⑴ 印度科学家拉曼是如何发现光散射效应的
在光的散射现象中有一特殊效应,和X射线散射的康普顿效应类似,光的频率在散射后会发生变化。频率的变化决定于散射物质的特性。这就是拉曼效应,是拉曼在研究光的散射过程中于1928年发现的。在拉曼和他的合作者宣布发现这一效应之后几个月,苏联的兰兹伯格(G.Landsberg)和曼德尔斯坦(L.Mandelstam)也独立地发现了这一效应,他们称之为联合散射。拉曼光谱是入射光子和分子相碰撞时,分子的振动能量或转动能量和光子能量叠加的结果,利用拉曼光谱可以把处于红外区的分子能谱转移到可见光区来观测。因此拉曼光谱作为红外光谱的补充,是研究分子结构的有力武器。 1930年诺贝尔物理学奖授予印度加尔各答大学的拉曼(SirChandrasekhara Venkata Raman,1888——1970),以表彰他研究了光的散射和发现了以他的名字命名的定律。 在光的散射现象中有一特殊效应,和X射线散射的康普顿效应类似,光的频率在散射后会发生变化。频率的变化决定于散射物质的特性。这就是拉曼效应,是拉曼在研究光的散射过程中于1928年发现的。在拉曼和他的合作者宣布发现这一效应之后几个月,苏联的兰兹伯格(G.Landsberg)和曼德尔斯坦(L.Mandelstam)也独立地发现了这一效应,他们称之为联合散射。拉曼光谱是入射光子和分子相碰撞时,分子的振动能量或转动能量和光子能量叠加的结果,利用拉曼光谱可以把处于红外区的分子能谱转移到可见光区来观测。因此拉曼光谱作为红外光谱的补充,是研究分子结构的有力武器。 1921年夏天,航行在地中海的客轮“纳昆达”号(S.S.Narkunda)上,有一位印度学者正在甲板上用简便的光学仪器俯身对海面进行观测。他对海水的深蓝色着了迷,一心要追究海水颜色的来源。这位印度学者就是拉曼。他正在去英国的途中,是代表了印度的最高学府——加尔各答大学,到牛津参加英联邦的大学会议,还准备去英国皇家学会发表演讲。这时他才33岁。对拉曼来说,海水的蓝色并没有什么稀罕。他上学的马德拉斯大学,面对本加尔(Bengal)海湾,每天都可以看到海湾里变幻的海水色彩。事实上,他早在16岁(1904年)时,就已熟悉著名物理学家瑞利用分子散射中散射光强与波长四次方成反比的定律(也叫瑞利定律)对蔚蓝色天空所作的解释。不知道是由于从小就养成的对自然奥秘刨根问底的个性,还是由于研究光散射问题时查阅文献中的深入思考,他注意到瑞利的一段话值得商榷,瑞利说:“深海的蓝色并不是海水的颜色,只不过是天空蓝色被海水反射所致。”瑞利对海水蓝色的论述一直是拉曼关心的问题。他决心进行实地考察。于是,拉曼在启程去英国时,行装里准备了一套实验装置:几个尼科尔棱镜、小望远镜、狭缝,甚至还有一片光栅。望远镜两头装上尼科尔棱镜当起偏器和检偏器,随时都可以进行实验。他用尼科尔棱镜观察沿布儒斯特角从海面反射的光线,即可消去来自天空的蓝光。这样看到的光应该就是海水自身的颜色。结果证明,由此看到的是比天空还更深的蓝色。他又用光栅分析海水的颜色,发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更偏蓝。可见,海水的颜色并非由天空颜色引起的,而是海水本身的一种性质。拉曼认为这一定是起因于水分子对光的散射。他在回程的轮船上写了两篇论文,讨论这一现象,论文在中途停靠时先后寄往英国,发表在伦敦的两家杂志上。 拉曼1888年11月7日出生于印度南部的特里奇诺波利。父亲是一位大学数学、物理教授,自幼对他进行科学启蒙教育,培养他对音乐和乐器的爱好。他天资出众,16岁大学毕业,以第一名获物理学金奖。19岁又以优异成绩获硕士学位。1906年,他仅18岁,就在英国著名科学杂志《自然》发表了论文,是关于光的衍射效应的。由于生病,拉曼失去了去英国某个著名大学作博士论文的机会。独立前的印度,如果没有取得英国的博士学位,就没有资格在科学文化界任职。但会计行业是唯一的例外,不需先到英国受训。于是拉曼就投考财政部以谋求职业,结果获得第一名,被授予总会计助理的职务。拉曼在财政部工作很出色,担负的责任也越来越重,但他并不想沉浸在官场之中。他念念不忘自己的科学目标,把业余时间全部用于继续研究声学和乐器理论。加尔各答有一所学术机构,叫印度科学教育协会,里面有实验室,拉曼就在这里开展他的声学和光学研究。经过十年的努力,拉曼在没有高级科研人员指导的条件下,靠自己的努力作出了一系列成果,也发表了许多论文。1917年加尔各答大学破例邀请他担任物理学教授,使他从此能专心致力于科学研究。他在加尔各答大学任教十六年期间,仍在印度科学教育协会进行实验,不断有学生、教师和访问学者到这里来向他学习、与他合作,逐渐形成了以他为核心的学术团体。许多人在他的榜样和成就的激励下,走上了科学研究的道路。其中有著名的物理学家沙哈(M.N.Saha)和玻色(S.N.Bose)。这时,加尔各答正在形成印度的科学研究中心,加尔各答大学和拉曼小组在这里面成了众望所归的核心。1921年,由拉曼代表加尔各答大学去英国讲学,说明了他们的成果已经得到了国际上的认同。 拉曼返回印度后,立即在科学教育协会开展一系列的实验和理论研究,探索各种透明媒质中光散射的规律。许多人参加了这些研究。这些人大多是学校的教师,他们在休假日来到科学教育协会,和拉曼一起或在拉曼的指导下进行光散射或其它实验,对拉曼的研究发挥了积极作用。七年间他们共发表了大约五六十篇论文。他们先是考察各种媒质分子散射时所遵循的规律,选取不同的分子结构、不同的物态、不同的压强和温度,甚至在临界点发生相变时进行散射实验。1922年,拉曼写了一本小册子总结了这项研究,题名《光的分子衍射》,书中系统地说明了自己的看法。在最后一章中,他提到用量子理论分析散射现象,认为进一步实验有可能鉴别经典电磁理论和光量子1923年4月,他的学生之一拉玛纳桑(K.R.Ramanathan)第一次观察到了光散射中颜色改变的现象。实验是以太阳作光源,经紫色滤光片后照射盛有纯水或纯酒精的烧瓶,然后从侧面观察,却出乎意料地观察到了很弱的绿色成份。拉玛纳桑不理解这一现象,把它看成是由于杂质造成的二次辐射,和荧光类似。因此,在论文中称之为“弱荧光”。然而拉曼不相信这是杂质造成的现象。如果真是杂质的荧光,在仔细提纯的样品中,应该能消除这一效应。 在以后的两年中,拉曼的另一名学生克利希南(K.S.Krishnan)观测了经过提纯的65种液体的散射光,证明都有类似的“弱荧光”,而且他还发现,颜色改变了的散射光是部分偏振的。众所周知,荧光是一种自然光,不具偏振性。由此证明,这种波长变化的现象不是荧光效应。 拉曼和他的学生们想了许多办法研究这一现象。他们试图把散射光拍成照片,以便比较,可惜没有成功。他们用互补的滤光片,用大望远镜的目镜配短焦距透镜将太阳聚焦,试验样品由液体扩展到固体,坚持进行各种试验。 与此同时,拉曼也在追寻理论上的解释。1924年拉曼到美国访问,正值不久前A.H.康普顿发现X射线散射后波长变长的效应,而怀疑者正在挑起一场争论。拉曼显然从康普顿的发现得到了重要启示,后来他把自己的发现看成是“康普顿效应的光学对应”。拉曼也经历了和康普顿类似的曲折,经过六七年的探索,才在1928年初作出明确的结论。拉曼这时已经认识到颜色有所改变、比较弱又带偏振性的散射光是一种普遍存在的现象。他参照康普顿效应中的命名“变线”,把这种新辐射称为:“变散射”(modified scattering)。拉曼又进一步改进了滤光的方法,在蓝紫滤光片前再加一道铀玻璃,使入射的太阳光只能通过更窄的波段,再用目测分光镜观察散射光,竟发现展现的光谱在变散射和不变的入射光之间,隔有一道暗区。 就在1928年2月28日下午,拉曼决定采用单色光作光源,做了一个非常漂亮的有判决意义的实验。他从目测分光镜看散射光,看到在蓝光和绿光的区域里,有两根以上的尖锐亮线。每一条入射谱线都有相应的变散射线。一般情况,变散射线的频率比入射线低,偶而也观察到比入射线频率高的散射线,但强度更弱些。 不久,人们开始把这一种新发现的现象称为拉曼效应。1930年,美国光谱学家武德(R.W.Wood)对频率变低的变散射线取名为斯托克斯线;频率变高的为反斯托克斯线。 拉曼发现反常散射的消息传遍世界,引起了强烈反响,许多实验室相继重复,证实并发展了他的结果。1928年关于拉曼效应的论文就发表了57篇之多。科学界对他的发现给予很高的评价。拉曼是印度人民的骄傲,也为第三世界的科学家作出了榜样,他大半生处于独立前的印度,竟取得了如此突出的成就,实在令人钦佩。特别是拉曼是印度国内培养的科学家,他一直立足于印度国内,发愤图强,艰苦创业,建立了有特色的科学研究中心,走到了世界的前列。 1934年,拉曼和其他学者一起创建了印度科学院,并亲任院长。1947年,又创建拉曼研究所。他在发展印度的科学事业上立下了丰功伟绩。拉曼抓住分子散射这一课题是很有眼力的。在他持续多年的努力中,显然贯穿着一个思想,这就是:针对理论的薄弱环节,坚持不懈地进行基础研究。拉曼很重视发掘人才,从印度科学教育协会到拉曼研究所,在他的周围总是不断涌现着一批批赋有才华的学生和合作者。就以光散射这一课题统计,在三十年中间,前后就有66名学者从他的实验室发表了377篇论文。他对学生谆谆善诱,深受学生敬仰和爱戴。拉曼爱好音乐,也很爱鲜花异石。他研究金刚石的结构,耗去了他所得奖金的大部分。晚年致力于对花卉进行光谱分析。在他80寿辰时,出版了他的专集:《视觉生理学》。拉曼喜爱玫瑰胜于一切,他拥有一座玫瑰花园。拉曼1970年逝世,享年82岁,按照他生前的意愿火葬于他的花园里碰撞理论孰是孰非。
⑵ 科学家拉曼资料
C. V. Raman于1888年10月7日出生于印度。他父亲是一个数学教授,在很小的时候,他随
父母迁居Visakhapatnam, 因为他父亲在Mrs. A. V. N.大学谋到一个职位。C. V. Raman的
学术思想就是在非常小的时候建立起来的,11岁时,他结束了中学进入A.V.N大学,两年以
后又转入Madras的著名大学Presidency大学(现在的Chennai大学),15岁那年,他以全班第
一名成绩获得学士学位,并在物理和英语科学获得多项奖励。那时,学业出众的学生可以
选送到国外(英国)进一步深造。由于C. V. Raman体质较差,他没能选送出国,他继续留在
