新編儀器分析

前言

學(xué)習(xí)、掌握儀器分析方法在培養(yǎng)農(nóng)林科技人才工作中的重要性日漸突出。目前，國(guó)內(nèi)外儀器分析的書籍不少，但適合我國(guó)高等農(nóng)林院校的用書并不多。由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)業(yè)大學(xué)、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京農(nóng)學(xué)院聯(lián)合編寫的這本書，針對(duì)儀器分析在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用，從學(xué)習(xí)及研究工作的需要出發(fā)，精選了其內(nèi)容。它包括常用的光學(xué)、電學(xué)、色譜等方法，也簡(jiǎn)略介紹了一些儀器分析的新進(jìn)展。每種方法以基本原理為主，也簡(jiǎn)要介紹儀器的構(gòu)造和使用。它所引用的儀器大都符合我國(guó)高等農(nóng)林院校目前的實(shí)際。對(duì)各種方法在農(nóng)業(yè)上的利用，給予了恰當(dāng)介紹。這就使得學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之后，在閱讀文獻(xiàn)資料時(shí)，能了解有關(guān)的術(shù)語和數(shù)據(jù)，在實(shí)際工作中也可以恰當(dāng)?shù)剡x擇可以利用的儀器分析手段與方法。我想，這些正是學(xué)習(xí)儀器分析這門課的目的。我們從事基礎(chǔ)課教學(xué)的老師，常常要因調(diào)整新知識(shí)與基礎(chǔ)知識(shí)以及理論與實(shí)際的關(guān)系而進(jìn)行學(xué)時(shí)與內(nèi)容的調(diào)整，并為此煞費(fèi)苦心。過分強(qiáng)調(diào)一方面，會(huì)顧此失彼，適得其反。如強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用，刀下見菜，則著重介紹方法，忽視基本原理，僅能使學(xué)生獲得較狹窄的知識(shí)面；另一方面，在農(nóng)林院校的有限學(xué)時(shí)下，過多地介紹基礎(chǔ)理論，對(duì)實(shí)際應(yīng)用必有所影響。本書對(duì)這一方面的處理是比較恰當(dāng)?shù)?。本書?duì)分子發(fā)光分析法、動(dòng)力學(xué)分析法、離子色譜法、自動(dòng)化分析法各章及光導(dǎo)纖維傳感分析法、免疫分析法、中子活化分析法等內(nèi)容的介紹，在國(guó)內(nèi)其它儀器分析課本中還比較少見。

內(nèi)容概要

本書是《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材》之一，是在長(zhǎng)期教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)情和生產(chǎn)、科研實(shí)際而編寫的。    本書主要介紹了紫外及紅外吸收光譜法、分子吸光和發(fā)光分析法、原子光譜分析法、動(dòng)力學(xué)分析法、電導(dǎo)分析法、庫侖分析法、離子選擇性電極分析法、氣相色譜法、高效液相色譜法、離子色譜法、核磁共振波譜和質(zhì)譜法的基本原理、基本概念、基本計(jì)算及其應(yīng)用。同時(shí)，注意儀器分析的發(fā)展趨勢(shì)，適當(dāng)介紹了儀器分析的前沿理論和技術(shù)，如酶催化動(dòng)力學(xué)分析、細(xì)胞生物電化學(xué)分析、生物質(zhì)譜、原子熒光分析法、高效毛細(xì)管電泳分析、毛細(xì)管電動(dòng)色譜、超臨界流體色譜、生物傳感器分析技術(shù)、流動(dòng)注射分析技術(shù)以及微波壓力溶樣技術(shù)和分析質(zhì)量控制及分析質(zhì)量保證等內(nèi)容。各章均安排有實(shí)驗(yàn)技術(shù)或應(yīng)用，章后有思考題和習(xí)題，書后有附錄。編寫過程中尤其注意內(nèi)容的系統(tǒng)性、科學(xué)性、先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性。    本書可作為高等院校農(nóng)、林、牧、醫(yī)、生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)專業(yè)，以及環(huán)境科學(xué)、食品質(zhì)量與安全、食品科學(xué)等專業(yè)儀器分析課程的教材，也可供化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生、研究生、分析測(cè)試工作者及相關(guān)人員閱讀和參考。

