仪器分析及实验室安全、管理、仪器设备维护(检验员基础.pptx
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1、仪器分析及实验室的安全、仪器分析及实验室的安全、管理、仪器设备维护管理、仪器设备维护2013-03一、仪器分析法l1.概述l仪器分析法是以测定物质的物理性质为基础的分析方法。主要利用物质的相互作用时产生的各种实验现象,通过仪器分析直接或间接地表征物质的各种特性(物理的、化学的、生化的性质等)的实验现象,通过探头或感应器、放大器、分析转化器等转变成人可直接感受的已认识的关于物质成分、含量、分布或结构等信息的分析方法。通常是测量光、电、磁、声、热等物理量得到的分析结果,而测量这些物理量,通常需要用到仪器设备,故称为仪器分析。2.仪器分析的特点la 灵敏度高,检出限量可降低;lb 选择性好lC 操作
2、简便,分析速度快,容易实现自动化3.分类la 电化学分析法:电位分析法、伏安分析法、库伦分析法、极谱分析法、电导分析法、电解分析法等lb 光学分析法:原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外吸收光谱法、红外吸收光谱法、激光拉曼光谱法、分子发光光谱法。lc 核磁共振波谱法ld 质谱分析法le 色谱分析法:气象色谱法、高效液相色谱法二、电化学分析法l概念概念l应用电化学的基本原理和技术,研究在化学电池内发生的特定现象,利用物质的组成及含量与它的电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法。l此方法具有灵明度高、选择性好、准确度高的特点电位法电位法 (pH(pH计法计法) ) 三、电位分析法三、电位分析法1
3、.原理原理 以玻璃电极为指示电极,饱和甘汞电极为参比电极,插入待测样液中,组成原电池,该电池电动势的大小,与溶液pH值有直线关系。当金属在溶液中形成双电层时,会使金属与溶液之间产生一个电位差,这个电位差称为电极电位。 E为标准电极电位,其越大,表示其氧化态的氧化性越强。 E = EE = E- 0.0591 pH (25- 0.0591 pH (25) 即在250C时,每相差一个pH值单位就产生59.1mV的电池电动势,利用酸度计测量电池电动势并直接以pH表示,故可从酸度计上读出样品溶液的pH值。l玻璃电极的电位是由于其敏感膜所形成的。2.酸度计的校正酸度计的校正(以PHS-3C型酸度计为例)
4、a.试剂标准缓冲溶液的选择:纯净水测定时,选?pH=3.999(200C)标准缓冲溶液:称取10.12g于1100C干燥2小时并以冷却的邻苯二甲酸氢钾,用无CO2蒸馏水溶解并稀释到1L。pH=6.878(200C)标准缓冲溶液:称取1101300C下干燥2小时并已冷却的KH2PO43.387g和NaHPO43.533g,用无CO2蒸馏水溶解并稀释到1L。PH=9.227(200C)标准缓冲溶液:称取3.80g硼砂Na2B4O7.10H2O,用无CO2蒸馏水溶解并稀释到1L。lb.步骤l开机l开启仪器右侧下部的电源开关,预热30min。l将复合电极补充液加满,拔去保护套,浸入蒸馏水中浸泡半小时后
5、,待仪器稳定,拔去短路插。l选择两种合适的标准缓冲溶液,测定溶液温度,并将温度补偿旋钮调至该温度,将电极插入配制好的定位液(一般为6.86的缓冲液)中。调节定位,是数字显示到定位液pH值。l撤去定位液,用去离子水冲洗电极,是数字回到7.00左右,取出电极,冲洗干净,吸干水分,插入另一个缓冲溶液中,调节斜率按钮至此缓冲液的数值。l清洗电极,至pH为7.00左右,取出电极,吸干水分。用温度计测定样品的温度,调节温度旋钮至测定温度。将电极插入被测溶液中,显示器上的数值为被测溶液的pH值。l记录数据,测量完毕,清洗电极,拔去电极插,换上短路插,关闭电源。3.玻璃电极的使用与维护l 因为干玻璃电极不显示
