卫生理化检验第五章分析方法和分析仪器概述.docVIP

第五章 分析方法和分析仪器概述 第五章 分析方法和分析仪器概述 第一节 光谱分析 光谱分析（spectrum analysis）研究电磁辐射和物质相互作用，即化学组分内部量子化的特定能级间的跃迁与组分含量的关系，测量由其产生的发射、吸收或散射在一个或多个波长处的电磁辐射强度的方法称为光谱法（spectrometry）。 光谱分析主要包括原子光谱分析和分子光谱分析两部分。 原子光谱分析法是利用原子所发射的辐射或辐射与原子的相互作用而对元素进行测定的光谱化学分析法。 分子光谱分析法是利用物质分子的内部能级（电子能级、振动能级和转动能级）与电磁波作用产生的吸收、发射来对该物质进行测定的光谱化学分析法。 一、原子光谱分析法 原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。 （一）发射光谱法 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M* ，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。 M* —— M + hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。根据发射光谱所在的光谱区和激发方法不同，发射光谱法分为： 1. 原子发射光谱分析法 用火焰、电弧、等离子炬等作为激发源，使气态原子或离子的外层电子受激发发射特征光学光谱，利用这种光谱进行分析的方法叫做原子发射光谱分析法。波长范围在190 ~ 900nm。 2. 原子荧光分析法 气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到较高能态，经约10-8 s，又跃迁至基态或低能态，同时发射出与原激发波长相同（共振荧光）或不同的辐射（非共振荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光、阶跃激发荧光、敏化荧光等），称为原子荧光。波长在紫外和可见光区。在与激发光源成一定角度（通常为90(）的方向测量荧光的强度，可以进行定量分析。 3．X射线荧光分析法 原子受高能辐射激发，其内层电子能级跃迁，即发射出特征X射线，称为X射线荧光。用X射线管发生的一次X射线来激发X射线荧光是最常用的方法。测量X射线的能量（或波长）可以进行定性分析，测量其强度可以进行定量分析。 4．γ 射线光谱法 天然或人工放射性物质的原子核在衰变的过程中发射α和β粒子后，使自身的核激发，然后核通过发射γ射线回到基态。测量这种特征γ射线的能量（或波长），可以进行定性分析，测量γ射线的强度（检测器每分钟的记数），可以进行定量分析。 （二）吸收光谱法 当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需的能量满足△E = hv的关系时，将产生吸收光谱。 M + h v —— M* 原子吸收光谱法是利用待测元素气态原子对共振线的吸收进行定量测定。 二、分子光谱分析法 1．紫外-可见分光光度法 利用溶液中的分子或基团在紫外和可见光区产生分子外层电子能级跃迁所形成的吸收光谱。根据吸收光谱用于定性和定量测定。 2．红外光谱法 利用分子在红外区的振动-转动吸收光谱来测定物质的成分和结构的光谱分析法。 3．Raman散射 频率为 (0的单色光照射透明物质，物质分子会发生散射现象。如果这种散射是光子与物质分子发生能量交换引起，即不仅光子的运动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称为Raman散射。这种散射光的频率（νm）与入射光的频率不同，称为Raman位移。Raman位移的大小与分子的振动和转动的能级有关，利用Raman位移研究物质结构的方法称为Raman光谱法。 4．分子荧光分析法 某些物质被紫外光照射后，物质分子吸收辐射而成为激发态分子，然后回到基态的过程中发射出比入射波长更长的荧光。测量荧光的强度进行分析的方法称为荧光分析法。波长在光学光谱区。 5．核磁共振波谱法 在强磁场作用下，核自旋磁矩与外磁场相互作用分裂为能量不同的核磁能级，核磁能级之间的跃迁吸收或发射射频区的电磁波。利用吸收光谱可进行有机化合物结构鉴定，以及分子的动态效应、氢键的形成、互变异构反应等化学研究。 第二节 电化学分析 电化学分析是通过测量组成的电化学电池中待测物溶液所产生的一些电特性而进行的分析。按测量参数分为电位法、电重量法、库仑法、伏安法、电导法等。 电分析方法特点： 1．分析检测限低； 2．元素形态分析：如Ce(III)及Ce(IV)分析 3．产生电信号，可直接测定。仪器简单、便宜； 4．多数情况可以得到化合物的活度而不只是浓度，如在生理学研究中，Ca2+或K+的活度大小比其浓度大小更有意义； 5．可得到许多有用的信息：如界面电荷转移的化学计量学和速率；传质速