目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 分析化學(xué)的定義和作用 1
1.2 儀器分析的分類 1
1.3 儀器分析的特點 2
1.4 儀器的測量過程和基本組成 2
1.5 儀器分析的發(fā)展 3
參考文獻 4
第2章 光譜分析導(dǎo)論 5
2.1 電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用 5
2.1.1 電磁輻射和電磁波譜 5
2.1.2 電磁輻射與物質(zhì)的相互作用 6
2.2 光學(xué)分析法的分類 7
2.2.1 光譜法與非光譜法 7
2.2.2 吸收光譜和發(fā)射光譜 7
2.2.3 原子光譜和分子光譜 8
2.3 光譜分析儀器 9
2.3.1 光源 10
2.3.2 分光系統(tǒng) 11
2.3.3 檢測器 13
2.3.4 信號處理與讀出系統(tǒng) 15
2.3.5 光譜分析儀器的小結(jié) 15
習(xí)題與拓展 16
參考文獻 16
第3章 原子發(fā)射光譜法 17
3.1 原子發(fā)射光譜法的基本原理 17
3.1.1 原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生 17
3.1.2 原子能級與原子光譜項 18
3.1.3 原子能級圖 19
3.1.4 譜線強度 20
3.1.5 譜線的自吸與自蝕 21
3.2 原子發(fā)射光譜儀 21
3.2.1 激發(fā)光源 21
3.2.2 分光系統(tǒng) 25
3.2.3 檢測系統(tǒng) 25
3.2.4 原子發(fā)射光譜儀的類型 26
3.3 原子發(fā)射光譜法的應(yīng)用 28
3.3.1 定性分析 28
3.3.2 半定量分析 29
3.3.3 定量分析 30
3.4 原子發(fā)射光譜法的發(fā)展歷史和趨勢 32
3.4.1 光譜儀的制造與創(chuàng)新 32
3.4.2 分析方法的開發(fā)與進展 33
3.5 原子發(fā)射光譜法的應(yīng)用實例 33
3.5.1 操作及實驗條件 33
3.5.2 數(shù)據(jù)分析 34
習(xí)題與拓展 34
參考文獻 35
第4章 原子吸收光譜法 37
4.1 原子吸收光譜法的基本原理 37
4.1.1 原子吸收光譜的產(chǎn)生 37
4.1.2 基態(tài)原子數(shù)與激發(fā)態(tài)原子數(shù)的關(guān)系 37
4.1.3 原子吸收譜線的輪廓和變寬 38
4.1.4 原子吸收的測量 39
4.2 原子吸收光譜儀 42
4.2.1 光源 42
4.2.2 原子化器 44
4.2.3 分光系統(tǒng) 47
4.2.4 檢測系統(tǒng) 47
4.3 干擾及其消除方法 47
4.3.1 物理干擾 47
4.3.2 化學(xué)干擾 48
4.3.3 電離干擾 48
4.3.4 光譜干擾 49
4.4 原子吸收光譜法的應(yīng)用 51
4.4.1 測量條件的選擇 51
4.4.2 定量分析的方法 52
4.5 靈敏度和檢出限 53
4.5.1 靈敏度 53
4.5.2 檢出限 54
4.6 原子吸收光譜法的發(fā)展歷史和趨勢 54
4.6.1 光譜儀的制造與創(chuàng)新 55
4.6.2 分析方法的開發(fā)與進展 55
4.7 原子吸收光譜法的應(yīng)用實例 56
4.7.1 操作及實驗條件 56
4.7.2 數(shù)據(jù)分析 56
4.8 原子熒光光譜法 56
4.8.1 原子熒光光譜法的基本原理 57
4.8.2 原子熒光光譜儀 58
4.8.3 原子熒光光譜法的應(yīng)用 59
4.8.4 原子熒光光譜法的發(fā)展歷史和趨勢 59
習(xí)題與拓展 60
參考文獻 61
第5章 紫外-可見分光光度法 62
5.1 紫外-可見分光光度法的基本原理和概念 62
5.1.1 吸收光譜的產(chǎn)生 62
5.1.2 電子躍遷類型 63
5.1.3 紫外-可見吸收光譜相關(guān)術(shù)語 66
5.1.4 紫外-可見吸收光譜的影響因素 68
5.1.5 朗伯-比爾定律 70
5.1.6 導(dǎo)致偏離朗伯-比爾定律的因素 72
5.2 紫外-可見分光光度計 75
5.2.1 主要部件 75
5.2.2 分光光度計的類型及光學(xué)參數(shù) 77
5.3 紫外-可見分光光度法的應(yīng)用 79
5.3.1 定性分析 80
5.3.2 結(jié)構(gòu)分析 80
5.3.3 定量分析 81
