一般的說，儀器分析是指采用比較復雜或特殊的儀器設備，通過測量物質的某些物理或物理化學性質的參數及其變化來獲取物質的化學組成、成分含量及化學結構等信息的一類方法。
這些方法一般都有獨立的方法原理及理論基礎。
儀器分析的分類
1.光分析法
光譜法和非光譜法
非光譜法是指那些不以光的波長為
特征的信號，僅通過測量電磁幅射的某些基本性質(反射，折射，干射，衍射，偏振等)。
光譜法則是以光的吸收，發射和拉曼散射等作用而建立的光譜方法。這類方法比較多，是主要的光分析方法。
2. 電分析化學方法
以電訊號作為計量關系的一類方法, 主要有五大類:
電導、 電位、 電解、 庫侖及伏安。
3. 色譜法
是一類分離分析方法, 主要有氣相色譜和液相色譜。
4. 其它儀器分析方法
① 質譜， ② 熱分析，③ 放射分析
一.原子光譜的產生
原子的核外電子一般處在基態運動，當獲取足夠的能量后，就會從基態躍遷到激發態，處于激發態不穩定(壽命小于10-8
s)，迅速回到基態時，就要釋放出多余的能量，若此能量以光的形式出顯，既得到發射光譜。
激發電位:
從低能級到高能級需 要的能量.
共振線:
具有最低激發電位的譜線.
原子線(Ⅰ) 離子線(Ⅱ,Ⅲ) 相似譜線
Ni = N0 gi/g0 e-Ei/kT (2) (玻茲曼方程)
gi,g0 為激發態和基態的統計權，Ei為激發電位，K為Boltzmann常數，T為溫度。
2)代入(1)得：
Iij = gi/g0AijhυijN0e-Ei/kT
此式為譜線強度公式。
Iij 正比于基態原子N0 ，也就是說 Iij
∝C，這就是定量分析依據。影響Iij的因素很多，分別討論如下：
1.光譜項
原子光譜是由原子外層的價電子在兩能級間躍遷而產生的，原子的能級通常用光譜項符號來表示：
n2S+1LJ or n M LJ
n為主量子數;L為總量子數;S為總自旋量子數;J為內量子數。M=2S+1,稱為譜線的多重性。J又稱光譜支項。
躍遷遵循選擇定則：
1.主量子數n變化，Δn為整數，包括0。
2.總角量子數L的變化，ΔL=±1。
3.內量子數J變化，ΔJ=0，±1。但當J=0時， ΔJ=0的躍遷是禁戒的。
4.總自旋量子數S的變化，ΔS=0，即單重項只躍遷到單重項，三重項只躍遷到三重項。
2.自蝕
在譜線上，常用r表示自吸，R表示自蝕。
在共振線上，自吸嚴重時譜線變寬， 稱為共振變寬
擊穿電壓：使電極間擊穿而發生自持放 電的最小電壓。
自持放電：電極間的氣體被擊穿后，即使沒有外界的電離作用，仍能繼續保持電離，使放電持續。
燃燒電壓：自持放電發生后，為了維持放電所必需的電壓。
由激發態直接躍遷至基態所輻射的譜線稱為共振線。由較低級的激發態(第一激發態)直接躍遷至基態的譜線稱為第一共振線，一般也是元素的最靈敏線。當該元素在被測物質里降低到一定含量時，出現的最后一條譜線，這是最后線，也是最靈敏線。用來測量該元素的譜線稱分析線。
⑵. 分辯率
實際分辯率：指攝譜儀的每毫米感光板上所能分辯開的譜線的條數。或在感光板上恰能分辨出來的兩條譜線的距離。
理論分辯率
R=λ/Δλ
注：λ 為兩譜線的平均值，Δλ為它們的差值。
b.平面光柵 Δ=d(sinφ+sinφ′) 當 Δ=±Kλ, 則 Kλ=d(sinφ+sinφ′)
-----為光柵公式.
例：對一塊寬度為50mm，刻線數為600條/mm的光柵，它的一級光柵的分辯能力為多少?
解：R=1×50×600=3×104
此時，在6000埃附近的兩條譜線的距離為多少?
