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食品卫生检验方法及应用第一章 感官检验法 第一节 概述一、定义: 感官检验(sensory test ),也叫感官分析(sensory analysis)、感官评定 (sensory evaluation ),是依靠人的感觉器官检查、分析产品感官特征的一种分析方法。1975年美国食品科学技术专家： 感官评定，用于唤起、测量、分析和解释，通过感官系统 (视觉，嗅觉，味觉，听觉和触觉) 而感知到的食品及其他物质或性质的一种科学方法。统计学、生理学、心理学是感官检验的三大科学支柱. 感官分析，是以全面深入了解产品的感官品质为根本, 以目标消费者作为“测量工具”，通过他们的感官系统 (视觉，嗅觉，味觉，听觉和触觉) ，并结合心理学，生理学及统计学方法对产品进行品评和分析，帮助企业全面地了解和定位产品的感官性状, 准确理解与把握市场和消费者的需求，提高企业自身的市场竞争能力。二、发展1.19301950: 食品感官评定的起源，是由各企业内部的专家和企业主参与品评和决定产品的感官质量; n 1935年英国著名的统计学家R.A.Fisher,首次在其论著中,将统计学方法应用在感官检验.n 1936年S.Keber真正把统计学方法,由于应用于感官检验,首次采用两点试验法感官检验肉的嫩度.n 1941年,美国一工厂的老板Whisky将两点试验法,用于产品的出厂检查,这是感官检验首次应用于质量管理的实例. 2. 19501960: 一些欧美食品企业开始建立初级的产品感官质量控制体系，培训企业内部的品评员团队代替专家，评价产品的感官质量，简单的统计学分析开始应用到感官评价的数据分析中;3. 19601990: 产品的感官评价逐渐被各大食品企业接受和认可，并逐渐应用于新产品的研发、质量控制、市场研究部门，同时统计学、生理学、心理学等相关学科在感官科学领域内得到了进一步的应用和发展;4.1990至今: 产品的感官评价得到迅速的发展和普及，已被广泛应用到其他行业，例如: 化妆品、汽车制造、纺织品、化工业等行业。感官评定学科的研究领域和应用领域的交流日益密切，新的感官评定技术和新的数理分析方法，不断推陈出新。 第二节、食品感官评定1、感觉与感觉评价n 感觉就是客观事物的各种特征和属性通过刺激人的不同的感觉器官引起兴奋,经神经传导反映到大脑皮层的神经中枢,从而产生的反应.一种特征或属性即产生一种感觉.而感觉的综合就形成了人对这一事物的认识及评价。n 分类基本感觉：视觉,听觉,触觉,嗅觉和味觉。 除上述的五种基本感觉外,人类可辨认的感觉还有温度觉,痛觉,疲劳觉,口感等多种感官反应。n 感觉的敏感性是指人的感觉器官对刺激的感受,识别和分辨能力.感觉的敏感性因人而异,某些感觉通过训练或强化可以获得特别的发展,即敏感性增强. 感觉阈：必须有适当的刺激强度才能引起感觉,这个强度范围称为。 它是指从刚好能引起感觉,到刚好不能引起感觉的刺激强度范围.用量的概念来表达它们的刺激强度,时间和相互关系.对于食品来说,为了使人们能感知某味的存在,该物质的用量必须超过它的呈味阈值. n 感觉阈值:就是指感官或感受体对所能接受的刺激变化范围的上、下限以及对这个范围内最微小变化感觉的灵敏程度. 依照测量技术和目的的不同,可以将感觉阈的概念分为下列几种. 感觉阈值n 绝对感觉阈 指以使人的感官产生一种感觉的某种刺激的最低刺激量,为下限,到导致感觉消失的最高刺激量,为上限的刺激强度范围值。n 察觉阈值 对刚刚能引起感觉的最小刺激量，我们称它为察觉阈值或感觉阈值下限. n 识别阈值 对能引起明确的感觉的最小刺激量，我们称为识别阈值。n 极限阈值 对刚好导致感觉消失的最大刺激量，我们称它为感觉阈值上限，又称为极限阈值。n 差别阈 指感官所能感受到的刺激的最小变化量.如人对光波变化产生感觉的波长差是10nm。差别阈不是一个恒定值,它随某些因素如环境的，生理的或心理的变化而变化。 感觉的基本规律 适应现象(除痛觉）对比现象(量的影响) 协同效应拮抗效应 1.1视觉与视觉的评价1.1.1视觉的产生及其特征 n 视觉的产生 光照 物体发出的波 视网膜物像形成 刺激感觉细胞 视神经 视觉中枢 视觉 n 特征 视觉强度取决于光的波长和强度 1.1.2视觉的评价 外形,光泽,色泽 1.2 听觉与听觉的评价 1.2.1听觉的产生与特征 n 听觉的产生 声波 鼓膜 刺激耳蜗内感受器 听觉神经 听觉中枢 n 音调高低.频率的绝对感觉阈620 000HZ.1.2.2 听觉的评价 人耳对一个声音的强度或频率的微小变化是很敏感的.利用听觉进行感官检验的应用范围十分广泛. 1.3 嗅觉与嗅觉的评价 1.3.1嗅觉的产生及其特征 n 嗅区:嗅区内的嗅黏膜是嗅觉感受体,嗅细胞是嗅觉感受体中最重要的成分. n 嗅觉的产生;气味 嗅细胞 大脑 嗅觉神经 刺激物必定具有挥发性及可溶性. 