定量分析的一般步骤(葛)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,2010-9,*,1,第二章 定量分析的一般步骤,本章主要内容,试样的采集与制备,试样的分解,被测组分的分离与富集,测定方法的选择,分析结果的计算及评价,5,1,2,4,3,6,定量分析过程,第一节 分析试样的采集与制备,分析试样的采集：,从大批物料中采取少量样本作为原始试样，然后再制备能供分析用的最终试样。,根据具体测定需要，,样品状态：气，固，液,样品种类：矿物岩石，生物，金属与合金，食品,遵循代表性原则，系统或随机采样,采样应按照一定的原则、方法进行，可参阅相关的国家标准和各行业制定的标准。,取样的基本原则代表性,取样的基本要求,正确取样应满足要求,：,大批试样（总体）中所有组成部分都有同等的被采集的几率；,根据给定的准确度，采取有次序的和随机的取样，使取样的费用尽可能低；,将,n,个取样单元（如车、船、袋等）的试样彻底混合后，再分成若干份，每份分析一次，这样比采用分别分析几个取样单元的办法更优化。,取样的步骤,必须具有代表性，样品的组成要与被采样的原始物质的组成一样。取样大致分三步：,收集粗样（原始试样）；,将每份粗样混合和粉碎、缩分，减少至适合分析所需的数量；,制成符合分析用的样品,。,取样操作方法,组成比较均匀的物料,组成很不均匀的物料,集气法和富集法；,固体或液体吸附剂采样：是让一定量气体通过装有吸附剂颗粒或溶液的装置，收集挥发性和半挥发性物质；,过滤法采样：用于收集气溶胶中的非挥发性组分。,1.,气体试样,室内甲醛取样示意图,(,一,),取样操作方法,-,组成均匀的物料,建筑尘 建筑工地,冶金尘除尘设备出口处收集,汽车尾气,不同来源降尘采集,燃煤：烟囱出口处,液体试样一般比较均匀，取样单元数可以较少；,当物料的量较大时，应从不同的位置和深度分别采样，混合均匀后作为分析试样，以保证代表性；,液体试样采样器多为玻璃瓶,(,检测试样中的,有机物,),或塑料容器,(,测定试样中微量的,金属元素,),2.,液体试样,液体试样的保存措施有：控制溶液的,pH,值、加入化学稳定试剂、冷藏和 冷冻、避光和密封等以减缓生物作用、水解、氧化还原作用及减少组分的挥发。,根据水的种类不同采样具有多变性：,天然水,河水,上、中、下（大河：左右两岸,和中心线；中小河：三等分，距岸,1/3,处）；,湖水,-,从四周入口、湖心和出口采样；,海水,-,粗分为近岸和远岸；,用水,（饮用、工业用、灌溉）,排放水,生活污水,-,与作息时间和季节性食物种类有关；,工业废水,-,与产品和工艺过程及排放时间有关。,水样,对于较均匀的粉状固体，分装在数量较大的小容器内，可从总体中按有关标准规定随机地抽取部分容器，再采取部分试样混匀即可；,对于金属制品如板材和线材等，由于经过高温熔炼组成一般较均匀，可将许多板（线）对齐横切削一定数量的试样。,3.,固体试样,颗粒大小不等，硬度相差大，组成不均匀，如矿石、煤炭、土壤等。,1.,采样过程（以矿石为例）,过筛,混匀,缩分,分析试样,矿山,取样点,采集量,m,Q,kd,2,破碎,(,二,),取样操作方法,-,组成不均匀的物料,固体样品的破碎、过筛、混匀、缩分,标准筛的筛号及孔径的大小,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。,2.,采样量的确定,平均试样采取量与试样的均匀度、粒度、易破碎度有关，可按切乔特采样公式：,QKd,2,Q,为保留样品的最小质量,(kg),d,为样品中最大颗粒直径,(mm),K,为固体试样特性系数或缩分常数，它由各部门根据经验拟定，通常在,0.05,1,之间，因固体物料种类和性质不同而异。,破碎分为,粗碎、中碎、细碎及研磨,。,过筛时应使试样,全部,通过筛孔。