3.14.5 儀器分析方法

直接先備知識模組: 官能基的檢測

分析方法主要包括實驗分析方法和儀器分析方法。之前所學到的容量分析是一種實驗分析方法,這類方法一般所需的樣本量較多,而且樣本在實驗過程中會完全被破壞。在很多情況下,化學家只能收集到極少量的樣本,有時還不可在分析過程中破壞樣本 (如分析和鑑定古董或藝術品等)。這時,只能借助儀器分析方法來解決難題。與傳統的實驗分析方法相比,儀器分析方法具有很多優點,如分析速度快、準確度高、人為誤差較小、靈敏度高,且有些方法是非破壞性的等。這些優點令儀器分析方法在現代社會中,得到愈來愈廣泛的應用。

內容簡介 學生應學習 學生應能
第一課 比色法

比色法是根據化學物種吸收某部分可見光的能力,以測定物種濃度的方法。它是一種相對簡單和廉價的吸收光譜 。可見光是電磁輻射的一種。為甚麼化學物種能吸收電磁輻射?比色法又是如何利用化學物種吸收可見光的能力,來進行定量分析的?於本課中,我們將會簡單介紹電磁輻射,以及它和化學物種間的相互作用,並說明比色法的原理和應用。

第一節 電磁輻射
  • 認識電磁輻射
  • 了解電磁輻射與物質間的相互作用
第二節 比色法的原理
  • 描述溶液的顏色與其所吸收的光的顏色的互補關係
  • 描述比色法的原理
第三節 比色計
  • 描述比色計的基本組件
第四節 比色法測定樣本中物種的濃度
  • 了解如何利用校準曲線測定物種的濃度
第二課 紅外光譜法

紅外光譜法 (Infrared spectroscopy,簡稱 IR) 是化學家常用的一種光譜技術,它量度的是樣本對不同頻率的紅外光的吸收度。於本課中,我們將簡要介紹紅外光譜法的原理,並學習如何利用紅外光譜,推斷碳化合物中所含有的化學鍵或官能基。

第一節 紅外光譜的原理
  • 了解紅外光譜的基本原理
第二節 認識紅外光譜
  • 了解紅外光譜中的吸收光帶、特徵吸收區和指紋區
第三節 常見官能基在紅外光譜中的特徵吸收
  • 認識 \(\ce{C-H}\)、\(\ce{O-H}\)、
    \(\ce{N-H}\)、\(\ce{C=C}\)、\(\ce{C#C}\)、
    \(\ce{C=O}\) 和 \(\ce{C#N}\) 等基團在紅外光譜中的特徵吸收
第四節 解析紅外光譜
  • 根據紅外光譜,鑑定碳化合物中的\(\ce{C-H}\)、\(\ce{O-H}\)、
    \(\ce{N-H}\)、\(\ce{C=C}\)、\(\ce{C#C}\)、
    \(\ce{C=O}\) 和 \(\ce{C#N}\) 等基團
第三課 質譜法

質譜法 (Mass spectroscopy) 亦是化學家常用的一種鑑定物質的方法,它能幫助化學家確定原子和分子的相對質量,並確定分子結構。質譜量度的是物質在真空中被高能量電子撞擊所產生的陽離子的質荷比和相對強度。於本課中,我們將簡要介紹質譜法的基本原理和應用。

第一節 質譜法
  • 了解質譜儀的工作原理
第二節 認識質譜
  • 從元素的質譜中,找出同位素的相對質量和相對豐度
  • 從碳化合物的質譜中,找出分子離子峰和基本峰
第三節 碎裂模式
  • 認識烷、芳香族化合物、醛和酮的典型碎裂模式
第四節 解析質譜
  • 利用質譜鑑定 \(\ce{R^+}\)、 \(\ce{RCO^+}\)和 \(\ce{C6H5CH2^+}\) 等基團
第五節 推斷化合物的結構
  • 利用紅外光譜和質譜等資料,推斷化合物結構