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常用(Yong)水質(zhì)檢測(cè)方法第一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。第1章緒(Xu)論1.1水質(zhì)檢測(cè)的性質(zhì)和任務(wù)水質(zhì)分析檢測(cè)是研究水及其雜質(zhì)、污染物的組成、性質(zhì)、含量及其分析方法的一門(mén)學(xué)科。它在日趨嚴(yán)重的水環(huán)境污染治理與檢測(cè)中起著眼睛和哨兵的作用,給排水設(shè)計(jì)、水處理工藝、水環(huán)境評(píng)價(jià)、廢水綜合利用效果等都必須以分析結(jié)果為依據(jù),并做出正確判斷和評(píng)價(jià)。通過(guò)學(xué)習(xí),掌握水分析化學(xué)的四大滴定方法(酸堿滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法和氧化還原滴定法)和主要儀器分析法(分光光度法、原子吸收光譜法和氣相色譜分析法等)的基本原理、基本理論和基本技能,掌握水質(zhì)分析的基本操作。第二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1.2水分析化學(xué)(Xue)的分類(lèi)根據(jù)分析任務(wù)、分析對(duì)象、測(cè)定原理、操作方法和具體要求的不同,分析方法可分為許多種類(lèi)。按測(cè)定方法的原理劃分為化學(xué)分析和儀器分析法化學(xué)分析法:以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法(也稱(chēng)為經(jīng)典化學(xué)分析法),主要有重量分析法和滴定分析法。
儀器分析法:以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法(也稱(chēng)為物理和物理化學(xué)分析法)。A、光學(xué)分析法:紫外可見(jiàn)、紅外、分子熒光及磷光、原子吸收、原子發(fā)射光譜法等B、電化學(xué)分析法:電重量分析、電位分析、電導(dǎo)法、庫(kù)侖法、伏安法、極譜分析法等C、色譜法:氣相、液相、離子色譜法D、其它方法:質(zhì)譜、核磁共振、X射線、電子顯微鏡分析等儀器分析法第三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1.3水質(zhì)指(Zhi)標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)2水質(zhì)指標(biāo)物理指標(biāo):不涉及化學(xué)反應(yīng),參數(shù)測(cè)定后水樣不發(fā)生變化化學(xué)指標(biāo)微生物學(xué)指標(biāo)按不同用水目的制定的污染物的量閾值。余氯為下界,其他指標(biāo)均為上界限值,不可超越。1水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(1)物(Wu)理指標(biāo)
1)水溫2)臭味(文字描述)和臭閾值3)色度4)濁度,混凝工藝重要的控制指標(biāo)5)殘?jiān)倸堅(jiān)?可濾殘?jiān)?不可濾殘?jiān)亓糠y(cè)定6)電導(dǎo)率,電導(dǎo)率儀測(cè)定7)紫外吸光度值(UVA254):反映水中有機(jī)物含量8)氧化還原電位(ORP):廢水生物處理過(guò)程重要控制參數(shù)第五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(2)微生物(Wu)指標(biāo)
保障供水安全的重要指標(biāo)1)細(xì)菌總數(shù)2)大腸菌群3)大腸埃希氏菌4)耐熱大腸菌群5)賈第鞭毛蟲(chóng)6)隱孢子蟲(chóng)7)游離性余氯:Cl2/HOCl/OCl-第六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(3)化學(xué)(Xue)指標(biāo)
1)pH值:pH=-lg[H+]2)酸度和堿度:給出質(zhì)子物質(zhì)的總量(酸度)接受質(zhì)子物質(zhì)的總量(堿度)3)硬度:水中Ca2+、Mg2+離子的總量永久硬度:硫酸鹽、氯化物等形成暫時(shí)硬度:碳酸鹽和重碳酸鹽形成,煮沸后分解形成沉淀4)總鹽量(或礦化度):水中全部陰陽(yáng)離子總量第七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。5)有機(jī)污染物綜合指標(biāo)(宏觀地描述水中有機(jī)污染物,是總量指標(biāo),不針對(duì)哪類(lèi)有機(jī)物)高錳酸鹽指數(shù)(CODMn):用KMnO4作氧化劑氧化水中有機(jī)物所消耗的量,單位mgO2/L,適用于輕污染的給水化學(xué)需氧量(CODCr):K2Cr2O7作氧化劑,適用于重污染的排水生物化學(xué)需氧量(BOD):在一定時(shí)間溫度下,微生物分解水中有機(jī)物發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)中所消耗的溶解氧量,單位mgO2/L總有機(jī)碳(TOC):總有機(jī)碳分析儀高溫燃燒水樣測(cè)定,單位mgC/L總需氧量(TOD):水中有機(jī)物和還原(Yuan)性無(wú)機(jī)物在高溫下燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)的需氧量,mgO2/L第八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x取取樣點(diǎn)、取樣量、采樣器(Qi)和取樣方法。水質(zhì)分析的基本程序:水樣采集、保存、預(yù)處理、分析、結(jié)果計(jì)算和報(bào)告1.4水樣的采集、保存和預(yù)處理1、水樣的采集第九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(1)采樣(Yang)斷面布設(shè):a、采樣點(diǎn):斷面布設(shè)和點(diǎn)布設(shè)。對(duì)湖泊、水庫(kù),應(yīng)在進(jìn)出水口布設(shè)2個(gè)檢測(cè)斷面。河流水系沿上中下游布設(shè)3個(gè)采樣斷面對(duì)照斷面(上游):反映本地區(qū)河流水質(zhì)的初始情況。檢測(cè)斷面(中游):反映本地區(qū)排放的廢水對(duì)河段水質(zhì)的影響。結(jié)果斷面(下游):反映河流對(duì)污染物的稀釋凈化情況。第十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(2)采樣點(diǎn)布設(shè):據(jù)河流(Liu)的寬度和深度而定①在斷面上選擇采樣垂線:
水面寬<50m,設(shè)一條;
水面寬50-100m,設(shè)左、右兩條;
