了得網自然科學_儀器分析(白玲)

內容簡介

本書是高等學校“十二五”規劃教材，根據高等院校化學類及近化學類專業本科生的教學要求以及近年來儀器分析的新發展編寫而成。全書共18章，內容包括紫外?可見分光光度法、紅外吸收光譜法、分子發光分析法、原子發射光譜法、原子吸收光譜法、電位分析法、電解和庫侖分析法、伏安法和極譜法、電導分析法和電分析化學的新進展、氣相色譜法、高效液相色譜法、核磁共振波譜法、質譜法等。分別介紹了上述各類分析方法的基本原理、儀器結構、方法特點及應用範圍。此外，還介紹了計算機在分析儀器中的應用。本書繫統性強，內容全面、新穎、簡潔明了，便於閱讀。

本書可作為高等院校化學、應用化學等化學專業本科生及農學、動物科學、生物工程、環境工程、食品工程等非化學專業本科生開設儀器分析課程的教材，同時也可作為其他分析測試人員的參考書。

第1章緒論1
1?1儀器分析法及其特點1
1?1?1分析化學的發展和儀器分析的產生1
1?1?2儀器分析法的特點2
1?1?3儀器分析與化學分析的關繫2
1?1?4儀器分析的作用和應用領域3
1?1?5儀器分析的發展趨勢3
1?2儀器分析方法的分類4
1?3分析儀器5
1?3?1分析儀器的組成5
1?3?2分析儀器的性能指標6
1?4分析方法的選擇7
思考題與習題8
第2章光譜分析法引論9第1章緒論1

