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小科普!常见仪器分析的原理及谱图

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10-110-4g,仪器分析试样常在10-210-8g。

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。

 

近年来,仪器分析技术在我国快速发展,广泛应用于食品安全、环境保护、化学化工、制药、生命科学、材料科学等各领域,成为日常工作中非常重要的定性定量分析方法。但因有机化合物种类繁多,裂解规律繁杂不易掌握,在缺乏谱图解析思路和方法的情况下,许多工作人员在拿到谱图后常感到无从下手。若您需要专业的实验室检测服务,请联系我们!

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