仪器分析复习材料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,仪器分析,总复习,第一章:绪言,仪器分析方法的特点,（1）灵敏度高，检出限量低、相对误差较大；,（2）操作简便快速；,（3）需要的试样量少，甚至可以在不损伤样品的情况下进行分析,（4）容易实现自动化。,仪器分析的发展方向,目 标：,快速、准确、自动、灵敏、满足特殊要求。,技术创新和方法创新,满足多组分、复杂组分同时测定时的灵敏度、准确度的要求，提高选择性。,第二章:电化学分析,一,、,电化学分析的特点,电化学方法测量的是待测物的,活度,（,a,）,而不是浓度,；,化学测量的是元素或化合物的某一种价态的,含量,；,进行,价态,及,形态,分析；,研究电子传递过程，尤其在生物体内。,参比电极,指示电极,毫伏计pH计,二,、,电位分析法的分类,1.,直接电位法,通过直接测定试液组装的,电池电动势,来计算待测离子的,活度（浓度）,的一种分析方法。,2.电位滴定法,通过测量滴定过程中,电池电动势的变化,，从而,确定滴定终点,的分析方法。,滴定管,高阻抗毫伏计,指示电极,参比电极,铁芯搅拌棒,试液,电磁搅拌器,在电位滴定终点的判定,以,E/V-V,作图绘制曲线,滴定终点为：,曲线斜率为零的点,E/V,最大,以,E,/V,-V,作图绘制曲线,滴定终点为：,E,/V,为零的点,三,、,指示电极和参比,电极,指示电极：电极电位与待测离子的活度（浓度）,之间符合能斯特方程关系式。,例如：玻璃电极，钙电极,参比电极：在一定条件下，电极的电位恒定不,变，与溶液的组成无关。,例如：饱和甘汞电极、银-氯化银电极,1.甘汞电极（最常用）,Hg,l Hg,2,Cl,2,，KCl(,x,mol/ml,) l l,Hg,2,Cl,2,(s) + 2 e,Hg(s) +2 Cl,-,(Hg,2,Cl,2,/ Hg ),(Hg,2,Cl,2,/ Hg ),-(,0.0592/2,),lg,a,Cl,-,=,(Hg,2,Cl,2,/ Hg ),-,0.0592,lg,a,Cl,-,电势非常稳定，只与,Cl,-,浓度有关，当KCl达到饱和时，称为饱和甘汞电极。,2.银氯化银电极,比甘汞电极而言，可以在非水介质中使用；,温度适用范围宽,60,，甚至在高达,275,时仍可使用。,3. pH玻璃电极,pH,玻璃电极膜电位的产生是由于,溶液中,H,与玻璃,中,Na,的交换作用,用玻璃电极测量溶液的,pH,值时,常采用的定量分析方法为,直接比较法,pH,玻璃电极使用前应在蒸馏水中浸泡,24h,以上，目的是使电极充分,活化,。,溶液中,pH,计算,pH,x,=,pH,s,(,E,x,- E,s,)/0.0592,四,、,离子选择性电极,离子选择性电极是对特定离子,有选择性响应,的一类电极，是电位分析法的,主要部件,。,离子选择性电极的选择性系数可用于,估计,共存离子对待测离子测定产生的,误差,第三章：紫外可见吸收光谱,一、分光光度计的构成,（1）,光源,：提供稳定及一定光强度的复合光辐射。,可见光：钨丝灯、卤钨灯,紫外光区：氘、氢灯,（2）,单色器,：从光源辐射的复合光中分出单色光。棱镜或光栅,（3）,吸收池,：用于盛放分析试样,溶液在此产生光吸收。玻璃或石英材料制成,（4）,检测器,：光信号转换为电信号。光电池、光电管,第三章：紫外可见吸收光谱,对光源的要求及应用范围,光源：提供稳定及一定光强度的复合光辐射。,要求,在使用波长范围内连续可调，,且足够光强度，稳定、寿命长。,适用波长范围,可见光：钨丝灯、卤钨灯（或3801000nm）,紫外光区：氘、氢灯 （185375nm）,二,、,光吸收定律,朗伯定律,比尔定律,朗伯比尔定律,要求掌握通过吸光度、透过率、 摩尔浓度及常用浓度,(mg/L),之间的计算,物质中的颜色是由于选择性吸收了白光中的某些,波长的光所致，即光的,互补性,。,摩尔吸光系数的大小决定于,配合物的性质,，与比,色皿厚度和有色配合物的浓度无关。,透明的有色溶液稀释时，其最大吸收波长的,位置,不移动,，但,吸收峰值降低,。,吸光溶液的,最大吸收波长,与溶液吸收,光程无关,。