由于感觉的适应性,进行评价时,由淡气味浓气味.n 1.3.2嗅觉评价 嗅觉在食品生产,检验和鉴定方面起着十分重要的作用.有许多方面是无法用仪器和理化检验来替代的.1.4味觉与味觉的评价1.4.1味觉的产生及其特征 n 产生 可溶性呈味物质 味蕾(味细胞) 大脑 味觉 n 特征 不同部位对味觉的灵敏度不同,对不同味觉的敏感度也不同 舌尖：甜；舌后两侧：酸。舌根：苦 舌尖及舌前两侧：咸从刺激味觉到感受味觉：0.150.4s，咸最快；苦最慢。n 影响因素 呈味物质的水溶性 ,温度 ,性别 ,年龄 ,身体状况,饥饿状态,呈味物质的化学结构和光学性质等. n 1.4.2味觉的评价 刺激性的产生: 弱强 呈味现象和效果:对比,变调,相乘,相杀。1.5触觉与触觉的评价1.5.1触觉的产生及其特征 触觉:皮肤的感觉称为触觉. 皮肤上冷点与温点 温度刺激感觉 10600C 1.5.2触觉的敏感性 触觉感受器在皮肤内的分布不均匀,手指尖的敏感性最强.皮肤冷点多于温点,人对冷的敏感性高. 1.5.3触觉的感官评价 触觉的感官评价是通过人的手,皮肤表面接触物体时所产生的感觉来分辨,判断产品质量特性的一种感官评价. 1.6口感的评价 物理性的感觉:硬度,黏度,弹性,酥性,咀嚼性等等. 2. 感官检验的类型 n 分析型感官检验 把人的感觉器官作为一种检验测量的工具，来评价样品的质量特性或鉴别多个样品之间的差异等。 通过感觉器官的感觉来进行检测的,因此，为了降低个人感觉之间差异的影响，提高检测的重现性，以获得高精度的测定结果，必须注意评价基准的标准化,试验条件的规范化和评价员的素质选定。 评价基准的标准化 、实验条件的规范化 和评价员的素质 n 偏爱型感官检验 以样品为工具，来了解人的感官反应及倾向。这种检验必须用人的感官来进行，完全以人为测定器，调查、研究质量特性对人的感觉、嗜好状态的影响程序.。(无法用仪器测定)这种检验的主要问题是如何能客观地评价不同检验人员的感觉状态及嗜好的分布倾向。3.食品感官检验的内涵n 安全性n 营养质量n 可接受性4、食品感官检验特点n 简易性、直接性、迅速性n 准确性n 综合性第二章 物理检验法n 密度法n 折光法n 旋光法第一节 密度法一、基本知识1.概念密度：指物质在一定温度下单位体积的质量，以符号表示，其单位为g/cm3。相对密度：指某一温度下物质的质量与同体积某一温度下水的质量之比，以符号d表示。n 物质一般都具有热胀冷缩的性质，所以密度和相对密度的值都随温度的改变而改变。密度应标示出测定时物质的温度。n 真密度 在真空中物质单位体积的质量。视密度 在空气中物质单位体积的质量。n 真相对密度 在真空中物质的质量与同体积水的 质量之比 视相对密度 在空气中物质的质量与同体积水的 质量之比n 20 1cm3水 真空质量0.99823g 空气质量0.99717g 4 1cm3水真空质量1.00000g 空气质量0.99894n 真密度（20）=0.99823真相对密度20/ 20 视相对密度（20） =0.99717 视相对密度20/ 20真密度（t ）=1.00000真相对密度t/ 4=真相对密度t/ 4视密度（t) =0.99894 视相对密度t/4 视相对密度t/ 4 2、计算 当用密度瓶或密度天平测定液体的相对密度时，以测定溶液对同温度水的相对密度比较方便。n 通常测定液体在20时，对水在20时的相对密度，以 表示。 和 之间可以用下式换算： 0.99823 同理，若要将 换算为 ，可按下式计算： 式中: 温度t2时水的密度，g/cm3。n 意义：各种液态食品都有其一定的相对密度，当其组成成分及其浓度发生改变时，其相对密度也发生改变，故测定液态食品的相对密度可以检验食品的纯度和浓度。 密度瓶是测定液体相对密度的专用精密仪器，是容积固定的玻璃称量瓶，其种类和规格有多种。常用的有带温度计的精密度瓶和带毛细管的普通密度瓶，见图。 在一定温度下，同一密度瓶分别称取等体积的样品溶液和蒸馏水的质量，两者之比即为该样品溶液的相对密度。1.2 测定方法 先把密度瓶洗干净，再依次用乙醇、乙醚洗涤，烘干并冷却后，精密称重。装满样液盖上瓶盖，置20水浴内浸0.5h使内容物的温度达到20，用滤纸来吸去支管标线上的样液，盖上侧管帽后取出。用滤纸把瓶外擦干，置天平室内30分钟后称重。将样液倾出，洗净密度瓶，装入煮沸30min并冷却到20以下的蒸馏水，按上法操作。测出同体积20蒸馏水的质量。按下式计算式中 m0空密度瓶质量，g； m1密度瓶和水的质量，g； m2密度瓶和样品的质量g； 0.9982320时水的密度，gcm3。说明 本法适用于测定各种液体食品的相对密度，特别适合于样品量较少的场合，对挥发性样品也适用，结果准确，但操作较繁琐。 测定较粘稠样液时，宜使用具有毛细管的密度瓶。 水及样品必须装满密度瓶，瓶内不得有气泡。 拿取已达恒温的密度瓶时，不得用手直接接触密度瓶球部，以免液体受热流出。