本书是国家级一流本科课程“分析化学(Ⅰ)”的配套教材。全书共19章，包括光谱分析、核磁共振波谱法、电化学分析、色谱分析、质谱法、表面分析法、信息技术在分析化学中的应用等内容。除第1章外，各章末均附有习题与拓展和短视频拓展资源。教材内容贯彻“精、全、新”，强化基础、注重分析应用、兼顾前沿发展。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 分析化学的定义和作用 1
1.2 仪器分析的分类 1
1.3 仪器分析的特点 2
1.4 仪器的测量过程和基本组成 2
1.5 仪器分析的发展 3
参考文献 4
第2章 光谱分析导论 5
2.1 电磁辐射及其与物质的相互作用 5
2.1.1 电磁辐射和电磁波谱 5
2.1.2 电磁辐射与物质的相互作用 6
2.2 光学分析法的分类 7
2.2.1 光谱法与非光谱法 7
2.2.2 吸收光谱和发射光谱 7
2.2.3 原子光谱和分子光谱 8
2.3 光谱分析仪器 9
2.3.1 光源 10
2.3.2 分光系统 11
2.3.3 检测器 13
2.3.4 信号处理与读出系统 15
2.3.5 光谱分析仪器的小结 15
习题与拓展 16
参考文献 16
第3章 原子发射光谱法 17
3.1 原子发射光谱法的基本原理 17
3.1.1 原子发射光谱的产生 17
3.1.2 原子能级与原子光谱项 18
3.1.3 原子能级图 19
3.1.4 谱线强度 20
3.1.5 谱线的自吸与自蚀 21
3.2 原子发射光谱仪 21
3.2.1 激发光源 21
3.2.2 分光系统 25
3.2.3 检测系统 25
3.2.4 原子发射光谱仪的类型 26
3.3 原子发射光谱法的应用 28
3.3.1 定性分析 28
3.3.2 半定量分析 29
3.3.3 定量分析 30
3.4 原子发射光谱法的发展历史和趋势 32
3.4.1 光谱仪的制造与创新 32
3.4.2 分析方法的开发与进展 33
3.5 原子发射光谱法的应用实例 33
3.5.1 操作及实验条件 33
3.5.2 数据分析 34
习题与拓展 34
参考文献 35
第4章 原子吸收光谱法 37
4.1 原子吸收光谱法的基本原理 37
4.1.1 原子吸收光谱的产生 37
4.1.2 基态原子数与激发态原子数的关系 37
4.1.3 原子吸收谱线的轮廓和变宽 38
4.1.4 原子吸收的测量 39
4.2 原子吸收光谱仪 42
4.2.1 光源 42
4.2.2 原子化器 44
4.2.3 分光系统 47
4.2.4 检测系统 47
4.3 干扰及其消除方法 47
4.3.1 物理干扰 47
4.3.2 化学干扰 48
4.3.3 电离干扰 48
4.3.4 光谱干扰 49
4.4 原子吸收光谱法的应用 51
4.4.1 测量条件的选择 51
4.4.2 定量分析的方法 52
4.5 灵敏度和检出限 53
4.5.1 灵敏度 53
4.5.2 检出限 54
4.6 原子吸收光谱法的发展历史和趋势 54
4.6.1 光谱仪的制造与创新 55
4.6.2 分析方法的开发与进展 55
4.7 原子吸收光谱法的应用实例 56
4.7.1 操作及实验条件 56
4.7.2 数据分析 56
4.8 原子荧光光谱法 56
4.8.1 原子荧光光谱法的基本原理 57
4.8.2 原子荧光光谱仪 58
4.8.3 原子荧光光谱法的应用 59
4.8.4 原子荧光光谱法的发展历史和趋势 59
习题与拓展 60
参考文献 61
第5章 紫外-可见分光光度法 62
5.1 紫外-可见分光光度法的基本原理和概念 62
5.1.1 吸收光谱的产生 62
5.1.2 电子跃迁类型 63
5.1.3 紫外-可见吸收光谱相关术语 66
5.1.4 紫外-可见吸收光谱的影响因素 68
5.1.5 朗伯-比尔定律 70
5.1.6 导致偏离朗伯-比尔定律的因素 72
5.2 紫外-可见分光光度计 75
5.2.1 主要部件 75
5.2.2 分光光度计的类型及光学参数 77