書籍目錄

序言第三版前言第二版前言第一版前言第1章　緒論  1.1　儀器分析的特點(diǎn)和任務(wù)  1.2　儀器分析方法簡(jiǎn)介    1.2.1　光學(xué)分析法    1.2.2　電化學(xué)分析法    1.2.3　分離分析法     1.2.4　其他儀器分析方法和技術(shù)  1.3　分析儀器的組成  1.4　分析儀器的主要性能參數(shù)    1.4.1　精密度    1.4.2　靈敏度    1.4.3　線性范圍    1.4.4　檢出限    1.4.5　選擇性和準(zhǔn)確度    1.5　儀器分析的發(fā)展趨勢(shì)  1.6　分析質(zhì)量控制和分析質(zhì)量保證    1.6.1　分析質(zhì)量控制    1.6.2　分析質(zhì)量保證  思考題與習(xí)題第2章　分子吸光分析法  2.1　光譜分析法導(dǎo)論    2.1.1　分子能級(jí)    2.1.2　光的性質(zhì)  2.2　紫外-可見吸收光譜    2.2.1　紫外-可見吸收曲線    2.2.2　有機(jī)化合物分子的電子躍遷    2.2.3　一些基本概念    2.2.4　無機(jī)化合物分子的電子躍遷  2.3　紫外-可見分光光度計(jì)    2.3.1　儀器的基本組成    2.3.2　儀器的類型  2.4　紫外-可見吸收光譜法的應(yīng)用    2.4.1　定性分析    2.4.2　定量分析  2.5　紅外吸收光譜法    2.5.1　基本原理    2.5.2　紅外光譜定性和定量分析    2.5.3　紅外吸收光譜儀  2.6　實(shí)驗(yàn)技術(shù)    2.6.1　紫外-可見吸收光譜分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)    2.6.2　紅外吸收光譜法實(shí)驗(yàn)技術(shù)  思考題與習(xí)題第3章　分子發(fā)光分析法  3.1　概述  3.2　分子熒光分析法    3.2.1　分子熒光和磷光的產(chǎn)生    3.2.2　分子熒光的性質(zhì)    3.2.3　分子熒光的參數(shù)    3.2.4　熒光強(qiáng)度的主要影響因素    3.2.5　熒光定量分析方法    3.2.6　熒光分光光度計(jì)  3.3　分子磷光分析法    3.3.1　低溫磷光分析    3.3.2　室溫磷光分析  3.4　化學(xué)發(fā)光分析法    3.4.1　化學(xué)發(fā)光分析的基本理論    3.4.2　化學(xué)發(fā)光分析的主要類型    3.4.3　化學(xué)發(fā)光分析儀器    3.4.4　影響液相化學(xué)發(fā)光的主要因素    3.4.5　生物發(fā)光分析法  3.5　實(shí)驗(yàn)技術(shù)……第4章　原子光譜分析法第5章　動(dòng)力學(xué)分析法第6章　電化學(xué)分析導(dǎo)論第7章　離子選擇性電極分析法第8章　色譜分析導(dǎo)論第9章　氣相色譜法第10章　高效液相色譜法及超臨界流體色譜法第11章　高效毛細(xì)管電泳和毛細(xì)管電動(dòng)色譜分析法第12章　核磁共振波譜和質(zhì)譜分析法第13章　生物傳感器分析技術(shù)第14章　其他儀器分析方法與技術(shù)主要參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   分子熒光和磷光通常是基于π*→π、π*→n形式的電子躍遷，這兩類電子躍遷都需要有不飽和官能團(tuán)存在以便提供兀軌道。在光致激發(fā)和去激發(fā)光的過程中，分子中的價(jià)電子可以處在不同的自旋狀態(tài)，常用電子自旋狀態(tài)的多重性（multiplicity）來描述。