Instrumental Analysis (Allyn and Bacon Chemistry Series) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Allyn & Bacon

作者:Gary D. Christian

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1986-02

价格:USD 79.90

装帧:Hardcover

isbn号码:9780205086405

丛书系列:

图书标签:

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• Instrumental Analysis
• Analytical Chemistry
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• Laboratory Techniques
• Science

《科学探索的利器：现代分析技术解析》 科学的进步，离不开对物质世界精细入微的洞察。从基础化学研究到前沿生物技术开发，从环境监测到食品安全保障，乃至材料科学的革新，无一不依赖于高效、精准的分析手段。本书并非一本特定教科书的介绍，而是旨在为广大科学爱好者、初涉分析领域的研究者以及寻求深化理解的专业人士，提供一个全面、深入的现代分析技术概览。我们将循序渐进地揭示这些“科学探索的利器”是如何工作的，它们各自的优势与局限，以及如何在复杂的科学研究和实际应用中发挥至关重要的作用。 第一篇：分析的基石——物质的识别与定量 任何科学研究都始于对物质的认知。如何准确地知道“这是什么？”以及“有多少？”是分析科学的两大核心命题。本篇将围绕物质的识别（定性分析）和定量（定量分析）展开，介绍实现这两大目标的经典与现代方法。 光谱分析：光的低语，物质的签名 光谱分析是利用物质与电磁辐射相互作用的规律来分析物质成分的方法。当光照射到物质上时，物质会吸收、发射或散射特定波长的光，形成其独特的“光谱指纹”。 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis)： 几乎所有的有机化合物和许多无机化合物在紫外-可见光区域都有吸收。通过测量样品在不同波长下的吸光度，可以推断出是否存在特定的发色团，甚至可以用于定量分析。我们将探讨Beer-Lambert定律在定量分析中的应用，以及UV-Vis在药物分析、环境监测中的广泛实例。 红外吸收光谱 (IR)： 分子中的化学键在特定频率的红外辐射下会发生振动，产生吸收峰。IR光谱能够提供关于分子官能团的信息，对于化合物的结构鉴定至关重要。我们将深入理解不同官能团在IR光谱中的特征吸收区域，并学习如何解析复杂的IR谱图。 原子吸收光谱 (AAS) 与原子发射光谱 (AES)/电感耦合等离子体发射光谱 (ICP-AES)： 这些技术专门用于分析元素的成分，特别是金属元素。AAS通过测量原子吸收特定波长的共振线来定量分析，而AES/ICP-AES则利用高温等离子体激发原子使其发光，通过测量发射光的强度进行定量。我们将讨论它们在痕量金属分析，如水质检测、食品安全等方面的应用。 荧光光谱： 某些物质在吸收光能后会发射出可见光，这种现象称为荧光。荧光光谱的灵敏度通常很高，适用于痕量物质的分析。我们将探讨荧光量子产率、激发和发射波长等概念，以及其在生物标记、药物检测等领域的价值。 质谱 (MS)： 质谱仪通过电离样品分子，然后根据离子的质量-电荷比进行分离和检测。它能够提供物质的分子量信息，并通过碎片离子模式来推断结构。MS是鉴定未知化合物、确定分子式以及研究同位素组成的强大工具。我们将详细介绍各种电离方法（如EI, ESI, MALDI）和质量分析器（如四极杆, 飞行时间），以及GC-MS和LC-MS联用技术在复杂样品分析中的重要性。 色谱分析：分离的艺术，纯净的真相 色谱法是分离复杂混合物中各组分的最常用、最强大的技术之一。其基本原理是利用混合物中各组分在固定相和流动相之间分配系数的差异，实现它们的有效分离。 气相色谱 (GC)： GC适用于分离和分析易挥发或可以转化为易挥发物质的化合物。我们将深入了解GC的进样系统、色谱柱（填充柱和毛细管柱）、载气（流动相）和检测器（如FID, TCD, ECD）。GC-MS联用更是鉴定挥发性有机物（VOCs）的黄金标准。 液相色谱 (LC)： LC是分析非挥发性或热不稳定性化合物的主要手段。 液-液色谱 (LLC)： 经典的LC形式，依靠两相液体间的分配差异。 液-固色谱 (LSC)： 现代LC的主流，依靠组分与固体固定相之间的吸附-解吸作用。 高效液相色谱 (HPLC)： HPLC通过使用粒径极小的固定相颗粒和高压泵，大大提高了分离效率和速度。