5.3.4 其他應(yīng)用 85
5.4 紫外-可見分光光度法的發(fā)展概況 86
5.4.1 光譜儀的制造與創(chuàng)新 86
5.4.2 分析方法的開發(fā)與進展 87
5.5 紫外-可見分光光度法的應(yīng)用實例 88
5.5.1 操作及實驗條件 88
5.5.2 數(shù)據(jù)分析 88
習(xí)題與拓展 89
參考文獻 90
第6章 分子發(fā)光光譜法 91
6.1 熒光、磷光的基本原理和概念 91
6.1.1 熒光、磷光的產(chǎn)生 91
6.1.2 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜 93
6.1.3 發(fā)光參數(shù) 94
6.1.4 熒光、磷光與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 95
6.1.5 影響熒光、磷光的外部因素 96
6.1.6 熒光(磷光)的定量分析 98
6.2 熒光與磷光分析儀器 99
6.2.1 光源 100
6.2.2 單色器 100
6.2.3 樣品池 100
6.2.4 光檢測器 100
6.2.5 磷光分析儀器 101
6.3 化學(xué)發(fā)光分析 102
6.3.1 基本原理 102
6.3.2 化學(xué)發(fā)光效率 102
6.3.3 化學(xué)發(fā)光類型 103
6.4 分子發(fā)光分析法的應(yīng)用和發(fā)展 104
6.4.1 分子發(fā)光分析法的應(yīng)用 104
6.4.2 其他發(fā)光分析技術(shù)簡介 105
6.5 分子發(fā)光分析法的應(yīng)用實例 106
6.5.1 操作及實驗條件 106
6.5.2 數(shù)據(jù)分析 107
習(xí)題與拓展 107
參考文獻 108
第7章 紅外光譜法與拉曼光譜法 109
7.1 紅外光譜法的基本原理 109
7.1.1 分子的振動 109
7.1.2 紅外吸收產(chǎn)生的條件 112
7.2 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 113
7.2.1 基團頻率及其影響因素 113
7.2.2 基團的特征吸收峰 118
7.3 有機化合物的典型紅外吸收光譜 120
7.3.1 烴類化合物 120
7.3.2 醇、酚和醚類化合物 124
7.3.3 羰基化合物 126
7.3.4 含氮化合物 129
7.4 紅外光譜儀 131
7.4.1 色散型紅外光譜儀 131
7.4.2 傅里葉變換紅外光譜儀 133
7.5 紅外光譜法的應(yīng)用 136
7.5.1 試樣的制備 136
7.5.2 定性分析 137
7.5.3 定量分析 140
7.6 紅外光譜法的發(fā)展趨勢 140
7.6.1 近紅外光譜 141
7.6.2 特殊紅外測定技術(shù) 142
7.7 紅外吸收光譜法的應(yīng)用實例 143
7.7.1 操作及實驗條件 143
7.7.2 譜圖及處理 143
7.8 激光拉曼光譜法 144
7.8.1 基本原理 145
7.8.2 拉曼光譜儀 149
7.8.3 拉曼光譜應(yīng)用與技術(shù)發(fā)展 151
習(xí)題與拓展 152
參考文獻 154
第8章 核磁共振波譜法 156
8.1 基本原理 156
8.1.1 原子核的自旋與磁矩 156
8.1.2 原子核的自旋能級與共振吸收 157
8.1.3 原子核的自旋弛豫與譜線寬度 158
8.2 化學(xué)位移 159
8.2.1 屏蔽效應(yīng) 159
8.2.2 化學(xué)位移的表示 160
8.2.3 影響化學(xué)位移的因素 160
8.2.4 1H的化學(xué)位移分布范圍 163
8.3 自旋耦合 163
8.3.1 耦合裂分 163
8.3.2 耦合常數(shù) 165
8.3.3 化學(xué)等價與磁等價 166
8.3.4 自旋體系 166
8.3.5 一級譜圖與二級譜圖 167
8.3.6 二級譜圖簡化 167
8.4 核磁共振波譜儀 170
8.4.1 連續(xù)波核磁共振波譜儀 170
8.4.2 脈沖傅里葉變換核磁共振波譜儀 171
8.5 核磁共振氫譜 172
8.5.1 樣品制備與溶劑選擇 172
8.5.2 常見官能團的氫譜譜圖 173
8.5.3 核磁共振氫譜解析 175
8.6 核磁共振碳譜及二維譜 178
8.6.1 核磁共振碳譜簡介 178
8.6.2 化學(xué)位移的影響因素 179
8.6.3 核磁共振碳譜種類 180
8.6.4 13C級數(shù)的確定 182
