分析化学二-第一章 绪论.ppt

分析化学 2 李菲fli 讲授内容及安排 共48学时 第一章绪论 6 选择仪器分析方法的几种考虑 分析化学中的仪器方法 1 分析化学的任务 定义 2 分析化学分类及仪器分析的定义 2 仪器分析方法 1 仪器分析的分类 2 仪器分析的特点 3 分析仪器的一般结构 4 仪器的性能及其表征 5 分析仪器的校正方法 1 1分析化学的发展与仪器分析的地位 一 分析化学的任务 分析化学是提供物质中元素或化合物组成的科学和技术 1 What 定性分析 qualitativeanalysis 和结构分析 structureanalysis 目标物质的表面 区域和其原子 分子或功能基团组成及键架和晶体结构等信息 2 Howmuch 定量分析 quantitativeanalysis 目标物质的数量信息 按手段或原理分类 1 化学分析法 经典分析法 化学分离 定量方法 定性方法 颜色 沸点 熔点等 滴定 容量 法和重量法 沉淀 萃取 蒸馏等分离方法 指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法 二 分析化学的分类 2 仪器分析法 分析化学的发展与仪器分析的地位 三 仪器分析法 1 什麽是仪器分析 采用比较复杂或特殊的仪器设备 通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成 成分含量及化学结构等信息的一类方法 仪器分析本身不是一门独立的学科 而是多种仪器方法的组合 这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础 仪器方法在化学学科中极其重要 它们已不单纯地应用于分析的目的 而是广泛地应用于研究和解决各种化学理论和实际问题 分析化学的发展与仪器分析的地位 三 仪器分析法 2 仪器分析与化学分析的本质区别 分析化学的发展与仪器分析的地位 依据的原理不同 使用的设备不同 1 灵敏度高 检出限量低 适合微量 痕量和超痕量成分的测定 样品量由化学分析的mL mg级降到仪器分析的 g L级 甚至更低 分析化学的发展与仪器分析的地位 三 仪器分析法 3 仪器分析的特点 2 选择性好 3 操作简便 分析速度快 容易实现自动化 4 相对误差较大 5 需要价格比较昂贵的专用仪器 6 一般需要高纯度的标准品 很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件 使共存的组分测定时 相互间不产生干扰 化学分析的误差一般小于千分之几 多数仪器分析的相对误差一般在3 5 甚至更大 因此 不适用于常量和高含量成分分析 三 仪器分析法 仪器分析的特点 分析化学的发展与仪器分析的地位 1 2仪器分析方法的分类 仪器分析 电化学分析法 光分析法 色谱分析法 热分析法 分析仪器联用技术 质谱分析法 一 光分析法 光分析法 仪器分析方法的分类 二 电分析法 电化学分析法 仪器分析方法的分类 三 分离分析法 色谱分析法 仪器分析方法的分类 四 其它仪器分析法 其他分析法 仪器分析方法的分类 1 3分析仪器及其方法简介 一 分析仪器的类型 通用分析仪器 专用分析仪器 二 分析仪器的基本结构单元 试样系统 所谓定量校正 Calibration 就是将仪器分析产生的各种信号与待测物浓度联系起来的过程 常用的校正方法 标准曲线法 工作曲线法 外标法 标准加入法 添加法 增量法 内标法 归一化法 三 仪器分析方法的校正 定量校正 1 标准曲线法 Calibrationcurve 或称工作曲线法 外标法 基本过程 准确配制系列已知浓度的待测物标准溶液 0 空白 c1 c2 c3 通过仪器分别测量以上各待测物标准品溶液的响应值S0 S1 S2 S3 S4 及待测物的响应值Sx 以浓度c对响应信号S作图得到标准曲线 然后通过测得的Sx从标准曲线中求得cx 或用最小二乘法获得标准曲线的线性方程 S a bc 再直接进行计算 标准曲线法的准确性与否与两个因素有关 标准物浓度配制的准确性 标准基体与样品基体的一致性 仪器分析方法的校正 1 标准曲线法 工作曲线的表示 线性回归方程 S a bc 相关系数 r 仪器分析方法的校正 2 标准加入法 Standardaddition 或称添加法 增量法 1 直接比较法 适合于工作曲线过原点的测定 即 S bc 某样品 cx 测定信号 Sx 某样品 cx 一标准物 cs 测定信号 ST Sx ST cx cx cs 仪器分析方法的校正 特点 简单 快速 但准确度稍差 适于样品量少时使用 2 标准加入法 2 外推法 将一系列已知量待测物分别加入到几等份的样品中 