5.3 紫外-可见分光光度法的应用 79
5.3.1 定性分析 80
5.3.2 结构分析 80
5.3.3 定量分析 81
5.3.4 其他应用 85
5.4 紫外-可见分光光度法的发展概况 86
5.4.1 光谱仪的制造与创新 86
5.4.2 分析方法的开发与进展 87
5.5 紫外-可见分光光度法的应用实例 88
5.5.1 操作及实验条件 88
5.5.2 数据分析 88
习题与拓展 89
参考文献 90
第6章 分子发光光谱法 91
6.1 荧光、磷光的基本原理和概念 91
6.1.1 荧光、磷光的产生 91
6.1.2 激发光谱和发射光谱 93
6.1.3 发光参数 94
6.1.4 荧光、磷光与分子结构的关系 95
6.1.5 影响荧光、磷光的外部因素 96
6.1.6 荧光(磷光)的定量分析 98
6.2 荧光与磷光分析仪器 99
6.2.1 光源 100
6.2.2 单色器 100
6.2.3 样品池 100
6.2.4 光检测器 100
6.2.5 磷光分析仪器 101
6.3 化学发光分析 102
6.3.1 基本原理 102
6.3.2 化学发光效率 102
6.3.3 化学发光类型 103
6.4 分子发光分析法的应用和发展 104
6.4.1 分子发光分析法的应用 104
6.4.2 其他发光分析技术简介 105
6.5 分子发光分析法的应用实例 106
6.5.1 操作及实验条件 106
6.5.2 数据分析 107
习题与拓展 107
参考文献 108
第7章 红外光谱法与拉曼光谱法 109
7.1 红外光谱法的基本原理 109
7.1.1 分子的振动 109
7.1.2 红外吸收产生的条件 112
7.2 红外光谱与分子结构的关系 113
7.2.1 基团频率及其影响因素 113
7.2.2 基团的特征吸收峰 118
7.3 有机化合物的典型红外吸收光谱 120
7.3.1 烃类化合物 120
7.3.2 醇、酚和醚类化合物 124
7.3.3 羰基化合物 126
7.3.4 含氮化合物 129
7.4 红外光谱仪 131
7.4.1 色散型红外光谱仪 131
7.4.2 傅里叶变换红外光谱仪 133
7.5 红外光谱法的应用 136
7.5.1 试样的制备 136
7.5.2 定性分析 137
7.5.3 定量分析 140
7.6 红外光谱法的发展趋势 140
7.6.1 近红外光谱 141
7.6.2 特殊红外测定技术 142
7.7 红外吸收光谱法的应用实例 143
7.7.1 操作及实验条件 143
7.7.2 谱图及处理 143
7.8 激光拉曼光谱法 144
7.8.1 基本原理 145
7.8.2 拉曼光谱仪 149
7.8.3 拉曼光谱应用与技术发展 151
习题与拓展 152
参考文献 154
第8章 核磁共振波谱法 156
8.1 基本原理 156
8.1.1 原子核的自旋与磁矩 156
8.1.2 原子核的自旋能级与共振吸收 157
8.1.3 原子核的自旋弛豫与谱线宽度 158
8.2 化学位移 159
8.2.1 屏蔽效应 159
8.2.2 化学位移的表示 160
8.2.3 影响化学位移的因素 160
8.2.4 1H的化学位移分布范围 163
8.3 自旋耦合 163
8.3.1 耦合裂分 163
8.3.2 耦合常数 165
8.3.3 化学等价与磁等价 166
8.3.4 自旋体系 166
8.3.5 一级谱图与二级谱图 167
8.3.6 二级谱图简化 167
8.4 核磁共振波谱仪 170
8.4.1 连续波核磁共振波谱仪 170
8.4.2 脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪 171
8.5 核磁共振氢谱 172
8.5.1 样品制备与溶剂选择 172
8.5.2 常见官能团的氢谱谱图 173
8.5.3 核磁共振氢谱解析 175
8.6 核磁共振碳谱及二维谱 178
8.6.1 核磁共振碳谱简介 178
