化学电池是实现化学反应能与电能相互转化的装置，电化学反应必须在化学电池中进行。化学电池分为原电池和电解池，原电池是将化学反应转变为电能的装置，电解池是将电能转变为化学反应能的装置。

原电池

将化学反应转变为电能的装置。锌电极插入ZnSO4溶液，同电极插入CuSO4溶液，两种溶液用多孔隔板或半透膜隔开，便构成了一个原电池。当锌、铜两电极用导线与外电路的负载（用电器）连接时，由电子从锌极经负载流向铜极（电流从铜极经负载流向锌极）。该原电池发生如下电极反应和电池反应。

电极反应：

锌极（阳极）（－）

电位分析法

铜极（阴极）（ ）

电位分析法

电池反应：

电位分析法

该原电池的锌电极称作阳极，也称负极；铜电极称作阴极，也称正极。

电位分析法

电解池

将电能转变为化学反应能的装置。

电解CuSO4溶液

电离：2CuSO4=2Cu2 2SO 4H2O4H 4OH－

电解：阴极：（溶液中离子得到流入C棒上的电子，Cu折出）

阳极：4OH－－4e2H2O O2（溶液中OH－离子失电子，电子从C棒上流出，放出O2）

将上述各方程式合并得总反应方程式：

2CuSO4 2H2O2Cu 2H2SO4 O2

原电池在可逆条件下（及无限接近平衡状态的条件下，此时，通过电池的电流无限小）工作时，电池两端的电位差称作电动势。原电池的电动势等于构成该电池的所有相界面电位差的代数和。

以铜锌原电池为例，可记作

（-）Cu|Zn,ZnSO4(a1)|CuSO4(a2),Cu( )

其中，记号“|”或“，”表示相界面。该原电池上有四个相界面，分别为Cu|Zn,Zn|Zn2 ,ZnSO4|CuSO4和Cu2 |Cu。这四个相界面上均存在界面电位差。

电极电位

金属插入溶液后，金属中的原子有失去电子以离子的性质离开金属表面进入溶液的倾向，这是金属的溶解；溶液中的金属离子也有在金属表面得到电子进入金属的倾向，这是金属离子的沉积。当金属的溶解于金属离子的沉积达到动态平衡时，在电极与溶液的接触界面上产生了电位差，这个电位差称作电极电位。这是金属电极的电极电位产生的原因。

不同的金属的电子逸出功不同，这是金属接触电位产生的原因。所谓金属的电子逸出功，是指金属内的电子离开电子进入真空所需要的能量。由于不同金属的电子逸出功不同，不同金属接触是相互逸入的电子数不同，在两种金属的接触界面上便产生了金属接触电位。但金属接触电位很小，一般可以不予考虑。

液接电位

不同离子的迁移速率不同，这是液接电位产生的原因。液接电位存在于下述两种界面：

1、两种不同溶质的溶液之间的接触界面

2、两种相同溶质但不同浓度的溶液之间的接触界面

液接电位的大小取决于接触界面两边溶液的组成和浓度，当两边溶液的组成浓度一定时，液接电位的大小也一定。使用盐桥代替两种溶液的直接接触，可以基本消除液接电位。盐桥由高浓度的电解质溶液装入U形管构成，其中，电解质的正、负离子的迁移速率是基本相同的。由于正负离子的迁移速率基本相同，盐桥两端液接电位的大小（液接电位绝对值的大小）也基本相同；又由于正、负离子的迁移方向相反，盐桥两端液接电位的方向（液接电位的符号）也相反，所以，盐桥两端液接电位的代数和近似为零。

电位分析法是利用物质的电化学性质进行分析的一大类分析方法。电化学分析法主要有电位分析法、库仑分析法和伏安分析法与极谱分析法等。包括直接电位法和电位滴定法。直接电位法是利用专用电极将被测离子的活度转化为电极电位后加以测定，如用玻璃电极测定溶液中的氢离子活度，用氟离子选择性电极测定溶液中的氟离子活度（见离子选择性电极）。电位滴定法是利用指示电极电位的突跃来指示滴定终点。两种方法的区别在于：直接电位法只测定溶液中已经存在的自由离子，不破坏溶液中的平衡关系；电位滴定法测定的是被测离子的总浓度。电位滴定法可直接用于有色和混浊溶液的滴定。在酸碱滴定中，它可以滴定不适于用指示剂的弱酸。能滴定K小于 5×10-9的弱酸。在沉淀和氧化还原滴定中，因缺少指示剂，它应用更为广泛。电位滴定法可以进行连续和自动滴定。

