环境监测仪器学习提纲（主要参考书：现代仪器分析 主编 刘约权）仪器分析方法主要分为：光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、其他分析法。色谱分析法名词：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、色谱流出曲线、色谱保留时间、色谱保留体积、死时间、死体积、分配系数K、分配比k、色谱法按两相状态可分为：气相色谱法（以惰性气体为流动相的柱色谱分离技术）和液相色谱法（以液体为流动相的柱色谱分离技术）按分离原理可分为：吸附色谱（利用固定吸附剂表面对各组分吸附能力强弱的不同进行分离的色谱分析法）分配色谱（利用固定液对各组分的溶解能力不同而进行色谱分析的方法）离子交换色谱（利用离子交换剂对各组分的亲和力不同进行分离的色谱分析法）凝胶色谱：（利用某胶体对分子大小、形状不同的组分产生的阻滞作用不同而进行分离的色谱分析法）色谱流出曲线（又称色谱图）是组分在检测器上产生的信号强度对时间（T）所作的图，又叫，是浓度时间曲线。保留时间（tr）指待测组分从进样到出现色谱峰最高点时所需时间。死时间(t m) 指不被固定相吸附或溶解的组分，从进样到柱后出现色谱峰最高点（浓度最大）时所需的时间。调整保留时间（tr）是指扣除死时间的保留时间。保留体积（vr）是指待测组分从进样到出现色谱峰最高点时所消耗的流动相体积。死体积（Vm） 不被固定相滞留组分从进样开始到出现色谱峰最高点时所消耗流动相体积。 调整保留体积（vr）是指扣除死体积的保留体积。分配系数K指在一定温度下，组分在固定相和流动相之间进行分配达平衡时，组分在固定相中的浓度与流动相中的浓度比。分配比k指在一定温度下，组分在固定相和流动相之间达到分配平衡时，组分在两相之间的质量之比。塔板理论：n=L/H，L、H、n之间关系是：当L一定时，H越小，塔板数n越多，混合样品分配次数越多，色谱峰越窄，表示色谱柱分离效能越高。色谱定性分析方法：保留时间（tr）是定性分析的依据（基础）。1、用标准物质对照（保留值法、相对保留值法、加入已知物增加峰高法、双柱法）2、利用保留值指数定性。3、与其它方法结合定性（与化学反应结合、与其它仪器联用）色谱定量计算方法：1、归一化法，内标法、外标法。气相色谱仪装置：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统和检测记录系统。TCD：热导池检测器，FID：氢火焰离子化检测器（对C-H物质有响应）；FDD：火焰光度检测器（对含硫、磷化合物有响应）ECD:电子俘获检测器（只对具有电负性的物质有响应）检测器的主要性能指标：灵敏度、敏感度、线性范围。高效液相色谱仪装置：高压输液泵、梯度淋洗装置、进样装置、色谱柱、检测器。高效液相色谱法根据分离机理的不同可分为五种类型：1、液固吸附色谱（固定相为固体吸附剂）。2、液液分配色谱（固定相为液体）。3、化学键合相色谱是采用化学键合固定相的色谱法）。4、离子交换色谱（固定相为离子交换树脂）。5、凝胶色谱（固定相为多孔性凝胶物质）。正相色谱：固定相是极性的，流动相是非极性的色谱。适于分离极性化合物。反相色谱：固定相是非极性的，流动相是极性的色谱，适于分离极性较弱的化合物。化学键合固定相：利用化学反应方法将固定液键合到载体表面上。电化学分析：名词：指示电极、参比电极、电位分析法、离子选择性电极分析法、TISAB（总离子强度调节缓冲液）、指示电极：电位随溶液中待测离子活（浓）变化的电极。（或称工作电极）。离子选择性电极常用作指示电极（如玻璃电极）参比电极：电极电位恒定，不受溶液组成变化影响的电极。