8.6.2 化学位移的影响因素 179
8.6.3 核磁共振碳谱种类 180
8.6.4 13C级数的确定 182
8.6.5 核磁共振碳谱常见试剂 182
8.6.6 二维谱简介 183
8.7 NMR的发展历史和趋势 185
8.7.1 NMR的发展历史 185
8.7.2 NMR的发展趋势 186
8.8 应用实例 188
习题与拓展 190
参考文献 192
第9章 电化学分析导论 193
9.1 化学电池 193
9.1.1 原电池和电解池 194
9.1.2 电池电动势 195
9.1.3 液接电位与盐桥 195
9.2 电极电位 196
9.2.1 双电层的形成 196
9.2.2 标准电极电位与条件电极电位 196
9.2.3 能斯特方程 200
9.3 电极表面的传质过程与反应历程 201
9.3.1 传质过程 201
9.3.2 电极反应历程 202
9.4 电极的极化与过电位 203
9.4.1 电极的极化 203
9.4.2 过电位 204
9.5 电极系统与电极 205
9.5.1 两电极系统和三电极系统 205
9.5.2 参比电极 205
9.5.3 指示电极 207
9.6 电化学分析方法的分类和特点 210
9.6.1 基于表面电分析化学技术的分类 210
9.6.2 基于所测量的电学参数的分类 210
9.6.3 电化学分析方法的特点 211
习题与拓展 211
参考文献 212
第10章 电位分析法 213
10.1 离子选择性电极 214
10.1.1 离子选择性电极的分类 214
10.1.2 膜电位 214
10.1.3 离子选择性电极电位的测量 215
10.2 离子选择性电极类型及其响应机理 216
10.2.1 玻璃电极 216
10.2.2 晶体膜电极 219
10.2.3 流动载体电极 220
10.2.4 气敏电极 221
10.2.5 生物电极 222
10.3 离子选择性电极的性能参数 223
10.3.1 能斯特响应、线性范围、检出限 223
10.3.2 离子选择性系数 224
10.3.3 响应时间 224
10.3.4 内阻 225
10.3.5 稳定性 225
10.4 电位分析方法 225
10.4.1 直接电位法 225
10.4.2 电位滴定法 230
10.5 电位分析法的发展 232
10.6 电位分析法的应用实例 233
10.6.1 实验操作 233
10.6.2 数据处理 233
习题与拓展 234
参考文献 235
第11章 极谱和伏安分析法 236
11.1 极谱法的基本原理 236
11.1.1 浓差极化 236
11.1.2 滴汞电极 237
11.2 极谱定量分析 237
11.2.1 扩散电流方程式 237
11.2.2 影响极限扩散电流的因素 239
11.3 单扫描极谱法 241
11.4 方波极谱法 242
11.5 脉冲极谱法 243
11.6 循环伏安法 245
11.7 极谱法和伏安法的发展概况 248
11.8 伏安法的应用实例 249
11.8.1 操作及实验条件 249
11.8.2 数据分析 250
习题与拓展 250
参考文献 251
第12章 电解与库仑分析法 252
12.1 电解分析的基本原理 252
12.1.1 电解 252
12.1.2 分解电压和析出电位 253
12.1.3 过电压和过电位 255
12.2 电解方式 256
12.2.1 控制电位电解法 256
12.2.2 控制电流电解法 257
12.2.3 汞阴极电解法 258
12.3 库仑分析法 258
12.3.1 法拉第定律 258
12.3.2 控制电位库仑法 259
12.3.3 控制电流库仑法 260
12.3.4 微库仑分析法 263
12.3.5 库仑滴定法的特点 264
12.3.6 库仑滴定的应用 265
12.4 库仑分析法的应用实例 265
12.4.1 实验操作 266
12.4.2 数据处理 266
习题与拓展 267
参考文献 267