应带隔热手套取拿瓶颈或用工具夹取。 水浴中的水必须清洁无油污，防止瓶外壁被污染。 天平室温度不得高于20，以免液体膨胀流出。2.密度计法2.1原理和结构 密度计是根据阿基米德原理制成的，其种类很多、但结构和形式基本相同，都是由玻璃外壳制成。头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅珠、水银或其它重金属，使其能立于溶液中，中部是胖肚空腔，内有空气故能浮起，尾部是一细长管内附有刻度标记，刻度是利用各种不同密度的的液体标度的2.2种类 食品工业中常用的密度计按其标度方法的不同，可分为普通密度计、锤度计、乳稠计、波美计等。如图。普通密度计n 普通密度计是直接以20时的密度值为刻度的。n 一套通常由几支组成，每支的刻度范围不同，刻度值小于1的（0.7001.000）称为轻表。n 用于测量比水轻的液体，刻度值大于l的（1.0002.000）称为重表，用来测量比水重的液体。锤度计n 专用于测定糖液浓度的密度计。它是以蔗糖溶液重量百分浓度为刻度的，以符号Bx表示。n 刻度方法是以20为标准温度，在蒸馏水中为0 Bx，在1蔗糖溶液中为1Bx （即100g蔗糖溶液中含1g蔗糖），以此类推。锤度计的刻度范围有多种，常用的有：06，511，1016，1521等。 n 当测定温度高于20时，因糖液体积膨胀导致相对密度减小，即锤度降低，故应加上相应的温度校正值，反之，则应减去相应的温度校正值。例在17时观测锤度为22.00查附表得校正值为0.18，则标准温度20时糖锤度为 22.000.1821.82（ Bx ）例在24时观测锤度为16.00 ，查表得校正值为0.24，则标准温度（20）时 糖锤度为16.000.2416.24 （ Bx ） 。 将相对密度减去1.000后再乘以1000作为刻度，以度（符号：数字右上角标“0”）表示，其刻度范围为1545。乳稠计温度有20/4和15/15两种使用时把测得的读数按上述关系可换算为相对密度值。例16时20/4乳稠计读数为31，换算为20应为： 31（2016）0.2310.8 30.2 即 1.0302 1.03020.002 1.0322 例225时20/4乳稠计读数为29.8，换算为20应为： 29.8+（2520）0.229.81.0 30.8 即 1.0308 = 1.03080.002 1.0328n 例18时用15/15乳稠计，测得读数为30.6，查表换算为15为30.0，即牛乳相对密度 1.0300n 20/4、15/15两种乳稠计，因为工厂一般情况是这种称呼，但实际上是一个密度乳稠计，另一个为比重乳稠计。波美计n 波美计是以波美度（以0B 表示）来表示液体浓度大小。按标度方法的不同分为多种类型，常用的波美计的刻度方法是以20 为标准，在蒸馏水中为 00B；在15氯化钠溶液中150B；在纯硫酸（相对密度为1.8427）中为660B；其余刻度等分。n 波美计分为轻表和重表两种，分别用于测定相对密度小于1的和相对密度大于1的液体。波美度与相对密度之间存在下列关系轻表： 0B -145 或 重表： 0B 或 将混合均匀的被测样液沿筒壁徐徐注入适当容积的清洁量筒中，注意避免起泡沫。将密度计洗净擦干，缓缓放入样液中，待其静止后，再轻轻按下少许，然后待其自然上升，静止并无气泡冒出后，从水平位置读取与液平面相交处的刻度值。同时用温度计测量样液的温度，如测得温度不是标准温度，应对测得值加以校正。2.4说明（1） 该法操作简便迅速，但准确性差，需要样液量多，且不适用于极易挥发的样品。（2） 操作时应注意不要让密度计接触量筒的壁及底部，待侧液中不得有气泡。（3）读数时应以密度计与液体形成的弯月面的下缘为准。若液体颜色较深，不易看清弯月面下缘时则以弯月面上缘为准。（4）注意比重计的清洁。 比重计颈部带油污和表面活性剂，使其上升，读数偏高。（5 ）用酒精计测定白酒、黄酒果酒的酒精度，样品必须经过蒸馏去除杂质，才能进行测定3 韦氏比重天平法3.1 测定仪器（1）韦氏天平韦氏天平见图（2）恒温水浴准确度为0.1n 韦氏比重天平法适用于有机化学试剂中易挥发液体相对密度的测定。n 一种古老的测量比重的仪器，这种方法的优点，就是样品量多时可用，操作比较快，而且也比较准确 。(a)0.8653g (b)0.8755gn 将韦氏天平安装好（如图），把浮锤挂在小钩上，如果两个指针没有相对正，则旋转调整螺丝，使两个指针对正为止。向玻璃筒中注入煮沸30 min并冷却至20的水，将浮锤浸入水中，玻璃筒置于20的恒温水浴中，将单位游码挂在小钩上，这时天平应保持平衡。 将玻璃筒中水倾出，玻璃筒及浮锤先用乙醇，再用乙醚洗涤数次，吹干。注入预先调整至20的样品，同样置于20的恒温水浴中。调节游码都放在刻度上，如果在同一刻度上，需要放两个游码，则将小的游码挂在大游码的脚钩上。如果样品的相对密度大于1，则单位游码挂在小钩上，待天平保持平衡，记录读数。