2022年仪器分析及公式总结2.docx
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1、精品word学习资料可编辑资料- - - - - - - - - - - - - - - -仪器分析总结一、基础内容(一)绪论化学分析 是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质组成和含量的一类分析方法;仪器分析 是指通过物质某些物理或者物理化学性质、参数及其变化来确定物质的组成、成分含量及化学结构的分析方法;分析仪器 是仪器分析方法的技术设备,包括通用分析仪器和专用分析、测量一起两大类;仪器分析的特点:1、 试样用量少,适用于微量、半微量乃至超微量分析;2、 检测灵敏度高,最低检出量和检出浓度大大降低;3、 重现性好,分析速度快,操作简便,易于实现自动化、信息化和在线检测;4、 化学分析需
2、要在溶液中进行,仪器分析可在物质原始状态下分析;5、 可实现复杂混合物成分分别、鉴定或者结构测定;6、 相对误差较化学分析误差较高,达35%,不适合常量和高含量分析;7、 需要结构复杂的分析仪器,分析成本较高;分析方法类型: 1、光化学分析法;2、电化学分析法;3、分别分析法; 4、其他仪器分析法;分析仪器的性能指标 :精密度、灵敏度、检出限、动态范畴、挑选性、响应速度、辨论率;(二)电化学分析法电化学分析导论被测样品: 溶液分析对象: 详细物种(分子、离子)分析方法: 是将待测试液与适当的电极组成一个化学电池,通过测量电池的某些物理量,如电位、电流、电导或电量等来确定物质的组成和含量或测定某
3、些电化学性质;电解池 :由外加电源强制发生电池反应,以外部供应的电能转变为电池反应产物的化学能,在反应中有电荷在金属 / 溶液界面上转移, 电子转移引起的氧化或仍原反应发生;并遵循 Faraday 电解定律, 称为 Faraday过程 ;非 Faraday 过程 :由于热力学或动力学方面的缘由,可能没有电荷转移反应发生,而仅仅发生吸附和脱附的过程,使电极 / 溶液界面的结构可以随电位或溶液组成的变化而转变;电极过程: 电极和溶液界面上发生一系列变化的总和;电极过程的基本历程:1、 液相物质传递步骤;2、 前置的表面转化步骤- - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - -第 19 页,共 1
4、9 页3、 电子传递步骤4、 随后的表面转化步骤5、 物质传递步骤极化现象: 当有电流通过电极时,总的反应速率不为零,即原有的热力学平稳被破坏,致使电极电位偏离平稳电位的现象电化学电池中的电极系统:1、 工作电极:试验中要讨论或考察的电极,它在电化学池中能发生所期望的电化学反应,或者对鼓励信号能做出响应的电极2、 参比电极:在测量过程中其电位几乎不发生变化的电极3、 帮助电极(又称对电极) :供应电子传导的场所,与工作电极、参比电极、组成三个电极系统的电池, 并与工作电极形成电流通路电分析化学方法:静态方法 :平稳态或非极化条件下的测量方法,如电位法、电位滴定法动态方法 :有电流通过或极化条件
5、下的测量方法,如伏安法、计时电位法伏安法 :指用电极电解被测物质溶液,依据所得到的电流电压曲线来进行分析的方法电位分析法 :将一个指示电极和一个参比电极,或者采纳两个指示电极,与试液组成电池,然后依据电池电动势或者指示电极电位的变化来进行分析的方法(电位法、电位滴定法)电重量法: 使用外加电源电解试液,电解完成后直接称量电极上析出的被测物质的质量来进行分析的方法电离分别法 :将电解的方法用于物质的分别库仑分析法: 依据电解过程中所消耗的电荷量来进行分析(分掌握电流库仑分析法和掌握电位库仑分析法)电导分析法: 依据溶液的电导性来进行分析的方法(包括电导法和电导滴定法)电分析化学方法的特点:分析速