Presidency大学学习。1907年,C. V. Raman以全班第一名的成绩获得硕士学位。同年他与
Lokasundari结婚。C. V. Raman毕业的时候,在印度科学家很难找到好的工作。
C. V. Raman被迫在印度民间服务机构做了一名普通的助理会议师。但他依然没有放弃自
己的科学兴趣,他利用工作闲暇在印度科学培养协会的图书馆中,学习了大量的关于弦乐
器和印度鼓方面的物理学知识。1917年,随着他在印度学科界名声的建立,他在被Calcut
ta大学聘为物理学教授,随后他在那里工作了15年。
在此期间,他在光学和光散射方面的工作得到世界科学家的广泛认可。1924年他被
选入英国皇家科学院并于1929年被授予英国爵士爵位。随后,他又获得英国皇家科学院著
名的休斯奖章。
1930年,他成了印度历史上第一位土生土长的获得科学界最高荣誉的诺贝尔奖科学家。 1
934年C. V. Raman担任新建立的印度科学院院长,两年以后,继续担任物理学教授。1947
年他被新成立的印度无党派政府任命为第一位国家教授。1948年他从印度科学院退休,一
年后他在Bangalore建立拉曼研究学院,担任院长并保持工作激情直到1970年10月21日逝世
,终年72岁,C. V. Raman被印度政府授予最高的荣耀-Bharat Ratna。
C. V. Raman是印度一位伟大的物理学家,他因为在光散射和拉曼效应的工作而在1930年获
得诺贝尔奖,当时他是亚洲第一位获此殊荣的科学家,他同时也作了有关声学、光学、结
晶动态学、颜色和它们在感知上的研究。为纪念C. V. Raman而命名的拉曼效应在分子能级
的研究上是十分有价值并且扩大到拉曼光谱-是一种分析分子结构的强有力的分析方法,继
激光的发现之后,它的应用领域也进一步扩大。
他是甘地主义者,并且把甘地的精神作为印度的精神之父,圣雄甘地对他的思想影响很深
,他是一位忠诚的科学家,热心的人道主义者和慈善家,他非常热爱自然、花朵、缤纷的
颜色和儿童。
在他的讣告里的致词: “C. V. Raman是一位伟大的教师,他的知识不只局限于物理学方面
,在这个日益专业化的世界里,他渊博的知识是众所周知的,他把知识分子的忠诚和一颗
善良的心最完地结合在一起…….他是印度最杰出的科学家,多年来一直在规划印度的科学
进程”。
他呼吁: “如果在研究工作上我们继续依赖于进口德、美的设备,印度将没有科学,我们
只能称之为我们的无知和无能,在一个国家里,它是一个可怕的事情,我们经常为只需50
00 Rs就生产的设备支付50,000 Rs, 我们经常用不同的方式为我们的无知付出代价,按照
这种方式发展下去,印度科学将没有其应有的地位,也没有真正的进步”。
Raman从来不相科学仅仅局限于实验室,但认为任何人都必须享受科学的成果。在Cuttack
,印度独立后的第一次学术会议上,Raman向科学们呼吁: 科学家应为大众服务,并且为消
除贫穷、疾病、和文盲而战,这样,它将确保科学为全人类所用。
⑶ 物理学家的创造人是谁
1、1901年:伦琴(德国)发现X射线
2、1902年:洛伦兹(荷兰)、塞曼(荷兰)关于磁场对辐射现象影响的研究
3、1903年:贝克勒尔(法国)发现天然放射性;皮埃尔·居里(法国)、玛丽·居里(波兰裔法国人)发现并研究放射性元素钋和镭
4、1904年:瑞利(英国)气体密度的研究和发现氩
5、1905年:伦纳德(德国)关于阴极射线的研究
6、1906年:约瑟夫·汤姆生(英国)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子
7、1907年:迈克尔逊(美国)发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究
8、1908年:李普曼(法国)发明彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
9、1909年:马克尼(意大利)、布劳恩(德国)发明和改进无线电报;理查森(英国)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律
10、1910年:范德瓦尔斯(荷兰)关于气态和液态方程的研究
11、1911年:维恩(德国)发现热辐射定律
12、1912年:达伦(瑞典)发明可用于同燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动调节装置
13、1913年:昂内斯(荷兰)关于低温下物体性质的研究和制成液态氦
14、1914年:劳厄(德国)发现晶体中的X射线衍射现象
15、1915年:W·H·布拉格、W·L·布拉格(英国)用X射线对晶体结构的研究
16、1916年:未颁奖
17、1917年:巴克拉(英国)发现元素的次级X辐射特性
18、1918年:普朗克(德国)对确立量子论作出巨大贡献
19、1919年:斯塔克(德国)发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象
20、1920年:纪尧姆(瑞士)发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性
21、1921年:爱因斯坦(德国 犹太人)他对数学物理学的成就,特别是光电效应定律的发现
22、1922年:玻尔(丹麦 犹太人)关于原子结构以及原子辐射的研究
23、1923年:密立根(美国)关于基本电荷的研究以及验证光电效应
24、1924年:西格巴恩(瑞典)发现X射线中的光谱线
25、1925年:弗兰克·赫兹(德国)发现原子和电子的碰撞规律
26、1926年:佩兰(法国)研究物质不连续结构和发现沉积平衡
27、1927年:康普顿(美国)发现康普顿效应;威尔逊(英国)发明了云雾室,能显示出电子穿过空气的径迹
28、1928年:理查森(英国)研究热离子现象,并提出理查森定律
29、1929年:路易·维克多·德·布罗伊(法国)发现电子的波动性
30、1930年:拉曼(印度)研究光散射并发现拉曼效应
31、1931年:未颁奖
32、1932年:海森堡(德国)在量子力学方面的贡献
33、1933年:薛定谔(奥地利)创立波动力学理论;狄拉克(英国)提出狄拉克方程和空穴理论
34、1934年:未颁奖
35、1935年:詹姆斯·查德威克(英国)发现中子
36、1936年:赫斯(奥地利)发现宇宙射线;安德森(美国)发现正电子
37、1937年:戴维森(美国)、乔治·佩杰特·汤姆生(英国)发现晶体对电子的衍射现象
38、1938年:费米(意大利 犹太人)发现由中子照射产生的新放射性元素并用慢中子实现核反应
39、1939年:劳伦斯(美国)发明回旋加速器,并获得人工放射性元素
40、1940——1942年:未颁奖
41、1943年:斯特恩(美国)开发分子束方法和测量质子磁矩
42、1944年:拉比(美国)发明核磁共振法
43、1945年:泡利(奥地利 犹太人)发现泡利不相容原理
44、1946年:布里奇曼(美国)发明获得强高压的装置,并在高压物理学领域作出发现
45、1947年:阿普尔顿(英国)高层大气物理性质的研究,发现阿普顿层(电离层)
46、1948年:布莱克特(英国)改进威尔逊云雾室方法和由此在核物理和宇宙射线领域的发现
47、1949年:汤川秀树(日本)提出核子的介子理论并预言∏介子的存在
48、1950年:塞索·法兰克·鲍威尔(英国)发展研究核过程的照相方法,并发现π介子
49、1951年:科克罗夫特(英国)、沃尔顿(爱尔兰)用人工加速粒子轰击原子产生原子核嬗变
50、1952年:布洛赫、珀塞尔(美国)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法
51、1953年:泽尔尼克(荷兰)发明相衬显微镜
52、1954年:玻恩(英国 犹太人)在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献;博特(德国)发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线
53、1955年:拉姆(美国)发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构;库什(美国)用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论
54、1956年:布拉顿、巴丁(犹太人)、肖克利(美国)发明晶体管及对晶体管效应的研究
55、1957年:李政道、杨振宁(中国)发现弱相互作用下宇称不守衡,从而导致有关基本粒子的重大发现
56、1958年:切伦科夫、塔姆、弗兰克(苏联)发现并解释切伦科夫效应
57、1959年:塞格雷、张伯伦 (Owen Chamberlain)(美国)发现反质子
58、1960年:格拉塞(美国 犹太人)发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室
59、1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应
60、1962年:达维多维奇·朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论
61、1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;梅耶夫人(美国人.犹太人)、延森(德国)发现原子核的壳层结构
62、1964年:汤斯(美国)在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础;巴索夫、普罗霍罗夫(苏联)发明微波激射器
63、1965年:朝永振一郎(日本)、施温格、费尔曼(美国)在量子电动力学方面取得对粒子物理学产生深远影响的研究成果
64、1966年:卡斯特勒(法国)发明并发展用于研究原子内光、磁共振的双共振方法
65、1967年:贝蒂(美国)核反应理论方面的贡献,特别是关于恒星能源的发现
66、1968年:阿尔瓦雷斯(美国)发展氢气泡室技术和数据分析,发现大量共振态