8.6.5 核磁共振碳譜常見試劑 182
8.6.6 二維譜簡介 183
8.7 NMR的發(fā)展歷史和趨勢 185
8.7.1 NMR的發(fā)展歷史 185
8.7.2 NMR的發(fā)展趨勢 186
8.8 應(yīng)用實例 188
習(xí)題與拓展 190
參考文獻 192
第9章 電化學(xué)分析導(dǎo)論 193
9.1 化學(xué)電池 193
9.1.1 原電池和電解池 194
9.1.2 電池電動勢 195
9.1.3 液接電位與鹽橋 195
9.2 電極電位 196
9.2.1 雙電層的形成 196
9.2.2 標準電極電位與條件電極電位 196
9.2.3 能斯特方程 200
9.3 電極表面的傳質(zhì)過程與反應(yīng)歷程 201
9.3.1 傳質(zhì)過程 201
9.3.2 電極反應(yīng)歷程 202
9.4 電極的極化與過電位 203
9.4.1 電極的極化 203
9.4.2 過電位 204
9.5 電極系統(tǒng)與電極 205
9.5.1 兩電極系統(tǒng)和三電極系統(tǒng) 205
9.5.2 參比電極 205
9.5.3 指示電極 207
9.6 電化學(xué)分析方法的分類和特點 210
9.6.1 基于表面電分析化學(xué)技術(shù)的分類 210
9.6.2 基于所測量的電學(xué)參數(shù)的分類 210
9.6.3 電化學(xué)分析方法的特點 211
習(xí)題與拓展 211
參考文獻 212
第10章 電位分析法 213
10.1 離子選擇性電極 214
10.1.1 離子選擇性電極的分類 214
10.1.2 膜電位 214
10.1.3 離子選擇性電極電位的測量 215
10.2 離子選擇性電極類型及其響應(yīng)機理 216
10.2.1 玻璃電極 216
10.2.2 晶體膜電極 219
10.2.3 流動載體電極 220
10.2.4 氣敏電極 221
10.2.5 生物電極 222
10.3 離子選擇性電極的性能參數(shù) 223
10.3.1 能斯特響應(yīng)、線性范圍、檢出限 223
10.3.2 離子選擇性系數(shù) 224
10.3.3 響應(yīng)時間 224
10.3.4 內(nèi)阻 225
10.3.5 穩(wěn)定性 225
10.4 電位分析方法 225
10.4.1 直接電位法 225
10.4.2 電位滴定法 230
10.5 電位分析法的發(fā)展 232
10.6 電位分析法的應(yīng)用實例 233
10.6.1 實驗操作 233
10.6.2 數(shù)據(jù)處理 233
習(xí)題與拓展 234
參考文獻 235
第11章 極譜和伏安分析法 236
11.1 極譜法的基本原理 236
11.1.1 濃差極化 236
11.1.2 滴汞電極 237
11.2 極譜定量分析 237
11.2.1 擴散電流方程式 237
11.2.2 影響極限擴散電流的因素 239
11.3 單掃描極譜法 241
11.4 方波極譜法 242
11.5 脈沖極譜法 243
11.6 循環(huán)伏安法 245
11.7 極譜法和伏安法的發(fā)展概況 248
11.8 伏安法的應(yīng)用實例 249
11.8.1 操作及實驗條件 249
11.8.2 數(shù)據(jù)分析 250
習(xí)題與拓展 250
參考文獻 251
第12章 電解與庫侖分析法 252
12.1 電解分析的基本原理 252
12.1.1 電解 252
12.1.2 分解電壓和析出電位 253
12.1.3 過電壓和過電位 255
12.2 電解方式 256
12.2.1 控制電位電解法 256
12.2.2 控制電流電解法 257
12.2.3 汞陰極電解法 258
12.3 庫侖分析法 258
12.3.1 法拉第定律 258
12.3.2 控制電位庫侖法 259
12.3.3 控制電流庫侖法 260
12.3.4 微庫侖分析法 263
12.3.5 庫侖滴定法的特點 264
12.3.6 庫侖滴定的應(yīng)用 265
12.4 庫侖分析法的應(yīng)用實例 265
12.4.1 實驗操作 266
12.4.2 數(shù)據(jù)處理 266
習(xí)題與拓展 267
參考文獻 267
第13章 色譜分析導(dǎo)論 268
13.1 色譜的分類 268
13.1.1 按兩相形態(tài)分類 268
13.1.2 按操作形式分類 268
13.1.3 按分離機理分類 269
13.1.4 按流動相的驅(qū)動力分類 269