电位分析法

用一个指示电极和一个参比电极，或者采用两个指示电极，与试液组成电池，然后根据电池的电动势的变化或指示电极电位的变化进行分析的方法，称为电位分析法。

库仑分析法

测定电解过程中所消耗的电量，按法拉第定律求出待测物质含量的分析方法称作库仑分析法。库仑分析法还可分为控制电位库仑分析法和恒电流库仑滴定法。

伏安分析法

利用电解法过程中测得的电流-电压关系曲线（伏安曲线）进行分析的方法称作伏安分析法。

极谱分析法

是用滴汞电极的伏安分析法称作极谱分析法。

指示电极和参比电极

电位分析法的基本原理是用两支电极与待测溶液组成工作电池（原电池），通过测定该工作电池的工作电池的电动势，设法求出待测物质的含量。

组成工作电池的两支电极分别称作指示电极和参比电极。所谓指示电极，是指该电极的电极电位与待测物质的含量有确定的函数关系，即ψ指示=f(a)（其中，a是待测物质的活度）。所谓参比电极，是指该电极的电极电位与待测物质的含量没有关系，在测定过程中始终保持常数，即ψ参比=常数。

假如不考虑液接电位，用指示电极作正极、参比电极做负极，则工作电池的电动势E与待测物质含量的关系为

E=ψ指示-ψ参比=f(a)-常数=F(a)

测出工作电池的电动势，按上式可设法求出待测物质的含量。

需要说明的是：已知电极充当指示电极还是参比电极并不是绝对的，同一支电极，在一些测定中可能充当指示电极，在另一些测定中也可能充当参比电极。从理论上而言，只要测定过程中该电极的电位与待测物质的含量存在确定的函数关系，便可充当指示电极；该电极的电位与待测物质的含量没有关系并保持常数，便可充当参比电极。

常用的参比电极

甘汞电极

内玻璃管下层放置甘汞（Hg2Cl2）与汞的糊状物，上层放置汞，汞中插入一根铂丝（导线），内玻璃管的下端是多孔物质，防止甘汞和汞离开玻璃管（离子可通过多孔物质）；外玻璃管内成方一定浓度的KCl内部溶液，外玻璃管下端与待测溶液接触部分也是多孔物质（烧结陶瓷或玻璃砂芯）。

电极记作

Hg,Hg2Cl2(s)|Cl-(aCl-)

电极反应如下：

Hg2Cl2(s) 2e=2Hg 2Cl-(aCl-)