配制和样品有相同基体的标准系列 浓度分别为 cx 0 cx c1 cx c2 通过仪器分别测量以上系列的响应值分别为 S0 S1 S2 以浓度c对响应信号与S作图 再将直线外推与浓度轴相交于一点 求得样品中待测物浓度cx 仪器分析方法的校正 外推法示意图 优点 基体相近 基体干扰相同 缺点 麻烦 适于小数量的样品分析 3 内标法 Internalstandard 内标法基本过程 选用样品中大量存在的某一组分或外加入一种样品中完全不存在的物质为内标物 在所有样品 标准及空白中加入相同量的内标物 分别测量样品及标准中待测物的响应值 S 和内标物的响应值 Si 然后建立S Si与待测组分浓度c的关系曲线 仪器分析方法的校正 Si a1 b1Ci S a2 b2C 当Ci为常数时 适合于多组分同时测定的分析方法 4 归一化法 色谱法中详细讲解 归一化法的一般过程 适用于试样各组分都出峰的色谱分析法中 把所有出峰组分的含量之和当作100 的定量方法 A Ai m mi fisAmsAi As 100 i mi m 仪器分析方法的校正 四 仪器及其方法的主要性能指标 其它性能 分析速度 操作难易程度 仪器维护难易程度 仪器使用和维护费等 主要性能指标 1 精密度 使用同一方法或步骤进行多次重复测量所得分析数据之间符合的程度 用相对标准偏差 Relativestandarddeviation RSD 或变异系数 Coefficientofvariance 表示 其中 s为标准偏差 x为平均值 2 准确度 1 准确度用误差 Bias 衡量 表示测量值与真实值的接近程度 2 准确度的测量 对照实验法 与标准方法对照 与标准样品值对照 主要性能指标 E x xT 加标回收实验 某样品 得到测定结果 cx 某样品 标准物 cs 得到测定结果 cT 加标回收率为 主要性能指标 2 准确度 3 灵敏度 反映了仪器或方法识别微小浓度或含量变化的能力 灵敏度的表示 校正灵敏度 IUPAC推荐使用 工作曲线的斜率称为校正灵敏度 K1 K2即灵敏度 主要性能指标 分析灵敏度 了解 当仪器信号放大时 k值增加 灵敏度提高 但此时s也相应增加 从而一定程度地保证了灵敏度恒定 优点 s与浓度有关 即灵敏度随浓度而变化 缺点 测定标准偏差 主要性能指标 3 灵敏度 4 检出限 在已知置信水平 可以检测到的待测物的最小质量或浓度 检出限与分析信号 S 及空白信号的波动 噪音 Noise 有关 或者说与仪器的信噪比 S N 有关 只有当有用的信号大于噪音信号时 仪器才可能识别有用信号 测定次数 n sb 仪器噪音及方法检出限 k 3时 可以认为仪器检出的最小信号值Sm可能性为95 Sm sb ksbl 主要性能指标 检出限的计算 通过校正曲线的斜率K 将最小待测物信号Sm转化为浓度值CDL 即 测定空白样品 或浓度接近空白值 20 30次 求其平均值sb及其标准偏差sbl 则可分辨的最小信号 经统计学的t和z检验 当k 3时 大多数情况下 检测结果的置信度为95 因此得到检出限 Cm 为 Sm sb ksbl 主要性能指标 4 检出限 5 线性范围 动态范围 线性范围下限 线性范围上限 线性范围 主要性能指标 6 选择性 样品基体中其它组份对测定待测物时的干扰程度 在分析中 没有哪种测定不受到诸多因素的干扰 分析的过程就是消除或减少干扰对测定影响的过程 也就是提高分析选择性的过程 通常用选择性系数来反应仪器或方法的选择性 但该应用并不多 只是在ISE分析中用到选择性系数 主要性能指标 一 选择仪器分析方法的几点考虑 所分析的物质是元素 化合物 有机物 化合物结构剖析 对分析结果的准确度要求如何 样品量是多少 样品中待测物浓度大小范围是多少 可能对待测物产生干扰的组份是什么 样品基体的物理或化学性质如何 有多少样品 要测定多少目标物 1 4仪器分析的发展趋势和方法的选择 二 仪器分析的发展趋势 自动化 微型化 联用化 一体化 图像化 时空化 1 20世纪仪器发展的历程 50年代仪器化 60年代电子化 70年代计算机化 80年代智能化 90年代信息化 2 21世纪仪器发展的趋势 研究重点 各种联机技术接口研究 仿生技术研究 微全分析系统 包括微流控芯片技术 lab on a chip 的研究 各种高灵敏度和高选择性方法的建立 各种仪器的新应用开发 仪器分析中各种新试剂的研究 仪器分析的发展趋势和方法的选择 本学院分析仪器情况 本章作业 1 用原子吸收光谱测定某样品中锌的含量 将4份均为1 0g的样品处理后分别加入0 0 1 0 2 0和3 0mL0 0500mol L的ZnCl2标准溶液后稀释定容至25 0mL 在原子吸收光谱仪上