第二节 折光法n 通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为折光法。n 光的反射现象与反射定律 一束光线照射在两种介质的分界面上时，要改变它的传播方向，但仍在原介质里传播，这种现象叫光的反射。第一节 原理 一、光的反射定律1.入射线、反射线和法线总是在同一平面内，入射线和反射线分居于法线的两侧。2.入射角等于反射角。二、光的折射现象与折射定律1.光的折射 光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫光的折射。2.光的折射定律2测定折射率的意义 n 折射率是物质的一种物理性质。它是食品生产中常用的工艺控制指标，通过测定液态食品的折射率.可以鉴别食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。n 蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。通过测定折射率可以确定糖液的浓度及饮料、糖水罐头等食品的糖度，还可以测定以糖为主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量。 第二节 液态食品折射率的测定方法一、意义1.测定折射率可以鉴别油脂的组成和品质各种油脂具有其一定的脂肪酸构成，每种脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子数目相同时不饱和脂肪酸的折射率比饱和脂肪酸的折射率大得多；饱和脂肪酸分子量越大，折射率也越大；酸度高的油脂折射率低。 2.判断牛乳是否掺水正常情况下，某些液态食品的折射率有一定的范围，测定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量，如正常牛乳乳清的折射率在正1.341991.34275之间，当这些液态食品因掺杂、浓度改变或品种改变等原因而引起食品的品质发生了变化时，折射率常常会发生变化。所以测定折射率可以初步判断某些食品是否正常。如牛乳掺水，其乳清折射率降低，故测定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量，判断牛乳是否掺水。 必须指出的是：折光法测得的只是可溶性固形物含量，但对于番茄酱，果酱等个别食品，已通过实验编制了总固形物与可溶性固形物关系表先用折光法测定可溶性固形物含量即可查出总固形物的含量 二.阿贝折光仪 测定透明、半透明液体或固体的折射率和平均色散 折光仪是利用临界角原理测定物质折射率的仪器 食品工业中最常用的是阿贝折光仪、手提式折光仪、数字阿贝折光仪。1.工作原理折射定律n 根据测定临界折射角的原理测定折射率。临界角n1和n2为界面两侧的两种介质的折射率，若光线从光密介质进入光输介质，入射角小于折射角，改变入射角可以使折射角达到90，此时的入射角称为临界角在固定一种介质时，临界折射角的大小和折射率有简单的函数关系 n 当不同光线射入界面时，n，则可观察到出射光线的视场为明暗两部分，且二者之间有明显界分线。n 分界线位于十字线的交叉点，这时从目镜即可在标尺上读出液体的折射率 阿贝折光计的光学系统 读数系统：光线由小反光镜14反射，经毛玻璃13射到刻度盘12上，经转向棱镜11及物镜10将刻度成像于分划板9上，通过目镜7、8放大后成像观测者眼中。当旋动旋钮2时，使棱镜摆动，视野内明暗分界线通过十字交叉点，表示光线从棱镜入射角达到了临界角。当测定样液浓度不同时，折射率也不同，故临界角的数值亦有不同。在读数镜筒中即可读取折射率n，或糖液浓度，或固形物的含量。 在阿贝折光仪的望远目镜的金属筒上，有一个供校准仪器用的示值调节螺钉，通常用20的水校正仪器（其折光率ND20=1.3330）。也可用已知折光率的标准玻璃校正。注意 阿贝折光仪在使用前，必须先经标尺零点的校正。已知折射率的标准液体（如纯水的 1.3325）亦可用每台折光仪中附有已知折射率的“玻块”来校正。可用a-溴萘将“玻块”光的一面粘附在折射棱镜方法进行测定，如果测得值和此“玻块”的折射率有区别，旋动镜筒上的校正螺丝进行调整。折光仪的棱镜必须注意保护，不能在镜面上造成刻痕。滴加液体时，滴管的末端切不可触及棱镜。 在每次滴加样品前应洗净镜面；在使用完毕后，也应用丙酮或95%乙醇洗净镜面，待晾干后再闭上折光率的温度校正 折光率随温度的升高而降低，摄氏温度每变化1度，折光率大约改变0.00045。下面的公式计算得到校正到20的折光率n20： n20 =nt+(0.00045)(t-20) 其中 是在温度t时实验测得的折光率。这表明在实验温度高于20时， 比测定值大；而低于20时，则 比测定值小。 例已知 nt =1.3667，t=25.2，计算nD20。 