,宜选用的吸光度读数范围为,0.2,0.8,。,四、紫外-可见分光光度计的类型,单光束,分光光度计,双光束,分光光度计,双波长,分光光度计,五、显色条件的选择,溶液的酸度,显色温度,通过绘制吸光度温度曲线来确定最佳显色温度,显色时间,通过绘制吸光度时间曲线来确定最佳显色时间,配合物的稳定时间,六、紫外-可见分光光度的应用（组分的测定）,1 目视比色法,利用标准色阶或一系列不同浓度的标准溶液与样品溶液进行相同的发色处理，然后把样品溶液与标准溶液的颜色进行比较，以确定样品中待测组分的含量。,2 分光光度法,通过测定标准溶液及样品溶液中待测物质对光的吸收程度，从而求出样品中待测组分的含量。,比较适合有色溶液，而且适合无色溶液（紫外分光光度法）,3. 示差分光光度法,测定多组分样品的定量方法一般有,解联立方程组法,，,双波长分光光度法,，对高含量组分的测定可常用,示差法（示差分光光度法）。,(1) 低浓度示差测量法,取较待测物质,浓度高,的标准溶液调,T=0%,(2) 高浓度示差测量法,取较待测物质,浓度低,的标准溶液调,T=100%,第四章：原子吸收光谱法,一、定义,原子吸收光谱法是基于被测元素,基态,原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收,进行元素定量分析的方法。,二、原子吸收光谱仪器的组成,光源（空心阴极灯）,待测元素,的纯金属、合金或化合物作成,阴极,。,主要操作参数是,灯电流,作用：发射待测元素的,特征谱线,要求：发射的共振辐射的半宽度要,明显小于,吸收线的半宽度、且辐射,强度大,、,背景低,，低于共振辐射强度的,1%,。,影响谱线宽度的最主要因素是,热变宽,。,二、原子吸收光谱仪器的组成,2. 原子化器,火焰法,提高温度有利于原子化，但,并非越高越好,石墨炉方法,惰性气体的作用：保护管子，带走,气化物质,主要缺点：,精密度低,3. 单色器,棱镜：光的折射,光栅：光的干涉和衍射,4.检测系统,光电倍增管,测量的方式是,峰值吸收,，以,吸光度值,反映其大小。,三、原子吸收光谱的主要的操作条件,分析线,：在没有干扰线的情况下，选择元素的共振线作为分析线。,狭缝宽度,：在消除其他谱线干扰, 允许的最大狭缝宽度为应选择的合适的狭缝宽。,灯电流,：选择灯电流时，应在保持稳定和有合适的光强输出的情况下，尽量选用较低的工作电流。,原子化条件,：,火焰：燃气与助燃气的种类及其比例的调节，燃烧器位置的调节。,石墨炉（无火焰）：石墨炉升温程序（干燥、灰化、原子化、净化）。,四、原子吸收光谱与紫外-可见分光光度的比较,相同：基于物质对紫外、可见,光的吸收,吸收物质不同,原子吸收光谱：,基态原子,蒸气,紫外,-,可见分光光度：,溶液中的,分子,或,离子,谱线外观不同,原子吸收光谱：,线状,光谱,紫外,-,可见分光光度：,带状,光谱,五、谱线及干扰,共振吸收线,电子,吸收,一定能量从,基态跃迁到能量,最低,的激发态,时所产生的,吸收谱线,。,共振发射线,电子从,第一激发态,跃回到,基态,时，所,发射,出,同样频率,的光辐射。,干扰消除：,物理干扰：,标准加入法,来消除。（基体干扰）,电离干扰：用消电离剂,(,KCI,),。,一、原子发射光谱的产生,气态,原子外层电子,激发产生的辐射,原子发射光谱是,线状,光谱。,二、激发方式,光源的作用是提供,试样蒸发，发射发光,所需要的能量,激发方式,电致激发：直流电弧,/,交流电弧,/,高压电火花,/,ICP,热致激发,光致激发等,第五章: 原子发射光谱分析,三,、,光谱分析,(一)光谱定性分析,铁谱图比较法,(二) 光谱半定量分析,谱线黑度比较法,(三)光谱定量分析,依据,在没有自吸收的情况下，发射谱线的强度与被测元素的浓度成,正比,，这是光谱,定量分析,的依据。,常用方法,三标准试样法,内标法,四、光谱定量分析工作条件的选择,（1）光谱仪,（2）光源,（3）狭缝,（4）内标元素和内标线,（5）光谱缓冲剂 ：用来抵偿试样组成变化的影响,（6）光谱载体：一般为一些化合物、盐类碳粉等。,第六章:色谱分析,一、色谱法的最大的特点,具有,分离与分析,两种功能,。,二、色谱分析的分类 按两相状态分类,1. 