分析试样的采取和预处理

1、授 课 内容第二章分析试样的采取和预处理课时安排 2 学时教学目的要求1.掌握采取试样的一般原则2.知道固体试样的采取和液体试样的采取和保存以及生物试样的采取与制备3.知道分析试样的预处理方法4.学会无机和有机试样的分解方法及生物试样的预处理5.掌握利用微波法预处理试样的方法和优点教学重点难点重点：分析试样预处理原则和方法。教学方法手段讲授、启发及互动式相结合；多媒体教学和传统教学相结合；例题精讲和主要习题精讲相结合。教学内容提纲一、分析试样的采取与制备（一）采取试样的一般原则1.真实性；2.代表性；3.准确性；4.合理 f5.及时性（二）固体试样的采取1.矿石试样 a.采样点的布设 b.固体

2、试样湿存水的去除 c.固体试样的制备2.土壤 t 明#a.采样点的布设 b.采样时间 c.采样深度 d.采样量 e.保存3.金属或金属制品试样4.粉状或松散物料试样（三）液体试样的采取与保存1.采样点的设置；2.采样设备 3.水样保存（四）气体试样的采取1.采样点的布设原则；2.采样方法（五）生物试样的采取与制备1.植物试样的采样与制备 a.采样点的布设 b.采样量 c.植物试样的制备2.动物试样的采样与制备 a.血液 b.尿液 c.毛发和指甲二、分析试样的预处理（一）无机试样的分解 1.溶解法 2.熔融法 3.烧结法（二）有机试样的分解 1.干式灰化法 2.湿式消化法（三）生物试样的预处理1

3、.生物组织细胞的破碎方法 2.蛋白质的除去 3.生物大分子的提取（四）利用微波法预处理试样微波法处理试样的特点课 外 学习要求根据本章要求，查阅相美资料，复习巩固，完成相应作业。预习第三章。教学后记第二章分析试样的采取和预处理2-1 分析试样的采取和预处理定量分析过程，一般包括下列步骤：试样的采取和制备；试样的预处理；干扰组分的掩蔽与分离；分析方法的选择和测定；分析结果的计算和评价。试样的采取和制备，是指先从大批物料中采取最初试样（原始试样），然后再制备成供分析用的最终试样（分析试样）。一、采取试样的一般原则试样采取与制备的重要性和意义；采取试样的基本原则：具有代表性1 .现场勘查并收集资料

4、2.保证试样的代表性 3.采样量符合要求 4.合理保存二、固体试样的采取1.矿石试样a.采样点的布设（汽车、火车、轮船、矿堆、传送带）根据物料的堆放情况，选择不同方案从不同部位和深度合理选取采样点（分布均匀合理）b.固体试样湿存水的去除去除湿存水的目的：对于样品中的湿存水，在分析之前，必须先将其烘干（对于受热易分解的物质可采用风干或真空干燥的办法），才能进行样品分析，这样测得的结果才是恒定的。对于水分的测定，可另取烘干前的试样进行测定。表示方法：干基c.固体试样的制备从已堆好的物料堆中采取试样时，应从物料的不同部位、不同深度分别采取试样。采样公式：Q=KdaQ采取试样的最低质量（kg）;K 一

5、经验常数（或缩分常数），通常在 0.021 之间；d试样中最大颗粒的直径（mm）。如：采样某矿石试样，若试样的最大直径为 10mm,K-0.2,则应采集试样的最低量 Q 是:Q0.2X102=20（kg）试样制备经过：破碎、过筛、混匀和缩分四个步骤。注：在每次缩分时，试样的粒度与保留的试样量之间，都应符合取样公式，否则就应进一步破碎，才能缩分。例：有试样 20kg,粗碎后最大粒度为 6mm 左右，已定 K 值为 0.2,问应缩分几次？如缩分后，再破碎至全部通过 10 号筛，问应再缩分几次？解：Q=Kd2=0.2X62=7.2（kg）故 20kg 试样应缩分 1 次。破碎过 10 号筛后，d=2