第13章 色谱分析导论 268
13.1 色谱的分类 268
13.1.1 按两相形态分类 268
13.1.2 按操作形式分类 268
13.1.3 按分离机理分类 269
13.1.4 按流动相的驱动力分类 269
13.2 色谱过程和流出曲线 269
13.2.1 色谱过程 269
13.2.2 色谱流出曲线及术语 270
13.3 色谱基本原理 272
13.3.1 两相分配 272
13.3.2 塔板理论 273
13.3.3 速率理论 277
13.4 色谱分离度与分离条件 279
13.4.1 分离度 279
13.4.2 色谱分离条件 280
13.5 定性与定量分析方法 281
13.5.1 定性分析法 281
13.5.2 定量分析法 282
13.6 色谱法的发展概况 287
13.6.1 色谱法发展简史 287
13.6.2 色谱法发展趋势 288
习题与拓展 290
参考文献 292
第14章 气相色谱法 293
14.1 气相色谱仪 293
14.1.1 气相色谱流程 293
14.1.2 气相色谱仪的主要构造 293
14.2 固定相和流动相 295
14.2.1 气-液色谱固定相 295
14.2.2 气-固色谱固定相 300
14.2.3 载气 300
14.3 检测器 300
14.3.1 热导检测器 301
14.3.2 氢火焰离子化检测器 303
14.3.3 电子捕获检测器 304
14.3.4 氮磷检测器 305
14.3.5 火焰光度检测器 306
14.3.6 检测器的主要性能指标 306
14.4 气相色谱速率理论和分离条件的选择 307
14.4.1 气相色谱速率理论 307
14.4.2 气相色谱实验条件选择 308
14.4.3 样品的预处理 310
14.5 毛细管气相色谱法 311
14.5.1 毛细管柱的分类 311
14.5.2 毛细管色谱速率理论 312
14.5.3 毛细管气相色谱仪 313
14.6 应用实例 314
14.6.1 样品处理和衍生化 315
14.6.2 内标物溶液制备 315
14.6.3 测定条件 315
14.6.4 结果分析 316
习题与拓展 316
参考文献 317
第15章 高效液相色谱法 319
15.1 高效液相色谱的主要类型及分离原理 319
15.1.1 液-液分配色谱法 320
15.1.2 液-固吸附色谱法 320
15.1.3 离子交换色谱法 320
15.1.4 分子排阻色谱法 321
15.1.5 化学键合相色谱法 321
15.1.6 其他色谱法 322
15.1.7 分离方法的选择 324
15.2 高效液相色谱的固定相 325
15.2.1 化学键合固定相 325
15.2.2 其他种类固定相 327
15.3 高效液相色谱的流动相 329
15.3.1 流动相的基本要求 329
15.3.2 流动相溶剂的分类及选择 330
15.4 液相色谱速率方程 332
15.4.1 涡流扩散项 332
15.4.2 分子扩散项 333
15.4.3 传质阻力项 333
15.5 高效液相色谱仪 334
15.5.1 高压泵 334
15.5.2 梯度洗脱装置 335
15.5.3 进样装置 335
15.5.4 色谱柱 336
15.5.5 检测器 336
15.6 应用实例 340
习题与拓展 341
参考文献 343
第16章 毛细管电泳法 344
16.1 概论 344
16.2 毛细管电泳法的基本原理 344
16.2.1 电泳和电泳淌度 344
16.2.2 电渗和电渗流 345
16.2.3 表观淌度 346
16.3 毛细管电泳的分离原理及影响因素 346
16.3.1 毛细管电泳的分离原理 346
16.3.2 毛细管电泳分离的基本参数 347
16.3.3 影响毛细管电泳分离的因素 348
16.4 毛细管电泳的分离模式 350
16.4.1 毛细管电泳法的分类 350
16.4.2 毛细管区带电泳 350
16.4.3 毛细管胶束电动色谱 352
