地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt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,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整精品课件2,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整精品课件2,1,地球化学分析技术及数据处理,地球化学分析技术及数据处理,2,课 程 安 排,地球化学分析技术简介和进展,14,周,重点地球化学分析技术介绍,58,周,地球化学数据处理,911,周,案例剖析,1214,周,讨 论,1517,周,课程论文,18,周,课 程 安 排,3,参考资料,刘淑萍,.,分析化学实验教程,.,北京,:,冶金出版社,.2004,王秀萍,.,仪器分析技术,.,北京,:,化学工业出版社,.2003,杭州大学化学系分析化学教研室编,.,分析化学手册,(,第一分册,).,北京,:,化学工业出版社,.1997,光谱学与光谱分析,.,北京大学出版社,参考资料刘淑萍.分析化学实验教程.北京:冶金出版社.2004,4,岩石矿物分析编写组,.,岩石矿物分析 第一分册,(,第三版,).,北京,:,地质出版社,.1991,岩石矿物分析编写组,.,岩石矿物分析 第二分册,(,第三版,).,北京,:,地质出版社,.1991,张毂,.,岩石矿物分析,.,北京,:,地质出版社,.1986,王汝成等,.,地球科学现代测试技术,.,南京,:,南京大学出版社,.1999,岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析 第一分册(第三版).北京:,5,李献华,刘颖,涂湘林,等,.,硅酸盐岩石化学组成的,ICP-AES,和,ICP-MS,准确测定,:,酸溶与碱熔分解样品分析方法的对比, J .,地球化学, 2002, 31( 3) : 289,李月芳,姚檀栋,王宁练,等,.,电感耦合等离子体质谱直接测定冰芯样品中痕量铅, J .,岩矿测试, 2001, 20( 1) : 11-14,.,李献华, 刘颖, 涂湘林, 等. 硅酸盐岩石化学组成的ICP,6,陈树榆,孙梅,余明华,等,.,脱线柱预富集,ICP-MS,法测定南极水样中的痕量元素, J .,分析实验室, 2002, 21( 1) : 16-20.,苏文超,胡瑞忠,漆亮,等,.,黔西南卡林型金矿床流体包裹体中微量元素研究, J .,地球化学, 2001, 30( 6) : 512-516.,JAMES C E, NEAL C R, NE ILL J A O, et al. Quant ifying the,plat inum group elements ( PGEs ) and gold in geological samples,using cation exchange pret reatment and ult-rasonic nebulizat ioninductively coupled plasma mass spectrom etry ( USN-ICP-MS ) J . Chem G eol , 1999, 157: 219-234.,陈树榆, 孙梅, 余明华, 等. 脱线柱预富集ICP-MS,7,HASSLER D R, PEUCKER-EHRENBRINK B, RAVIZZA GE. Rapid determ ination of Os isotopic com position by spargingOsO4 into a magnet ic-sector ICP-MS J . Chem Geol , 2000,166 ( 1-2) : 1.,TOWNSEND A T . Enhancedsensit ivity for Os isot ope ratios by,magnet icsector ICP-MS with a capacitive decoupling Pt guard,eletrode J . Fr esenius J Ana Chem , 2000, 367(7) : 614-620.,HASSLER D R, PEUCKER-EHRENBRIN,8,前 言,一、什么是地球化学,前,9,地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是,地质学与化学、物理学,相结合而产生和发展起来的边缘学科。