6、mm,Q=0.2x22=0.8kg,若将缩分 1 次后留下的 10kg 试样连续缩分 3 次：留下 10X（1/2）3=1.25kg,此量大于要求的 Q 值（0.8kg）,仍有代表性。故应再缩分 3 次。2 .土壤试样 d.采样量 e.保存a.采样点的布设依据地形地貌和采样地块大小而定。有：梅花形、棋盘式、蛇形等b.采样时间依据分析内容来确定。c.采样深度依据作物的根系来确定，根系分布层、采样点互不影响。根系位于耕作层：020cm 果树类：060cm 采样一般由下向上采集各层中部位置3 .金属或金属制品试样对于片状或丝状的金属试样，剪取一部分即可进行分析。对于钢锭和铸铁，取样时应将表面清理，然

7、后用钢钻在不同部位、不同深度钻取碎屑混合均匀，作为分析试样。对于极硬的样品如：白口铁、硅钢等，无法钻取，可用钢锤砸碎之后，再放入钢钵内捣碎，然后再取其一部分作为分析试样。4 .粉状或松散物料试样粉状或松散物料如：盐类、化肥、农药、精矿等，其组成比较均匀，取样点可少上点，每点所取之量也不必太多。各点所取试样混匀，即可作为分析样品。如果物料是包装成桶、袋、箱、捆等，则首先应从一批包装中选取若干件，然后用适当的取样器从每件中取出若干份。这类取样器一般都可以插入各种包装的底部，以便从不同深度采取试样。三、液体试样的采取与保存1 .采样点的设置；（液体的分布特点、均匀程度）根据监测目的、液体试样的利用情

8、况、均匀性等确定。液体物料，组成比较均匀、采样比较容易。自来水：打开龙头，放水一段时间再取样。地表水：根据监测目的、液体试样的利用情况、均匀性等确定。生活污水：总排污口、排污管线入河（海）口、污水处理厂进出口如果液体物料贮于较小的容器中，例如：分装于一批瓶中或桶中，采样前应选取的数瓶或数桶，将其流滚动或用其它方法将物料混合均匀，然后取样。如果物料贮于大的容器中，或无法使其混合时，应用取样器从容器上部、中部和下部分别采取试样。2 .采样设备液体物料取样器可以就用一般的瓶子，下垂重物使之可以浸入物料中。在瓶颈和瓶塞上系以绳子或链条，塞好瓶塞，浸入物料中的一定部位后，将绳子猛地一拉，就可打开瓶塞，让

9、这一部位的物料充满于取样瓶中。取出瓶子，倾去少许，塞上瓶塞，揩擦干净，贴上标签，送去分析。对于液体物料的采样应注意两点：a.采样容器和采样用的管道必须清洁，取样前应用被分析的物料冲洗。b.在取样过程中，要注意勿使物料组成发生任何改变。3 .水样保存a.水样保存的目的代表性（不挥发、不沉淀、不变质）减缓水样生物化学作用；减少组分挥发损失；减缓被测组分的水解和氧化作用；避免沉淀或结晶析出导致组分变化。b.保存水样要注意的几个问题：存水容器聚乙烯塑料容器：金属和无机物水样玻璃容器：测定有机物和生物组分的试样石英和聚四氟乙烯容器：特殊测定项目用棕色容器：光敏感样品在采取试样时，必须先把容器及通路洗涤、

10、干燥，再用要采取的液体冲洗数次，然后取样。贮存时间：时间越短越好清洁水样 72h;轻度污染 48h;重度污染 12h试样保存方法水样保存的基本要求：控制水样的 pH、加入化学试剂、冷冻或冷藏（不干扰测定结果的基础上）四、气体试样的采取1 .采样点的布设原则（气体的特点，受影响因素较多）同时多点布设考虑人口密度开阔地带呼吸带污染源主导风向下风多布点2 .采样方法气体取样装置由取样探头、试样导出管和贮样器三部分组成。对大气样品的采取，通常选择距地面 50180cm 的高度采样，使与人的呼吸空气相同。对于其它气体试样的采取，可将取样探头伸入输送气体的管道或贮存气体的容器中，抽出一定体积的气体，置于贮

