分析化学

第一章 绪论
【基本内容】
　　 本章内容包括分析化学的任务和作用；分析化学的发展；分析化学的方法分类（定性分析、定量分析、结构分析和形态分析；无机分析和有机分析；化学分析和仪器分析；常量、半微量、微量和超微量分析；常量组分、微量组分和痕量组分分析）；分析过程和步骤（明确任务、制订计划、取样、试样制备、分析测定、结果计算和表达）；分析化学的学习方法。
【基本要求】
　　 了解分析化学及其性质和任务、发展趋势以及在各领域尤其是药学中的作用；分析方法的分类及分析过程和步骤。

第二章 误差和分析数据处理
【基本内容】
　　 本章内容包括与误差有关的基本概念：准确度与误差，精密度与偏差，系统误差与偶然误差；误差的传递和提高分析结果准确度的方法；有效数字及其运算法则；基本统计概念：偶然误差的正态分布和t分布，平均值的精密度和置信区间，显著性检验（t检验和F检验），可疑数据的取舍；相关与回归。
【基本要求】
　　 掌握准确度与精密度的表示方法及二者之间的关系，误差产生的原因及减免方法，有效数字的表示方法及运算法则；误差传递及其对分析结果的影响。
　　 熟悉偶然误差的正态分布和t分布，置信区间的含义及表示方法，显著性检验的目的和方法，可疑数据的取舍方法，分析数据统计处理的基本步骤。
　　 了解用相关与回归分析处理变量间的关系。

第三章 滴定分析法概论
【基本内容】
　　 本章内容包括滴定分析的基本概念和基本计算；滴定分析的特点，滴定曲线，指示剂，滴定误差和林邦误差计算公式，滴定分析中的化学计量关系，与标准溶液的浓度和滴定度有关的计算，待测物质的质量和质量分数的计算；各种滴定方式及其适用条件；标准溶液和基准物质；水溶液中弱酸（碱）各型体的分布和分布系数；配合物各型体的分布和分布系数；化学平衡的处理方法：质子平衡、质量平衡和电荷平衡。
【基本要求】
　　 掌握滴定反应必须具备的条件；选择指示剂的一般原则；标准溶液及其浓度表示方法；滴定分析法中的有关计算，包括标准溶液浓度的计算、物质的量浓度和滴定度的换算、试样或基准物质称取量的计算、待测物质质量和质量分数的计算；水溶液中弱酸（碱）和配合物各型体的分布和分布系数的含义及分布系数的计算；质子平衡的含义及其平衡式的表达。
　　 熟悉滴定分析中的常用术语：标准溶液，化学计量点，滴定终点，滴定误差及林邦误差公式，滴定突跃，突跃范围，指示剂，指示剂的理论变色点和变色范围；质量平衡和电荷平衡及其平衡式的表达。
　　 了解滴定分析的一般过程和滴定曲线、一般指示剂的变色原理和指示终点的原理；常用的滴定方式。

第四章 酸碱滴定法
【基本内容】
　　 本章内容包括各种酸碱溶液pH值的计算；酸碱指示剂的变色原理和变色范围及其影响因素，常用酸碱指示剂及混合指示剂；强酸（碱）、一元弱酸（碱）、多元酸（碱）的滴定曲线特征，影响其滴定突跃范围的因素及指示剂的选择；一元弱酸（碱）、多元酸（碱）准确滴定可行性的判断；强酸（碱）、一元弱酸（碱）滴定终点误差的计算；酸碱标准溶液的配制与标定；非水溶液中酸碱滴定法基本原理：溶剂的分类，溶剂的性质（离解性、酸碱性、极性、均化效应和区分效应），溶剂的选择；非水溶液中酸的滴定和碱的滴定。
【基本要求】
　　 掌握酸碱指示剂的变色原理、变色范围、影响因素；各种类型酸碱滴定过程中尤其是化学计量点pH的计算，滴定突跃范围，并据此选择恰当的指示剂；各种类型酸、碱能否被准确滴定，多元酸、碱能否分步滴定的判断条件；酸碱滴定分析结果的有关计算和滴定误差的计算；溶剂的酸碱性对溶质酸碱强度的影响，溶剂的均化效应和区分效应，非水酸碱滴定中溶剂的选择，非水溶液中碱的滴定。
　　 熟悉影响各类型滴定曲线的因素；几种常用指示剂的变色范围及终点变化情况。非水溶剂的离解性和极性（介电常数）及其对溶质的影响，非水酸碱滴定常用的标准溶液、基准物质和指示剂。
　　 了解酸碱标准溶液的配制与标定；非水滴定法的特点，非水溶剂的分类，非水溶液中酸的滴定。

第五章 配位滴定法
【基本内容】
　　 本章内容包括配位平衡；EDTA配位化合物的特点，副反应（酸效应、共存离子效应、配位效应）系数的含义及计算，稳定常数及条件稳定常数的概念及计算；配位滴定曲线；金属指示剂；配位滴定中标准溶液的配制和标定；配位滴定的终点误差；配位滴定中酸度的选择和控制，提高配位滴定的选择性；配位滴定的各种方式。
【基本要求】
　　 掌握EDTA配位化合物的特点，副反应（酸效应、共存离子效应、配位效应）系数的意义及计算，稳定常数及条件稳定常数的概念及计算，化学计量点pM’的计算；金属指示剂的作用原理及使用条件，变色点pMt的计算；终点误差的计算，准确滴定的判断式，控制滴定条件以提高配位滴定的选择性。
　　 熟悉影响滴定突跃范围的因素，配位滴定中常用的标准溶液及其标定，常用的金属指示剂。
　　 了解配位滴定曲线，配位滴定的滴定方式。

第六章 氧化还原滴定法
【基本内容】
　　 本章内容包括氧化还原反应及其特点；条件电位及其影响因素；氧化还原反应进行程度的判断；影响氧化还原反应速度的因素；氧化还原滴定曲线及其特点、指示剂；滴定前的试样预处理；碘量法、高锰酸钾法、亚硝酸钠法基本原理及测定条件、指示剂、标准溶液的配制与标定；溴酸钾法、溴量法、重铬酸钾法、铈量法和高碘酸钾法的基本原理。
【基本要求】
　　 掌握条件电位计算及其影响因素，氧化还原反应进行的程度及用于滴定分析的要求；碘量法、高锰酸钾法、亚硝酸钠法的基本原理、测定条件、指示剂、标准溶液配制与标定。氧化还原滴定结果的计算。
　　 熟悉影响氧化还原反应速度的因素，氧化还原滴定曲线及影响电位突跃范围的因素，溴酸钾法和溴量法、重铬酸钾法、铈量法的基本反应及测定条件。
　　 了解滴定前的试样预处理，高碘酸钾法的基本反应及测定条件。

第七章 沉淀滴定法和重量分析法
【基本内容】
　　 本章内容包括银量法的基本原理；三种确定滴定终点的方法，即铬酸钾指示剂法、铁铵矾指示剂法和吸附指示剂法，每种方法的指示终点的原理、滴定条件和应用范围。重量分析法中的沉淀法，沉淀的形态和沉淀的形成；沉淀的完全程度及其影响因素，溶度积与溶解度，条件溶度积；影响沉淀溶解度的主要因素：同离子效应、盐效应、酸效应和配位效应；影响沉淀纯度的因素：共沉淀、后沉淀；沉淀条件的选择：晶形沉淀和无定形沉淀的条件选择；沉淀的滤过、洗涤、干燥、灼烧和恒重；称量形式和结果计算；挥发法，干燥失重。
【基本要求】
　　 掌握银量法中三种确定滴定终点方法的基本原理、滴定条件和应用范围；沉淀溶解度及其影响因素，沉淀的完全程度及其影响因素，溶度积与溶解度，条件溶度积及其计算；重量分析法结果的计算。
　　 熟悉银量法滴定曲线、标准溶液的配制和标定；沉淀重量分析法对沉淀形式和称量形式的要求，晶形沉淀和无定形沉淀的沉淀条件。
　　 了解沉淀的形态和形成过程，沉淀重量分析法的操作过程，挥发法，干燥失重。

第八章 电位法和永停滴定法
【基本内容】
　　 本章内容包括电化学分析法及其分类；化学电池的组成，相界电位，液接电位；指示电极及其分类，常见的参比电极；pH玻璃电极构造、响应机制、Nernst方程式和性能，测量溶液pH的原理和方法，复合pH电极；离子选择电极基本结构、Nernst方程式、选择性系数，电极分类及常见电极、测量方法及测量误差；电化学生物传感器与微电极技术；电位滴定法的原理和特点，确定终点的方法；永停滴定法的原理、I－Ｖ滴定曲线。
【基本要求】
　　 掌握电位法常用指示电极及参比电极的结构、电极反应、电极电位；pH玻璃电极构造、响应机制、Nernst方程式和性能；测定溶液pH的电极、测量原理、方法；电位滴定法的原理及确定终点的方法，永停滴定法的原理及滴定曲线；本章有关计算。
　　 熟悉化学电池组成及分类，离子选择电极响应机制、测量方法、测量误差，离子选择电极结构、分类、常见电极。
　　 了解电化学分析法及其分类，各种类型的电位滴定，电化学生物传感器与微电极技术。

第九章 光谱分析法概论
【基本内容】
　　 本章内容包括电磁辐射及其与物质的相互作用：电磁辐射的概念与特征，波长、波数、频率和能量之间的关系及其计算，电磁波谱的分区，电磁辐射与物质作用的常用术语；光学分析法的分类：非光谱法和光谱法；原子光谱法和分子光谱法；吸收光谱法和发射光谱法；光谱分析仪器的主要部件；分光光度计中常用的光源、分光系统和检测器；光谱分析法的发展概况。
【基本要求】
　　 掌握电磁辐射的能量、波长、波数、频率之间的相互关系；光谱法的分类。
　　 熟悉电磁波谱的分区；分光光度计的主要部件及各类光源、单色器、检测器。
　　 了解光学分析法的分类，原子光谱法、分子光谱法、吸收光谱法和发射光谱法的起源；光谱分析法的发展。

第十章 紫外-可见分光光度法
【基本内容】
　　 本章内容包括紫外-可见分光光度法的基本原理和概念：电子跃迁类型,紫外-可见吸收光谱法中的一些常用术语，吸收带及其与分子结构的关系，影响吸收带的因素，分光光度法的基本定律（朗伯－比尔定律），偏离比尔定律的两大因素；紫外-可见分光光度计的主要部件，仪器类型及光学性能；紫外-可见分光光度分析方法：定性鉴别，纯度检查，单组分定量及多组分定量（计算分光光度法），紫外吸收光谱法用于有机化合物分子结构研究及比色法。
【基本要求】
　　 掌握紫外-可见吸收光谱产生的原因及特征，电子跃迁类型、吸收带的类型、特点及影响因素以及一些基本概念；Lambert-Beer定律的物理意义，成立条件，影响因素及有关计算；紫外-可见分光光度法单组分定量的各种方法，多组分定量的线性方程组法和双波长法。
　　 熟悉紫外-可见分光光度计的基本部件，工作原理及几种光路类型；用紫外-可见分光光度法对化合物进行定性鉴别和纯度检查的方法；多组分定量的其他方法。
　　 了解紫外光谱与有机物分子结构的关系，比色法的原理及应用。

第十一章 荧光分析法
【基本内容】
　　 本章内容包括荧光及其产生，激发光谱和发射光谱及其特征；荧光与分子结构的关系，影响荧光强度的因素；荧光强度与物质浓度的关系，定量分析方法；荧光分光光度计；其他荧光分析技术简介。
【基本要求】
　　 掌握分子荧光的发生过程，激发光谱和发射光谱，荧光光谱的特征，分子结构与荧光的关系；影响荧光强度的因素，荧光定量分析方法。
　　 熟悉分子从激发态返回基态的各种途径，荧光寿命与荧光效率。
　　 了解荧光分光光度计与其他荧光分析技术。

第十二章 红外吸收光谱法
【基本内容】
　　 本章内容包括红外吸收光谱法的基本原理，即分子振动能级和振动形式、红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度、吸收峰的位置、特征峰和相关峰；脂肪烃类、芳香烃类、醇、酚及醚类、含羰基化合物、含氮有机化合物等的典型光谱；红外光谱仪的主要部件及性能；试样的制备；红外光谱解析方法及解析示例。
【基本要求】
　　 掌握振动形式的书写及读音，基团振动形式的表述；红外吸收光谱产生的条件及吸收峰的强度；吸收峰位置的分布规律及影响峰位的因素；基频峰和泛频峰，特征峰和相关峰；常见有机化合物的典型光谱；红外光谱的解析方法。
　　 熟悉振动能级和振动频率；振动自由度；红外光谱仪的性能。
　　 了解红外光谱仪的主要部件及其工作原理；试样的制备。

第十三章 原子吸收分光光度法
【基本内容】
　　 本章内容包括原子吸收分光光度法的基本原理：原子的量子能级，原子在各能级的分布；共振吸收线，谱线轮廓和谱线变宽的影响因素；原子吸收的测量：积分吸收法、峰值吸收法；原子吸收值与原子浓度的关系；原子吸收分光光度计的基本结构及各部件的作用；原子吸收分光光度分析测定条件的选择，干扰与抑制，灵敏度和检出限；定量分析方法。
【基本要求】
　　 掌握基本概念：共振吸收线、半宽度、原子吸收曲线、积分吸收、峰值吸收等；原子吸收值与原子浓度的关系及原子吸收光谱测定原理。
　　 熟悉原子吸收分光光度法的特点；原子在各能级的分布；吸收线变宽的主要原因；原子吸收分光光度计的基本构造，定量分析的三种基本方法。
　　 了解光谱项及能级图；实验条件的选择，干扰与其消除方法。

第十四章 核磁共振波谱法
【基本内容】
　　 本章内容包括核磁共振波谱法的基本原理：原子核的自旋，自旋能级分裂和共振吸收，自旋弛豫；化学位移：屏蔽效应，化学位移的表示，化学位移的影响因素，几类质子的化学位移；自旋偶合和自旋分裂，偶合常数，磁等价，自旋系统的命名，一级和二级图谱；氢谱的峰面积（积分高度）与基团氢核数目的关系；氢谱解析方法；碳谱和相关谱；核磁共振仪。
【基本要求】
　　 掌握核自旋类型和核磁共振波谱法的原理；共振吸收条件，化学位移及其影响因素；自旋偶合和自旋分裂；广义n+1规律；氢谱的峰面积（积分高度）与基团氢核数目的关系；核磁共振氢谱一级图谱的解析。
　　 熟悉自旋系统及其命名原则，常见的质子化学位移以及简单的二级图谱的解析。
　　 了解碳谱及相关谱；核磁共振仪。

第十五章 质谱法
【基本内容】
　　 本章内容包括质谱法的基本原理及特点；质谱仪及其工作原理、主要部件和性能指标；质谱中的主要离子：分子离子，碎片离子，同位素离子，亚稳离子；阳离子裂解类型：单纯开裂和重排开裂；质谱分析法：分子式的测定，有机化合物的结构鉴定；几类有机化合物的质谱及质谱解析；综合波谱解析。
【基本要求】
　　 掌握质谱法的基本原理，分子离子峰的判断依据，不同离子类型在结构分析中的作用，常见阳离子裂解类型及在结构解析中的应用。
　　 熟悉质谱仪主要部件的工作原理，几类有机化合物的质谱及质谱解析的一般步骤，综合波谱解析方法及一般步骤。