nD20 =nDt+(0.00045)(t-20) =1.3667+(0.00045)(25.2-20) =1.3667+(0.00045)(5.2) 第三节 旋光法 应用旋光仪测量旋光物质（光学活性物质）的旋光度以确定其含量的分析方法叫旋光法。一、基本原理1.自然光与偏振光： 自然光有无数个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。 偏振光只有一个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。2.偏光的产生方法：n 用尼克尔棱镜 （苏格兰人发明的用两个切成了特殊角度并用加拿大香脂粘起来的冰晶石组成。）n 用Polaroid滤光器 （ 美 E.H.Land发明 由嵌在透明塑料中的几种晶体组成。）n 聚乙烯醇人造偏振片 例 WXG4型旋光仪3. 旋光度当偏振光通过光学活性物质溶液时，偏振面旋转的角度 叫作该物质的旋光度。4.比旋光度在一定温度和一定光源情况下，当溶液浓度为 1 g/ml ，液层厚度为 1分米 时偏振光所旋转的角度。记为： = / L C 查手册得到不同物质的比旋光度。 测定样液的旋光度。 L 旋光管长度（液层厚度）分米。 C 样液浓度（所求值）。 t测定温度为20。 光源波长通常为D钠线589.3nm。糖类的比旋光度5.变旋光作用 具有光学活性的还原糖类(如葡萄糖，果糖，乳糖，麦芽糖等)，在溶解之后，其旋光度起初迅速变化，然后惭渐变得较缓慢，最后达到恒定值，这种现象称为变旋光作用。 在用旋光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有还原糖的样品时，样品配成溶液后，宜放置过夜再测定。n 若需立即测定，可将中性溶液(pH7)加热至沸，或加几滴氨水后再稀释定容；n 若溶液已经稀释定容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊试纸刚显碱性。n 在碱性溶液中，变旋光作用迅速，很快达到平衡。但微碱性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以免破坏果糖。二旋光仪1普通旋光仪工作原理 特点（1）起偏器、棱镜和检偏器都是固定不动的，三者的光轴之间所成的角度与半影式旋光计在零点时的情况相同。在检偏器前装有一个石英补偿器，它由一块左旋石英板和两块右旋石英楔组成，两边的石英片固定，中间的可上下移动，且与刻度尺相联系。（2）以白日光作为光源。这是利用石英和糖液对偏振白光的旋光色散程度相近这一性质。（3）结构简单，价格便宜；人为误差，灵敏度低。（4）检糖计读数尺的刻度是以糖度表示的最常用的是国际糖度尺，以S表示。其标定方法是：在20时，把26.000g纯蔗糖配成100ml的糖液，用200mm观测管以波长=589.4400nm的钠黄光为光源测得的读数定为100。1相当于100ml糖液中含有0.26g蔗糖。读数为x，表示100ml糖液中含有0.26x g蔗糖。检糖计与旋光计的读数之间换算关系为： 1 S 0.34626； 12.888 S 3自动旋光仪：第三章 物理化学 分析法第一节 电化学分析n 溶液的电化学性质是指当电流通过溶液构成化学电池时，化学电池的电位、电流、电导和电量等电学性质要随着溶液的化学组成和浓度的不同而不同的性质 。 n 分类：电导分析法、电位分析法 电解分析法、库仑分析法 极谱法、伏安法电导分析法：以测量溶液的电导为基础的分析方法。直接电导法：是直接测定溶液的电导值而测出被测物质的浓度。 电导滴定法：是通过电导的突变来确定滴定终点，然后计算被测物质的含量。 电位分析法：用一指示电极和一参比电极与试液组成化学电池，在零电流条件下测定电池的电动势，依此进行分析的方法。包括： 直接电位法和电位滴定法。二电位分析法（酸度计 ）pH的实用定义（比较法来确定待测溶液的pH）2、电极（1）参比电极 甘汞电极Ag-AgCl电极2. 指示电极 pH 玻璃膜电极、氢电极 pH玻璃膜电极属于非晶体膜电极中的固定基体电极。用于测量各种溶液的pH值。n 构造：pH玻璃电极是由一种特定的软玻璃(在SiO2基质中加入Na2O和少量CaO烧制而成）吹制成的球状的膜电极，其结构一般为： 3. 复合电极注意n 新购的玻璃电极在使用前，必须在蒸馏水中浸泡24小时，才能使用，每次使用后，仍需浸入水中。 这是由于水合作用推动了离子在玻璃膜中的扩散。在水化凝胶层中，单价阳离子的扩散系数约为干玻璃的1000倍。因此，玻璃膜的表面必须经过水分才能显示良好的pH电极功能。 注意n 标定 由于每支玻璃电极的零电位，转换系数与理论值有差别，而且各不相同。因此，如要进行pH值测量，必须要对电极进行pH校正。 在使用之前，即测未知溶液之前，先要标定。但不是每次使用前都要标定，一般说当测量间隔比较短的情况下，每天标定一次已能达到要求。 