11、样器中，即可进行分析。五、生物试样的采取与制备生物试样通常包含哪些？植物一一花、叶、经、根、种子动物一一体液（尿、血等）、毛发、肌肉、组织器官微生物待分析的组分：植物体内的营养成分、农药残留动物体内的药物及代谢产物、糖类、固醇类等等 1.植物试样的采样与制备a.采样点的布设避开特殊位置、植株不同部位待测组分含量不同；梅花布点和平行交叉布点；植株和土壤同位采样。采样根据分析测试的目的和要求采样（不同发育阶段、不同部位）b.采样量植物干重 1Kg,新鲜试样至少 5Kgc.植物试样的制备新鲜试样：洗涤、擦干、切碎、捣碎机捣碎干试样：洗净、风干或烘干、剪碎、研磨、过筛、保存待测（玻璃或聚四氟乙烯瓶）2

12、.动物试样的采样与制备a.血液血液检测目的：临床检验、毒物分析、环境分析血液采集：静脉或末梢血；全血、血清和血浆b.尿液尿样检测目的：毒物及其代谢产物分析尿样采集器具：要稀硝酸浸泡、蒸储水洗涤烘干尿样采集方法：早晨尿液中排泄物浓度高可 1 次采集；也可采集 8 或 24h 的尿样，测定该时间内的平均含量。c.毛发和指甲检测目的：待测组分蓄积时间较长、含量高采集：不锈钢剪刀采集、中性洗涤液洗涤、蒸储水洗涤、最后用丙酮或乙醇洗净、室温下充分干燥后备用2-2 分析试样的预处理对试样分解的要求：(1)试样应完全分解，处理后的溶液中不得残留原试样的细屑或粉末；(2)分解过程中，不能引入待测组分及干扰物质

13、，也不能使待测组分有所损失；(3)所用试剂及反应产物对后续测定应无干扰。一、无机试样的分解(讨论式进行)(一)溶解法采用适当的溶剂将试样溶解制成溶液，这种方法叫做溶解法。1 .水溶法能溶于水的试样，一般为可溶性盐类。2 .酸溶法酸溶法是利用酸的酸性、氧化还原性和形成络合物的作用，使试样溶解。(1)盐酸(HCl)除银、铅等少数金属外，绝大多数金属氯化物都是可溶的。可溶解金属活动顺序中“H”以前的金属及多数金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐和多种硫化物；HCl中的 Cl-具有一定的还原性，能使一些氧化性的度样(如 MnO2)还原，而促使其溶解；HCl 中的 Cl-还能与某些金属离子配位生成较稳定

14、的络合物。所以 HCl 是一种良好的溶剂。HCl+H2O2的混合溶剂可以溶解钢、铝、鸨、铜及其合金等。如分解铜的反应：Cu+H2O2+2H+=Cu2+2H2OHCl+Br2混合溶剂常用于分解硫化物矿石。(2)硝酸(HNO3)几乎所有的硝酸盐都是可溶的。(3)硫酸(H2SO4)虽然碱土金属和铅的硫酸盐溶解度较小，其它硫酸盐的溶解度也常比相应的氯化物或硝酸盐小，但 H2SO4 仍是重要的溶剂之一。浓、热的 H2SO4 有强氧化性和脱水能力，能溶解多种合金及矿石，还常用以分解破坏有机物等。(4)磷酸(H3P。4)H3PO4是中强酸，在高温时形成焦磷酸和聚磷酸；PO43-具有很强的络合能力，能溶解很多

15、其它酸不能溶解的矿石，常用以溶解合金钢及难溶矿样。(5)高氯酸(HClO4)热的 HClO4具有强的氧化性和脱水能力。它可使多种铁合金(包括不锈钢)溶解。注：热的 HClO4具有强氧化性，遇有机物易发生爆炸。当试样中含有机物质时，应先加浓 HNO3加热，破坏有机物后，再加 HClO4。(6)氢氟酸(HF)HF 是较弱的酸，具有强的络合能力。HF 主要用来分解硅酸盐岩和矿石。注：HF 对人体有毒和有腐蚀性，使用时应注意勿吸入 HF 蒸气，也不可接触 HF;氢氟酸接触皮肤后引起的灼伤溃烂，不易痊愈。(7)混合酸混酸具有比单一酸更强的溶解能力。例如：用 1 份浓 HNO3 和 3 份浓 HCl 混合

