《现代仪器分析方法》PPT课件

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1、单元分析过程分析任务分析要求最佳取样和分析方案取样分离和富集测定结果计算1任务与作用——应用领域农业：水土调查，农产品检验，农药及残留检验工业：产品质量控制，原料分析，过程分析社会活动：毒品检验，刑事侦察，文物鉴定，兴奋剂检测生活：水质分析，食品安全检验，临床化验2结构分析MÖssbauer谱X-射线衍射仪电子能谱紫外-可见光谱荧光光谱红外与拉曼光谱电子顺磁共振谱核磁共振谱质谱3形态分析透射电镜扫描电镜比表面分析粒度分布4热、力、电、磁性能热分析:热重法(TG,DTG)示差扫描量热法(DSC)5波谱分析原理:一定

2、波长的电磁波（光波），作用于被研究物质的分子，引起分子内某种物理量的改变（能级跃迁）.物理量核能级电子能级分子振动-转动能级电子自旋能级核自旋能级6分子体系吸收的电磁辐射的能量，总是等于体系的两个允许状态能级的能量差，可用ΔE表示。与ΔE相匹配的辐射能的波长或频率可表示如：ΔE＝E2－E17电磁波与光谱的关系：范围光区光谱类型跃迁类型10-4～10-2nm-rayMÖssbauer谱核能级跃迁10-2～1nmX-rayX-光电子能谱核内层电子能级100～400nm紫外光区紫外光谱核外层电子（价400～800n

3、m可见光区可见光谱电子或非键电子)2.5～25m红外光区红外光谱分子振动-转动(4000～400cm-1)～1cm微波区微波谱分子转动能级顺磁共振谱电子自旋能级（磁诱导）50～500cm射频区核磁共振谱核自旋能级(600～60MHz,无线电波区）（磁诱导）8X射线发射光谱X射线荧光分析扫描电镜X射线单晶衍射仪X射线多晶衍射9光电子能谱的基本原理是光电效应。当能量为h的单色光照射到样品上，其光子可能被原子内部不同能级的电子所吸收或散射，如果吸收的能量大于电子的结合能，则该电子就会脱离原子成为自由电子而逸出。这些

4、被光子直接激发出来的电子称为光电子，光电子的动能大小不等（与原子的种类和样品表面的信息有关），如果以动能分布为横坐标，相对强度为纵坐标，所得到的谱峰即为光电子能谱。10例:金属铝表面可出现Al2s,Al2p两条谱带氧化或部分氧化,还可出现O1s,C1s谱带11扩展谱12ESR用于有机自由基的研究：在紫外光的照射下，含有少量H2O2的甲醇溶液发生光分解反应的ESR谱如下：13上图表明，在该光分解反应中，有·CH2OH自由基产生，CH2的两个等价质子使未配对电子裂分为三条谱线（相对强度为1:2:1,裂距为17.4G

5、s）；OH中的一个质子又使每一条谱线裂分为两条谱线（相对强度为1:1,裂距为1.15Gs）。ESR谱证明了·CH2OH自由基的存在，该自由基产生的机理：H2O22·OH，CH3OH+·OH·CH2OH+H2O14EPR和NMR是分别研究电子磁矩和核磁矩在外磁场中重新取向所需的能量。EPR的共振频率在微波波段，NMR共振频率在射频波段。EPR的灵敏度比NMR的灵敏度高，EPR检出所需自由基的绝对浓度约在10-8M的数量级。EPR和NMR仪器结构上的差别，前者是恒定频率，采取扫场法，后者是恒定磁场，采取扫频法。E

6、PR和NMR都属磁共振谱，主要的区别15电子顺磁共振的研究对象（两大类）自由基和顺磁性金属离子（大多数过渡金属离子和稀土离子）及其化合物自由基：分子中含有一个未成对电子的物质，如二苯苦基肼基（DPPH），三苯甲基，都有一个未成对电子双基（Biradical）或多基（Polyradical）：在一个分子中含有两个或两个以上未成对电子的化合物，但它们的未成对电子相距较远，相互作用较弱。三重态分子（tripletmolecule）：这种化合物的分子轨道中含有两个未成对电子，且相距很近，彼此之间有很强的相互作用。如氧分子

7、，它们可以是基态或激发态。16过渡金属离子和稀土离子：这类分子在原子轨道中出现未成对电子，如常见的过渡金属离子有Ti3+(3d1)，V3+(3d7)等。固体中的晶格缺陷，一个或多个电子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一个具有单电子的物质，如面心、体心等。具有奇数电子的原子，如氢、氮、碱金属原子。17EPR应用有机自由基的研究：不但能证明自由基的存在，而且能得到分子结构，化学反应机理和反应动力学方面的重要信息。催化剂的研究：能获得催化剂表面的性质及反应机理。生物、医学研究：证明了细胞的代谢过程、酶反应的机理都离不

8、开自由基。除此之外，许多病理的过程如衰老、癌变过程也都离不开自由基。其中很重要的原因就是氧自由基的作用。物理方面：利用EPR对半导体掺杂的研究，可指导采用不同的掺杂技术获取不同性质的半导体。18◆质谱不属波谱范围◆质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量的改变无关◆质谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的谱,谱图与分子结构有关◆质谱法进样量少,灵敏度高,分析速度快◆质谱