,地球化学主要研究地球,和地质体地质体中元素,及其同位素的,组成、分,布,；研究揭示元素及其,同位素的,迁移、富集,和,分散,规律,；,地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是,10,地球化学分析,的意义,是,地球科学研究中的一个重要组成部分,。分析,数据也是各种地球科学研究成果中的,重要依据。,分析,的成果,直接关系到国家矿产资源的储量计算,也是将来开采,冶炼,设计工作的,重要基础,.,地球化学分析的意义是地球科学研究中的一个重要组成部分。分析数,11,分析,的特点,种类繁多，成分和结构复杂，含量有高有低，要求分析的项目多样,;,称样量变化大；,由于样品的复杂性、多样性和不均匀性，因此，必须有一套特定的样品加工工艺；在分析前将样品制成有代表性的分析试样。,分析的特点种类繁多，成分和结构复杂，含量有高有低，要求分析的,12,早期的地球化学工作者如著名的,克拉克,和,华盛顿,本身就是分析化学家,许多勘查地球化学工作者同时也是分析人员，他们在现场进行样品分析，对分析资料的意义了如指掌，对结果的解释准确恰当,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,13,测试分析技术的发展趋势,20,世纪,60,年代前，地球化学分析主要以传统化学方法为主,70,80,年代，随着,痕量元素,研究的需求和分析技术的进步，多种仪器分析技术得到迅速发展,90,年代以来，,电子计算机,的普遍应用使岩矿分析进入自动化、智能化和信息化时代。,测试分析技术的发展趋势20世纪60年代前，地球化学,14,自动化,智能化,15,x,射线荧光,(XRF),技术的智能化、电感耦合等离子体发射光谱,(ICPAES),的进一步完善与电感耦合等离子体质谱,(I CPMS),的发展，使岩矿分析格局发生重大变化,现代化的,多元素仪器分析,技术已成为主流、包括全部稀土元素在内的许多痕量元素日常分析成为主角,x射线荧光(XRF)技术的智能化、电感耦合等离子体发射光谱(,16,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,17,随着分析技术的深入与扩展，分析的对象已不仅仅是传统的无机固态岩石及矿物，,气、液、流体包体、软物质,、冰心、生物体及化石等都成为地质分析的对象,元素组成、结构测定、形貌观察、形态、价态、同位素、有机成分等都成了岩矿分析的内容,随着分析技术的深入与扩展，分析的对象已不仅仅是传统的无机固态,18,矿物微形貌、形态观察,矿物微形貌、形态观察,19,微区原位分析及元素微区分布特征、同位素比值和年 代学测定等都成了现代地球化学分析的重要组成部分,微区原位分析,已成为地质分析的重要发展方向；同位素分析已成为地质与,环境分析,的新热点,微区原位分析及元素微区分布特征、同位素比值和年 代学测定等都,20,微区原位分析,微区原位分析,21,自动化、智能化,的多元素同时分析技术将成为整体分析,(,主、次、痕量元素,),日常应用的主要手段；无污染的“绿色”分析技术将成为未来测试技术发展的重要前提。,自动化、智能化的多元素同时分析技术将成为整体分析(主、次、痕,22,在分析技术上，,除,常量元素分析外，还要求在同一试样中进行,多种痕量超痕量,组份的定量分析,；,要求,用极少量试样甚至,不破坏样品,的多组份定量分析,；,要求,尽可能的现场分析和原位分析；甚至还要求对地下深部不经采样而进行,遥控分析,以及宇宙天体的采样分析和,遥测,分析等。,在分析技术上，除常量元素分析外，还要求在同一试样中进行多种痕,23,地球化学分析技术发展,的总趋势,力求提高分析方法的,准确度,灵敏度,和分析,速度,;,力求能够进行极少量试样的分析以及进行不破坏试样的分析,;,探索,自动分析和遥控分析的新技术,.,地球化学分析技术发展的总趋势力求提高分析方法的准确度,灵敏度,24,随着地球科学的不断发展，分析对象和分析任务不断扩大和复杂化，从而对岩矿分析工作的要求也日益增多和提高,。,除,常量元素分析外，还要求在同一试样中进行多种痕量超痕量组份的定量分析,；,要求,用极少量试样甚至不破坏样品的多组份定量分析,；,要求,尽可能的现场分析和原位分析；甚至还要求对地下深部不经采样而进行遥控分析以及宇宙天体的采样分析和遥测分析等。