水面寬大于100m,設(shè)左、中、右三條。②每條垂線上設(shè)點(diǎn):表層水樣:水面下約0.5~1m處;深層水樣:距底質(zhì)以上0.5~1m處;中層水樣:表層和深層之間的中心位置。第十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。b、取樣量:保證分析用量3倍以上,至少做2次平行樣。c、采樣器:玻璃或塑料瓶或水桶,清潔(化學(xué)指標(biāo))或無(wú)菌(微生物指標(biāo))。玻璃采樣瓶:測(cè)定含油類(lèi)或其它有機(jī)物(生物)水樣。塑料采樣瓶:測(cè)定水中的微量金屬離子、硼、硅、氟等無(wú)機(jī)項(xiàng)目。d、取樣方法:一般水樣沖洗采樣瓶2~3次后再采樣。①自來(lái)水:先放水?dāng)?shù)分鐘再采樣。②井水:直(Zhi)接采樣;或先水桶采樣,再移至采樣瓶③江河湖泊或海水(表面水樣):距岸邊1~2m且水下20~50cm直接采樣。④污水、廢水:重點(diǎn)各排放口第十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。e、取樣形式:瞬時(shí)廢水樣:濃度、和流量都比較恒定,可隨機(jī)采樣。平均混合廢水樣:濃度變化但流量恒定,可在24h內(nèi)每隔(Ge)相同時(shí)間,采集等量廢水樣,最后混合成平均水樣。平均按比例混合廢水樣:當(dāng)排放量變化時(shí),24h內(nèi)每隔相同時(shí)間,流量大時(shí)多取,流量少時(shí)少取,然后混合而成。第十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、水樣的保存最好現(xiàn)場(chǎng)立即測(cè)定,以免發(fā)生物理、化學(xué)、生物變化。如不能立即測(cè)定,應(yīng)采用一些措施終(Zhong)止或減緩各種反應(yīng)。a、冷藏:<5℃,抑制微生物活動(dòng),減慢物理?yè)]發(fā)和化學(xué)反應(yīng)速度b、控pH值:加酸調(diào)pH<2(防止水解沉淀以及被器壁吸附),個(gè)別指標(biāo)加NaOH(如氰化物)。c、加保存試劑:生物抑制劑:測(cè)定酚的水樣,加CuSO4抑制苯酚菌的分解活動(dòng)。氧化劑或還原劑:測(cè)定汞,加入HNO3和K2Cr2O7(0.05%);
測(cè)定硫化物,加入抗壞血酸,防止氧化。第十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3、水樣的預(yù)處理——水樣的分離技術(shù)a、過(guò)濾(或澄清、離心):除去殘?jiān)凹?xì)菌(Jun)或藻類(lèi)。阻留殘?jiān)哪芰Υ笮№樞驗(yàn)椋簽V膜(0.45m)>離心>濾紙>砂芯漏斗。b、濃縮(富集):蒸發(fā)、L-L萃?。ǚ蛛x水中的有機(jī)物)、離子交換。c、蒸餾:如測(cè)定酚類(lèi)、氟化物、氰化物d、消解:測(cè)金屬、無(wú)機(jī)物①酸性消解:水樣中同時(shí)存在無(wú)機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)金屬,可加H2SO4-HNO3或HNO3-HClO4等,破壞有機(jī)物,釋放金屬離子,再進(jìn)行測(cè)定。第十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。②干式消解:高溫灼燒去除有機(jī)物后,灼燒后殘?jiān)ɑ曳郑┯?%HNO3溶解,再進(jìn)行測(cè)定。高溫易揮發(fā)損失的As、Hg、Cd、Se、Sn等元素,不宜用此法。③改變價(jià)態(tài)消解:測(cè)定汞,加入HNO3和強(qiáng)氧化劑,使汞全部以Hg2+存(Cun)在。第十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1.準(zhǔn)確度測(cè)定值與真實(shí)值的接近程度。準(zhǔn)確度的高低用誤(Wu)差來(lái)衡量。E=X-XT1.5分析方法的評(píng)價(jià)體系常用測(cè)量加標(biāo)回收率評(píng)價(jià)分析方法的準(zhǔn)確度。回收實(shí)驗(yàn)是在測(cè)定試樣某組分含量(加標(biāo)前測(cè)定值x1)的基礎(chǔ)上,加入已知量的該組分(加標(biāo)量x2),再次測(cè)定其組分含量(加標(biāo)后測(cè)定值x3)。第十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2.精密度(Du):精密度表示各次分析結(jié)果相互接近的程度。
21(X-X)1niiSrn==-?100%SrCV(%)c=×②標(biāo)準(zhǔn)偏差:精密度的高低用偏差來(lái)衡量。①偏差:表示測(cè)定值與平均值之間的差值。
③相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD(又稱(chēng)變異系數(shù)):以CV(%)表示:第十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
3.準(zhǔn)確度與(Yu)精密度的關(guān)系:真值=37.40%甲乙丙丁甲、乙、丙、丁四人測(cè)定同一試樣中Ag含量時(shí)所得的結(jié)果。由圖看出:甲所得的結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度均好,結(jié)果可靠。乙所得的結(jié)果精密度雖然很高,但準(zhǔn)確度較低。丙的精密度和準(zhǔn)確度都很差。丁的精密度很差。精密度與準(zhǔn)確度的關(guān)系:精密度是保證準(zhǔn)確度的先決條件;精密度差,所得結(jié)果不可靠;但高的精密度也不一定能保證高的準(zhǔn)確度。第十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1.6標(biāo)準(zhǔn)(Zhun)溶液1、基準(zhǔn)物質(zhì):
能用于直接配制或標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)稱(chēng)為基準(zhǔn)物質(zhì)。
常用的基準(zhǔn)物質(zhì)有純金屬和純化合物:如Ag、Cu、Zn、Cd、Si、Ge、Co、Ni、Fe和NaCl、K2Cr2O7、Na2CO3、鄰苯二甲酸氨鉀,硼砂、CaCO3等。它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在99.9%以上。作為基準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)具備的基本要求:性質(zhì)穩(wěn)定、組成恒定、相對(duì)分子質(zhì)量較大、純度高、易溶解。第二十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、標(biāo)準(zhǔn)溶液(Ye)的配制方法(1)直接法準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量基準(zhǔn)物質(zhì),溶解后配成一定體積的溶液,根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量和溶液體積,即可計(jì)算出該溶液的準(zhǔn)確濃度。例如:欲配制C(H2C2O4.2H2O)為0.2100mol.L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液250ml,應(yīng)稱(chēng)取H2C2O4.2H2O多少克?解:
=0.2100×250×10-3×126.07
=6.6187g第二十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(2)間接(Jie)法(標(biāo)定法)粗略地稱(chēng)取一定量物質(zhì)或量取一定量體積溶液,配制成接近于所需要濃度的溶液。這樣配制的溶液,其準(zhǔn)確濃度還是未知的,必須用基準(zhǔn)物質(zhì)或用另一種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)測(cè)定它們的準(zhǔn)確濃度。這種確定濃度的操作叫標(biāo)定。
例如,欲配制0.1mol.L-1HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液,先用濃HCl稀釋配制成濃度大約是0.1mol.L-1的溶液,然后稱(chēng)取一定量的基準(zhǔn)物質(zhì)如硼砂進(jìn)行標(biāo)定。第二十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3、物(Wu)質(zhì)的量濃度:?jiǎn)挝惑w積溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量(n)。由于物質(zhì)的量n的數(shù)值取決于基本單元的選擇,因此,表示物質(zhì)的量濃度時(shí),必須指明基本單元。第二十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。4、滴定(Ding)度滴定度是指每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于待測(cè)組分的質(zhì)量。用T待測(cè)物/滴定劑表示。例如:
表示溶液相當(dāng)于0.005682g鐵
也就是說(shuō),標(biāo)準(zhǔn)溶液能把0.005682gFe2+氧化成Fe3+。
如果在滴定中消耗該標(biāo)準(zhǔn)溶液10ml,則被滴定溶液中鐵的質(zhì)量為:
第二十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
第三章常用(Yong)水質(zhì)檢測(cè)方法第二十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.1滴定法水質(zhì)分析檢測(cè)共有四大分析滴定法:酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、沉(Chen)淀滴定法和氧化還原滴定法,本教材重點(diǎn)介紹氧化還原滴定法和絡(luò)合滴定法。
3.1.1氧化還原滴定法氧化還原滴定法是以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析法。高錳酸鉀法——以高錳酸鉀為標(biāo)準(zhǔn)溶液;重鉻酸鉀法——以重鉻酸鉀為標(biāo)準(zhǔn)溶液:碘量法——以碘和硫代硫酸鈉為標(biāo)準(zhǔn)溶液;溴酸鉀法——以溴酸鉀—溴化鉀為標(biāo)準(zhǔn)溶液;第二十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
氧化還原半反應(yīng)(Ying)為:一、條件電極電位第二十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。二(Er)、氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度在滴定分析中,要求氧化還原反應(yīng)進(jìn)行得越完全越好。氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度可以用它的平衡常數(shù)的大小來(lái)橫量。氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù),可根據(jù)能斯特方程式從有關(guān)電對(duì)的條件電位或標(biāo)準(zhǔn)電位求得。一般來(lái)說(shuō),兩電對(duì)的條件電位差值越大,K值也越大,反應(yīng)進(jìn)行得越完全第二十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。例:在1mol.L-1H2SO4溶液中,用0.1000mol.L-1Ce(SO4)2溶液滴定20.00mL0.1000mol.L-1Fe2+溶液為例說(shuō)明可逆、對(duì)稱(chēng)氧化(Hua)還原電對(duì)的滴定曲線。氧化還原滴定中,隨著滴定劑的加入,被滴定物質(zhì)的氧化態(tài)和還原態(tài)的濃度逐漸改變,電對(duì)的電極電位也隨之不斷改變,在sp附近,溶液必有一個(gè)電位的突變,這種電位改變的情況可用滴定曲線表示。三、氧化還原滴定曲線滴定反應(yīng):第二十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。在滴定過(guò)程中,每加入一定量滴定劑,反應(yīng)達(dá)到一個(gè)新的平(Ping)衡:sp前,Ce4+未知,按Fe3+/Fe2+電對(duì)計(jì)算sp后,F(xiàn)e2+未知,按Ce4+/Ce3+電對(duì)計(jì)算第三十頁(yè),共一百一十六頁(yè)?;?Hua)學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí):通式:第三十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。圖6-1用0.1000mol.L-1Ce4+溶液滴(Di)定0.100mol.L-1
Fe2+溶液的滴定曲線第三十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。氧化還原指示劑是其本身具有氧化還原性質(zhì)的有機(jī)化合物,它的氧化態(tài)和還原態(tài)具有不同的顏色,在滴定過(guò)程中,指示劑由氧化態(tài)變?yōu)?Wei)還原態(tài),或由還原態(tài)變?yōu)?Wei)氧化態(tài),根據(jù)顏色的突變來(lái)指示終點(diǎn)。四、氧化還原指示劑
選擇指示劑的原則:應(yīng)使指示劑的變色點(diǎn)位于滴定曲線電勢(shì)突躍范圍之內(nèi);至少也應(yīng)使滴定曲線的電勢(shì)突躍范圍和指示劑的變化范圍部分重合。故指示劑變色的電位范圍為:第三十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(一(Yi))高錳酸鉀法優(yōu)點(diǎn):氧化能力強(qiáng),本身呈深紫色。用它滴定無(wú)色或淺色溶液時(shí),一般不需另加指示劑,應(yīng)用廣。缺點(diǎn):試劑常含有少量雜質(zhì),使溶液不夠穩(wěn)定;又可和很多還原性物質(zhì)發(fā)生作用,干擾較嚴(yán)重。在強(qiáng)酸性溶液中,MnO4-可被還原為Mn2+;在微酸性、中性或弱堿性溶液中,MnO4-被還原為MnO2;在cOH>2mol.L-1的堿溶液中,被還原為MnO42-;五、滴定方法第三十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。COD是指水體中已被強(qiáng)氧化劑氧化的還原性(Xing)物質(zhì)所消耗的氧化劑的量,換算成氧的含量(以O(shè)2mg·L-1計(jì))來(lái)表示。COD的測(cè)定分為酸性高錳酸鉀法、堿性高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法。以高錳酸鉀法測(cè)定的COD值,又稱(chēng)為高錳酸鹽指數(shù)。由于Cl-離子對(duì)此法有干擾,因而本法僅適合于地表水、地下水、飲用水和生活污水中COD的測(cè)定。含Cl-較高的工業(yè)廢水則應(yīng)采用重鉻酸鉀法測(cè)定。
我國(guó)規(guī)定了環(huán)境水質(zhì)的高錳酸鹽指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)為2-10mgO2/L。應(yīng)用示例——水樣中化學(xué)耗氧量(COD)的測(cè)定化學(xué)需氧量(COD)是量度水體受還原性物質(zhì)(主要是有機(jī)物)污染程度的綜合性指標(biāo)。第三十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定步驟:(a)分取100mL混勻水樣(如CODMn高于5mg/L,則用水稀釋至l00mL)于250mL錐形瓶中,加5mL(1+3)硫酸,混勻。然后加10.00mL0.0lmol/LKMn04溶液,搖勻后立即(Ji)放入沸水浴中加熱30min。(b)取下錐形瓶,趁熱加入10.00mL0.0lmol/LNa2C204標(biāo)液,搖勻,立即用0.0lmol/LKMn04溶液滴定至顯微紅色,記錄KMn04溶液消耗量。(c)KMn04溶液的標(biāo)定:將上述已滴定完畢的溶液加熱至約70℃,準(zhǔn)確加入10.00mL0.0lmol/LNa2C204標(biāo)液,再用KMn04溶液滴定至顯微紅色。記錄KMn04溶液的消耗量V。按下式求得KMn04溶液的校正系數(shù)(K)。
K=10.00/V式中,V—標(biāo)定時(shí)KMn04溶液的消耗量(mL).