6、度快;灵敏度高;所需试样量少,所使用的仪器简洁,易于掌握;适用于进行微量操作;可用于各种化学平稳常数的测定以及化学反应机理的讨论;电位分析法电位分析法: 电位法、电位滴定法电位法 一般使用专用的指示电极,把被测离子的活(浓)度通过毫伏电位计显示为电位读数,再有能斯特方程运算求其活度; 电位滴定法 类似于化学滴定法,是利用电极电位在化学计量点邻近的突变来代替指示剂的颜色变化来确定滴定终点;被测物质含量的求取和化学滴定法完全相同电位分析法指示电极的分类:第一类电极: 金属电极与其金属离子溶液组成的体系,其电极电位打算于该金属离子的活度其次类电极: 金属及其难溶盐(或络离子)所组成的电极体系第三类电
7、极: 金属与两种具有共同银离子的难溶盐或难解离的络离子组成的电极体系零类电极 :惰性金属电极, Pt 、Au、C 等膜电极 :离子挑选电极电位挑选系数 :电极对各种离子的挑选性,用电位挑选系数来表示,为一常数参比电极和盐桥参比电极基本性质 : 1、可逆性; 2、重现型; 3、稳固性分类 :标准氢电极、甘汞电极和银氯化银电极盐桥作用 :接通电路,排除或减小液接电位使用条件: 1、盐桥中电解质不含有被测离子;2、电解质的正负离子的迁移率应当基本相等;3、要保持盐桥内离子浓度尽可能的大,以保证减小液接电位扩散电位: 由于离子扩散速度的不同造成的电位差离子挑选电极电位 =内参比电极 +膜电位离子挑选电
8、极类型:1、 玻璃电极2、 晶体膜电极: I )、氟离子单晶膜电极;II、硫、卤素离子电极3、 流淌载体电极:液膜电极4、 气敏电极:一种气体传感器,测定溶液或其他介质中气体的含量5、 生物电极:一种将生物化学和电化学原理结合而制成的电极(分为酶电极、离子敏锐场效应晶体管、组织电极)响应时间: 从离子挑选电极与参比电极一起与试液接触时算起,直至电池电动势达到稳固值时为止,在此期间所经过的时间为实际响应时间分析方法: 直接比较法、校准曲线法、标准加入法电位滴定法滴定终点的确定 :滴定反应发生时,在化学计量点邻近,由于被滴定物质的浓度发生突变,指示电极的电位随之产生突越,由此确定滴定终点滴定反应类
9、型以及指示电极的挑选1、 酸碱反应可用 pH 玻璃电极作指示电极2、 氧化仍原反应在滴定过程中,溶液中氧化态和仍原态的浓度比值发生变化,可采纳零类电极作指示电极,一般都用铂电极3、 沉淀反应滴定可依据不同的沉淀反应,选用不同的指示电极4、 络合反应用 EDTA 进行电位滴定时,可采纳两种类型的指示电极;一是应用于个别反应的指示电极;另一种能够指示多种金属离子的电极,谓之pM电极液相传质方式: 对流、电迁移、扩散伏安法与极谱法直流直谱装置 :以滴汞电极为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极组成的电解池干扰电流及其排除方法:残余电流 :来源于微量杂志的氧化仍原所产生的电流,采纳作图法加以扣除迁移电流
10、:加入大量支持电解质可以排除极谱极大: 在电流电位曲线上显现的比扩散电流要大得多的突发电流峰:通常采纳加入表面活性剂来抑制氧电流: 通入惰性气体,或在中性或碱性溶液中加入亚硫酸钠,强酸中加入碳酸钠或铁粉,从而排除氧的电流干扰脉冲极谱 :方波极谱法、常规脉冲极谱法、示差脉冲极谱法伏安法: 线性扫描伏安法、循环伏安法、溶出伏安法、单扫描极谱法(示波极谱法)特点1、 在汞滴的生长后期施加线性扫描电压,且扫描速度快2、 在阴极射线示波器记录电流电位曲线3、 在一滴汞生长周期内完成一个极谱波的测定循环伏安法(三角波电位扫描):从其实电位 Ei 开头,线性扫描到终止电位Et 后,再扫描到起始电位溶出伏安法