67、1969年:盖尔曼(美国)对基本粒子的分类及其相互作用的发现
68、1970年:阿尔文(瑞典)磁流体动力学的基础研究和发现,及其在等离子物理富有成果的应用;内尔(法国)关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现
69、1971年:加博尔(英国)发明并发展全息照相法
70、1972年:巴丁、库柏、施里弗(美国)创立BCS超导微观理论
71、1973年:江崎玲于奈(日本)发现半导体隧道效应;贾埃弗(美国)发现超导体隧道效应;约瑟夫森(英国)提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质,即约瑟夫森效应
72、1974年:赖尔(英国)发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究;赫威斯(英国)发现脉冲星
73、1975年:A·N·玻尔、莫特尔森(丹麦)、雷恩沃特(美国)发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系,并且根据这种联系提出核结构理论
74、1976年:丁肇中、里希特(美国)各自独立发现新的J/ψ基本粒子
75、1977年:安德森、范弗莱克(美国)、莫特(英国)对磁性和无序体系电子结构的基础性研究
76、1978年:卡皮察(苏联)低温物理领域的基本发明和发现;彭齐亚斯、R·W·威尔逊(美国)发现宇宙微波背景辐射
77、1979年:格拉肖、温伯格(美国)、萨拉姆(巴基斯坦)关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献,并预言弱中性流的存在
78、1980年:克罗宁、菲奇(美国)发现电荷共轭宇称不守恒
79、1981年:西格巴恩(瑞典)开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析;布洛姆伯根(美国)非线性光学和激光光谱学的开创性工作;肖洛(美国)发明高分辨率的激光光谱仪
80、1982年:K·G·威尔逊(美国)提出重整群理论,阐明相变临界现象
81、1983年:萨拉马尼安·强德拉塞卡(美国)提出强德拉塞卡极限,对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究;福勒(美国)对宇宙中化学元素形成具有重要意义的核反应所进行的理论和实验的研究
82、1984年:鲁比亚(意大利)证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子[[W+]],W-和Zc的存在;范德梅尔(荷兰)发明粒子束的随机冷却法,使质子-反质子束对撞产生W和Z粒子的实验成为可能
83、1985年:冯·克里津(德国 犹太人)发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术
84、1986年:鲁斯卡(德国)设计第一台透射电子显微镜;比尼格(德国)、罗雷尔(瑞士)设计第一台扫描隧道电子显微镜
85、1987年:柏德诺兹(德国)、缪勒(瑞士)发现氧化物高温超导材料
86、1988年:莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格(美国)产生第一个实验室创造的中微子束,并发现中微子,从而证明了轻子的对偶结构
87、1989年:拉姆齐(美国)发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用;德默尔特(美国)、保尔(德国)发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术
88、1990年:弗里德曼、肯德尔(美国)、理查·爱德华·泰勒(加拿大)通过实验首次证明夸克的存在
89、1991年:热纳(法国)把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式,特别是推广到液晶和聚合物的研究中
90、1992年:夏帕克(法国)发明并发展用于高能物理学的多丝正比室
91、1993年:赫尔斯、J·H·泰勒(美国)发现脉冲双星,由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在
92、1994年:布罗克豪斯(加拿大)、沙尔(美国)在凝聚态物质研究中发展了中子衍射技术
93、1995年:佩尔(美国)发现τ轻子;莱因斯(美国)发现中微子
94、1996年:D·M·李、奥谢罗夫、R·C·理查森(美国)发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素
95、1997年:朱棣文、W·D·菲利普斯(美国)、科昂·塔努吉(法国)发明用激光冷却和捕获原子的方法
96、1998年:劳克林、斯特默、崔琦(美国)发现并研究电子的分数量子霍尔效应
97、1999年:H·霍夫特、韦尔特曼(荷兰)阐明弱电相互作用的量子结构
98、2000年:阿尔费罗夫(俄国)、克罗默(德国)提出异层结构理论,并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管;杰克·基尔比(美国)发明集成电路
99、2001年:克特勒(德国)、康奈尔、维曼(美国)在“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就
100、2002年:雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼(美国)、小柴昌俊(日本)“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面的成就。”
101、2003年:阿列克谢·阿布里科索夫、安东尼·莱格特(美国)、维塔利·金茨堡(俄罗斯)“表彰三人在超导体和超流体领域中做出的开创性贡献。”
102、2004年:戴维·格罗斯(David J. Gross,美国)、戴维·普利策(H. David Politzer,美国)和弗兰克·维尔泽克(Frank Wilczek,美国),为表彰他们“对量子场中夸克渐进自由的发现。”
103、2005年:罗伊·格劳伯(Roy J. Glauber,美国)表彰他对光学相干的量子理论的贡献;约翰·霍尔(John L. Hall,美国)和特奥多尔·亨施(Theodor W. Hänsch,德国)表彰他们对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献。
104、2006年: 约翰·马瑟(美国)和乔治·斯穆特(美国) 表彰他们发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象。
105、2007年,法国科学家艾尔伯·费尔和德国科学家皮特·克鲁伯格,表彰他们发现巨磁电阻效应的贡献。
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⑷ 拉曼成功的原因是什么
1934年,拉曼和其他学者一起创建了印度科学院,并亲任院长。1947年,又创建拉曼研究所。他在发展印度的科学事业上立下了丰功伟绩。拉曼抓住分子散射这一课题是很有眼力的。在他持续多年的努力中,显然贯穿着一个思想,这就是:针对理论的薄弱环节,坚持不懈地进行基础研究。拉曼很重视发掘人才,从印度科学教育协会到拉曼研究所,在他的周围总是不断涌现着一批批赋有才华的学生和合作者。就以光散射这一课题统计,在三十年中间,前后就有66名学者从他的实验室发表了377篇论文。他对学生谆谆善诱,深受学生敬仰和爱戴。拉曼爱好音乐,也很爱鲜花异石。他研究金刚石的结构,耗去了他所得奖金的大部分。晚年致力于对花卉进行光谱分析。在他80寿辰时,出版了他的专集:《视觉生理学》。拉曼喜爱玫瑰胜于一切,他拥有一座玫瑰花园。拉曼1970年逝世,享年82岁,按照他生前的意愿火葬于他的花园里。
⑸ 拉曼光谱仪原理的介绍
拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息,并应用于分子结构研究的一种分析方法。
分子能级与分子光谱
分子运动包括整体的平动、转动、振动及电子的运动。分子总能量可近似看成是这些运动的能量之和,分别代表分子的平动能、电子运动能、振动能和转动能。除平动能外,其余三项都是量子化的,统称分子内部运动能。分子光谱产生于分子内部运动状态的改变。分子有不同的电子能级,每个电子能级又有不同的振动能级。而每个振动能级又有不同的转动能级。
一定波长的电磁波作用于被研究物质的分子,引起分子相应能级的跃迁,产生分子吸收光谱。引起分子电子能级跃迁的光谱称电子吸收光谱,其波长位于紫外~可见光区,故称紫外-可见光谱。电子能级跃迁的同时伴有振动能级和转动能级的跃迁。引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱,振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。红外吸收和拉曼散射光谱是分子的振动-振动光谱。用远红外光波照射分子时,只会引起分子中转动能级的跃迁,得到纯振动光谱。拉曼光谱原理图
拉曼散射
拉曼散射是分子对光子的一种非弹性散射效应。当用一定频率的激发光照射分子时,一部分散射光的频率和入射光的频率相等。这种散射是分子对光子的一种弹性散射。只有分子和光子间的碰撞为弹性碰撞,没有能量交换时,才会出现这种散射。该散射称为瑞利散射。还有一部分散射光的频率和激发光的频率不等,这种散射成为拉曼散射。Raman散射的几率极小,最强的Raman散射也仅占整个散射光的千分之几,而最弱的甚至小于万分之一。
处于振动基态的分子在光子的作用下,激发到较高的、不稳定的能态(称为虚态),当分子离开不稳定的能态,回到较低能量的振动激发态时,散射光的能量等于激发光的能量减去两振动能级的能量差 。
拉曼散射原理图
⑹ 历史上的数学天才!