,随着地球科学的不断发展，分析对象和分析任务不断扩大和复杂化，,25,样品,加工制备,分解,(,消解,),酸分解,熔融分解,半熔分解,微波分解,稀释定容,AAS,ICP-AES,ICP-MS,XRF,其他方法,测试分析,的基本程序,样品加工制备分解(消解)酸分解熔融分解半熔分解微波分解稀释定,26,分析结果的审查,对照试验（双份平行测定、基本分析和检查分析、应用标准试样或管理试样、采用不同分析方法、外部检查）,全分析结果总和,加入标准试验,分析结果的审查对照试验（双份平行测定、基本分析和检查分析、应,27,学 习 要 求,在学习本课程的过程中,，要了解,和掌握,一些地球化学分析（,包括仪器分析）的基础知识,和基本实验,技能；,掌握相关地质基础理论知识和主要的地球化学测试基本原理,。,是一门实践性很强的课程,.,在教学过程中，必须重视实验课教学,，必要时要亲手进行实验操作（采样、选样、碎样，样品置备，上机等），熟悉操作原理，严格,按规定要求,，培养严谨,的科学实验态度，提高分析问题和解决问题的能力。,学 习 要 求在学习本课程的过程中，要了解和掌握一些地球化学,28,勤思考，多查阅相关资料，学会实验数据的应用和处理,通过实用案例分析，利用所给地球化学数据进行分析，并解释其地质意义,可上台演示，进行讨论。最后完成期末论文,勤思考，多查阅相关资料，学会实验数据的应用和处理,29,第一章,地球化学,样品分析,第一章 地球化学样品分析,30,主要内容,地球化学样品,分析是获取地球化学信息资料的最重要环节。,随着科学技术的不断进步，各种分析仪器也更,先进、复杂、专业,。,地球化学工作者应当掌握地球化学样品,分析原理，,以使野外采样布局和样品采集、分析科学、合理。,、地球化学样品分析的特点和要求,、分析误差及分析质量监控,、地球化学样品分析方法,主要内容地球化学样品分析是获取地球化学信息资料的最重要环节。,31,一、地球化学样品分析的特点和要求,1,、地球化学样品分析常用术语,2,、地球化学样品分析的特点,3,、地球化学样品分析的要求,一、地球化学样品分析的特点和要求1、地球化学样品分析常用术语,32,1,、地球化学样品分析常用术语,检出限,定义为某一分析方法或分析仪器能可靠地测试出样品中某一元素的最小重量或质量（,g,或,n g,）,(,微克或纳克）。,国际分析化学会议,规定，重复分析（,10,次）元素含量产生的讯号相当于,10,倍噪音水平的,试样，其,标准离差三倍,相对应的含量为该方法的检出限。,1、地球化学样品分析常用术语检出限定义为某一分析方法或分析,33,背景噪音随机分布示意图,时间或测定次数,背景噪音随机分布示意图,时间或测定次数,背景噪音,3,倍噪音标准偏差,未检出,检出,检出限,检出限,示意图,背景噪音随机分布示意图时间或测定次数背景噪音随机分布示意图时,34,灵敏度和精确度,分析灵敏度指某一分析方法在一确定条件下能够可靠地,检测出的最低含量,（,egg/g,g/L,或,10-610-12,），有的分析人员称之为,检出下限,。,准确度,指样品分析含量值与样品的真实含量值,接近的程度,精确度又称,精密度,或重现性。,灵敏度和精确度,35,分析,灵敏度,指某一分析方法在一确定条件下能够可靠地检测出的最低,含量,（,g/g g/L,或,10,-6,，,10,-12,），,有的分析人员称之为,检出下限,。,影响因素主要有：,分析方案,仪器性能,待测元素,分析灵敏度指某一分析方法在一确定条件下能够可靠地检测出的,36,精确度与准确度,精确度,Precision,又称精密度或,重现性,。精确度表征平行测量值的相互符合程度。精确度用,相对标准偏差,表示。,RSD %,/C,是,n,次测量的标准偏差，,C,是,n,次测量的算术平均值,化探工作者常用,相对误差,（,RE%,）来衡量分析资料的精确度。,精确度与准确度精确度 Precision,37,准确度,Accuracy,准确度表征,测量值与真实值的符合程度,。,准确度用误差表示。实际分析准确度通过分析,地球化学标准样,（或标准参考物质）来实现。通常用含量值的对数差或相对误差表示：,其中：,C,s,为标准样的推荐值，,C,为,n,次分析该标准样的平均值,准确度 Accuracy,38,准确度与精确度的关系,1,、精确度是保证准确度的,前提,。,2,、精确度高，不一定准确度就高。,准确度与精确度的关系1、精确度是保证准确度的前提。,39,地球化学标准样,标准参考物质是国家标推局或高级实验研究机构联合研制发行的，化学组成经过,多家研究机构实验室、多种方法、多次精密测定,、化学组成均匀、稳定的一组样品。