1?1儀器分析法及其特點1

1?1?1分析化學的發展和儀器分析的產生1

1?1?2儀器分析法的特點2

1?1?3儀器分析與化學分析的關繫2

1?1?4儀器分析的作用和應用領域3

1?1?5儀器分析的發展趨勢3

1?2儀器分析方法的分類4

1?3分析儀器5

1?3?1分析儀器的組成5

1?3?2分析儀器的性能指標6

1?4分析方法的選擇7

思考題與習題8

第2章光譜分析法引論9

2?1光學分析法及其分類9

2?1?1發射光譜法9

2?1?2吸收光譜法9

2?1?3散射光譜法10

2?2電磁輻射及電磁波譜10

2?2?1電磁輻射的波動性10

2?2?2電磁輻射的微粒性11

2?2?3電磁波譜11

2?3光譜法儀器12

2?3?1光源12

2?3?2單色器14

2?3?3吸收池18

2?3?4檢測器18

2?3?5讀出裝置20

思考題與習題21

第3章紫外?可見分光光度法23

3?1紫外?可見吸收光譜23

3?1?1分子吸收光譜的形成23

3?1?2有機化合物的紫外?可見光譜24

3?1?3無機化合物的紫外?可見光譜26

3?1?4紫外?可見光譜中的一些常用術語27

3?1?5影響紫外?可見光譜的因素27

3?2吸收光譜的測量——朗伯?比耳定律28

3?2?1透射比和吸光度28

3?2?2朗伯?比耳定律28

3?2?3吸光繫數29

3?2?4偏離朗伯?比耳定律的因素29

3?3紫外?可見分光光度計30

3?3?1主要組成部件30

3?3?2紫外?可見分光光度計的類型31

3?3?3分光光度計的校正32

3?4分析條件的選擇33

3?4?1儀器測量條件33

3?4?2反應條件的選擇33

3?4?3參比溶液的選擇36

3?4?4干擾及消除方法37

3?5紫外?可見分光光度法的應用37

3?5?1定性分析37

3?5?2結構分析41

3?5?3定量分析42

3?5?4絡合物組成及其穩定常數的測定45

3?5?5酸堿離解常數的測定46

3?5?6應用實例47

思考題與習題48

第4章紅外吸收光譜法50

4?1概述50

4?1?1紅外區的劃分及主要應用50

4?1?2紅外吸收光譜法的特點51

4?1?3紅外吸收光譜圖的表示方法52

4?2基本原理52

4?2?1紅外吸收光譜產生的條件52

4?2?2分子的振動53

4?3基團頻率和特征吸收峰57

4?3?1基團頻率區和指紋區58

4?3?2影響基團頻率的因素65

4?4紅外光譜儀器67

4?4?1色散型紅外分光光度計68

4?4?2傅裡葉變換紅外光譜儀70

4?4?3非色散型紅外分光光度計71

4?5試樣的處理和制備71

4?5?1紅外光譜法對試樣的要求71

4?5?2制樣的方法72

4?6紅外光譜法的應用72

4?6?1定性分析73

4?6?2定量分析75

4?6?3紅外光譜法的應用76

4?6?4紅外光譜硬件技術的發展和應用78

4?6?5漫反射傅裡葉變換紅外光譜技術78

4?6?6衰減全反射傅裡葉變換紅外光譜79

4?6?7FTIR與其他技術聯用79

思考題與習題80

第5章分子發光分析法82

5?1分子熒光和磷光分析法82

5?1?1基本原理82

5?1?2熒光和磷光分析儀器88

5?1?3分子熒光定量分析方法90

5?1?4分子熒光分析法的靈敏度91

5?1?5分子熒光分析法的應用92

5?1?6磷光分析法的應用93

5?2化學發光分析法94

5?2?1基本原理94

5?2?2化學發光反應的類型95

5?2?3測量儀器96

5?2?4化學發光分析法的應用96

思考題與習題97

第６章原子發射光譜法99

6?1概述99

6?2基本原理99

6?2?1原子發射光譜的產生99

6?2?2原子能級與能級圖100

6?2?3譜線強度102

6?2?4譜線的自吸與自蝕103

6?3儀器103

6?3?1光源103

6?3?2試樣引入激發光源的方法107

6?3?3試樣的蒸發與光譜的激發108

6?3?4光譜添加劑109

6?3?5分光儀109

6?3?6檢測器109

6?3?7光譜儀110

6?4背景的扣除和基體效應的影響115

6?4?1背景的來源115

6?4?2背景的扣除115

6?4?3基體效應的影響115

6?5分析方法115

6?5?1光譜定性分析115

6?5?2光譜半定量分析117

6?5?3光譜定量分析117

6?6原子發射光譜法的應用119

6?6?1應用領域119

6?6?2應用實例119

思考題與習題119

第7章原子吸收光譜法121

7?1概述121

7?2基本原理121

7?2?1原子吸收光譜的產生121

7?2?2基態原子素含量的關繫122

7?2?3原子吸收譜線的輪廓與變寬122

7?2?4原子吸收線的測量123

7?3原子吸收分光光度計125

7?3?1光源125

7?3?2原子化器126

7?3?3分光繫統128

