儀器分析

科學技術的高度發展和進步，給分析化學提出了許多新問題，也促進了分析方法的不斷完善和更新。信息時代的到來，計算機的廣泛使用，使分析化學成為發展和應用各種方法、儀器和策略以獲得有關物質空間、時間方面組成和性質的一門科學，它已從過去以經典的化學分析為主轉變成為現在以儀器分析為主的現代分析方法。儀器分析是一門需要有生物學、材料學、醫學、電子學等各個方面的專業知識的交叉學科，它作為分析化學的重要組成部分也因此越來越受到重視和加強。

南京工業大學理學院長期開設《儀器分析》課程，近年來授課範圍更是擴展到包括全校化工、材料、環境、輕化、安全、製藥、生物工程等各個院系和專業。隨着高等學校教育和改革的深入，培養基礎紮實、知識廣博、能夠理論聯繫實際、有較強動手能力的高素質人才已成為大學教育追求的目標。因此改革教學內容和體系，使其更好地體現基礎內容和專業需要的結合，是非常必要的。

考慮到儀器分析方法、技術和儀器的迅速發展，結合本校各專業的實際情況，本書的編者們在長期教學實踐的基礎上，編寫了這本《儀器分析》教程。作為儀器分析基礎課的教材，編者在系統介紹各種常見分析方法的基礎上，還力圖反映儀器分析的新變化以及各種儀器分析方法在化工、環保、生物及醫學等方面的應用，文字力求簡明扼要，深入淺出，有利於培養學生的自學能力和探索精神。在內容取捨上，考慮本校各有關專業所具有的一些特點，將重點放在工業分析中常見的儀器方法上，介紹了各種方法的基本原理、儀器設備、方法特點及適用範圍，並增加了生物分離中常用的電泳分析、在線分析中常用的流動注射以及近年來應用比較廣泛的聯用技術等內容，體現基礎性、學術性和前沿性的統一。教師在進行教學時可根據不同專業的需要，調整教學內容。本書主要介紹常見儀器分析方法的基本原理、儀器裝置、定性定量方法及適用範圍。全書共14章，內容有：紫外可見吸收光譜法、原子發射光譜分析法、原子吸收光譜分析法、電位分析法、伏安分析法、電泳分析法、氣相色譜法，高效液相色譜法、紅外光譜分析法、核磁共振波譜分析法、質譜分析法、X射線分析法及流動注射分析法。 ^[1] 