,由国际认可的国际权威机构发行的标准物质称为,国际标样,，由国家标准局发行的标准物质称为,国家一级标样。,GSD,地球化学标准样,40,国家标准样品的分类,我国国家标准样品（即国家标准样品）分为,16,类，按行业类分类，由两位阿拉伯数字组成：,（,01,）地质、矿产成份；,（,02,）物理特性与物理化学特性；,（,03,）钢铁成份；（,04,）有色金属成份；,（,05,）化工产品成份；,（,06,）煤炭石油成份和物理特性；,（,07,）环境化学分析；（,08,）建材产品成份分析；,（,09,）核材料成份分析；（,10,）高分子材料成份分析；,（,11,）生物、植物、食品成份分析；,（,12,）临床化学（,13,）药品；（,14,）工程与技术特性；,（,15,）物理与计量特性；（,16,）其他,国家标准样品的分类我国国家标准样品（即国家标准样品）分为16,41,标准样品的编号,国家实物标准样品的编号为国家实物标准的汉语拼音,“,Guo Jia Shi Wu Biao Zhun,”,中,“,Guo,”“,Shi,”“,Biao,”,三个字的字头作为,国家实物,标准的代号,“,GSB,”,表示，加上,标准文献分类法,的一级类目、二级类目的代号与二级类目范围内的顺序号、年代号相结合的办法组成：,如：,GSB 07-1019-1999,工业固体废弃物无机元素监测标样,，铬渣,标准样品的编号国家实物标准样品的编号为国家实物标准的汉语拼音,42,标准物质的作用,评价性,溯源性,保证性,评价性：,验证、评价、鉴定新技术和新方法,溯源性：,基本测,量单位,绝对法,一级标准物质,标准参考方法,二级标准物质,现场方法,评价和发展现场方法、工作标准物质、日常质量控制,评价和发展标准参考方法、二级标准物质、严格的质量控制,标准物质的传递过程,保证性：,在长期的质量控制中起着保证作用,标准物质的作用评价性 溯源性 保证性评价性：验证,43,2,、,地球化学样品分析的特点,1,采集样品数量大,满足代表性,如,1,：,20,万水系沉积物测量，需要近,8000,件样品,2,分析项目多,如水系沉积物普查，,39-43,种元素,矿区化探，也有,10,多种，包括,主元素，伴生元素、前缘晕元素，尾晕元素等,2、地球化学样品分析的特点1采集样品数量大满足代表性,44,3,样品性质多样,几乎采集了地表一切天然物质：,岩石、土壤、水系沉积物、水、植物、气体,；,环境地球化学还需要采集生物活体、血液、毛发等,样品的制备、预处理、保存十分复杂,4,元素含量变化大,由于元素地球化学分布的不均一性十分明显,元素含量变化可达,十几个数量级,3样品性质多样,45,3,、地球化学样品分析技术的要求,1,）要求较高的,灵敏度和分辨率,2,）要求分析有足够的准确度和精确度,3,）要求分析测试方法有足够大的量程,4,）经济、快速,5,）,多元素同时测定,6,）要求对元素的,赋存状态、价态,的分析,3、地球化学样品分析技术的要求,46,要求较高的,灵敏度,和,分辨率,灵敏度,要求达到,克拉克值,水平，最好低于克拉克值,元素的贫化富集都以地壳丰度为标准,灵敏度由,最终数据报出率,决定，一般要求,90%,以上,，至少在,80%,左右，低于,50%,则不能使用该方法,分辨率,是指样品含量变化引起的分析讯号的变化，,用,S/C,表示。,它反映了分析方法对,微小含量变化,的鉴别能力。,要求较高的灵敏度和分辨率灵敏度要求达到克拉克值水平，最好低于,47,要求分析有足够的准确度和精确度,对于高精度的,理论地球化学,研究，一定要有很高的准确度和精确度。,对于以圈定异常的为目的的勘探地球化学,，,精确度要求高，准确度可降低要求,。,对于,区域地球化学填图,，为便于对比，也,要求有高的准确度,。,准确度和精确度与样品的含量有关,。要求微量元素分析精确度达到常量元素是很困难,的。,表,5-1,要求分析有足够的准确度和精确度对于高精度的理论地球化学研究，,48,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,49,要求分析测试方法有足够大的量程,元素含量变化大，元素含量变化可达十几个数量级,从而要求分析方法要有较大的量程,。,要求分析测试方法有足够大的量程元素含量变化大，元素含量变化可,50,要求经济快速,由于样品数量多，降低每一项的分析成本具有重要的实际意义。,对专门性的研究，如,理论地球化学,研究，高精度的专项分析还是有必要的。