7?3?4檢測繫統128

7?3?5測定條件的選擇129

7?4干擾及消除方法129

7?4?1物理干擾及消除129

7?4?2化學干擾及消除130

7?4?3電離干擾及消除130

7?4?4光譜干擾及消除130

7?5原子吸收光譜法的分析方法131

7?5?1標準曲線法131

7?5?2標準加入法132

7?6靈敏度與檢出限132

7?6?1靈敏度132

7?6?2檢出限132

7?7原子吸收光譜法的應用133

7?7?1直接原子吸收分析133

7?7?2間接原子吸收分析133

7?7?3原子吸收光譜法的應用實例133

7?8原子熒光光譜法134

7?8?1基本原理134

7?8?2儀器136

7?8?3定量分析方法136

7?8?4干擾及消除136

7?8?5氫化法在原子熒光中的應用137

7?8?6原子熒光光譜法的特點137

思考題與習題137

第8章電分析化學引論139

8?1電分析化學概述139

8?1?1電分析化學方法的分類139

8?1?2電分析化學方法的特點139

8?2化學電池140

8?2?1原電池和電解池140

8?2?2電池的表示方法141

8?3基礎概念與重要術語141

8?3?1電極電位141

8?3?2液體接界電位與鹽橋143

8?3?3極化和過電位144

8?4電極的分類145

8?4?1根據電極反應的機理分類145

8?4?2根據電極所起的作用分類146

思考題與習題147

第9章電位分析法與離子選擇性電極148

9?1電位分析法概述148

9?2離子選擇性電極的構造與分類149

9?2?1離子選擇性電極的基本構造149

9?2?2離子選擇性電極的分類149

9?3離子選擇性電極的膜電位和電極電位149

9?3?1離子選擇性電極的膜電位149

9?3?2離子選擇性電極的電極電位150

9?4離子選擇性電極的性能參數151

9?4?1電位選擇性繫數151

9?4?2線性範圍和檢測下限151

9?4?3響應時間152

9?4?4有效pH值範圍152

9?4?5電極壽命152

9?4?6電極內阻152

9?5幾種常用的離子選擇性電極152

9?5?1pH玻璃電極152

9?5?2氟離子選擇性電極155

9?5?3氣敏電極156

9?5?4酶電極156

9?6直接電位法157

9?6?1測量原理157

9?6?2測量儀器157

9?6?3直接電位法的定量方法158

9?6?4直接電位法的應用159

9?7電位滴定法162

9?7?1電位滴定方法的基本原理及裝置162

9?7?2電位滴定終點的確定方法162

9?7?3自動電位滴定儀164

9?7?4電位滴定法的應用165

思考題與習題166

第10章電解與庫侖分析法168

10?1電解分析法168

10?1?1電解分析的基本原理168

10?1?2電解分析方法和應用170

10?2庫侖分析法173

10?2?1庫侖分析的基本原理和法拉第電解定律173

10?2?2控制電位庫侖分析法174

10?2?3庫侖滴定法176

思考題與習題178

第11章伏安和極譜分析法180

11?1極譜分析法的基本原理180

11?1?1極譜法的裝置180

11?1?2極譜波的形成180

11?1?3極譜過程的特殊性181

11?1?4滴汞電極182

11?1?5極譜波類型182

11?2極譜法的干擾電流及消除方法183

11?2?1殘餘電流183

11?2?2遷移電流184

11?2?3氧波184

11?2?4極譜極大185

11?2?5疊波、前波和氫波185

11?3極譜定量定性方法186

11?3?1擴散電流方程式186

11?3?2影響擴散電流的因素187

11?3?3極譜定性分析依據——半波電位187

11?3?4極譜定量分析189

11?3?5普通極譜分析法的特點及存在問題189

11?4單掃描極譜法190

11?4?1單掃描極譜波的基本電路和裝置190

11?4?2定量分析原理191

11?4?3單掃描極譜法的特點及應用191

11?5循環伏安法191

11?5?1基本原理191

11?5?2應用192

11?6脈衝極譜法193

11?6?1基本原理193

11?6?2特點和應用195

11?7溶出伏安法195

11?7?1陽極溶出伏安法195

11?7?2陰極溶出伏安法196

11?7?3溶出伏安法中的工作電極196

11?8極譜催化波和絡合物吸附波196

11?8?1平行催化波197

11?8?2氫催化波197

11?8?3絡合物吸附波198

思考題與習題198

第12章電導分析法和電分析化學的新進展199

12?1電導分析法199

12?1?1基本原理199

12?1?2電極及測量儀器201

12?1?3直接電導法202

12?1?4電導滴定法203

12?2化學修飾電極203

12?2?1概述203

12?2?2化學修飾電極的類型204

