了得網工業技術_儀器分析(於曉萍)(第二版)

編輯推薦

《儀器分析第二版》是一本全方位數字資源教材，不僅是一本二維碼教材，並且還配備教案、課程課件、實訓報告、配套習題，非常方便師生教學，是一本不可多得的優秀教材。

內容簡介

《儀器分析》(第二版)以工作過程繫統化的理念為編寫指導，以典型項目任務為依托，以儀器的實際分析應用為學習項目，每個學習項目是以一個具體的測試項目為主線，通過知識點撥、知識運用和知識拓展等環節全面介紹了常用儀器分析的基本原理、方法、典型案例以及操作練習等。《儀器分析》(第二版)內容豐富，結構緊湊，圖文並茂，通俗易懂，符合認知規律。項目、任務的選擇均來自生產實踐，具有較強實用性和科學性。每個學習項目中均穿插學習評價習題，便於及時檢查、總結和提高。同時本書還是一本信息化教材，學習知識點時通過掃二維碼和播放AR（增強現實），可以觀看相關內容的動畫、視頻、測試題等，便於學生對重點、難點知識的掌握，進行在線測試。本書可作為高職高專類院校工業分析及其他化工專業類的教材，也可作為成人教育和職業培訓的指導教材，對從事企業生產、分析操作人員和相關工程技術人員也具有一定的參考價值。

作者簡介

於曉萍，揚州工業職業技術學院工業分析教研室主任、教授。1．主要教學多年來一直從事儀器分析、色譜分析、微量組分分析、化工儀器分析等課程教學，並指導學生進行儀器分析綜合實訓。2006～2013年指導學生參加全國化學檢驗工職業技能大賽，取得團體一等獎3次，團體二等獎5次的好成績（共8屆）。多次獲得化工協會授予的優秀指導教師稱號和省教育廳授予的江蘇省職業院校技能大賽先進個人稱號,主持的“基於工作過程繫統化的微量組分分析課程改革實踐與探索”被授予校級教學成果三等獎，多年的教學工作得到學校的肯定，2013年被評為校級教學名師。指導工業分析與檢驗、環境監測專業學生生產實習、項崗實習和畢業設計，所指導學生的畢業論文分別獲得院級優秀畢業論文一等獎和三等獎。2．主要企業經歷2001年擔任江蘇糧滿倉農化有限公司訪問工程師，教學中多次帶領學生去企業實習，並將企業的問題帶回學校研究，先後為江蘇糧滿倉農化有限公司、揚州市興業助劑有限公司、揚州市廣陵區玖玖清洗劑廠解決技術難題五項，被揚州市廣陵區玖玖清洗劑廠聘為高級工程師，所研究的橫向課題通過了大型企業組織的專家論證。3．主要教學研究項目（1）《微量組分分析》校級精品課程，主持人，2012年通過驗收。（2）主編《儀器分析》，校級精品教材，2013年通過驗收。（3）主持省示範建設專業實訓基地—食品、農藥分析實訓分中心基地建設。（4）2006年江蘇省特色專業：工業分析與檢驗專業主要成員。（5）2006年江蘇省現代分析測試中心主要成員。（6）2011年江蘇省示範建設專業：工業分析與檢驗專業主要成員。（7）2011年主持的“基於工作過程繫統化的微量組分分析課程改革實踐與探索”被授予校級教學成果三等獎。（8）2011年主持的《儀器分析》課程教學改革的設計與實踐，被中國石油與化學工業聯合會評為中國化工教育科學研究論文三等獎。4．教材編寫情況參編《環境法規》（化學工業出版社，參編8萬字）、《食品分析與檢驗技術》（化學工業出版社，參編9萬字）、《化學基礎》（化學工業出版社，參編8萬字）。5．發表論文情況以第一作者在中文核心期刊上發表論文：《殺菌懸乳劑中咪鮮胺和丙環唑含量的HPLC法快速分析》、《除草劑中有效成分特丁津、異丙甲草胺含量的HPLC法快速分析》、《精噁唑禾草靈和吡唑解草酯乳油的RP-HPLC法快速分析》、《HPLC法快速分析2，4-滴異辛酯原藥含量》、《殺草懸乳劑中殺草敏含量的HPLC法快速分析》、《高職院校專業導師工作室和企業工作站的構思與實踐》、《種子處理粉劑中吡蟲啉、甲霜靈和福美雙的HPLC法快速分析》、《種衣劑中噻菌靈、粉唑醇和抑霉唑的RP-HPLC法快速分析》、《五氟磺草胺和氟胺磺隆除草油懸浮劑的RP-HPLC法快速分析》。