,标准筛号（网目,mesh,）是指一英寸长度的筛网上的筛孔数。,100,目,0.149mm,。,140,目,0.105mm,，,200,目,0.074mm,。,缩分一般采取,四分法,，按经验式确定缩分的次数。,【,例,】,有试样,20kg,，粗碎后最大粒度为,6mm,左右，设,k,值为,-2,，应保留的试样量为多少？若此时要求再破碎至试样粒度不能大于,2mm,，需要继续缩分几次？,其组成因部位和时季不同而有较大差异；,采样应根据需要选取,适当部位,和,生长发育阶段,进行，除应注意有,群体代表性,外，还应有,适时性和部位典型性,；,鲜样分析的样品，应立即进行处理和分析，生物试样中的酚、亚硝酸、有机农药、维生素、氨基酸等在生物体内易发生转化、降解或者不稳定的成分，一般应采用新鲜样品进行分析。,生物试样,20,20,如水稻样品的采集,根系,水稻籽实,一、分解的基本要求,(,分解试剂的选择,),1.,使试样完全分解或有效分解,完全分解,：使试样各组分都进入溶液，无残渣,有效分解,：使试样中待测的组分进入溶液。,2.,与分离方法衔接,第二节 试样的分解,3.,待测组分不应损失（溅失、挥发等）,4.,减免试剂引入待测组分或干扰组分,5.,减免器皿引入正负玷污,6.,对环境友好,7.,快速、简便、成本低,分解试样的注意事项：,被测组分定量分解、定量转移、尽量避免和减少溶剂（熔剂）干扰；,湿法中选择溶剂的原则：,能溶于水的先用水溶解，不溶于水的酸性物质用碱性溶剂，碱性物质用酸性溶剂，还原性物质用氧化性溶剂，氧化性物质用还原性溶剂。,二、试样分解方法的分类,无机物,有机物,溶解：,水溶,（例,(NH,4,),2,SO,4,中含氮量的测定,),酸溶,（,HCl,H,2,SO,4,HNO,3,HF,等及混合酸分解金属、合金、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）,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,测定有机物中的无机元素,湿式分解法：,硝酸和硫酸混合物作为试剂,干式灰化法,微波溶样,传统的加热：,主要依靠热传导、热对流、热辐射的,形式，先加热表面，热量进入内部，耗时。,微波辐射加热：,对物体内部直接加热而达到瞬时加,热和快速升温的效果。,微波密封溶样技术优点：快速；高效；减少试 剂用,量；避免试样中某些挥发组分的损失；可减少分析工作者的劳动 强度；分析检出限低。,第三节 常用的分离、富集方法,分离的,意义,：消除干扰、富集微量待测组分,对分离的,要求,：,干扰组分应减小至不再干扰被测组分的测定；,被测组分在分离过程中的损失要小到可以不计。,常用的分离方法：,沉淀分离法、溶剂萃取法、色谱分离法和离子交换分离法等。,A.沉淀分离法,沉淀分离法是根据溶度积原理，利用某种沉淀剂有选择性 地沉淀一些离子，而另外一些离子不形成沉淀留在溶液中,达到分离的目的。沉淀分离中所用的沉淀剂有无机沉淀剂、有机沉淀剂。痕量组分的分离富集可以采用共沉淀分离法。,对沉淀剂的要求：,要求对欲富集的痕量组分回收率高。,要求共沉淀剂不干扰待富集组分的测定。,B.液,-,液萃取分离法,1.,定义：,利用被分离组分在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，把被分离组分从一种液相（如水相）转移到另一种液相（如有机相）以达到分离的方法。,2.,特点：,仪器设备简单，操作方便，分离效果好。,3.,应用：,既能用于主要组分，也能用于微量组分的分离和富集。如果被萃取的是有色物质，还可以在有机相中比色测定。,分配系数、分配比、萃取效率、分离因素,（,1,）分配系数：分配平衡中的平衡常数,（,2,）分配比：分配平衡时，两相中溶质的总浓度之比,（,3,）萃取效率：,E,由分配比,D,和体积比,V,水,/,V,有,决定。