,要求经济快速由于样品数量多，降低每一项的分析成本具有重要的实,51,多元素同时测定,同时报出,多元素的含量,能有效地,降低成本,，达到经济快速的要求。,多元素同时分析测试,是地球化学样品分析的,发展趋势,。,多元素同时测定同时报出多元素的含量能有效地降低成本，达到经济,52,要求对元素的赋存状态、价态的分析,不仅要了解元素的总量变化规律，还必须对元素的,赋存状态、价态,有所了解，才能对元素的迁移、沉淀机制有所认识。如：,农业地球化学，关注土壤中的植物易于吸收的活动态（无机盐形式）元素；,环境地球化学，元素的价态也十分重要，如,Cr,3+,是无毒的，而,Cr,6+,是剧毒的。,要求对元素的赋存状态、价态的分析不仅要了解元素的总量变化规律,53,第二节,分析误差及分析质量监控,一误差的性质,1,随机误差,它是采样、制样、分析过程和仪器工作过程中的偶然因素引起的误差,。,2,系统误差,它是有规律因素造成的误差，包括正向或负向的偏离。它常常是不同实验室的工作条件的差别、不同分析方法、不同分析人员间以及同一台仪器不同时间的差异所造成的误差。,第二节 分析误差及分析质量监控 一误差的性质,54,系统误差的可能原因,1,、,沾污和污染。,破碎样品的设备，包装，分析器皿等,钢铁磨盘,，,Fe,、,Co,、,Cr,、,Cu,、,Mo,、,Ti,、,Ni,、,V,、,W,氧化铝陶瓷罐，,Al,、,Cu,、,Fe,、,Ga,、,Li,、,B,、,Ba,、,Co,、,Mn,、,Zn,碳化钨磨球，,Co,、,Ti,、,W,玛瑙磨具，带入污染较小,系统误差的可能原因1、沾污和污染。破碎样品的设备，包装，分析,55,2,、样品制备过程。,主要指上一道工序的残留物、空气中的粉尘等,3,、分析流程。,上一步对下一步的影响，上一个样品对下一个样品的影响,。,4,、仪器的漂移。,如仪器的,“,疲劳,”,、仪器的老化等的影响,5,、样品的物理化学性质。,如结晶物质被打开的情况，微量元素的,“,释放,”,程度,2、样品制备过程。,56,系统误差与随机误差,系统误差,（,Systematic error),某种,固定的,因素造成,的误差,方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差,随机误差,（,Random error),不定的,因素造成的误差,仪器误差、操作误差,过失误差,（,Gross error, mistake),系统误差与随机误差系统误差 （Systematic erro,57,系统误差与随机误差的比较,项目,系统误差,随机误差,产生原因,固定因素，有时不存在,不定因素，总是存在,分类,方法误差、仪器与试剂误差、主观误差,环境的变化因素、主观的变化因素等,性质,重现性、单向性（或周期性）、可测性,服从概率统计规律、不可测性,影响,准确度,精密度,消除或减小的方法,校正,增加测定的次数,系统误差与随机误差的比较项目系统误差随机误差产生原因固定因素,58,系统误差的校正,方法系统误差,方法校正,主观系统误差,对照实验校正（外检）,仪器系统误差,对照实验校正,试剂系统误差,空白实验校正,系统误差的校正方法系统误差方法校正,59,分析测试的质量保证,Quality Assurance (QA),质量评定,质量控制,Standard operating procedure,标准参考物质,试验室内部评定控制图,试验室之间对比联合测试,统计分析,质量保证,实验室各项规章制度,校正,标准化,仪器设备,的维护保养,教育,和训练,分析测试的质量保证 Quality Assur,60,质量评定,样品,测量过程,样品数据,质量评定,合格,/,应用,质量控制,SRM,SRM,数据,QC,样品,QC,样品数据,技术标准,SRM,，,Standard Reference Material,标准参考物质,QC,，,Quality Control,质量控制,质量保证是通过对,标准参考物质,或,质量控制样品,的质量评定来进行的。,质量评定样品测量过程样品数据质量评定合格/应用质量控制SRM,61,实验室内部评定,控制图,Control chart,UCL,上控制线，,UWL,上警戒线，,LWL,下警戒线，,LCL,下控制线,控制图,和,已知,UCL,UWL,LWL,LCL,控制图,顺序,/,时间,中心线,异常,实验室内部评定控制图 Control chartUCL,62,实验室外部的质量评定,主办单位或管理部门制备试验样品（适用于所有范围）。