認識儀器分析（微量組分分析）1

0.1儀器分析的特點1

0.2儀器分析方法的分類1

0.3儀器分析的發展趨勢2

項目1 有色、無色可顯色物質的分析3

任務1.1可見分光光度法的方法認識4

1.1.1概述4

認識儀器分析（微量組分分析）1

0.1儀器分析的特點1

0.2儀器分析方法的分類1

0.3儀器分析的發展趨勢2

項目1 有色、無色可顯色物質的分析3

任務1.1可見分光光度法的方法認識4

1.1.1概述4

1.1.2分光光度法的分類4

1.1.3可見分光光度法的特點4

任務1.2光分析基本原理5

1.2.1光的基本特性5

1.2.2物質對光的選擇性吸收6

1.2.3吸收定律8

1.2.4目視比色法11

任務1.3認識可見分光光度計13

1.3.1儀器的基本組成部件13

操作練習1比色皿成套性及儀器波長準確性的檢查15

1.3.2可見分光光度計的類型及特點17

1.3.3常用可見分光光度計的使用17

任務1.4可見分光光度法18

1.4.1顯色反應和顯色劑18

操作練習2鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵20

1.4.2顯色條件的選擇23

操作練習3鄰二氮菲光度法測鐵條件試驗26

1.4.3測量條件的選擇28

1.4.4定量方法29

操作練習4混合液中Co2 和Cr3 雙組分的光度法測定33

操作練習5差示法測定樣品中高含量鎳36

1.4.5分析誤差38

1.4.6應用39

操作練習6配合物組成的光度測定(一)40

操作練習7配合物組成的光度測定(二)41

項目2 對紫外線有吸收物質的分析49

任務2.1紫外分光光度法的方法認識50

2.1.1神奇的紫外線50

2.1.2紫外分光光度法的認識51

任務2.2認識紫外分光光度計52

2.2.1儀器的基本組成部件52

2.2.2紫外-可見分光光度計的類型及特點53

2.2.3常用紫外-可見分光光度計的使用55

任務2.3紫外分光光度法56

2.3.1概述56

2.3.2方法原理57

2.3.3常見有機化合物紫外吸收光譜60

任務2.4紫外吸收光譜的應用63

2.4.1定性鋻定63

操作練習8紫外吸收光譜定性分析的應用65

2.4.2定量分析66

操作練習9紫外分光光度法測定水中硝酸鹽氮66

操作練習10分光光度法測定蔬菜中維生素C的含量68

操作練習11紫外吸收光譜法測定阿司匹林

腸溶片劑中乙酰水楊酸的含量70

項目3 紅外分光光度法確定有機物的結構77

任務3.1紅外吸收光譜分析法的基礎78

3.1.1紅外線的發現78

3.1.2物質對紅外線的選擇性吸收78

3.1.3紅外吸收光譜的產生78

3.1.4紅外吸收光譜的表示法79

3.1.5紅外光譜法的特點80

3.1.6產生紅外吸收光譜的原因80

3.1.7紅外吸收光譜與分子結構關繫的基本概念83

3.1.8常見官能團的特征吸收頻率88

任務3.2紅外光譜儀91

3.2.1色散型紅外吸收光譜儀92

3.2.2傅裡葉變換紅外吸收光譜儀94

任務3.3常見紅外光譜儀的使用98

3.3.1AVATAR 360型紅外光譜儀的構造特點98

3.3.2AVATAR 360型紅外光譜儀的使用方法98

任務3.4紅外制樣技術99

3.4.1固體樣品制樣99

操作練習12樣品的制備99

3.4.2液體樣品制樣100

3.4.3載樣材料的選擇101

3.4.4鏡面反射光譜技術102

3.4.5漫反射光譜技術102

3.4.6衰減全反射光譜技術102

任務3.5紅外光譜法的應用103

3.5.1定性分析103

操作練習13傅裡葉紅外光譜儀的使用及未知物測定105

3.5.2定量分析106

