1、關(guān)于儀器分析,為什么要學(xué)習(xí)儀器分析？ 專業(yè)基礎(chǔ)； 考證需要； 工作需要。 儀器分析簡介 儀器分析是分析化學(xué)的一部分，分析化學(xué)包括化學(xué)分析和儀器分析。化學(xué)分析是指利用化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)計(jì)量關(guān)系來確定被測物質(zhì)含量的一類分析方法，測定時(shí)使用化學(xué)試劑、天平以及玻璃器皿，如滴定管、吸量管、燒杯、漏斗、坩堝等等。 儀器分析是根據(jù)物質(zhì)的物理和化學(xué)等性質(zhì)來獲得物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的信息。儀器分析測量時(shí)使用各種價(jià)格較貴的特殊儀器，故稱為儀器分析。,儀器分析學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容？ 紫外-可見分光光度法 原子吸收分光光度法 電位分析法 氣相色譜分析法 自學(xué)高效液相色譜法、離子色譜法、紅外吸收等光譜法 2. 儀器分析怎

2、么學(xué)？ 以理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，注重實(shí)驗(yàn)操作。 認(rèn)真聽課，積極思考，課后復(fù)習(xí)，認(rèn)真完成作業(yè)。 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真聽講解，仔細(xì)操作，及時(shí)詢問，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,關(guān)于儀器分析,儀器分析教學(xué)要求與考查方式,平時(shí)作業(yè)10%（不少于5次） 實(shí)驗(yàn)30%（6-7次） 期末考查60%（第20周）,緒論,0.1 儀器分析法及其特點(diǎn) 儀器分析法是以測量物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法.由于這類方法通常要使用比較特殊的儀器,因而稱之為“儀器分析”。 特點(diǎn)： 操作簡便而快速，特別是對于含量低的組分的測定。 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。 能提供化學(xué)分析法難以勝任的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組分價(jià)態(tài)、元素在微區(qū)的空間分布等諸多信息。,局限

3、性： 準(zhǔn)確度不夠高，但對于低含量的組分已完全滿足要求。 儀器分析之前，通常需要用化學(xué)法對試樣進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行儀器分析一般都要用化學(xué)法對試樣進(jìn)行定量工作曲線校準(zhǔn)，而很多標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)卻需要用化學(xué)分析法進(jìn)行準(zhǔn)確含量的測定。所以，化學(xué)分析方法與儀器分析方法不可分隔。,0.2 儀器分析基本內(nèi)容和分類,光學(xué)分析法：利用物質(zhì)的光化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析的一類方法?？煞譃樵游展庾V法、紫外及可見吸收光譜法，紅外吸收光譜法、核磁共振波譜法。 電化學(xué)分析法：利用物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析的一類方法。 電導(dǎo)法，電位滴定法，電位分析法，庫侖分析法。 色譜分析法：利用物質(zhì)在兩相間的分配不同進(jìn)行分離分析，可分為氣相色譜法，高效液相色

4、譜法，離子色譜法。 其他分析法：質(zhì)荷比，質(zhì)譜法。,分析儀器的組成,儀器分析測定時(shí)使用各種類型的分析儀器。分析儀器自動(dòng)化程度越高，儀器越復(fù)雜，然而不管分析儀器如何復(fù)雜，一般它們均由信號發(fā)生器、檢測器、信號處理器和讀出裝置四個(gè)基本部分組成.,0.3 發(fā)展中的儀器分析 方法的創(chuàng)新. 靈敏度,選擇性和準(zhǔn)確度在不斷的提高.選擇性檢測技術(shù)和多組分同時(shí)分析技術(shù)成為當(dāng)前研究的主要課題. 分析儀器的智能化. 新型動(dòng)態(tài)分析檢測和非破壞性檢測 多種方法的聯(lián)合使用 擴(kuò)展時(shí)空多維信息.,1紫外-可見分光光度法,比色分析法：利用比較待測溶液的本身的顏色或加入試劑后呈現(xiàn)的顏色的深淺來測定溶液中待測物質(zhì)的濃度的方法就稱為比色

5、分析法 分光光度法：應(yīng)用分光光度計(jì)，根據(jù)物質(zhì)對不同波長的單色光的吸收程度不同而對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法稱為分光光度法。 特點(diǎn)：靈敏度高；具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度；設(shè)備和操作簡單，價(jià)格低廉，分析速度快；應(yīng)用廣泛。,分光光度計(jì),1紫外-可見分光光度法,1.1 基本原理 1.1.1 光的基本特性: 波粒二象性. 光是一種電磁波，具有波動(dòng)性和離子性。 電磁波譜：將各種電磁波（光）按其波長或頻率大小順序排列畫成的圖表，則稱該圖表為電磁波譜。,單色光 ：具有同一波長的光。 復(fù)合光：含有多種波長的光，如白光。 紫外光：波長小于400nm的光 可見光 ：能被肉眼感覺到的光400780nm 紅外光：波長大于780