,主办实验室或几个实验室用标准方法测定出试验样品的准确值。,将试验样品当作未知样品，发给各个实验室。,将测试结果汇总到主办单位进行统计分析,实验室外部的质量评定主办单位或管理部门制备试验样品（适用于所,63,比较实验室之间数据的一致性,实验室序号,UCL,LCL,LCL,UCL,平均值控制图,标准偏差控制图,比较实验室之间数据的一致性实验室序号UCLLCLLCLUCL,64,分析测试质量保证的目的,降低测量误差到允许的程度。,为得到可靠的数据尽量减少工作量。,改善实验室之间数据可比性的基础。,提供统计学基础，以作出评价,。,分析测试质量保证的目的降低测量误差到允许的程度。,65,三、地球化学样品分析方法,三、地球化学样品分析方法,66,分析工作的,一般步骤,2,取样,Sampling,3,样品处理,Sample pretreatment,4,测定,Determination,5,计算与评价,Calculation and Evaluation,1,问题的确定,Statement of Problem,分析工作的一般步骤2 取样3 样品处理4 测定5 计,67,分析全过程示例,（生态地球化学）,步 骤,作 用 者,内 容,提出问题,客户,区域土壤生态地球化学,确定分析的任务,客户与分析者,土壤主量及微量元素含量及形态分析,确定分析程序,分析者,土壤样品采集、样品制备、测定,取样,分析者与客户,取具有代表性的样品,样品制备,分析者,混匀、二次取样,测量,分析者,不同的分析方法,数据评价,分析者,实验室对测试数据进行质量评价,结论,分析者,测试数据分析质量结论,报告,分析者向客户,有关测试结果综合报告,分析全过程示例（生态地球化学）步 骤作 用 者内,68,样 品 制 备,岩石、矿石样品：粗碎,中碎缩分细磨至分析粒级；,土壤和水系沉积物样品：干燥筛分磨细至分析粒级；,样 品 制 备岩石、矿石样品：粗碎中碎缩分细磨至分析粒,69,样品加工流程图,样品加工流程图,70,样品加工流程图,样品加工流程图,71,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,四分法缩分,破碎与过筛重复进行直至全部过筛；筛孔的选择以样品处理的难易程度确定，二次取样的量由筛孔径确定。,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分四分法缩分破碎与过筛重复进行,72,植物样：采用风干,植物粉碎机粉碎,灰化（或直接消解）；,生物器官、组织样品：灭菌消毒,干燥,灰化处理；,水和气体：根据测试项目作不同处理,植物样：采用风干植物粉碎机粉碎灰化（或直接消解）；,73,样品预处理,Sample pretreatment,样品预处理的目的：,使样品的状态和浓度适应,所选择的分析技术,样品预处理的依据：,物质性质（生物样品的有机分子或元素等）,干扰情况（是否需要分离等）,测定方法（是否需要富集等）,样品预处理的原则：,防止待测组分的损失,避免引入干扰,样品预处理 Sample pretreatment样品预处理,74,分解试样：溶解、熔融、消解,溶解：,酸溶,（,HCl, H,2,SO,4, HNO,3, HF,等及混合酸分解矿石等）,碱溶（例,NaOH,溶解铝合金分析,Fe,、,Mn,、,Ni,含量）,熔融：,酸熔,（,K,2,S,2,O,7,、,KHSO,4,熔解氧化物矿石）,碱熔,（,Na,2,CO,3,、,NaOH,、,Na,2,O,2,溶解酸性矿物质）,分解试样：溶解、熔融、消解 溶解： 熔融：,75,熔融示例,铬铁矿,Na,2,O,2,熔融,水浸取,CrO,4,2-,Fe,、,Mn,氢氧化物沉淀,高温分解，酸提取,氧瓶燃烧法,消化,测定有机物中的无机元素,湿式消化：硝酸和硫酸混合物作为试剂,干式灰化法,熔融示例铬铁矿Na2O2熔融水浸取CrO42-Fe、Mn氢氧,76,消除干扰,掩蔽,改变干扰物质的反应活性,分离,氧化还原掩蔽法,配合掩蔽,沉淀掩蔽,酸碱掩蔽,沉淀分离,萃取分离,色谱分离,富集（,enrichment,）,：,萃取富集,吸附富集,共沉淀富集,消除干扰 掩蔽 改变干扰物质的反应活性 分离氧化还原掩蔽法沉,77,测定,determination,物质,物质的性质,组分的含量,干扰情况,分析方法,准确度,灵敏度,选择性,适用范围,时间,人力,设备,消耗品,分析方法,用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度,用户,测定 determination 物质物质的性质分析方法准确,78,主要分析方法,样品分析方法基本上分为两大类：,化学分析,仪器分析,主要分析方法样品分析方法基本上分为两大类：,79,化学分析法,chemical analysis,以物质的,化学反应,为基础建立起来的分析方法，,由于化学反应通常是在溶液体系中进行的，,因此这种分析方法被称为,湿法分析,。