电极电位表达式如下：

银-氯化银电极

玻璃管内放置一定浓度的KCl内部溶液；隐私表面镀一层氯化银构成银-氯化银电丝，该电丝浸在KCl内部溶液中；电机与待测溶液接触部分是多孔物质。2100433B

绪 论

一、仪器分析的内容和任务

二、仪器分析的产生和发展

第一章 电化学分析法引论

第一节 电化学分析法概述

一、电化学分析法及其特点

二、电化学分析法的分类

三、电化学分析法的共性

四、电化学分析法的应用领域

第二节 化学电池与电极电位

第二章 电位分析法

第一节 电位分析法概述

一、电位分析法的原理

二、电位分析法的分类

三、电位分析法的装置

第二节 直接电位法

一、直接电位法测定溶液pH

二、直接电位法测定离子活度

三、影响电位测定准确性的因素

四、直接电位法的应用

第三节 电位滴定法

一、电位滴定法原理

二、电位滴定终点的确定

第三章 电解与库仑分析法

第一节 电解分析法

一、电解分析法基本原理

二、电解法分离原理

三、电解分析法装置简介

第二节 库仑分析法

一、库仑分析法原理

二、库仑分析法类型及装置

三、库仑计

[阅读材料一] 应用库仑滴定法自动测定钢铁

第四章 色谱分析法引论

第一节 概述

一、色谱分析法的基本原理

二、色谱法的分类

三、仪器分析的发展趋势

四、本课程的学习方法

一、化学电池

二、电极电位

三、液接电位与盐桥

四、常用电极

思考与练习题

三、电位滴定装置

四、电位滴定法计算示例

第四节 实验项目

实验一 直接电位法测定水溶液的

pH

实验二 直接电位法测定天然水中的

F

实验三 电位法测定蜂蜜及葡萄糖中还原

糖的含量

实验四 乙酸的电位滴定分析及其离解

常数的测定

思考与练习题

中的含碳量

(阅读材料二， 应用库仑滴定法对大气

污染进行连续监测

第三节 实验项目

实验一 库仑滴定法测定砷的含量

实验二 库仑滴定法测定硫代硫酸钠的

浓度

思考与练习题

三、色谱法分离过程

四、色谱法的特点

第二节 色谱法基本术语

一、色谱流出曲线

二、色谱参数和术语

第三节 色谱分析法基本理论

一、塔板理论

第五章 气相色谱法

第一节 气相色谱仪

一、气相色谱仪概述

二、气相色谱仪主要部件

三、常见气相色谱仪的使用和维护

第二节 气相色谱固定相及其选择

一、气—固色谱固定相

二、气—液色谱固定相

第三节 实验技术

一、色谱实验条件选择

第六章 高效液相色谱仪

第一节 高效液相色谱法概述

一、高效液相色谱法的特点

二、高效液相色谱法和气相色谱法的

比较

三、高效液相色谱法的主要类型及分离

原理

第二节 高效液相色谱仪

一、高效液相色谱法的分析流程

二、高效液相色谱仪的基本构造

三、高效液相色谱仪的使用与维护

第三节 高效液相色谱固定相与流动相

一、固定相

二、流动相

第四节 实验技术

第七章 光分析法引论

第一节 光分析法的基本原理

一、光

二、分子(原子)的能级、能级跃迁与

光谱分析法

三、光的折射、反射、衍射等与非光谱

分析法

第八章 紫外-可见分光光度法

第一节 紫外—可见分光光度法的基本

原理

一、物质对光的选择性吸收

二、偏离朗伯—比耳定律的因素

三、紫外-可见分光光度法的分类及

特点

二、速率理论

[阅读材料一] 色谱发展简史

[阅读材料二] 人体气味的色谱分析

思考与练习题

二、气相色谱定性和定量分析

(阅读材料] 毛细管色谱法简介

第四节 实验项目

实验一 气相色谱仪的使用

实验二 气相色谱内标法分析白酒中的

杂质

实验三 食品中的苯甲酸和山梨酸测定

思考与练习题

一、溶剂的纯化技术

二、分离类型的选择

三、色谱柱的日常维护

四、定性与定量分析技术

[阅读材料] 高效液相色谱法在食品分析中

的应用

第五节 实验项目

实验一 混合维生素E的正相HPLC

分析条件的选择

实验二 果汁中有机酸的分析

实验三 中药川芎提取液的分离与川

芎嗪的定量分析

思考与练习题

四、光分析法分类及特点

第二节 光谱分析法仪器

一、光谱分析法仪器的基本工作流程

二、光谱分析法仪器的基本元件

思考与练习题

第二节 紫外—可见分光光度计

一、仪器的基本组成部件

二、紫外—可见分光光度计的类型及

特点

三、分光光度计的检验

四、常见紫外—可见分光光度计的使用与

维护

第三节 可见分光光度法实验技术

一、显色反应和显色剂

二、显色条件的选择

三、测量条件的选择

四，定量分析方法

五、分析误差

六、可见分光光度法的应用

第四节 紫外分光光度法

一、．紫外分光光度法的原理

二、常见有机化合物紫外吸收光谱

三、紫外吸收光谱的应用

第九章 原子吸收分光光度法

第一节 原子吸收分光光度法的基本

原理

一、概述

二、原子吸收线的谱线轮廓与谱线

变宽

三、积分吸收与峰值吸收

四、基态原子数与原子化温度

五，定量分析的依据

第二节 原子吸收分光光度计

一、原子吸收分光光度计的结构及其主要

部件

二、原子吸收分光光度计的使用

三、原子吸收分光光度计的维护和

保养