6、nm的光 互補(bǔ)光：按一定強(qiáng)度混合可得到白光，如綠色光與紫色光，藍(lán)色光與黃色光。,1.1.2 物質(zhì)對光的選擇性吸收 1.1.2.1 物質(zhì)顏色的產(chǎn)生 白光通過某透明溶液時(shí)顏色變化出現(xiàn)三種情況: 無色, 黑色, 互補(bǔ)色.,KMnO4,K2CrO4,1.1.2.2 物質(zhì)的吸收光譜曲線 光吸收曲線,吸光度,波長/nm,1.1.3 光吸收定律 1.1.3.1 朗伯-比爾定律 A=Kbc A為吸光度, K 為比例常數(shù), b為溶液液層厚度(光程長度), c為溶液濃度. 透射比,0,tr,b,c,百分透射比: T= tr / 0 透射比倒數(shù): 1/T= 0 / tr 吸光度: lg (0 / tr) =A 光吸

7、收越多，透射比越小，吸光度越大。,1.1.3.2吸光系數(shù) A=Kbc 其中, K 為吸光系數(shù) 摩爾吸光系數(shù) A= bc,1.1.3.3吸光度的加和性 A總= A1+A2+ An 1.1.3.4 偏離光吸收定律的主要因素 入射光的非單色性 溶液的化學(xué)因素 比爾定律的局限性,1.2紫外可見分光光度計(jì),1.2.1 儀器的基本組成部件,光源,單色器,樣品吸收池,檢測器,信號顯示系統(tǒng),1.2.1.1 光源 可見光光源: 鎢燈、 鹵鎢燈 紫外光光源: 氫、氘、氙放電燈等 1.2.1.2 單色器 單色器,狹 縫,色散元件,透鏡系統(tǒng),棱 鏡,反射光柵,1.2.1.3 吸收池 比色皿 玻璃吸收池、石英吸收池 使

8、用注意事項(xiàng)：,1.2.1.4 檢測器 常用檢測器:光電池、光電管、光電倍增管等。,透明金屬膜,金屬集電極,半導(dǎo)體,基體,光電管,1.2.2紫外-可見分光光度計(jì)的類型,按使用波長分: 可見分光光度計(jì) 400780nm 紫外可見分光光度計(jì) 2001000 nm 按光路: 單光束分光光度計(jì) 雙光束分光光度計(jì) 按波長數(shù): 單波長分光光度計(jì) 雙波長分光光度計(jì) 1.2.2.1單光束分光光度計(jì)(721 722) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低，適用于定量分析。不足之處是誤差較大。,一束光,1.2.2.2 雙光束分光光度計(jì),特點(diǎn)：能連續(xù)改變波長，自動(dòng)比較樣品及參比溶液的透光強(qiáng)度，自動(dòng)消除光源強(qiáng)度所引起的誤差。,1.2

9、.2.3 雙波長分光光度計(jì),1,2,特點(diǎn)：不僅能測定高濃度試樣、多組分試樣，并能測定渾濁試樣。日本島津UV-300 UV365,1.2.3常用紫外-可見分光光度計(jì)的使用,1.2.3.1 721型可見分光光度計(jì) 調(diào)節(jié)器： 選擇波長 電位器：調(diào) 0%T電位器：調(diào) 吸收池拉桿：將吸收池送入光路 靈敏度選擇鈕 ：調(diào)靈敏度 電源開關(guān)：提供穩(wěn)壓電源 吸收池暗箱蓋：接光路閘門，只有調(diào)和測量時(shí)才關(guān)暗箱蓋。 顯示電表：標(biāo)有透射比和吸光度，測量時(shí)通常讀取吸光度的數(shù)值。,使用方法： 接通電源開關(guān)，打開樣品室暗箱蓋，使電表指針處于“”位。預(yù)熱分鐘，再選擇波長和靈敏度檔，調(diào) 蓋上樣品室蓋，拉動(dòng)吸收池拉桿，使參比溶液池置

10、于光路上，調(diào)節(jié)“”調(diào)節(jié)器，使電表指針指在。 重復(fù)開蓋調(diào)零、關(guān)蓋調(diào)T100% 關(guān)蓋、拉桿、讀數(shù)后開蓋 清洗吸收池 關(guān)電,實(shí)驗(yàn)一、分光光度計(jì)的使用及光吸收曲線的繪制,儀器分析課件實(shí)驗(yàn)一 分光光度計(jì)的使用.doc,1.3 可見分光光度法實(shí)驗(yàn)技術(shù),1.3.1 樣品的制備 光譜分析通常是在溶液中進(jìn)行，固體樣品要轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?。如KMnO4水溶液 無機(jī)試樣要轉(zhuǎn)變?yōu)樗芤?，不能溶于水的轉(zhuǎn)變?yōu)樗崛芤?，或采用熔融法。如銅用稀硝酸溶解。 有機(jī)樣品用有機(jī)溶劑溶解或抽提后，配成適于測定的濃度范圍。 所用的溶劑應(yīng)在測定波長下沒有明顯的吸收，揮發(fā)性小，不易燃，無毒性，價(jià)格便宜。,1.3.2 顯色條件的選擇,許多物質(zhì)本身無色或