11、: 先将被测物质以某种方式富集在电极表面,而后借助线性电位扫描或脉冲技术将电极表面富集物质溶出依据溶出过程得到的电流电位曲线来进行分析的方法(阳极溶出伏安法、阴极溶出伏安法、吸附溶出伏安法、 )伏安法常用的电极: 汞电极、碳电极、金属电极、化学修饰电极电解和库仑法过电压: 指工频下沟通电压均方根值上升,超过额定值的10%,并且连续时间大于1 分钟的长时间电压变动现象过电位: 电极的电位差值,无电流通过(平稳状态下)和有电流通过之电位差值;影响过电位的因素: 1、电极材料和电极表面状态;2 、析出物质的形状;3、电流密度;4、温度电分析方法的应用1、 掌握电流电解法:指恒电流电解法,在恒定的电流
12、条件下进行电解,然后直接称量电极上析出物质的质量来进行分析,主要用于精铜产品的鉴定和仲裁分析2、 掌握电位电解法:掌握阴极或者阳极电位为一恒定值条件下进行电解的方法,特点是挑选性高, 可用于分别并测定银(与铜分别)、铜(与铋、铅、银、镍等分别)、铋(与铅、锡、镝等分别)、镉(与锌分别)等库仑法掌握电位库仑法优点: 具有精确、 灵敏、 挑选性高, 特殊适用于混合物质的测定,同样也是讨论电极过程、反应机理等方面的有效方法掌握电流库仑法滴定终点的确定 :化学指示剂法、电流法 单指示电极电流法、双指示电极电流法库仑滴定法特点:1、 可以使用不稳固的滴定剂2、 能用于常量组分及微量组分的分析,能作为标准
13、方法3、 掌握电位法同样适用于库仑滴定,提高了挑选性4、 可以采纳酸碱中和、氧化仍原、沉淀以及络合等各类反应进行滴定微库仑分析方法 :动态库仑滴定其他库仑分析法 : Karl Fischer(卡尔费歇尔)滴定法、库仑阵列电极电化学分析新方法化学修饰电极类型 :吸附型、共价键合型、聚合物型、复合型化学修饰电极功能: 富集作用、化学转换、电催化、渗透性生物电化学传感器 ; 酶传感器(以氧作为待女子受体的酶传感器、接替型酶传感器、直接电子传递型酶传感器)电化学免疫传感器 :电流型免疫传感器、电位型免疫传感器生物成分的表面固定化法:夹心法、交联法、包埋法、共价键合法、吸附法微电极特点 : 1、电极表面
14、的液相传质速率加快,提高测量响应速度;2、通过电流的电流很小,在高阻抗体系的伏安法测量中可以不考虑欧姆电位降的补偿;3、提高灵敏度、 4、可以用于生物活体及单细胞分析微电极的基本性质 : 1、简洁达到稳固电流; 2、微电极的时间常数很小;3、适用于高阻抗溶液体系(三)光学分析法光化学分析导论光学分析法: 基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生的辐射或发生信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法;分为光谱法和非光谱法,包括三个过程:1. 能源供应能量; 2. 能量与物质作用; 3. 产生被检测信号;线状光谱: 由如干条强度不同的谱线和暗区相间而成的光谱;带状光谱: 由几个
15、光带和暗区相间而成的光谱;连续光谱: 在肯定范畴内各种波长的光都有,且连续不断,无明显的谱线和谱带;电磁波吸取: 由电磁辐射供应能量致使量子从低能级向高能级的跃迁过程(按电磁辐射作用对象分为:原子吸取、分子吸取、磁场诱导吸取)电磁波发射 :由高能级向低能级跃迁并发射电磁波的过程(按受作用的对象分为:原子发射、分子发射)电磁波共振: 由低能级吸取电磁辐射向高能级跃迁,再由高能级跃迁回低能级并发射相同频率的电磁辐射, 同时存在弛豫现象的过程;弛豫现象: 指以发光的形式释放能量的过程;非光谱法: 折射法、旋光法、比浊法、衍射法(X 射线衍射法、电子衍射法) 光谱法 (吸取光谱、发射光谱、散射光谱):
