Principles of Instrumental Analysis（儀器分析原理）

引用

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

章節概要

第七版共三十四章，分為六個部分，之後是四個附錄（分析資料的評價；活度係數；標準電極電勢與式量電極電勢；配製標準溶液的推薦化合物）、部分習題答案和索引。六個部分各以一個“Instrumental Analysis in Action”（儀器分析實踐）案例研究收尾，每章還有一道開放式的挑戰題。第1章介紹分析方法的分類、儀器方法的型別和分析用儀器。

第1章與第一部分：引言；測量基礎（第2–5章）

第1章是引言。第一部分講電學元件與電路（第2章）、化學儀器中的運算放大器（第3章）、數位電子學與計算機（第4章）以及訊號與噪聲（第5章）。案例研究是“電子分析實驗室”。

第二部分：原子光譜學（第6–12章）

第6章概述光譜方法，第7章講光學儀器的組成部分（出版社指出，有關雷射光源、陣列換能器和傅立葉變換儀器的內容已更新）。第8章介紹光學原子光譜法。第9–12章依次講原子吸收與原子熒光、原子發射（包括等離子體光譜儀）、原子質譜（含飛行時間和飛行距離儀器）和原子X射線光譜法（含臺式和手持式能量色散 XRF）。案例研究是“監測汞”。

第三部分：分子光譜學（第13–21章）

第13–14章介紹並應用紫外–可見分子吸收；第15章講分子發光（新增內容包括光纖熒光感測器和熒光成像）；第16–17章介紹並應用紅外光譜法；第18章是拉曼光譜；第19章是核磁共振；第20章是分子質譜（大氣壓電離、MALDI 和電噴霧）；第21章是用光譜和顯微術進行表面表徵（現在包括橢偏術）。案例研究是對文蘭地圖的分析。

第四部分：電分析化學（第22–25章）

電分析化學導論（第22章）、電位分析法（第23章，含生物感測器和生物醫學應用）、庫侖法（第24章）和伏安法（第25章，強調固體電極、薄膜電極和微電極）。案例研究是“微生理儀”。

第五部分：分離方法（第26–30章）

色譜分離導論（第26章）、氣相色譜（第27章）、高效液相色譜（第28章）、超臨界流體色譜與萃取（第29章），以及毛細管電泳、電色譜和場流分級（第30章）。案例研究是雙酚A爭議。

第六部分：其他方法（第31–34章）

熱分析法（第31章）、放射化學方法（第32章）、自動化分析方法（第33章）和粒度測定（第34章）。案例研究是約翰·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

• 訊號與噪聲：測量電子學和資料處理給儀器方法設定的限制。
• 儀器組成部分：電路、運算放大器和數位電子學。

第6–21章

• 光學儀器的組成部分：光源、波長選擇器、檢測器和換能器。
• 原子與分子光譜法：吸收、發射、熒光、紅外、拉曼和核磁共振方法。
• 質譜法：原子和分子的電離與檢測方法。

第22–34章

• 電分析方法：電位分析法、庫侖法和伏安法。
• 色譜與電泳分離：氣相、液相和超臨界流體色譜以及毛細管方法。
• 熱分析、放射化學和自動化方法：主要類別之外的技術。

評析

優點

• 按技術類別系統組織。 六個部分按類別劃分方法（測量基礎、原子光譜、分子光譜、電分析化學、分離與其他方法），適合按技術組織的課程。
• 案例研究。 六個“Instrumental Analysis in Action”案例研究取材於法醫、環境和生物醫學領域的例子，展示某一部分的方法如何在同一問題上結合起來。
• 計算與線上支援。 出版社說明，全書貫穿電子表格應用，另有講 Excel 在分析化學中應用的配套書和包含一百多個互動式教程的網站，每章還有一道挑戰題。
• 內容有修訂。 出版社列出了在光學元件、等離子體與質譜、發光、電化學、色譜和熱分析方法方面的更新。

侷限

• 非常龐大。 共三十四章、約1,000頁，超出一門課所能使用的範圍；教師通常要挑選技術。
• 不是第一門課。 本書從電子學和訊號處理開始，然後詳細講述儀器和技術，因此預設讀者已在之前的課程中學過定量分析。
• 對單項技術是廣度大於深度。 每類方法佔一章到數章；需要在某一領域（如電化學）深入的讀者要另備專門教材。

在課程中的定位

在分析化學課程中，這是儀器方法的高年級綜述教材。它排在定量分析的第一門課之後：Harvey 的 Analytical Chemistry 2.1 是面向第一門課的開放教材，涵蓋平衡、測量、統計、光譜、色譜和電化學；Harris 的 Exploring Chemical Analysis 是較短、數學較少的入門書；Harris 與 Lucy 的 Quantitative Chemical Analysis 則是更完整的教科書。Rouessac 夫婦的 Chemical Analysis: Modern Instrumentation Methods and Techniques 譯自法文，是入門級的儀器分析教材，可作為更平緩的替代，或在閱讀 Skoog 之前先過一遍。

Bard、Faulkner 和 White 的 Electrochemical Methods 是研究生教材，對第四部分的主題講得深入得多。

如何使用本書

本書面向已學完定量分析課程的高年級本科生（以及研究生早期階段的學生）；微積分和普通物理是實際的背景知識，學過物理化學則有幫助。

實用安排如下：

• 從測量基礎開始： 第5章（訊號與噪聲）以及第6–7章（光譜方法與光學元件）對後面幾乎所有內容都很重要；電子學各章（第2–4章）可按課程的需要讀到相應的深度。
• 按技術類別選讀。 第二至第五部分基本相互獨立：按課程需要的順序閱讀原子光譜（6–12）、分子光譜（13–21）、電分析化學（22–25）和分離方法（26–30）。
• 利用每個部分末尾的案例研究， 瞭解各項技術如何結合。
• 做習題， 在可能時使用電子表格練習和線上教程，並嘗試挑戰題以獲得開放式的練習。