若水樣經(jīng)稀釋時(shí),應(yīng)同時(shí)另取lOOmL水,同水樣操作步驟進(jìn)行空白試驗(yàn)。第三十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。第三十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。優(yōu)點(diǎn):
a、易提純,在140~250℃干燥后,可直接配標(biāo)準(zhǔn)溶液;b、標(biāo)準(zhǔn)溶液穩(wěn)定,可長(zhǎng)期保存;c、選擇性好,室溫下不與CI-作用,可在HCI溶液中進(jìn)行滴定。缺點(diǎn):a、酸性范圍使用,應(yīng)用窄;b、終點(diǎn)時(shí)難(Nan)以辨別出過(guò)量K2Cr2O7的黃色(產(chǎn)物Cr3+呈綠色),因此須加入指示劑,如二苯胺磺酸鈉;c、有毒,應(yīng)注意廢液的處理;(二)重鉻酸鉀法第三十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。原理:
2Cr2O72-+3C+16H+=4Cr3++3CO2+8H2O(過(guò)量)(水樣有機(jī)物)(回流2小時(shí))
Cr2O72-+
6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(剩余)(標(biāo)準(zhǔn)溶液)
sp:
Fe(C12H8N2)33+
=Fe(C12H8N2)32+氧化態(tài)(藍(lán)色)
還原態(tài)(棕紅色)(指示(Shi)劑:鄰二氮菲亞鐵,又叫試亞鐵靈或鄰菲啰啉亞鐵離子)
終點(diǎn)時(shí)由藍(lán)色變?yōu)樽丶t色該法適用范圍廣泛,可用于污水中化學(xué)需氧量的測(cè)定。
應(yīng)用實(shí)例:化學(xué)需氧量的測(cè)定(CODCr
)第三十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。V0—空白試驗(yàn)消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的量(mL)V1—滴定水樣時(shí)(Shi)消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的量(mL)C—硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L)8—氧的摩爾質(zhì)量(1/4O2,g/mol)V水—水樣的量(mL)重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是1/6K2Cr2O7mol/L第四十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(三)碘量法(指示(Shi)劑:淀粉)利用I2的氧化性和I-的還原性進(jìn)行滴定的方法。半電池反應(yīng)為:碘難溶于水(25℃時(shí)1.00×10-3mol.L-1),常在配制時(shí)加入KI使之溶解,這時(shí)I2與I-結(jié)合成I3-離子,溶解度增大:第四十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。再用Na2S2O3溶(Rong)液滴定:用I3-
標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定強(qiáng)還原性物質(zhì)(如Sn2+、Sb3+、S2-、SO32-等)電勢(shì)較高的氧化性物質(zhì),可用I-
標(biāo)準(zhǔn)溶液還原氧化性物質(zhì),然后用Na2S2O3
標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋出的I2。測(cè)定:Cu2+、CrO42-、Cr2O72-、CIO-、NO2-、H2O2氧化性物質(zhì)。如,KMnO4
在酸性溶液中,與過(guò)量的KI作用析出I2:1、直接碘量法2、間接碘量法第四十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。b、防止I2的揮發(fā)和空氣中的O2氧化I-
。滴定時(shí)不要?jiǎng)×艺駬u,使用碘(Dian)量瓶,避光。a、控制溶液的酸度:滴定必須在中性或弱酸性溶液中進(jìn)行。在堿性溶液中,I2會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)。在強(qiáng)酸性中Na2S2O3會(huì)分解。間接碘量法應(yīng)注意:C、判斷終點(diǎn)常用淀粉為指示劑,直接法的終點(diǎn)是從無(wú)色變藍(lán)色;
間接法是從藍(lán)色變無(wú)色。淀粉溶液應(yīng)在滴定近終點(diǎn)時(shí)加入,如果過(guò)早加入,淀粉會(huì)吸附較多的碘,使滴定結(jié)果產(chǎn)生誤差。第四十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3、標(biāo)準(zhǔn)溶液(Ye)的配制和標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液:硫代硫酸鈉和碘標(biāo)準(zhǔn)溶液。(1)Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液(間接法)Na2S2O3不是基準(zhǔn)物質(zhì),不能直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液。只能先配制成近似濃度的標(biāo)液,然后再標(biāo)定。K2Cr2O7,KIO3等基準(zhǔn)物質(zhì)常用來(lái)標(biāo)定Na2S2O3溶液的濃度。Na2S2O3溶液濃度不穩(wěn)定,容易改變:第四十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。Na2S2O3溶液的(De)配制維持溶液堿性,抑制細(xì)菌生長(zhǎng)酸性不穩(wěn)定S2O32-殺菌趕趕CO2O2→分解→氧化→酸性S2O32-S2O32-S2O32-不穩(wěn)定→HSO3-,S↓
↓↓
(SO42-
,
(SO32-,
S↓)
S↓)避光→光催化空氣氧化S2O32-煮沸冷卻后溶解Na2S2O3·5H2O加入少許
Na2CO3貯于棕色玻璃瓶8~14d.標(biāo)定蒸餾水第四十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(2)碘標(biāo)(Biao)準(zhǔn)溶液(間接法)升華法可制得純碘,但由于碘的揮發(fā)性及對(duì)天平的腐蝕,不宜直接法配制。粗稱(chēng)一定量碘,加過(guò)量KI,于研缽中加少量水研磨,使溶解,然后將溶液稀釋?zhuān)瑑A入棕色瓶中于暗處保存。可用已標(biāo)定好的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)標(biāo)定I2溶液,也可用As2O3(俗名砒霜,劇毒?)來(lái)標(biāo)定。避免I2溶液與橡皮等有機(jī)物接觸,也要防止I2溶液見(jiàn)光、遇熱。第四十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.1.2絡(luò)合滴定法一、基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)溶液——已知準(zhǔn)確濃度的溶液。滴定——將標(biāo)準(zhǔn)溶液通過(guò)滴定管滴加到被測(cè)物質(zhì)溶液中的操作?;瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)——在滴定過(guò)程中,滴定劑與被測(cè)組分按照滴定反應(yīng)方程式所示計(jì)量關(guān)系定量地完全反應(yīng)時(shí)稱(chēng)為化學(xué)計(jì)量點(diǎn)。滴定終點(diǎn)——因指示劑顏色發(fā)生明顯改變而停止滴定的點(diǎn)。終點(diǎn)誤差(Cha)——滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不完全吻合而引起的誤差。第四十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。二、絡(luò)合滴定法概述絡(luò)合滴定法——利用絡(luò)合反應(yīng)進(jìn)行的滴定分析方法稱(chēng)為絡(luò)合滴定法。作為絡(luò)合滴定的反應(yīng)必須符合以下條件:1、生成的絡(luò)合物要有確定的組成,即中心離子與絡(luò)合劑嚴(yán)格按(An)一定比例化合;2、生成的絡(luò)合物要有足夠的穩(wěn)定性;3、絡(luò)合反應(yīng)速度要足夠快;4、有適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ甘窘K點(diǎn)。第四十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。三、絡(luò)合平(Ping)衡1、絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)金屬離子與EDTA形成絡(luò)合物的穩(wěn)定性,可用該絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)來(lái)表示。
略去電荷,可簡(jiǎn)寫(xiě)成:M+Y=MY