16、1、基于原子、分子外层电子能级跃迁的光谱法:原子吸取光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、紫外可见光吸取光谱法、分子荧光和分子磷光光谱法、化学发光分析法2、基于原子内层电子能级跃迁发光谱法:X 射线分析法 X 射线荧光法、 X 射线吸取法、 X 射线衍射法3、基于原子核能级跃迁的光谱法:核磁共振波谱法4、基于 Raman散射的光谱法光谱仪的组成 :稳固光源系统试样引进系统波长挑选系统检测系统信号处理或读出系统光谱仪分类 :吸取光谱仪、吸取 / 发射和发散射光谱仪以及发射光谱分析仪光源系统 (一般指常见光源) :连续光源、线光源、脉冲光源波长挑选系统: 单色器、滤光片、棱镜、光栅、狭缝检测系统
17、 :抱负的检测器、光电检测器(硒光电池、真空管电管、光导电检测器、硅二极管、光电倍增器、硅二极管阵列、电荷转移器件、 )、热检测器(真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器)原子发射光谱法原子光谱法的基础原子能级: 原子有原子核和核外电子组成,核外电子依据肯定规律排列在肯定轨道绕核运动,由于不同轨道的能级不同,所以每个电子的能量也由它所处的能级所打算的,意即不同能量的电子发生跃迁时所需的激发能是不一样的;不同能级间的能量差不同且量子化;原子的吸取光谱由原子最外层电子的跃迁所产生的;原子化过程: 被测元素由试样转入气相,并转化为基态原子的过程;包括火焰原子化法(常用为乙炔- 空气火焰)和非火焰原子化
18、法(最常用的是管式石墨炉原子化器)两种方法;定量分析方法:1、校正曲线法; 2、标准加入法; 3、内标法共振谱线: 由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线 ;共振线是原子发射光谱中最强的谱线;处于较低能级的激发态 第一激发态 直接跃迁到基态时所辐射的谱线称为第一共振线 (不同元素的 特点谱线 ); 用来进行光谱分析的谱线叫做分析线, 分析线经常选用 灵敏线 或最终线 ;灵敏线: 是各元素中最简洁激发或激发电位较低,跃迁几率较大的谱线;灵敏线大多是一些共振线;定性分析: 各种元素都有自己的特点谱线组识别各元素的特点谱线鉴定元素的存在;定量分析: 谱线的强度测定元素的含量;原子发射光谱法定义
19、: 原子发射光谱分析 AES 是依据原子所发射的光谱来测定物质的化学组成的分析方法;原子发射光谱分析的特点:光谱定性分析牢靠、灵敏、快速、简便、应用范畴广;周期表上约七十个元素可以用光谱方法较简洁地定性鉴 定,这是光谱分折的突出应用;在多数情形下,分析前不必把待分析的元素从基体元素中分别出来;一次分析可以同时测得样品中多种元素的含量;消耗试样量很少,并具有很高的灵敏度;相宜于作低含量及痕量元素的分折;不适合分析有机物及大部分非金属元素;原子发射光谱法的过程:由光源供应能量使试样蒸发,形成气态原子,并进一步使原子激发产生光辐射将光源发出的复合光排列成谱线,形成光谱用检测器检测谱线的强度和波长影响
20、谱线强度的因素有:统计权重、跃迁概率、激发能、激发温度、基态原子数自吸现象: 原子在高温时被激发,发射某一波长的谱线,而处于低温状态的同类原子又能吸取这一波长的辐射的现象自蚀现象: 当自吸现象特别严峻时,谱线中心的辐射讲完全被吸取的现象共振变宽 :由于同类原子的相互碰撞引起的谱线变宽现象使电极之间的气体电离的方法:紫外线照耀、电子轰击、电子或离子对中性原子碰撞以及金属灼热时发射电子等击穿: 当电极间的电压增大到某肯定值时,电极间的电阻突然变得很小的现象自持放电: 在电极间的气体被击穿后,即使没有外界电离作用,仍旧连续保持电离,使放电连续的现象ICP电感耦合等离子体的特点:1、检出限低; 2、稳
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