华罗庚、陈景润、哥德巴赫、高斯、
华罗庚,1910年11月12日生于江苏省金坛市金城镇,1985年6月12日卒于日本东京。
俗话说得好:“温室里难开出鲜艳芬芳耐寒傲雪的花儿。人只有经过苦难磨练才有望获得成功。”我国著名大数学家华罗庚的成功就得益于他的坎坷经历。1924年金坛中学初中毕业,但因家境不好,读完初中后,便不得不退学去当店员。18岁时患伤寒病,造成右腿残疾。1930年后在清华大学任教。1936年赴英国剑桥大学访问、学习。1938年回国后任西南联合大学教授。1946年赴美国,任普林斯顿数学研究所研究员、普林斯顿大学和伊利诺斯大学教授,1950年回国。历任清华大学教授,中国科学院数学研究所、应用数学研究所所长、名誉所长,中国数学学会理事长、名誉理事长,全国数学竞赛委员会主任,美国国家科学院国外院士,第三世界科学院院士,联邦德国巴伐利亚科学院院士,中国科学院物理学数学化学部副主任、副院长、主席团成员,中国科学技术大学数学系主任、副校长,中国科协副主席,国务院学位委员会委员等职。曾任一至六届全国人大常务委员,六届全国政协副主席。曾被授予法国南锡大学、香港中文大学和美国伊利诺斯大学荣誉博士学位。主要从事解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多复变函数论、偏微分方程、高维数值积分等领域的研究与教授工作并取得突出成就。40年代,解决了高斯完整三角和的估计这一历史难题,得到了最佳误差阶估计(此结果在数论中有着广泛的应用);对G.H.哈代与J.E.李特尔伍德关于华林问题及E.赖特关于塔里问题的结果作了重大的改进,至今仍是最佳纪录。
从20世纪60年代开始,他把数学方法应用于实际,筛选出以提高工作效率为目标的优选法和统筹法,取得显著经济效益。
华罗庚是当代自学成才的科学巨匠,是世界著名的数学家。他是中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者。为以后矩阵几何学等,作下了奠基。
陈景润(1933-1996.3.19)中国数学家。
福建省闽侯人。父亲是一位邮政工人 ,在众多的兄弟姐妹中,陈景润排行第三。1945年陈景润随全家从闽西北迁居福州市并进入英华中学读书。他从小内向而好学,因只知啃书本而被同学们起了一个绰号“booker(书呆子)”。此时,我国著名科学家沈元教授(后来任北京航空学院院长)由于抗战而南下,曾在该校兼课,他在一堂数学课中,讲了17世纪德国数学家哥德巴赫提出的一个猜想。哥德巴赫在1742年曾经猜想任意的大偶数恒可表述为两个素数这和。别看这道题目外表简单,内涵却十分复杂。200多年来,这一问题至今没有得到完全证明。在19世纪,德、法、俄、英等国的数学家对这一猜想做过无数次努力,但均未获得有价值的进展。许多人因此望而却步,被称为数学皇冠上的明珠。在这群富于幻想。思想活跃的高中学生中,大家一听而过,唯有陈景润陷入沉思。他暗下决心,要沿着长满荆棘的道路上攀登和摘取这颗“数学皇冠上的明珠”。1950年,陈景润在高中尚未毕业时考入厦门大学,1953年大学毕业后被分配到北京一所名牌中学任教。由于缺乏教书的口才被认为不宜于教书。厦门大学校长王亚南爱惜人才,让陈景润回校任图书资料员。这一环境使他如鱼得一般地可以遨游数学王国。他的第一篇数学论文《关于塔利问题》寄到中科院数学所时,他的数学才能得到著名数学家华罗庚的赏识,邀请陈景润参加1956年全国数学论文宣读大会,并于1956年末将他调到中国科学院数学研究所工作,开始在华罗庚的指导下研究数论。他最重要的成就是对“哥德巴赫猜想”取得了(1+2)的世界最先进的结果。出现转机是在本世纪前半叶,在我国,首先是数学研究所的王元于1956-1957年相继证明了(3+4)与(2+3);接着山东大学的潘承洞于1962年取得了(1+5)的关键性进展。在此后数年间,他们两人又进一步证明了(1+4)和(1+3)。1966年,陈景润取得了(1+2)的详细证明,并创立了“陈氏定理”,受到国际数学界的高度赞扬,得到国际公认。为中国在国际“奥林匹克”大赛中,夺得了一块金牌。陈景润本想在他有生之年内,完成(1+1),使数学的基础理论出现奇光异彩。可惜,在他生命最后的十多年中,帕金森氏综合症困扰他,令他长期卧病在床而不能实现夙愿。但最终解决哥氏猜想的(1+1)还有一段艰巨的路程。据著名数学家杨乐的估计,要到下一世纪才有解决这个难题的可能。
高斯(Johann Carl Friedrich Gauss)(1777年4月30日—1855年2月23日),生于不伦瑞克,卒于哥廷根,德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。高斯被认为是最重要的数学家,有数学王子的美誉,并被誉为历史上伟大的数学家之一,和阿基米德、牛顿并列,同享盛名。
高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭,1855年2月23日卒于格丁根。幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。1795~1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学,翌年因证明代数基本定理获博士学位。从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。
高斯的成就遍及数学的各个领域,在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。他十分注重数学的应用,并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。
1792年,15岁的高斯进入Braunschweig学院。在那里,高斯开始对高等数学作研究。独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”(Law of Quadratic Reciprocity)、“质数分布定理”(prime numer theorem)、及“算术几何平均”(arithmetic-geometric mean)。
1795年高斯进入哥廷根大学。1796年,19岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果,就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。
1855年2月23日清晨,高斯于睡梦中去世。
生平
高斯是一对普通夫妇的儿子。他的母亲是一个贫穷石匠的女儿,虽然十分聪明,但却没有接受过教育,近似于文盲。在她成为高斯父亲的第二个妻子之前,她从事女佣工作。他的父亲曾做过园丁,工头,商人的助手和一个小保险公司的评估师。当高斯三岁时便能够纠正他父亲的借债账目的事情,已经成为一个轶事流传至今。他曾说,他在麦仙翁堆上学会计算。能够在头脑中进行复杂的计算,是上帝赐予他一生的天赋。
高斯用很短的时间计算出了小学老师布置的任务:对自然数从1到100的求和。他所使用的方法是:对50对构造成和101的数列求和(1+100,2+99,3+98……),同时得到结果:5050。这一年,高斯9岁。
哥廷根大学当高斯12岁时,已经开始怀疑元素几何学中的基础证明。当他16岁时,预测在欧氏几何之外必然会产生一门完全不同的几何学。他导出了二项式定理的一般形式,将其成功的运用在无穷级数,并发展了数学分析的理论。
高斯的老师Bruettner与他助手 Martin Bartels 很早就认识到了高斯在数学上异乎寻常的天赋,同时Herzog Carl Wilhelm Ferdinand von Braunschweig也对这个天才儿童留下了深刻印象。于是他们从高斯14岁起,便资助其学习与生活。这也使高斯能够在公元1792-1795年在Carolinum学院(今天Braunschweig学院的前身)学习。18岁时,高斯转入哥廷根大学学习。在他19岁时,第一个成功的用尺规构造出了规则的17角形。
高斯于公元1805年10月5日与来自Braunschweig的Johanna Elisabeth Rosina Osthoff小姐(1780-1809)结婚。在公元1806年8月21日迎来了他生命中的第一个孩子约瑟。此后,他又有两个孩子。Wilhelmine(1809-1840)和Louis(1809-1810)。1807年高斯成为哥廷根大学的教授和当地天文台的台长。
虽然高斯作为一个数学家而闻名于世,但这并不意味着他热爱教书。尽管如此,他越来越多的学生成为有影响的数学家,如后来闻名于世的Richard Dedekind和黎曼。
哥德巴赫(Goldbach C.,1690.3.18-1764.11.20)是德国数学家;出生于格奥尼格斯别尔格(现名加里宁城);曾在英国牛津大学学习;原学法学,由于在欧洲各国访问期间结识了贝努利家族,所以对数学研究产生了兴趣;曾担任中学教师。1725年到俄国,同年被选为彼得堡科学院院士;1725年~1740年担任彼得堡科学院会议秘书;1742年移居莫斯科,并在俄国外交部任职。
1729年-1764年,哥德巴赫与欧拉保持了长达三十五年的书信往来。
在1742年6月7日给欧拉的信中,哥德巴赫提出了一个命题。他写道:
"我的问题是这样的:
随便取某一个奇数,比如77,可以把它写成三个素数之和:
77=53+17+7;
再任取一个奇数,比如461,
461=449+7+5,
也是三个素数之和,461还可以写成257+199+5,仍然是三个素数之和。这样,我发现:任何大于5的奇数都是三个素数之和。
但这怎样证明呢?虽然做过的每一次试验都得到了上述结果,但是不可能把所有的奇数都拿来检验,需要的是一般的证明,而不是个别的检验。"
欧拉回信说,这个命题看来是正确的,但是他也给不出严格的证明。同时欧拉又提出了另一个命题:任何一个大于2的偶数都是两个素数之和。但是这个命题他也没能给予证明。
不难看出,哥德巴赫的命题是欧拉命题的推论。事实上,任何一个大于5的奇数都可以写成如下形式:
2N+1=3+2(N-1),其中2(N-1)≥4.