13.2 色譜過程和流出曲線 269
13.2.1 色譜過程 269
13.2.2 色譜流出曲線及術(shù)語 270
13.3 色譜基本原理 272
13.3.1 兩相分配 272
13.3.2 塔板理論 273
13.3.3 速率理論 277
13.4 色譜分離度與分離條件 279
13.4.1 分離度 279
13.4.2 色譜分離條件 280
13.5 定性與定量分析方法 281
13.5.1 定性分析法 281
13.5.2 定量分析法 282
13.6 色譜法的發(fā)展概況 287
13.6.1 色譜法發(fā)展簡史 287
13.6.2 色譜法發(fā)展趨勢 288
習(xí)題與拓展 290
參考文獻 292
第14章 氣相色譜法 293
14.1 氣相色譜儀 293
14.1.1 氣相色譜流程 293
14.1.2 氣相色譜儀的主要構(gòu)造 293
14.2 固定相和流動相 295
14.2.1 氣-液色譜固定相 295
14.2.2 氣-固色譜固定相 300
14.2.3 載氣 300
14.3 檢測器 300
14.3.1 熱導(dǎo)檢測器 301
14.3.2 氫火焰離子化檢測器 303
14.3.3 電子捕獲檢測器 304
14.3.4 氮磷檢測器 305
14.3.5 火焰光度檢測器 306
14.3.6 檢測器的主要性能指標 306
14.4 氣相色譜速率理論和分離條件的選擇 307
14.4.1 氣相色譜速率理論 307
14.4.2 氣相色譜實驗條件選擇 308
14.4.3 樣品的預(yù)處理 310
14.5 毛細管氣相色譜法 311
14.5.1 毛細管柱的分類 311
14.5.2 毛細管色譜速率理論 312
14.5.3 毛細管氣相色譜儀 313
14.6 應(yīng)用實例 314
14.6.1 樣品處理和衍生化 315
14.6.2 內(nèi)標物溶液制備 315
14.6.3 測定條件 315
14.6.4 結(jié)果分析 316
習(xí)題與拓展 316
參考文獻 317
第15章 高效液相色譜法 319
15.1 高效液相色譜的主要類型及分離原理 319
15.1.1 液-液分配色譜法 320
15.1.2 液-固吸附色譜法 320
15.1.3 離子交換色譜法 320
15.1.4 分子排阻色譜法 321
15.1.5 化學(xué)鍵合相色譜法 321
15.1.6 其他色譜法 322
15.1.7 分離方法的選擇 324
15.2 高效液相色譜的固定相 325
15.2.1 化學(xué)鍵合固定相 325
15.2.2 其他種類固定相 327
15.3 高效液相色譜的流動相 329
15.3.1 流動相的基本要求 329
15.3.2 流動相溶劑的分類及選擇 330
15.4 液相色譜速率方程 332
15.4.1 渦流擴散項 332
15.4.2 分子擴散項 333
15.4.3 傳質(zhì)阻力項 333
15.5 高效液相色譜儀 334
15.5.1 高壓泵 334
15.5.2 梯度洗脫裝置 335
15.5.3 進樣裝置 335
15.5.4 色譜柱 336
15.5.5 檢測器 336
15.6 應(yīng)用實例 340
習(xí)題與拓展 341
參考文獻 343
第16章 毛細管電泳法 344
16.1 概論 344
16.2 毛細管電泳法的基本原理 344
16.2.1 電泳和電泳淌度 344
16.2.2 電滲和電滲流 345
16.2.3 表觀淌度 346
16.3 毛細管電泳的分離原理及影響因素 346
16.3.1 毛細管電泳的分離原理 346
16.3.2 毛細管電泳分離的基本參數(shù) 347
16.3.3 影響毛細管電泳分離的因素 348
16.4 毛細管電泳的分離模式 350
16.4.1 毛細管電泳法的分類 350
16.4.2 毛細管區(qū)帶電泳 350
16.4.3 毛細管膠束電動色譜 352
16.4.4 毛細管凝膠電泳 354
16.4.5 毛細管電色譜 354
16.4.6 其他毛細管電泳模式 355
16.5 毛細管電泳的儀器裝置 357
16.5.1 高壓電源 357
16.5.2 進樣系統(tǒng) 357
16.5.3 毛細管柱 358
16.5.4 檢測器 359
16.6 分析方法及應(yīng)用 360
16.6.1 定性分析方法 360
16.6.2 定量分析方法 360
16.6.3 應(yīng)用 361
16.7 毛細管電泳的發(fā)展概況 362
16.7.1 毛細管電泳發(fā)展簡史 363
16.7.2 毛細管電泳發(fā)展趨勢 363
16.8 應(yīng)用實例 364