11、顏色很淺，對可見光不產(chǎn)生吸收或吸收不大，必須事先通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理，使該物質(zhì)轉(zhuǎn)變成有色化合物，再進(jìn)行光度測定。 將待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)稱為顯色反應(yīng)。 與待測組分形成有色化合物的試劑稱為顯色劑。,1.3.2.1 顯色反應(yīng)與顯色劑,顯色反應(yīng)可為氧化還原反應(yīng)，配位反應(yīng)，或兼有上述兩種反應(yīng)，配位反應(yīng)最為普遍。 同一種化合物可與多種顯色劑反應(yīng)生成不同有色物質(zhì)。選擇原則是： 選擇性好。一種顯色劑最好只與一種被測組分起顯色反應(yīng)。 靈敏度高。生成的有色化合物摩爾吸光系數(shù)大。 生成的化合物組成恒定，性質(zhì)穩(wěn)定。 如果顯色劑有色，要求有色化合物與顯色劑之間的顏色差別大。 顯色條件易于控制。,常用顯色劑：,

12、無機(jī)顯色劑： 鐵 硫氰酸鹽： 鉬 鎢 鈮,紅,橙,黃,黃,氨水：,銅,鈷,鎳,藍(lán),紅,紫,有機(jī)顯色劑： 與金屬離子形成的配合物穩(wěn)定性、靈敏度和選擇性都比較高，種類也較多。 磺基水楊酸：Fe2+ 鄰菲羅啉：Fe2+ , Cu2+ 丁二酮肟：Ni 結(jié)晶紫：Ca 孔雀綠：Ca 二甲酚橙：Nb, Pb2+,1.3.2.2 顯色條件的選擇,顯色劑用量：適當(dāng)過量。 2. 溶液酸度：通過實(shí)驗(yàn)確定合適的酸度。 酸度不同，生成的配合物顏色不同 酸度過高，降低配合物的穩(wěn)定性 酸度變化，顯色劑的顏色可能發(fā)生變化。 酸度過低，破壞有色配合物。,A,A,A,3. 顯色溫度：不同的顯色反應(yīng)對溫度要求不同，大多數(shù)在常溫下進(jìn)

13、行。有些反應(yīng)必須在較高溫度下進(jìn)行。如硅鉬藍(lán)法測微量硅。 4. 顯色時(shí)間：包括顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。,A,T,T1,T2,1.3.3 測量條件的選擇,1.3.3.1 測定波長的選擇 根據(jù)被測組分的吸收曲線，選擇最大吸收波長max作為入射光波長，這樣靈敏度高，測量精度高。當(dāng)有干擾存在時(shí)，可以選擇曲線中其他波長進(jìn)行測定（曲線平坦處）。,A,max,噻菌靈光吸收曲線,1.3.3.2 參比溶液的選擇,測量吸光度時(shí)，入射光的反射，以及溶劑、試劑等對光的吸收會(huì)造成透射光通量的減弱。 為使光能量的減弱僅與溶液中待測物質(zhì)的濃度有關(guān)，需要選擇合適組分的溶液作參比溶液。目的是消除干擾，抵消吸收池和試劑對入射光的吸收。

14、,參比溶液種類：,溶劑參比：當(dāng)試樣溶液中，僅有待測組分與顯色劑的反應(yīng)產(chǎn)物有吸收時(shí)，可采用溶劑作參比溶液。(如氨水作顯色劑測定銅離子濃度,用水作參比.) 試劑參比：如果顯色劑或其他試劑在測定波長有吸收，此時(shí)應(yīng)采用試劑參比溶液。按顯色反應(yīng)相同條件，只是不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。(結(jié)晶紫測鈣),水與結(jié)晶紫,水與結(jié)晶紫,含鈣,試液參比：將試液與顯色溶液作相同處理，只是不加顯色劑。,不加顯色劑,2. 褪色參比：在顯色液中加褪色劑，使已顯色的產(chǎn)物褪色，褪色后的溶液作參比溶液。,1.3.3.3 吸光度測量范圍的選擇,實(shí)踐證明只有當(dāng)待測溶液濃度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，由儀器測量引起的相對誤差才比