流动相,（1）气体为流动相的色谱称为气相色谱,(GC),（2）液体为流动相的色谱称液相色谱,（LC）,2. 固定相,（1）利用组分在吸附剂（固定相）上的,吸附能力,强弱不同而得以分离的方法，为吸附色谱法。,（2）利用组分在固定液（固定相）中,溶解度,不同而达到分离的方法为分配色谱法。,三、,气相色谱和液相色谱的流动相所起的作用及其分析对象,流动相所起的作用,气相色谱流动相为气体，只参与组分的传送；,液相色谱流动相为液体，不仅参与组分的传送，还参与组分的分离,分析对象,气相色谱仅能分析在操作温度下能气化而不分解的物质。大约,20%,的有机物能用气相色谱分析,液相色谱非常适合分子量较大、难气化、不易挥发或对热敏感的物质、离子型化合物及高聚物的分离分析，大约占有机物的,70,80%,。,四,、,色谱流出曲线及有关术语,（1）死时间 t,M,（2）保留时间 t,R,（3）相对保留值 r,i,s,= t,Ri,/ t,Rs,= V,Ri,/ V,Rs,（4）选择性因子,= t,Ri,/ t,Rs,气液色谱中保留值反映物质分子间的相互作用力为,组分和固定液,。,气固色谱中保留值反映物质分子间的相互作用力为,组分和固体吸附剂,。,固定相,极性大,于流动相极性称为,正相,色谱法,五、塔板理论,n = L / H,色谱柱的柱效随理论塔板数n的增加而增加，随板高H的增大而减小。,n与半峰宽及峰底宽的关系式为：,n = 5.54(t,R,/ W,1/2,),2,= 16 (t,R,/ W),2,实际常用有效塔板数n,有效,表示柱效：,n,有效,= 5.54(t,R,/ W,1/2,),2,= 16 ( t,R,/ W),2,有效板高 ： H,有效,= L / n,有效,六、速率理论,理论塔板高 H = A + B / u + C u,分子扩散与载气流速成反比，为了提高柱效，要提高流速,传质阻力与载气流速成正比，流速加大，不利于提高柱效率,为了得到最佳柱效，寻找一个最佳流速时对应的板高（,H,）最小值。,七、分离度（R）,R = 2 (t,R2,- t,R1,) /（ W,1,+W,2,）,R1,时，两峰有部分重叠；,R=1,时，分离程度可达,98%,；,R=1.5,时，分离程度可达,99.7%,。,通常用,R=1.5,作为相邻两组分已完全分离的标志。,八、定量计算方法,归一化法,要求所有组分流出，并检测到,Pi (%) = (m,i,/ m) 100,=,A,i,f,i,/ (A,1,f,1,+ A,2,f,2,+,+,A,n,f,n,) ,100,要求会计算,2.,内标法,选择一种与样品性质相近的,纯物质,作为内标物，加入到准确称量的试样中，然后进行色谱分析，测量样品中被测物和内标物的,峰面积,，从而求出被测组分的含量。,九,、色谱仪的基本构造,气相色谱,气路系统,进样系统,分离系统,检测系统,数据处理系统,温度控制系统,高效液相色谱,高压输液系统,进样系统,分离系统,检测系统,数据处理系统,（一般在室温或接近室温进行）,十、检测系统,1.,气相色谱的主要检测器：主要为微分型检测器,（1）,浓度,敏感型检测器：,响应值取决载气中组分的,浓度,热导检测器(,TCD,) H,2,电子捕获检测器(,ECD,) N,2,（2）,质量,敏感型检测器：,取决于组分在单位时间内加入检测器的,质量,氢火焰离子检测器(,FID,),火焰光度检测器(,FPD,),2.高效液相色谱的主要检测器,（1）紫外可见光检测器,根据光的吸收程度,（2）示差折光(折光指数)检测器,溶有样品的流动相和流动相本身之间的光折射率之差。,（3）荧光检测器,荧光的强度与入射光强度、样品浓度成正比。,（4）蒸发激光散射检测器(ELSD),光散射程度取决于溶质的颗粒的粒度和数量，从而,进行定量。,（4）梯度洗脱装置,使不同极性的流动相液体混合均匀。,十一、,气相色谱法和液相色谱法测定的适用对象,气相色谱仅能分析在操作温度下能气化而不分解的物质，只有大约20%的有机物能用气相色谱分析。,液相色谱则不受样品挥发度和热稳定性的限制，适合分子量较大、难气化、不易挥发或对热敏感的物质、离子型化合物及高聚物的分离分析，大约占有机物的70 -80%。,