极谱法的基本原理篇1
关键词结构化学原子光谱项教学难点教学实践
1提出问题，引起学生思考，循序渐进使学生知其所以然
在结构化学教学中，笔者发现大多数学生对原子光谱项的掌握就是按照一定的套路把它推导出来，而并不明白为什么可以这样推导以及推导出的光谱项有什么作用。为此，在教学过程中，从学生已有基础知识切入，通过设问法，引导学生思考并关注问题答案，层层递进，解决学生知其然而不知其所以然的学习困境。在讲述原子光谱项时，先向学生抛出一个基本问题：为什么要学习原子光谱？然后从现代分析技术出发，指出许多分析技术的发展依赖于光谱学的发展，没有光谱理论作为基础，也就看不到现代化学、材料等相关领域日新月异的发展。这往往引起学生浓厚的学习兴趣。接下来讲述课本知识时，先从学生已有知识切入，提问学生在无机化学和量子力学基础中学习的能量量子化和能级的概念，在已有知识的基础上进一步让学生思考怎么表示电子所处的能级并进而反映出原子结构。自然而然的，将原子光谱项的概念引入进去，并且强调原子光谱项和原子光谱之间的关系。这样，学生就对整个知识点有了宏观的认识，明确了自己的学习目的。理解了光谱与能级的一一对应关系，学生就会思考怎样推求光谱项。接着提问，核外电子的运动状态是怎样进行描述的？学生对此比较熟悉，基本上都能回答出来。那原子的运动状态怎么样进行描述呢？是各个电子运动状态的简单加和么？这时，学生往往陷入了沉思，于是可趁机引入原子的量子数L、S、J，原子的轨道角动量mL、自旋角动量mS、总角动量mJ，以及各角动量在磁场上的分量mL、mS和mJ，对这些基本概念的理解对于后续的学习至关重要。由此，一步步引出光谱项的概念以及它的重要意义，学生对所学知识也就有了一个宏观的认识。在整个学习过程中，通过各种问题将各个知识点串联起来，这种串联不仅将原有基础知识与所授知识相互融通，并且进一步扩展到其他专业课知识，学生每解决一个问题都能获得很大的成就感，并且有豁然开朗的感觉，引起学生极大学习兴趣的同时，所学知识也不断累积。通过这种层层设问的方式，学生能真正理解自己所学知识并将其在以后的学习和工作中为己所用，就不会陷入只会按照课本知识简单推求，离开课本就不知其所以然的境地。
2改变教学模式，攻克教学难点，培养创新思维
原子光谱项的推求是一个教学难点，笔者试着引入了小专题式教学方法［4－5］。为确保教学时间和系统性，教学过程仍按照教学大纲所规定的章节顺序讲授。在此基础上，根据课堂内容设计小型专题，由学生围绕专题内容自行命题并在课余时间准备，在准备过程中教师引导学生以小组的形式通过查阅文献解决问题，并由教师选出典型题目让学生在课堂上进行讨论和汇报，每个题目汇报时间一般控制约10min。小专题式教学法是在课堂讲授之后进行的巩固内容，改变了以往以教师为主导的教学模式，是对课堂教学内容的有效补充和扩展。在我校所用教材《结构化学基础》（周公度编）中，对于光谱项的推求遵循由简单到复杂的原则，从氢原子光谱项逐渐过渡到多电子原子的光谱项，重点介绍了光谱项的推求方法和步骤。在这里有2个重要知识点，非等价电子组态的光谱项和等价电子组态的光谱项的推求。其中，前者相对简单，可以直接利用L－S耦合规则求出原子的量子数L、S并求出光谱项，这部分内容通过学生预习和课堂讲解学生都能较好地掌握。但是等价电子组态由于受到保利原理的限制，其计算远比非等价电子组态复杂。针对这种情况，结合当今社会网络资源丰富和90后大学生计算机应用能力普遍较高的特点，设置了小专题“等价电子组态光谱项及基谱项的推求”。全班50名学生，5人一组，每组设组长，分组时在学生自愿的基础上，尽量发挥基础较好的学生的带动作用，保证任务圆满完成。要求学生团队合作，限时一周，给出小论文并制作ppt。由任课教师挑选出作业由学生讲解并讨论，并根据学生完成情况评分，作为学生平时成绩的一部分。虽然任课教师在课堂教学时以p2电子组态为例重点介绍了“Slater图解法”“表格法”［2］等基本方法，但刚给出题目时还是有些担忧，学生也普遍反映较难，不知从何下手，但这部分知识非亲历很难掌握扎实。为此，专门组织了课后辅导，以网络辅导形式为主。任课教师为学生提供了一些相关资料，并鼓励学生从资料出发，打开自己的思维，找寻更多的资料，在此基础上确定自己的题目，给出自己的观点。有些学生基础较差，鼓励他们可以把图解法进一步扩展，比如把p2组态扩展到p3、d2等组态；教材中主要介绍了使用L－S耦合方案对原子光谱项的推求，但是这种耦合方式仅适用于主量子数n较小（轻元素）的较低能态的情况，因为这种耦合方式相当于自旋角动量和轨道角动量分别守恒，从理论上讲只有当相对论效应略去不计时才适用［6］，对于n很大的高能激发态，相对论作用远大于静电作用，则鼓励学生探索j－j耦合方案；对于编程水平较高的学生，鼓励他们通过合作探索，与现代计算机发展相结合，找到光谱项推导的其他方法……学生的思路由此打开，积极性大大提高，有些学生给出的答卷让笔者眼前一亮。根据课堂安排，挑选出了2个典型题目，每个题目限时10分钟，由学生讲解，集体讨论，加深并扩展对课本知识的理解。一个是以姜兰同学为组长给出的“n原子光谱项的推求”，另一个是以王帅同学为组长给出的“等价电子组态j－j耦合光谱项的自旋因式化法”。姜兰同学通过计算得到n原子p3组态有20种微态（C36＝20），但她并没有全部列出，她指出由于mL和mS取值的对称性［7］，只需要列出mL≥0，mS≥0的7种微观状态便可得出所有的光谱项（表1），并由此讨论扩展到更复杂的微态，这样大大简化了笔者的工作。之所以选取此题目，是因为这是对所学知识的加深和实际应用，与课本例子紧密结合，每个学生都可以参与到讨论中，考查了学生对基本知识的掌握，注重了对知识的记忆巩固。有些学生对于该题目的讨论意犹未尽，由于时间限制，建议学生课后自行推导并进一步讨论。而王帅同学先从单一电子的j值讨论其mJ值，确定电子所在轨道，将等价电子组态因式化为2种自旋状态，并确定各自旋状态、自旋对耦合情况的mJ值和半微状态数，最终确定电子组态的耦合情况，计算出J值并确定光谱项。这个题目相对来说难度比较大，任课教师有针对性的进行了讲解，帮助学生理清思路。通过对这个题目的讨论，使学生认识到现阶段对于复杂组态光谱项的确定难度比较大，手工计算复杂，引导学生积极探索，启发学生的科研思维，揭开科研的神秘面纱。当然，也有学生表示此部分内容较难理解，笔者将相关资料发给学生，通过各种交流手段保持与学生之间的互动，引导学生课后进一步思考和讨论。尽管学生基础不同，兴趣差别大，但对于主讲学生和教师提出的问题都能积极讨论，通过“小专题”教学模式的应用加深了对光谱项的理解。通过与学生讨论交流，大部分学生认为此次讨论的内容与教学重点比较匹配，同时也表示，知识是无止境的，自己所学所知还太少，需要不断地探索。
极谱法的基本原理篇2
关键词原子吸收光谱分析法;基本原理;仪器构成
中图分类号o657.3文献标识码a文章编号1007-5739(2009)13-0364-02
原子吸收光谱分析仪器具有灵敏度高,重复性和选择性好,操作简便、快速,结果准确、可靠等优点;检测时样品用量少,测量范围广,几乎能分析所有的金属元素和类金属元素。原子吸收光谱分析仪器可应用于化工、地质、农业及医药卫生等许多部门;在环境监测、食品卫生和生物机体内微量金属元素的测定,应用日益广泛。人体的血液、汗液、头发及机体组织中,由于受环境和饮食污染会引进体内铅、汞、镉和砷等有害元素积累;对这些金属元素的分析结果,可以反映机体内的生理过程及受环境污染而中毒的情况。原子吸收光谱分析仪器可用于土壤、环境、农产品、血液及生物组织中微量元素的分析,对内脏、毛发、骨骼等经一定处理后,也可进行分析测定,在医学和生物化学检验中,得到越来越广泛的应用。
1原子吸收光谱分析法的基本原理
在自然界中,一切物质的分子均由原子组成,而原子是由原子核和核外电子构成。原子核内有中子和质子,质子带正电,核外电子带负电;其电子的数目和构型决定了该元素的物理和化学性质。电子按一定的轨道绕核旋转;根据电子轨道离核的距离,有不同的能量级,可分为不同的壳层,每一壳层所允许的电子数是一定的。当原子处于正常状态时,每个电子趋向占有低能量的能级,这时原子所处的状态叫基态(e0)。在热能、电能或光能的作用下,原子中的电子吸收一定的能量,处于低能态的电子被激发跃迁到较高的能态,原子此时的状态叫激发态(eq),原子从基态向激发态跃迁的过程是吸能的过程。处于激发态的原子是不稳定的,一般在8～10s内就要返回到基态(e0)或较低的激发态(ep)。此时,原子释放出多余的能量,辐射出光子束,其辐射能量的大小由下列公式表示:e=eq-ep(或e0)=hf=hc/λ。式中:h为普朗克常数为6.6234×10-27erg.s;f和λ是电子从eq能级返回到ep(或e0)能级时所发射光谱的频率和波长;c为光速;eq、ep或e0值的大小与原子结构有关。不同元素,其eq、ep和e0值不相同,一般元素的原子只能发射由其eq、ep或e0决定的特定波长或频率的光,即:f=eq-ep(或e0)/h。每种物质的原子都具有特定的原子结构和外层电子排列,因此不同的原子被激发后,其电子具有不同的跃迁,能辐射出不同波长的光,即每种元素都有其特征的光谱线。在一定条件下,一种原子的电子可能在多种能态间跃迁而辐射不同特征波长的光,这些光是一组按次序排列的不同波长的线状光谱,这些谱线可作鉴别元素的依据,对元素作定性分析,而谱线的强度与元素含量成正比,以此可测定元素的含量作定量分析。某种元素被激发后,核外电子从基态e0激发到最接近基态的最低激发态e1称为共振激发。当其又回到e0时发出的辐射光线即为共振线(resonanceline)。而基态原子吸收共振线辐射也可以从基态上升至最低激发态,由于各种元素的共振线不相同,并具有一定的特征性,所以原子吸收仅能在同种元素的一定特征波长中观察。当光源发射的某一特征波长的光通过待测样品的原子蒸气时,原子外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线,使光源发出的入射光减弱。将特征谱线因吸收而减弱的程度用吸光度a表示,a与被测样品种的待测元素含量成正比;即基态原子的浓度越大,吸收的光量越多,通过测定吸收的光量,就可以求出样品中待测的金属及类金属物质的含量。对于大多数金属元素而言,共振线是该元素所有谱线中最灵敏的谱线,这就是原子吸收光谱分析法的原理,也是该法之所以有较好的选择性,可以测定微量元素的根本原因。