第十六章 色谱分析法概论
【基本内容】
　　 本章内容包括色谱分析法及其分类和发展；色谱过程；色谱流出曲线和有关概念：保留值、峰高和峰面积、区域宽度、分离度；分配系数和保留因子，色谱分离的前提；色谱法的分类，各类色谱的分离机制；色谱基本理论：塔板理论，二项式分布和色谱流出曲线方程，速率理论，范第姆特方程及其各项的含义；色谱分析法的发展。
【基本要求】
　　 掌握色谱法的有关概念和各种参数的计算公式，包括保留值：保留时间、保留体积、调整保留时间及体积、死时间及死体积、保留指数，区域宽度：标准差、半峰宽和峰宽；分配系数和保留因子的定义及二者之间的关系，保留时间与分配系数和保留因子的关系；色谱分离的前提；塔板理论，理论塔板高度和理论塔板数；速率理论及影响柱效的各种动力学因素。
　　 熟悉色谱过程；分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱和空间排阻色谱四类基本类型色谱的分离机制、固定相和流动相、影响组分保留行为的因素。
　　 了解色谱法的分类及色谱法的发展。

第十七章 气相色谱法
【基本内容】
　　 本章内容包括气相色谱法的特点；气相色谱仪的组成及工作流程；气液色谱固定液的分类：非极性、中等极性、极性以及氢键型固定液，固定液的选择；载体及其钝化方法；气固色谱用固定相，高分子多孔微球；气相色谱流动相（载气）；检测器及其性能指标，氢焰检测器、热导检测器和电子捕获检测器及其检测原理；气相色谱速率理论；气相色谱实验条件的选择；定性、定量分析方法：归一化法、内标法、外标法和内标对比法；毛细管气相色谱法的特点和实验条件的选择，毛细管气相色谱系统：分流进样和柱后尾吹装置。
【基本要求】
　　 加深对色谱法的基本术语和基本公式的理解和掌握，并能灵活运用。掌握速率理论在气相色谱法中的具体运用，范第姆特方程简式，以及各项在气相色谱法中含义；固定液的分类及选择；分离方程式及分离条件的选择；热导检测器，氢焰离子化检测器；定量方法中归一化法和内标法以及相对重量校正因子的计算。
　　 熟悉范第姆特方程在填充柱和毛细管气相色谱法详细式及含义；气相色谱仪的主要部件，柱温的选择，载气及其选择，检测器的分类以及选择，。
　　 了解气相色谱法的一般流程、分类与特点；高分子多孔微球，载体；毛细管气相色谱法的特点、分类和操作条件；定性分析方法。

第十八章 高效液相色谱法
【基本内容】
　　 本章内容包括高效液相色谱法的主要类型；化学键合相色谱法：正相、反相键合相色谱法和反相离子对色谱法；疏溶剂理论；其他高效液相色谱法：离子色谱法、手性色谱法、亲合色谱法；化学键合相的种类、性质和特点，溶剂强度和选择性，流动相优化方法简介；高效液相色谱中的速率理论；各类高效液相色谱分离条件的选择；分离模式的选择；高效液相色谱仪；定性和定量分析方法。
【基本要求】
　　 掌握反相键合相色谱法的分离机制、保留行为的主要影响因素和分离条件选择；化学键合相的性质、特点和种类及使用注意事项；流动相对色谱分离的影响；HPLC中的速率理论及其对选择实验条件的指导作用；定量分析方法。
　　 熟悉反相离子对色谱法和正相键合相色谱法及其分离条件的选择；高效液相色谱仪的部件；紫外检测器和荧光检测器的检测原理和适用范围。
　　 了解离子色谱法、手性色谱法和亲合色谱法及其常用固定相；溶剂强度和选择性，混合溶剂强度参数的计算和流动相优化方法。

第十九章 平面色谱法
【基本内容】
　　 本章内容包括平面色谱参数：比移值及其与保留因子的关系、相对比移值、分离度和分离数；薄层色谱法及其主要类型；吸附薄层色谱中吸附剂和展开剂及其选择；薄层色谱操作步骤，定性和定量分析；高效薄层色谱法；薄层扫描法；纸色谱法。
【基本要求】
　　 掌握薄层色谱和纸色谱的原理，常用的固定相和流动相（展开剂）；比移值与分配系数、保留因子的关系。吸附薄层色谱中吸附剂和展开剂的选择；薄层色谱中薄层板的种类，显色方法。
　　 熟悉平面色谱法分类，面效参数与分离参数，薄层色谱和纸色谱的操作方法，定性定量分析方法。
　　 了解薄层扫描法，高效薄层色谱法。

第二十章 毛细管电泳法
【基本内容】
　　 本章内容包括毛细管电泳的基础理论：电泳和电泳淌度，电渗和电渗淌度，表观淌度，分离效率和谱带展宽及主要影响因素，分离度；毛细管电泳的几种主要操作模式：毛细管区带电泳，胶束电动毛细管色谱，毛细管凝胶电泳，毛细管电色谱，非水毛细管电泳；毛细管电泳仪器的主要部件。
【基本要求】
　　 掌握毛细管电泳分析的基本理论和基本术语，电泳和电泳淌度，电渗和电渗淌度，表观淌度；毛细管电泳中几种基本的分离模式：毛细管区带电泳、胶束电动毛细管色谱、毛细管电色谱。
　　 熟悉评价分离效果的参数及影响分离的主要因素，操作条件的选择。
　　 了解毛细管电泳仪器的主要组成。

第二十一章 色谱联用分析法
【基本内容】
　　 本章内容包括气相色谱-质谱联用和高效液相色谱-质谱联用的原理，仪器（接口、色谱系统、质谱系统）；毛细管电泳-质谱联用简介；色谱-质谱联用的主要扫描模式及所提供的信息，全扫描：总离子流色谱图、质量色谱图、色谱-质谱三维谱及质谱图，选择离子监测，选择反应监测；色谱-质谱联用分析法的特点；气相色谱-傅立叶变换红外光谱联用；高效液相色谱-核磁共振波谱联用；全二维气相色谱；高效液相色谱-高效液相色谱联用；薄层色谱有关的联用简介。
【基本要求】
　　 掌握色谱-质谱联用的主要扫描模式及所提供的信息，全扫描、选择离子监测、选择反应监测；高效液相色谱-质谱联用的主要接口：电喷雾和大气压化学电离。
　　 熟悉气相色谱-质谱联用的接口技术；全二维气相色谱；高效液相色谱-高效液相色谱联用。
　　 了解色谱-质谱联用分析方法的特点；毛细管电泳-质谱、高效液相色谱—核磁共振波谱联用及薄层色谱有关的联用技术。

章节小结

第2章 误差和分析数据处理

1．基本概念及术语
　　准确度：分析结果与真实值接近的程度，其大小可用误差表示。
　　精密度：平行测量的各测量值之间互相接近的程度，其大小可用偏差表示。
　　系统误差：是由某种确定的原因所引起的误差，一般有固定的方向（正负）和大小，重复测定时重复出现。包括方法误差、仪器或试剂误差及操作误差三种。
　　偶然误差：是由某些偶然因素所引起的误差，其大小和正负均不固定。
　　有效数字：是指在分析工作中实际上能测量到的数字。通常包括全部准确值和最末一位欠准值（有±1个单位的误差）。
　　t分布：指少量测量数据平均值的概率误差分布。可采用t分布对有限测量数据进行统计处理。
　　置信水平与显著性水平： 指在某一t值时，测定值x落在μ±tS范围内的概率，称为置信水平（也称置信度或置信概率），用P表示；测定值x落在μ±tS范围之外的概率（1－P），称为显著性水平，用α表示。
　　置信区间与置信限：系指在一定的置信水平时，以测定结果x为中心，包括总体平均值μ在内的可信范围，即 μ＝x±uσ，式中uσ为置信限。分为双侧置信区间与单侧置信区间。
　　显著性检验：用于判断某一分析方法或操作过程中是否存在较大的系统误差和偶然误差的检验。包括t检验和F检验。
2．重点和难点
　　（1）准确度与精密度的概念及相互关系 准确度与精密度具有不同的概念，当有真值（或标准值）作比较时，它们从不同侧面反映了分析结果的可靠性。准确度表示测量结果的正确性，精密度表示测量结果的重复性或重现性。虽然精密度是保证准确度的先决条件，但高的精密度不一定能保证高的准确度，因为可能存在系统误差。只有在消除或校正了系统误差的前提下，精密度高的分析结果才是可取的，因为它最接近于真值（或标准值），在这种情况下，用于衡量精密度的偏差也反映了测量结果的准确程度。
　　（2）系统误差与偶然误差的性质、来源、减免方法及相互关系 系统误差分为方法误差、仪器或试剂误差及操作误差。系统误差是由某些确定原因造成的，有固定的方向和大小，重复测定时重复出现，可通过与经典方法进行比较、校准仪器、作对照试验、空白试验及回收试验等方法，检查及减免系统误差。偶然误差是由某些偶然因素引起的，其方向和大小都不固定，因此，不能用加校正值的方法减免。但偶然误差的出现服从统计规律，因此，适当地增加平行测定次数，取平均值表示测定结果，可以减小偶然误差。二者的关系是，在消除系统误差的前提下，平行测定次数越多，偶然误差就越小，其平均值越接近于真值（或标准值）。
　　（3）有效数字保留、修约及运算规则 保留有效数字位数的原则是，只允许在末位保留一位可疑数。有效数字位数反映了测量的准确程度，绝不能随意增加或减少。在计算一组准确度不等（有效数字位数不等）的数据前，应采用“四舍六入五留双”的规则将多余数字进行修约，再根据误差传递规律进行有效数字的运算。几个数据相加减时，和或差有效数字保留的位数，应以小数点后位数最少（绝对误差最大）的数据为依据；几个数据相乘除时，积或商有效数字保留的位数，应以相对误差最大（有效数字位数最少）的数据为准，即在运算过程中不应改变测量的准确度。
　　（4）有限测量数据的统计处理与t分布 通常分析无法得到总体平均值μ和总体标准差σ，仅能由有限测量数据的样本平均值和样本标准差S来估计测量数据的分散程度，即需要对有限测量数据进行统计处理，再用统计量去推断总体。由于和S均为随机变量，因此这种估计必然会引进误差。特别是当测量次数较少时，引入的误差更大，为了补偿这种误差，可采用t分布（即少量数据平均值的概率误差分布）对有限测量数据进行统计处理。
　　（5）置信水平与置信区间的关系 置信水平越低，置信区间就越窄，置信水平越高，置信区间就越宽，即提高置信水平需要扩大置信区间。置信水平定得过高，判断失误的可能性虽然很小，却往往因置信区间过宽而降低了估计精度，实用价值不大。在相同的置信水平下，适当增加测定次数n，可使置信区间显著缩小，从而提高分析测定的准确度。
　　（6）显著性检验及注意问题 t检验用于判断某一分析方法或操作过程中是否存在较大的系统误差，为准确度检验，包括样本均值与真值（或标准值）间的t检验和两个样本均值间的t检验；F检验是通过比较两组数据的方差S2，用于判断两组数据间是否存在较大的偶然误差，为精密度检验。两组数据的显著性检验顺序是，先由F检验确认两组数据的精密度无显著性差别后，再进行两组数据的均值是否存在系统误差的t检验，因为只有当两组数据的精密度或偶然误差接近时，进行准确度或系统误差的检验才有意义，否则会得出错误判断。
　　需要注意的是：①检验两个分析结果间是否存在着显著性差异时，用双侧检验；若检验某分析结果是否明显高于（或低于）某值，则用单侧检验；②由于 t与F等的临界值随α的不同而不同，因此置信水平P或显著性水平α的选择必须适当，否则可能将存在显著性差异的两个分析结果判为无显著性差异，或者相反。
　　（7）可疑数据取舍 在一组平行测量值中常常出现某一、两个测量值比其余值明显地偏高或偏低，即为可疑数据。首先应判断此可疑数据是由过失误差引起的，还是偶然误差波动性的极度表现？若为前者则应当舍弃，而后者需用Q检验或G检验等统计检验方法，确定该可疑值与其它数据是否来源于同一总体，以决定取舍。
　　（8）数据统计处理的基本步骤 进行数据统计处理的基本步骤是，首先进行可疑数据的取舍（Q检验或G检验），而后进行精密度检验（F检验），最后进行准确度检验（t检验）。
　　（9）相关与回归分析 相关分析就是考察x与y两个变量间的相关性，相关系数r越接近于±1，二者的相关性越好，实验误差越小，测量的准确度越高。回归分析就是要找出x与y两个变量间的函数关系，若x与y之间呈线性函数关系，即可简化为线性回归。
3．基本计算
　　（1）绝对误差：δ＝x-μ
　　（2）相对误差：相对误差＝(δ/μ)×100% 或 相对误差＝(δ/x)×100%
　　（3）绝对偏差：d = xi－
　　（4）平均偏差：
　　（5）相对平均偏差：
　　（6）标准偏差：或
　　（7）相对标准偏差：
　　（8）样本均值与标准值比较的t 检验：
　　（9）两组数据均值比较的t检验：
　　（10）两组数据方差比较的F检验：（S1>S2）
　　（11）可疑数据取舍的Q检验：
　　（12）可疑数据取舍的G检验：