测量过浓酸（pH12），或较浓的有机溶剂，或含有氟化物的酸性溶液之后，仪器需要重新标定。 表 标准pH 溶液注意n 玻璃电极的膜非常薄，易于破碎损坏，使用时应注意勿与硬物碰撞，也不能用手触及膜。电极上所沾附的水珠只能用滤纸轻轻吸干，不得擦拭。不能用含氟离子的溶液、硫酸、洗液，浓酒精来洗涤电极，否则会使电极表面脱水而失去功能。n 玻璃电极的使用温度一般为050，在较低的温度下，由于内阻增大使测定困难。 注意n 使用饱和甘汞电极时应： 使用前应将电极侧管口和液接部的小橡皮塞（帽）取下，使电极套管内的KCI溶液与大气相通。甘汞电极一般应立式放置。不用时应在加液口和液接部套上橡胶帽。长期不用的甘汞电极应充满内渗液，在电极盒内静置保存。电极中内充KCI溶液中要有固体KCI存在。电极使用前，所有的空气泡必须从甘汞电极的表面或液接界部位排除掉，否则会引起测量回路断路或读数不稳定。三、电导分析法摩尔电导率(Lm)直接电导法:高纯水质的测定第二节 光学分析法 一、光分析法及其特点 定义： 基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。n 电磁辐射范围：射线无线电波所有范围。n 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。n 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位。二、电磁辐射的基本性质1.电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传播的能量； c = =/ E = h = h c /=9.923-（）c：光速；：波长；：频率；：波数 ；E ：能量； h：普朗克常数（ 6.626-34s） 电磁辐射具有波动性和微粒性2.辐射能的特性： (1) 吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃 迁到高能级； (2) 发射 将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射 丁铎尔散射和分子散射； (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象； (8) 偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。三、光分析分类n 原子光谱、分子光谱、非光谱法1.原子光谱（线性光谱）：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS） 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS） 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光谱（XFS） 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱2、分子光谱（带状光谱）n 基于分子中电子能级、振-转能级跃迁； 紫外光谱法（UV） 红外光谱法（IR） 分子荧光光谱法（MFS） 分子磷光光谱法（MPS） 核磁共振与顺磁共振波谱（N） n 非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等；第四章 紫外吸收光谱分析法 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生电子跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。特点n 灵敏度高，适用于微量组分的测定，一般测定下限可达10-410-5。n 准确度高，其相对误差可达25，如分光光度法，若使用精密仪器，误差可降至12，完全能满足微量组分的测定要求。n 应用广泛，几乎所有的无机物质和许多有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。此外该法还可用来研究化学反应的机理以及溶液化学平衡等理论。n 仪器设备简单，操作简便，快速。第一节 基本原理一、紫外吸收光谱的产生一、分子吸收光谱的产生1.分子的能级及运动状态 在分子中存在着电子的运动，以及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动。分子的总能量可以认为等于这三种运动能量之和。即： E分子= E电子+ E振动+ E转动如果用 E电子， E振动以及E转动表示各能级差，则： E电子 E振动E转动n 分子中的这三种运动状态都对应有一定的能级。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转动能级。