2原子吸收光谱分析仪器的构成
原子吸收光谱分析仪器的原理,是通过火焰、石墨炉等方法将待测元素在高温或化学反应作用下变成原子蒸气;由光源灯辐射出待测元素的特征光,通过待测元素的原子蒸气,发生光谱吸收,透射光的强度与被测元素浓度成反比,在仪器的光路系统中,透射光信号经光栅分光,将待测元素的吸收线与其他谱线分开。经过光电转换器,将光信号转换成电信号,由电路系统放大、处理,再由CpU及外部的电脑分析、计算,最终在屏幕上显示待测样品中微量及超微量的多种金属和类金属元素的含量与浓度,由打印机根据用户要求打印多种型式的报告单。仪器主要由五部分组成:一是光源。发射待测元素的锐线光谱。二是原子化器。产生待测元素的原子蒸气。三是光路系统。分光、分出共振线波长。四是电路系统。包括将光信号变成电信号的换能器,放大电路,计算处理等电路。五是电脑系统。一般仪器均送用pC兼容机,完成对仪器及附件(空压机、冷却循环水泵等)的控制、数据处理和存贮等各种功能。
2.1光源
光源用来产生待测元素的原子谱线,必须能够发射出比吸收线宽度更窄,并且光强大且稳定的锐线光谱。常用的光源有空心阴极灯(包括高强度空心阴极灯、窄谱线灯、多元素空心阴极灯等)及无极放电灯。空心阴极灯的构造,是由待测元素材料制成圆筒形空心阴极,由钨材料制成棒型阳极,两电极密封在充有惰性气体、前端带有石英窗的玻璃灯管中。工作时,仪器的电源电路为灯的阴极和阳极之间加上200～500V的电压,根据不同元素检测要求,提供不同的灯工作电流。灯通电后,阴极发出的电子在电场作用下加速,与惰性气体碰撞,使其电离,电离后的正离子向阴极加速运动,轰击阴极表面,使阴极材料的原子溅射出来聚集在阴极附近,电子不断接受能量,由低能级跃迁到高能级,而高能态是不稳定的,瞬间要从高能态返回到原来的基态,同时发射出与待测元素相同的特征光谱。由于许多元素的光谱处于紫外区,所以灯的透光窗需使用石英玻璃,灯的供电一般采用脉冲电压,为使灯的发光强度稳定,供电电流采用稳流措施,要求电流波动度小于0.1%。单一元素灯,只能发射该种元素的特征光谱,用于测该种元素,为弥补这种缺憾,研制了多元素灯,灯阴极会有多种元素,灯点燃后可以辐射多种元素的特征光谱。在测定时,勿需换灯,即可先后测定样品中的不同元素。但该灯的缺点是光谱易干扰、辐射强度比单元素灯低、灵敏度差。无极放电灯一般用于蒸气压较高的元素或化合物的测定上,这种灯是一个石英管,管内放进数毫克金属化合物并充有氩气。工作时将灯置于高频电场中,氩气激发。随着管内温度升高,金属化合物蒸发出来,并进一步离解、激发,从而辐射出金属元素的共振线。主要用于砷、硒、镉、锡、贵金属等元素的测定。
2.2原子化器
原子化器的作用是提供一定的能量,使待测样品中的元素游离出蒸气基态原子,并使其进入光源的辐射光程,进行吸收。由于原子吸收光谱分析是建立在基态原子蒸气对共振线吸收的基础上来分析元素含量的方法,所以各种类型样品的原子化是分析中最关键的问题,测定元素的结果是否准确,很大程度上取决于样品的原子化状态。这就要求原子化器应尽可能有高的原子化率,并且稳定、重现性好、干扰少和装备简单,现在仪器最常用的有火焰原子化器和石墨炉2种原子化器。
2.2.1火焰原子化器。是最常用的原子化器,包括2个部分:一是把样品溶液变成高度分散状态的雾化器,二是燃烧头。工作时,由仪器外设的空压机提供压缩空气作为助燃气,由管道进入雾化器,并在出口处以高速度喷出,造成局部负压,使得样品溶液在大气压作用下沿进样毛细管上升,随压缩空气一同喷入雾室中。样品雾滴、助燃气与燃气一起在雾化器中充分混合后进入燃烧器,借燃烧火焰的热量,使待测元素原子化,常用的燃气为乙炔、氢、煤气、丙烷等,大多仪器外接高纯乙炔气罐,以乙炔做燃气。燃烧头仪器均采用长缝式,由耐高温合金材料制成,不同型号的仪器其燃烧头的缝长和缝宽不一样,一般有10cm、7cm、5cm等几种,缝宽在0.5mm左右。
2.2.2石墨炉。最常用的是管型高温石墨炉,由于石墨是导体,当在石墨管两端接上正负电极,通上十几伏电压和400～500a的大电流时,石墨管会在2～4s的短时间内,升到2000～3000℃的高温,将加入到石墨炉中的样品经过蒸发再分解最后原子化,石墨管的内径通常在4～6mm,长度为25～50m。为了防止石墨管和原子化的原子被氧化,仪器中的石墨管均封闭在一个保护气室里,加热时,石墨管内外均通有惰性气体氩气(ar)。有的石墨管留有专门的气孔,有的仪器是从管的两端送气,从加样孔排气,为了降低炉体对周围进行热辐射,炉体外还通有冷却水,新的仪器均有冷却水泵和专用水箱,使得冷却水可以循环使用,并保持原子化器的外边在60℃以下。石墨炉原子化器,原子化效率高,所需样品量较少,检测灵敏精密度高,使用石墨炉原子化时,样品要经过干燥灰化原子化净化4个过程,每个过程分别对应不同的温度,由仪器控温电路控制实施。一是干燥,是在等于或稍高于溶剂沸点的温度下加热数十秒钟,将溶液烘干,除去溶剂;二是灰化,在低于原子化的温度下加热数秒钟,将被测样品中有机物尽可能除去,减少基体组分可能带来的干扰。三是原子化,在被测元素的原子化温度下加热数秒钟,同时仪器检测系统记录此时的吸光度值a;四是净化,即检测完毕,加高温将石墨管内残渣烧尽,开始下一次检测。这4个过程是阶梯式的升温程序,测定不同的元素时,各阶段使用的温度和时间不尽相同,目前的仪器均由微机控制,根据所测元素或操作者预先设定的数值自动完成。
2.3分光系统
在原子吸收光谱分析中,为了防止原子吸光区内与吸收波长无关的辐射光进入检测器,均采用单光束分光系统,多选用对称式光栅单色器,以衍射光栅作色散元件,进行分光。通过电机驱动自动选择波长和进行峰值定位,多数仪器的波长范围190～900nm。其分出的单色光被凹面镜聚焦通过狭缝,照射到检测器上。
2.4检测系统
包括光电转换,各控制放大电路。单色器分选出基态原子的共振线光束通过狭缝照射到检测器上,由检测器将光信号变成电信号。以前的仪器采用光电倍增管作光电转换,现在有些厂家的新型仪器采用低噪声CmoS电荷放大器阵列作光电转换。这种新型固态检测器性能优越,光敏表面能在紫外区和可见光区提供最大的量子效率和灵敏度,具有极好的信噪比。光信号通过固态检测器后变成电信号,经过前置放大器、对数放大器放大,再经过自动调零、积分运算、浓度直读、曲线校正、自动增益控制、峰值保持等电路的放大处理,将被测元素吸光度值a变成浓度信号,在显示器显示出测定值,并由打印机根据需要打印多种型式的报告单。
2.5电脑系统
现代仪器均外接一台配置较高的电脑及外设配件来控制仪器的各种工作流程和执行机构动作:完成点火、加温、自动选择波长、狭窄宽度;根据所要检测的元素选择灯电流、灯位置、气体流量;自动完成读取数值、计算等流程。电脑控制仪器自动调节工作条件,进行测定,完成数据采集、计数处理、分析结果,并可自动计算平均值和变异系数、显示和打印报告单。现代原子吸收光谱分析仪器自动化程度比较高,功能齐全,控制软件简单易用,可以使操作人员在工作分析中享受到现代技术带来的乐趣。
3参考文献
极谱法的基本原理篇3
中药指纹图谱是基于中药成分的多样性和复杂性建立起来的一种质量控制方法。传统的指纹图谱构建方式侧重的是提取尽可能多的成分,并实现有效分离,缺点是与药理效应没有建立必要联系。中药谱效关系学是近几年发展起来的将指纹图谱与药效结合起来考察中药内在质量及其成分与药理活性间关系的新方法[3],是在中医药理论现代研究的基础上,以中药指纹图谱为基础,以效应学为主要内容,应用生物信息学方法,建立中药指纹图谱与中药疗效关系的一门学科[4]。本研究以不同梯度极性溶媒提取广藿香,分别进行药理实验,在最强药理效应的溶媒提取物基础上,构建了其抑制肠推进的HpLC药效指纹图谱,并在构建的广藿香抑制肠推进药效指纹图谱基础上,采用灰色关联法分析了其谱效关系。
1仪器与试药
戴安高效液相色谱仪(U3000),广藿香药材购自广州致信中药饮片有限公司、广东天城中药饮片有限公司、广东省药材公司中药饮片厂,经鉴定为唇形科刺蕊草属植物广藿香pogostemoncablin(Blanco)Benth.。液相用甲醇、乙腈均为色谱级,磷酸、冰醋酸为市售分析纯。
SpF级niH小鼠18~20g,雌雄各半,由南方医科大学实验动物中心提供(合格证号:SCXK粤2006-0015)。
