大学仪器分析教学(概述).ppt

仪器分析 第一章绪论 分析化学 研究获得物质化学组成 结构信息 分析方法及相关理论的科学 化学分析 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 仪器分析 以物质的物理和物理化学性质 光 电 热等 为基础建立起来的一种分析方法 分析化学 化学分析 仪器分析 酸碱滴定 配位滴定 氧化还原滴定 沉淀滴定 电化学分析 光化学分析 色谱分析 波谱分析 重量分析 滴定分析 电导 电位 电解 库仑极谱 伏安 发射 吸收 荧光 光度 气相 液相 离子 超临界 薄层 毛细管电泳 红外 核磁 质谱 一 分析仪器 信号发生器 产生可以反映待测物存在及浓度的信号装置 多半为离子或化合物自身 如AES中激发态原子检测器 光电转换器电位计信号处理 运算放大输出 记录仪 计算机 二 仪器分析的特点 灵敏度 分析速度快 效率高可以一次分析样品中多种元素信息 选择性好 4 准确度相对较低 5 一般仪器价格较贵 维修使用成本较高800MHzNMR 120万美元 三 分析方法的选择 现代仪器分析方法迅速发展 应用互相交叉 要正确选择一个分析方法需要对分析方法及分析对象有一个较好的了解 对样品了解 准确度 精确度要求 可用样品量 待测物浓度范围 可能的干扰 样品基体的物化性质 对方法的要求 精度绝对偏差 RSD 相对偏差 误差系统误差 相对误差 灵敏度校正曲线灵敏度 分析灵敏度 检出限 RSN blank 浓度范围定量限于线性检测线 选择性选择性系数 其它方法学的特性 分析速度 易操作性 操作者熟练程度的要求 仪器成本 每个样品分析的成本 环境代价 四 如何学习仪器分析 掌握方法的基本原理 了解方法可提供的信息 了解仪器的结构 方框图 掌握分析步骤和数据处理方法 五 定量分析方法的评价指标 一 标准曲线标准曲线又称工作曲线 如吸光光度法 在绘制时 首先在一定条件下配制一系列具有不同已知浓度吸光物质的标准溶液 然后在确定的波长和光程等条件下 分别测量系列溶液的吸光度 绘制A c曲线 从而得到一条通过原点的直线 即标准曲线 当需要对某未知液的浓度cx进行测定时 只需要在相同条件下测得未知液的吸光度Ax 就可由cx Ax b计算得出或直接在标准曲线上查得cx 在实际操作中 应注意调整cx的大小 使其对应的Ax处于标准曲线的直线范围 线性范围 之内 1 标准曲线的线性范围 标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度 或含量 的范围称为该方法的线性范围 2 标准曲线的绘制 标准曲线是依据标准系列的浓度 或含量 和其相对应的相应信号测量值来绘制的 如浓度 或含量 分别为x1 x2 xn 其相应信号的测量值分别为y1 y2 yn 用简单的方法很难绘制出能准确反映y与x之间关系的标准曲线 通常 用 一元线性回归法 来给出y与x的关系式y a bx 1 1 式中其中式 1 1 称为一元线性回归方程 b称为回归系数 即回归直线的斜率 a为截距 3 相关系数r 当两个变量之间直线关系不够严格 数据的偏离较严重时 虽然也可以求得一条回归线 但是 实际上只有当两个变量之间存在某种线性关系时 这条回归线才有意义 判断回归线是否有意义 可用相关系数r来检验 相关系数的定义式为 r值在 1 0000与 1 0000之间 相关系数的物理意义如下 1 r 1时 y与x之间存在严格的线性关系 所有的yi值都在回归线上 2 r 0时 y与x之间完全不存在线性关系 3 0 r 1时 y与x之间存在一定的线性关系 r 值愈接近1 线性关系就愈好 例 用光度法测定合金钢中Mn的含量 吸光度与Mn的含量间有下列关系 Mn的质量 g00 020 040 060 080 100 12未知样吸光度 A0 0320 1350 1870 2680 3590 4350 5110 242试求出标准曲线的回归方程及其相关系数r并计算未知样品中Mn的含量 解 此组数据中 组分浓度为零时 吸光度不为零 这可能是在试剂中含有少量Mn 或者含有其它在该测量波长下有吸光的物质 设Mn含量值为x 吸光度值为y 按公式计算回归系数a b值 n 7 所以该标准曲线的回归方程为y 0 038 3 95x 相关系数未知样品的吸光度为y 0 2420 242 0 038 3 95x所以x 0 052 g故求出样品中含Mn为0 052 g 注 该题可用计算机方便统计处理 二 灵敏度 物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度 称为方法的灵敏度 用S表示 S dy dc或dy dm式中 dc和dm分别为被测物质的浓度和质量的变化量 dy为响应信号的变化量 灵敏度也就是标准曲线的斜率 斜率越大 方法的灵敏度就越高 三 精密度 精密度是指使用同一方法 对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度 精密度常用测定结果的标准偏差s或相对标准偏差sr量度 同一分析人员在同一条件下测定结果的精密度称为重复性 不同实验室所得测定结果的精密度称为再现性 四 准确度 试样含量的测定值与试样含量的真实值 或标准值 相符合的程度称为准确度 准确度常用相对误差度量式中 x为试样含量的测定值 为试样含量的真值或标准值 五 检出限 某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量 称为这种方法对该物质的检出限 检出限表明被测物质的最小浓度或最小质量的响应信号可以与空白信号相区别 用D来表示