12?2?3化學修飾電極在電分析化學中的應用205

12?3超微電極208

12?3?1概述208

12?3?2超微電極的基本特征208

12?3?3超微電極的應用209

12?4生物電化學傳感器209

12?4?1概述209

12?4?2生物電化學傳感器的類型209

12?4?3生物電化學傳感器的發展210

12?4?4生物電化學傳感器的應用211

思考題與習題213

第13章色譜法引論214

13?1概述214

13?1?1色譜法的發展歷史214

13?1?2色譜法的優點和缺點215

13?1?3色譜法的定義與分類215

13?2色譜流出曲線及有關術語217

13?2?1色譜流出曲線217

13?2?2色譜峰的描述參數217

13?2?3保留值218

13?2?4分配平衡219

13?3色譜法基本原理220

13?3?1塔板理論220

13?3?2速率理論222

13?4分離度224

13?4?1分離度的定義224

13?4?2分離度的計算226

13?5基本色譜分離方程式226

13?5?1基本色譜分離方程式226

13?5?2分離度的優化227

13?6色譜定性和定量分析229

13?6?1色譜定性分析229

13?6?2色譜定量分析231

思考題與習題233

第14章氣相色譜法235

14?1氣相色譜儀235

14?1?1氣相色譜流程235

14?1?2氣相色譜儀的結構235

14?2氣相色譜固定相237

14?2?1氣固色譜固定相237

14?2?2氣液色譜固定相238

14?3氣相色譜檢測器241

14?3?1熱導檢測器241

14?3?2氫火焰離子化檢測器242

14?3?3電子捕獲檢測器243

14?3?4火焰光度檢測器244

14?3?5檢測器的性能指標244

14?4色譜分離操作條件的選擇246

14?4?1柱長246

14?4?2載氣及流速的選擇246

14?4?3柱溫的選擇246

14?4?4載體粒度及篩分範圍247

14?4?5進樣方式及進樣量247

14?5毛細管氣相色譜法簡介247

14?5?1毛細管氣相色譜儀247

14?5?2毛細管色譜柱248

14?5?3毛細管氣相色譜法的基本理論249

14?6氣相色譜法的應用250

思考題與習題252

第15章高效液相色譜法253

15?1概述253

15?1?1與經典液相色譜法比較253

15?1?2與氣相色譜法比較254

15?1?3高效液相色譜法的特點254

15?2高效液相色譜儀255

15?2?1貯液器256

15?2?2高壓輸液泵256

15?2?3進樣裝置261

15?2?4色譜柱262

15?2?5檢測器263

15?2?6餾分收集器267

15?2?7色譜數據處理裝置267

15?3高效液相色譜的固定相和流動相268

15?3?1固定相268

15?3?2流動相268

15?4液?固吸附色譜法269

15?4?1原理269

15?4?2固定相270

15?4?3流動相271

15?5液?液分配色譜法272

15?5?1原理272

15?5?2分類272

15?5?3固定相272

15?5?4流動相272

15?6化學鍵合相色譜273

15?6?1分離原理273

15?6?2固定相274

15?6?3流動相275

15?6?4應用275

15?7離子交換色譜法275

15?7?1原理275

15?7?2離子交換劑276

15?7?3流動相276

15?7?4應用277

15?8尺寸排阻色譜法277

15?8?1原理277

15?8?2固定相278

15?8?3流動相278

15?8?4應用279

15?9色譜分離方法的選擇279

15?10高效液相色譜法的應用實例279

思考題與習題282

第16章核磁共振波譜法283

16?1核磁共振基本原理283

16?1?1核的自旋運動283

16?1?2自旋核在磁場中的行為284

16?1?3核磁共振284

16?1?4弛豫過程285

16?2核磁共振波譜的主要參數286

16?2?1化學位移及影響因素286

16?2?2自旋偶合及自旋分裂289

16?3核磁共振波譜儀290

16?3?1連續波核磁共振譜儀290

16?3?2脈衝?傅裡葉核磁共振譜儀（PFT?NMR）291

16?3?3試樣的制備292

16?4核磁共振波譜法的應用292

16?4?1核磁共振譜圖及圖譜解析292

16?4?2化合物結構鋻定及定量分析294

思考題與習題296

第17章質譜法297

17?1質譜儀297

17?1?1質譜儀的工作原理297

17?1?2質譜儀的主要性能指標298

17?1?3質譜儀的基本結構299

17?2質譜圖及其應用307

17?2?1質譜的表示方法——質譜圖與質譜表307

17?2?2質譜圖中主要離子峰的類型及其應用307

17?2?3同位素離子峰及其應用309