第三章 滴定分析法概论

一、主要内容
1．基本概念
　　化学计量点：滴定剂的量与被测物质的量正好符合化学反应式所表示的计量关系的一点。
　　滴定终点：滴定终止（指示剂改变颜色）的一点。
　　滴定误差：滴定终点与化学计量点不完全一致所造成的相对误差。可用林邦误差公式计算。
　　滴定曲线：描述滴定过程中溶液浓度或其相关参数随加入的滴定剂体积而变化的曲线。
　　滴定突跃和突跃范围：在化学计量点前后±0.1%，溶液浓度及其相关参数发生的急剧变化为滴定突跃。突跃所在的范围称为突跃范围。
　　指示剂：滴定分析中通过其颜色的变化来指示化学计量点到达的试剂。一般有两种不同颜色的存在型体。
　　指示剂的理论变色点：指示剂具有不同颜色的两种型体浓度相等时，即[In]=[XIn]时，溶液呈两型体的中间过渡颜色，这点为理论变色点。
　　指示剂的变色范围：指示剂由一种型体颜色变为另一型体颜色时溶液参数变化的范围。
　　标准溶液：浓度准确已知的试剂溶液。常用作滴定剂。
　　基准物质：可用于直接配制或标定标准溶液的物质。
2．基本理论
　　（1）溶液中各型体的分布：溶液中某型体的平衡浓度在溶质总浓度中的分数称为分布系数δi。
　　弱酸HnA有n+1种可能的存在型体，即HnA，Hn-1A-……HA(n-1)–和An–。各型体的分布系数的计算：分母为[H+]n+[H+]n-1Ka1+……+[H+]Ka1Ka2+……+Ka(n-1)+Ka1Ka2+……+Kan，而分子依次为其中相应的各项。
　　能形成n级配合物MLn的金属离子在配位平衡体系中也有n+1种可能的存在型体。各型体的分布系数计算：分母为1+β1[L]+ β2[L]2+……+βn[L]n，分子依次为其中相应的各项。
　　（2）化学平衡处理方法：
　　①质量平衡：平衡状态下某一组分的分析浓度等于该组分各种型体的平衡浓度之和。
　　注意：在质量平衡式中，各种型体平衡浓度前的系数等于1摩尔该型体中含有该组分的摩尔数。
　　②电荷平衡：溶液中荷正电质点所带正电荷的总数等于荷负电质点所带负电荷的总数。
　　注意:在电荷平衡方程中，离子平衡浓度前的系数等于它所带电荷数的绝对值；中性分子不包括在电荷平衡方程中。
　　③质子平衡：酸碱反应达平衡时，酸失去的质子数与碱得到的质子数相等。
　　写质子条件式的要点是：
　　a．从酸碱平衡体系中选取质子参考水准（又称零水准），它们是溶液中大量存在并参与质子转移反应的物质。
　　b．根据质子参考水准判断得失质子的产物及其得失的质子数，绘出得失质子示意图（包括溶剂的质子自递反应）。
　　c．根据得、失质子数相等的原则写出质子条件式。质子条件式中应不包括质子参考水准，也不含有与质子转移无关的组分。由于水溶液中的水也参与质子转移，所以水是一个组分。
　　注意：在质子条件式中，得失质子产物平衡浓度前的系数等于其得、失质子数。还可采用质量平衡和电荷平衡导出质子条件式。
3．基本计算
　　（1）滴定分析的化学计量关系：tT + bB = cC + dD，nT/nB=t/b
　　（2）标准溶液配制：cT = mT/( VT×MT)
　　（3）标准溶液的标定：
　　（两种溶液）
　　（B为固体基准物质）
　　（4）被测物质质量：
　　（5）有关滴定度计算：TT/B＝mB/VT
　　（与物质量浓度的关系）
　　（6）林邦误差公式：
　　pX为滴定过程中发生变化的与浓度相关的参数，如pH或pM；
　　ΔpX为终点pXep与计量点pXsp之差即ΔpX＝pXep–pXsp；
　　Kt为滴定反应平衡常数即滴定常数；
　　c与计量点时滴定产物的总浓度csp有关。
二、重点和难点
（一）滴定分析
　　本章介绍了各种滴定分析过程和概念、滴定曲线和指示剂的一般性质。在学习滴定分析各论之前，本章能起到提纲挈领的作用；在学习各论之后，它又是各章的总结。有关问题有待在其后各章的学习中加深理解。
　　滴定曲线是以加入的滴定剂体积（或滴定百分数）为横坐标，溶液中组分的浓度或其有关某种参数（如pH、电极电位等）为纵坐标绘制的曲线。滴定曲线一般可以分为三段，其中在化学计量点前后±0.1%（滴定分析允许误差）范围内，溶液浓度或性质参数（如酸碱滴定中的pH）的突然改变称为滴定突跃，突跃所在的范围称为突跃范围。一般滴定反应的平衡常数越大，即反应越完全，滴定突跃就越大，滴定越准确。
　　虽然大部分滴定（酸碱滴定、沉淀滴定、配位滴定）曲线的纵坐标都是溶液中组分（被测组分或滴定剂）浓度的负对数，但为了把氧化还原滴定（以溶液的电极电位为纵坐标）包括在内，因而选用某种“参数”为纵坐标。还应当指出，本章描述的只是滴定曲线的一种形式，即随着标准溶液的加入，“参数”（如pH）升高。实际还有与此相反的滴定曲线，如以酸标准溶液滴定碱时，随着酸的加入，溶液的pH值降低。
（二）滴定分析计算
　　滴定分析计算是本章的重点，本章学习的计算公式，可用于各种滴定分析法。
　　1．滴定分析计算的一般步骤
　　①正确写出滴定反应及有关反应的反应方程式。②找出被滴定组分与滴定剂之间的化学计量关系（摩尔数比）。③根据计算关系和有关公式进行正确计算。
　　2．滴定分析计算应注意的问题
　　（1）找准化学计量关系：反应物之间的计量关系是滴定分析计算的基础。对于比较简单的一步反应，由反应式即可看出计量关系。对于步骤比较多的滴定分析，如返滴定、置换滴定和间接滴定，则需逐步分析各反应物间的计量关系，然后确定待分析组分与标准溶液间的计量关系。
　　（2）各物理量的单位（量纲）：一般，质量m的单位为g，摩尔质量M的单位为g/mol，n的单位为mol，体积V的单位为L，但在滴定分析中常以ml为单位，因此计算时需将ml转换成以L为单位，或将
g转换成以mg为单位。
　　（3）摩尔数比和物质的量相等两种方法的比较：因为物质的量浓度与物质的基本单元密切相关，因此进行滴定分析计算时要特别注意物质的基本单元。教材采用摩尔数比的计算方法，在此方法中，物质的基本单元就是反应方程式中的分子式，其摩尔质量就是通常的分子量，反应物之间的摩尔数比就是反应式中的系数之比。如果采用物质的量相等（等物质的量）的方法进行计算，即计量点时两反应物的物质的量相等，则需要注意，这时物质的基本单元要根据具体化学反应来决定，一般来说，在酸碱滴定中得失一个质子的单元或氧化还原滴定中得失一个电子的单元为基本单元。
（三）分布系数和化学平衡
1．水溶液中溶质各型体的分布和分布系数
　　在平衡体系中，一种溶质往往以多种型体存在于溶液中。其分析浓度是溶液中该溶质各种型体平衡浓度的总和，平衡浓度是某型体的浓度，以符号[ ]表示。分布系数是溶液中某型体的平衡浓度在该溶质总浓度中所占的分数，又称为分布分数，即：δi＝[i]/C。
　　（1）弱酸（碱）分布系数：决定于该酸（碱）的性质（即Ka或Kb）和溶液的酸度，而与总浓度无关。
　　（2）配位平衡中各型体（各级配合物）的分布系数与配合物本身的性质（累积稳定常数）及[L]的大小有关。对于某配合物，βi值是一定的，因此，δi值仅是[L]的函数。M离子各型体MLi的平衡浓度均可由下式求得：
　　[MLi]＝δiCM
　　通过学习学生应该能自己推导出其他体系（如弱碱溶液）中的各型体分布。学习分布系数的目的是为后续几章的副反应系数（如酸效应系数、配位效应系数等）奠定基础。
2．化学平衡
　　包括质量平衡、电荷平衡和质子平衡，其中质子平衡是学习的重点，这为酸碱滴定中溶液pH计算奠定基础。
　　质子平衡：当酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数与碱得到的质子数相等。
　　写出质子条件式的要点是：①选取溶液中大量存在并参与质子转移反应的物质为质子参考水准（又称零水准）。②找出得失质子的产物及其得失质子的物质的量。③根据得失质子的量相等的原则写出质子条件式。质子条件式中不包括质子参考水准本身，也不含有与质子转移无关的组分。

第四章 酸碱滴定法

1．基本概念
　　（1）混合指示剂：两种或两种以上指示剂相混合，或一种指示剂与另一种惰性染料相混合。利用颜色互补原理，使终点颜色变化敏锐。
　　（2）滴定反应常数（Kt）：是滴定反应平衡常数。强碱（酸）滴定强酸（碱）：Kt＝1/Kw＝1014；强碱（酸）滴定弱酸（碱）：Kt＝Ka(b) /Kw。Kt值越大，该滴定反应越完全，滴定突跃越大。
　　（3）滴定曲线：以滴定过程中溶液pH值的变化对滴定体积（或滴定百分数）作图而得的曲线。
　　（4）滴定突跃：化学计量点附近（±0.1%）pH的突变。
　　（5）滴定误差：滴定终点与化学计量点不一致引起的误差，与指示剂的选择有关。
　　（6）质子溶剂：能给出质子或接受质子的溶剂。包括酸性溶剂、碱性溶剂和两性溶剂。
　　（7）无质子溶剂：分子中无转移性质子的溶剂。包括偶极亲质子溶剂和惰性溶剂。
　　（8）均化效应和均化性溶剂：均化效应是指当不同的酸或碱在同一溶剂中显示相同的酸碱强度水平；具有这种作用的溶剂称为均化性溶剂。
　　（9）区分效应和区分性溶剂：区分效应是指不同的酸或碱在同一溶剂中显示不同的酸碱强度水平；具有这种作用的溶剂称为区分性溶剂。
2．基本原理
　　（1）酸碱指示剂的变色原理：指示剂本身是一类有机弱酸（碱），当溶液的pH改变时，其结构发生变化，引起颜色的变化而指示滴定终点。
　　酸碱指示剂的变色范围：pH＝pKHIn±1；理论变色点：pH＝pKHIn
　　（2）选择指示剂的原则：指示剂变色的pH范围全部或大部分落在滴定突跃范围内，均可用来指示终点。
　　（3）影响滴定突跃范围的因素：①酸（碱）的浓度，ca(b)越大，滴定突跃范围越大。②强碱（酸）滴定弱酸（碱），还与Ka(b)的大小有关。Ka(b)越大，滴定突跃范围越大。
　　（4）酸碱滴定的可行性：强碱（酸）滴定一元弱酸（碱）：ca(b)Ka(b)≥10-8，此酸、碱可被准确滴定。多元酸（碱）：ca1(b1)Ka1(b1)≥10-8，ca2(b2)Ka2(b2)≥10-8，则两级离解的H+均可被滴定。若Ka1(b1)/Ka2(b2)>104，则可分步滴定，形成二个突跃。若Ka1(b1)/Ka2(b2)<104，则两级离解的H+（OH-）被同时滴定，只出现一个滴定终点。若ca1(b1)Ka1(b1)≥10-8，ca2(b2)Ka2(b2)<10-8，则只能滴定第一级离解的H+（OH-）。
　　（5）溶质在溶剂SH中的表观酸（碱）常数：
3．基本计算
　　（1）[H+]的计算：一元强酸(碱)：若ca(b)≥20[OH-]，用最简式：[H+]＝ca；[OH-]＝cb。
　　一元弱酸(碱)：若cKa(b)≥20Kw，c/Ka(b)≥500，用最简式，。
　　多元弱酸（碱）：若只考虑第一级离解，按一元弱酸（碱）处理：caKa1(b1)≥20Kw，c/Ka1(b1)≥500，用最简式：；。
　　酸式盐：若 cKa２≥20Kw，c≥20Ka1，用最简式：。
　　弱酸弱碱盐：若cKa'≥20Kw，c≥20Ka，用最简式：。
　　缓冲溶液：若ca>20[OH-]、cb>20[H+]，用最简式：
　　（2）终点误差：强碱滴定强酸的滴定误差公式：
　　
　　强酸滴定强碱的滴定误差公式：
　　一元弱酸的滴定误差公式：
　　一元弱碱的滴定误差公式：
　　（3）冰醋酸为溶剂的标准溶液的浓度校正：
　　

第五章 配位滴定法

1．基本概念
　　稳定常数：为一定温度时金属离子与EDTA配合物的形成常数，以KMY表示，此值越大，配合物越稳定。
　　逐级稳定常数和累积稳定常数：逐级稳定常数是指金属离子与其它配位剂L逐级形成MLn型配位化合物的各级形成常数。将逐级稳定常数相乘，得到累积稳定常数。
　　副反应系数：表示各种型体的总浓度与能参加主反应的平衡浓度之比。它是分布系数的倒数。配位剂的副反应系数主要表现为酸效应系数αY(H) 和共存离子效应αY(N)系数。金属离子的副反应系数以αM表示，主要是溶液中除EDTA外的其他配位剂和羟基的影响。
　　金属指示剂：一种能与金属离子生成有色配合物的有机染料显色剂，来指示滴定过程中金属离子浓度的变化。
　　金属指示剂必须具备的条件：金属指示剂与金属离子生成的配合物颜色应与指示剂本身的颜色有明显区别。金属指示剂与金属配合物（MIn）的稳定性应比金属-EDTA配合物（MY）的稳定性低。一般要求KMY'>KMIn'>102。
　　最高酸度：在配位滴定的条件下，溶液酸度的最高限度。
　　最低酸度：金属离子发生水解的酸度。
　　封闭现象：某些金属离子与指示剂生成极稳定的配合物，过量的EDTA不能将其从MIn中夺取出来，以致于在计量点附近指示剂也不变色或变色不敏锐的现象。
2．基本原理
　　（1）配位滴定法：EDTA与大多数金属离子能形成稳定配位化合物，此类配合物不仅稳定性高，且反应速度快，一般情况下，其配位比为1：1，配合物多为无色。所以目前常用的配位滴定法就是EDTA滴定，常被用于金属离子的定量分析。
　　（2）准确滴定的条件：在配位滴定中，若化学计量点和指示剂的变色点ΔpM'=±0.2，将lgC×KMY'≥6 或 C×KMY'≥106作为能进行准确滴定的条件，此时的终点误差在0.1%左右。
　　（3）酸度的控制：在配位滴定中，由于酸度对金属离子、EDTA和指示剂都可能产生影响，所以必须控制溶液的酸度，需要考虑的有：满足条件稳定常数38时的最高酸度；金属离子水解最低酸度；指示剂所处的最佳酸度等。
　　（4）选择滴定的条件：当有干扰离子N共存时，应满足ΔlgCK'=lgCMKMY'-lgCNKMY'≥5（TE%=0.3，混合离子选择滴定允许的误差可稍大）。可采用控制酸度和使用掩蔽剂等手段来实现选择性滴定的目的。
　　（5）配位滴定中常用的掩蔽方法：配位掩蔽法、沉淀掩蔽法和氧化还原掩蔽法。
　　（6）配位滴定法能直接或间接测定大多数的金属离子，所采用的方式有直接滴定法、返滴定法、置换滴定法和间接滴定法。只要配位反应符合滴定分析的要求，应尽量采用直接滴定法。若无法满足直接滴定的要求或存在封闭现象等可灵活应用返滴定法、置换滴定法和间接滴定法。
3．基本计算
　　（1）条件稳定常数：lgKMY'=lgKMY-lgαM -lgαY+ lgαMY
　　（2）滴定曲线上的pM'：
　 　
　　（3）化学计量点的pM'：pM'=0.5×（pCMSP + lgKMY'）
　　（4）终点时的pM'（即指示剂的颜色转变点，以pMt表示）： pMt = lgKMIn - lgαIn(H)
　　（5）Ringbom误差公式：