若欧拉的命题成立,则偶数2(N-1)可以写成两个素数之和,于是奇数2N+1可以写成三个素数之和,从而,对于大于5的奇数,哥德巴赫的猜想成立。
但是哥德巴赫的命题成立并不能保证欧拉命题的成立。因而欧拉的命题比哥德巴赫的命题要求更高。
现在通常把这两个命题统称为哥德巴赫猜想
二百多年来,尽管许许多多的数学家为解决这个猜想付出了艰辛的劳动,迄今为止它仍然是一个既没有得到正面证明也没有被推翻的命题。
十九世纪数学家康托(Cantor G.F.L.P.,1845.3.3~1918.1.6)耐心地试验了1000以内所有的偶数,奥培利又试验了1000~2000的全部偶数,他们都肯定了在所试验的范围内猜想是正确的。1911年梅利指出,从4到9000000之间绝大多数偶数都是两个素数之和,仅有14个数情况不明。后来甚至有人一直验算到三亿三千万这个数,都肯定了猜想是正确的。
1900年,德国数学家希尔伯特(Hilbert D.,1862.1.23~1943.2.14)在巴黎国际数学家大会上提出了二十三个最重要的问题供二十世纪的数学家来研究。其中第八问题为素数问题;在提到哥德巴赫猜想时,希尔伯特说这是以往遗留的最重要的问题之一。
1921年,英国数学家哈代(Hardy G.H.,1877.2.7~1947.12.1)在哥本哈根召开的数学会议上说过,哥德巴赫猜想的困难程度可以和任何没有解决的数学问题相比。
近一百年来,哥德巴赫猜想吸引着世界上许多著名的数学家,并在证明上取得了很大的进展。
⑺ 表面增强拉曼的历史
Fleischmann 等人于1974 年对光滑银电极表面进行粗糙化处理后,首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。但Fleishmann认为这是由于电极表面的粗糙化,电极真实表面积增加而使吸附的吡啶分子的量增加引起的,而没有意识到粗糙表面对吸附分子的拉曼光谱信号的增强作用。
一直到1977年,Van Duyne和Creighton两个研究组各自独立地发现,吸附在粗糙银电极表面的每个吡啶分子的拉曼信号要比溶液中单个吡啶分子的拉曼信号大约强106倍,指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应,被称为SERS 效应。
⑻ 什么是拉曼光谱
拉曼光谱(Raman spectra),是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息,并应用于分子结构研究的一种分析方法。
⑼ 拉曼光谱是怎样产生的
一、基本原理
当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射.大部分光只是改变方向发生散射,而光的频率仍与激发光的频率相同,这种散射称为瑞利散射;约占总散射光强度的 10-6~10-10的散射,不仅改变了光的传播方向,而且散射光的频率也改变了,不同于激发光的频率,称为拉曼散射.拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射,频率增加的散射称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射.
散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关.拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的.拉曼位移取决于分子振动能及的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了指定能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的.这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据.
二、应用
拉曼光谱技术以其信息丰富,制样简单,水的干扰小等独特的优点,在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用.
1、拉曼光谱在化学研究中的应用
拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段,它与红外光谱互为补充,可以鉴别特殊的结构特征或特征基团.拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据.利用偏振特性,拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据.在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性,由此拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等信息.另外,许多无机化合物具有多种晶型结构,它们具有不同的拉曼活性,因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构.
在催化化学中,拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息,还可以对催化剂制备过程进行实时研究.同时,激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面的结构和性能的重要方法,能够在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域.
2、拉曼光谱在高分子材料中的应用
拉曼光谱可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息.如分子结构与组成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用,以及表面和界面的结构等.从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度.如无规立场试样或头-头,头-尾结构混杂的样品,拉曼峰是弱而宽,而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰.研究内容包括:
(1)化学结构和立构性判断:高分子中的C=C、C-C、S-S、C-S、N-N等骨架对拉曼光谱非常敏感,常用来研究高分子的化学组份和结构.
(2)组分定量分析:拉曼散射强度与高分子的浓度成线性关系,给高分子组分含量分析带来方便.
(3)晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测.
(4)动力学过程研究:伴随高分子反应的动力学过程如聚合、裂解、水解和结晶等.相应的拉曼光谱某些特征谱带会有强度的改变.
(5)高分子取向研究:高分子链的各向异性必然带来对光散射的各向异性,测量分子的拉曼带退偏比可以得到分子构型或构象等方面的重要信息.
(6)聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究.
(7)复合材料应力松弛和应变过程的监测.
(8)聚合反应过程和聚合物固化过程监控.
3、拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用
拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作.包括:
(1)薄膜结构材料拉曼研究:拉曼光谱已成CVD(化学气相沉积法)制备薄膜的检测和鉴定手段.拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构.
(2)超晶格材料研究:可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性,知道晶格的完整性.
(3)半导体材料研究:拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布,可测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混品的组分载流子浓度.
(4)耐高温材料的相结构拉曼研究.
(5)全碳分子的拉曼研究.
(6)纳米材料的量子尺寸效应研究.
4、拉曼光谱在生物学研究中的应用
拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段,由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单,故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化.
生物大分子的拉曼光谱可以同时得到许多宝贵的信息:
(1)蛋白质二级结构:α-螺旋、β-折叠、无规卷曲及β-回转
(2)蛋白质主链构像:酰胺Ⅰ、Ⅲ,C-C、C-N伸缩振动
(3)蛋白质侧链构像:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的侧链和后二者的构像及存在形式随其微环境的变化
(4)对构像变化敏感的羧基、巯基、S-S、C-S构像变化
(5)生物膜的脂肪酸碳氢链旋转异构现象.
(6)DNA分子结构以及和DNA与其他分子间的作用.
(7)研究脂类和生物膜的相互作用、结构、组分等.
(8)对生物膜中蛋白质与脂质相互作用提供重要信息.
5、拉曼光谱在中草药研究中的应用
各种中草药因所含化学成分的不同而反映出拉曼光谱的差异,拉曼光谱在中草药研究中的应用包括:
(1)中草药化学成分分析
高效薄层色谱(TLC)能对中草药进行有效分离但无法获得各组份化合物的结构信息,而表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰形窄、灵敏度高、选择性好的优点,可对中草药化学成分进行高灵敏度的检测.利用TLC的分离技术和SERS的指纹性鉴定结合,是一种在TLC原位分析中草药成分的新方法.
(2)中草药的无损鉴别
由于拉曼光谱分析,无需破坏样品,因此能对中草药样品进行无损鉴别,这对名贵中中草药的研究特别重要.
(3)中草药的稳定性研究
利用拉曼光谱动态跟踪中草药的变质过程,这对中草药的稳定性预测、监控药材的质量具有直接的指导作用.