項目4 原子吸收法對金屬離子的測定111

任務4.1原子吸收光譜法的認識112

4.1.1原子吸收光譜的發現與發展112

4.1.2原子吸收光譜分析過程112

4.1.3原子吸收光譜法的特點和應用範圍113

任務4.2原子吸收光譜法基本原理114

4.2.1共振線和吸收線114

4.2.2譜線輪廓與譜線變寬114

4.2.3原子蒸氣中基態與激發態原子的分配115

4.2.4原子吸收值素濃度的定量關繫116

任務4.3認識原子吸收分光光度計118

4.3.1原子吸收分光光度計的主要部件118

4.3.2原子吸收分光光度計的類型和主要性能124

任務4.4原子吸收光譜法126

4.4.1試樣的制備126

4.4.2標準樣品溶液的配制127

4.4.3測定條件的選擇128

操作練習14石墨爐原子吸收光譜法測定131

4.4.4干擾及其消除技術132

4.4.5定量方法136

操作練習15火焰原子吸收光譜法測定水樣中的鎂136

操作練習16火焰原子吸收光譜法測定水樣中的銅139

操作練習17大米、黃豆素含量的測定140

操作練習18正常人頭發素含量的測定142

4.4.6靈敏度、檢出限和回收率144

項目5 電化學分析法測定物質的含量148

任務5.1電化學分析基礎知識149

5.1.1電化學分析的特點149

5.1.2電化學分析的分類150

5.1.3電化學分析方法介紹150

任務5.2化學電池與電極電位151

5.2.1電化學電池152

5.2.2電極電位152

任務5.3直接電位分析法的應用166

5.3.1pH的測定166

操作練習19水樣pH的測定167

5.3.2離子活度(或濃度)的測定170

操作練習20離子選擇性電極法測定水中氟含量172

操作練習21牙膏中氟含量的測定——工作曲線法175

任務5.4電位滴定分析法178

5.4.1基本原理178

5.4.2電位滴定裝置與測定過程178

5.4.3滴定終點的確定方法179

操作練習22重鉻酸鉀電位滴定法測定鐵181

項目6 氣相色譜對微量組分分析186

任務6.1氣相色譜法的方法原理187

6.1.1色譜法概述187

6.1.2色譜圖及有關術語189

6.1.3氣相色譜法的分離原理191

6.1.4氣相色譜法的特點和應用範圍192

任務6.2認識氣相色譜儀193

6.2.1氣相色譜儀基本構造和分析流程193

6.2.2氣路繫統195

6.2.3進樣繫統198

6.2.4分離繫統201

6.2.5檢測繫統202

6.2.6數據處理繫統和溫度控制繫統205

任務6.3氣相色譜儀常用檢測器208

6.3.1熱導檢測器208

6.3.2氫火焰離子化檢測器211

6.3.3電子捕獲檢測器214

6.3.4火焰光度檢測器215

任務6.4氣相色譜基本理論217

6.4.1塔板理論217

6.4.2速率理論218

6.4.3色譜柱的總分離效能指標——分離度220

任務6.5分離操作條件的選擇222

6.5.1載氣及其流速的選擇222

6.5.2色譜柱的選擇222

6.5.3柱溫的選擇228

6.5.4汽化室溫度的選擇228

6.5.5進樣量與進樣技術229

任務6.6氣相色譜定性分析230

6.6.1利用保留值定性230

6.6.2利用保留指數定性231

6.6.3聯機定性232

任務6.7氣相色譜定量分析234

6.7.1定量分析基礎234

6.7.2定量方法236

操作練習23苯繫物的氣相色譜分析237

操作練習24酒中甲醇含量的測定240

操作練習25乙醇中微量水分的測定243

6.7.3氣相色譜法的應用實例245

項目7 高效液相色譜對微量組分分析250

任務7.1認識高效液相色譜法251