2方法与结果
2.1广藿香抑制肠推进药效指纹图谱的构建
2.1.1最佳提取溶媒筛选
2.1.1.1溶剂极性选择在文献研究确认广藿香抑制胃肠作用为水溶性成分和溶解性预实验基础上,参照溶剂极性表,选定梯度极性(溶剂)为:4.3(乙酸乙酯)、5.4(丙酮)、6.6(甲醇)和10.2(水)。
2.1.1.2药理实验供试液制备称取广藿香药材100g,置蒸馏烧瓶中,加适量水,以水蒸汽蒸馏法蒸馏5h,趁热以滤布滤过,浓缩,90℃干燥,得干浸膏。以相应溶剂超声溶解,以滤纸滤过,浓缩,干燥,以水溶解(或混悬),即得。
2.1.1.3肠推进实验niH小鼠100只,按体重随机分为极性4.3、5.4、6.6、10.2和阴性对照5组,每组各20只,雌雄各半,给药前禁食24h,但不禁饮。灌胃给药0.1mL/10g,剂量在预实验基础上建立,阴性对照组给予等量生理盐水,给药后20min灌胃给予墨水0.4mL/只,20min后脱椎处死,测量胃喷门到墨水最前沿长度。
2.1.1.4实验结果与阴性对照比较,极性6.6和10.2提取物均表现出抑制肠推进作用,组间比较采用t检验,极性6.6组差异有统计学意义(p<0.05)。决定选取甲醇提取液为药效指纹图谱用供试液。见表1。
表1广藿香不同极性去油水提取物对小鼠肠推进功能实验结果
注:与阴性组比较,*p<0.05;“-”表示无数据
2.1.2HpLC指纹图谱建立
2.1.2.1色谱条件C18色谱柱(250mm×4.6mm,5μm),柱温30℃,流速0.6mL/min,进样体积20μL,检测波长333nm,流动相:乙腈-0.1%磷酸溶液,梯度洗脱条件见表2。
表2HpLC指纹图谱梯度洗脱条件
2.1.2.2供试品溶液制备称取广藿香水提物干浸膏适量,加入甲醇超声使溶解至10mL容量瓶中,0.45μm微孔滤膜滤过。
2.1.2.3精密度试验取供试品,在上述色谱条件下连续进样6次,记录HpLC指纹图谱,采用国家药典委员会《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》(2004年版)计算相似度,均大于0.96,说明精密度良好。
2.1.2.4稳定性试验取同一供试品溶液,分别在0、4、8、12、16、24h检测。结果表明,各色谱峰相对保留时间和峰面积比值基本没有变化,RSD<3%,说明供试品溶液在24h内稳定。
2.1.2.5重现性试验平行取样5份,按上述方法,记录HpLC指纹图谱,计算相似度,均大于0.94,说明方法重现性良好。
2.1.2.6供试品溶液测定取10批供试品溶液各20μL,分别按上述色谱条件检测,在333nm下记录0~159min的色谱图。见图1。
图110批广藿香水提物HpLC指纹图谱(S1~10为不同批号的样品)
2.1.2.7药效指纹图谱建立与共有峰定性分析在“2.1.2.6”结果基础上,利用上述软件对指纹图谱进行匹配分析,按照中位数法建立抑制肠推进药效指纹图谱,共有18个特征峰,利用上述软件确定18个共有峰,均以3、10、13~16号峰为主要特征指纹峰。以软件计算相似度,结果表明相似度较高。见图2。
2.1.2.8相似度分析以夹角余弦法计算相似度,10批样品指纹图谱与对照指纹图谱相比,相似度均大于0.81,分别为0.880、0.881、0.881、0.878、0.910、0.958、0.927、0.927、0.936、0.817,表明采用此方法所建立的药效指纹图谱具有较好的代表性。
2.2谱效关系的灰色关联度分析
2.2.1样品药理效应值测定
取健康小鼠110只,雌雄各半,随机分成11组,每组10只。按“2.1.2.2”项下方法制备各样品供试品溶液,按“2.1.1.3”项下方法实验。组间比较采用t检验,结果见表3。
表310批广藿香水提物对niH小鼠肠推进的影响(n=10)
注:与空白组比较,*p<0.05;“-”表示无数据
2.2.2原始数据处理
以均值化处理方式将各原始数列转换为均值化数列。
2.2.3求绝对差序列
以药理效应值列为参考数列(Yo(m)),样品列为比较数列(Yi(m)),按公式计算绝对差数列(oi(m)),其中oi(m)=丨Yo(m)-Yi(m)丨。
2.2.4求关联系数
关联系数反映2个被比较序列的靠近程度。比较序列(Yi(m))与参考序列(Yo(m))的关联系数按公式计算:Koi=(min+ρmax)/(oi(m)+ρmax)(分辩系数取ρ=0.2)。
2.2.5求关联度
各类关联系数以平均值法求得,表4结果显示,各成分(p)关联度从大到小,顺序为:p14>p13>p5>p12>p10>p8>p11>p9>p16>p18>p1>p6>p2>p17>p15>p7>p4>p3。取0.65为高度关联限定值,p5、p10、p12、p13、p14号峰所对应的化学成分与抑制肠推进作用高度关联。
3讨论
3.1药效指纹图谱构建
一个中药往往有多种药理作用,对应可能有多种有效成分群,在建立指纹图谱时,应分别选择对各自有效成分群有最佳溶解能力的溶剂去溶解,从而,每一药理作用都会得到自己的指纹图谱—可称之为药效指纹图谱。该中药所有药理作用的药效指纹图谱共同构成一个指纹图谱群,可称之为该中药的全药效指纹图谱(wholepharmacodynamicfingerprints,wpF)。这可以更好地代表该中药的临床疗效,对解决中药的质量标准与临床疗效之间脱钩的问题有重要意义。可见,药效指纹图谱的构建关键是以药理实验筛选出对相应有效成分群有最佳提取能力的溶媒。
已有研究证实广藿香抑制胃肠蠕动主要取决于水溶性成分[2,5-6],故该项药效指纹图谱构建关键是筛选出对水溶性成分中有效成分群有最佳提取能力的溶媒。预实验中,极性3.5以下溶剂几乎没有溶解能力。常见溶剂极性表中,极性6.6以上溶剂,只有6.9(乙二醇)、7.2(二甲基亚砜)和10.2(水),6.9和7.2与6.6的差距太小,故考察的极性确定为4.3(乙酸乙酯)、5.4(丙酮)、6.6(甲醇)和10.2(水)。
小鼠肠推进实验的目的在于筛选出所考察溶媒中药理效应最佳者,故未设阳性对照组。结果表明,极性4.3和5.4部分提取物未表现出明显抑制作用,极性6.6(甲醇)提取物药理效应最佳,故确定甲醇为最佳提取溶媒。在此基础上考察了10个不同产地广藿香水溶性成分甲醇提取物抑制小鼠肠推进的作用,与空白组相比,10批广藿香均表现出明显的抑制作用(p<0.05)。
在流动相选择方面,广藿香所含成分复杂,使用单一流动相各色谱峰很难达到理想分离效果。实验中考察了不同组成、不同比例及不同洗脱梯度流动相的分离效果,如不同比例的甲醇-水、乙腈-水,以及往水相适当添加一定比例的磷酸或冰醋酸。研究发现,乙腈-0.1%磷酸溶液作为流动相按所设梯度洗脱时分离效果较好。
在检测波长选择方面,考察了254、268、286、320、333、365nm下的出峰情况,最终选择333nm作为指纹图谱的检测波长。
最终广藿香抑制肠推进药效指纹图谱在去油水溶性成分基础上,以甲醇溶解,以HpLC法构建得到,共含18个特征峰。
3.2谱效分析
谱效分析度谱构建指纹图谱谱效分析是近年来研究较多的用于中药质量控制的方法,“谱效结合”是解决中药质量控制基本问题的治本之策[7-8]。谱效关系的阐释依赖于数据分析方法,近年来,多种统计分析方法已得到应用,如相关分析、聚类分析、灰色关联度分析[9-13]、回归分析(普通多元回归、偏最小二乘回归)、主成分分析、图谱比对等。采用这些方法将指纹图谱与药药理效应数据结合建立数学模型,研究二者的相关性,即得到“谱效关系”[4,7,14]。
本文采用灰色关联度分析方法研究了所建立的广藿香抑制肠推进药效指纹图谱的谱效关系。分析结果表明,图谱中绝大多数峰所代表的化学成分与抑制肠推进作用有一定的关联,说明广藿香水提物抑制胃肠推进作用是其内在“化学成分群”共同作用的结果。同时,根据关联度越大则对应成分对药理作用贡献程度越大的原则,以关联度大于0.65为标准,特征峰p14、p13、p5、p12和p10分别排前5位,说明所对应的5个化合物在抑制胃肠推进作用中可能起到非常重要的作用,初步揭示了广藿香抑制胃肠蠕动作用的物质基础。
[参考文献]
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极谱法的基本原理篇4
关键词：视唱练耳首调视唱识谱教学心理学
识谱是系统地接受专业音乐教育的起步，它作为音乐基础课程——视唱练耳教学最基本的内容之一，因其形式简单，内容浅显，而极易使人们忽略对其教学方法和原理的探究。随着近年来专业音乐教育的普及化和视唱教学内容与方法的多样化，在教学中暴露出来的问题越来越多，这迫使我们不得不对其进行反思：为什么在世界各地被广泛接受和采用的五线谱在我们的课堂教学中显得非常困难，仅仅识谱一项内容就占去视唱练耳教学的很多时间？为什么这样一个科学的记谱体系使很多老师教得费力、学生学得困难？更可悲的是，不少人花费很多时间和精力在课堂上学了五线谱后，在工作中却不能学以致用，甚至弃之不用，而改用简谱？自2000年教育部颁布新的音乐基础教育教学大纲，规定中小学音乐课的五线谱教学用首调唱名法后，高等音乐师范类视唱的首调教学方兴未艾，但教学效果却不能尽如人意，这其中的原因到底在哪里？经过反思后我们发现，在视唱练耳教学中很多司空见惯的问题并非我们想象的那样简单，许多问题都有其深层的原因，这就需要我们以认真的态度、科学的精神去研究、去探讨，对教学中遇到的问题能有一个合理的解释，并找到相应的解决办法，而不是对问题熟视无睹，见怪不怪，或是头痛医头、脚痛医脚，根据表象凭经验想当然地去处理，结果往往事与愿违。针对教学中的这些现象和问题，本文试图从人们在识谱过程中的心理反应的角度进行分析与研究，期望寻求这些问题的原因和解决办法。下文所提的首调唱名法，除了特别说明外，均是指五线谱的首调唱名法。