第六章 氧化还原滴定法

1．基本概念　条件电位φθ'、自动催化反应、自身指示剂、外指示剂。
2．基本理论
　　（1）影响条件电位的因素：盐效应，生成沉淀，生成配合物，酸效应。
　　（2）氧化还原反应进行的程度：条件平衡常数K′越大，反应向右进行得越完全。满足lgK′≥3（n1+n2）或△φθ'≥0.059×3（n1+n2）/n1n2的氧化还原反应才可用于滴定分析。一般来说，只需△φθ'大于0.3V～0.4V，均可满足滴定分析的要求。
　　（3）氧化还原滴定曲线计算及影响滴定突跃范围的因素：化学计量点前一般用被测物电对计算；化学计量点后利用滴定液电对计算；化学计量点时电位值计算公式：
　　
　　滴定突跃范围及影响因素：△φθ'越大，突跃范围较大。氧化还原滴定电位突跃范围由下式计算：
　　
　　（4）碘量法：
　　I2+2e=2I- φθ=0.5345V
　　直接碘量法以I2为标准溶液，在酸性、中性、弱碱性溶液中测定还原性物质，滴定前加入淀粉指示剂，以蓝色出现为终点。
　　间接碘量法以Na2S2O3为标准溶液，在中性或弱酸性溶液中滴定I2，滴定反应为：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，其中I-是由氧化剂与I-反应定量置换而来，称置换碘量法；若I2是还原性物质与定量过量I2标准溶液反应后剩余的，则称剩余碘量法或回滴法。间接碘量法应在近终点时加入淀粉指示剂，以蓝色褪去为终点。该法应特别注意I2的挥发及I-的氧化。
　　掌握I2及Na2S2O3标准溶液配制、标定及相关计算。
　　（5）高锰酸钾法：
　　MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O
　　KMnO4为标准溶液，自身指示剂，宜在1mol/L～2mol/L的H2SO4酸性中测还原性物质。掌握用草酸钠作基准物标定KMnO4标准溶液的反应、条件和注意事项。
　　（6）重氮化法：
　　ArNH2+NaNO2+2HCl=[Ar-N+≡N]Cl-+NaCl+2H2O
　　NaNO2为标准溶液，在1mol/L的HCl酸性溶液中，用快速滴定法测芳伯胺类化合物，外指示剂（KI-淀粉）法或永停滴定法指示终点。
　　（7）了解溴酸钾法、溴量法、重铬酸钾法、铈量法、高碘酸钾法的基本原理、测定条件和测定对象。

第七章 沉淀滴定法和重量分析法

　沉淀滴定法和重量分析法是以沉淀平衡为基础的分析方法。沉淀的完全，沉淀的纯净及选择合适的方法确定滴定终点是沉淀滴定法和重量分析法准确定量测定的关键。
（一）沉淀滴定法
　　铬酸钾指示剂法是用K2Cr2O4作指示剂，在中性或弱碱性溶液中，用AgNO3标准溶液直接滴定Cl-（或Br-）。根据分步沉淀的原理，首先是生成AgCl沉淀，随着AgNO3不断加入，溶液中Cl-浓度越来越少，Ag+浓度则相应地增大，砖红色Ag2CrO4沉淀的出现指示滴定终点。
　　应注意以下几点：（1）必须控制K2Cr2O4的浓度。实验证明，K2Cr2O4浓度以5×10-3mol/L左右为宜。（2）适宜pH范围是6.5～10.5。（3）含有能与CrO42-或Ag+发生反应离子均干扰滴定，应预先分离。（4）只能测Cl-、Br-和CN-，不能测定I-和SCN-。
　　铁铵钒指示剂法是以KSCN或NH4SCN为滴定剂，终点形成红色FeSCN2+指示终点的方法。分为直接滴定法和返滴定法两种：（1）直接滴定法是以NH4SCN（或KSCN）为滴定剂，在HNO3酸性条件下，直接测定Ag+。（2）返滴定法是在含有卤素离子的HNO3溶液中，加入一定量过量的AgNO3，用NH4SCN标准溶液返滴定过量的AgNO3。用返滴定法测定Cl-时，为防止AgCl沉淀转化，需在用NH4SCN标准溶液滴定前，加入硝基苯等防止AgCl沉淀转化。
　　吸附指示剂法是以吸附剂指示终点的银量法。为了使终点颜色变化明显，要注意以下几点：（1）沉淀需保持胶体状态。（2）溶液的酸度必须有利于指示剂的呈色离子存在。（3）滴定中应当避免强光照射。（4）胶体颗粒对指示剂的吸附能力应略小于对被测离子的吸附能力。
　　莫尔法、佛尔哈德法和法扬司法的测定原理及应用见下表7-1。常用的吸附指示剂及其适用范围和条件列于表7-2。

表7-1 莫尔法、佛尔哈德法和法扬司法的测定原理及应用

表7-2 常用的吸附指示剂

（二）沉淀重量分析法
1．对沉淀形式和称量形式的要求
　　对沉淀形式的要求：①沉淀完全且溶解度小；②沉淀的纯度高；③沉淀便于洗涤和过滤；④易于转化为称量形式。
　　对称量形式的要求：①化学组成确定；②化学性质稳定；③摩尔质量大。
2．沉淀的形成
　 　沉淀的形成一般经过晶核形成和晶核长大两个过程。晶核的形成有两种，一种是均相成核，一种是异相成核。晶核长大形成沉淀颗粒，沉淀颗粒大小由聚集速度和定向速度的相对大小决定。如果聚集速度大于定向速度，则生成的晶核数较多，来不及排列成晶格，就会得到无定形沉淀；如果定向速度大于聚集速度，则构晶离子在自己的晶格上有足够的时间进行晶格排列，就会得到晶形沉淀。
3．沉淀的溶解度及其影响因素
　　沉淀的溶解损失是沉淀重量法误差的重要来源之一。若沉淀溶解损失小于分析天平的称量误差，就不影响测定的准确度。实际上，相当多的沉淀在纯水中的溶解度都大于此值。但若控制好沉淀条件，就可以降低溶解损失，使其达到上述要求。为此，必须了解沉淀的溶解度及其影响因素。
　　（1）沉淀的溶解度
　　MA型难溶化合物的溶解度：
　　MmAn型难溶化合物的溶解度：
　　考虑难溶化合物MA或MmAn的构晶离子M和A存在副反应的情况，引入相应的副反应系数αM和αA。
　　MA型难溶化合物的溶解度：
　　 其中 ?
　　MmAn型难溶化合物的溶解度：
　　 其中
　　（2）影响沉淀溶解度的因素
　　①同离子效应。当沉淀反应达到平衡后，增加某一构晶离子的浓度使沉淀溶解度降低。在重量分析中，常加入过量的沉淀剂，利用同离子效应使沉淀完全。
　　②酸效应。当沉淀反应达到平衡后，增加溶液的酸度可使难溶盐溶解度增大的现象。主要是对弱酸、多元酸或难溶酸离解平衡的影响。
　　③配位效应。溶液中存在能与构晶离子生成可溶性配合物的配位剂，使沉淀的溶解度增大的现象。
　　④盐效应。是沉淀溶解度随着溶液中的电解质浓度的增大而增大的现象。此外，温度、介质、水解作用、胶溶作用、晶体结构和颗粒大小等也对溶解度有影响。
4．沉淀的玷污及其影响沉淀纯度的因素
　　（1）沉淀的玷污 ①共沉淀，即当沉淀从溶液中析出时，溶液中某些可溶性杂质也夹杂在沉淀中沉下来，混杂于沉淀中的现象。共沉淀包括表面吸附，形成混晶或固溶体，包埋或吸留。②后沉淀，是在沉淀析出后，溶液中原来不能析出沉淀的组分，也在沉淀表面逐渐沉积出来的现象。
　　（2）影响沉淀纯度的因素 ①与构晶离子生成溶解度小、带电荷多、浓度大、离子半径相近的杂质离子，容易产生吸附。②沉淀的总表面积越大，温度越低，吸附杂质量越多。③晶面缺陷和晶面生长的各向不均性等均可影响沉淀纯度。
　　（3）提高沉淀纯度的措施 ①用有效方法洗涤沉淀。②晶型沉淀可进行陈化或重结晶。③加入配位剂。④改用其他沉淀剂。⑤如有后沉淀，可缩短沉淀和母液共置的时间。
5．沉淀条件的选择
　　（1）晶形沉淀的条件：在不断搅拌下，缓慢地将沉淀剂滴加到稀且热的被测组分溶液中，并进行陈化。即：稀、热、慢、搅、陈。
　　（2）无定形沉淀的条件：在不断搅拌下，快速将沉淀剂加到浓、热且加有大量电解质的被测组分溶液中，不需陈化。即：浓、热、快、搅、加入电解质、不陈化。
6．分析结果的计算
　　多数情况下需要将称得的称量形式的质量换算成被测组分的质量。被测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量之比是常数，称为换算因数或重量分析因数，常以F表示。
　　
　　上式中a和b是为了使分子分母中所含待侧组分的原子数或分子数相等而乘以的系数。
　　由称得的称量形式的质量m，试样的质量ms及换算因数F，即可求得被测组分的百分质量分数。
　　

第八章 电位法和永停滴定法

1．基本概念
　　指示电极：是电极电位值随被测离子的活（浓）度变化而变化的一类电极。
　　参比电极：在一定条件下，电极电位基本恒定的电极。
　　膜电位：跨越整个玻璃膜的电位差。
　　不对称电位：在玻璃电极膜两侧溶液pH相等时，仍有1mV～3mV的电位差，这一电位差称为不对称电位。是由于玻璃内外两表面的结构和性能不完全相同，以及外表面玷污、机械刻划、化学腐蚀等外部因素所致的。
　　酸差：当溶液pH<1时，pH测得值（即读数）大于真实值，这一正误差为酸差。
　　碱差：当溶液pH>9时，pH测得值（即读数）小于真实值，这一负误差为碱差，也叫钠差。
　　转换系数：指当溶液pH每改变一个单位时，引起玻璃电极电位的变化值。
　　离子选择电极：一般由电极膜（敏感膜）、电极管、内充溶液和内参比电极四个部分组成。
　　电位选择性系数：在相同条件下，同一电极对X和Y离子响应能力之比，亦即提供相同电位响应的X和Y离子的活度比。
　　可逆电对：电极反应是可逆的电对。
　　此外还有相界电位、液接电位、原电池、残余液接电位。
2．基本理论
　　（1）pH玻璃电极：
　　① 基本构造：玻璃膜、内参比溶液（H+与Cl-浓度一定）、内参比电极（Ag-AgCl电极）、绝缘套；
　　② 膜电位产生原理及表示式：；
　　③ 玻璃电极作为测溶液pH的理论依据。
　　（2）直接电位法测量溶液pH：
　　① 测量原理。
　　② 两次测量法。pHs要准，而且与pHx差值不大于3个pH单位，以消除液接电位。
　　（3）离子选择电极：
　　① 基本构造：电极膜、电极管、内参比溶液、内参比电极；
　　② 分类：原电极、敏化电极；
　　③ 响应机理及电位选择性系数；
　　④ 测量方法：两次测量法、校正曲线法、标准加入法。
　　
　　（4）电位滴定法：以电位变化确定滴定终点（E－V曲线法、曲线法、曲线法）。
　　（5）永停滴定法：以电流变化确定滴定终点，三种电流变化曲线及终点确定。

第9章 光谱分析法概论

1．基本概念
　　电磁辐射：是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子流。
　　磁辐射性质：波动性、粒子性
　　电磁波谱：所有的电磁辐射在本质上是完全相同的，它们之间的区别仅在于波长或频率不同。若把电磁辐射按波长长短顺序排列起来，即为电磁波谱。
　　光谱和光谱法：当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长（或相应单位）的变化，所得的图谱称为光谱。利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称光谱法。
　　非光谱法：是指那些不以光的波长为特征讯号，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法。
　　原子光谱法：测量气态原子或离子外层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法。为线状光谱。
　　分子光谱法：以测量分子转动能级、分子中原子的振动能级（包括分子转动能级）和分子电子能级（包括振－转能级跃迁）所产生的分子光谱为基础的定性、定量和物质结构分析方法。为带状光谱。
　　吸收光谱法：物质吸收相应的辐射能而产生的光谱，其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法称为吸收光谱法。
　　发射光谱法：发射光谱是指构成物质的原子、离子或分子受到辐射能、热能、电能或化学能的激发跃迁到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生的光谱。利用物质的发射光谱进行定性定量及结构分析的方法称为发射光谱法。
2．基本计算
　　（1）电磁辐射的频率：ν=C/λ σ=1/λ=ν/C
　　（2）电磁辐射的能量：E=hν=hC/λ=hCσ
3．光谱分析仪器组成：辐射源、分光系统、检测系统

第10章 紫外-可见分光光度法

1．基本概念
　　透光率（T）：透过样品的光与入射光强度之比。T=It/I0
　　吸光度（A）：透光率的负对数。A=－lgT=lg(I0/It)
　　吸光系数（E）：吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。根据浓度单位的不同，常有摩尔吸光系数ε和百分吸光系数之分。
　　电子跃迁类型：
　　（1）σ-σ* 跃迁：处于σ成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到σ* 反键轨道。饱和烃中电子跃迁均为此种类型，吸收波长小于150nm。
　　（2）π-π* 跃迁：处于π成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到π* 反键轨道上，所需的能量小于σ-σ* 跃迁所需的能量。孤立的π-π* 跃迁吸收波长一般在200nm左右，共轭的π-π* 跃迁吸收波长
＞200nm，强度大。
　　（3）n-π* 跃迁：含有杂原子不饱和基团，其非键轨道中的孤对电子吸收能量后向π* 反键轨道跃迁，这种吸收一般在近紫外区（200－400nm），强度小。
　　（4）n-σ* 跃迁：含孤对电子的取代基，其杂原子中孤对电子吸收能量后向σ* 反键轨道跃迁，吸收波长约在200nm。
　　以上四种类型跃迁所需能量σ-σ* > n-σ* ≥ π-π* > n-π*
　　（5）电荷迁移跃迁和配位场跃迁
　　生色团：有机化合物分子结构中含有π-π* 或n-π* 跃迁的基团，能在紫外－可见光范围内产生吸收的原子团。
　　助色团：含有非键电子的杂原子饱和基团，与生色团或饱和烃连接时，能使该生色团或饱和烃的吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的基团。
　　红移（长移）：由于化合物的结构改变，如发生共轭作用、引入助色团以及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动。
　　蓝移（紫移或短移）：当化合物的结构改变或受溶剂影响使吸收峰向短波方向移动。
　　增色效应：由于化合物结构改变或其他原因，使吸收强度增加。
　　减色效应：由于化合物结构改变或其他原因，使吸收强度减小。
　　强带：化合物的紫外可见吸收光谱中，摩尔吸光系数值大于104的吸收峰。
　　弱带：化合物的紫外可见吸收光谱中，摩尔吸光系数值小于102的吸收峰。
　　吸收带及其特点：