7.1.1高效液相色譜法的由來251

7.1.2高效液相色譜法與經典液相色譜法比較251

7.1.3高效液相色譜法與氣相色譜法比較252

任務7.2高效液相色譜法基本原理252

7.2.1液-固吸附色譜253

7.2.2液-液分配色譜255

7.2.3鍵合相色譜法257

7.2.4凝膠色譜法259

任務7.3認識高效液相色譜儀260

7.3.1儀器工作流程260

7.3.2儀器基本結構260

任務7.4高效液相色譜法269

7.4.1高效液相色譜分析方法建立的一般步驟269

7.4.2定性與定量方法270

操作練習26可樂、咖啡因、茶葉中咖啡因的高效液相色譜分析271

操作練習27飲料中苯甲酸、山梨酸含量的高效液相色譜分析273

項目8 其他儀器的微量組分分析276

任務8.1原子發射光譜法277

8.1.1基本原理277

8.1.2發射光譜分析儀器281

8.1.3實驗技術283

任務8.2毛細管電泳法284

8.2.1基礎知識284

8.2.2毛細管電泳儀基本結構286

任務8.3質譜法286

8.3.1基本原理287

8.3.2質譜計288

任務8.4儀器聯用技術簡介290

8.4.1氣相色譜-質譜聯用290

8.4.2液相色譜-質譜聯用291

8.4.3氣相色譜-傅裡葉變換紅外光譜聯用291

附錄1 標準電極電位表（18～25℃)294

附錄2 某些氧化還原電對的條件電位296

附錄3 一些重要的物理常數298

附錄4 增強現實使用說明299

參考文獻300

前言

第二版前言《儀器分析》版已經出版三年，在三年使用過程中，廣大師生對教材使用反映良好，也有部分老師和學生提出了一些修改建議，筆者按照所收集的意見對教材進行了修改，把“新”和“實用”“適用”有機結合，使本書進一步顯現“新”和“實用”的特點。在保留版編寫內容的繫統性、邏輯性、科學性、先進性、新穎性和實用性的基礎上新添加了二維碼掃描和AR(增強現實)動畫播放功能，加強課本與資源庫之間的關聯度，開發了這本“互聯網資源庫”特色的信息化立體教材，可以讓教師和學生隨時隨地調用資源。修改後的教材主要具有以下特色：1.以工作過程和工作任務設計安排教材內容，以項目化引領教材編寫，真正達到高職高專教改教材的要求，任務實實在在，過程清清楚楚，在做中學，學中做；2.教材結構的安排符合學生認知規律，工作項目主要針對被分析的不同對像選用不同儀器，在每個工作項目中又根據不同分析原理和方法分為若干學習任務；3.教材的項目任務選擇均來自生產實踐，選擇代表性的案例和項目，具有一定的準確性、實用性和科學性；4.教材信息量大、資源全，本教材是“工業分析技術專業教學資源庫”(網址：http：//gyfxjszyk.ypi.edu.cn/)核心課程——“儀器分析”的配套教材。5.使用了二維碼掃描和AR動畫播放功能，其中，將AR技術引入教材，還是一種全新的嘗試，讀者可用手機掃描封面上的二維碼，下載“生動課本”App，當啟用App並用攝像頭對準書中帶有標識的黑白原理圖時，圖片就會像哈利·波特中的魔法圖片一般地動起來，幫助讀者理解儀器原理和其他知識。本教材是“工業分析技術專業教學資源庫”核心課程“儀器分析”的配套教材，同時也是江蘇省在線開放課程“儀器分析”的配套教材，工業分析技術專業教學資源庫（http：//gyfxjszyk.ypi.edu.cn/）、江蘇省在線開放課程網站（http：//jiangsu.icourses.cn/）中有豐富的教學資源，書中所有微課、視頻、動畫及配套資源均可從網上直接下載。進入江蘇省課程中心（愛課程）檢索課程“儀器分析”，也可以進行在線學習。本書的配套資源也可從化學工業出版社教學資源網(www.cipedu. com.cn)上免費下載。