一、视唱识谱的心理分析
从心理学的角度看，视唱识谱与人们对字符的认知学习方式相类似，有研究认为：“视唱的心理反应过程与识字相似，即把书写符号通过记忆转换成声音。有所不同的是文字转换的声音是符号化了的声音（语言），每个声音都是经过约定与相应的概念联系在一起的。有效的识字过程分为两个心理反应阶段：第一阶段，根据文字符号读（或默读）出声音；第二阶段，把读出的声音与所指的概念相联系，予以理解。正确的视唱过程也分两个心理反应阶段：第一阶段，根据乐谱符号唱（或默唱）出唱名；第二阶段，把这个唱名与特定的频率与时间联系起来，即唱出这个唱名的音高与音值。”①这就是说第一阶段主要是对音符（根据其形状或位置）读音的认知；第二阶段则涉及到唱名的绝对音高与相对音高，引出固定与首调唱名的思维定势以及内心听觉和音准等问题。
对于识谱教学而言，不同谱式和不同唱名法在这两个阶段的教学侧重点各有不同，本文主要探讨的是首调唱名法的识谱心理，即根据音符唱出唱名，也就是人们对字符（音符）认知学习时的心理反应，通过对这一过程的研究，了解识谱的心理机制，并在教学中制定相应措施，加强视唱识谱第一阶段教学的针对性和有效性，改善教学效果。
认知心理学认为，对字符（音符）的认知学习是一个对字符信息的加工贮存过程，“个体如果真正要认识某一单字，学到后并将之贮存，以备以后随时检索出来应用，他必须在短期记忆阶段，将该单字的字形、字音、字义分别编为形码（visualcode）、声码(acousticcode)与意码(semanticcode)。经过编码之后的讯息，始可贮存。”②也就是说，对字符的认知，就是对字符信息的编码贮存。
根据这一理论，对我国目前使用最广泛的两种谱式——简谱与五线谱的识谱特点进行分析与比较后可发现：简谱以7个阿拉伯数字作为调式音列的各个音符标记，由于其外形简单，特征明晰，并常用于人们日常的生活实践，便于识别；加之每个音符都有一个固定不变的唱名，形码与声码完全对应，便于记认。这里不论其在音乐实践中的使用价值，仅从对乐谱中音符的认知学习的角度讲，简谱极具优势，这也是它得以推广的主要原因之一。但简谱在视唱过程中，其音符的音高概念不是通过直观距离所进行的记忆转换，而是靠标记符号抽象化的音高想象完成记忆转换。这一点恰恰是五线谱的独特优势，它与简谱的识谱原理完全不同，它不是根据音符的形状来确定读音，而是根据音符在五线谱中不同位置来确定其读音的。也就是说，五线谱通过线间高低关系形象地呈现出不同音高之间的距离关系，人们在视唱过程中是通过视觉对音符高低的距离与旋律线条运动走向的直观形象完成音高记忆转换的。这一点特别是在器乐视奏和演奏中对快速运动的音符直观形象的把握非常重要，这也是五线谱之所以在专业音乐教育中占据重要地位的根本原因之一。但对视唱而言，由于同一个音符在五线谱中不同的位置，其读音就不同。这使得它的形码与声码不能对应，不似简谱的音符与唱名那样具有互为唯一的特性，五线谱的七个唱名（声码）中每个声码都代表了数个处在不同位置的音符。举例说比如唱名“la”，它分别代表了高音谱表的第二间、下加二线与上加一线等位置的音符，如果使用大谱表位置还会更多。这种一个唱名代表多个音符位置的情况，使得惯于根据字符形状读音的人在一开始学习五线谱时会感到茫然和困惑，因此在学习五线谱时，首先必须突破原有识谱学习的思维定势，确立一种新的字符认知学习模式。
五线谱的学习又分为固定唱名法与首调唱名法：固定唱名法的识谱是利用五线谱的五条线作为坐标，根据符头所在谱表的空间位置来确定音符的唱名读音的。而首调唱名法的识谱既不完全同于简谱对音符进行形、声编码的认知方式，也与固定唱名法根据音符的空间位置确定唱名有所区别，它是根据不同的调高“先确定第一个音符的唱名，然后就根据第一个音符与第二个音符相距的空间距离（线和间的数目）确定第二个、第三个等后续音符的唱名读音。”③也即是说，所有同类调式，它在不同调高的内部音程结构是相同的，这一点与简谱具有一致性。由此可见，首调唱名法的认知方式是融合简谱的认知原理，并利用线位坐标，根据音符之间的空间距离和音高走向来进行的。“传统的视唱教学忽视了这个关键点，不是去培养学生依据两个音符相距的空间距离确定第二个音符唱名读音的思维方法，而是把固定唱名法根据空间位置确定唱名的思维方法移用到首调唱名法上，要让学生背出七种唱名位置……使得首调唱名法在视唱第一心理反应阶段的学习要花费七倍于固定唱名法的时间。”④这也是当前视唱练耳课中首调视唱教学最大的误区之一。很多人没有注意到五线谱的固定唱名法与首调唱名法识谱学习时认知心理反应的不同，而是想当然地将一种唱名法学习的思维和方法套用到另一种认知心理与学习方式迥异的唱名法的学习中，这种文不对题的教与学只会使得教学事倍功半。
二、首调视唱教学的科学对策
通过以上分析可知，首调视唱识谱既不同于简谱对音符按形、声编码后的认记，也不同于五线谱固定唱名法对音符所处的空间位置的识记，它是根据不同的调来确定音符在五线谱中相应的唱名位置的，它的难点在于对具有流动性的唱名位置的辨认。传统首调识谱教学片面强调对不同调唱名位置的死记硬背，试图通过大量的视唱练习，来强化对各调唱名位置的熟记。但这种教学方式所付出的代价是高昂的：它不但耗费了视唱练耳有限的教学时间，使视唱练耳课的主要精力与时间只是仅仅用来做简单的识谱训练，从而忽略了其他重要的，如对听觉能力的训练、音乐潜能的开发、对音乐审美的培养和对音乐风格的理解等许多内容；其更消极的是，在于它没有教会学生对首调识谱原理的理解以及掌握正确的学习方法，其结果影响的不仅是在校学生的学习，而且殃及到他们走向社会后所教的许许多多的学生。
因此，依照首调视唱识谱的认知规律，确立新的教学理念，改革首调视唱教学方法与内容，提高学习效率，是视唱练耳课教学的迫切需要。
（一）树立新的学习观念，突出首调识谱特点
首调视唱从识谱的角度看，其自身的特点是很突出的：调性一旦被确定后，主音位置即明确，而各音即以此为基准，其在谱表上所处的位置、音的相对关系和音高的进行方向等各种抽象概念，均可形象而具体地展示于五线谱上，使人一目了然。这是五线谱首调视唱的特点所在，所以首调视唱的教学都应该针对这一特点进行组织与安排。
首先，要使学生建立主音可动的观念，习惯唱名位置的移动，在教学安排和教材编写时不宜将为固定唱名视唱编写的教材一字不改地用于首调视唱教学，要避免按调号划单元分阶段、依次学习不同唱名位置的教学安排，必须打破五线谱学习中对唱名进行固定位置认记训练的僵化观念，而代之树立以音的相对关系和音高进行方向为核心依据的识谱观。
其次，在教学实践上，应有一个与之配套的措施与可行的方案，包括选用专门的首调视唱教材、科学的教学方法、合理的教学进度以及符合首调视唱规律与特点的教学安排等。这里想特别介绍一种行之有效的首调视唱识谱辅助练习方法，那就是先从一线谱开始训练。一线谱虽然只有三个音位，但它在为学生建立流动do的概念和根据音符空间距离确定唱名读音概念的过程中，具有典型意义和基础性的作用。在此基础上，经过二线、三线谱的训练后，逐渐过渡到五线谱，以此来培养学生根据两个音在线、间中的空间距离和音高走向确定唱名读音的思维方式。这种利用线谱递增、结合主音音高位置可动式的二元综合训练，是理解、学习首调唱名法识谱的真谛的方法之一。因为从历史发展看，五线谱其实是由一线谱逐步发展而成的，而且早期是采用首调唱法的，我们的教学不能忽视这一历史传统和这一有效的训练手段。
（二）转换认知学习策略，改变识谱的机械学习模式
整个视唱练耳学习都是属于有意义的学习，识谱也不例外，但传统的视唱教学把识谱理解为机械学习，在教学中枉顾其认知原理和各种内在的有机联系，片面强调勤学“苦练”，期望通过大量的机械练习，来强化学生对各调唱名位置的记认，但这种教学方式相对于其投入来讲收效甚微。如果转变一下学习策略，给识谱学习赋予某种意义，将机械练习变为有意义的学习，效果将会大为改观。正如认知主义心理学认为：“如果学习材料本身具有逻辑意义，而学习者认知结构中又具备适当的知识基础，那么这种学习材料对于学习者就构成了潜在意义。”⑤在视唱中两个以上的音的唱名连读，可组成“唱名词汇”，在首调视唱中，同一唱名词汇在各个调内，其音程距离是相同的，而记录在乐谱上，它们的空间距离也是相同的。比如do—mi都是在相邻的线（或间）上，do—sol是在相同隔的线（或间）上，无论调高怎样改变，这一距离是衡定不变的。这种相同唱名词汇与谱面音符之间空间距离的严格对应，是具有逻辑意义的。如果使学生能明白这一道理，在较短时间内掌握其规律，对提高学习效率会有很大促进。
（三）科学安排教学，扩大迁移效应