17?2?4質譜定性分析311

17?2?5質譜定量分析312

17?3色譜?質譜聯用技術313

17?3?1氣相色譜?質譜聯用313

17?3?2液相色譜?質譜聯用314

思考題與習題315

第18章計算機在分析儀器中的應用316

18?1計算機與分析儀器316

18?1?1微型電子計算機簡介316

18?1?2計算機與分析儀器的連接方式316

18?1?3模?數與數?模轉換317

18?2計算機與分析數據320

18?2?1多次平均320

18?2?2局部平滑320

18?2?3Fourier 變換321

18?3人工智能與實驗仿真模擬技術323

18?3?1專家繫統323

18?3?2分析儀器自動化324

18?3?3仿真繫統324

18?4計算機在儀器分析中的應用舉例325

18?4?1激光誘導時間分辨熒光325

18?4?2伏安儀326

思考題與習題327

參考文獻328

前言

本書為高等學校“十二五”規劃教材,是根據儀器分析教學大綱的要求，並吸取了近年來國內外儀器分析教材的許多優點編寫而成。為適應21世紀高等院校化學類和非化學類本科專業實驗教學改革的需要，我們增加了電分析化學的新進展、計算機在分析儀器中的應用等內容，以適應國內外儀器分析學科的飛速發展。本書可作為高等院校化學、應用化學等化學專業本科生及農學、動物科學、生物工程、環境工程、食品工程等非化學專業本科生開設儀器分析課程的教材，同時也可作為其他分析測試人員的參考書。
儀器分析涉及學科較多，知識面較廣，我們在編寫中力求精選基本教學內容，理論聯繫實際，強化儀器分析在各專業教學中的基礎作用；注意拓寬知識範疇，反映儀器分析方法的新成果，充分體現教材的科學性、先進性與實用性。本教材符合儀器分析教學要求，繫統性強，內容全面、新穎、簡潔明了，便於閱讀和使用，避免內容上過深、過細和求全。
全書共18章，內容包括紫外?可見分光光度法、紅外吸收光譜法、分子發光分析法、原子發射光譜法、原子吸收光譜法、電位分析法、電解和庫侖分析法、伏安法和極譜法、電導分析法和電分析化學的新進展、氣相色譜法、高效液相色譜法、核磁共振波譜法、質譜法等。介紹了上述各類分析方法的基本原理、儀器結構、方法特點及應用範圍。此外，還介紹了計算機在分析儀器中的應用。為提高學生的專業英語水平，本書用英文標注了章標題和關鍵詞彙，每章附有思考題與習題，書後附有參考文獻。本書為高等學校“十二五”規劃教材,是根據儀器分析教學大綱的要求，並吸取了近年來國內外儀器分析教材的許多優點編寫而成。為適應21世紀高等院校化學類和非化學類本科專業實驗教學改革的需要，我們增加了電分析化學的新進展、計算機在分析儀器中的應用等內容，以適應國內外儀器分析學科的飛速發展。本書可作為高等院校化學、應用化學等化學專業本科生及農學、動物科學、生物工程、環境工程、食品工程等非化學專業本科生開設儀器分析課程的教材，同時也可作為其他分析測試人員的參考書。

儀器分析涉及學科較多，知識面較廣，我們在編寫中力求精選基本教學內容，理論聯繫實際，強化儀器分析在各專業教學中的基礎作用；注意拓寬知識範疇，反映儀器分析方法的新成果，充分體現教材的科學性、先進性與實用性。本教材符合儀器分析教學要求，繫統性強，內容全面、新穎、簡潔明了，便於閱讀和使用，避免內容上過深、過細和求全。

全書共18章，內容包括紫外?可見分光光度法、紅外吸收光譜法、分子發光分析法、原子發射光譜法、原子吸收光譜法、電位分析法、電解和庫侖分析法、伏安法和極譜法、電導分析法和電分析化學的新進展、氣相色譜法、高效液相色譜法、核磁共振波譜法、質譜法等。介紹了上述各類分析方法的基本原理、儀器結構、方法特點及應用範圍。此外，還介紹了計算機在分析儀器中的應用。為提高學生的專業英語水平，本書用英文標注了章標題和關鍵詞彙，每章附有思考題與習題，書後附有參考文獻。

本書由江西農業大學、韶關學院、塔裡木大學、華東理工大學等四所高等院校共同編寫。參加本教材編寫學校的教師均是長期從事儀器分析教學和科研工作的人員，具有豐富的教學經驗和較高的學術水平。參加本書編寫工作的有：江西農業大學白玲（第1章、第7章）、李銘芳（第2章、第3章）、汪小強（第4章、第5章）、吳東平（第6章、第18章）、盧麗敏（第16章）、廖曉寧（第17章），韶關學院郭會時（第8章、第12章）、任健敏（第9章）、焦琳娟（第10章）、陳慧琴（第11章），塔裡木大學劉文傑（第13章）、盧亞玲（第14章）、汪河濱（第15章）、趙儉波（第15章），華東理工大學李賓（第7章）。全書由主編審稿、修改，後由主編通讀、定稿。由於編者水平有限，難免有疏漏欠妥之處，懇請同行專家和使用本書的同學批評指正，以期再版時訂正。

本書在編寫過程中，得到了參編各學校和相關院繫的大力支持和幫助，參閱了一些兄弟院校的教材，並吸收了一些內容，在此表示感謝。同時化學工業出版社的編輯自始至終給予了高度重視與關心，在此全體編寫人員一並表示誠摯的謝意。

編者2013年1月

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