16、配成的王水，反应生成新生态氯和 NOCl 都具有强烈的氧化性：HNO3+3HC1-NOCl+Cl2+2H2O而王水中的大量 Cl-又具有配位作用，从而使王水能溶解金、钳等贵金属和 HgS 等难溶化合物。由 1 份浓 HCl 和 3 份浓 HNO3混合配成的混合溶剂称为逆王水，氧化能力较王水稍弱，也是溶解汞、铝、睇等金属及某些矿样的常用溶剂。3.碱溶法主要溶剂是 NaOH 和 KOH。碱溶法常用来溶解试样中的两性金属：Al、Zn 及其合金，以及它们的氧化物、氢氧化物、酸性氧化物等。（二）熔融法熔融法是将试样与固体熔剂混合后，在高温下熔融使试样转化成易溶于水或酸的化合物。1 .酸熔法酸熔法用于碱性

17、试样的分解。常用的酸性熔剂有 K2S2O7（熔点 419C）或 KHSO4（熔点 219C）,后者经灼烧也生成 K2s2。7,放出水烝气：2KHSO4-上K2s2O7+H2O2.碱熔法碱熔法用于酸性试样的分解。常用的碱性熔剂有：Na2CO3、K2CO3、NaOH、Na?O2或它们的混合物等。这些碱性熔剂除具有碱性外，在高温下均可起氧化作用，可以将一些元素氧化成高价，从而增强试样的分解作用。（1）Na2CO3和 K2CO3（熔点分另1J 为 850C、890C）,常用来分解硅酸盐和硫酸盐等。如：长石A12032siO2+3Na2CO3-t2NaAlO2+2Na2siO3+CO2ncc上7熔融nB

18、aSO4Na2co3BaCO钠长石NaA1Si3O8+3Na2CO3-NaAlO2+3NazSiO3+3CO在熔融时，常将 Na2CO3和 K2CO31：1 混合使用，这 1：1 的混合物称为碳酸钠钾 KNaCO3,熔点可降低到 700c 左右。（2）Na2O2Na2O2是强氧化性、强腐蚀性的碱性熔剂，能分解很多难溶性的物质。注：用 Na2O2作熔剂时，应避免有机物的存在，因为 Na2O2遇有机物在高温时极易发生爆炸。（3）NaOH 和 KOHNaOH 和 KOH 都是低熔点的强碱性熔剂，常用来分解硅酸盐、磷酸盐矿物、铝矿和耐火材料等试样。用 NaOH 或 KOH 分解粘土的反应：重晶石3Na

19、2so4Fe?O32S。H2O6NaOH=2NaFeO22Na2Si034H2O（三）烧结法烧结法又叫半熔法。此法是在低于熔点的温度下，让试样与固体熔剂混合，小心加热至熔结（半熔物收缩成整块）。与熔融法比较，烧结法的温度较低，加热时间较长，但不易损坏堪埸，可在瓷塔期中进行。熔融法具有以下缺点：（1）熔融时常需用大量的熔剂，因而可能引入较多的杂质。（2）由于应用了大量的熔剂，在以后所得的度液中盐类浓度较高，可能会对分析测定带来困难。（3）熔融时需要加热到高温，会使某些组分挥发损失增加。（4）熔融时所用的容器常常会受到熔剂不同程度的浸蚀，从而使试液中杂质含量增加。二、有机试样的分解（一）干式灰化法将试样置于马弗炉中加高温，以大气中的氧作为氧化剂使之分解，然后加入少量浓盐酸或热的浓硝酸浸取燃烧后的无机残余物。氧瓶燃烧法是干式灰化普遍采用的方法，已应用于测定有机物中的非金属和金属元素。该法是将试样包在定量滤纸内，用钳金片夹牢，放入充满氧气并盛有少量吸收液的锥形瓶中进行燃烧，试样中的卤素、硫、磷、及金属元素分别形成卤素离子、硫酸根、磷酸根及金属氧化物或盐类等而被溶解在吸收液中，然后分别测定各元素的含量。氧瓶燃烧法分解试样完全，取吸收液即可进行元素分析。有机化合物中碳、氢元素的测定通常采用燃烧法