现代认知心理学认为：“一切新的有意义的学习都是在原有的学习基础上产生的，不受学习者原有认知结构影响的有意义学习是不存在的。也就是说，一切有意义的学习必须包括迁移。”⑥视唱的学习是属于有意义的学习，这就是说在视唱的学习中也必然存在着迁移现象。所谓迁移，是指一种学习对另一种学习的影响，“凡一种学习对另一种学习起促进作用，都叫正迁移，凡一种学习对另一种学习起干扰或抑制作用，都叫负迁移。”⑦在视唱练耳教学中老师都有这样的体会：在听觉训练时，学生的首调观念越强，进行固定听觉训练就越困难；或是对有固定唱名基础的学生进行首调识谱训练时，往往会发现其原有的水平和能力与新学内容掌握的速度成反比，其原因就在于虽然同是五线谱，但由于两种认知原理的不同，原有的识谱经验对后继学习产生负迁移。由此可见，迁移在视唱练耳教学中起着举足轻重的作用，所以我们在教学中，应该尽量设法利用迁移的效应，使前期的学习对后继的学习产生促进作用，而不是起反作用。因此，在教学安排上，笔者认为：
1.从识谱的角度讲，固定唱名法与首调唱名法在初级阶段不宜混学，否则其中一种唱法的学习思维定势会影响另一种，当然从本质上讲这两者并不对立，也不相互排斥，因为固定唱名的视唱到后期学习不同位置的C谱表时，其原理与首调视唱并无二致，只是在初级阶段二者的机理不同，宜熟练掌握一种后再学另一种，以免同时学习时互相干扰产生负迁移。
2.在教学内容上当对一种唱名位置理解并基本掌握后，适时进行多种唱名位置的练习，针对不同的教学对象，引导其以“空间距离”或“唱名词汇”等为依据，积极建立新的、有效的学习思维方式，使学生能触类旁通与融会贯通，做到举一反三，最大限度地发挥迁移对学习的促进作用，提高识谱的学习效率。
随着我国基础教育的改革和新课标的实施，在高等音乐师范类教学的视唱练耳课中，首调已成为主要的视唱教学模式。但不少视唱课的教学中存在着“新瓶装旧酒”的情况，即用固定唱名法的教学模式和教材进行首调视唱的教学，学生既不了解两种唱名法的学习机理，也未掌握首调的学习方法，这影响的不仅仅是在校学生们的学习效果，更重要的是这些未来教师们的教学理念和教学方法，从某种意义上讲，它所贻误的不止是一代人。这一发生在视唱练耳课堂上的现象已引起了不少专家和学者的警惕与关注，并撰文对其进行分析，提出对策。本文作为个人在教学实践中学习运用教育心理学的体会，希望能对首调视唱的教学研究有所促进，并得到同行、专家们的指正，以期共同为视唱练耳学科的建设与发展尽力。
注释：
①③④张羡声、吴华山、龙玉兰、肆口“一种符合中国学校音乐教育实际的视唱教学法”《中小学音乐教育》2004年第8期
极谱法的基本原理篇5
关键词：型谱创新效益
中图分类号：tU71文献标识码：a文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0007-01
新三元叶片是指继H518、H520之后我厂近几年改进后的全三元流动产品叶片，由于其进口曲线的微妙变化，给叶片的展开工作造成很大困难，若套用原“390”旧程序展开，误差很大，用原法创建叶片展开型谱，明显存在着多项误差，如展开重合度误差、局部边线方向误差等多达十余项，有的误差数值竟超过10mm，显然，用旧方法展开的叶片精度太低，用其创建的叶片型谱是不能应用的。而由这类三叶片构成的产品是我厂现在的主导产品。为企业的技术进步，提高产品质量，急需创造研制一种新方法。
1新法展开新三元叶片原理
新三元叶片是我厂t型叶轮点元素三元叶片的改进型，改进前的老三元叶片很早就创建了基本展开型谱，而新三元叶片却一直没能创建型谱，原因在于：虽然新三元叶片边界点及叶片截面型线各点与老三元叶片基本相同，也是分布在三维空间，该叶片各处的型面也是由特殊的曲面构成，但是，由于对叶片进口曲线进行了较大修改，如果套用原程序展开叶片，无法确定展开基准边，常会发生干涉现象，降低展开精度，最后只能得到误差极大的结果。为攻克此难题，这里创新研究了新的方法。在这里我们首先将叶片边界点分成g、s两组，以最多边界点叶片为模式，少边界点的叶片可以如图示方法补边界点，这样在开发利用计算机图库功能时，只需定义一个通用叶片展开图符，就可以完成全部七大系列不同数量边界点叶片的展开工作。在定义叶片展开图符时，首先将各边界点的坐标值定义成基本图符变量，按规则将各边界点坐标值输入所建图库，再把求各点距离定义成图符的中间变量，叶片展开图符定义之后，只需输入叶片坐标值，利用电子图板“库操作”的提取图符功能可以立即得到右部所示叶片各边真实长度及标注图，为展开叶片获得了足够的技术信息，可以直接利用此实际长度方便地作出叶片展开图。
2新三元叶片基本展开型谱创建
由于各系列叶片展开是严格按照同一的叶片展开基准进行的，因此，各系列叶片的展开图形能够统一整合到一起，创建成新三元叶片基本展开型谱。
在新三元叶片基本展开型谱图中，我们可以清楚地看到，各系列叶片的公共边是完全重合的，各系列叶片按着宽径比系数的变化在整个型面上的分割情况也是清晰可见的，排除了原程序展开新叶片的所有误差，因此可以确信，这里创建的新三元叶片基本展开型谱是成功的。值得一提的是，我们都知道，按常规三元叶片是不可展开的，那么，新三元叶片基本展开型谱也一定存在着少量误差，由于此方法在展开叶片时，特意将误差避开了有定位基准要求的叶片进口边、轮盖边、轮轴边，而将误差排到含有加工余量、不被发现的叶片出口边，在叶片成型与拼装时，由于这里没有定位基准要求，因此叶片出口边的误差对产品质量没有丝毫影响，这也正是此展开方法的高明之处。
新三元叶片基本展开型谱是依据我厂叶轮直径1000mm、各种宽径比系数的点元素新三元叶片叶型中分面空间边界点所有数据，通过开发、利用CaXa电子图板图库功能，辅助设计所得到的成功结果。在图库中新三元叶片基本展开型谱是彩色的，按叶片宽径比0.095、0.090、0.085、0.080、0.075、0.070、0.065由大到小七个系列分别配置了赤、橙、黄、绿、青、兰、紫色彩及图层。使用者可以很方便的任意选择某系列图形进行对比及应用。
3新三元叶片基本展开型谱的功能
该新三元叶片基本展开型谱包容了我厂该类产品的所有叶片展开形状，因此，也同样具有以前其它叶片图谱的特别丰富的功能。
3.1简化了新三元叶片展开工作
新三元叶片型谱轮廓大小与叶轮直径的变化是一致的，该叶片基本展开型谱是按叶轮直径1000mm的叶片创建的，要想得到其它叶轮直径的展开叶片，只需将该型谱与叶轮直径的变化相一致即可。
3.2方便了多用模具的设计与实施
我厂每套三元叶片压型模制造成本都在万元以上，开发一模多用工作能为厂创造很大的经济效益，这项工作的关键是很难确定相关叶片的成型定位点，创建了叶片基本展开型谱后，各系列叶片的相互关系一目了然，可以用该型谱推算出各模具一模多用时定位销的增减量，甚至可以直接把叶片基本展开型谱做成柔性样板，铺到模具的基本型面上，即可确定各系列叶片的成型定位点，解决了关键问题，促进了开展一模多用的设计与实施。
3.3促进了叶片的预修型工作
叶片的预修型就是凭借可靠的技术经验，在叶片展开时或在叶片压型之前，预先已对叶片或叶片展开样板进行了修型处理，这一措施对提高制造工艺水平、缩短产品制造周期具有重大意义。
4结论与建议
新三元叶片展开方法的创新研究与基本展开型谱的成功创建，是该项设计技术的一次重大技术创新，极大的提高了新三元叶片的展开精度，把叶片的重合度指标提高了十余个百分点，使得我厂新三元叶轮的制造技术水平再跨新台阶。本文对类似的技术工作具有指导意义，可在同行业厂家推广应用，将在提高设计水平、缩短产品制造周期、提高产品质量等方面创造显著的社会效益与经济效益。
最后，诚恳希望大家对本文的缺点和不足提出批评、指正，希望更高新的技术得到交流，为进一步提高科技创新能力、振兴老工业基地、发展现代装备制造业做出更大的贡献。
参考文献
极谱法的基本原理篇6
1实验部分
采用GaussView看图软件，构建了萘夫西林分子结构模型，采用DFt理论的B3LYp方法，在6-31+G(d)基组水平上，进行了结构优化计算。在优化结构的基础上，采用频率分析方法，进行了频率分析。表明所有振动频率全部为正，表明其计算结果是可以相信的。全部计算工作在Gaussian09w程序及pC机上完成。图1显示了萘夫西林（C21H22n2o5S）分子结构和原子编号。
2结果与讨论
2.1分子的几何结构分析用Gaussian09w程序在B3LYp/6-31+G(d)基组上进行优化，模拟得到了萘夫西林分子的键长,键角等数据。正常的C-o单键的键长（（1.20~1.43）×10-10m），C-C单键（1.54×10-10m左右），C=o双键（1.20×10-10m左右），C-n单键（1.48×10-10m），C-S单键（1.82×10-10m），o-H（0.98×10-10m），n-H（1.01×10-10m）表中列出了优化后的分子部分键长数据表明：除C4-C1的键长偏小一点外，其他键长均属于正常范围。表中列出的重要键角数据表明，稠杂环的大环(n1-C2-S6-C7-C3原子组成的五元杂环)和小环(n1-C2-C5-C4原子组成的四元杂环)。
2.2红外吸收光谱物质的iR光谱是其分子骨架结构的反映，图2谱图中的吸收峰与分子中各基团振动形式相对应。使用DFt/B3LYp/6-31+G(d)软件模拟显示,萘夫西林药物分子在指纹区616cm-1(弱，2S,5R,6R结构)处存在红外吸收峰，在特征区1318cm-1(中，甲基C-H的弯曲振动吸收峰)，1516cm-1(弱，萘环上的C-C骨架振动吸收峰),1777cm-1（强，羰基C=o键伸缩振动吸收峰）,3064cm-1（弱，萘环上的C-H伸缩振动吸收峰）,3586cm-1（弱，萘酰胺基上的n-H伸缩振动吸收峰）,3676cm-1（弱，羧基上的羟基o-H的伸缩振动吸收峰）处显示较强的iR吸收峰，这些峰与萘夫西林小分子的实验iR谱（分别在608，1305，1556，1787，3101，3576，3656cm-1处有红外吸收峰）基本是吻合的。