,V,水,/,V,有,一定，,D,，,E,；,D,一定，,V,水,/,V,有,，,E,，但效果不太显著。,当分配比,D,不高时，常采用分几次加入溶剂，多次连续萃取的方法来提高萃取率。,C.色谱分离法,色谱分离法按操作的形式不同，可分为以下几种。,1.,柱色谱,原理：根据溶质,A,在流动相与固定相（纸纤维中吸着的水分）中的分配系数不同，流动相因毛细现象沿纸上升，,K,D,大的前进慢，,K,D,小的上升快，因而溶质得到分离。,2.,纸色谱,固定相,滤纸上的吸附水,流动相,溶剂（乙醇、丙醇、丙酮及与水不相溶的溶剂）,纸层析示意图,溶剂前沿,起始线,（原点）,展开剂,y,x,2,x,1,层析缸,层析纸,3.,薄层色谱法,薄层色谱法是在纸色谱的基础上发展起来的。它是在一平滑的玻璃或合金板上，铺一层厚约,0.25 mm,的吸附剂,(,氧化铝、硅胶、纤维素粉等,),，代替滤纸作为固定相，其原理、操作与纸层析法基本相同。,此法的优点是展开所需时间短，比柱层析和纸层析分离速度快、效率高，斑点不易扩散，因而检出灵敏度可比纸层析高,10,100,倍。薄板负荷试样量大，为试剂纯化分离提供了方便，另外还可以使用腐蚀性的显色剂。,薄层色谱法,利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进行分离的方法。,特点：,分离效率高。,适用于带电荷的离子之间的分离，还可用于带电荷与中性物质的分离制备等。,适用于微量组分的富集和高纯物质的制备,缺点是操作较麻烦，周期长。,D.,离子交换分离法,离子交换分离法应用示例,水的净化,去离子水的制备,阳离子交换柱,阴离子交换柱,混合柱,干扰组分的分离,阴阳离子的分离；相同电荷离子的分离,微量组分的分离富集,【,例,】,重量法测定硫酸根,当有大量,Fe,3+,存在时，产生严重的共沉淀现象而影响测定。用阳离子交换树脂消除,Fe,3+,的干扰，测定流出液中,SO,4,2-,。,被测组分的含量,根据被测组分的含量，选择合适的分析方法。,常量组分,一般采用滴定分析法或重量分析法；当重量分析法和滴定分析法均可采用的情况下，一般采用滴定分析法。,微量组分,采用光度分析法或其它仪器分析法,。,第四节 分析方法的选择,被测组分的性质,根据被测组分的性质，选择合适的分析方法。一般从酸碱性、氧化还原性、能否形成沉淀和络物以及能否形成有色物质等性质来考虑,。,共存组分的影响,在选择分析方法时，必须考虑干扰组分对测定的影响，尽量选择特效性较好的分析方法或者加入掩蔽剂或者控制条件可以消除干扰的方法,。,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,成本,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,第五节 分析结果的计算及表示,待测组分的化学表示形式,以元素形式的含量表示,例：有机物或矿样中的,Fe,、,Cu,、,C,、,H,、,O,、,P,、,N,等,以氧化物形式的含量表示,例：矿石分析中,Fe,2,O,3,、,P,2,O,5,等,以待测组分实际存在形式含量的表示,例：含氮量测定：,NH,3,NO,3,-,N,2,O,5,NO,2,-,N,2,O,3,m,S,样品质量,m,B,待测物质量,m,S,、,监测量,I,化学计量关系,m,B,待测组分含量的表示方法,固体,质量分数,例：,Fe,=0.5643,或,Fe,=56.43%,低含量：,g/g,ng/g,气体,体积百分数,待测组分含量的表示方法,液体,物质的量浓度,mol/L,质量摩尔浓度,mol/kg,质量分数,%,（,m,B,/,m,S,),体积分数,%,（,m,B,/Vs),摩尔分数 （,n,B,/,n,S,),质量浓度,mg/L,ng/L,g/L,等,