,待测物,Analyte,+,试剂,Reagent,产物,Product,重量分析法,gravimetry,容量分析法（滴定分析法）,volumetry, titrimetry,化学分析法 chemical analysis以物质的化学反,80,容量法（,VOL,）是利用化学反应达到反应平衡的终点（,等当点,）时所耗去的标准滴定液的体积，根据化学反应方程式来计算出待分析溶液中,待测元素的含量,。,重量法（,GR,）是利用被测元素与某种化学试剂在一定的条件下反应,生成沉淀物,或气化物与其它元素分离，称重来计算元素含量的方法。,容量法（VOL）是利用化学反应达到反应平衡的终点（等当点）时,81,化学分析法,可溶性钡盐中钡含量的测定,(,重量法）：,溶样,稀,H,2,SO,4,BaSO,4,过滤,洗涤,灼烧,计算,Ba%,Fe,3+,还原剂,Fe,2+,K,2,Cr,2,O,7,V,C,称样,硫,-,磷混酸,溶样,m,S,Fe,3+,m,p,称样,HCl,m,S,称重,m,p,铁矿中铁含量的测定（滴定分析法）：,化学分析法可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法）：溶样稀H2SO,82,仪器分析法,instrumental analysis,依据物质的物理性质及物理化学性质建立起来的分析方法，通常使用特殊的仪器。,光学分析法,spectral analysis,电化学分析法,electroanalysis,色谱分离分析法,chromatography,等等,仪器分析法 instrumental analysis,83,激发能,分析试样,传感器件,讯号处理,读出装置,原始样品,样品预处理,仪器分析流程框图（张承亮等，,1989,）,激发能分析试样传感器件讯号处理读出装置原始样品样品预处理仪,84,方法分类 主要分析方法 被测物理性质,光谱分析,发射光谱分析、火焰光度分析 辐射的发射,分子发光分析法、放射分析法,紫外,-,可见分光光度法 辐射的吸收,原子吸收分光光度法,红外光谱法、核磁共振波谱法,比浊法、拉曼光谱法 辐射的散射,折射法、干涉法 辐射的折射,X-,射线衍射法、电子衍射法 辐射的衍射,圆二色谱法 辐射偏振方向的旋转,色谱分析,气相色谱法、液相色谱法,薄层色谱法 两相间的分配,电化学分析 电位法 电极电位,电导法 电导,极谱法、溶出伏安法 电流,-,电压,热分析,热导法、差热分析法 热性质,质量分析,质谱法,质荷比,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,85,ICP,质谱仪,ICP质谱仪,86,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,87,HP-1100,液相色谱仪,HP-1100液相色谱仪,88,X,射线光电子能谱仪,X射线光电子能谱仪,89,X,射线荧光仪,X射线荧光仪,90,UV-vis,光谱仪,UV-vis光谱仪,91,全谱直读发射光谱仪（美）,全谱直读发射光谱仪（美）,92,日立,F-4500,荧光光谱仪,日立F-4500荧光光谱仪,93,扫描俄歇微探针,扫描俄歇微探针,94,四圆,X,射线衍射仪,四圆X射线衍射仪,95,荧光光谱仪,LS-50B,荧光光谱仪LS-50B,96,例：,石灰石中钙的测定,常量成分,(1%),，采用化学分析法（滴定分析法）,石灰石中微量铁的测定,微量成分,(1%),，可采用分光光度法。,例：石灰石中钙的测定,97,例：分光光度法测定微量铁（物理化学方法，,physicochemical method,）。,3,3,2+,桔红色,max,邻二氮菲,例：分光光度法测定微量铁（物理化学方法，physicoche,98,分析方法比较,化学分析法,绝对定量（根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，通过计算得待测组分的量。）