解：Δλ=λ/R =6000/3000=0.2 埃
當內標元素的含量一定時，C2為常數;又當內標線無自吸時，b2=1
此時， I2 = a2
分析線對的強度可表示為：
I1/I2 = a Cb
取對數后，得到 :
log R = log(I1/I2)
= b log C + log a
此為內標法定量分析的基本公式。
使用內標法必須具備下列條件：
1.分析線對應具有相同或相近的激發電位和電離電位。
2.內標元素與分析元素應具有相近的沸點，化學活性及相近的原子量。
3.內標元素的含量，應不隨分析元素的含量變化而變化。
4.內標線及分析線自吸要小。
5.分析線和內標線附近的背景應盡量小。
6.分析線對的波長，強度及寬度也盡量接近。
原子吸收光譜法(AAS)
一. 基本原理:它是基于物質所產生的原子蒸氣對特定譜線的吸收作用來進行定量分析的一種方法。
基態 第一激發態，又回到基態，發射出光譜線，稱共振發射線。
同樣從基態躍迂至第一激發態所產生的吸收譜線稱為共振吸收線(簡稱為共振線)
銳線光源
空心陰極燈:即發射線半寬度遠小于吸收線半寬度光源.
當用線光源時, 可用K0 代替 Kν ,用吸光度表示:
A=lgI0/I=lg[1/exp(-K01)]=0.43K01
A= k·N·1
銳線光產生原理:在高壓電場下, 陰極向正極高速飛濺放電, 與載氣原子碰撞, 使之電離放出二次電子,
而使場內正離子和電子增加以維持電流。 載氣離子在電場中大大加速, 獲得足夠的能量, 轟擊陰極表面時, 可將被測元素原子從晶格中轟擊出來, 即謂濺射,
濺射出的原子大量聚集在空心陰極內, 與其它粒子碰撞而被激發, 發射出相應元素的特征譜線-----共振譜線。
化學計量火焰 由于燃氣與助燃氣之比與化學計量反應關系相近，又稱為中性火焰 ，這類火焰,
溫度高、穩定、干擾小背景低，適合于許多元素的測定。
富燃火焰
指燃氣大于化學元素計量的火焰。其特點是燃燒不完全，溫度略低于化學火焰，具有還原性，適合于易形成難解離氧化物的元素測定;干擾較多，背景高。
貧燃火焰
指助燃氣大于化學計量的火焰，它的溫度較低，有較強的氧化性，有利于測定易解離，易電離元素,如堿金屬。
光譜通帶： W = D·S
被測元素共振吸收線與干擾線近，選用W要小，干擾線較遠，可用大的W，一般單色器色散率一定，僅調狹縫確定W。
物理干擾:
是指試液與標準溶液物理性質有差別而產生的干擾。粘度、表面張力或溶液密度等變化，影響樣品霧化和氣溶膠到達火焰的傳遞等會引起的原子吸收強度的變化。非選擇性干擾。消除方法：配制被測試樣組成相近溶液，或用標準化加入法。濃度高可用稀釋法
化學干擾: 化學干擾是指被測元原子與共存組分發生化學反應生成穩定的化合物，影響被測元素原子化。
電離干擾:在高溫下原子會電離使基態原子數減少, 吸收下降, 稱電離干擾. 消除的方法是加入過量消電離劑, 所謂的消電離劑,
是電離電位較低的元素, 加入時, 產生大量電子, 抑制被測元素電離.