(4)中药的优化
对于中草药及中成药和复方这一复杂的混合物体系,不需任何成分分离提取直接与细菌和细胞作用,利用拉曼光谱无损采集细菌和细胞的光谱图,观察细菌和细胞的损伤程度,研究其药理作用,并进行中药材、中成药和方剂的优化研究.
6、拉曼光谱技术在宝石研究中的应用
拉曼光谱技术已被成功地应用于宝石学研究和宝石鉴定领域.拉曼光谱技术可以准确地鉴定宝石内部的包裹体,提供宝石的成因及产地信息,并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别--天然宝石、人工合成宝石和优化处理宝石.
(1)拉曼光谱在宝石包裹体研究中的应用
拉曼光谱可以用于宝石包裹体化学成分的定性、定量检测,利用拉曼光谱技术研究矿物内的包裹体特征,可以获得有关宝石矿物的成因及产地的信息.
(2)拉曼光谱在宝石鉴定中的应用
拉曼光谱测试的微区可达1-2um,在宝石鉴定中具有明显的优势,能够探测宝石极其微小的杂质、显微内含物和人工掺杂物,且能满足宝石鉴定所必须的无损、快速的要求.
另外,拉曼显微镜的共聚焦设计(confoal)可以实现在不破坏样品的情况下对样品进行不同深度的探测而同时完全排除其他深度样品的干扰信息,从而获得不同深度样品的真实信息,这在分析多层材料时相当有用.共焦显微拉曼光谱技术有很好的空间分辨率,从而可以获得界面过程中物种分子变化情况、相应的物种分布、物种分子在界面不同区域的吸附取向等
⑽ 分析化学的发展
古代人认识的元素,非金属元素有碳和硫,金属元素中有铜、银、金、铁、铅、锡和汞。
分析化学这一名称虽创自R.玻意耳,但其实践应与化学工艺同样古老。不能想象古代冶炼、酿造等工艺的高度发展,没有简单的鉴定、分析、制作过程的控制等手段。随后在东、西方兴起的炼丹术、炼金术可视为分析化学的前驱。
公元前3000年,埃及人已知称量的技术。最早出现的分析用仪器当推等臂天平,它记载在《莎草纸卷》(公元前1300)上。巴比伦的祭司所保管的石制标准砝码(约公元前2600)尚存于世。不过等臂天平用于分析,当在中世纪用于烤钵试金法(火试金法之一)中。
公元前4世纪,已知使用试金石以鉴定金的成色。
公元前3世纪,阿基米德在解决叙拉古王喜朗二世的金冕的纯度问题时,即利用了金和银密度之差,这是无伤损分析之先驱。
公元60年左右,老普林尼将五倍子浸液涂在莎草纸上,用以检出硫酸铜的掺杂物铁(Ⅲ),这是最早使用的有机试剂,也是最早的试纸。
1751年,J.T.埃勒尔·冯·布罗克豪森用同一方法检出血渣(经灰化)中的含铁量。 1663年,玻意耳报道了用植物色素作酸碱指示剂。但真正的容量分析应归功于法国J.-L.盖-吕萨克。
1824年,他发表漂白粉中有效氯的测定,用磺化靛青作指示剂。随后他用硫酸滴定草木灰,又用氯化钠滴定硝酸银。这三项工作分别代表氧化还原滴定法、酸碱滴定法和沉淀滴定法。络合滴定法创自J.von李比希,他用银(Ⅰ)滴定氰离子。另一位对容量分析作出卓越贡献的是德国K.F.莫尔,他设计的可盛强碱溶液的滴定管至今仍在沿用。他推荐草酸作碱量法的基准物质,硫酸亚铁铵(也称莫尔盐)作氧化还原滴定法的基准物质。 最早的微量分析是化学显微术,即在显微镜下观察样品或反应物的晶态、光学性质、颗粒尺寸和圆球直径等。
17世纪中叶,R.胡克从事显微镜术的研究,并于1665年出版《显微图谱》。法国药剂师F.A.H.德卡罗齐耶在1784年用显微镜以氯铂酸盐形式区别钾、钠。
1747年,德意志化学家A.S.马格拉夫用显微镜证实蔗糖和甜菜糖实为同一物质;
1756年,用显微镜检验铂族金属。
1865年,A.黑尔维希著《毒物学中之显微镜》。
1877年,S.A.博里基著《以化学/显微镜法作矿物与岩石分析》,并使用气体试剂(如氟化氢、氯)、氟硅酸和硫化铵与矿物及其切片作用。T.H.贝仑斯不仅从事无机物的晶体检验,还扩充到有机晶体。
1891年,O.莱尔曼提出热显微术,即在显微镜下观察晶体遇热时的变化。L.科夫勒及其夫人设计了两种显微镜加热台,便于研究药物及有机化合物的鉴定。热显微术只需一粒晶体。后来又发展到电子显微镜,分辨率可达1埃。
不用显微镜的最早的微量分析者应推德国J.W.德贝赖纳。他从事湿法微量分析,还有吹管法和火焰反应,并发表了《微量化学实验技术》一书。公认的近代微量分析奠基人是F.埃米希。他设计和改进微量化学天平,使其灵敏度达到微量化学分析的要求,改进和提出新的操作方法,实现毫克级无机样品的测定,并证实纳克级样品测定的精确度不亚于毫克级测定。有机微量定量分析奠基人是F.普雷格尔,他曾从胆汁中离析一降解产物,其量尚不足作一次常量碳氢分析,在听了埃米希于1909年所作的有关微量定量分析的讲演并参观其实验室后,他决意将常量燃烧法改为微量法(样品数毫克),并获得成功;1917年出版《有机微量定量分析》一书,并在1923年获诺贝尔化学奖。
常量操作如不适用于微量分析则需改进。例如,常量过滤是将沉淀定量移入滤纸锥中或过滤坩埚中。若用此法于微量沉淀过滤,则在原进行沉淀的烧杯壁所粘附的物质就不能再忽略不计了,所以必须改变办法。微量过滤采用滤棒吸出母液,而留全部沉淀于容器中。容器可用25毫升瓷坩埚,它兼用作称量器皿;还可在其内洗涤沉淀,然后再用滤棒吸出洗液。这样既可避免沉淀损失,又可简化操作手续。
无机化合物在滤纸上的行为在19世纪中已引起注意。德意志化学家F.F.龙格在1850年将染料混合液滴在吸墨纸上使之分离。更早些时候他用染有淀粉和碘化钾溶液的滤纸或花布块作漂白液的点滴试验。他又用浸过硫酸铁(Ⅲ)和铜(Ⅱ)溶液的纸,在其中部滴加黄血盐,等每滴吸入后再加第二滴,因此获得自行产生的美丽图案。1861年出现C.F.舍恩拜因的毛细管分析,他将滤纸条浸入含数种无机盐的水中,水携带“盐类”沿纸条上升,以水升得最高,其他离子依其“迁移率”而分离成为连接的带。这与“纸层析”极为相近。他的学生研究于“滤纸上分离有机化合物”获得成功,能明显而完全分离“有机染料”。
用滤纸或瓷板进行无机、有机物的检出是普雷格尔的贡献。方法简单而易行,选择性和灵敏度均高,点滴试验属微量分析范围。所著《点滴试验》和《专一、选择和灵敏反应的化学》两书,为从事分析者所必读。1921年后奥地利F.法伊格尔系统地发展了点滴试验法。
20世纪60年代,H.魏斯提出环炉技术。仅用微克量样品置滤纸中心,继用溶剂淋洗,而在滤纸外沿加热以蒸发溶剂,遂分离为若干同心环。如离子无色可喷以灵敏的显色剂或荧光剂。既能检出,又能得半定量结果。 色谱法也称层析法,基本上是分离方法。
1906年,俄国М.С.茨维特将绿叶提取汁加在碳酸钙沉淀柱顶部,继用纯溶剂淋洗,从而分离了叶绿素。此项研究发表在德国《植物学》杂志上,故未能引起人们注意。
1931年,德国R.库恩和E.莱德尔再次发现本法并显示其效能,人们才从文献中追溯到茨维特的研究和更早的有关研究,如1850年J.T.韦曾利用土壤柱进行分离;1893年L.里德用高岭土柱分离无机盐和有机盐。四年后D.T.戴用漂白土分离石油。
气体吸附层析始于20世纪30年代的P.舒夫坦和A.尤肯。40年代,德国Y.黑塞利用气体吸附以分离挥发性有机酸。英国E.格卢考夫也用同一原理在1946年分离空气中的氦和氖,并在1951年制成气相色谱仪(见气相色谱法)。第一台现代气相色谱仪研制成功应归功于E.克里默。
气体分配层析法根据液液分配原理,由英国A.J.P.马丁和R.L.M.辛格于1941年提出。由于此工作之重要,他们获得1952年诺贝尔化学奖。M.J.E.戈莱提出用长毛细管柱,是另一创新。
色谱-质谱联用法中将色谱法所得之淋出流体移入质谱仪,可使复杂的有机混合物在数小时内得到分离和鉴定,是最有效的分析方法之一。
液相色谱法包括液-液和液-固色谱,后两个名称之第一物态代表流动相,第二物态代表固定相。在大气压力下,液相色谱流速太低,因此须增加压强。这方面的先驱工作是P.B.哈密顿在1960年用高压液相色谱分离氨基酸。
1963年,J.C.吉丁斯指出,液相色谱法的柱效要赶上气相色谱法,则前者填充物颗粒应小于后者颗粒甚多,因此需要大压强,所用的泵应无脉冲。
1966年,R.詹特福特和T.H.高制成这种无脉冲泵。