6、PH效应,只有经过水化的玻璃电极才显示PH效应,所以玻璃电极要浸泡在蒸馏水中备用。l测定时玻璃电极的球泡应全部浸在溶液中。 l测定时应用磁力搅拌器以适宜的速度搅拌,搅拌的速度不宜过快,否则易产生气泡附在电极上,造成读数不稳; l干放电极应放在合适的保存液中活化才能使用。4.pH电极的有关知识l电极的分类参比电极指示电极甘汞电极银-氯化银电极金属-金属离子电极金属-金属难溶盐电极汞电极惰性金属电极离子选择性电极电极的选用滴定方法参比电极指示电极酸碱滴定甘汞电极玻璃电极 锑电极沉淀滴定甘汞电极 玻璃电极银电极 硫化银薄膜电极等离子选择性电极氧化还原滴定甘汞电极 钨电极 玻璃电极铂电极配位滴定甘汞电
7、极铂电极 汞电极 银电极 氟离子 钙离子等离子选择性电极5.pH计的注意事项lA新电极初次使用应活化lB酸度计使用之前应校准lC标准液使用6-10次应更换新的标准液lD使用前要用去离子水冲洗电极盒电极前端,用滤纸擦干,可用校准液或被测液冲洗电极头。lE电极保存液不能干枯,液面应高于电极头,电极不可长时间存放在去离子水、校准液中。lF测不同的样品应使用不同的电极,电极应清洁lG缓冲液选用应尽量靠近被测液的pH,或者位于两缓冲液之间(一)仪(一)仪器的器的基本构造基本构造 ( 测定波长范围测定波长范围 200 1000 nm )光源光源 单色器单色器 吸收池吸收池 检测器检测器 显示器显示器1、光
8、源、光源 紫外光紫外光光源光源氢灯氢灯 或或 氘灯氘灯 (波长范围波长范围180360nm) 可见光可见光光源光源钨灯钨灯 (波长范围波长范围 3501000 nm)2、单色器、单色器 作用:将光源发射的连续光色散成单一波长的单色光作用:将光源发射的连续光色散成单一波长的单色光 组成:色散元件(棱镜或光栅)组成:色散元件(棱镜或光栅)+ 狭缝狭缝 + 透镜系统透镜系统3、吸收池、吸收池 可见光区用玻璃制吸收池可见光区用玻璃制吸收池 紫外光区用石英制吸收池紫外光区用石英制吸收池厚度厚度 0.5cm、1cm、2cm、3cm四四. 紫外紫外-可见可见分光光度计分光光度计1 cm5 cm 吸收池也叫比
9、色皿或比色杯,是由透明、厚度均匀、耐腐蚀的光学玻璃或石英制成。在紫外中使用石英玻璃比色皿。因为光学玻璃对紫外光有吸收。用作盛参比液的比色皿应与盛样品液的比色皿相匹配(具有相同的厚度和透光性)。使用中应捏住比色皿的毛面,使用前应将比色皿的透光面用擦镜纸擦拭干净,使用前后都应彻底清洗。使用完毕后,用擦镜纸擦干,晾干后放入吸收池盒中,防尘保存。4、检测器、检测器 作用:检测光信号,并将其转变成电信号作用:检测光信号,并将其转变成电信号 要求:灵敏度高,响应时间短,噪音低,稳定性好要求:灵敏度高,响应时间短,噪音低,稳定性好 常用:常用:光电管:放大光电流,可测量弱光;蓝敏(光电管:放大光电流,可测量
10、弱光;蓝敏(210- 625nm)和红敏()和红敏(625-1000nm) 光电倍增管:能将光电流放大光电倍增管:能将光电流放大108倍倍 光电二极管阵列检测器:扫描速度快,可得到三光电二极管阵列检测器:扫描速度快,可得到三维(维(A, ,t)光谱图)光谱图5、显示器、显示器 电表指示、图表指示、数字显示装置等电表指示、图表指示、数字显示装置等(二)基本原理(二)基本原理l基本原理基本原理:紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。因此,这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合的。因此,这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。按分子轨道理
11、论,在有机化合物分子中有几种不同性情况。按分子轨道理论,在有机化合物分子中有几种不同性质的价电子:形成单键的电子称为质的价电子:形成单键的电子称为键电子;形成双键的电键电子;形成双键的电子称为子称为键电子;氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电键电子;氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子,称为子,称为n n电子。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和电子。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量,原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量, 相应地发生相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各