2.3拉曼吸收光谱分子的拉曼吸收效应起源于分子振动与转动,从拉曼吸收光谱中可得到与分子振动互补的信息。采用DFt/B3LYp方法，在6-31+G(d)基组上进行分子优化和频率分析，得到7个拉曼吸收特征峰(如图3)。我们对分子的7个特征峰的分子振-转吸收模式进行了归属指认。萘夫西林（（2S,5R,6R)-6-(2-乙氧基-1-萘酰氨基)-3,3-二甲基-7-羰基-4-硫杂-1-氮杂-二环[3.2.0]庚烷-2-羧酸）是一个稠杂环的化合物，也可以看作是萘环的β位上氢原子被一个乙氧基所取代，α位上的氢原子被一个由酰胺基和稠杂环构成的支链（青霉素母核－6－氨基青霉烷酸（6－apa））所取代而形成的双取代萘类分子。图3是理论模拟萘夫西林分子的拉曼散射谱特征吸收峰，其主要位于3676cm-1（弱，羧基上的游离羟基o-H的伸缩振动），3586cm-1（弱，萘酰胺基上的n-H伸缩振动）,3064cm-1（强，二取代萘环上的C-H对称呼吸振动）,1777cm-1（弱，羰基C=o键伸缩振动）,1516cm-1(中，萘环上的C-C骨架振动)，1318cm-1(中，甲基C-H的弯曲振动)，616cm-1(弱，环内振动)。对比实验和理论拉曼吸收光谱，它们的拉曼吸收峰基本是吻合的。
2.4紫外吸收光谱采用tDDFt/B3LYp/6-31+G(d)理论方法,模拟显示了萘夫西林分子在247nm(强吸收)处有强的紫外吸收峰，这是源于电子从最高占据轨道(Homo)跃迁到最低空轨道(LUmo)所显示的吸收峰，在367nm（弱吸收）处有弱的紫外吸收峰，这是源于电子从次高占据轨道(Homo-1)跃迁到最低空轨道(LUmo)所显示的峰。这与其标准图谱显示萘夫西林分子在247.5nm和357.5nm处有较强的紫外吸收峰基本是相吻合(见图4)。
2.5核磁共振光谱用tmSB3LYp/6-311+G(2d,p)Giao的方法理论模拟了萘夫西林分子的氢核磁共振谱（见图5所示）。其萘环上六个氢(弱，7.2189×10-6)，乙氧基上的CH2(弱，3.5814,3.9179×10-6);CH3(中,1.3285，1.3567，0.7867×10-6);酰胺键上的氢(弱，5.0855×10-6)，稠杂环6号位上的H（弱，4.2169×10-6），5号位上的H(5.2675×10-6),与3号位相连的2个CH3（强，1.5213，1.2911，1.1997，1.2928，1.2697，1.1578×10-6)。这些吸收峰较好地与其核磁共振实验吸收峰值吻合起来，验证了模拟计算的准确性。
2.6偶极矩和原子的自然电荷分子的偶极矩是衡量其分子极性的重要物理量。采用Gaussian09w，我们计算得到标题分子的偶极矩为5.5418Debye，这表明萘夫西林的极性比较大，血药浓度也较低，通过肌肉注射萘夫西林的血药浓度高于口服，但是仍然比较低。血浆蛋白结合率高，胆汁中的药的浓度高于血药浓度，所以尿液排泄量少，主要经胆汁排泄排出。从文献上查到的疏水参数计算参考值（logp）为2.9，这可能是因为萘夫西林的羧基的存在，增大了萘夫西林的亲水性和溶解度。原子的自然电荷值是研究其化学活性点位及确定亲核或亲电特性强弱的一种有效方法。采用B3LYp/6-31+G(d)基组，我们分析了萘夫西林分子的自然键轨道值(nBo)。结果显示电荷最正的是羧基上的碳原子（8C，0.831e）；其次为β-内酰胺环上的羰基上的碳原子（4C，0.711e）；第三为酰胺键上的碳原子（15C，0.703e）；第四为酰胺键上的氢原子（20H，0.433e），电荷最负的为羧基上的羟基氧（14o，-0.708e），其次为酰胺键上的氮原子（10n，-0.697e）；第三为酰胺键上的氧原子（16o，-0.687e）；第四为β-内酰胺环上的羰基上的氧原子（9o，-0.686e）。所以β-内酰胺环及与其相连的酰胺键（-Co-nH-）上的原子很可能是其发挥药理和药理活性的亲电和亲核反应中心。这也符合了青霉素类抗生素的药理是由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁而产生的。
3结论
极谱法的基本原理篇7
【关键词】汽油红外光谱性质
1近红外光谱检测汽油组成原理
待测汽油样品是由烃类化合物所构成的，在850～950nm波长区间包含了芳烃C-H、亚甲基C-H、甲基C-H以及烯烃C-H等基团的近红外三级倍频信息，因为不同基团的吸收峰位以及吸收强度各不一样，当待测汽油样品的组成发生改变的时候，其近红外光谱的特征吸收也随着发生改变。而且近红外光谱特征吸收伴随着馏程变化也有极其明显的改变，也就是不同碳数的组分将会形成不同的近红外光谱。虽然这种改变极其细微，不过运用化学计量学的方法处理光谱数据后，也能获得汽油样品组成改变的信息，为近红外光谱快速检测汽油的详细构成提供了光谱理论基础。所以，可以利用诸如微分、平滑等谱图预处理过程对待测汽油样品的组成数据以及近红外光谱进行合适的处理，并且运用偏最小二乘法进行校正，选取关联信息比较强的光谱区域，通过预测残差平方和选择最佳主因子，从而创建不同组成性质和光谱两者之间的分析校正模型。
2近红外光谱定量分析多元模型介绍
近红外光谱检测剖析方法是由两个要素构成的，首先是稳定、准确地检测汽油样品的吸收或者漫反射光谱谱图的硬件技术，对于选用的光谱仪器的第一要求是要确保长时间的稳定性；其次是采用多元校正方法计算检测结果的软件技术。在近红外光谱剖析过程中，计算机除了用于收集数据、控制仪器，还通过多种多元校正方法对图谱进行解析，也就是创建光谱、组成或者性质之间的校正模型，并且用此模型预测未知汽油样品的性质或者组成。近红外光谱一般是比较宽的几个谱带，尽管已知的一定的基团都具有一定的吸收谱带，不过对于只在结构上存在细小差异的化合物，通常会呈现重叠的谱图，虽然汽油样品的性质存在一定的差别，其光谱图却相当接近。通过采集多波长数据的方式就完全可以充分利用好光谱图提供的信息。多元模型要求很多的建模汽油样品并产生相当多的数据。光谱数据以及浓度数据被写作矩阵的形式以便于对数据进行处理，光谱数据矩阵的每一行代表一个待测汽油样品光谱。浓度数据矩阵包括相应汽油样品的浓度值。此矩阵将被分解为称作因子或者主成分的本征矢量。这种方法的优点是没必要用所有主成分来描绘相应的光谱特性，仅有相关的主成分用来取代原始光谱数据，所以大大减少了数据量。
3近红外光谱剖析的影响因素
近红外光谱作为汽油性质分析检测技术不但简洁迅速，而且经济实用，但是分析检测结果的精准性受到各种因素的影响，例如汽油样品的颗粒度、装填密度和均匀度等，这些物理特性在各定标汽油样品中的差别直接影响汽油样品光谱信息和化学成分信息间的线性关系，从而使定标剖析的精度有很大幅度的下降。在应用过程中，理应在标准的制备样品条件下制备定标以及预测汽油样品，使汽油样品具有标准化的均匀粒度，确保相同的装样条件，减少因为颗粒度以及装填密度所导致的汽油样品制备误差。模型初建过程中对于挑选汽油待测样品、定标汽油样品的数目以及实验软硬件和外部环境条件、实验人员自身具备的素质的互不相同以及实验本身的设计，都将直接或者间接影响定标模型预测的精准度。在选择待测汽油样品的过程中，应该综合考虑待测样品各种成分的含量梯度、分布情况、样品的物理化学特征，以提升定标模型的稳定性，推广模型的实际应用范围。如果标样数量太少，不能充分反映被测汽油样品集的正常自然分布规律。而数量过多则增添了创建定标模型的工作量。如果被测样品的成分含量相关性比较强的话，可以依照相关原则进行筛选，以提升定标的效果和检验的精确性。温度也同样是影响近红外光谱定标精准性的核心因素。研究显示，近红外对温度比较敏感，10-20℃就能够引起吸光度的改变，并且温度影响不呈现规律性。此外，仪器的性能、价格以及在检测分析方面缺乏完整可靠的剖析方法以及质量控制技术标准，也是能够影响检测结果的几种因素。
4近红外光谱分析的误差来源及解决方法
使用opUS软件进行多元校正能够获得最佳模型，让残差降低到最小程度。尽管如此，用已知模型依旧会形成误差。误差的来源主要有下面几个方面：
（l）汽油样品不均匀：优化混合方法以及研磨方法能够解决这一问题。
（2）实验室误差：建模时所采用组成以及性质参数（如烯烃、苯含量、芳烃以及辛烷值）的真实值都由标准方法测量所得，所创建定量模型的精准度不能够超过标准方法的精准度。这是误差的关键来源。能够通过多次实验的平均值来减少或者避免误差，同时严格依照各种标准方法的检测要求进行剖析，检查试剂、仪器和分析人员的操作步骤等。
（3）仪器噪音影响：检查仪器的设定参数，检测信噪比，或者用标准汽油样品检复性。仪器开启之后，稳定速度很快、时间比较短，可以在开机之后迅速投入使用；对于汽油样品的零散剖析，不必长时间的等待；在光谱采集阶段，采谱速度很快，采集一个汽油样品谱图用时不到20秒。采集到的汽油样品图谱在未经谱图预处理过程的情况下，就可立刻预测到即将出现的结果。从谱图的采集至结果的预测完成，整个过程用时不到一分钟。在汽油样品基体比较稳定的情况下模型基本上不需要进行维护，能够长时间地使用。