1969年,J.J.柯克兰改进填充物,使之具有规定的表面孔度,再将固定相(如正十六烷基)键合在载体上,使之能抗热和抗溶剂分解。载体可用二氧化硅,键合通过Si-O-C或Si-C键。 薄层层析采用薄层硅胶等代替滤纸进行层析。由于硅胶颗粒均匀而细微,分离的速度和程度一般优于纸层析,分离无机物和有机物时与纸层析一样有效。
荷兰生物学家M.W.拜尔因克在1889年滴一滴盐酸和硫酸的混合液于动物胶薄层中部,盐酸扩散远些,在硫酸环之外另成一环,相继用硝酸银和氯化钡显示这两个环的存在。
9年后H.P.维伊斯曼用同样方法证明麦芽的淀粉酶中实含两种酶。
直至1956年联邦德国E.施塔尔改善涂布方法和操作,采用细颗粒(0.5~5微米)硅胶等措施,才使该法得到广泛使用。定量薄层层析始于J.G.基施纳等(1954)。他们最先测定橙柑属及其加工品中的联苯(见薄层层析)。 希腊哲学家泰奥弗拉斯图斯曾记录各种岩石矿物及其他物质遇热所发生的影响。法国H.-L.勒夏忒列和英国W.C.罗伯茨-奥斯汀同称为差热分析的鼻祖。
20世纪60年代,出现精细的差热分析仪和M.J.奥尼尔提出的差示扫描量热法,它能测定化合物的纯度及其他参数,如熔点和玻璃化、聚合、热降解、氧化等温度(见热分析)。
20世纪初,提出的热重量法是研究物质,如钢铁、沉淀等遇热时重量之变化。本多光太郎创制第一架热天平,它最初只用于解决冶金方面的问题。将它用于分析方面的当推 C.杜瓦尔。他曾研究过 1000多种沉淀的热行为。例如草酸钙用高温可灼烧为氧化钙,也可在约550°C灼烧为碳酸钙。二者作为称量形式,则以后者为佳,因灼烧时既省能量,换算因子值较大(因此误差较小),又免氧化钙在称量时吸潮。
电解时,铜(Ⅱ)在阴极还原而以单质(零价)析出,再进行称量,应归入重量法。此时可认为电子是沉淀剂。还有铅(Ⅱ)在阳极氧化,以二氧化铅形式附于阳极。前法在19世纪60年代分别由德意志C.卢科和美国J.W.吉布斯独立提出。 19世纪初,用于无机重量分析的有机试剂只有草酸及其铵盐和琥珀酸铵两种。前者用于钙、镁分离和钙的测定。后者用于沉淀三价铁使它与二价金属离子分离。
1885年,M.A.伊林斯基和G.von克诺雷提出1-亚硝基-2-萘酚作为镍存在时钴的沉淀剂,同时也是第一个螯合剂。至于阴离子测定,在20世纪初,W.米勒提出4,4-联苯胺作为硫酸根的沉淀剂。
1950年,中国梁树权等将有机试剂用于重量分析,测定钨酸根。
1950年,M.布希引入4,5-二氢-1,4-二苯基-3,5-苯亚氨基-1,2,4-三氮杂茂(简称硝酸根试剂)作为硝酸根沉淀剂。1975年后,它又成为高铼酸根的良好沉淀剂。
1950年,Л.A.楚加耶夫合成了丁二肟,并观察到它与镍(Ⅱ)形成红色沉淀。两年后,联邦德国O.E.布龙克把丁二肟试剂应用于钢中镍的测定。嗣后灵敏的和选择性高的新有机试剂不断出现。中国曾云鹗等合成3-(2-胂酸基苯偶氮)-6-(2,6-二溴-4-氯苯偶氮)-4,5-二羟基-2,7-萘二磺酸,用此试剂时,稀土元素的摩尔吸光系数可以高达0.98~1.2×10升/(摩·厘米)。 它是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。包括比色分析法和紫外、可见分光光度法。测量某溶液对不同波长单色光的吸收程度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图,可得到吸收光谱。根据各种物质所有的特殊吸收光谱,可进行定性分析和定量分析。
比色法以日光为光源,靠目视比较颜色深浅。最早的记录是1838年W.A.兰帕迪乌斯在玻璃量筒中测定钴矿中的铁和镍,用标准参比溶液与试样溶液相比较。
1846年,A.雅克兰提出根据铜氨溶液的蓝色测定铜。随后有T.J.赫罗帕思的硫氰酸根法测定铁(1852);奈斯勒法测定氨;苯酚二磺酸法测定硝酸根(1864);过氧化氢法测定钛(1870);亚甲基蓝法测定硫化氢(1883);磷硅酸法测定二氧化硅(1898)。分光光度计使用单色光和光电倍增管,波长范围为 220~1000纳米,比目视范围(400~700纳米)更宽。
用光照射悬浮液,从顶部观察,当视线与光线成直角时,称为比雾法;如果视线与光线在一条直线上时,称为比浊法。
18世纪50年代,G.J.马尔德在原子量测定中,利用了目测上层液体中氯化银悬浮液的亮度。随后,J.-S.斯塔改用一标准悬浮液作参比。
1894年,美国T.W.理查兹设计出第一台比雾计。比雾法最初用于观测原子量测定中母液中的氯(或溴)离子和银离子浓度是否达到当量。随后此法用于定量测定,其灵敏度很高,可测定一升水所含的3微克磷,或一升水所含的10微克丙酮。 红外光谱是有机化学家鉴别未知化合物的有力手段。红外光谱在20年代开始应用于汽油爆震研究,继用于鉴定天然和合成橡胶以及其他有机化合物中的未知物和杂质。70 年代,在电子计算机蓬勃发展的基础上,傅立叶变换红外光谱 (FTIR) 实验技术进入现代化学家的实验室,成为结构分析的重要工具。远红外光谱(200~10厘米)和微波谱(10~0.1厘米)是研究分子旋转的光谱法。
拉曼光谱(见拉曼光谱学是研究分子振动的另一种方法。早期拉曼光谱的信号太弱,使用困难,直至用激光作为单色光源后,才促进其在分析化学中的应用。拉曼光谱发展到现今已有采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术,共聚焦显微拉曼光谱分析技术,表面增强拉曼效应分析技术等,在生物医学分析、 文物分析、宝石鉴定、矿物分析等领域有重要的作用。 1672年,I.牛顿在暗室中用棱镜分日光为七色,这就是原子发射光谱法的始祖。
1800年,F.W.赫歇耳发现红外线。次年J.W.里特用氯化银还原现象发现紫外区。又次年W.H.渥拉斯顿观察到日光光谱的暗线。
1815年, J.von夫琅和费经过研究,命名暗线为夫琅和费线。文献中称钠线为D线,也是夫琅和费规定的。R.W.本生发明了名为本生灯的煤气灯,灯的火焰近于透明而不发光,便于光谱研究。
1859年,本生和他的同事物理学家G.R.基尔霍夫研究各元素在火焰中呈示的特征发射和吸收光谱,并指出日光光谱中的夫琅和费线是原子吸收线,因为太阳的大气中存在各种元素。他们用的仪器已具备现代分光镜的要素。他们可称为发射光谱法的创始人。 化学分析包括滴定分析和称量分析,它是根据物质的化学性质来测定物质的组成及相对含量。
光谱学
质谱学
分光度和比色法
层析和电泳法
结晶学
显微术
电化学分析
古典分析
虽说当代分析方法绝大部分为仪器分析,但有些仪器最初的设计目的,是为了简化古典方法的不便,基本原理仍来自於古典分析。另外,样品配置等前置处理,仍需要藉由古典分析手法的协助。以下举一些古典分析方法:
滴定法
重量分析
无机定性分析 分析仪器:当代分析化学著重仪器分析,常用的分析仪器有几大类,包括原子与分子光谱仪,电化学分析仪器,核磁共振,X光,以及质谱仪。仪器分析之外的分析化学方法,统称为古典分析化学。
分析化学是化学的一个重要分支,它主要研究物质中有哪些元素或基团(定性分析);每种成分的数量或物质纯度如何(定量分析);原子如何联结成分子,以及在空间如何排列等等。
仪器分析的方法:它是根据物质的物理性质或物质的物理化学性质来测定物质的组成及相对含量。仪器分析根据测定的方法原理不同,可分为电化学分析、光学分析、色谱分析、其他分析法等4大类。如右图。
主要分析仪器:
原子吸收光谱法(Atomic absorption spectros, AAS)
原子荧光光谱法(Atomic fluorescence spectros, AFS)
α质子-X射线光谱仪(Alpha particle X-ray spectrometer, APXS)
毛细管电泳分析仪(Capillary electrophoresis, CE)
色谱法(Chromatography)
比色法(Colorimetry)
循环伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)
差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry, DSC)
电子顺旋共振仪(Electron paramagnetic resonance, EPR)