　　计算分光光度法：运用数学、统计学与计算机科学的方法，在传统分光光度法基础上，通过量测试验设计与数据的变换、解析和预测对物质进行定性定量的方法。
2．基本原理
　　（1）Lambert-Beer定律：当一束平行单色光通过均匀的非散射样品时，样品对光的吸收度与样品的浓度及厚度成正比。A=ECl
　　（2）吸光度的加和原理：溶液中存在多种无相互作用的吸光物质时，体系的总吸光度等于各物种吸光度之和。A总=Aa+Ab+Ac+……
　　（3）计算分光光度法：
　　①双波长分光光度法：等吸收双波长消去法和系数倍率法均利用使ΔA干扰=0，ΔA信号=ΔA被测原理消去干扰组分的吸光度值。
　　②导数光谱法：利用导数光谱的输出信号更多、更明显（可显示出结构相似的不同化合物的微小差别）及易于辨认等特点定性；利用导数光谱法能消除背景干扰及分离重叠谱带等优势定量。
　　③褶合光谱法：是一种信号处理技术，即通过褶合变换，显示原始光谱在构成上的局部细节特征，对结构相似的物质进行定性鉴别；同时减少了混合物中共存组分之间的数学相关性，因而可以测定共存组分的含量。
3．基本计算
　　（1）Lambert-Beer定律数学表达式：
　　A=-lgT=ECl 或 T=10-A=10-ECl
　　（2）摩尔吸光系数与百分吸光系数的关系：
　　
　　（3）单组分定量：
　　① 吸光系数法：C＝A/El
　　② 对照法：
　　
　　③ 校正曲线法
　　（4）多组分定量（a + b的混合物）：
　　①解线性方程组：
　　
　　② 等吸收双波长消去法：
　　③系数倍率法：ΔA＝

第11章 荧光分析法

1．基本概念：
　　荧光：物质分子接受光子能量而被激发，然后从激发态的最低振动能级返回基态时发射出的光称为荧光。
　　振动弛豫：物质分子吸收能量后，跃迁到电子激发态的几个振动能级上。激发态分子通过与溶剂分子的碰撞而将部分振动能量传递给溶剂分子，其电子则返回到同一电子激发态的最低振动能级的过程。
　　内部能量转换（简称内转换）：当两个电子激发态之间的能量相差较小以致其振动能级有重叠时，受激分子常由高电子能级以无辐射方式转移至低电子能级的过程。
　　荧光发射：处于激发单重态的分子，通过内转换及振动弛豫，返回到第一激发单重态的最低振动能级，然后再以辐射形式发射光量子而返回至基态的任一振动能级上，这时发射的光量子称为荧光。
　　外部能量转换（简称外转换）：在溶液中激发态分子与溶剂分子及其他溶质分子之间相互碰撞而以热能的形式放出能量的过程。
　　体系间跨越：在某些情况下处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化，分子由激发单重态跨越到激发三重态的过程。
　　磷光发射：经过体系间跨越的分子再通过振动弛豫降至激发三重态的最低振动能级，分子在此三重态的最低振动能级存活一段时间后返回至基态的各个振动能级而发出的光辐射。
　　激发光谱：是荧光强度（F）对激发波长（λex）的关系曲线，它表示不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率。
　　发射光谱（称荧光光谱）：是荧光强度（F）对发射波长（λem）的关系曲线，它表示当激发光的波长和强度保持不变时，在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。
2．基本原理
　　（1）荧光是物质分子接受光子能量被激发后，从激发态的最低振动能级返回基态时发射出的光。荧光分析法具有灵敏度高、选择性好的优点。
　　（2）荧光光谱具有如下特征：荧光波长总是大于激发光波长、荧光光谱的形状与激发波长无关、荧光光谱与激发光谱存在“镜像对称”关系。
　　（3）能够发射荧光的物质应同时具备的两个条件：物质分子必须有强的紫外-可见吸收；物质分子必须有一定的荧光效率。
　　（4）在荧光法测定时常有散射光存在，主要有瑞利散射和拉曼散射。瑞利散射：光子和物质分子发生弹性碰撞，不发生能量的交换，仅仅是光子运动方向发生改变，其波长与入射光波长相同。拉曼散射：光子和物质分子发生非弹性碰撞时，在光子运动方向发生改变的同时，光子与物质分子发生能量的交换，发射出比入射光稍长或稍短的光。波长比入射光更长的拉曼散射光对荧光测定有干扰。采取一定的措施（如选择适当的波长或溶剂）可消除拉曼光的干扰。
　　（5）荧光法常被用于定性和定量分析，但其定量应用更为广泛。荧光分析法定量的依据是：当ECL≤0.05时，F=2.3K’I0ECl=KC。可采用的定量分析方法有：标准曲线法、比例法、联立方程式法。
　　（6）用于荧光法测定的仪器是荧光分光光度计，其主要部件包括：激发光源、激发单色器（置于样品池前）和发射单色器（置于样品池后）、样品池及检测系统。
　　（7）为进一步提高荧光分析法灵敏度和选择性，发展了其他的荧光分析技术，主要有激光荧光分析、时间分辨荧光和同步荧光分析等。

第12章　红外吸收光谱法

1．基本概念
　　基频峰：当分子吸收一定频率的红外线，由振动基态（V=0）跃迁至第一激发态（V=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。
　　泛频峰：将倍频峰、合频峰及差频峰统称为泛频峰。
　　伸缩振动：化学键两端的原子沿着键轴方向作规律性的伸缩运动。
　　弯曲振动：键角发生规律性变化的振动，又称为变形振动。
　　振动自由度：分子基本振动的数目。
　　简并：振动形式不同但振动频率相同而合并的现象称为简并。
　　红外活性振动：能引起偶极矩变化而吸收红外线的振动。
　　红外非活性振动：不能引起偶极矩变化，不吸收红外线的振动。
　　特征峰：凡是能用于鉴别基团存在的吸收峰。
　　相关峰：由一个基团产生的一组相互具有依存关系的吸收峰。
　　特征区：4000～1300cm-1的区域称为特征区。
　　指纹区：1300～400cm-1区域称为指纹区。
2．基本原理
　　（1）振动自由度：非线型分子有3N－6个振动自由度；线型分子有3N－5个。
　　（2）红外吸收光谱产生的条件：①EL =ΔV·hγ 或 γL=ΔV·γ；②Δμ≠0。
　　（3）基频峰的分布规律：①μ愈小，σ愈高。②μ相同，K愈大，σ愈高。③μ相同时，一般ν>β>γ。
　　（4）解析光谱的三大要素：第一是峰位，第二是峰强，第三是峰形。
　　（5）解析光谱的原则：遵循用一组相关峰确定一个基团。
　　（6）解析光谱的顺序：先特征区，再指纹区。
　　（7）掌握各类化合物的主要光谱特征。
3．基本计算
　　①　　　②　γL=ΔV·γ
　　③　 　　④

第十三章 原子吸收分光光度法

1．基本概念
　　共振吸收线：原子从基态激发到能量最低的激发态（第一激发态）产生的谱线。
　　半宽度：原子吸收线中心频率（ν0）的吸收系数一半处谱线轮廓上两点之间的频率差。
　　积分吸收：吸收线轮廓所包围的面积，即气态原子吸收共振线的总能量。
　　峰值吸收：通过测量中心频率处的吸收系数来测定吸收度和原子总数。
　　光谱项、原子能级图、空心阴极灯、原子化器、特征浓度、特征质量。
2．基本原理
　　（1）原子吸收光谱分析法是基于原子蒸气对同种元素特征谱线的共振吸收作用来进行定量分析的方法。
　　（2）吸收线轮廓是指具有一定频率范围和形状的谱线，它可用谱线的半宽度来表征。吸收线轮廓是由自然变宽、热变宽、压力变宽等原子本身的性质和外界因素影响而产生的。
　　（3）采用测量峰值吸收的方法来代替测量积分吸收，必须满足以下条件：①发射线轮廓小于吸收线轮廓；②发射线与吸收线频率的中心频率重合。
　　（4）原子吸收光谱分析法的定量关系式：A=KC，常用的方法有：校正曲线法、标准加入法、内标法等。
　　（5）在原子吸收分光光度法中，干扰效应主要有：电离干扰、物理干扰、光学干扰及非吸收线干扰（背景干扰）、化学干扰等。消除方法有：加入缓冲剂、保护剂、消电离剂、配位剂等；采用标准加入法和改变仪器条件（如分辨率、狭缝宽度）或背景扣除等。
3．原子吸收分光光度计主要组成：锐线光源、原子化器、分光系统和检测系统。

第14章 核磁共振波谱法

1．基本概念
　　屏蔽效应：核外电子及其他因素对抗外加磁场的现象。
　　局部屏蔽效应：核外成键电子云在外加磁场的诱导下，产生与外加磁场方向相反的感应磁场，使氢核实受磁场强度稍有降低的现象。
　　磁各向异性效应：在外加磁场作用下，由化学键产生的感应磁场使在分子中所处的空间位置不同的核屏蔽作用不同的现象。
　　驰豫历程：激发核通过非辐射途径损失能量而恢复至基态的过程。
　　化学位移：质子由于在分子中所处的化学环境不同，而有不同的共振频率。
　　自旋偶合：核自旋产生的核磁矩间的相互干扰。
　　自旋分裂：由自旋偶合引起核磁共振峰分裂的现象称为自旋-自旋分裂。
　　偶合常数：由自旋分裂产生的峰裂距，反映偶合作用的强弱。
　　磁等价：分子中一组化学等价核（化学位移相同的核）与分子中的其它任何一个核都有相同强弱的偶合，则这组核为磁等价。
　　13C-1H COSY谱：两坐标轴分别为13C和1H的化学位移的二维谱。
2．基本理论
　　（1）共振吸收条件：①γ0=γ ②Δm=±1
　　（2）影响化学位移的因素：①氢核邻近原子或基团的电负性越大，δ值增大。②磁各向异性效应使处于负屏蔽区的氢核δ值大，处于正屏蔽区的氢核δ值小。③氢键中质子δ增大。分子间氢键使化学位移的改变与溶剂的性质和浓度有关。
　　（3）自旋分裂：一级图谱的裂分一般具有如下规律：①裂分峰数目由相邻偶合氢核数目n决定，符合n+1律，多重峰峰高比为二项式展开式的系数比。I≠1/2时，符合2nI+1律。有多组偶合程度相等的1H核时，则呈现（n+ n'+…）+1个子峰；如果偶合程度不同时，则呈现（n+1）（n'+1）个子峰。②多重峰的位置，是以化学位移值为中心左右对称，并且各裂分峰间距相等。
3．基本计算
　　（1）进动频率（γ）与外磁场强度（H0）关系式－Larmor方程式：
　　
　　（2）屏蔽效应存在时的Larmor方程式：
　 　