常用的参比电极有甘汞电极，银氯化银电极对电极：起传递信号作用的电极。常用的电极是铂丝电极。离子选择性电极的定量分析可分为两类：1、直接电位法2、电位滴定法玻璃电极结构组成：玻璃膜、内参比溶液HCl、内参比电极Ag-AgCl、电极杆、导线。TISAB：总离子强度调节缓冲剂。由惰性电解质、PH缓冲剂和掩蔽剂组成。有着恒定离子强度，控制溶液PH、消除干扰离子影响等方面的作用。伏安与极谱分析法：以测得电解过程中所得到的电流电压关系曲线（伏安曲线）为基础的电化学分析法。极限扩散电流（id=ksC0）与溶液中离子浓度成正比，这是极谱分析的定量基础。半波电位E1/2 即扩散电流为极限扩散电流一半时滴汞电极的电位。半波电位是一定的，是作为定性分析的依据。极谱分析中的干扰电流及消除方法有：1、 残余电流：进行极谱分析时，外加电压未达到待测物质的分解电压，但仍有微小电流通过电解池，这种电流称为残余电流。消除方法：（1）通过除氧及采用高纯试剂消除。（2）通过作图的方法予以扣除。2、 迁移电流：由于电解池的正极和负极对待分析离子的静电吸引力或排斥力，导致产生的电流称为迁移电流。消除方法：测定前，向电解池中加入大量电解质。3、 极谱极大现象，进行极谱分析时，当电解开始时，随着电压的变化电解电流迅速上升到一个很大的值，而后又迅速回到扩散电流区域，这种现象称为极谱极大现象。消除方法：在测量体系中加入少量的表面活性物质（明胶、聚乙烯醇等），抑制极大现象得到正常极谱波。4、氧波：电解过程中，氧能在电极上还原产生两个极谱波。消除方法：1、往待测液中通入氢气、氮气等电极惰性气体，驱除溶解氧。2、对中性或碱性待测液，可以加亚硫酸钠来还原氧气。3、在强酸性介质中加入碳酸钠生成二氧化碳，或加铁粉生成氢气从而驱除溶液中的氧气。极谱定量分析方法有：标准曲线法、对比法： m标/H标 = mX/HX。光学分析法光吸收定律，也称朗伯-比尔定律 A=KCL光谱按性质和形态可分为线光谱，带光谱和连续光谱。线光谱：是一条条分立的光谱线，是原子产生的（原子光谱）。带光谱：是包含一定频率范围的光谱，谱带连续但不光滑的光谱线，是气态分子产生的。连续光谱：是包含一定波长范围的光谱，谱带连续且光滑的光谱线，是固态分子产生的。原子光谱：气态原子发生能级跃迁时，能发射或吸收一定频率的电磁辐射，经过光谱仪所得到的一条条分立的线光谱，称为原子光谱。分子光谱：处于气态或溶液中的分子发生能级跃迁时，所发射或吸收的是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱，称为分子光谱。吸收光谱：当物质受到光辐射作用时，物质中的分子或原子以及强碍场中的原子核吸收了待定的光子后，由低能态被激发跃迁到高能态，此时如将所吸收的光辐射记录下来，得到的光谱称吸收光谱。发射光谱：吸收了光能处于高能态的原子或分子，其寿命很短，当它们回到基态或较低能态时，能量重新以光辐射形式释放出来，由此获得光谱称为发射光谱。原子线：原子外层电子能级跃迁所产生的谱线叫原子线。离子线：离子的外层电子能级跃迁所产生的谱线。共振线：由各激发态跃迁回到基态时所发射的谱线。第一共振线（主共振线）：在共振线中，从第一激发态跃迁回到基态所发射的谱线。灵敏线：具有一定强度，能标记某元素存在的特征谱线。称为该元素的灵敏线。分析线：用来定性或定量分析的特征谱线组。主共振线=灵敏度=分析线（联系）。原子发射光谱仪主要由：激发光源，分光系统、检测系统组成。激发光源的分类：1、直流电弧。2、交流电弧。3、火花。4、电感耦合等离子体ICP（光源特点：灵敏度高，干扰少，稳定性好，工作线性范围宽，是最有发展前途的光源）。原子发射光谱分析使用的检测系统可分为：摄谱检测系统（摄谱法）和光电检测系统（光电法）。