电子自旋共振(Electron spin resonance, ESR)
椭圆偏振技术(Ellipsometry)
场流分离法(Field flow fractionation, FFF)
传式转换红外线光谱术(Fourier Transform Infrared Spectros, FTIR)
气相色谱法(Gas chromatography, GC)
气相色谱-质谱法(Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)
高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)
离子微探针(Ion Microprobe, IM)
感应耦合电浆(Inctively coupled plasma, ICP)
Instrumental mass fractionation (IMF)
选择性电极(Ion selective electrode, ISE)
激光诱导击穿光谱仪(Laser Inced Breakdown Spectros, LIBS)
质谱仪(Mass spectrometry, MS)
穆斯堡尔光谱仪系统(Mossbauer spectros)
核磁共振(Nuclear magnetic resonance, NMR)
粒子诱发X-射线产生(Particle inced X-ray emission spectros,PIXE)
热裂解-气相色谱-质谱仪(Pyrolysis-Gas Chromatography-Mass Spectrometry, PY-GC-MS)
拉曼光谱(Raman spectros)
折射率
共振增强多光子电离谱(Resonance enhanced multi-photon ionization, REMPI)
扫瞄穿透X射线显微镜(Scanning transmission X-ray micros,STXM)
薄板层析(Thin layer chromatography,TLC)
穿透式电子显微镜(Transmission electron micros,TEM)
X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectros,XRF)
X射线显微镜(X-ray micros,XRM) 化学分析和仪器分析
凡主要利用化学原理进行分析的方法称为化学分析法;而主要利用物理学原理进行分析的方法则称为仪器分析法。当然这两者的界限难以截然划清,也有介乎二者之间的方法。
仪器一般指大型仪器,如核磁共振仪(见核磁共振谱)、X射线荧光仪 (见X射线荧光光谱分析法)、X射线衍射仪、质谱仪(见质谱法)、电子能谱仪等。原子发射光谱法和原子吸收光谱法基本上采用湿法预处理,然后在相应仪器中测定,可认为是介于二者之间的方法,也可看作是化学法与仪器法的联合使用。不能认为用到仪器就是仪器分析。例如,重量分析开始于用天平称量样品,末一步再用天平称沉淀重量。
天平是物理仪器,称量是物理过程,但重量分析却是公认的典型化学分析法,原因是重量分析主要靠欲测离子与沉淀剂作用而定量析出沉淀。至于经典法一词,专指重量分析法和容量分析。其范围远狭于化学法。所以经典法仅是化学分析法的一部分,而不是全部。 粗分为无机分析和有机分析两大类
天然产物和工业制品中的无机物,如岩石、矿物、陶瓷、钢铁、合金、矿物酸、烧碱等的分析属无机分析;石油、染料、塑料、食品、合成药物、中草药等的分析属有机分析。简言之,凡碳氢化合物及其衍生物的分析属有机分析,而除上述物质外的分析统属无机分析。不过,无机物中有时夹杂一些有机物质,而有机物也含有无机物质。例如,河水、海水中含有有机物,有些锰矿夹杂有机物,煤含有灰分,石油含有以络合物形式存在的金属,纸张中有无机填充物等。这类物品既用到无机分析,也用到有机分析。
还有一些方法对无机物质和有机物质同样有效,如气相色谱法便是其中之一。样品中一氧化碳、二氧化碳、氢、氮、氧、甲烷、乙烯、水气等在同一柱中,在选择的条件下可逐一分离或分组分离。奥萨特气体分析器也是如此,只是分离的原理不同。
痕量分析是指样品所含的量极为微少。一般在样品中含量多的为主要成分,含量少的为次要成分。E.B.桑德尔认为含量在1%~0.01%的为次要成分。有人认为在10%~0.01%的为次要成分。含量在万分之一(0.01%)以下称为痕量。痕量分析的动向趋于测定愈来愈低的含量,因此出现了超痕量分析,即含量接近或低于一般痕量下限。这名称只是定性的。定量或更明确的名称见下列规定:
痕量 10~10微克/克
微痕量10~10微克/克
纳痕量 10~10微克/克
沙痕量 10~10
微克/克微痕量分析尚另有一种意义,即使用微量分析的称样,而测定其中痕量元素(例如<10微克/克)。为与前述一词区分,后一词应称为微样痕量分析。 ①选择性最高,以至具有专一性,即干扰极少,这样就可以减少或省略分离步骤;
②精密度和准确度最高;
③灵敏度最高,从而少量或痕量组分即可检定和测定;
④测定范围最广,大量和痕量均能测定;
⑤能测定的元素种类和物种最多;
⑥方法简便,即最易操作而不需高度技巧;
⑦经济实惠,即要求费用少而收益大。但汇集所有优点于一法是办不到的,例如,在重量分析中,如要提高准确度,需要延长分析时间(如用重沉淀法纯化沉淀)。因为化学法测定原子量要求准确到十万分之一,所以最费时间。 分析方法要力求简便,不仅野外工作(诸如地质普查、化学探矿、环境监测、土壤检测等)需要简便、有效的化学分析方法,室内例行分析工作也如此。
因为在不损失所要求之准确度和精密度的前提下,方法简便,步骤少,这就意味着节省时间、人力和费用。例如,金店收购金首饰时,是将其在试金石板上划一道(科学名称是条纹),然后从条纹的颜色来鉴定金的成色。这种条纹法在矿物鉴定中仍然采用。
当然,该法不及火试金法或原子吸收光谱法准确,但已能达到鉴定金器之目的。又如,糖尿病人的尿糖量可用特制的含酶试纸进行检验,从试纸的颜色变化估计含糖量的多寡,其方法之简便连患者本人也会使用。另一方面,用原子吸收光谱法虽然也能间接测定尿样中含糖量,但因为不经济而没有被采用。 虽然有不少灵敏的和选择性强(甚至专一)的方法,但是如果欲测元素的浓度接近或低于方法的测定下限,则富集仍不可避免。富集方法很多,如升华、挥发、蒸馏、泡沫浮选(见痕量富集)、吸附(用分子筛、活性炭等)、色谱法、共沉淀、共结晶、汞齐作用、选择溶解、溶剂萃取、离子交换等。
在检出或测定之前,常常需要使欲测(或检出)物质与干扰物质彼此分离。重要的分离方法有蒸馏、溶剂萃取、离子交换、电渗析、沉淀、电泳等,大都与富集方法相同。富集可认为是提高浓度的分离方法。
隐蔽作用(见隐蔽和解蔽)虽不是分离,但其作用使离子失去其正常性质,即令该离子以另一形式存于反应体系中。然而在分析化学中分离之目的无非使干扰离子不再干扰,因此就广义而言,隐蔽及其相反作用解蔽应包括在分离范畴中。在分析化学中采用隐蔽和解蔽作用由来已久。重量分析、光度法、极谱法中均已应用,特别在点滴试验和络合滴定法中使用得更频繁。 取样最重要的要求是有代表性,即取来欲分析的样品须能代表全体。均匀或容易混匀的物质取样自不成问题,气态和液态样品属于这一类。不均匀的固态物质,如矿石和煤炭等应按规定手续取样。否则,分析结果不能代表原物质,徒然浪费人力物力。野外矿石取样多由地质人员进行。所得大样在试验室中由分析人员按一定手续粉碎和缩分到小样。另一方面,有机元素燃烧法分析合成的纯样品则无此问题。
样品溶熔是第二步。溶熔包括溶解和熔融,也称分解。有些样品能溶解于水、酸或混合酸、碱,以及有机溶剂中。上述办法不能溶解的,可改用熔剂熔融。熔剂可分碱性(如碳酸钠)、酸性(如硫酸氢钾)、氧化性(如过氧化钠)和还原性的(如硫代硫酸钠)。如果欲分析的成分较易挥发或熔融温度高,对坩埚腐蚀严重,则可改用烧结,即将颗粒表面部分熔化。史密斯法用氯化铵和碳酸钙(1:8~12)与硅酸盐岩石混合和烧结,以测定其中的碱金属便是一例。有机化合物和生物样品可采用干法或湿法灰化。干法灰化为在充分氧气存在下加热至炭化并逐渐燃烧,或在较低温度用原子氧氧化(低温灰化)。湿法灰化利用氧化性酸(如硝酸、高氯酸、浓硫酸)氧化样品。干法、湿法各有其优缺点,须视样品而定。