小科普!常见仪器分析的原理及谱图
2021-05-25 15:15:14 作者:新安润咨询 来源:化学品法规前沿 分享至:

仪器分析是利用能直接或间接地表征物质的各种特性(如物理的、化学的、生理性质等)的实验现象,通过探头或传感器、放大器、分析转化器等转变成人可直接感受的已认识的关于物质成分、含量、分布或结构等信息的分析方法。也就是说,仪器分析是利用各种学科的基本原理,采用电学、光学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术探知物质化学特性的分析方法。


仪器分析的分析对象一般是半微量(0.01~0.1g)、微量(0.1~10mg)、超微量(<0.1mg)组分的分析,灵敏度高;而化学分析一般是半微量(0.01~0.1g)、常量(>0.1g)组分的分析,准确度高。


仪器分析大致可以分为:电化学分析法、核磁共振波谱法、原子发射光谱法、气相色谱法、原子吸收光谱法、高效液相色谱法、紫外-可见光谱法、质谱分析法、红外光谱法、其它仪器分析法等。


常见仪器分析的原理及谱图如下:


一、紫外吸收光谱 UV

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分析原理∶吸收紫外光能量,引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法∶相对吸收光能量随吸收光波长的变化


提供的信息∶吸收峰的位置、强度和形状,提供分子中不同电子结构的信息


二、荧光光谱法 FS

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分析原理∶ 被电磁辐射激发后,从最低单线激发态回到单线基态,发射荧光谱图的表示方法∶发射的荧光能量随光波长的变化


提供的信息∶荧光效率和寿命,提供分子中不同电子结构的信息


三、红外吸收光谱法 IR

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分析原理∶吸收红外光能量,引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁


谱图的表示方法∶相对透射光能量随透射光频率变化


提供的信息∶峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率


四、拉曼光谱法 Ram

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分析原理∶ 吸收光能后,引起具有极化率变化的分子振动,产生拉曼散射谱图的表示方法∶ 散射光能量随拉曼位移的变化


提供的信息∶ 峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率


五、核磁共振波谱法 NMR

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分析原理:在外磁场中,具有核磁矩的原子核,吸收射频能量,产生核自旋能级的跃迁


谱图的表示方法:吸收光能量随化学位移的变化


提供的信息:峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数,提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息


仪器分析具有如下优点:


1. 灵敏度高:大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。例如,原子吸收分光光度法测定某些元素的绝对灵敏度可达10-14g。


2、取样量少:化学分析法需用10-1~10-4g,仪器分析试样常在10-2~10-8g。


3、在低浓度下的分析准确度较高:含量在10-5%~10-9%范围内的杂质测定,相对误差低达1%~10%。


4、快速:例如,发射光谱分析法在1min内可同时测定水中48个元素。


5、可进行无损分析:有时可在不破坏试样的情况下进行测定,适于考古、文物等特殊领域的分析。有的方法还能进行表面或微区分析,或试样可回收。


6、能进行多信息或特殊功能的分析:有时可同时作定性、定量分析,有时可同时测定材料的组分比和原子的价态。放射性分析法还可作痕量杂质分析。


7、专一性强:例如,用单晶X衍射仪可专测晶体结构;用离子选择性电极可测指定离子的浓度等。


8、便于遥测、遥控、自动化:可作即时、在线分析控制生产过程、环境自动监测与控制。


9、操作较简便:省去了繁多化学操作过程。随自动化、程序化程度的提高操作将更趋于简化。

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