12、种物质具有各自不同的分子具有各自不同的分子 、原子和不同的分子空间结构,其吸收、原子和不同的分子空间结构,其吸收光能量的情况也就不会相同,因此,每种物质就有其光能量的情况也就不会相同,因此,每种物质就有其 特有的、特有的、固定的吸收光谱曲线,可根据吸收光谱上的某些特征波长处固定的吸收光谱曲线,可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或的吸光度的高低判别或 测测 定该物质的含量,这就是分光光定该物质的含量,这就是分光光度定性和定量分析的基础。度定性和定量分析的基础。 朗伯朗伯-比尔定律:当一束平行单色光通过含有吸光物质的比尔定律:当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时,溶液的吸光度
13、与吸光物质浓度、液层厚度乘稀溶液时,溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比,即积成正比,即 A= cl 式中比例常数式中比例常数为为吸光系数,与吸光物质的本性,入射吸光系数,与吸光物质的本性,入射光波长、溶剂及温度等因素有关。光波长、溶剂及温度等因素有关。c为吸光物质浓度,为吸光物质浓度,l为透光液层厚度为透光液层厚度远紫外光区:远紫外光区:10-200 nm; 近紫外光区:近紫外光区:200-400 nm;可见光区:可见光区:400-780 nm。 a仪器和分析操作较简单,价格较便宜;仪器和分析操作较简单,价格较便宜;b灵敏度高,选择性好;灵敏度高,选择性好;c精密度和准确度较高,用
14、途广。精密度和准确度较高,用途广。 (三)(三) 影影响紫外可见吸收光谱的因素响紫外可见吸收光谱的因素 1. 共共 轭轭 效效 应应 共轭共轭使吸收峰波长长移,吸收强度增加使吸收峰波长长移,吸收强度增加 2. 助助 色色 效效 应应助色团的助色团的n电子与发色团的电子与发色团的电子共轭,使吸电子共轭,使吸 收峰波长长移,吸收强度增加的现象。收峰波长长移,吸收强度增加的现象。 3. 超共轭超共轭效应效应烷基的烷基的电子电子与共轭体系中与共轭体系中的的电子电子共轭,使共轭,使 使收峰波长长移,吸收强度增加的现象。使收峰波长长移,吸收强度增加的现象。 4. 溶剂效应溶剂效应由溶剂的极性强弱引起吸收峰
15、波长发生位移,由溶剂的极性强弱引起吸收峰波长发生位移, 吸收强度和形状发生改变的现象。吸收强度和形状发生改变的现象。 5. 空间效应空间效应由于空间障碍,防碍两个发色团处在同一平面,由于空间障碍,防碍两个发色团处在同一平面, 使共轭程度降低,吸收峰向短波方向移动,吸使共轭程度降低,吸收峰向短波方向移动,吸 收强度降低的现象。收强度降低的现象。 (四)紫外(四)紫外- -可见分光光度计(可见分光光度计(TU-1810TU-1810)使用操作)使用操作l1.1.打开仪器电源,预热打开仪器电源,预热20min20min;l2.2.打开电脑中软件,运行软件,仪器自检后进入初始化界打开电脑中软件,运行软
16、件,仪器自检后进入初始化界面;面;l3.3.对仪器依次进行基线校准、暗电流校正、波长校正、波对仪器依次进行基线校准、暗电流校正、波长校正、波长定位;长定位;l4.“4.“测量测量”“波长定位波长定位”输入所需波长输入所需波长“确确认认”;l5.5.附件设置:附件设置:“测量测量”“附件附件”进行参数设置;进行参数设置;l6.6.多联池空白校正;多联池空白校正;l7.7.测标曲;测标曲;l8.8.测样品,与标准曲线比较定量;测样品,与标准曲线比较定量;l9.9.测试结束,退出系统,关闭仪器,关闭电脑。测试结束,退出系统,关闭仪器,关闭电脑。(五)注意事项(五)注意事项l1.使用时,应严格按照操作
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