荧光分析 ② 有机化合物的荧光分析 ③ 其它应用 DNA的荧光效率低，常用荧光分子作为探针 标记DNA。溴化乙锭(EB) 是探测DNA结构 的典型的荧光探针分子，在激发波长546nm， 发射波长590nm具有荧光强度与DNA数量成 正比的特点，可用于定量分析。 第三节 色谱法 一、色谱法发展简史 术语 固定相；色谱柱；流动相；洗脱液 分类 – 根据流动相：气相色谱；液相色谱； 超临界流体色谱法 – 改变固定相的材料：吸附色谱法，分 配色谱法，离子交换色谱法，凝胶色 谱法，生物亲和色谱法等 – 按照固定相的形状：柱色谱法，毛细 管色谱法，平板色谱法。 俄国植物学家 Tsweet 第三节 色谱法 二、色谱仪 第三节 色谱法 • 响应值与时间的关系的色谱图 第三节 色谱法 • 高效液相色谱 第三节 色谱法 • 色谱法分离理论 • (一) 基本术语 (二) 塔板理论 (三) 速率理论 (四) 分离度 第三节 色谱法 • 色谱法中的定性和定量方法 (一) 定性方法 (二) 利用峰面积定量 (三) 色谱法分析中生物样品的预处理