習(xí)題與拓展 366
參考文獻 366
第17章 質(zhì)譜法 368
17.1 質(zhì)譜儀 368
17.1.1 質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu) 369
17.1.2 質(zhì)譜儀的主要性能指標 379
17.2 質(zhì)譜中的離子類型 380
17.2.1 分子離子 380
17.2.2 碎片離子 381
17.2.3 同位素離子 383
17.2.4 亞穩(wěn)離子 384
17.2.5 重排離子 384
17.2.6 影響離子穩(wěn)定性和離子峰強度的主要因素 386
17.3 常見有機化合物的質(zhì)譜 387
17.3.1 烴類 387
17.3.2 醇、酚、醚 390
17.3.3 醛和酮 392
17.3.4 羧酸和酯 393
17.3.5 含氮化合物 395
17.4 質(zhì)譜法的應(yīng)用 396
17.4.1 分子離子峰和分子式的確定 396
17.4.2 有機化合物的質(zhì)譜解析 398
17.4.3 質(zhì)譜定量分析 401
17.5 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 402
17.5.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 403
17.5.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 405
17.6 質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用 406
17.7 綜合解析 407
17.7.1 解析程序 407
17.7.2 解析示例 407
17.8 質(zhì)譜的歷史與發(fā)展 409
17.9 應(yīng)用實例 410
習(xí)題與拓展 412
參考文獻 414
第18章 其他分析方法 415
18.1 X射線衍射 415
18.1.1 X射線衍射的基本原理 415
18.1.2 X射線衍射儀 416
18.1.3 X射線衍射的應(yīng)用 417
18.1.4 發(fā)展趨勢 418
18.1.5 應(yīng)用實例 419
18.2 電子能譜分析 419
18.2.1 電子能譜分析的基本原理 420
18.2.2 電子能譜儀 423
18.2.3 分析方法及應(yīng)用 425
18.2.4 發(fā)展趨勢 428
18.2.5 應(yīng)用實例 429
18.3 掃描電子顯微鏡 430
18.3.1 基本原理 430
18.3.2 儀器結(jié)構(gòu) 432
18.3.3 應(yīng)用 433
18.3.4 發(fā)展概況 434
18.3.5 應(yīng)用實例 434
18.4 透射電子顯微鏡 436
18.4.1 透射電子顯微鏡的成像原理與結(jié)構(gòu) 436
18.4.2 透射電子顯微鏡的樣品制備及應(yīng)用 438
18.4.3 透射電子顯微鏡的發(fā)展 439
18.4.4 應(yīng)用實例 440
習(xí)題與拓展 441
參考文獻 442
第19章 信息技術(shù)在分析化學(xué)中的應(yīng)用 443
19.1 優(yōu)化試驗設(shè)計 443
19.1.1 正交試驗法 444
19.1.2 均勻試驗法 445
19.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 446
19.2.1 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計 446
19.2.2 數(shù)據(jù)的圖形描述 447
19.2.3 數(shù)據(jù)標準化 448
19.2.4 數(shù)據(jù)變換 449
19.2.5 光譜信號預(yù)處理 450
19.3 機器學(xué)習(xí)建模 450
19.3.1 主成分分析 451
19.3.2 聚類分析 453
19.3.3 k近鄰法 455
19.3.4 隨機森林 456
19.3.5 支持向量機 457
19.3.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 458
19.3.7 多元線性回歸 459
19.3.8 偏最小二乘 460
19.3.9 深度學(xué)習(xí) 461
19.3.10 依托軟件 462
習(xí)題與拓展 462
參考文獻 463
附錄 464