第15章 质谱法

1．基本概念及术语
　　质谱分析法：质谱分析法是利用多种离子化技术，将物质分子转化为离子，选择其中带正电荷的离子使其在电场或磁场的作用下，按其质荷比m/z的差异进行分离测定，从而进行物质成分和结构分析的方法。
　　相对丰度：以质谱中基峰（最强峰）的高度为100%，其余峰按与基峰的比例加以表示的峰强度为相对丰度，又称相对强度。
　　离子源：质谱仪中使被分析物质电离成离子的部分。常见的有电子轰击源EI、化学电离源CI、快原子轰击源FAB等。
　　分子离子：分子通过某种电离方式，失去一个外层价电子而形成带正电荷的离子，用m·+ 表示。
　　碎片离子：当分子在离子源中获得的能量超过其离子化所需的能量时，分子中的某些化学键断裂而产生的离子。
　　亚稳离子：离子（m1+）脱离离子源后，在飞行过程中发生裂解而形成的低质量离子（m2+），通常用m+ 表示。
　　同位素离子：质谱图中含有同位素的离子。
　　单纯开裂：仅一个键发生开裂并脱去一个游离基，称单纯开裂。
　　重排开裂：通过断裂两个或两个以上化学键，进行重新排列的开裂方式。重排开裂一般脱去一中性分子，同时发生重排，生成重排离子。
2．重点和难点
（1）离子化机理及其特点
　　①电子轰击电离（EI）：气化后的样品分子进入离子化室后，受到由钨或铼灯丝发射并加速的电子流的轰击产生正离子。轰击电子的能量大于样品分子的电离能，使样品分子电离或碎裂。电子轰击质谱能提供有机化合物最丰富的结构信息，有较好的重现性，其裂解规律的研究也最为完善，已经建立了数万种有机化合物的标准谱图库可供检索。其主要缺点在于不适用于分析难挥发和热稳定性差的样品。
　　②化学电离（CI）：引入一定压力的反应气进入离子化室，反应气在具有一定能量的电子流的作用下电离或者裂解。生成的离子和反应气分子进一步反应或与样品分子发生离子-分子反应，通过质子交换使样品分子电离。化学电离属于软电离方式，通常准分子离子峰强度大，易获得有关化合物基团的信息。其主要缺点是重现性较差，且不适合于难挥发、热不稳定样品的分析。
　　③快原子轰击（FAB）：将样品分散于基质（常用甘油等高沸点溶剂）制成溶液，涂布于金属靶上送入FAB离子源中。将经强电场加速后的惰性气体中性原子束（如氙）对准靶上样品轰击。基质中存在的缔合离子及经快原子轰击产生的样品离子一起被溅射进入气相，并在电场作用下进入质量分析器。此法优点在于离子化能力强，可用于强极性、挥发性低、热稳定性差和相对分子质量大的样品及EI和CI难于得到有意义的质谱的样品。FAB比EI容易得到比较强的分子离子或准分子离子；不同于CI的一个优势在于其所得质谱有较多的碎片离子峰信息，有助于结构解析。缺点是对非极性样品灵敏度下降，而且基质在低质量数区（400以下）产生较多干扰峰。FAB是一种表面分析技术，应注意优化表面状况的样品处理过程。
　　值得一提的是，在FAB离子化过程中，可同时生成正负离子，这两种离子都可以用质谱进行分析。样品分子如带有强电子捕获结构，特别是带有卤原子，可以产生大量的负离子。负离子质谱已成功用于农药残留物的分析。
（2）质谱中的主要离子及其在质谱解析中的作用
　　①分子离子：大多数有机化合物分子通过某种电离方式，在离子源中失去一个电子而形成带正电荷的离子（z＝1），即分子离子。由于确认了分子离子即可确定化合物的相对分子质量，因而分子离子峰的正确识别十分重要。由CI、FAB等软电离方式获得的准分子离子，其作用与分子离子相当。分子离子峰一般位于质谱图中质荷比的最高端，但有时最高质荷比峰不一定是分子离子峰。其原因为： M+n（n＝1、2…）同位素峰可能出现在质荷比最高处；杂质峰可能出现在最高质荷比处；当样品分子的稳定性差时，分子离子峰很弱甚至不出现，此时最高质荷比的离子是碎片离峰子。
　　确认分子离子峰时应依据分子离子的稳定性规律及质量数的奇偶规律，即由C、H、O组成的化合物，分子离子峰的质量数是偶数；由C、H、O、N组成的化合物，含奇数个N，分子离子峰的质量数是奇数；含偶数个N，分子离子峰的质量数是偶数。凡不符合这一规律者，不是分子离子。同时还应注意最高质荷比离子与相邻离子间的质量差是否合理，必要时可改变试验条件，如降低EI电子流能量或采用CI、FAB等软电离技术，以便观察到分子离子峰（或准分子离子峰）。
　　②碎片离子：分子在离子源中获得的能量超过分子离子化所需的能量时，分子离子中某些化学键发生断裂形成碎片离子。由于键断裂的位置不同，同一分子离子可产生不同质量的碎片离子，其相对丰度与键断裂的难易及化合物的结构密切相关。因此，碎片离子的峰位（m/z）及相对丰度可提供化合物的结构信息。一般说来，高丰度的碎片离子峰代表着分子中易于裂解的部分，如果有几个主要碎片，并且代表着分子中的不同部分，则可由这些碎片将化合物的骨架粗略拼凑起来，以便进行结构确证。
　　③亚稳离子：离子（m1+）脱离离子源后并在到达质量分析器前，由于其内能较高或相互碰撞等因素，在飞行过程中可能发生裂解而形成低质量的离子（M2），这种离子的能量比在离子源中产生的m2+ 离子的能量小，且不稳定，在质谱中称其为亚稳离子，通常用m+表示。亚稳离子的特点是：峰位低于m2+峰，其峰位为m+=(m2+)2/m1+。其原因是：虽然m2+离子和m+离子均系m1+离子派生的相同质量离子，但因m+离子的能量在飞行途中被中性碎片带走了一部分，故m+离子较m2+ 离子的能量小，其在磁场中的偏转半径R 就小于m2+ 离子，因此，其峰位出现在较m2+ 离子低的质量区；
　　峰弱，峰强仅为m1+峰的1%～3%；峰钝，一般可跨2～5个质量单位；质荷比一般不是整数。亚稳离子m+与母离子m1+及子离子m2+的关系为：m+=(m2+)2/m1+，由此可确定离子间的亲缘关系，有助于了解裂解规律，解析复杂质谱。需要说明的是，并非所有的裂解过程都有亚稳离子产生，因此，若没有观察到相应的亚稳离子峰，也不能说明该裂解历程不会发生。
　　④同位素离子：即含有同位素的离子。重质同位素与丰度最大的轻质同位素峰的峰强比，用…表示。由于34S、37Cl及81Br的丰度比很大，因此含有S、Cl、Br的分子离子或碎片离子其M+2峰强度较大，故可根据M和M+2两个峰强比推断分子中是否含有S、Cl、Br及其原子数目。同位素峰强比可用二项式（a+b）n展开式求出。a与b为轻质及重质同位素的丰度比，n为原子数目。若采用低分辨质谱，则可通过同位素相对丰度法推导其分子式。由于同位素离子峰的相对强度与其中各元素的天然丰度及存在个数成正比，因此，利用精确测定的(m+1)+、(m+2)+、相对于m+的强度比值，可从Beynon表（表中收载了含C、H、N、O不同组合的质量及同位素丰度比的各类有机化合物）中查出最可能的化学式．再结合其他规则，确定化合物的分子式。
（3）重排开裂机理及主要类型
　　质谱中的某些离子是通过断裂两个或两个以上化学键重新排列形成的，这种裂解称为重排开裂。重排开裂生成的离子称为重排离子。与单纯开裂不同，由于重排开裂时脱去一个中性分子，因此重排开裂前后离子所带电子数的奇、偶性保持不变；其质量数的奇、偶性一般也保持不变，除非重排开裂时失去了奇数个氮原子。由于离子的电子数与质量间存在一定关系，故可根据离子质量推测该离子是否由重排开裂产生，从而有助于机化合物的结构推断。
　　产生重排开裂的主要原因是：重排离子具有更高的稳定性；能够脱去稳定的中性分子；需要裂解的临界能较低；开裂中心在易于移动的氢附近等。
　　重排开裂的方式很多，其中较常见的有McLafferty重排（麦氏重排）和逆Diels-Alder重排（RDA重排）。
　　①McLafferty重排：当化合物中含有不饱和C＝X基团（X为O、N、S、C），且与该基团相连的键上具有γ氢原子时，γ氢原子可重排（转移）到不饱和基团上（通常通过六元环过渡态），同时β键发生断裂，脱去一个中性分子，产生McLafferty重排。在醛、酮、酸、酯、酰胺、羰基衍生物、烯、炔及烷基苯等化合物的质谱中均可发现这种重排离子峰。
　　②RDA重排：RDA重排是以六元环烯化合物的双键为裂解反应起点，由π电子提供的游离基反应中心引发，通过两次α开裂，形成一个中性分子（乙烯或其衍生物）和一个离子化的共轭双烯衍生物。在环烯化合物、生物碱、萜类、甾体、黄酮及某些邻位二取代芳烃等化合物的质谱中，经常出现由RDA重排产生的碎片离子峰，可为上述化合物的结构分析提供重要信息。
（4）质谱解析
　　质谱解析的一般程序如下：确认分子离子峰，确定分子量；根据分子离子峰的丰度，推测化合物的可能类别；根据分子离子峰与同位素峰的丰度比，判断分子中是否含有高丰度的同位素元素，如Cl、Br、S等，并推算这类元素的种类及数目；由同位素峰强比法或精密质量法确定分子式，并由分子式计算不饱和度，了解双键数及环数；分析基峰及主要碎片离子峰可能代表的结构单元，由此确定化合物可能含有的官能团，并参考其他光谱（波谱）数据，推测出所有可能的结构式；根据标准谱图及其他所有信息，进行筛选验证，确定化合物的结构式。
（5）综合波谱解析
　　以多种波谱数据对有机物结构进行综合解析时，要灵活应用各图谱提供的信息。综合波谱解析的一般程序如下：
　　①分子式的确定：目前分子式的确定主要有以下几种方法：a）元素分析法：采用元素分析仪定量测出分子中C、H、N、O、S等元素的含量，据此计算出各元素的原子比，拟定实验式，最后根据相对分子质量和实验式确定分子式；b）质谱法：由高分辨质谱获得化合物的精确相对分子质量，采用精密质量法确定分子式。若采用低分辨质谱，则可采用同位素相对强度法，由M+1、M+2与M峰的相对丰度比，并利用Beynon表，确定化合物的分子式；c）核磁共振波谱法：核磁共振碳谱可提供化合物中碳原子数目，辅以氢谱，可方便地推算分子式。只有氢谱时，因峰面积与氢核数成正比，分子中氢核的总数将是这些峰面积最简比例总和的整数倍。如能得到化合物的相对分子质量、元素分析数据及NMR波谱数据，即可计算分子中的C原子数，从而确定分子式。
　　②结构单元确定：a）计算不饱和度：由分子式计算不饱和度，并结合各图谱，初步推断未知物的类别；b）利用各谱的特征信息初步确定结构单元：一般紫外光谱可判断有无共轭体系；红外光谱可判断化合物类别和有哪些基团存在，以及该基团与其他基团相连接的信息；NMR氢谱的偶合裂分及化学位移常常是推断相邻基团的重要线索， NMR碳谱的δ值以及是否表现出分子的对称性，对确定取代基的相互位置十分有用；质谱的主要碎片离子间的质量差值以及重要重排离子等，均可得出基团间相互连接的信息；c）结构单元的推断：一般先以一种图谱的信息为基础，推断可能属于哪一类化合物及结构单元，然后再以其他图谱加以验证。一般说来，对某一给定的结构单元，必须在各图谱中均能得到印证方可确认。若在某一图谱中未出现，则应重新考虑所推断结构的合理性或在哪个环节发生了错误。采用这种由少至多逐渐增加信息量的方式，可最有效地得出最终结论；d）考察剩余结构单元：从分子式（或相对分子质量）中扣除已确定的各结构单元的分子式（或相对分子质量），推测出剩余结构单元的不饱和度及可能结构。
　　③未知物结构的确定：a）以结构单元组成几种可能结构：若所确定结构单元中不饱和基团与分子的不饱和度相等，则可考虑它们之间各种连接顺序的可能性，并将确定的结构单元组成几种可能的分子结构；若所确定结构单元中不饱和基团的不饱和度低于分子的不饱和度，则在组成可能结构时还应考虑分子中环的组成；b）注意不饱和键及杂原子的位置：在组成分子的可能结构时，应注意安排好不饱和键及杂原子的位置（特别是杂原子的位置），因它们的位置对各谱均会产生重要的影响；c）推断最可能结构：以各图谱（多采用MS的裂解规律）对初步确定的几种结构进行核对。若所推测的某结构与已知图谱有明显矛盾时，说明该结构不合理，应删去；若所推测的几种结构均与各图谱大致相符时，说明推测的结构基本合理。再对某些碳原子或氢原子的δ值进行计算，从计算值与实测值相比的结果，以推断最可能的结构；d）确定最终结构：核对标准光谱或文献光谱，最终确定化合物的结构。

3．基本计算
　　（1）质谱方程式：
　　（2）质谱仪的分辨率：
　　（3）质量精度： 质量精度＝
　　（4）亚稳离子的质量：

第十六章 色谱分析法概论

一、主要内容
1．基本概念
　　保留时间tR：从进样到某组分在柱后出现浓度极大时的时间间隔。
　　死时间t0：分配系数为零的组分即不被固定相吸附或溶解的组分的保留时间。
　　调整保留时间tR'：某组分由于溶解（或被吸附）于固定相，比不溶解（或不被吸附）的组分在柱中多停留的时间。
　　相对保留值r2,1：两组分的调整保留值之比。
　　分配系数K：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相与流动相中的浓度之比。
　　保留因子k：在一定温度和压力下，达到分配平衡时，组分在固定相和流动相中的质量之比。
　　分离度R：相邻两组分色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。
　　分配色谱法：利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别或分配系数的差别而实现分离的色谱法。
　　吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别或吸附系数的差别而实现分离的色谱法。
　　离子交换色谱法：利用被分离组分离子交换能力的差别或选择性系数的差别而实现分离的色谱法。
　　分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸或渗透系数的差别而进行分离的色谱法。
　　涡流扩散：在填充色谱柱中，由于填料粒径大小不等，填充不均匀，使同一个组分的分子经过多个不同长度的途径流出色谱柱，使色谱峰展宽的现象。
　　纵向扩散：由于浓度梯度的存在，组分将向区带前、后扩散，造成区带展宽的现象。
　　传质阻抗：组分在溶解、扩散、转移的传质过程中所受到的阻力称为传质阻抗。
　　保留指数I：在气相色谱法中，常把组分的保留行为换算成相当于正构烷烃的保留行为，也就是以正构烷烃系列为组分相对保留值的标准，即用两个保留时间紧邻待测组分的基准物质来标定组分的保留，这个相对值称为保留指数，又称Kovats指数。
　　保留体积VR：是从进样开始到某组分在柱后出现浓度极大时，所需通过色谱柱的流动相体积。
　　调整保留体积VR'：是由保留体积扣除死体积后的体积。
　　保留比R'：设流动相的线速度为u，组分的移行速度为v，将二者之比称为保留比。
2．基本理论
　　（1）色谱分离的原理：组分在固定相和流动相间进行反复多次的“分配”，由于分配系数K(或容量因子k)的不同而实现分离。各种色谱法的分离机制不同。
　　（2）塔板理论：塔板理论描述组分在色谱柱中的分配和转移行为，由塔板理论导出的流出曲线方程为：
　　
　　塔板理论有如下基本假设：①在色谱柱内一小段长度即一个塔板高度H内，组分可以在两相中瞬间达到分配平衡。②分配系数在各塔板上是常数。③试样和新鲜流动相都加在第0号塔板上。④流动相不是连续地而是间歇式地进入色谱柱，且每次只进入一个塔板体积。⑤试样在柱内的纵向扩散可以忽略。
　　塔板理论在解释流出曲线的形状和位置、组分的分离及评价柱效等方面是成功的。
　　（3）速率理论：速率理论解释了影响塔板高度或使色谱峰展宽的各种因素，包括涡流扩散、纵向扩散、传质阻抗和流动相线速度。其表达式为：H=A+B/u+Cu
　　A为涡流扩散系数：A=2ldp
　　B为纵向扩散系数：B=2gDm
　　C为传质阻抗：包括固定相传质阻抗Cs和流动相传质阻抗Cm
3．基本计算
　　（1）保留值：tR'=tR-t0，VR'=VR-V0，r2,1=tR1'/tR2'=VR1'/VR2'
　　
　　（2）分配系数和保留因子：，，tR=t0(1+KVs/Vm) =t0(1+ k)，k=tR'/t0
　　（3）峰宽度：W1/2=2.355σ，W=4σ=1.699W1/2
　　（4）柱效：
　　
　　（5）分离度：
二、重点和难点
　　本章主要学习色谱过程和分离原理、各类色谱的分离机制。尤其是色谱法的有关概念和色谱基本理论，是学习其后各章色谱分析方法的基础。
1．色谱过程
　　色谱过程是组分的分子在流动相和固定相间多次分配的过程。若两组分的分配系数存在微小的差异，经过反复多次的分配平衡，使微小的差异积累起来，其结果就使分配系数小的组分被先洗脱，从而使两组分得到分离。色谱分离的前提是分配系数或保留因子不等。
2．有关概念及计算公式
　　这是本章的重点，一定要深入理解，牢固掌握。
3．基本类型色谱方法及其分离机制
　　（1）分配色谱法：利用被分离组分在固定相或（和）流动相中的溶解度差别，即分配系数的差别而实现分离。包括气液分配色谱法和液液分配色谱法。
　　（2）吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别，即吸附系数的差别而实现分离。包括气固吸附色谱法和液固吸附色谱法。
　　在硅胶液固吸附色谱中，极性强的组分吸附力强。常见化合物的吸附能力有下列顺序：烷烃＜烯烃＜卤代烃＜醚＜硝基化合物＜叔胺＜酯＜酮＜醛＜酰胺＜醇＜酚＜伯胺＜羧酸。
　　（3）离子交换色谱法：利用被分离组分离子交换能力的差别即选择性系数的差别而实现分离。按可交换离子的电荷符号又可分为阳离子交换色谱法和阴离子交换色谱法。
　　（4）分子排阻色谱法：根据被分离组分分子的线团尺寸，即渗透系数的差别而进行分离。
　　分配色谱法是基础，而且在GC和HPLC中都还会有讨论。在TLC一章重点讨论吸附色谱法。后两种方法只存在于液相色谱法中，但在后续章中都没有专门讨论，故在本章加以介绍。
　　值得注意的是在实际色谱过程中各种分离机制极少单独发生，常常是几种机制同时发生，只是某种机制起主导作用而已。
4．塔板理论
　　塔板理论沿用分馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的分配行为。认为在每个塔板的间隔内，试样组分在两相中达到分配平衡，经过多次的分配平衡后，分配系数小的组分先流出色谱柱。同时还引入塔板数作为衡量柱效的指标。而理论塔板数n可理解为在色谱柱内溶质平衡的次数(n=L/H),平衡的次数越多,柱效越高,组分间分离的可能性越大。塔板理论实际上是把组分在两相间的连续转移过程，分解为间歇的在单个塔板中的分配平衡过程。
　　重点是要搞清溶质在色谱柱内的质量分配和转移。在色谱柱各塔板内组分的质量分布符合二项式(ms+mm)N的展开式。
　　需要注意的是，在讨论二项式分布时，用二项式展开式或通式求得的Nmr是组分在色谱柱中各塔板内的溶质质量分数。当转移次数N=n（塔板数）时，柱出口开始能检测到溶质。流出曲线的纵坐标是柱出口处的质量分数，该曲线也符合二项式分布曲线。当塔板数很大时流出曲线趋于正态分布曲线。
5．速率理论
　　Van Deemter方程式为：H=A+B/u+Cu
　　速率理论的塔板高度H与塔板理论中的塔板高度有所不同，是色谱峰展宽的指标，但两者均是柱效的的度量。 B及C分别代表涡流扩散系数、纵向扩散系数和传质阻抗系数，其单位分别为cm、cm2/s及s。三者均与色谱动力学因素有关。重点是要理解这些影响柱效的因素的物理含义。
　　涡流扩散：也称为多径扩散，与填充不规则因子l和填料（固定相）颗粒的平均直径dp有关：A=2ldp
　　纵向扩散：纵向扩散系数B与弯曲因子g和组分在流动相中的扩散系数Dm有关：B=2gDm
　　传质阻抗：影响组分溶解、扩散、转移的阻力，包括固定相传质阻抗Csu和流动相传质阻抗Cmu。
　　流动相线速度对塔板高度的影响： 在较低线速度时，纵向扩散项起主要作用，线速度升高，塔板高度降低，柱效升高；在较高线速度时，传质阻抗起主要作用，线速度升高，塔板高度增高，柱效降低。
　　速率理论研究影响柱效（或峰展宽即组分离散）的各种动力学因素，用于指导色谱实验条件的选择。Van Deemter方程在GC、HPLC和CE中的具体形式和应用将在相应章节讨论。根据此方程还可以求出流动相的最佳流速uop。以H=A+B/u+Cu对u微分，得H'=-Bu-2+C，当其等于0时，H有极值， 于是-Bu-2+C=0，因此，此时塔板高度为。