1 儀器分析概論

11 分析化學的類別

111 化學分析

112 儀器分析

12 儀器分析法的類別

121 光學分析法

122 電化學分析法

123 熱分析法

124 放射化學分析法

125 質譜法

126 分離分析法

13 儀器分析的進展

2 紫外-可見吸收光譜法

21 光學分析法概述

22 紫外-可見吸收光譜的產生及基本原理

221 物質對光的選擇性吸收

222 朗伯-比耳定律

223 偏離比耳定律的原因

23 分子結構與紫外-可見吸收光譜

231 分子的電子光譜

232 有機化合物分子的電子躍遷和吸收帶

233 影響吸收帶的因素

24 紫外-可見分光光度計

241 單波長單光束分光光度計

242 單波長雙光束分光光度計

243 雙波長分光光度計

25 定性分析

26 定量分析

261 定量測定的條件

262 單組分定量分析

263 多組分混合物中各組分的同時測定

264 分光光度滴定

265 差示分光光度法

266 導數分光光度法

267 雙波長分光光度法

習題

3 原子發射光譜分析法

31 原子發射光譜分析基本理論

311 原子發射光譜的產生

312 譜線的強度

32 原子發射光譜儀

321 主要部件的性能與作用

322 原子發射光譜儀的類型

33 分析方法

331 定性分析

332 半定量分析

333 定量分析

34 原子發射光譜分析的應用和進展

習題

4 原子吸收光譜分析法

41 原子吸收光譜分析基本理論

411 原子吸收光譜的產生

412 原子吸收光譜的譜線輪廓

413 積分吸收與峯值吸收

414 原子吸收測量的基本關係式

42 原子吸收光譜分光光度計

421 光源

422 原子化系統

423 分光系統

424 檢測系統

43 干擾及其消除方法

431 干擾效應

432 背景校正方法

44 原子吸收光譜分析的實驗技術

441 測量條件的選擇

442 分析方法

45 原子吸收光譜分析的應用和進展

習題

5 電位分析法

51 電位分析法的基本原理

511 化學電池

512 電極電位

513 參比電極

514 金屬基電極

515 離子選擇性電極

516 生物傳感器

52 離子選擇性電極的性能指標

521 線性範圍和檢測下限

522 選擇性係數

523 響應時間

524 電極內阻

53 直接電位分析法

531 標準比較法

532 標準曲線法

533 標準加入法

54 電位滴定法

541 電位滴定法基本原理

542 滴定終點的確定

55 電位分析法的應用

習題

6 伏安分析法

61 極譜分析基本原理

611 分解電壓和極化

612 極譜波的產生

613 極譜分析的特殊性

614 影響擴散電流的因素

62 極譜定量分析方法

621 波高測量方法

622 極譜定量方法

623 經典極譜分析法的侷限性

63 現代極譜方法

631 極譜催化波法

632 單掃描極譜法

633 方波極譜

634 脈衝極譜

635 溶出伏安法

636 循環伏安法

習題

7 電泳分析法

71 電泳的基本原理

711 電荷的來源

712 電泳淌度

713 離子強度對電泳的影響

714 電泳焦耳熱

715 影響電泳淌度的其他因素

72 凝膠電泳

721 聚丙烯酰胺凝膠的形成和結構

722 凝膠的分子篩效應

723 蛋白質的電泳行為

724 連續電泳和不連續電泳

725 聚丙烯酰胺凝膠電泳的基本裝置

726 凝膠電泳測定的步驟

73 等電聚焦

731 等電聚焦的基本原理

732 載體兩性電解質

733 凝膠等電聚焦電泳法的基本操作

74 等速電泳

741 等速電泳的基本原理

742 等速電泳基本裝置

743 條件選擇

744 定性定量分析

75 毛細管電泳

751 毛細管電泳基本原理

752 毛細管電泳基本裝置

76 電泳分析的應用

習題

8 氣相色譜法

81 氣相色譜基本原理

811 氣相色譜基本術語

812 塔板理論

813 速率理論

814 分離度

815 分離條件的選擇

82 色譜柱

821 氣固色譜填充柱

822 氣液色譜填充柱

823 毛細管氣相色譜柱

83 氣相色譜檢測器

831 熱導池檢測器

832 氫火焰離子化檢測器

833 電子捕獲檢測器

834 火焰光度檢測器

835 檢測器的性能指標

84 氣相色譜定性方法

841 用已知純物質對照定性

842 利用相對保留值定性

843 利用保留指數定性

844 與其他分析儀器聯用定性

85 氣相色譜定量分析

851 峯面積測量方法

852 定量校正因子

853 幾種常用的定量計算方法

86 氣相色譜新技術

861 全二維氣相色譜

862 裂解色譜法

863 頂空氣相色譜法

864 手性氣相色譜法

87 氣相色譜的應用及發展

871 氣相色譜在石油工業中的應用

872 氣相色譜在環境分析中的應用

873 氣相色譜在食品分析中的應用

習題

9 高效液相色譜法

91 高效液相色譜儀

911 液體輸送系統

912 梯度洗脱裝置

913 進樣系統

914 餾分收集器

915 檢測系統

916 色譜分離系統

92 高效液相色譜固定相和流動相

921 固定相

922 固定相的分類

923 流動相

93 液相色譜的主要類型

931 液-固吸附色譜

932 化學鍵合相色譜

933 反相色譜

934 離子交換色譜

935 凝膠滲透色譜

936 衍生化技術和濃縮柱

937 液相製備色譜