本書由揚州工業職業技術學院於曉萍主編，揚州工業職業技術學院丁邦東、江蘇農牧科技職業學院陳圓任副主編，揚州工業職業技術學院龔愛琴、金黨琴、黃永蘭、陳海燕、寧夏工商職業技術學院馬蘭英及揚農化工集團陶鑫、陳娟、範長春參編，揚州工業職業技術學院瀋發治主審。於曉萍負責項目1、項目2、全書的操作練習的編寫，於曉萍和丁邦東共同編寫了項目3，金黨琴編寫了項目4、項目7，丁邦東和龔愛琴共同編寫了項目5，龔愛琴編寫了項目6，丁邦東編寫了項目8，於曉萍和陳圓負責二維碼和AR動畫內容的整理和編排，於曉萍、黃永蘭、寧夏工商職業技術學院馬蘭英和揚農化工集團的陶鑫、陳娟、範長春負責整本書的策劃、編排和統稿。北方仿真軟件技術有限公司、天津渤海職業技術學院、南京科技職業學院、安徽職業技術學院、江蘇省鹽城技師學院、江蘇農牧科技職業學院、寧夏工商職業技術學院、南通農業職業技術學院給予本書編寫以大力支持以及許多寶貴的建議，在此一並表示感謝。由於水平有限，書中難免有缺點和不妥之處，懇請讀者批評指正。編者2017年6月版前言“儀器分析”（“微量組分分析”）是一門實踐性很強的課程。為了適應現代高等職業教育的特點和學生的認知規律，本書從職業教育的特點出發，針對儀器分析對生產原料、中間體和產品分析的職業崗位需求，以儀器分析應用能力的培養為重點，以工作過程繫統化的理念為指導，以典型項目為依托，實現“教、學、做”合一。本書在內容的選取上立足於技能型人纔培養的知識要求，不再對儀器分析理論做過深入的研究，而是主要介紹分析崗位上常用儀器分析的基本原理、方法以及操作練習等知識。在內容的編排上打破傳統教材模式，構建學習項目展開教學，在項目的實施過程中實現知識和技能的學習與訓練，以利於學生今後工作中能很快適應崗位的需要，應用所學知識解決現場遇到的技術問題。本書針對采用分析儀器的不同分為8個學習項目，在每個學習項目中又根據不同測定原理和方法分為若干學習任務。每個學習任務按照知識點撥、知識運用、知識拓展、知識總結評價的順序進行，滿足工作前、工作時、工作後的知識需求。項目1為“有色、無色可顯色物質的分析”，利用有色或者本身無色但是可以通過顯色生成有色物質的顏色與可見光的關繫進行分析；項目2為“對紫外線有吸收物質的分析”，利用物質含有對紫外線有吸收的基團開展分析工作；項目3為“紅外分光光度法確定有機物的結構”，利用紅外光譜儀對物質進行結構分析；項目4為“原子吸收法對金屬離子的測定”，利用火焰和石墨爐原子吸收分光光度計對化合物中的金屬離子開展分析；項目5為“電化學分析法測定物質的含量”，主要利用電化學儀器，采用直接電位法和電位滴定法開展分析工作；項目6為“氣相色譜對微量組分分析”，利用氣相色譜儀對氣態或沸點較低的液、固態混合組分進行分離和定性、定量分析工作；項目7為“高效液相色譜對微量組分分析”，利用先進的高效液相色譜儀對絕大多數的有機混合物開展分離和定性、定量分析工作；項目8為“其他儀器的微量組分分析”，對目前較為前沿和適用的高端分析儀器的分析原理、過程做簡單的介紹，為讀者今後的知識拓展打下一定的基礎。本書內容豐富、結構緊湊、圖文並茂、通俗易懂。本書由揚州工業職業技術學院於曉萍主編，丁邦東副主編，瀋發治主審。於曉萍編寫項目1、項目2和全書的操作練習，於曉萍和丁邦東共同編寫項目3，金黨琴編寫項目4、項目7，丁邦東和龔愛琴共同編寫項目5，龔愛琴編寫項目6，丁邦東編寫項目8。於曉萍和揚農化工集團的劉平負責整本書的策劃、編排和統稿。在編寫過程中得到了安徽職業技術學院、江蘇省鹽城技師學院、江蘇畜牧職業技術學院、揚州職業大學、南通農業職業技術學院的大力支持，並給予了許多寶貴的建議，在此一並表示感謝。由於編者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請讀者批評指正。編者2013年3月

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