第十七章 气相色谱法

1. 基本概念
固定液相对极性，麦氏常数，程序升温，噪声，漂移，分流比，检测器灵敏度，检测限等。
2．基本理论
（1）差速迁移：在色谱分析中，分配系数不同是组分分离的前提条件。气相色谱法中，载气种类少，可选余地小，要改变组分之间分配系数的或大小或比例，主要通过选择合适的固定液。
（2）GC中的速率理论：速率理论是从色谱动力学的角度阐述影响柱效的因素，以Van Deemter方程式表示，在填充柱中，速率方程为：
H=A+B/u+Cu =2λdp+ 2gDg/u+
在开管柱中，A＝0，此时速率方程为：
H=B/u+Cgu+Clu =u +
最小板高对应的载气线速度称为最佳线速度，为了减少分析时间，常用的最佳实用线速度大于最佳线速度。
在学习速率理论时，应熟悉速率方程式中各项和各符号的含义，即这些因素是如何影响柱效的，从而理解分离条件的选择。
（3）色谱柱分填充柱及毛细管柱两类，填充柱又分气-固色谱柱及气-液色谱柱。固定液按极性分类可分成非极性、中等极性、极性以及氢键型固定液。固定液的选择按相似性原则。常用硅藻土载体分为红色载体和白色载体，红色载体常用于涂渍非极性固定液，白色载体常用于涂渍极性固定液。硅藻土载体常需进行钝化，其目的是为了减小载体表面的活性。载体钝化的方法有酸洗（AW）、碱洗（BW）和硅烷化，这些钝化方法分别除去碱性氧化物（主要是氧化铁）、酸性氧化物（氧化铝）和覆盖硅羟基。
毛细管柱可分为涂壁毛细管柱（WCOT）、载体涂层毛细管柱（SCOT）、多孔层毛细管柱（PLOT）和填充毛细管柱。
检测器分浓度型及质量型两类。氢焰检测器是质量型检测器，具有灵敏度高，检测限小，死体积小等优点。热导检测器是浓度型检测器，组分与载气的热导率有差别即能检测。电子捕获检测器也是一种浓度型检测器，检测含有强电负性基团的物质，具有高选择性和高灵敏度。
为保护检测器和色谱柱，开气相色谱仪时，必须先开载气，后开电源，加热。关机时，先关电源，最后关载气。
（4）柱温的选择原则为：在使最难分离的组分有尽可能好的分离度的前提下，要尽可能采用较低的柱温，但以保留时间适宜及不拖尾为度。对宽沸程样品，采用程序升温方式。
（5）定性与定量：定性方法有已知物对照法，相对保留值，保留指数，利用化学方法配合，两谱联用定性。
定量方法常用归一化法和内标法，在没有校正因子情况下，使用内标对比法较好。
3．基本计算
固定液的相对极性
分离方程式 R=
相对重量校正因子=
归一化法 Ci%=
外标法 mi =
内标法 mi=fiAi ms=fsAs mi= Ci%=
内标对比法

第十八章 高效液相色谱法

一、主要内容
1．基本概念
　　（1） 化学键合相：利用化学反应将有机基团键合在载体表面形成的固定相。
　　（2） 化学键合相色谱法：以化学键合相为固定相的色谱法。
　　（3） 正（反）相色谱法：流动相极性小（大）于固定相极性的液相色谱法。
　　（4） 抑制型（双柱）离子色谱法：用抑制柱消除流动相的高电导本底，以电导为检测器的离子交换色谱法。
　　（5） 手性色谱法：利用手性固定相或手性流动相添加剂分离分析手性化合物的对映异构体的色谱法。
　　（6） 亲合色谱法：利用或模拟生物分子之间的专一性作用，从复杂生物试样中分离和分析特殊物质的色谱方法，是基于组分与固定在载体上的配基之间的专一性亲和作用而实现分离的色谱法。
　　（7） 梯度洗脱：在一个分析周期内程序控制改变流动相的组成，如溶剂的极性、离子强度和pH值等。
　　（8） 静态流动相传质阻抗Csm：由于组分的部分分子进入滞留在固定相微孔内的静态流动相中，因而相对晚回到流路中，引起的峰展宽。
　　（9） 键合相的含碳量：键合相碳的百分数，可通过对键合硅胶进行元素分析测定。
　　（10） 键合相的覆盖度：参加反应的硅醇基数目占硅胶表面硅醇基总数的比例。
　　（11） 封尾：在键合反应后，用三甲基氯硅烷等对键合相进行钝化处理，减少残余硅醇基，即封尾。
　　（12） 溶剂的极性参数P'：表示溶剂与三种极性物质乙醇（质子给予体）、二氧六环（质子受体P'）和硝基甲烷（强偶极体）相互作用的强度。用于度量分配色谱的溶剂强度。P'越大，溶剂的极性越强，在正相分配色谱中的洗脱能力越强。
　　（13） 溶剂的强度因子S：常为反相键合相色谱的溶剂洗脱能力的度量。
　　（14） 三维光谱－色谱图：用DAD检测器检测，经过计算机处理，将每个组分的吸收光谱和试样的色谱图结合在一张三维坐标图上，即获得三维光谱-色谱图。
2．基本理论
　　（1）速率理论在HPLC中表达式为：H=A+Cmu+Csmu 用于指导实验条件的选择。A、Cm和Csm均随固定相粒度dp变小而变小，因此保证HPLC高柱效的主要措施是使用小粒度的固定相。此外，要求粒度和柱填充均匀、使用低粘度流动相、适当的流速和柱温。
　　（2）反相键合相色谱法保留机制：可用“疏溶剂理论”说明，即溶质的保留是其分子受到溶剂的斥力，而与键合相的烃基发生疏水缔合的结果。反相键合相色谱法的k受下列因素影响： ①溶质的极性越强，k越小；②流动相的含水量越高，使组分的k越大；③流动相的pH（离子抑制作用）和离子强度都影响k；④键合相的烃基越长，使溶质k增大。
　　（3）正相键合相色谱法：以氨基、氰基等极性键合相为固定相，以烷烃加少量极性调节剂为流动相，极性强的组分k大。
　　（4）反相离子对色谱法：组分的离子与加入到流动相中的离子对试剂的反离子生成中性离子对，增加在反相固定相上的保留。保留因子受离子对试剂的种类和浓度、流动相的pH等影响。
3．基本计算
　　（1）混合溶剂的强度以下式计算：
　　式中P'为混合溶剂的极性参数，Pi'和ji为纯溶剂i的极性参数及该溶剂在混合溶剂中的体积分数。
　　S混为混合溶剂的强度因子，Si和ji为纯溶剂i的强度因子及该溶剂在混合溶剂中的体积分数。
　　（2）HPLC的定量分析计算：与GC相同。
4．HPLC仪器
　　（1）输液泵
　　（2）检测器：有紫外、荧光、电化学和蒸发光散射检测器等。
　　紫外检测器：原理是朗伯－比尔（Lambert-Beer）定律；适用于有紫外吸收的组分。
　　二极管阵列检测器：可获得三维光谱－色谱图，同时提供定性定量信息。
　　荧光检测器：原理是荧光强度与组分的浓度成线性关系。
　　电化学检测器：原理是当组分经过电极表面时，发生氧化还原反应，产生电量（Q）的大小符合法拉第定律：Q=nFN；
　　蒸发光散射检测器：散射光的强度（I）与气溶胶中组分的质量（m）有下述关系： I=kmb或lgI=blgm+lgk
二、重点和难点
　　由于HPLC中的常用术语、色谱参数和色谱基本理论等都已在第16章中作了详细的阐述，定性、定量分析方法又与GC相同，因此，本章只讨论高效液相色谱的各种具体方法，重点是反相键合相色谱法。
　　1．正相键合相色谱法
　　以极性键合相为固定相，如氰基（－CN）、氨基（－NH2）或二羟基键合相等，以非极性或弱极性溶剂，如烷烃，加适量极性调整剂，如醇类作流动相。正相键合相色谱主要用于分离溶于有机溶剂的中等极性的分子型化合物。分离选择性决定于键合相的种类、流动相的强度和试样的性质。主要是理解其一般规律：极性强的组分的保留因子k大，后洗脱出柱。流动相的极性增强，洗脱能力增加，使组分k减小，tR减小。
　　溶质与键合极性基团间的作用力，如氢键、诱导或静电作用等，是决定色谱保留和分离选择性的首要因素。流动相的选择性是通过其与试样分子间的相互作用来实现的，分子间作用力不同，则分离的选择性不同。同系物，如甲醇与丙醇，作用力类型相同，其色谱分离的选择性相似，如果换成高偶极矩溶剂二氯甲烷，则选择性将发生变化。
　　2．反相键合相色谱法
　　在现代色谱学中，反相键合相色谱法一般就称为反相色谱法。这是本章要掌握的重点。反相色谱法通常以非极性键合相为固定相，以极性溶剂及其混合物为流动相，固定相的极性比流动相的极性弱；能分离极性范围很宽的试样。键合相的烷基链长和含碳量是影响溶质的保留因子（及柱效）、选择性和载样量的重要因素。
　　保留行为的主要影响因素：①溶质的极性越弱，其疏水（疏溶剂）性越强，k越大，tR也越大。②增加流动相中水的含量，则溶剂强度降低，使溶质的k增大。③流动相的pH变化会改变溶质的离解程度，溶质的离解程度越高，k值越小。因此，常加入少量弱酸、弱碱或缓冲溶液，调节流动相的pH，抑制有机弱酸、弱碱的离解，增加它与固定相的疏水缔合作用，以达到分离的目的。这种色谱方法又称为离子抑制色谱法。④固定相键合烷基的碳链延长，硅胶表面键合烷基的浓度越大，溶质的k越大。
　　3．反相离子对色谱法
　　把离子对试剂加入到含水流动相中，与组分离子生成中性离子对，从而增加溶质与非极性固定相的作用，使分配系数增加，改善分离效果。用于分离可离子化或离子型的有机酸、碱、盐等。影响容量因子的因素有离子对试剂的种类和浓度、流动相的pH和流动相中有机溶剂的种类和比例等。
　　4．键合相的特点
　　键合相有如下优点：①使用过程中不流失；②化学稳定性好；③适于梯度洗脱；④载样量大。
　　使用一般化学键合相时流动相中水相的pH应维持在2～8，以免引起硅胶溶解，但目前已有许多键合相能够承受更宽的pH范围。
　　新型键合相
　　5．键合相色谱法中流动相对分离的影响 根据分离方程式：
　　
　　n由固定相及色谱柱填充质量决定，α（即选择性）主要受溶剂种类的影响，k受溶剂配比的影响。
　　溶剂的选择性：斯奈德（Snyder）根据溶剂的质子接受能力（Xe）、质子给予能力（Xd）和偶极作用力（Xn），将选择性参数定义为：
　　，，
　　根据Xe﹑Xd﹑Xn的相似性，将常用溶剂分为8组（教材表20-2），并得到溶剂选择性分类三角形。处于同一组中的各溶剂的作用力类型相同，在色谱分离中具有相似的选择性，而处于不同组别的溶剂，其选择性差别较大。
　　溶剂极性参数：
　　溶剂的极性和强度：溶剂的洗脱能力即溶剂强度直接与它的极性相关。在正相色谱中，溶剂极性参数P'值越大，则溶剂的极性越强，洗脱能力越强。
　　反相键合相色谱法的溶剂强度常用强度因子S表示。极性弱的溶剂S大，洗脱能力强。
　　混合溶剂的强度：
　　
　　5．高效液相色谱中的速率理论
　　高效液相色谱的流动相是液体，液体与气体性质的差异是导致高效液相色谱的扩散和传质过程对柱效的影响与气相色谱有差别的主要原因。
　　（1）纵向扩散可忽略：纵向扩散系数β=2γDm，在HPLC中，液体流动相粘度大，使Dm很小。因此只有在流速很低时才能观察到纵向扩散对柱效的影响。在常用色谱条件下，纵向扩散可以忽略，故流速升高， H总是升高。但升高速率比GC中慢，因此，为了快速分析，一般仍选择大于最佳流速的条件。
　　（2）传质阻抗：化学键合相色谱法中，df可忽略，故固定相传质阻抗Cs可忽略。流动相传质阻抗Cm=ωmdp2/Dm中的ωm与柱内径、形状、填料性质等有关，但至今仍没确切的数值或关系。与GC中的Cs不同，Cm与保留因子无关。HPLC中还有一项静态流动相传质阻抗Csm，而且Cm和Csm都与固定相的粒度dp有关。
　　（3）涡流扩散小：小颗粒球形固定相，匀浆高压填充，降低涡流扩散。
　　（4）HPLC中的范第姆特方程为：H=A+Cmu+Csmu
　　（5）固定相粒度对塔板高度的影响：dp变小，A、Cm和Csm均变小，而且塔板高度受流动相线速度的影响也越小。可见小粒度的填料比在GC中更为重要。
　　根据速率理论，HPLC的实验条件应该是：①小粒度、均匀的球形化学键合相；②低粘度流动相，流速不宜快；③柱温适当。
　　6．反相键合相色谱实验条件的选择
　　在反相键合相色谱中，常选用非极性键合相。非极性键合相可用于分离分子型化合物，也可用于分离离子型或可离子化的化合物。ODS是应用最广泛的非极性固定相。对于各种类型的化合物都有很强的适应能力。短链烷基键合相能用于极性化合物的分离，苯基键合相适用于分离芳香化合物以及多羟基化合物如黄酮苷类等。
　　反相键合相色谱法中，流动相一般以极性最强的水为基础溶剂，加入甲醇、乙腈等极性调节剂。极性调节剂的性质以及其与水的混合比例对溶质的保留值和分离选择性有显著影响。一般情况下，甲醇－水已能满足多数试样的分离要求，且粘度小、价格低，是反相键合相色谱法最常用的流动相。乙腈的溶剂强度较高，且粘度较小，其截止波长（190nm）比甲醇（205nm）的短，更适合于利用末端吸收进行检测。
　　可选择弱酸（常用醋酸）、弱碱（常用氨水）或缓冲盐（常用磷酸盐及醋酸盐）作为抑制剂，调节流动相的pH，抑制组分的离解，增强保留。
　　调节流动相的离子强度也能改善分离效果，在流动相中加入0.1%～1%的醋酸盐、磷酸盐等,可减弱固定相表面残余硅醇基的干扰作用，减少峰的拖尾，改善分离效果。

