关于仪器分析,为什么要学习仪器分析？ 专业基础； 考证需要； 工作需要。 仪器分析简介 仪器分析是分析化学的一部分，分析化学包括化学分析和仪器分析。化学分析是指利用化学反应及化学计量关系来确定被测物质含量的一类分析方法，测定时使用化学试剂、天平以及玻璃器皿，如滴定管、吸量管、烧杯、漏斗、坩埚等等。 仪器分析是根据物质的物理和化学等性质来获得物质的组成、含量、结构以及相关的信息。仪器分析测量时使用各种价格较贵的特殊仪器，故称为仪器分析。,仪器分析学习哪些内容？ 紫外-可见分光光度法 原子吸收分光光度法 电位分析法 气相色谱分析法 自学高效液相色谱法、离子色谱法、红外吸收等光谱法 2. 仪器分析怎么学？ 以理论学习为基础，注重实验操作。 认真听课，积极思考，课后复习，认真完成作业。 预习实验，认真听讲解，仔细操作，及时询问，独立完成实验报告。,关于仪器分析,仪器分析教学要求与考查方式,平时作业10%（不少于5次） 实验30%（6-7次） 期末考查60%（第20周）,绪论,0.1 仪器分析法及其特点 仪器分析法是以测量物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法.由于这类方法通常要使用比较特殊的仪器,因而称之为“仪器分析”。 特点： 操作简便而快速，特别是对于含量低的组分的测定。 易于实现自动化和智能化。 能提供化学分析法难以胜任的物质的结构、组分价态、元素在微区的空间分布等诸多信息。,局限性： 准确度不够高，但对于低含量的组分已完全满足要求。 仪器分析之前，通常需要用化学法对试样进行预处理，进行仪器分析一般都要用化学法对试样进行定量工作曲线校准，而很多标准物质却需要用化学分析法进行准确含量的测定。所以，化学分析方法与仪器分析方法不可分隔。,0.2 仪器分析基本内容和分类,光学分析法：利用物质的光化学性质进行分析的一类方法。可分为原子吸收光谱法、紫外及可见吸收光谱法，红外吸收光谱法、核磁共振波谱法。 电化学分析法：利用物质的电化学性质进行分析的一类方法。 电导法，电位滴定法，电位分析法，库仑分析法。 色谱分析法：利用物质在两相间的分配不同进行分离分析，可分为气相色谱法，高效液相色谱法，离子色谱法。 其他分析法：质荷比，质谱法。,分析仪器的组成,仪器分析测定时使用各种类型的分析仪器。分析仪器自动化程度越高，仪器越复杂，然而不管分析仪器如何复杂，一般它们均由信号发生器、检测器、信号处理器和读出装置四个基本部分组成.,0.3 发展中的仪器分析 方法的创新. 灵敏度,选择性和准确度在不断的提高.选择性检测技术和多组分同时分析技术成为当前研究的主要课题. 分析仪器的智能化. 新型动态分析检测和非破坏性检测 多种方法的联合使用 扩展时空多维信息.,1紫外-可见分光光度法,比色分析法：利用比较待测溶液的本身的颜色或加入试剂后呈现的颜色的深浅来测定溶液中待测物质的浓度的方法就称为比色分析法 分光光度法：应用分光光度计，根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法称为分光光度法。 特点：灵敏度高；具有相当的准确度；设备和操作简单，价格低廉，分析速度快；应用广泛。,分光光度计,1紫外-可见分光光度法,1.1 基本原理 1.1.1 光的基本特性: 波粒二象性. 光是一种电磁波，具有波动性和离子性。 电磁波谱：将各种电磁波（光）按其波长或频率大小顺序排列画成的图表，则称该图表为电磁波谱。,单色光 ：具有同一波长的光。 复合光：含有多种波长的光，如白光。 紫外光：波长小于400nm的光 可见光 ：能被肉眼感觉到的光400780nm 红外光：波长大于780nm的光 互补光：按一定强度混合可得到白光，如绿色光与紫色光，蓝色光与黄色光。