第三节 原子吸收分析法实验技术

一、试样的制备和预处理

第十章 红外光谱法

第一节 红外光谱法基本原理

一、分子吸收红外光的条件

二、分子的振动形式

三、吸收峰的种类

四、吸收峰的强度

五、红外光谱图的用途及特点

第二节 红外光谱图

一、红外光谱图的六个波段

二、常见化合物及其官能团的特征

吸收峰

三，红外光谱图的解析

第三节 红外光谱仪的使用和维护

一、常用红外光谱仪的类型与特点

二、红外光谱仪的使用

[阅读材料] 紫外及可见光分析法的

发展

第五节 实验项目

实验一 邻二氮杂菲分光光度法

测定铁

实验二 苯及其衍生物的紫外吸收光谱的

测绘

实验三 紫外分光光度法测定饮料中的防

腐剂

实验四 分光光度法同时测定维生素C和

维生素E

思考与练习题，

二、测定条件的选择

三、干扰及其消除技术

四、定量分析方法

五、应用方法

[阅读材料一) 原子吸收分光光度计发展

简史

(阅读材料二] 原子发射光谱法简介

第四节 实验项目

实验一 食品中铜含量的测定——火焰

原子吸收分光光度法

实验二 蒸馏酒中铅含量的测定——石墨

炉原子吸收分光光度法

实验三 罐装果汁饮料中锡含量的测定——

火焰原子吸收分光光度法

思考与练习题

三、红外光谱仪的日常维护

第四节 红外光谱法实验技术

一、试样装置

二、样品制备技术

三、分析方法

(阅读材料一) 红外光谱法在食品分析检测

中的应用

[阅读材料二] 拉曼光谱法简介，

第五节 实验项目

实验一 苯甲酸钠的红外吸收光谱

测定

实验二 奶粉中苯甲酸钠的含量测定

实验三 二甲苯的红外光谱图

思考与练习题

第十一章 核磁共振波谱法简介

第一节 核磁共振基本原理

一、核磁共振的产生

二、化学位移

三、自旋偶合与自旋裂分

四、13C核磁共振波谱简介

第二节 谱图解析与化合物结构的确定

第三节 核磁共振在食品中的应用

第十二章 质谱分析法及仪器联用技术简介

第一节 质谱法简介

一、质谱法基本知识

二、质谱解析

第二节 气相色谱—质谱联用技术

一、GC—MS联用系统

二、GCMS联用仪的主要技术问题

三、实验技术

四、气相色谱—质谱联用技术的应用

第三节 液相色谱—质谱联用分析技术

参考文献

一、NMR技术应用于水分的分析

二、NMR技术应用于糖的分析测定

三、NMR技术应用于淀粉结构和性质的

分析

四、NMR在乳品中的应用

五、NMR在测定油脂氧化稳定性中的

应用

一、液相色谱—质谱联用的接口

二、液相色谱—质谱联用技术的应用

第四节 气相色谱—傅里叶变换红外光谱

联用技术

一、气相色谱—傅里叶变换红外光谱联用

系统

二、气相色谱—傅里叶变换红外光谱联用

的接口

思考与练习题

1电化学分析法1

1.1电化学分析法的基础知识1

1.1.1化学电池1

1.1.2电极电位2

1.1.3电极的极化6

1.2电位分析法7

1.2.1参比电极7

1.2.2指示电极8

1.2.3电位法测量仪器14

1.2.4电位分析法15

1.3电质量分析法和库仑分析法18

1.3.1电质量分析法18

1.3.2库仑分析法21

1.4伏安分析法24

1.4.1极谱分析法25

1.4.2循环伏安分析法35

1.4.3电流型生物传感器37

习题39

参考文献40

2原子发射光谱法41

2.1概述41

2.2理论42

2.2.1原子光谱的产生42

2.2.2原子谱线的强度45

2.3仪器47

2.3.1主要部件的性能与作用47

2.3.2原子发射光谱仪的类型63

2.4分析方法66

2.4.1定性分析66

2.4.2半定量分析67

2.4.3定量分析68

2.5原子发射光谱的干扰与校正69

2.5.1光谱干扰69

2.5.2非光谱干扰70

习题72

参考文献73

3原子吸收光谱法74

3.1概述74

3.2理论75

3.2.1原子吸收光谱的产生75

3.2.2原子吸收光谱的谱线轮廓75

3.2.3积分吸收与峰值吸收77

3.2.4原子吸收测量的基本关系式77

3.3原子吸收光谱仪79

3.3.1光源79

3.3.2原子化器81

3.3.3分光器83

3.3.4检测系统84

3.4干扰效应及其消除方法84

3.4.1干扰效应84

3.4.2背景校正方法85

3.5原子吸收光谱分析的实验技术89

3.5.1测定条件的选择89

3.5.2分析方法91

3.6原子荧光光谱分析法91

3.6.1原子荧光光谱的产生及其类型92

3.6.2原子荧光测量的基本关系式93

3.6.3原子荧光分析仪器93

3.6.4原子荧光光谱分析的应用94

习题94

参考文献95

4紫外\|可见吸收光谱法96

4.1概述96

4.2紫外\|可见吸收光谱的产生97

4.2.1分子结构与紫外\|可见吸收光谱97

4.2.2影响紫外\|可见吸收光谱的因素101

4.3吸收定律104

4.3.1吸收定律104

4.3.2吸收定律的适用性106

4.4紫外\|可见分光光度计109

4.4.1紫外\|可见分光光度计的基本结构109