94 高效液相色譜的應用

941 高效液相色譜在石油化工領域的應用

942 高效液相色譜在食品分析中的應用

943 高效液相色譜在生化、醫藥方面的應用

95 紙色譜、薄層色譜和柱色譜分離

951 紙色譜

952 薄層色譜

953 柱層析色譜分離

習題

10 紅外光譜分析法

101 紅外光與紅外吸收光譜

1011 紅外吸收光譜的基本原理

1012 影響紅外吸收光譜的因素

102 有機化合物的紅外吸收光譜

1021 烷烴

1022 烯烴

1023 芳烴

1024 炔烴

1025 醇、酚和烯醇

1026 醚

1027 羰基化合物

1028 胺、氨基酸及其鹽

1029 硝基、亞硝基及其有關化合物

10210 磷酸酯類化合物

10211 其他化合物

103 儀器和實驗方法簡介

1031 紅外光譜儀

1032 樣品製備

1033 傅里葉變換紅外光譜儀簡介

1034 GC-FTIR

104 紅外光譜分析的應用

1041 定性分析

1042 有機化合物的結構鑑定

1043 定量分析

習題

11 核磁共振波譜分析法

111 核磁共振的基本原理

1111 原子核的自旋運動及磁矩

1112 磁場中的自旋核

1113 核磁共振的產生

1114 玻爾茲曼分佈和弛豫過程

112 核磁共振的重要參數

1121 化學位移

1122 自旋-自旋偶合常數

113 核磁共振波譜儀

1131 核磁共振儀的部件

1132 連續波核磁共振儀

1133 傅里葉變換核磁共振儀

114 實驗技術

1141 樣品製備

1142 多重共振與核歐沃豪斯效應

1143 動態核磁共振實驗

115 氫核磁共振譜(1H NMR)的應用

1151 未知物結構鑑定的一般步驟

1152 1H NMR譜化學位移的解析

1153 偶合常數的解析

1154 核磁共振峯的強度

1155 核磁共振譜圖解析示例

116 碳13核磁共振(13C NMR) 

1161 13C NMR譜的特點

1162 13C的化學位移

1163 13C的偶合

1164 碳譜的實驗技術

1165 碳譜的應用及示例

117 核磁共振技術的進展

1171 二維核磁共振介紹

1172 固體高分辨核磁共振譜

1173 核磁成像

習題

12 質譜分析法

121 質譜的基本原理

1211 質譜計的組成

1212 質譜儀器的主要指標

1213 質譜計簡介

1214 質譜的基本方程

1215 離子源的種類

122 質譜裂解表示法

1221 正電荷表示法

1222 電子轉移表示法

1223 主要裂解方式

1224 影響離子丰度的因素

123 質譜中離子的類型

1231 分子離子和分子離子峯的判斷

1232 同位素離子

1233 碎片離子及其斷裂的一般規律

1234 亞穩離子

1235 多電荷離子

124 分子式的確定

1241 同位素峯相對強度法

1242 高分辨質譜法

125 各類有機化合物的質譜

1251 烷烴

1252 烯烴

1253 炔烴

1254 芳烴

1255 醇

1256 酚和芳香醇

1257 醚

1258 滷代物

1259 醛、酮

12510 羧酸

12511 酯

12512 胺

12513 酰胺

126 質譜的解析

1261 利用手冊進行解析

1262 利用質譜解析分子結構

1263 質譜解析實例

127 氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS) 

1271 GC-MS系統

1272 GC-MS聯用中主要的技術問題

1273 GC-MS接口

1274 GC-MS聯用質譜譜庫和計算機檢索

1275 GC-MS聯用技術的應用

128 液相色譜-質譜聯用技術(LC-MS) 

習題

13 X射線分析法

131 X射線的產生

132 X射線衍射分析

1321 X射線的衍射

1322 X射線衍射方法

1323 X射線單色器

133 X射線熒光分析

1331 X射線熒光的產生原理

1332 X射線熒光的獲取和測量

1333 試樣的製備

1334 X射線熒光定性分析

1335 X射線熒光定量分析

134 俄歇電子能譜分析

1341 俄歇電子能譜概述

1342 俄歇電子的產生及其能量

1343 俄歇電子的產額

1344 俄歇電子信號

1345 俄歇電子能譜儀的裝置

1346 俄歇電子能譜的定性分析

1347 俄歇電子能譜的定量分析

1348 俄歇電子能譜的其他應用

135 光電子能譜分析

1351 光電子能譜分析概述

1352 光電子能譜的基本原理

1353 裝置

1354 樣品的製備

1355 測試條件的選擇

1356 光電子能譜的解析及應用

習題

14 流動注射分析法

141 基本原理

1411 基本FIA系統

1412 試樣區帶的分散過程

1413 分散係數

1414 重現混合過程在FIA中的意義

142 儀器裝置及組件

1421 液體傳輸設備

1422 注入閥

1423 反應及連接管道

1424 流通式檢測器

143 分析技術

1431 基本流路和操作模式

1432 合併區帶技術

1433 停流技術

1434 流動注射梯度技術

1435 溶劑萃取分離

144 流動注射分析方法及應用

1441 流動注射分光光度分析

1442 流動注射原子光譜分析

1443 流動注射電化學分析

1444 流動注射發光分析

習題

附錄 各種不同結構的質子的化學位移

參考文獻 ^[1]