Principles of Instrumental Analysis（仪器分析原理）

引用

Skoog, D. A., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2018). Principles of Instrumental Analysis (7th ed.). Cengage Learning.

章节概要

第七版共三十四章，分为六个部分，之后是四个附录（分析数据的评价；活度系数；标准电极电势与式量电极电势；配制标准溶液的推荐化合物）、部分习题答案和索引。六个部分各以一个“Instrumental Analysis in Action”（仪器分析实践）案例研究收尾，每章还有一道开放式的挑战题。第1章介绍分析方法的分类、仪器方法的类型和分析用仪器。

第1章与第一部分：引言；测量基础（第2–5章）

第1章是引言。第一部分讲电学元件与电路（第2章）、化学仪器中的运算放大器（第3章）、数字电子学与计算机（第4章）以及信号与噪声（第5章）。案例研究是“电子分析实验室”。

第二部分：原子光谱学（第6–12章）

第6章概述光谱方法，第7章讲光学仪器的组成部分（出版社指出，有关激光光源、阵列换能器和傅里叶变换仪器的内容已更新）。第8章介绍光学原子光谱法。第9–12章依次讲原子吸收与原子荧光、原子发射（包括等离子体光谱仪）、原子质谱（含飞行时间和飞行距离仪器）和原子X射线光谱法（含台式和手持式能量色散 XRF）。案例研究是“监测汞”。

第三部分：分子光谱学（第13–21章）

第13–14章介绍并应用紫外–可见分子吸收；第15章讲分子发光（新增内容包括光纤荧光传感器和荧光成像）；第16–17章介绍并应用红外光谱法；第18章是拉曼光谱；第19章是核磁共振；第20章是分子质谱（大气压电离、MALDI 和电喷雾）；第21章是用光谱和显微术进行表面表征（现在包括椭偏术）。案例研究是对文兰地图的分析。

第四部分：电分析化学（第22–25章）

电分析化学导论（第22章）、电位分析法（第23章，含生物传感器和生物医学应用）、库仑法（第24章）和伏安法（第25章，强调固体电极、薄膜电极和微电极）。案例研究是“微生理仪”。

第五部分：分离方法（第26–30章）

色谱分离导论（第26章）、气相色谱（第27章）、高效液相色谱（第28章）、超临界流体色谱与萃取（第29章），以及毛细管电泳、电色谱和场流分级（第30章）。案例研究是双酚A争议。

第六部分：其他方法（第31–34章）

热分析法（第31章）、放射化学方法（第32章）、自动化分析方法（第33章）和粒度测定（第34章）。案例研究是约翰·F·肯尼迪遇刺事件，其中用到了中子活化分析。

核心概念

第1–5章

• 信号与噪声：测量电子学和数据处理给仪器方法设定的限制。
• 仪器组成部分：电路、运算放大器和数字电子学。

第6–21章

• 光学仪器的组成部分：光源、波长选择器、检测器和换能器。
• 原子与分子光谱法：吸收、发射、荧光、红外、拉曼和核磁共振方法。
• 质谱法：原子和分子的电离与检测方法。

第22–34章

• 电分析方法：电位分析法、库仑法和伏安法。
• 色谱与电泳分离：气相、液相和超临界流体色谱以及毛细管方法。
• 热分析、放射化学和自动化方法：主要类别之外的技术。

评析

优点

• 按技术类别系统组织。 六个部分按类别划分方法（测量基础、原子光谱、分子光谱、电分析化学、分离与其他方法），适合按技术组织的课程。
• 案例研究。 六个“Instrumental Analysis in Action”案例研究取材于法医、环境和生物医学领域的例子，展示某一部分的方法如何在同一问题上结合起来。
• 计算与在线支持。 出版社说明，全书贯穿电子表格应用，另有讲 Excel 在分析化学中应用的配套书和包含一百多个交互式教程的网站，每章还有一道挑战题。
• 内容有修订。 出版社列出了在光学元件、等离子体与质谱、发光、电化学、色谱和热分析方法方面的更新。

局限

• 非常庞大。 共三十四章、约1,000页，超出一门课所能使用的范围；教师通常要挑选技术。
• 不是第一门课。 本书从电子学和信号处理开始，然后详细讲述仪器和技术，因此默认读者已在之前的课程中学过定量分析。
• 对单项技术是广度大于深度。 每类方法占一章到数章；需要在某一领域（如电化学）深入的读者要另备专门教材。

在课程中的定位

在分析化学课程中，这是仪器方法的高年级综述教材。它排在定量分析的第一门课之后：Harvey 的 Analytical Chemistry 2.1 是面向第一门课的开放教材，涵盖平衡、测量、统计、光谱、色谱和电化学；Harris 的 Exploring Chemical Analysis 是较短、数学较少的入门书；Harris 与 Lucy 的 Quantitative Chemical Analysis 则是更完整的教科书。Rouessac 夫妇的 Chemical Analysis: Modern Instrumentation Methods and Techniques 译自法文，是入门级的仪器分析教材，可作为更平缓的替代，或在阅读 Skoog 之前先过一遍。

Bard、Faulkner 和 White 的 Electrochemical Methods 是研究生教材，对第四部分的主题讲得深入得多。

如何使用本书

本书面向已学完定量分析课程的高年级本科生（以及研究生早期阶段的学生）；微积分和普通物理是实际的背景知识，学过物理化学则有帮助。

实用安排如下：

• 从测量基础开始： 第5章（信号与噪声）以及第6–7章（光谱方法与光学元件）对后面几乎所有内容都很重要；电子学各章（第2–4章）可按课程的需要读到相应的深度。
• 按技术类别选读。 第二至第五部分基本相互独立：按课程需要的顺序阅读原子光谱（6–12）、分子光谱（13–21）、电分析化学（22–25）和分离方法（26–30）。
• 利用每个部分末尾的案例研究， 了解各项技术如何结合。
• 做习题， 在可能时使用电子表格练习和在线教程，并尝试挑战题以获得开放式的练习。