,1.1.2 物质对光的选择性吸收 1.1.2.1 物质颜色的产生 白光通过某透明溶液时颜色变化出现三种情况: 无色, 黑色, 互补色.,KMnO4,K2CrO4,1.1.2.2 物质的吸收光谱曲线 光吸收曲线,吸光度,波长/nm,1.1.3 光吸收定律 1.1.3.1 朗伯-比尔定律 A=Kbc A为吸光度, K 为比例常数, b为溶液液层厚度(光程长度), c为溶液浓度. 透射比,0,tr,b,c,百分透射比: T= tr / 0 透射比倒数: 1/T= 0 / tr 吸光度: lg (0 / tr) =A 光吸收越多，透射比越小，吸光度越大。,1.1.3.2吸光系数 A=Kbc 其中, K 为吸光系数 摩尔吸光系数 A= bc,1.1.3.3吸光度的加和性 A总= A1+A2+ An 1.1.3.4 偏离光吸收定律的主要因素 入射光的非单色性 溶液的化学因素 比尔定律的局限性,1.2紫外可见分光光度计,1.2.1 仪器的基本组成部件,光源,单色器,样品吸收池,检测器,信号显示系统,1.2.1.1 光源 可见光光源: 钨灯、 卤钨灯 紫外光光源: 氢、氘、氙放电灯等 1.2.1.2 单色器 单色器,狭 缝,色散元件,透镜系统,棱 镜,反射光栅,1.2.1.3 吸收池 比色皿 玻璃吸收池、石英吸收池 使用注意事项：,1.2.1.4 检测器 常用检测器:光电池、光电管、光电倍增管等。,透明金属膜,金属集电极,半导体,基体,光电管,1.2.2紫外-可见分光光度计的类型,按使用波长分: 可见分光光度计 400780nm 紫外可见分光光度计 2001000 nm 按光路: 单光束分光光度计 双光束分光光度计 按波长数: 单波长分光光度计 双波长分光光度计 1.2.2.1单光束分光光度计(721 722) 特点：结构简单、价格低，适用于定量分析。不足之处是误差较大。,一束光,1.2.2.2 双光束分光光度计,特点：能连续改变波长，自动比较样品及参比溶液的透光强度，自动消除光源强度所引起的误差。,1.2.2.3 双波长分光光度计,1,2,特点：不仅能测定高浓度试样、多组分试样，并能测定浑浊试样。日本岛津UV-300 UV365,1.2.3常用紫外-可见分光光度计的使用,1.2.3.1 721型可见分光光度计 调节器： 选择波长 电位器：调 0%T电位器：调 吸收池拉杆：将吸收池送入光路 灵敏度选择钮 ：调灵敏度 电源开关：提供稳压电源 吸收池暗箱盖：接光路闸门，只有调和测量时才关暗箱盖。 显示电表：标有透射比和吸光度，测量时通常读取吸光度的数值。,使用方法： 接通电源开关，打开样品室暗箱盖，使电表指针处于“”位。预热分钟，再选择波长和灵敏度档，调 盖上样品室盖，拉动吸收池拉杆，使参比溶液池置于光路上，调节“”调节器，使电表指针指在。 重复开盖调零、关盖调T100% 关盖、拉杆、读数后开盖 清洗吸收池 关电,实验一、分光光度计的使用及光吸收曲线的绘制,仪器分析课件实验一 分光光度计的使用.doc,1.3 可见分光光度法实验技术,1.3.1 样品的制备 光谱分析通常是在溶液中进行，固体样品要转变为溶液。如KMnO4水溶液 无机试样要转变为水溶液，不能溶于水的转变为酸溶液，或采用熔融法。如铜用稀硝酸溶解。 有机样品用有机溶剂溶解或抽提后，配成适于测定的浓度范围。 所用的溶剂应在测定波长下没有明显的吸收，挥发性小，不易燃，无毒性，价格便宜。,1.3.2 显色条件的选择,许多物质本身无色或颜色很浅，对可见光不产生吸收或吸收不大，必须事先通过适当的化学处理，使该物质转变成有色化合物，再进行光度测定。 将待测组分转变成有色化合物的反应称为显色反应。 与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。,1.3.2.1 显色反应与显色剂,显色反应可为氧化还原反应，配位反应，或兼有上述两种反应，配位反应最为普遍。 同一种化合物可与多种显色剂反应生成不同有色物质。选择原则是： 选择性好。一种显色剂最好只与一种被测组分起显色反应。 灵敏度高。生成的有色化合物摩尔吸光系数大。 