其穩(wěn)定常數(shù)KMY為:穩(wěn)定常數(shù)值越大,絡(luò)合物就越穩(wěn)定。第四十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、絡(luò)合物的條件穩(wěn)(Wen)定常數(shù)M與Y及MY的各種副反應(yīng)進(jìn)行的程度,可由其副反應(yīng)系數(shù)表示。酸效應(yīng):由于氫離子與Y之間發(fā)生副反應(yīng),使得EDTA參加主反應(yīng)的能力下降,這種現(xiàn)象稱(chēng)為酸效應(yīng)。酸效應(yīng)系數(shù):在一定pH值下EDTA的各種存在形式的總濃度[Y′]與能參加主反應(yīng)的[Y4-]的平衡濃度之比。即:在EDTA滴定中,被測(cè)金屬離子M與EDTA絡(luò)合,生成配合物MY為主反應(yīng)。同時(shí)M和Y及產(chǎn)物MY都可能發(fā)生副反應(yīng),使MY配合物的穩(wěn)定性受到影響。第五十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。當(dāng)溶液中存在酸效應(yīng)(Ying)時(shí),上式用對(duì)數(shù)形式表示為:絡(luò)合物的穩(wěn)定性受溶液pH值的影響很大。因此在實(shí)際工作中應(yīng)更多采用條件穩(wěn)定常數(shù)。第五十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.2重量分(Fen)析法一、重量分析法的分類(lèi)和特點(diǎn)根據(jù)被測(cè)組分與其它組分分離方法的不同,重量分析法可分為三種:1、沉淀法沉淀法是重量分析法中的主要方法。這種方法是將被測(cè)組分以難溶化合物的形式沉淀出來(lái),再將沉淀過(guò)濾、洗滌、烘干或灼燒,最后稱(chēng)重并計(jì)算其含量。重量分析法是用適當(dāng)方法先將試樣中的待測(cè)組分與其它組分分離,然后用稱(chēng)量的方法測(cè)定該組分的含量。第五十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、氣化法:利用物質(zhì)的揮發(fā)性質(zhì),通過(guò)加熱或其他方法使試樣中的待測(cè)組分揮發(fā)逸出,然后根據(jù)(Ju)試樣質(zhì)量的減少計(jì)算該組分的含量;或者當(dāng)該組分逸出時(shí),選擇適當(dāng)吸收劑將它吸收,然后根據(jù)(Ju)吸收劑質(zhì)量的增加計(jì)算該組分的含量。3、電解法利用電解原理,用電子作沉淀劑使金屬離子在電極上還原析出,然后稱(chēng)量,求得其含量。第五十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。二、重(Zhong)量分析對(duì)沉淀形式和稱(chēng)量形式的要求1、重量分析對(duì)沉淀形式的要求:a.
沉淀的溶解度必須很小,這樣才能保證被測(cè)組分沉淀完全。d.
沉淀應(yīng)易于轉(zhuǎn)化為稱(chēng)量形式。c.
沉淀力求純凈,盡量避免其他雜質(zhì)的玷污。b.
沉淀應(yīng)易于過(guò)濾和洗滌,為此,希望盡量獲得粗大的晶形沉淀,如果是無(wú)定形沉淀,應(yīng)注意掌握好沉淀?xiàng)l件,改善沉淀的性質(zhì)。第五十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、重量分析對(duì)稱(chēng)(Cheng)量形式的要求:a.
稱(chēng)量形式必須有確定的化學(xué)組成,這是計(jì)算分析結(jié)果的依據(jù)。c.
稱(chēng)量形式的摩爾質(zhì)量要大,則少量的待測(cè)組分可以得到較大量的稱(chēng)量物質(zhì),減少稱(chēng)量誤差。b.
稱(chēng)量形式必須十分穩(wěn)定,不受空氣中水分、等的影響。第五十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
稱(chēng)取試樣量的多少,主要決定于沉淀類(lèi)型。對(duì)生成體積小、易于過(guò)濾和洗滌的晶(Jing)型沉淀,其稱(chēng)量式的質(zhì)量控制在0.3~0.5g。對(duì)生成體積大、不易過(guò)和洗滌的得無(wú)定型沉淀,其稱(chēng)量式的質(zhì)量控制在0.1~0.2g。據(jù)此依照組分含量即可估算出應(yīng)取稱(chēng)量的試樣量。3.稱(chēng)取試樣量的估算第五十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。三、沉淀的過(guò)濾和洗滌過(guò)濾的目的是將沉淀與母液分離。通常過(guò)濾是通過(guò)濾紙或玻璃砂芯漏斗或玻璃砂芯坩堝進(jìn)行。采用“少量多次”的方法洗滌沉淀,即每次加少量洗滌液,洗后(Hou)盡量瀝干,再加第二次洗滌液,這樣可提高洗滌效率。一般洗滌3-5次即可。四、沉淀的烘干或灼燒烘干是為了除去沉淀中的水分和可揮發(fā)物質(zhì),使沉淀形式轉(zhuǎn)化為組成固定的稱(chēng)量形式。烘干或灼燒的溫度和時(shí)間,隨沉淀不同而異。第五十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。吸光光度(Du)法比色分析法紫外分光光度分析法(UV)可見(jiàn)分光光度分析法(Vis)3.3吸收光譜基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收建立的分析方法,稱(chēng)為吸光光度法或分光光度法。第五十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
儀器簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、快(Kuai)速
靈敏度高:測(cè)定下限可達(dá)10-5~10-6mol·L-1,10-4%~10-5%。準(zhǔn)確度較高:相對(duì)誤差為2%~
5%。能夠滿(mǎn)足微量組分的測(cè)定要求。應(yīng)用廣泛分光光度法的特點(diǎn):第五十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1、光的基本性(Xing)質(zhì)光是一種電磁波。自然界中存在各種不同波長(zhǎng)的電磁波,電磁波按其波長(zhǎng)的不同可分為不同區(qū)域:
一、吸光光度法基本原理
X射線0.110nm中紅外光2.550m可見(jiàn)光400760nm
近紫外光200400nm
遠(yuǎn)紫外光10200nm
近紅外光0.752.5m無(wú)線電波11000m微波0.1100cm
遠(yuǎn)紅外光501000m第六十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。光譜名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍躍遷類(lèi)型輻射源分析方法X射線0.1—10nmK和L層電子X(jué)射線管X射線光譜法遠(yuǎn)紫外光10—200nm中層電子氫燈真空紫外光度法近紫外光200—400nm價(jià)電子氫燈紫外光度法可見(jiàn)光400—750nm價(jià)電子鎢燈比色及可見(jiàn)光度法近紅外光0.75—2.5μm分子振動(dòng)碳化硅熱棒近紅外光度法中紅外光2.5—5.0μm分子振動(dòng)同上中紅外光度法遠(yuǎn)紅外光5.0—1000μm分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)同上遠(yuǎn)紅外光度法微波0.1—100cm分子轉(zhuǎn)動(dòng)電磁波發(fā)生器微波光譜法無(wú)線電波1—1000m核磁共振光譜法第六十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。分光光度法所使用的光譜范圍在200nm-1000m
之間(Jian)。其中200nm-400nm為紫外光區(qū),
400nm-760nm為可見(jiàn)光區(qū),
760nm-1000m為紅外光區(qū)。單色光:具有單一波長(zhǎng)的光稱(chēng)為單色光。復(fù)合光:由不同波長(zhǎng)的光組成的光稱(chēng)為復(fù)合光??梢?jiàn)光:人眼能感覺(jué)到的光稱(chēng)為可見(jiàn)光。可見(jiàn)光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按一定強(qiáng)度比例混合而成的。第六十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。橙(Cheng)紅黃綠青青藍(lán)藍(lán)紫圖互補(bǔ)色光示意圖圖中處于直線關(guān)系的兩種色光為互補(bǔ)色光。實(shí)驗(yàn)證明,如果把適當(dāng)顏色的兩種光按一定強(qiáng)度比例混合,可以成為白光,這兩種色光稱(chēng)為互補(bǔ)色光。第六十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。對(duì)溶液來(lái)說(shuō),溶液呈現(xiàn)不同的顏色是由于(Yu)溶液中的質(zhì)點(diǎn)(離子或分子)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而引起的。當(dāng)白光通過(guò)某種溶液時(shí),如果物質(zhì)對(duì)各種波長(zhǎng)的光完全吸收,則溶液呈現(xiàn)黑色;如果完全反射,則呈現(xiàn)白色;如果對(duì)各種波長(zhǎng)的光均勻吸收,則呈現(xiàn)灰色;如果選擇地吸收某些波長(zhǎng)的光,則呈現(xiàn)透射光的顏色。