一個(gè)所有電子自旋都配對(duì)的分子的電子態(tài)稱為單重態(tài)（singletstate），用S表示；在激發(fā)態(tài)分子中，兩個(gè)電子自旋平行的電子態(tài)稱為三重態(tài)（triplet state），用T表示。 電子自旋狀態(tài)的多重性M=2S+1，其中S是電子的總自旋量子數(shù)，它是分子中所有價(jià)電子自旋量子數(shù)的矢量和。如果兩個(gè)價(jià)電子的自旋方向相反，S=（—1/2）+1/2=0，多重性M=1，該分子便處于單重態(tài)。當(dāng)兩個(gè)電子的自旋方向相同時(shí)，S=1，M=3，分子處于三重態(tài)。基態(tài)為單重態(tài)的分子具有最低的電子能，該狀態(tài)用S0表示。S0態(tài)的一個(gè)電子受激躍遷到與它最近的較高分子軌道上且不改變自旋，即成為單重第一激發(fā)態(tài)S1，當(dāng)受到能量更高的光激發(fā)且不改變自旋，就會(huì)形成單重第二電子激發(fā)態(tài)S2。如果電子在躍遷過程中改變了自旋方向，使分子具有兩個(gè)自旋平行的電子，則該分子便處于第一激發(fā)三重態(tài)T1或第二激發(fā)三重態(tài)T2。 對(duì)同一物質(zhì)，所處的多重態(tài)不同其性質(zhì)明顯不同。第一，S態(tài)分子在磁場(chǎng)中不會(huì)發(fā)生能級(jí)的分裂，具有抗磁性，而T態(tài)有順磁性。第二，電子在不同多重態(tài)間躍遷時(shí)需換向，不易發(fā)生，因此，S與T態(tài)間的躍遷概率總比單重與單重間的躍遷概率小。第三，單重激發(fā)態(tài)電子相斥比對(duì)應(yīng)的三重激發(fā)態(tài)強(qiáng)，所以各狀態(tài)能量高低為：S2>T2>S1>T1>S0，T1是亞穩(wěn)態(tài)。第四，受激S態(tài)的平均壽命大約為1.0×10—8S，T2態(tài)的壽命也很短，而亞穩(wěn)的T1態(tài)的平均壽命在10—4～10s。第五，S0→T1形式的躍遷是“禁阻”的，不易發(fā)生，但某些分子的S1態(tài)和T1態(tài)間可以互相轉(zhuǎn)換，且T1→S0形式的躍遷有可能導(dǎo)致磷光光譜的產(chǎn)生。 2.無輻射躍遷 無輻射躍遷包括：振動(dòng)弛豫、內(nèi)轉(zhuǎn)換和系間竄躍。 1）振動(dòng)弛豫 在同一電子能級(jí)內(nèi)，激發(fā)態(tài)分子以熱的形式將多余的能量傳遞給周圍的分子，自己則從高的振動(dòng)能級(jí)回到低的振動(dòng)能級(jí)，這種現(xiàn)象稱為振動(dòng)弛豫（vibrational lever relaxation，VR），產(chǎn)生振動(dòng)弛豫的時(shí)間極為短暫，約為1.0×10—12 S。 2）內(nèi)轉(zhuǎn)換 同一多重態(tài)的不同電子能級(jí)間可發(fā)生內(nèi)轉(zhuǎn)換（internal conversion，IC）。例如，當(dāng)S2的較低振動(dòng)能級(jí)與S1的較高振動(dòng)能級(jí)的能量相當(dāng)而發(fā)生重疊時(shí)，分子有可能從S2的振動(dòng)能級(jí)過渡到S1的振動(dòng)能級(jí)上，這種無輻射去激過程稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換。

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