15、較小，而在A=0.434時(shí)，相對而言誤差達(dá)到最小。 實(shí)際工作中，一般將吸光度控制在0.20.8范圍。為了使測量的吸光度在測量的范圍內(nèi)，可以調(diào)節(jié)被測溶液的濃度使用厚度不同的吸收池等方法來達(dá)到目的。,1.3.4 共存離子的干擾和消除方法,干擾離子的影響 共存離子本身具有顏色， 如Fe3+、Ni2+ 、 Co2+ 、 Cu2+ 、 Cr3+等的存在影響被測離子的測定。 共存離子與顯色劑或被測組分反應(yīng)，使顯色劑或被測組分的濃度降低，妨礙顯色反應(yīng)的完成，導(dǎo)致結(jié)果偏高。 共存離子與顯色劑反應(yīng)生成有色化合物或沉淀，導(dǎo)致測量結(jié)果偏高。,2、干擾的消除方法： 控制溶液的酸度：以磺基水楊酸測定Fe3+時(shí)，消除Cu

16、2+干擾。 加入掩蔽劑掩蔽干擾離子。要求不產(chǎn)生新的干擾。常用掩蔽劑：KCN、NH4F酒石酸、草酸、檸檬酸、抗壞血酸。 改變干擾離子的價(jià)態(tài)以消除干擾。用鉻菁S顯色Al3+時(shí)，消除Fe3+干擾。 選擇合適的入射光波長消除干擾。 選擇合適的參比溶液。 分離干擾離子。,1.3.5.1單組分樣品的分析 單組分樣品，在最大吸收波長處，選用適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海瑴y量試樣的吸光度，用工作曲線法或比較法求得分析結(jié)果。 工作曲線法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）： 制作方法:配制四個(gè)以上濃度不同的待測組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以空白溶液為參比溶液，在選定的波長下，分別測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上繪制

17、曲線，此曲線即為工作曲線。,1.3.5 定量方法,1. 工作曲線法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）：,0.1,0.5,0.3,1,3,5,7,9,濃度,A,在測定樣品時(shí)，應(yīng)按相同的方法制備待測試液，在相同測量條件下測量試液的吸光度，然后在工作曲線上查出待測試樣濃度。 為了保證測定準(zhǔn)確度，要求標(biāo)樣與試樣溶液的組成保持一致，待測試液的濃度應(yīng)在工作曲線線性范圍內(nèi)，最好在工作曲線中部。 工作曲線應(yīng)定期校準(zhǔn)，如果實(shí)驗(yàn)條件變動(dòng)，工作曲線應(yīng)重新繪制。 如果實(shí)驗(yàn)條件不變，那么每次測量只要帶一個(gè)標(biāo)樣，校驗(yàn)一下實(shí)驗(yàn)條件是否符合，就可直接用此工作曲線測量試樣的含量。,工作曲線法定量注意事項(xiàng):,這種方法是用一個(gè)已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液（Cs

18、），在一定條件下，測得其吸光度As，然后在相同條件下測得試液CX的吸光度AX ；試樣、標(biāo)準(zhǔn)溶液完全符合朗伯-比爾定律，則 使用這方法要求： CX與Cs濃度應(yīng)接近，且都符合吸收定律。比較法適于個(gè)別樣品的測定。,2 比較法,CX =,AX,As,Cs,（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液對純水要求比較高，配制用水在沒有注明其他要求時(shí)，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級水的規(guī)格。 （2）配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所用試劑的純度應(yīng)在分析純以上。 （3）配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所用試劑的濃度都比較低，常以ug/mL 或mg/mL 表示。應(yīng)先配成比使用的濃度高13個(gè)數(shù)量級的濃溶液作為儲(chǔ)務(wù)液，臨用前再進(jìn)行稀釋。為了保證一定的準(zhǔn)確度，稀釋倍數(shù)高時(shí)應(yīng)采取逐級稀釋的做法。,1.3.6 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制,（4）必須注意選用合適的容器保存溶液，防止存放過程中由于容器材料溶解可能對標(biāo)準(zhǔn)溶液造成的污染，有些金屬離子標(biāo)準(zhǔn)溶液宜在塑料瓶中保存。 （5）微量組分測定用標(biāo)準(zhǔn)溶液在常溫下保存期一般為兩個(gè)月，當(dāng)出現(xiàn)沉淀或顏色有變化時(shí)，應(yīng)重新配制，切不可將就使用。,磺基水楊酸法 : 磺基水楊酸與Fe3+ 在酸性介質(zhì)中（pH23）生成物紅色配合物，其溶液在520nm有最大吸收峰，摩爾吸光系數(shù)為1.6103 Lmol-1 cm-1 ，可用工作曲線法進(jìn)行測定。,1.3.7 可見分光光度法應(yīng)用示例 1.3.7.1 可見分光光度法測定微量鐵,1,10-鄰二氮菲與二價(jià)鐵離子在pH