生成的化合物组成恒定，性质稳定。 如果显色剂有色，要求有色化合物与显色剂之间的颜色差别大。 显色条件易于控制。,常用显色剂：,无机显色剂： 铁 硫氰酸盐： 钼 钨 铌,红,橙,黄,黄,氨水：,铜,钴,镍,蓝,红,紫,有机显色剂： 与金属离子形成的配合物稳定性、灵敏度和选择性都比较高，种类也较多。 磺基水杨酸：Fe2+ 邻菲罗啉：Fe2+ , Cu2+ 丁二酮肟：Ni 结晶紫：Ca 孔雀绿：Ca 二甲酚橙：Nb, Pb2+,1.3.2.2 显色条件的选择,显色剂用量：适当过量。 2. 溶液酸度：通过实验确定合适的酸度。 酸度不同，生成的配合物颜色不同 酸度过高，降低配合物的稳定性 酸度变化，显色剂的颜色可能发生变化。 酸度过低，破坏有色配合物。,A,A,A,3. 显色温度：不同的显色反应对温度要求不同，大多数在常温下进行。有些反应必须在较高温度下进行。如硅钼蓝法测微量硅。 4. 显色时间：包括显色时间和稳定时间。,A,T,T1,T2,1.3.3 测量条件的选择,1.3.3.1 测定波长的选择 根据被测组分的吸收曲线，选择最大吸收波长max作为入射光波长，这样灵敏度高，测量精度高。当有干扰存在时，可以选择曲线中其他波长进行测定（曲线平坦处）。,A,max,噻菌灵光吸收曲线,1.3.3.2 参比溶液的选择,测量吸光度时，入射光的反射，以及溶剂、试剂等对光的吸收会造成透射光通量的减弱。 为使光能量的减弱仅与溶液中待测物质的浓度有关，需要选择合适组分的溶液作参比溶液。目的是消除干扰，抵消吸收池和试剂对入射光的吸收。,参比溶液种类：,溶剂参比：当试样溶液中，仅有待测组分与显色剂的反应产物有吸收时，可采用溶剂作参比溶液。(如氨水作显色剂测定铜离子浓度,用水作参比.) 试剂参比：如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收，此时应采用试剂参比溶液。按显色反应相同条件，只是不加入试样，同样加入试剂和溶剂作为参比溶液。(结晶紫测钙),水与结晶紫,水与结晶紫,含钙,试液参比：将试液与显色溶液作相同处理，只是不加显色剂。,不加显色剂,2. 褪色参比：在显色液中加褪色剂，使已显色的产物褪色，褪色后的溶液作参比溶液。,1.3.3.3 吸光度测量范围的选择,实践证明只有当待测溶液浓度控制在适当的范围内，由仪器测量引起的相对误差才比较小，而在A=0.434时，相对而言误差达到最小。 实际工作中，一般将吸光度控制在0.20.8范围。为了使测量的吸光度在测量的范围内，可以调节被测溶液的浓度使用厚度不同的吸收池等方法来达到目的。,1.3.4 共存离子的干扰和消除方法,干扰离子的影响 共存离子本身具有颜色， 如Fe3+、Ni2+ 、 Co2+ 、 Cu2+ 、 Cr3+等的存在影响被测离子的测定。 共存离子与显色剂或被测组分反应，使显色剂或被测组分的浓度降低，妨碍显色反应的完成，导致结果偏高。 共存离子与显色剂反应生成有色化合物或沉淀，导致测量结果偏高。,2、干扰的消除方法： 控制溶液的酸度：以磺基水杨酸测定Fe3+时，消除Cu2+干扰。 加入掩蔽剂掩蔽干扰离子。要求不产生新的干扰。常用掩蔽剂：KCN、NH4F酒石酸、草酸、柠檬酸、抗坏血酸。 改变干扰离子的价态以消除干扰。用铬菁S显色Al3+时，消除Fe3+干扰。 选择合适的入射光波长消除干扰。 选择合适的参比溶液。 分离干扰离子。,1.3.5.1单组分样品的分析 单组分样品，在最大吸收波长处，选用适当的参比溶液，测量试样的吸光度，用工作曲线法或比较法求得分析结果。 工作曲线法（标准曲线法）： 制作方法:配制四个以上浓度不同的待测组分的标准溶液，以空白溶液为参比溶液，在选定的波长下，分别测定各标准溶液的吸光度。以标准溶液的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，在坐标纸上绘制曲线，此曲线即为工作曲线。,