我们将详细介绍HPLC的各种分离模式（正相、反相、离子交换、尺寸排阻），以及常用的检测器（如UV-Vis, 荧光, 折光指数, ELSD）。 超高效液相色谱 (UHPLC)： UHPLC采用更小的颗粒和更高的压力，实现比HPLC更快的分析速度和更高的分离度，是现代高通量分析的首选。 二维色谱 (2D-LC, 2D-GC)： 通过两次串联的不同色谱分离机制，能够极大地提高复杂样品的 Peaks Capacity，实现传统一维色谱无法企及的分辨率。 第二篇：表征与结构解析——深入物质的内在 除了识别和定量，理解物质的内部结构、化学性质以及与其他物质的相互作用，也是科学研究的关键。本篇将介绍能够揭示物质精细结构的分析技术。 核磁共振谱 (NMR)： NMR是现代有机化学和生物化学中最强大的结构解析工具之一。它利用原子核在磁场中吸收特定频率的射频辐射的现象，提供关于原子连接性、空间构象以及化学环境的信息。我们将讨论 ¹H NMR 和 ¹³C NMR 的基本原理，解析谱图中的化学位移、耦合常数和积分面积，以及二维NMR技术（如COSY, HSQC, HMBC）在复杂分子结构确证中的作用。 X射线衍射 (XRD)： XRD通过X射线与晶体结构中原子产生的衍射图案来确定晶体物质的原子排列方式。对于单晶，可以精确解析三维分子结构；对于粉末，可以鉴定晶体物相和测量晶粒尺寸。我们将讨论布拉格定律，以及XRD在矿物学、材料科学、药物晶型研究等领域的应用。 质谱（深度解析）： 除了鉴定，质谱的碎片离子分析也是结构解析的重要手段。通过对碎片离子的精确测量，我们可以推断出分子的断裂模式，从而辅助结构鉴定。 第三篇：面向应用的分析技术——解决现实世界的问题 分析技术不仅仅是实验室的工具，它们更是解决现实世界挑战的有力武器。本篇将聚焦于分析技术在各个领域的实际应用。 环境分析：守护地球的健康 环境监测是分析技术最重要也是最紧迫的应用领域之一。我们将探讨如何利用AAS、ICP-MS、GC-MS、LC-MS等技术检测水体、土壤和空气中的污染物，如重金属、农药残留、挥发性有机物（VOCs）、持久性有机污染物（POPs）等。理解污染物在环境中的迁移转化过程，也需要精确的分析数据支持。 食品与药品分析：保障生命安全 食品安全和药品质量的控制是人民生命健康的重要保障。我们将了解如何运用HPLC、GC、MS、AAS等技术进行食品成分分析（如维生素、氨基酸、脂肪酸）、营养标签验证、农药残留检测、非法添加物筛查。在药品领域，分析技术用于药物的含量测定、杂质分析、溶出度测试、稳定性研究，确保药品的疗效和安全性。 生物医学分析：解码生命密码 在生物医学领域，分析技术扮演着核心角色。蛋白质组学、代谢组学等高通量分析技术的兴起，极大地推动了我们对疾病机理的理解。我们将介绍LC-MS/MS在蛋白质鉴定和定量中的应用，核酸分析（如PCR产物的电泳或质谱分析），以及药物在体内的代谢和药代动力学研究。临床诊断中的许多项目，如血糖、血脂、激素水平的测定，也高度依赖于各种自动化分析仪器。 材料科学与工程：创造未来材料 新材料的开发和性能表征离不开先进的分析技术。XRD用于研究晶体结构和相组成；SEM/TEM（扫描/透射电子显微镜）用于观察材料的形貌和微观结构；X射线光电子能谱 (XPS) 用于表面元素组成和化学状态分析；拉曼光谱则可用于识别分子结构和晶格振动。 第四篇：分析技术的未来展望——创新与挑战 随着科学技术的飞速发展，分析技术也在不断革新。微型化、自动化、高通量、高灵敏度、高选择性是未来的发展趋势。 微型化与便携式分析： 将分析仪器集成到微流控芯片上，实现“实验室在芯片上”（Lab-on-a-Chip），将大大降低分析成本，提高分析速度，并有望实现现场、即时分析。 多维联用技术： 结合不同分离和检测原理的多种技术，如LCxLC-MS/MS，可以获得更丰富的信息，应对更复杂的样品。 人工智能与大数据： 利用机器学习和人工智能算法处理海量的分析数据，能够从中挖掘出更有价值的信息，实现更智能化的数据解析和模式识别。 发展新原理与新方法： 对新型相互作用的探索，如表面等离激元共振 (SPR)、量子点荧光，以及对现有技术的优化，将不断拓展分析能力的边界。 结语 《科学探索的利器：现代分析技术解析》并非一本止步于原理介绍的书籍。它更像是一扇窗，带领读者窥探现代科学研究的幕后英雄——分析技术。通过理解这些技术的原理、优势和应用，我们不仅能够更好地解读科学文献，更能深刻体会到科学研究的严谨性与创造性。无论是作为科研人员，还是对科学充满好奇心的探索者，掌握这些分析工具的精髓，都将为您的科学之旅注入强大的动力，助您在探索未知世界的道路上，看得更清、测得更准、理解得更透。

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