第19章 平面色谱法

（一）平面色谱的基本术语和公式

（二）主要平面色谱类型

（三）吸附薄层色谱条件的选择
　　根据被测组分的极性大，选择吸附剂的活度要小，流动相极性要大；被测组分的极性小，选择吸附剂的活度要大，流动相极性要小。
　　1．被分离物质的极性与结构的关系
　　（1）基本母核相同，基团极性愈大，分子极性愈强；极性基团数目增加，分子极性增强。常见的取代基极性大小顺序：烷烃<烯烃<醚类<硝基化合物<二甲胺<脂类<酮类<醛类<硫醇<胺类<酰胺<醇类<酚类<羧酸类。
　　（2）分子双键愈多，共轭度愈大，吸附性愈大。
　　（3）空间排列影响极性，如能产生分子内氢键的分子极性下降。
　　2．吸附剂的活度选择 被分离物质的极性大，吸附剂活度要小，以免吸附太牢，不易洗脱；被分离物质的极性小，则吸附剂的活度要大，以免不被吸附，而无法分离。可改变板活化温度和时间来控制吸附剂的活度。
　　3．展开剂的极性 按相似相溶原则选择。

单一溶剂的极性顺序：石油醚<环己烷<二硫化碳<四氯化碳<三氯乙烷<苯、甲苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<丙酮 <正丙醇<乙醇<甲醇<吡啶<酸<水。
　　4．混合溶剂选择的一般规则 先用单一的中等极性展开剂试验，得出合适的极性。再改用二元展开剂，调节比例达到预期的极性，得到混合展开剂。目的是通过混合展开剂的极性和溶剂的强度，使各组分具有适宜的Rf值，从而达到良好的分离效率。

第二十章 毛细管电泳法

1．基本概念
　　（1）电泳 电介质中带电粒子在电场作用下以不同速度向电荷相反方向迁移的现象。
　　（2）电泳法 利用电泳现象对物质进行分离分析的方法，称之为电泳法。
　　（3）电渗和电渗率 电渗是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。单位电场强度下的电渗速度称为电渗率。
　　（4）Zeta电势 在电场作用下，固液两相的相对运动发生在紧密层与扩散层之间的滑动面上，此处的电动电势即为Zeta电势。
　　（5）淌度 溶质在给定缓冲液中单位时间和单位电场强度下移动的距离，也就是单位电场强度时的电泳速度。
　　（6）有效淌度 考虑离子活度系数、溶质分子的离解程度等影响的淌度。
　　（7）表观淌度 在电泳过程中，溶质除在电场作用下产生电泳以外，还受到电渗流的影响，两者的矢量和称为表观淌度。
2．基本原理
　　（1）毛细管电泳柱中溶液为扁平型电渗流流型，高效液相色谱柱中为抛物面动力学流型，这是导致毛细管电泳高效的重要原因。
　　（2）谱带展宽：在毛细管电泳中，影响谱带展宽的原因主要是分子扩散、自热、吸附，另仪器死体积也会使谱带变宽。
　　（3）分离模式及其操作条件：毛细管电泳主要分离模式包括：毛细管区带电泳，胶束电动毛细管色谱，毛细管凝胶电泳，毛细管等速电泳，毛细管等电聚焦和毛细管电色谱。在药物分析中常用毛细管区带电泳，胶束电动毛细管色谱，毛细管凝胶电泳和毛细管电色谱。
根据样品的性质选择不同的操作模式，每种模式下影响因素不尽相同，通过调节影响因素达到分离的目的。应重点掌握毛细管区带电泳操作条件的选择。在毛细管区带电泳中，分离电压、缓冲溶液种类和浓度及pH、添加剂等是主要的操作条件。
3．基本计算
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　

第二十一章 色谱联用分析法

一、主要内容
1．基本概念
　　总离子流色谱图：总离子流强度随时间变化的色谱图。
　　质量色谱图：某质量（m/z）的离子流强度随时间变化的色谱图。
　　选择离子监测：对一个或一组特定离子进行检测的技术。
　　单离子监测：只检测一个质量的离子的选择离子监测。
　　多离子监测：检测多个离子的选择离子监测。
　　选择反应监测：监测一个或几个特定的离子反应。
　　全二维气相色谱：将分离机制不同而又相互独立的两根色谱柱串联起来，经柱1分离后的每一个流分都经过接口依次进入柱2进行第二次分离，再进入检测器，得到以柱1保留时间为纵坐标，柱2保留时间为横坐标的二维色谱图。
2．基本理论
　　（1）GC-MS的原理：气相色谱仪分离试样中各组分，起着样品制备的作用；接口把气相色谱流出的各组分送入质谱仪进行检测，起着气相色谱和质谱之间适配器的作用；质谱仪将接口依次引入的各组分进行分析，成为气相色谱仪的检测器；计算机系统控制气相色谱、接口和质谱仪，进行数据采集和处理，由此同时获得色谱和质谱数据，对复杂试样中的组分进行定性和定量分析。
　　（2）HPLC-MS的原理：试样通过液相色谱系统进样，由色谱柱进行分离，而后进入接口。在接口中，试样由液相中的离子或分子转变成气相离子，然后被聚焦于质量分析器中，根据质荷比而分离。最后离子信号被转变为电信号，由电子倍增器检测，检测信号被放大后传输至计算机数据处理系统，同时获得各种色谱、质谱数据。
　　（3）ESI的工作原理：当色谱柱后流出物移至喷嘴顶端并溢出时，形成扇状喷雾，在毛细管上的高电场会引起氧化还原反应，形成含离子的微滴。在干燥气作用下，液滴的溶剂蒸发，离子向液滴表面移动，液滴表面的离子密度越来越大，当达到Rayleigh极限时，即液滴表面电荷产生的库仑排斥力与液滴表面的张力大致相等时，液滴产生非均匀破裂，分裂成更小的液滴，蒸发、电荷过剩和液滴分裂这一过程将不断重复。液滴半径小于10nm时，其电荷的排斥作用导致部分离子从液滴表面蒸发出来，最终以单电荷或多电荷离子的形式从溶液中转移至气相，形成了气相离子。在强电位差的驱动下，离子经取样孔进入质谱真空区，再经聚焦后进入质量分析器。
　　（4）APCI的工作原理：色谱柱后流出物经过喷雾探针中心的毛细管流入，被其外部雾化气套管的氮气流（雾化气）雾化，形成气溶胶，并在毛细管出口前被加热管剧烈加热气化。在加热管端口用电晕放电针进行电晕尖端放电，使溶剂分子被电离，形成溶剂离子。溶剂离子再与组分的气态分子反应，生成组分的准分子离子。正离子通过质子转移、加合物形成或电荷抽出反应而形成；负离子则通过质子抽出、阴离子附着或电子捕获而形成。
　　（5）串联四极质量分析器的工作原理：在离子源中产生的离子进入第一个四极质量分析器进行质量分离，然后选定质荷比的离子离开第一个质量分析器，进入第二个四极质量分析器，其他离子则被“过滤”掉。第二个四极质量分析器被一箱体包围，称为碰撞池，内充惰性气体如氩气。进入的离子在此与惰性气体（碰撞气）发生碰撞，或自身分解，产生一系列新离子，即产物离子（product ion）。产物离子由第三个四极质量分析器分离分析。
　　（6）离子阱质量分析器的原理：两个接地端罩电极及它们之间的两个环电极组成了离子阱。采用脉冲加速电压使样品离子化并将其引入至离子阱中。离子被储存在离子阱中的一稳定轨道上。处于稳定区外的离子，由于运动幅度大，与电极碰撞而消亡。控制扫描的射频电压施加在环电极上。逐渐增加射频电压，使离子径迹连续地不稳定，从而使离子按m/z的大小从端罩电极的出口排斥进入电子倍增器被检测。
　　此外，还有气相色谱－傅立叶变换红外光谱联用（GC-FTIR）、高效液相色谱－核磁共振波谱联用（HPLC-NMR）及多维色谱。
　　核磁共振波谱是测定有机化合物结构的最强有力的技术之一，高效液相色谱－核磁共振波谱（HPLC-NMR）具有广阔的应用前景。但是实现这种联用又最具有挑战性。HPLC-NMR能够获得复杂试样中微量组分的氢谱、碳谱及各种相关谱，成为复杂试样如中药的活性成分、生物样品中的药物及其代谢物等同时定性分析、结构鉴定和定量测定的重要手段。还可与质谱联用，LC-NMR-MS已用于代谢组学研究。
　　全二维气相色谱是将分离机制不同而又相互独立的两根色谱柱串联起来，经柱1分离后的每一个流分都经过接口进行聚焦，然后以脉冲方式依次进入柱2进行第二次分离，组分从柱2流出后进入检测器，信号经计算机系统处理后，得到以柱1保留时间为纵坐标，柱2保留时间为横坐标的二维色谱图。
二、重点和难点
　　本章的重点是GC-MS和HPLC-MS，尤其是ESI、APCI和串联四极质量分析器的工作原理，色谱-质谱联用分析的全扫描模式、选择离子监测、选择反应监测及实验条件的选择。
　　无论是气相色谱-质谱联用还是高效液相色谱-质谱联用，都能给我们提供定性分析、结构分析和定量分析的丰富信息。要弄懂各种信息的定义或含义，才能顺利解析图谱，并用于各种分析。
1．全扫描模式
　　色谱-质谱联用的全扫描是质量分析器在给定的时间范围内对给定质荷比范围进行无间断地扫描，获得样品中每一个组分（或在某一特定时刻）的全部质谱。在这种扫描模式下，可以获得下列各种定性和定量信息。
　　（1）总离子流色谱图：总离子流色谱图（total ion current chromatogram；TIC）是总离子流强度随时间（扫描次数）变化的色谱图。其中对应某一时间点的峰高是该时间点流进的组分的所有质荷比的离子强度的加和。此图与普通色谱图没有什么区别，也同样给出保留值、峰高和峰面积，但此图的峰高和峰面积很难用于组分的定量分析。这种谱图的纵坐标为总（全）离子流的强度，即是在该时间流出组分的所有的m/z离子的离子流强度的加和。横坐标为时间或连续扫描的频次。
　　（2）质量色谱图：是在一次扫描测定中，只记录某一个质荷比m/z的离子流强度随时间变化的色谱图。这种谱图的描述与总离子流色谱图相似，其纵坐标与横坐标也分别为离子流强度及时间。也称为提取离子色谱图。
　　（3）全扫描色谱-质谱三维谱：是使用计算机的三维软件绘制的三维总离子流图。用x,y,z三个坐标描述，其中x坐标方向表示原子质量单位（质荷比m/z），y坐标方向表示时间或连续扫描的次数，z坐标方向表示离子流的强度（离子丰度）。这种三维总离子流图的信息相当丰富，假如取垂直于y坐标方向（时间轴）上的任何一点的截面，就是即时时间流出物的质谱图。假如取垂直于x坐标方向（质荷比m/z轴）上的任何一点的截面，就是该质荷比的质量色谱图，或称为提取离子色谱图。假如沿x坐标方向，将具有相同时间的各m/z离子流强度相加，便得到二维平面的总离子流色谱图。
全扫描色谱-质谱三维谱与总离子流色谱图、质量色谱图及即时质谱图的相关关系的理解是重点内容之一。
　　（4）质谱：即将全扫描得到的分子离子、准分子离子及所有碎片离子的质荷比，与其对应的离子流的相对强度作图，称为即时时间质谱。
2．选择离子监测
　　选择离子监测是对一个或一组特定离子进行检测的技术。当目标化合物的质谱已知时，在操作前确定欲监测的质量，只对其进行检测而不记录其他离子。只检测一个质量的离子称为单离子监测，检测多离子的选择离子监测称为多离子检测。选择离子监测可以把全扫描模式所得的复杂的总离子色谱图变得非常简单，即获得如上所述的质量色谱图。由于仅检测一个或几个离子，使检测器接受某一离子的时间比全扫描模式下更多，离子流强度大两个数量级。因此提高了灵敏度约100倍，同时也有更快的扫描速度。选择离子监测主要用于定量分析。
3．选择反应监测
　　选择反应监测是串联质谱的一种检测模式，即监测一个或几个特定的离子反应，监测几个离子反应又称为多反应监测。在选择反应监测中要先选定前体离子，再对其进行碰撞诱导裂解，产生产物离子，最后对选定的产物离子进行检测。选择反应监测与SIM一样能对复杂混合物中的痕量组分进行快速鉴别和定量分析，而且由于它监测两组特定且直接相关的离子，故其选择性更高，同时由于对特定离子的扫描次数更多，灵敏度也更高。由选择反应监测获得的谱图也与质量色谱图（或总离子流色谱图）相似。其峰面积或峰高用于目标化合物的定量分析。
4．HPLC-MS分析实验条件的选择
　　（1）流动相和流量：常用流动相为水、甲醇、乙腈及它们的混合物，需要调节pH时，还可用醋酸、甲酸或它们的铵盐溶液，应避免磷酸盐或离子对试剂等。流量对LC-MS分析有较大影响，要根据柱内径和接口的不同来选择流量。
　　（2）离子检测模式：碱性物质如仲胺、叔胺选择正离子检测模式，可用醋酸或甲酸使试样酸化至pKa－2。酸性物质及含有较多强电负性基团的物质，选择负离子检测模式。
　　（3）温度：接口的干燥气体温度应高于待分析物沸点20℃左右，同时要考虑物质的热稳定性和流动相中有机溶剂的比例。
5．色谱-质谱联用分析方法的特点
　　（1）分离效能和定性鉴别能力同时增加，并使色谱－质谱在线联用程序一气呵成，这是其他任何一种分析方法所不及的。
　　（2）色谱－质谱联用分析的定性能力强。除保留时间外，尚有分子离子、碎片离子、离子峰强比、同位素离子峰、总离子流色谱峰、选择离子色谱峰及选择离子色谱峰所对应的保留时间窗及质谱图等多种指标。除分子离子及碎片离子外，还获得准分子离子、多电荷离子，这些都是独特的定性鉴别的重要参数。使得色谱－质谱联用的定性方法远比GC、HPLC、CE法更可靠。
　　（3）色谱－质谱联用仪采用的是一种通用的灵敏度较高的检测器，可同时检测多种化合物。选择离子和选择反应监测手段大大提高了方法的灵敏度和选择性，使色谱－质谱联用技术的定量分析准确度高。
　　（4）色谱－质谱联用分析方法适用范围广。GC-MS适合于小分子，易挥发性化合物的分析。LC-MS适合于强极性、挥发性差、易热分解、大分子化合物及离子型化合物的分离鉴定和分析。

大学分析化学知识点总结