,仪器分析法,相对定量（标准工作曲线）,No.,标样浓度,g / L,吸收值,1,5.00,0.045,2,10.0,0.093,3,20.0,0.140,4,30.0,0.175,5,40.0,0.236,6,试样,0.200,问题：仪器分析方法是否要求所依据的化学反应必须反应完全？,分析方法比较化学分析法绝对定量（根据样品的量、反应产物的,99,化学分析与仪器分析方法比较,项目,化学分析法,（,经典分析法,）,仪器分析法,（,现代分析法,）,物质性质,化学性质,物理、物理化学性质,测量参数,体积、重量,吸光度、电位、发射强度等等,误差,0.1 %,0.2 %,1 %, 2%,或更高,组分含量,1 %, 100%,5000K,，重现性好，背景小，谱线简单，安全,1、光 源,135,前三种光源的结构原理，请同学们花,10min,自己看书,（,2,）常用光源,直流电弧,交流电弧,电火花,电感耦合等离子体,前三种光源的结构原理，请同学们花10min自己看书（2,136,直 流 电 弧,电路结构及工作原理：,优点：分析绝对灵敏度高,缺点：重现性差、不宜定量,应用范围：,矿石和矿物的定性定量分析和纯金属中痕量杂质分析,直 流 电 弧,137,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,138,交流电弧,电路结构及工作原理：,优点：稳定性较好，适合定量。操作安全简便，应用广泛,缺点：灵敏度较差，蒸发能力低,应用范围：,稳定性比直流电弧高，操作简便安全，故广泛用于光谱定性、定量分析中，但,灵敏度较差,。,交流电弧电路结构及工作原理：,139,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,140,高压火花,电路结构及工作原理,优点：稳定性好，温度高，可做定量分析,缺点：灵敏度差，背景大,应用范围：,适用于定量分析及难激发元素的测定。,高压火花电路结构及工作原理,141,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,142,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,143,电感耦合等离子体（,ICP,）焰炬,等离子体,：,高度电离状态下的气体,，其空间电荷密度,大体相等,，使整个气体呈,电中性,。,电感耦合等离子体（ICP）焰炬等离子体：高度电离状态下的气体,144,工,作,原,理,工,145,优点：小、干扰小、自吸效应小、准确度高。检出限低，稳定性好、精度高，基体效应,缺点：仪器价格贵,应用范围,:,线性分析范围宽（约,4-5,个数量级），检出限低（,10,-3,10,-4,ug/g,），应用范围广（可测,70,多种元素）及无电极污染等优点,。,故是,AES,法最有前途和竞争力的光源之一,优点：小、干扰小、自吸效应小、准确度高。检出限低，稳定性好、,146,ICP,发射光谱仪,ICP发射光谱仪,147,（,3,）试样引入激发光源的方法,固体试样,溶液试样,气体试样,（3）试样引入激发光源的方法固体试样,148,（,4,）光源的选择,选择原则,从分析元素的,性质,考虑,从分析元素的,含量,考虑,从试样的性质和形状考虑,从分析要求考虑,（4）光源的选择选择原则,149,几种光源性能比较,光源,蒸发,温度,激发,温度,/K,放电,稳定性,应用范围,直流电弧,高,4000,7000,稍差,定性分析，矿物、纯物质、,难挥发元素,的定量分析,交流电弧,中,4000,7000,较好,试样中,低含量组分,的定量分析,火花,低,瞬间,10000,好,金属与合金、,难激发元素,的定量分析,ICP,很高,6000,8000,很好,溶液定量分析,几种光源性能比较光源蒸发激发放电应用范围直流电弧高4000,150,2.,光谱仪,（）棱镜摄谱仪,光路,2. 光谱仪（）棱镜摄谱仪 光路,151,棱镜摄谱仪的性能指标,d,/d,，是两条谱线在焦面上的距离。色散率越大，波长相邻的两条谱线分得越开,分辨率,R,：,R=/,，,指可分辨的两条谱线的平均波长，,指他们的波长差，,R,代表光学系统能正确分辨紧邻两条谱线的能力。,理论分辨率：,R,0,=mt,（,dn/d,）,集光本领：,光学系统传递辐射的能力,棱镜摄谱仪的性能指标d/d，是两条谱线在焦面上的距离,152,（,2,）光栅摄谱仪,光,路,（2）光栅摄谱仪光路,153,地球化学分析技术及数据处理全册配套最完整ppt课件,