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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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。

 

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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