这三种能级都是量子化的。其中电子能级的间距最大（每个能级间的能量差叫间距或能级差），振动能级次之，转动能级的间距最小。n 由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。同理，处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级上。能级跃迁2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线3.电子跃迁与分子吸收光谱讨论：讨论：二、有机物吸收光谱与电子跃迁在以上几种跃迁中，只有p-p*和n-p*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点n * 跃迁主要发生在真空紫外区 。 n * 跃迁吸收的波长较长，孤立的* 跃迁一般在200nm 左右 n n* 跃迁一般在近紫外区 （200 400 nm ），吸光强度较小， n n* 跃迁吸收波长仍然在150 250 nm 范围，因此在紫外区不易观察到这类跃迁。 2.常用术语n 生色团是指含有键的不饱和基团称为生色团。 有机物中含有n * 或* 跃迁的基团。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基NN、乙炔基、腈基CN等。n 助色团是指带有非键电子对的基团；可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，常见助色团助色顺序为：-F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5-O 红移与蓝移3.跃迁4.n跃迁5 跃迁（2）共轭烯烃中的 p p* K带共轭非封闭体系的 * 跃迁 特点：吸收强度大， max为: 1104L /molcm， max在217280nm 判断共轭体系的存在的依据 K的吸收带的与max与共轭体系的数目、位置、取代基有关。共轭双键愈多，深色移动愈显著，甚至产生颜色。如二甲基十二碳六烯（黄色）（3）羰基化合物共轭烯烃中的 p p*（4）芳香烃及其杂环化合物乙酰苯（正庚烷为溶剂）紫外光谱图5. 立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响6. 溶剂的影响n 极性溶剂对溶质吸收峰的波长、强度和形状都产生影响。 溶剂和溶质之间常形成氢键，或溶剂的偶极使溶质的极性增强， 引起p-p*和n-p*吸收带的迁移。n 由于溶剂对电子光谱图影响很大，因此，在吸收光谱图上或数据表中必须注明所用的溶剂。与已知化合物紫外光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。6. 溶剂的影响6、溶剂的影响（1）吸收曲线：每一种物质对不同波长光的吸收程度是不同的 。如果我们让各种不同波长的光分别通过被测物质，分别测定物质对不同波长光的吸收程度。以波长为横坐标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线。 吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。7吸收曲线（吸收光谱）及最大吸收波长（2）吸收峰和最大吸收波长lmax（3）物质的吸收曲线和最大吸收波长的特点三、光的选择性吸收与物质颜色的关系1可见光的颜色和互补色： 在可见光范围内，不同波长的光的颜色是不同的。平常所见的白光（日光、白炽灯光等）是一种复合光，它是由各种颜色的光按一定比例混合而得的。利用棱镜等分光器可将它分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。白光 白光除了可由所有波长的可见光复合得到外，还可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。2物质的颜色与吸收光的关系 当白光照射到物质上时，如果物质对白光中某种颜色的光产生了选择性的吸收，则物质就会显示出一定的颜色。物质所显示的颜色是吸收光的互补色。四、光吸收定律 Lamber-Beer定律 当强度为I0的一定波长的单色入射光束通过装有均匀待测物的溶液介质时，该光束将被部分吸收I3，部分反 射I2 ，余下的则通过待测物的溶液I1 ，即有：I0=I1 + I2 + I3如果吸收介质是溶液（测定中一般是溶液），式中反射光强度主要与器皿的性质及溶液的性质有关，在相同的测定条件下，这些因素是固定不变的，并且反射光强度一般很小。所以可忽略不记，这样：I0=I1 + I31.吸收光和透过光2、定律内容(1)比例常数k 的几种表示方法 消光系数当溶液浓度c的单位为g/L,溶液液层厚度b的单位为cm时，K叫“消光系数”，用表示，其单位为L/gcm，此时：A=bc由式可知：=A/bc，它表示的是当c=1g/L、b=1cm时溶液的吸光度。 