热变宽：（多普勒变宽）：是吸收原子在空间作无规则的热运动所引起的谱线变宽。压力变宽：是吸收原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级轻微变化，使发射或吸收光量子频率改变而导致谱线变宽的现象。场致变宽：由于电场和磁场的影响引起的谱线变宽。锐线光源：指利用同元素原子发射光谱作辐射光源，测量该原子的吸收光谱的光源。峰值吸收法：是指以半宽比吸线的半宽还要小得多锐线光源来代替产生连续光谱的激光器发光源，测量谱线的峰值吸收。火焰原子化器操作简便，原子化条件稳定，应用广，但原子化效率不高。石墨炉原子化器（非火焰原子化器）的原子化效率高，灵敏度高，适用于低含量样品分析，能直接分析液体和固体样品，但操作条件不易控制，稳定性差。原子吸收分析中的干扰可分为电离干扰、化学干扰、物理干扰、光谱干扰四种。（116页）化学干扰的消除：1、加释放剂，使之与干扰元素生面更稳定的难挥发化合物，从而使待测元素从它与干扰元素形成的化合物中释放出来。2、加保护剂（配位剂），使之与待测元素形成稳定的在原子化条件下又易于离解的化合物，阻止了待测元素与干扰元素之间的结合，从而保护待测元素。3、采用化学分离，加入缓冲剂等来消除干扰。电子的跃迁方式主要类型是：n * 、 * 、 n * *能量的大小关系是：n * * n * *发色团： 生色团 ， 能够吸收紫外可见光，产生n * 、 * 跃迁的基团助色团：有些基团本身不能够吸收紫外可见光，但它与发色团相连时，可使发色团产生的吸收峰向长波方向移动，吸收强度增强，这种基团称为助色团。长移：吸收峰向长波方向移动的现象。短移；吸收峰向短波方向移动的现象。紫外可见分光光度仪器的基本构成：光源、单色器、吸收池、检测器。吸收带：吸收峰在紫外可见吸收光谱中的波带位置称作吸收带。一般分为四种：1、R吸收带：由发色团的 n * 跃迁而产生的吸收带。2、K吸收带：由共轭体系 * 跃迁产生的吸收带。3、B吸收带：由芳香族化合物的 * 跃迁产生的精细结构吸收带。4、E吸收带：由芳香族化合物 * 跃迁产生的吸收带。可分E1带和E2带。1、某染料溶液在578nm处，有最大吸收，若该溶液的浓度C=1.110-5molL-1，比色皿厚度L=1cm，用721分光光度计测定时，其吸光度A=0.22。计算：（1）该物质摩尔吸收系数K（2）若比色四厚度L=2cm时，吸光度A为多大？解（1）：已知A=0.22，L=1，C=1.110-5molL-1由公式：A=KCL即 0.22= K1.110-51得 K=2104（2）已知：K=2104， C=1.110-5 ，L=2由公式：A=KCLA=21041.110-52 =0.442、今用极谱法分析测定某矿山尾矿渣里铜元素含量，称取该尾矿渣样品1g，经预处理后用极谱仪测得其极谱波电流高H=10 mA，相同条件下，用含1.5 mg的铜标准溶液用极谱仪测得其报谱波电流高H=30 mA，求尾矿渣试样中铜的百分含量。解：已知尾矿渣样重m=1g =1000 mg，m标=1.5 mg，H标=30 mA HX=10 mA由：m标/H标 = mX/HX 则：1.5/30 = mX/ 10 mX =0.5 mg则尾矿渣里试样中铜的百分含量 =5%3、掌握塔板理论公式意义：n=L/H L、H、n 之间计算关系4、25，用PHs=4.52的标准缓冲溶液测得电池的电动势Es=0.186V，用一来知试液代替标准缓冲溶液，测得电动势Ex=0.056V，求未知试液的PHx值。解：由PHX=4.52，EX=0.056V，ES=0.186V则PHX=4.52+=4.52-2.20=2.32PHx=2.323