（4）近红外光谱预测结果和标准方法检测结果不相符：能够采用不一样的标准方法，检查所用的分析方法是不是符合相关操作规程。5总结
通过对相关中外文献的总结归纳，我们仔细论述了近红外光谱分析技术在汽油性质检测分析过程中的原理，同时对定量分析多元模型的建模做了一个比较系统和完整的阐述。最后，探索了近红外光谱检测汽油性质过程中的影响因素以及误差解决方法等，为近红外光谱技术在石油化工领域的广泛应用提供坚实的理论基础。
参考文献
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[2]陆婉珍，袁洪福，徐广通.现代近红外光谱分析技术[m].北京：中国石化出版社，2000
极谱法的基本原理篇8
关键词：铬；微波消解；石墨炉原子吸收光谱；基体改进剂；胶体钯
铬（Chromium）是自然界中广泛存在的一种元素，主要分布在土壤、岩石、水、大气及生物体中。土壤中铬分布很广，含量范围较宽；大气和水体中铬含量较少，动、植物体内含有微量铬。自然界中的铬主要以+3价铬和+6价铬的形式存在，另外还有少量的+2价铬。+2价铬极不稳定，具有很强的还原性；+3价铬具有生物活性，是人体营养所必需的。正常人体内含铬总量约有6mg左右，主要分布于肺、肝、肾等组织内。无机+3价铬吸收极差，有机铬在肠道吸收后进血液后，由肾代谢到尿液中排出。如果食物中含铬不足、妊娠或食糖过多的时候，可能会出现铬缺乏。铬缺乏症的主要症状是出现尿糖，糖耐量下降。缺铬是导致糖尿病的病源性因素之一。另一方面铬的化合物浓度过高时都会有毒性，但各种含铬物质的毒性强弱不尽相同。+2价铬的化合物一般认为接近无毒。+3价铬和+6价铬摄入过多时，会对人的健康带来危害，但+3价铬的毒性较小，而+6价铬毒性较大。由于铬及其化合物被广泛应用于电镀、化工、印染等行业。常以蒸气、粉尘、废水等形式污染水源、空气和农作物，因此过量铬的摄入对人体的危害不可忽视。
目前国内对于测定铬的方法有很多，比如，二苯碳酰二肼分光光度法[1]、阳极溶出法[2]、示波极谱法[3]、原子吸收光谱法[4-6]。二苯碳酰二肼分光光度法法属于传统方法，这种方法的灵敏度不高，外在干扰很多，操作繁琐，还需要用到一些毒性很大的化学药品，会对人体健康造成较大的伤害；示波极谱法因为样本中的基体对极谱干扰严重，在检测基体复杂的样品时不建议使用；阳极溶出法对于操作环境和试剂的纯度要求很高，这就使得这种方法的干扰因素很多，检测结果的重现性和准确度较差，由就目前而言我们国内检测食品中的铬基本上是采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法，这个方法具有样本需求量小、样本消解快速、灵敏度和准确度高等优势，在我国已经得到了推广与应用。
对检测结果进行回顾性分析，现将结果报告如下。
1材料与方法
1.1检测仪器和试剂
iCe3500原子吸收光谱仪（美国赛默飞世尔科技公司）；GFS35ZZeeman石墨炉（美国赛默飞世尔科技公司）；GFS自动进样器（美国赛默飞世尔科技公司）；高密度石墨管（美国赛默飞世尔科技公司）；铬空心阴极灯（美国赛默飞世尔科技公司）；maRS6微波消解仪（美国Cem公司）；Laa-10-L超纯水机（力德公司）；胶体钯基体改进剂（经醇化的氯化钯浓度？0.6？g/L，成都微检生物科技有限公司），超级纯硝酸（Ultrapure，韩国德生公司）。
1.2样品消解
称取0.2～0.5g（精确到0.001g）或吸取1mL～3mL试样，加入到微波消解内罐，再加入3mL～8mL硝酸，盖上内外罐盖，置于微波消解仪的保护套管中，按照仪器设置的程序：功率：1800w，在10分钟内升温到190℃，在190℃保持25分钟。消解完成待冷却后打开外罐，取出内罐，把剩余的酸在精确控温的石墨加热器内赶到近干，然后将消化液转移至25mL容量瓶中，并用1%的硝酸多次洗涤内罐，合并全部洗液定容至刻度，待测，同时做试剂空白试验。
1.3检测方法
首先把原子吸收分光光度计准备到测定状态，检测波长：357.9nm、通带：0.5nm、灯电流：8.0ma。配制0.0μg/L、2.0μg/L、4.0μg/L、6.0μg/L、8.0μg/L、10.0μg/L的铬标准系列，湿加10μl胶体钯基体改进剂，用石墨炉塞曼（Zeeman）效应背景校正法进行检测，待测液与标准系列同时检测，用标准曲线定量。
1.4石墨炉程序，见表1。
2结果
2.1条件选择
原国标的石墨炉程序为干燥110℃，40s；灰化1000℃，30s；原子化2800℃，5s。在此条件下检测由于使用2%磷酸铵作为基体改进剂，实际检测的效果不好，经常会出现峰型拖尾，基体峰除不干净，经常还会有双峰出现。本方法经过多次使用不同温度去调节仪器的检测条件最后选用表1中的石墨炉程序作为检测程序，同时加入胶体钯基体改进剂，效果非常好，背景干扰的峰清除的比较干净。
2.2方法的线性
用系统进行标准曲线的回归分析，在0～10μg/L浓度范围内呈线性关系，标准曲线方程为：y=0.0122x+0.0267，r=0.9997，详细数据见表2
2.3检测方法的精密度
取10.0μg/L的铬标准溶液，重复测定6次后计算得出相对标准偏差，得出检测方法的精密度结果，见表3。
2.4加标回收率试验
在检测的过程中同时加入了铬的标准液进行加标回收试验，测得的加标回收率为：94.2%～98.4%，见表4。
3讨论
钯剂基体改进剂的作用原理是在石墨炉程序的干燥阶段钯与待分析物形成共价键，键合到石墨晶格形成夹层化合物，使待分析物在灰化阶段不能扩散到石墨表面而损失，在原子化阶段的高温作用下共价分析物的金属键解离，分析物扩散转移到气态。其中影响钯剂基体改进效能的主要因素是钯剂的活性成分单质钯或氧化钯的形成效率及其粒径大小。胶体钯里含钯胶体颗粒的核粒径只有5nm左右的，在样本干燥阶段同时也通过“嵌套效应”参与待测元素的基体保护，显著区别于普通钯剂需在灰化阶段才形成活性单质钯或氧化钯，从而避免待测元素在升温过程中的逸失损耗。胶体钯的高比表面积所产生的捕集效应可在较高的灰化温度下维持待测元素稳定，从而显著提升灰化温度，最大限度消除基质干扰，提高分析测定的准确性。
本法采用的塞曼效应背景校正石墨炉原子吸收法测定食品中铬含量。分别加入基体改进剂：磷酸二氢铵、硝酸镁、磷酸二氢铵与胶体钯。石墨炉升温程序测定不同铬离子浓度条件下的吸光度，比较它们消除干扰的程度。根据测定的回收率，确定使用胶体钯基体改进剂作为消除基体干扰最为理想。使用此法，实际样品精密度和回收率得到很大改善，样品加标回收率的分析结果令人满意。
4结语
本方法与国标方法相比较，样品前处理简单、选择性好、灵敏度高，线性关系、重现性和回收率等指标较好，为测定食品中的铬提供了一种准确、可靠的方法。
参考文献：
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极谱法的基本原理篇9
关键词：光谱分析法；原理；特点；土壤污染监测
一、光谱分析的基本原理
光是一种电磁波，具有波粒二相性。光的干涉、衍射与偏振等现象显示它的波动性，而光电效应、康普顿效应和黑体辐射等则显示它的粒子性。光的波动性常用三个基本参量，即波长（λ）、频率（ν）和光速（c）来描述，三者的关系是：λν=c，c为光在真空中的传播速率。整个电磁波包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、X射线、γ射线等，各种电磁波谱的波长和频率以及所具有的能量各不相同，而且产生各种谱域电磁波谱的机理也不相同，由此就产生了不同的光谱分析方法。光谱的波长、强度和谱型是光谱分析的三要素，根据特征谱线的波长可进行定性分析，利用光谱的强度与浓度的定量关系可进行定量分析，而根据谱型可了解主要量子跃迁类型和光谱产生的内在规律。
二、光谱分析法的分类和特点
根据电磁波与物质的相互作用不同，光谱法可以分为三种基本类型：吸收光谱法、发射光谱法和散射光谱法。
吸收光谱是物质吸收相应的辐射能而产生的信息，其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。具有较大能量的γ射线可被原子核吸收，X射线可被原子内层电子吸收，紫外和可见光可以被原子和分子的外层电子吸收，红外光可产生分子的振动光谱，微波和射频可产生转动光谱。所以，根据物质对不同波长的辐射能的吸收，可以建立各种吸收光谱法。总的来说，根据其所在光谱区不同，吸收光谱法可以分为穆斯堡尔谱法、紫外和可见分光光度法、原子吸收光谱分析法、红外分光光度法、顺磁共振法、核磁共振法等。发射光谱可分为三种类型：光致发光、以及化学（生物）发光有关以上发射光谱的特点总结于表1中：
三、光谱分析法在土壤污染监测中的应用
1.光谱分析法用于分析监测土壤中的重金属污染物
测定土壤中镉和锌等重金属通常的方法包括火焰原子吸收光谱法（FaaS），电热原子吸收光谱法（etaaS），电感耦合等离子体原子发射光谱法（iCp-oeS）和电感耦合等离子体质谱法（iCp-mS）。在这些方法中，iCp和etaaS技术是最灵敏的方法，FaaS是最常用的方法之一，因为相对来说，它的分析成本更低。通常的样品消解方法主要是干灰化或者湿法酸加热。有很多加热体系都可以用于样品消解，比如说沙浴、电热板加热和微波加热等。在样品分析中，像湿法消解和干灰化等消解程序是最耗时的步骤。这些程序既费时又耗力，而且很容易引入其它污染物质。采用密闭微波消解时，分析时间大大缩短，试剂用量减少，引入污染的风险减小，而且能够很好地避免挥发性待测物的损失。