16.4.4 毛细管凝胶电泳 354
16.4.5 毛细管电色谱 354
16.4.6 其他毛细管电泳模式 355
16.5 毛细管电泳的仪器装置 357
16.5.1 高压电源 357
16.5.2 进样系统 357
16.5.3 毛细管柱 358
16.5.4 检测器 359
16.6 分析方法及应用 360
16.6.1 定性分析方法 360
16.6.2 定量分析方法 360
16.6.3 应用 361
16.7 毛细管电泳的发展概况 362
16.7.1 毛细管电泳发展简史 363
16.7.2 毛细管电泳发展趋势 363
16.8 应用实例 364
习题与拓展 366
参考文献 366
第17章 质谱法 368
17.1 质谱仪 368
17.1.1 质谱仪的基本结构 369
17.1.2 质谱仪的主要性能指标 379
17.2 质谱中的离子类型 380
17.2.1 分子离子 380
17.2.2 碎片离子 381
17.2.3 同位素离子 383
17.2.4 亚稳离子 384
17.2.5 重排离子 384
17.2.6 影响离子稳定性和离子峰强度的主要因素 386
17.3 常见有机化合物的质谱 387
17.3.1 烃类 387
17.3.2 醇、酚、醚 390
17.3.3 醛和酮 392
17.3.4 羧酸和酯 393
17.3.5 含氮化合物 395
17.4 质谱法的应用 396
17.4.1 分子离子峰和分子式的确定 396
17.4.2 有机化合物的质谱解析 398
17.4.3 质谱定量分析 401
17.5 色谱-质谱联用 402
17.5.1 气相色谱-质谱联用 403
17.5.2 液相色谱-质谱联用 405
17.6 质谱-质谱联用 406
17.7 综合解析 407
17.7.1 解析程序 407
17.7.2 解析示例 407
17.8 质谱的历史与发展 409
17.9 应用实例 410
习题与拓展 412
参考文献 414
第18章 其他分析方法 415
18.1 X射线衍射 415
18.1.1 X射线衍射的基本原理 415
18.1.2 X射线衍射仪 416
18.1.3 X射线衍射的应用 417
18.1.4 发展趋势 418
18.1.5 应用实例 419
18.2 电子能谱分析 419
18.2.1 电子能谱分析的基本原理 420
18.2.2 电子能谱仪 423
18.2.3 分析方法及应用 425
18.2.4 发展趋势 428
18.2.5 应用实例 429
18.3 扫描电子显微镜 430
18.3.1 基本原理 430
18.3.2 仪器结构 432
18.3.3 应用 433
18.3.4 发展概况 434
18.3.5 应用实例 434
18.4 透射电子显微镜 436
18.4.1 透射电子显微镜的成像原理与结构 436
18.4.2 透射电子显微镜的样品制备及应用 438
18.4.3 透射电子显微镜的发展 439
18.4.4 应用实例 440
习题与拓展 441
参考文献 442
第19章 信息技术在分析化学中的应用 443
19.1 优化试验设计 443
19.1.1 正交试验法 444
19.1.2 均匀试验法 445
19.2 数据预处理 446
19.2.1 数据的统计 446
19.2.2 数据的图形描述 447
19.2.3 数据标准化 448
19.2.4 数据变换 449
19.2.5 光谱信号预处理 450
19.3 机器学习建模 450
19.3.1 主成分分析 451
19.3.2 聚类分析 453
19.3.3 k近邻法 455
19.3.4 随机森林 456
19.3.5 支持向量机 457
19.3.6 神经网络 458
19.3.7 多元线性回归 459
19.3.8 偏最小二乘 460
19.3.9 深度学习 461
19.3.10 依托软件 462
习题与拓展 462
参考文献 463
附录 464
京公网安备 11010102004214号