也就是說(shuō),如果只吸收或最大程度的吸收某種波長(zhǎng)的光,則溶液呈現(xiàn)的是這種波長(zhǎng)光的補(bǔ)色光。物質(zhì)呈現(xiàn)顏色與吸收光波長(zhǎng)的關(guān)系見(jiàn)表9-2第六十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。吸收光波長(zhǎng)nm吸收光顏色物質(zhì)顏色400-450紫黃綠450-480藍(lán)黃480-490綠藍(lán)橙490-500藍(lán)綠紅500-560綠紫紅560-580黃綠紫580-610黃藍(lán)610-650橙綠藍(lán)650-760紅藍(lán)綠表9-2物質(zhì)(Zhi)顏色和吸收光顏色的關(guān)系圖9-2不同顏色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)第六十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。如果將各種波長(zhǎng)的單色光依次通過(guò)某一固定濃度的有色溶液,測(cè)量每一波長(zhǎng)下有色溶液對(duì)光的吸收程度(即吸光度A),然后以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)作圖,得(De)到一條曲線,稱(chēng)為吸收光譜曲線(簡(jiǎn)稱(chēng)吸收曲線)。從曲線可以清楚地看到有色溶液對(duì)光的吸收情況。(圖9-3)2、吸收光譜曲線第六十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。圖(Tu)9-3
KMnO4
溶液的吸收曲線(1)(2)(3)(4)第六十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3、光的吸收(Shou)定律
朗伯—比耳定律:式中:I0為入射光強(qiáng)度;It為透射光強(qiáng)度;
A為吸光度;b為液層厚度(即光程長(zhǎng)度);
C為溶液濃度;K為比例常數(shù);第六十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
c:溶液的濃度,單位g·L-1
a:吸光系(Xi)數(shù),單位L·g-1·cm-1
式中,A:吸光度,描述溶液對(duì)光的吸收程度;
b:液層厚度(光程長(zhǎng)度),通常以cm為單位;
c:溶液的摩爾濃度,單位mol·L-1;
ε:摩爾吸光系數(shù),單位L·mol-1·cm-1;第六十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。透光度(Du)(透光率、透射比)T透光度T:描述入射光透過(guò)溶液的程度。
T=It/I0A
=-lgT吸光度A與透光度T的關(guān)系:第七十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。在多組分體系中,如果各種吸光物質(zhì)之間沒(méi)有相互作用,這時(shí)體系的總吸光度等于(Yu)各組分吸光度之和,即吸光度具有加和性。第七十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。二、顯色反應(yīng)及顯色條件的(De)選擇
測(cè)定某種物質(zhì)時(shí),如果待測(cè)物質(zhì)本身有較深的顏色,就可以進(jìn)行直接測(cè)定,但大多數(shù)待測(cè)物質(zhì)是無(wú)色或很淺的顏色,故需要選適當(dāng)?shù)脑噭┡c被測(cè)離子反應(yīng)生成有色化合物再進(jìn)行測(cè)定,此反應(yīng)稱(chēng)為顯色反應(yīng),所用的試劑稱(chēng)為顯色劑。第七十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1、顯色反(Fan)應(yīng)的選擇顯色反應(yīng)一般應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:a.選擇性好:干擾少或干擾容易消除。b.靈敏度高:有色物質(zhì)的
應(yīng)大于104。c.有色化合物的組成恒定,符合一定的化學(xué)式。d.有色化合物的性質(zhì)應(yīng)足夠穩(wěn)定,至少保證在測(cè)量過(guò)程中溶液的吸光度基本恒定。e.有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大,即顯色劑對(duì)光的吸收與絡(luò)合物的吸收有明顯區(qū)別,一般要求兩者的吸收峰波長(zhǎng)之差(稱(chēng)為對(duì)比度)大于60nm。第七十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、顯色(Se)條件的選擇酸度對(duì)顯色反應(yīng)的影響主要表現(xiàn)為:a.影響顯色劑的平衡濃度和顏色
b.影響被測(cè)金屬離子的存在狀態(tài)c.影響絡(luò)合物的組成顯色反應(yīng)的適宜酸度是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。具體方法是:固定溶液中被測(cè)組分與顯色劑的濃度,調(diào)節(jié)溶液不同的pH,測(cè)定溶液吸光度。用pH作橫坐標(biāo),吸光度作縱坐標(biāo),作出pH與吸光度關(guān)系曲線,從中找出適宜的pH范圍。1)顯色反應(yīng)酸度(c(M)、c(R)一定)pH1<pH<pH2pH第七十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。顯色反應(yīng)一(Yi)般可用下式表示:M(被測(cè)組分)+R(顯色劑)=MR(有色絡(luò)合物)A圖試液吸光度與顯色劑濃度的關(guān)系c(R)c(R)c(R)2)顯色劑用量(c(M)、pH一定)Mo(SCN)32+
淺紅Mo(SCN)5
橙紅Mo(SCN)6-淺紅Fe(SCN)n3-n第七十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。25℃50℃t/minA3)顯色溫度及顯色時(shí)間(Jian)
(c(M)、c(R)、pH一定)另外,還有介質(zhì)條件、有機(jī)溶劑、表面活性劑等.第七十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。4)干擾及其消除方(Fang)法為消除干擾,可采取以下幾種方法。(1)控制溶液酸度(2)加入掩蔽劑選取的條件是掩蔽劑不與待測(cè)離子作用,掩蔽劑以及它與干擾物質(zhì)形成的絡(luò)合物的顏色應(yīng)不干擾待測(cè)離子的測(cè)定。(3)利用氧化還原反應(yīng),改變干擾離子的價(jià)態(tài)第七十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。(6)當(dāng)溶液中存在有消耗顯色劑的干擾(Rao)離子時(shí),可以通過(guò)增加顯色劑的用量來(lái)消除干擾(Rao)。(7)分離若上述方法均不能奏效時(shí),只能采用適當(dāng)?shù)念A(yù)先分離的方法(5)選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)
(4)利用參比溶液消除顯色劑和某些共存有色離子的干擾第七十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。三(San)、分光光度計(jì)及基本部件第七十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。光(Guang)源單色器樣品室檢測(cè)器顯示1.光源
在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜,具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。
可見(jiàn)光區(qū):鎢燈作為光源,其輻射波長(zhǎng)范圍在320~2500nm。紫外區(qū):氫、氘燈。發(fā)射185~400nm的連續(xù)光譜。基本組成:第八十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
2.單色(Se)器
將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出任一波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。①入射狹縫:光源的光由此進(jìn)入單色器;②準(zhǔn)光裝置:透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束;③色散元件:將復(fù)合光分解成單色光;棱鏡或光柵;
④聚焦裝置:透鏡或凹面反射鏡,將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫;⑤出射狹縫。第八十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.樣品(Pin)室樣品室放置各種類(lèi)型的吸收池(比色皿)和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池,可見(jiàn)區(qū)一般用玻璃池。5.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理.4.