值得注意的是土壤的化学和物理结构极其复杂，所以测定其中的痕量元素比较困难。土壤中各种高含量的难溶硅酸盐物质给溶样和随后的测定工作带来很大的不便。用FaaS和iCp-oeS分析土样最大的困难就是溶样问题。很多种酸都有被尝试用来消解土壤样品，比如说Hno3、HClo4、HF、HCl等，消解时间通常很长，有时甚至需要30个小时之多。幸运的是，土壤中的很多元素（比如锌、铅、锰等）没有与硅酸盐结合在一起或是结合力很弱，这样的话只要普通的酸（不需要HF）就足以将这些元素从土壤中萃取出来。通常萃取过程需要超声]或者微波辅助。同时也需要指出，消解土壤的方法并不是一成不变的，对于不同元素的测定可以采用不同的消解方法，甚至并不需要将样品完全溶解。
2.光谱分析法用于分析监测土壤中的有机污染物
有机污染物作为土壤污染物的重要组成部分，对其进行实时监测正越来越受到人们的关注。近年来，随着光谱分析技术的提高以及一些联用技术的不断成熟与进步，将大大拓展光谱分析法在土壤中有机污染物分析监测中的应用研究，许多科研工作者已做了相关研究，取得了一定的成果。特别是杨仁杰等提出了快速直接对土壤中paHs污染物进行荧光检测的方法-激光诱导荧光光谱技术，以多环芳烃蒽为研究对象，实验证明利用激光诱导荧光光谱技术快速检测土壤中蒽污染物具有可行性。采用avaSpec-2048teC型热电制冷式光纤光谱仪对土壤中的蒽进行直接测量，研究结果表明：当土壤中蒽浓度在一定范围内时，其诱导荧光强度与蒽的浓度呈线性关系（其相关系数R为0.929），这就表明了激光诱导荧光光谱技术直接对土壤中多环芳烃污染物测量是可行的。该光谱分析技术可无需对样品进行复杂预处理即可进行测试，这对实现土壤中paH污染物实时、在线、现场测量具有重要的意义。
参考文献：
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极谱法的基本原理篇10
长期以来，传统的分析化学只是一门技术科学，它以工业生产和科学实验必不可少的测试手段和方法发挥着它在化学科学中的特殊作用。但是，随着社会的进步，尤其是现代科技的快速发展，人们越来越注意到，分析化学必须更深更广地拓宽它的理论基础才能适应新的发展。这种理论基础不仅限于化学、物理、生物等基础学科，而且涉及一系列交叉、综合和新兴技术学科，如材料、信息、能源及环保、生物工程等。事实证明，几乎这些学科的每一次重大科技成果的引入都对分析化学起到了重大影响。正因如此，分析化学在近五十年来得到了空前发展［1］。例如20世纪40年代中期电子学中光电倍增管的出现促成了原子发射光谱、红外光谱、紫外及可见光谱、X射线荧光光谱等一系列光谱分析的发展;50年代原子物理学的发展使得原子吸收及原子荧光光谱开始兴起;60年代等离子体－傅立叶变换和激光技术的引入出现了电感耦合等离子体－原子发射光谱和傅立叶变换－红外光谱、激光光谱等一系列光谱分析技术，使得光谱分析进入了崭新的阶段。在电分析化学方面，1922年极谱法问世，60年代离子选择性电极、酶电极和微电极伏安技术相继出现并快速发展，以及80年展起来的化学修饰电极、光谱电化学、色谱电化学使得电分析化学从宏观深入到微观，实现了新功能电极体系的分子设计及分子生物学研究。此外，50年代，martin因发明气相色谱而获得诺贝尔化学奖，60年展的色－质联用技术，70年代崛起的高效液相色谱，80年代出现的超临界流体色谱及90年代急剧发展起来的毛细管区域电泳等都使色谱分析领域充满活力，飞速发展。70年代末到80年代初发展起来的串联质谱，液相色谱－质谱联用技术及软电离技术则使得质谱分析的应用范围扩大到了生物分子并在生命科学研究中发挥了重要作用［3］。
2分析化学的发展趋势
分析化学总是在寻求更灵、更好、更准、更快、更便捷的发展方向和目标，它被分析工作者慨括为“3S+2a”(3S:sensitivity，selectivityandspeediness，2a:accuracyandautomatics)的目标。从分析化学的发展历史和认识论的角度来看，随着科技的进步，分析化学学科必将进一步吸收现代科技进步的最新成果，继续不断发展，并在生产生活和社会实践中扮演更为重要的角色［4，5］。通过和其它相关学科的广泛联系，双向互动，分化交叉，传统界限分明的分支学科的局面最终将会被彻底打破，分析化学最终将会逐渐发展成为一门在社会生产生活中广泛应用的综合学科。有人甚至认为，分析化学将会逐渐发展成为一门一级学科———分析科学或信息科学。
2．1分析化学进一步向高灵敏度方向发展
高灵敏度是各种分析方法长期以来所追求的目标，也是人类对世界认识不断深入的永恒需求。当代分析方法灵敏度的显著提高大都归功于其它学科新技术的引入。例如激光技术的引入，促进了诸如激光共振电离光谱、激光拉曼光谱、激光诱导荧光光谱、激光光热光谱、激光光声光谱和激光质谱的开展，大大提高的灵敏度使得检测单个原子或单个分子成为可能。又如多元配合物、有机显色剂和各种增效试剂的研究与应用，使得吸收光谱、荧光光谱、发光光谱等分析方法的灵敏度和分析性能得到大幅度地提高。可以预见的是，以后其它新技术的发展也必将会进一步推动分析仪器、分析方法的改进和灵敏度的进一步提高。
2．2解决复杂物质和生命体系物质的分离和分析
迄今，人们所认识的化合物已超过1000万种，而且新的化合物仍在快速增长，因而复杂体系的分离和测定已成为分析化学所面临的艰巨任务。此外，自上世纪70年代以来，世界各发达国家都开始将生命科学及其有关的生物工程列为科学研究中最优先发展的领域，欧、美、日等地区和国家启动的具有战略意义的宏大研究规划“尤利卡计划”，“人类基因图”及“人体研究新前沿”中，生物大分子的分离、分析研究都占据重要的位置。21世纪初，人类已经开始进入“后基因组时代”，生命科学领域的复杂组分，尤其是与人类遗传相关的复杂大分子的分离分析开始成为人类一大挑战。由液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱和毛细管电泳等所组成的色谱学是现代分离、分析的主要组成部分并获得了很快的发展。目前，以色谱、光谱和质谱技术为基础所开展的各种联用、接口及样品引入技术逐渐成为当今分析化学发展中的热点之一。可以相信，其它相关新技术的发展和引入必将进一步为解决这些复杂体系中物质的分离、分析作出贡献。
2．3分析仪器的微型化及微环境的表征与测定
从简单到复杂，从宏观到微观是人类认识的基本逻辑规律。分析仪器的微型化及微环境分析是现代分析化学认识自然从宏观到微观的延伸。现代电子学、光学、谱学和工程学的微型化发展，使得分析化学深入微观世界的进程得以实现。目前，电子显微技术、电子探针X射线微量分析、激光微探针质谱等微束技术已成为进行微区分析的重要手段。在表面分析方面，电子能谱、次级离子质谱、脉冲激光原子探针等的发展，已经可检测和表征一个单原子层，因而在材料科学、催化剂、生物学、物理学和理论化学研究中占据了重要的位置。现代科技的快速发展必将继续在包括综合多学科优势的微型分析，例如微流控芯片等领域作出重大突破［6］。
2．4实现形态、状态分析及非破坏性检测及遥测
同一元素的不同价态和所生成的不同的有机化合物分子的不同形态在不同环境，如生物体内性质和功能都可能存在极大的差异，在材料科学中物质的晶态、结合态更是影响材料性能的重要因素。此外，在生产流程或生命过程等特殊情况下，对于难于取样的原位分析是十分重要的。利用遥感测定方法，如激光雷达、激光散射和共振荧光、傅里叶变换红外光谱等进行几十公里距离内的气体、某些金属的原子和分子、飞机尾气组成，炼油厂周围大气组成的测定等等，这些也都将是分析化学学科发展的方向之一。
2．5实现分析操作的自动化、智能化
微电子工业、大规模集成电路、微处理器和微型计算机的发展，使分析化学和其它科学与技术一样开始逐渐进入自动化和智能化的阶段。在分析化学中，利用微处理智能系统进行实验设计和和控制，在程序控制下结合相关技术就可以实现自动采样、预处理、分析测试、信号输出和数据处理及分析等过程。这样不仅大大减轻人工操作的工作量，提高工作效率和准确度，还可以实现实时条件下的原位、在线智能监控，这必将对分析化学的发展带来十分深远的影响，而且随着电子技术和控制技术等相关学科的深入发展也将开创分析化学的全新局面。
2．6实现有关人类生活质量和安全的有效保障
随着人类对物质世界的利用和改造能力的逐渐提高，人类逐渐从只为满足生存的基本需要发展到要求满足日益增长的生活质量的需要，进而在保证生存安全的前提下提高生活质量，创造和谐世界。现代科技的快速发展必将推动分析化学更加全面有效的发挥其监测和保障作用。一方面，利用分析化学的手段进行环境中化学过程的跟踪、分析、模拟、预测，可以合理的评价人类各方面的生产、生活活动对环境的影响，为人类生存提供安全的外部环境，创建环境友好型社会;另一方面，要积极应用各种科技发展新成果，发展和完善现代仪器分析新技术、新方法，实现对关乎人类健康的食品、药品、生存环境等各个环节进行全方位的无缝监控和预警，以保证人类的健康和安全。
3分析化学对现代社会的影响及哲学思考