4.4.2紫外\|可见分光光度计的工作原理111

4.4.3分光光度计的校正113

4.5分光光度测定方法114

4.5.1单组分定量测定114

4.5.2多组分混合物中各组分的同时测定116

4.5.3分光光度滴定116

4.5.4差示分光光度法117

4.5.5导数分光光度法118

4.5.6双波长分光光度法119

4.6紫外\|可见分光光度法的应用120

4.6.1定性分析120

4.6.2定量分析121

4.6.3平衡常数的测定121

4.6.4配合物结合比的测定123

4.7分子荧光、磷光和化学发光125

4.7.1荧光和磷光的产生126

4.7.2发光参数128

4.7.3影响物质发光的因素130

4.7.4荧光定量关系式133

4.7.5荧光和磷光分析仪器133

4.7.6荧光和磷光分析的应用134

4.7.7化学发光简介135

习题136

参考文献137

5红外光谱法138

5.1概述138

5.1.1红外光谱法概述138

5.1.2红外光谱区域及其应用138

5.2红外吸收的基本原理139

5.2.1双原子分子振动的机械模型——谐振子振动140

5.2.2振动的量子力学处理141

5.2.3分子振动方式与振动数143

5.2.4振动耦合145

5.3红外光谱仪146

5.3.1红外光谱仪的组成146

5.3.2色散型红外光谱仪147

5.3.3傅里叶变换红外光谱仪148

5.3.4红外光谱测定中的样品处理技术151

5.4红外光谱与分子结构的关系156

5.4.1官能团的特征吸收频率157

5.4.2影响官能团吸收频率的因素164

5.5红外光谱的应用165

5.5.1红外谱图解析165

5.5.2定量分析应用167

习题168

参考文献169

6核磁共振170

6.1核磁共振的基本原理170

6.1.1核磁共振的产生170

6.1.2弛豫过程172

6.1.3核磁共振参数173

6.2核磁共振波谱仪177

6.2.1脉冲\|傅里叶变换核磁共振波谱仪177

6.3实验方法和技术182

6.3.1样品的制备182

6.3.2记录常规氢谱的操作183

6.3.3记录常规碳谱的操作183

6.3.4记录二维核磁共振谱184

6.3.5多重共振185

6.3.6动态核磁共振实验186

6.4核磁共振氢谱与有机化合物结构的关系188

6.4.1化学位移188

6.4.2耦合常数192

6.4.3谱图解析192

6.5核磁共振碳谱与有机化合物结构的关系195

6.5.1化学位移196

6.5.2耦合常数197

6.6二维核磁共振谱198

6.6.1同核位移相关谱198

6.6.2异核位移相关谱200

6.6.3总相关谱201

6.6.42DINADEQUATE201

6.7核磁共振的应用202

6.7.1核磁共振用于鉴定有机化合物结构202

6.7.2核磁共振用于有机化合物定量分析209

6.7.3固体高分辨核磁共振谱210

6.7.4核磁成像211

习题212

参考文献215

7气相色谱法217

7.1概述217

7.2气相色谱的基本理论218

7.2.1气相色谱常用术语218

7.2.2塔板理论221

7.2.3速率理论222

7.2.4分离条件的选择224

7.3气相色谱仪228

7.3.1载气系统228

7.3.2进样系统228

7.3.3检测系统228

7.3.4记录和数据处理系统234

7.4气相色谱柱234

7.4.1气固色谱填充柱234

7.4.2气液色谱填充柱236

7.4.3毛细管柱238

7.5定性与定量分析241

7.5.1样品制备241

7.5.2定性分析241

7.5.3定量分析244

7.6毛细管气相色谱249

7.6.1毛细管气相色谱的特点249

7.6.2毛细管气相色谱进样系统251

7.6.3毛细管气相色谱的一些特殊检测器252

7.7气相色谱应用及进展253

7.7.1衍生化技术253

7.7.2裂解色谱技术254

7.7.3顶空进样技术254

7.7.4二维气相色谱254

习题255

参考文献256

8液相色谱法257

8.1概述257

8.2高效液相色谱的理论基础258

8.2.1液相色谱的速率方程258

8.2.2峰展宽的柱外效应260

8.3高效液相色谱法的主要类型及分离原理261

8.3.1液液分配色谱法261

8.3.2液固吸附色谱法263

8.3.3离子交换色谱法263

8.3.4离子对色谱法264

8.3.5离子色谱法265

8.3.6空间排阻色谱法266

8.3.7高效液相色谱分离类型的选择267

8.4高效液相色谱仪268

8.4.1高压泵269

8.4.2梯度洗脱装置269

8.4.3进样装置270

8.4.4色谱柱270

8.4.5检测器271

8.5高效液相色谱固定相276

8.5.1液液分配色谱法及离子对色谱法固定相276

8.5.2液固吸附色谱法固定相278

8.5.3离子交换色谱法固定相279

8.5.4排阻色谱法固定相279

9质谱分析法299

10其他仪器分析方法348