檢測(cè)器利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào),常用的有光電池、光電管或光電倍增管。第八十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。1、入射光波長(zhǎng)的(De)選擇為了使測(cè)定結(jié)果有較高的靈敏度,應(yīng)選擇被測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)的光作為入射光λmax
,這稱(chēng)為“最大吸收原則”。但是,如果在最大吸收波長(zhǎng)處有其他吸光物質(zhì)干擾測(cè)定時(shí),則應(yīng)根據(jù)“吸收最大、干擾最小”的原則來(lái)選擇入射光波長(zhǎng)。四、吸光度測(cè)量條件的選擇第八十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。吸收曲(Qu)線A:鈷配合物B:1-亞硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸顯色劑第八十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、吸光度讀(Du)數(shù)范圍的選擇為了使測(cè)量結(jié)果得到較高的準(zhǔn)確度,一般應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測(cè)試液的吸光度在A=0.2-0.8范圍內(nèi)。T:15%-65%當(dāng)A=0.434(或T=36.8%)時(shí),測(cè)量的相對(duì)誤差最小。所以普通分光光度法不適用于高含量或極低含量物質(zhì)的測(cè)定。第八十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3、參比溶液的(De)選擇在進(jìn)行光度測(cè)量時(shí),利用參比溶液來(lái)調(diào)節(jié)儀器的零點(diǎn),可以消除由于吸收池壁及溶劑對(duì)入射光的反射和吸收帶來(lái)的誤差,并扣除干擾的影響。a.當(dāng)試液及顯色劑均無(wú)色時(shí),可用蒸餾水作參比溶液。參比溶液可根據(jù)下列情況來(lái)選擇:b.顯色劑為無(wú)色,而被測(cè)試液中存在其他有色離子,可用不加顯色劑的被測(cè)試液作參比溶液。第八十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。d.顯色劑和試液均有顏色,可將一份試液加入適當(dāng)掩蔽劑,將被測(cè)組分掩蔽起來(lái),使之不再與顯色劑作用,而顯色劑及其他試劑均按試液測(cè)定方法加入,以(Yi)此作為參比溶液,這樣就可以(Yi)消除顯色劑和一些共存組分的干擾。
e.改變加入試劑的順序,使被測(cè)組分不發(fā)生顯色反應(yīng),可以此溶液作為參比溶液消除干擾。c.顯色劑有顏色,可選擇不加試樣溶液的試劑空白作參比溶液。第八十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。4、標(biāo)準(zhǔn)曲線(Xian)的制作
在選擇的實(shí)驗(yàn)條件下分別測(cè)量一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度,以標(biāo)準(zhǔn)溶液中待測(cè)組分的含量為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)作圖,得到一條通過(guò)原點(diǎn)的直線,稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線(或工作曲線,如圖)。此時(shí)測(cè)量待測(cè)溶液的吸光度,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以查到與之相對(duì)應(yīng)的被測(cè)物質(zhì)的含量。第八十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.4微生(Sheng)物檢驗(yàn)3.5放射性分析3.6電化學(xué)分析法利用測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)求物質(zhì)含量的分析方法稱(chēng)為電位分析法。電位分析法可分為兩大類(lèi):直接電位法和電位滴定法。直接電位法是根據(jù)電池電動(dòng)勢(shì)與有關(guān)離子濃度間的函數(shù)關(guān)系直接測(cè)出該離子的濃度。電位法測(cè)定pH值就是典型的例子。第八十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
利用酸度計(jì)(又稱(chēng)pH計(jì))測(cè)定溶液pH值的方法是一種(Zhong)電位測(cè)定法。它是將pH玻璃電極和甘汞電極插在被測(cè)溶液中,組成一個(gè)原電池,其電動(dòng)勢(shì)是與溶液pH值大小有關(guān)。酸度計(jì)主體是個(gè)精密電位計(jì),用它測(cè)量原電池的電動(dòng)勢(shì)并直接用pH刻度值表示出來(lái),因而從酸度計(jì)上可以直接讀出被測(cè)溶液的pH值。第九十頁(yè),共一百一十六頁(yè)。俄國(guó)植物學(xué)家茨維特在1906年使用的裝置:色譜原型裝置,如圖。色譜法是一種分離技術(shù),試樣混合物的分離過(guò)(Guo)程也就是試樣中各組分在稱(chēng)之為色譜分離柱中的兩相間不斷進(jìn)行著的分配過(guò)(Guo)程。其中的一相固定不動(dòng),稱(chēng)為固定相;另一相是攜帶試樣混合物流過(guò)此固定相的流體(氣體或液體),稱(chēng)為流動(dòng)相。3.7色譜分析法3.7.1色譜分析法
使用液體作為流動(dòng)相的色譜分析法稱(chēng)為液相色譜,使用氣體作為流動(dòng)相的稱(chēng)為氣相色譜。第九十一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。一、色譜法分離(Li)原理
當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時(shí),其與固定相發(fā)生相互作用。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異,與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同,隨著流動(dòng)相的移動(dòng),混合物在兩相間經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配平衡,使得各組分被固定相保留的時(shí)間不同,從而按一定次序由固定相中流出,而實(shí)現(xiàn)不同組分的分離。
與適當(dāng)?shù)闹髾z測(cè)方法結(jié)合,實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測(cè)。第九十二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
被分析的樣品經(jīng)過(guò)色譜分離、鑒定后,由記錄儀繪制出樣品中各組分的流出曲線,即色譜圖。色譜圖是以組分的流出時(shí)間為橫坐標(biāo),以檢測(cè)器對(duì)各組分的電訊號(hào)響應(yīng)值為縱坐標(biāo)。色譜圖上可(Ke)得到一組色譜峰,每個(gè)峰代表樣品中的一個(gè)組分。由每個(gè)色譜峰的峰位、峰高和峰面積、峰的寬窄及相鄰峰的間距都可(Ke)以獲得色譜分析的重要信息。第九十三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。色譜法的(De)特點(diǎn)(1)分離效率高