光譜干擾:吸收線重疊待測元素分析線與共存元素的吸收線重疊
背景干擾:背景干擾也是光譜干擾，主要指分子吸與光散射造成光譜背景。分子吸收是指在原子化過程中生成的分子對輻射吸收，分子吸收是帶光譜。光散射是指原子化過程中產生的微小的固體顆粒使光產生散射，造成透過光減小，吸收值增加。背景干擾，一般使吸收值增加。產生正誤差。
標準加入法: Ax = k C A0 = k(C0 + Cx) Cx = AxC0/(A0-Ax)
標準加入法能消除基體干擾，不能消背景干擾。使用時，注意要扣除背景干擾。
習慣靈敏度 現定義：特征濃度，是指產生1%吸收時，水溶液中某元素的濃度。通常用mg/ml/1%表示
半反應式的寫法及電極符號: Ox + ne- = Red
以還原形式表示，規定金屬電極與標準氫電極組成電池時，金屬帶靜電的符號為正電荷時，則其電極電位為正值，金屬帶負電荷時，則其電極電位為負值。推廣之，任何兩電極組成的電池，正者即為“正極”，負者即為“負極”。
化學電池是化學能與電能互相轉換的裝置.能自發地將化學能轉變成電能的裝置稱為原電池;而需要從外部電源提供電能迫使電流通過，使電池內部發生電極反應的裝置稱為電解電池。當電池工作時，電流必須在電池內部和外部流通，構成回路。電流是電荷的流動，外部電路是金屬導體，移動的是帶負電荷的電子。電池內部是電解質溶液，移動的是分別帶正、負電荷的離子。為使電流能在整個回路中通過，必須在兩個電極的金屬/溶液界面處發生有電子躍遷的電極反應，即離子從電極上取得電子，或將電子交給電極。通常將發生氧化反應的電極(離子失去電子)稱為陽極，發生還原反應的電極(離子得到電子)稱為陰極。
寫電池式的規則：
(1)左邊電極進行氧化反應，右邊電極進行還原反應。
(2) 電極的兩相界面和不相混的兩種溶液之間的界面、都
用單豎線“︱”表示。當兩種溶液通過鹽橋連接時，已消除液接電位時，則用雙豎線“‖”表示。
(3)電解質位于兩電極之間。
(4)氣體或均相電極反應，反應本身不能直接作電極，要用惰性材料作電極，以傳導電流，在表示圖中要指出何種電極材料(如Pt,
Au, c等)。
(5)電池中的溶液應注明濃(活)度，如有氣體則應注明壓力，溫度，若不注明系指攝氏25oC和1大氣壓。發生氧化反應的電極稱為陽極，發生還原反應的電極稱為陰極。
而電極的正和負是由兩電極二者相比較，正者為正，負者為負。也就是說，陽極不一定是正極，負極也不一定是陰極。
膜電位: 膜電位是膜內擴散電位和膜與電解質溶液形成的內外界面的Dinann電位的代數和。
φM = φD外 + φd + φD內
選擇電極電位φISE:φISE=φ內參+φM=k* ±RT/FlnαI外
k*內包括了φd，φ內參，αⅡ，αI內常數。 E電= φ SCE —φISE
對參比電極的要求要有“三性”(1)可逆性 有電流流過(μA)時，反轉變號時，電位基本上保持不變。(2)重現性
溶液的濃度和溫度改變時，按Nernst 響應，無滯后現象。(3)穩定性 測量中電位保持恒定、并具有長的使用壽命。
抗原是一種進入機體后能刺激機體產生免疫反應的物質.它可能是生物體(如各種微生物)，也可能是非生物體(如各種異類蛋白、多糖等).