e摩尔消光系数当溶液浓度c的单位为mol/L，液层厚度b的单位为cm时，K叫“摩尔吸光系数”，用e表示，其单位为L/molcm，此时：A=ebc由此式可知：e=A/bc，它表示的是当c=1mol/L，b=1cm时，物质对波长为的光的吸光度。n 对于K的这两种表示方法，它们之间的关系为：e =M M为吸光物质的分子量n 和的大小都可以反映出吸光物质对波长为的单色光的吸收能力。但更常用和更好的是用来表示吸光物质对波长为的光的吸收能力。摩尔吸光系数越大，表示物质对波长为的光的吸收能力越强，同时在分光光度法中测定的灵敏度也越大。 3.吸收定律的适用条件：4.实际溶液对吸收定律的偏离及原因：4.1偏离：被测物质浓度与吸光度不成线性关系的现象，如下图。 4.2原因4.2.2非平行光和光的散射当入射光是非平行光时，所有光通过介质的光的光程不同，引起小的偏离。另外，当溶液中含有悬浮物或胶粒等散射质点时，入射光通过溶液时就会有一部分光因散射而损失掉，使透过光强度减小，测得的吸光度增大，从而引起偏离吸收定律。 4.2.3化学因素引起的偏离 离解作用、酸效应、溶剂作用： n 离解作用：在可见光区域的分析中常常是将待测组分同某种试剂反应生成有色配合物来进行测定的。有色配合物在水中不可避免的要发生离解，从而使得有色配合物的浓度要小于待测组分的浓度，导致对吸收定律的偏离。特别是在稀溶液中时，更是如此。n 酸效应：如果待测组分包括在一种酸碱平衡体系中，溶液的酸度将会使得待测组分的存在形式发生变化，而导致对吸收定律的偏离。n 溶剂作用：溶剂对吸收光谱的影响是比较大的，溶剂不同时，物质的吸收光谱不同。五、显色反应及其影响因素1.2显色剂：与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂（1）无机显色剂（2）有机显色剂优点：n 具有鲜明的颜色，都很大（一般可达到104以上），所以测定的灵敏度很高；n 生成的一般为螯合物，稳定性很好，一般离解常数都很小；n 选择性好n 有些有色配合物易溶于有机溶剂，可进行萃取光度分析，提高了测定的灵敏度和选择性。1.3常见的有机显色剂：n 磺基水杨酸：它可用于测定三价铁离子。n 邻二氮菲（邻菲罗啉，1，10二氮菲）：直接在PH=39时与Fe2+生成红色螯合物。用于铁的测定。n 双硫腙：也叫二苯硫腙。测定很多重金属离子，如：铅、锌、铜、银、汞、镉等。n 偶氮胂（铀试剂）：可用于测定铀、钍、锆等。2.选择显色反应的标准n 选择性要好； n 灵敏度要高； n 有色化合物的组成要恒定，化学性质稳定； n 显色剂的颜色与有色化合物的颜色差别要大 ；n 反应的条件要易于控制。3.影响显色反应的因素：3.1显色剂用量：显色反应就是将待测组分转变成有色化合物的反应，其反应一般可用下式代表：n MR = MRn 反应具有一定的可逆性，当加入R的用量时，有利于反应向右进行。n 注意，加入的显色剂用量也不能太多，否则产生副反应，对测定产生不利。例如：用SCN-与Fe3+反应生成红色配合物测定铁时，当加入的显色剂太多时，就会对测定产生不利。选择显色剂的用量方法n 对于不同的情况，显色剂的用量对显色反应的影响是不同的。在实际选用时，一般是通过实验来确定的。n 实验的方法为：固定待测组分的浓度和其它条件，分别加入不同量的显色剂，分别测定它们的吸光度，以吸光度为纵坐标，显色剂用量为横坐标作图，可得到吸光度显色剂用量的曲线，其结果分为三种情况：（a)ab平坦区选择一个合适的显色剂用量。这类反应生成的有色化合物稳定，对显色剂用量不需严格控制，适用于光度分析。(b)测定时必须严格控制显色剂用量。 必须十分严格地控制显色剂用量。 3.2溶液酸度 酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的组成、稳定性等。n 酸度对金属离子存在形式的影响：很多高价金属离子都要水解，酸度较低时，不利于显色反应的进行n 酸度对显色剂浓度的影响：很多显色剂都是有机弱酸，在溶液中有如下平衡：HR= H+ R而显色反应为MR = MR所以酸度太高对反应不利3.2溶液酸度n 酸度对配合物组成的影响： 有些显色反应当酸度不同时，要生成配位比不同的配合物，其颜色也有所不同。如：Fe3+与水扬酸的配合物： pH4 Fe(C7H4O3)+ 紫色 4pH9Fe(C7H4O3) 2 红色 pH9 Fe(C7H4O3) 33 黄色n 适宜的酸度要由实验来确定。3.2溶液酸度n 酸度对显色剂颜色的影响：很多显色剂本身就是酸碱指示剂，酸度不同时，它们的颜色不同。如果控制不好酸度，就会使指示剂颜色与有色化合物的颜色相近而影响测定。n 比如：用二甲酚橙为显色剂，它与金属离子形成的配合物为红色，它本身在pH6.3时为柠檬黄色，而在pH6.3时为红紫色。所以在pH6.3时