復(fù)雜混合物,有機(jī)同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。(2)靈敏度高
可以檢測(cè)出μg.g-1(10-6)級(jí)甚至ng.g-1(10-9)級(jí)的物質(zhì)量。(3)分析速度快
一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析。(4)應(yīng)用范圍廣
氣相色譜:沸點(diǎn)低于400℃的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)試樣的分析。液相色譜:高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。
第九十四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。二、色譜流出曲(Qu)線與術(shù)語(yǔ)1.基線
無(wú)試樣通過(guò)檢測(cè)器時(shí),檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。2.保留值
(1)時(shí)間表示的保留值
保留時(shí)間(tR):組分從進(jìn)樣到柱后出現(xiàn)濃度極大值時(shí)所需的時(shí)間;
死時(shí)間(tM):不與固定相作用的氣體(如空氣)的保留時(shí)間;
調(diào)整保留時(shí)間(tR
'):tR'=tR-tM
第九十五頁(yè),共一百一十六頁(yè)。
(2)用體(Ti)積表示的保留值
保留體積(VR):
VR=tR×F0F0為柱出口處的載氣流量,單位:mL/min。
死體積(VM):
VM=tM×F0
調(diào)整保留體積(VR'):
V
R'=VR
-VM
第九十六頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.區(qū)(Qu)域?qū)挾?/p>
用來(lái)衡量色譜峰寬度的參數(shù),有三種表示方法:(1)標(biāo)準(zhǔn)偏差():即0.607倍峰高處色譜峰寬度的一半。(2)半峰寬(Y1/2):色譜峰高一半處的寬度Y1/2=2.354(3)峰底寬(Wb):Wb=4第九十七頁(yè),共一百一十六頁(yè)。4、分(Fen)離度公式R=0.8:兩峰的分離程度可達(dá)89%;R=1:分離程度98%;R=1.5:達(dá)99.7%(相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn))。分離度——兩個(gè)相鄰色譜峰的分離程度。第九十八頁(yè),共一百一十六頁(yè)。三、色譜定性(Xing)、定量方法1、定性分析在液相色譜中保留值定性的方法是直接與已知標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)照。當(dāng)未知峰的保留值(如保留時(shí)間)與某已知標(biāo)準(zhǔn)物完全相同,則未知峰可能與此已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是同一物質(zhì)。最簡(jiǎn)單的保留值定性方法是將已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加到樣品中去,若是某一峰增高,而且在改變色譜柱或洗脫液的組成后,仍能使這個(gè)峰增高,則可基本認(rèn)定這個(gè)峰所代表的組分與已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為同一物質(zhì)。第九十九頁(yè),共一百一十六頁(yè)。2、定量分析定量分析就是要確定樣品中某一組分的準(zhǔn)確含量。它是根據(jù)儀器檢測(cè)器的響應(yīng)值(色譜峰的峰高或峰面積)與被(Bei)測(cè)組分的量,在某些條件限定下成正比的關(guān)系來(lái)進(jìn)行定量分析的。常用的定量方法有歸一化法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法(也稱(chēng)外標(biāo)法)、內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法。第一百頁(yè),共一百一十六頁(yè)。:質(zhì)量(Liang)分?jǐn)?shù)①歸一化法把所有出峰的組分含量之和按100%計(jì)的定量方法稱(chēng)為歸一化法。其中組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:fi′——i組分的質(zhì)量校正因子;Ai——組分i的峰面積。第一百零一頁(yè),共一百一十六頁(yè)。②標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法又稱(chēng)外標(biāo)法。用已知純樣品配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)量各種濃度下對(duì)應(yīng)的峰(Feng)高或峰(Feng)面積,繪制響應(yīng)信號(hào)——百分含量標(biāo)準(zhǔn)曲線。分析時(shí),進(jìn)入同樣體積的分析樣品,從色譜圖上測(cè)出面積或峰高,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其百分含量。
第一百零二頁(yè),共一百一十六頁(yè)。試(Shi)樣配制:準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的試(Shi)樣W,加入一定量?jī)?nèi)標(biāo)物mS計(jì)算式:③內(nèi)標(biāo)法
選擇適宜的物質(zhì)作為預(yù)測(cè)組分的參比物,定量加到樣品中去,依據(jù)預(yù)測(cè)組分和參比物在檢測(cè)器上的響應(yīng)值(峰面積或峰高)之比和參比物加入量進(jìn)行定量分析的方法稱(chēng)為內(nèi)標(biāo)法。待測(cè)組分(i)和內(nèi)標(biāo)物(s)的質(zhì)量相對(duì)校正因子為fi′和fs′。第一百零三頁(yè),共一百一十六頁(yè)。④標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)加入法實(shí)質(zhì)上是一(Yi)種特殊的內(nèi)標(biāo)法,是在選擇不到合適的內(nèi)標(biāo)物時(shí),以預(yù)測(cè)組分的純物質(zhì)為內(nèi)標(biāo)物,加入到待測(cè)樣品中,然后在相同的色譜條件下,測(cè)定加入預(yù)測(cè)組分純物質(zhì)前后預(yù)測(cè)組分的峰面積(或峰高),從而計(jì)算預(yù)測(cè)組分在樣品中的含量的方法。Wi=△wi/[Ai′(hi′)/Ai(hi)—1]×100%式中△Wi——所加入的預(yù)測(cè)組分(i)的量Ai′(hi′)——加入預(yù)測(cè)組分前測(cè)定的峰面積(或峰高)。Ai(hi)——加入預(yù)測(cè)組分后測(cè)定的峰面積(或峰高)。第一百零四頁(yè),共一百一十六頁(yè)。3.8原子(Zi)熒光光譜法一、原理1.原子熒光光譜的產(chǎn)生氣態(tài)自由原子吸收特征輻射后躍遷到較高能級(jí),然后又躍遷回到基態(tài)或較低能級(jí)。同時(shí)發(fā)射出與原激發(fā)輻射波長(zhǎng)相同或不同的輻射即原子熒光。各種元素都有其特定的原子熒光光譜,故可用于定性分析;而根據(jù)原子熒光強(qiáng)度的高
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