設在鉑電極上電解硫酸銅溶液(裝置見圖15k-l)。當外加電壓較小時，不能引起電極反應，幾乎沒有電流或只有很小電流通過電解池。如繼續增大外加電壓，電流略為增加，直到外加電壓增加至某一數值后，通過電解池的電流明顯變大。這時的電極位位稱析出電位(φ析),電池上的電壓稱分解電壓(E分).而發生的電解現象是,陰極上Cu2+離子比H+離子更易被還原
Faraday定律:電解過程中，在電極上析出的物質的重量與通過電解池的電量之間的關系，遵守Faraday定律
電流效率ηe為: ηe=ie/(ie+is+iimp)×100%=ie/ iT ×100%
由恒電流發生器產生的恒電流通過電解池，被測物質直接在電極上反應或在電極附近由于電極反應產生一種能與被測物質起作用的試劑,當被測物質作用完畢后，由指示終點的儀器發出信號，立即關掉計時器。由電解進行的時間t(S)和電流強度(A)，可求算出被測物質的量W(g)。此法又稱為控制電流庫侖滴定法，簡稱為庫侖滴定法。
這種方法并不測量體積而測量電量。它與普通容量分析法突出的不同點在于，滴定劑不是由滴定管向被測溶液中滴加，而是通過恒電流電解在試液內部產生，電生滴定劑的量又與電解所消耗的電量成正比。因此，可以說庫侖滴定是一種以電子作一滴定劑的容量分析。
在電解池中，上述三種傳質過程總是同時發生的.然而，在一定條件下起主要作用的往往只有其中的一種或兩種.例如，即使不攪拌溶液，在離電極表面較遠處液流速度的數值往往比電極附近的大幾個數量級，因而擴散和電遷傳質作用可以忽略不計.但是，在電極表面附近的薄層液體中，液流速度卻一般很小，因而起主要作用的是擴散及電遷過程.如果溶液中除參加電極反應的粒子外還存在大量不參加電極反應的“惰性電解質”，則粒子的電遷速度將大大減小.在這種情況下，可以認為電極表面附近薄層液體中僅存在擴散傳質過程.這就是伏安和極譜需要的研究條件。
充電電流(ic)—電容電流—非Faraday電流
擴散電流(i)—極限擴散電流(id)
極限電流(iI)=id+ir
遷移電流(im)—電場引起
殘余電流(ir)→iF+ic
氧化電流(ia)—還原電流(ic)
擴散→濃差極化→完全濃差極化
溶出安伏法包含電解富集和電解溶出兩個過程.首先是電解富集過程.它是將工作電極固定在產生極限電流電位(圖)進行電解，使被測物質富集在電極上.為了提高富集效果，可同時使電極旋轉或攪拌溶液，以加快被測物質輸送到電極表面.富集物質的量則與電極電位、電極面積、電解時間和攪拌速度等因素有關。
極譜催化波是一種動力波.動力波則是一類在電極反應過程中同時還受某些化學反應速度所控制的極譜電流.根據有關化學反應的情況，可以將其分為三種類型：先行反應簡稱CE過程，平行反應簡稱EC(R)過程，后行反應簡稱EC過程.
質譜法是通過將樣品轉化為運動的氣態離子并按質荷比(M/Z)大小進行分離并記錄其信息的分析方法。所得結果以圖譜表達，即所謂的質譜圖(亦稱質譜，Mass
Spectrum)。根據質譜圖提供的信息可以進行多種有機物及無機物的定性和定量分析、復雜化合物的結構分析、樣品中各種同位素比的測定及固體表面的結構和組成分析等。
而在實際工作中，有時很難找到相鄰的且峰高相等的兩個峰，同時峰谷又為峰高的10%。在這種情況下，可任選一單峰，測其峰高5%處的峰寬
W0.05，即可當作上式中的Δm，此時分辨率定義為 R = m/W0.05
質譜儀的分辨本領由幾個因素決定：(i)離子通道的半徑;(ii)加速器與收集器狹縫寬度;(iii)離子源的性質。
質譜儀的靈敏度有絕對靈敏度、相對靈敏度和分析靈敏度等幾種表示方法。
絕對靈敏度是指儀器可以檢測到的最小樣品量;相對靈敏度是指儀器可以同時檢測的大組分與小組分含量之比;分析靈敏度則指輸入儀器的樣品量與儀器輸出的信號之比。
質量分析器的主要類型有：磁分析器、飛行時間分析器、四極濾質器、離子捕獲分析器和離子回旋共振分析器等。
分子離子峰:試樣分子在高能電子撞擊下產生正離子
分子離子的質量對應于中性分子的質量，這對解釋本知質譜十分重要。幾乎所有的有機分子都可以產生可以辨認的分子離子峰，有些分子如芳香環分子可產生較大的分子離子峰，而高分子量的烴、脂肪醇、醚及胺等則產生較小的分子離子峰。若不考慮同位素的影響，分子離子應該具有最高質量。分子中若含有偶數個氮原子，則相對分子質量將是偶數;反之，將是奇數。這就是所謂的“氮律”。
由于分子離子峰的相對強度直接與分子離子穩定性有關，其大致順序是：
芳香環>共軛烯>烯>脂環>羰基化合物>直鏈碳氫化合物>醚>脂>胺>酸>醇>支鏈烴
在同系物中，相對分子質量越大則分子離子峰相對強度越小。
