水分析化学四大仪器分析

第八章吸收光谱法

吸收光谱法（AbsorptionPhotometry）是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。属于仪器分析法的范畴，包括比色法、可见分光光度法、紫外-可见分光光度法和红外光谱法等。吸收光谱法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特点：(1)灵敏度高(2)准确度较高(3)操作简便，测定速度快。(4)应用广泛§8.1物质对光的选择性吸收一、光的基本性质

光是一种电磁波。电磁波范围很大，波长从10－1nm～103m，可依次分为X–射线、紫外光区、可见光区、红外光区、微波及无线电波。其波长、频率与速度之间的关系为：

hγ=hc/λh为普朗克常数，其值为6.626×10-34J·s物质的颜色与吸收光的关系：互补关系三、吸收曲线

任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度是不相等的。如果将某种波长的单色光依次通过一定浓度的某一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，以波长为纵坐标，以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线，叫做吸收光谱曲线或光吸收曲线，简称吸收曲线。它清楚地描述了溶液对不同波长的光的吸收情况。BCc2不同物质和同一物质在不同浓度下的吸收曲线c2＞c1c1

不同物质的吸收曲线的形状和最大吸收波长不同。不同浓度的同一物质，吸光度随浓度增加而增大。在最大吸收波长处，吸光度达到最大值。在最大吸收波长处测定吸光度，灵敏度最高。吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据。四、物质对光具有选择性吸收的原因

这与光的组成及物质本身的结构有关。物质粒子的能级是不连续的量子化能级，只有当：（能级差）△E=hγ=hc/λ才产生光的吸收作用。而不同物质，其微粒结构不同△E不同，对光的吸收不同（具有选择性）。

h—普朗克常数，其值为6.626×10-34J·sγ—相当于△E能量的光子频率。

c—光子的速度，约等于3×1010cm/s(真空中）

1m=106um=109nm=1010埃(Ao)3、朗伯—比耳定律

或A＝lg(I。/It)=aLC

朗伯—比耳定律的物理意义为：当一束平行单色光通过单一、均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。

a称为吸收系数。若b（L）以cm为单位，c以g·L-1为单位，则a的单位为L·g-1

·cm-1

。§8.2

光吸收的基本定律

——朗伯-比耳定律A=

εbc或A=ε

CLε是吸光物质在特定波长和溶剂的情况下的一个特征常数，是吸光物质吸光能力的度量。ε值越大，方法的灵敏度越高。桑德尔灵敏度

吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数ε表示外，还常用桑德尔灵敏度S表示。定义：当光度仪器的检测极限为A=0.001时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低含量（μg·cm-2）。S与ε的关系：S=M/ε

可见，某物质的摩尔吸光系数ε越大，其桑德尔灵敏度S越小，即该测定方法的灵敏度越高。

在含有多种吸光物质的溶液中，只要各种组分之间相互不发生化学反应，吸光度具有加和性。即：Ａ总＝Ａ１＋Ａ２＋…＋Ａn在吸光度测量中，也常用透光度（或透光率）T来表示光的吸收程度：4、标准曲线的绘制及应用

在固定液层厚度及入射光的波长和强度的情况下，测定一系列不同浓度（但已知）的标准溶液的吸光度，然后以吸光度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标作图，得到一根直线。该直线称为标准（工作）曲线。在相同条件下测定试液的吸光度，从工作曲线上就可查得试液的浓度。

利用比耳定律进行定量分析多采用标准曲线法。

实际工作中特别是在溶液浓度较高时，经常会出现标准曲线不成直线的现象，称为偏离比耳定律。偏离主要原因：（一）物理因素引起的偏离；（二）化学因素引起的偏离。二、偏离朗伯-比耳定律的原因(一)物理因素引起的偏离1.单色光不纯严格地讲，朗伯-比耳定律只对一定波长的单色光才成立。但在实际工作中，目前用各种方法得到的入射光并非纯的单色光，而是具有一定波长范围的单色光。那么，在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯—比耳定律的偏离。2.非平行入射光非平行入射光将导致光束的平均光程L’大于吸收池的厚度L，实际测得的吸光度将大于理论值。3．介质不均匀性朗伯-比耳定律是建立在均匀、非散射基础上的一般规律、如果介质不均匀，呈胶体、乳浊、悬浮状态存在，则入射光除了被吸收之外、还会有反射、散射作用。在这种情况下，物质的吸光度比实际的吸光度大得多，必然要导致对朗伯-比耳定律的偏离。（二）化学因素引起的偏离1．溶液浓度过高朗伯-比耳定律是建立在吸光质点之间没有相互作用的前提下。但当溶液浓度较高时，吸光物质的分子或离子间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能力，即改变物质的摩尔吸收系数。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范围内摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度之间的线性关系被破坏。化学变化溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了平衡浓度与分析浓度之间的正比关系，也就破坏了吸光度A与分析浓度之间的线性关系，产生对朗伯-比耳定律的偏离。§8.3比色法和分光光度法一、比色法1、目视比色法原理：A=lg(Io/It)=εCL,It=Io10-εCL

It(s)=Io10-εsCsLs

It(x)=Io10-εxCxLx

当两溶液颜色深度一致时：It(s)=It(x)∴εsCsLs=εxCxLx对于同一种物质，且液层厚度相同时：CS=CX具体做法——标准色阶法（标准系列法）

然后从管口垂直向下观察，比较被测试液与标准色阶颜色的深浅。若被测试液与某标准溶液颜色深度一样，则表示二者浓度相等；若颜色介于两个相邻标准溶液之间，则被测液的含量也介于二者之间。c4c3c2c1c1c2c3c4观察方向方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。2、光电比色法利用光电池和检流计代替人眼进行测量的仪器分析方法。具体做法——标准曲线法1）测绘标准曲线用光电比色计测量一系列标准溶液的吸光度，以

该吸光度A为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标作图，得标准曲线。

2）在相同条件下，测定待测液（未知液）的吸光度在标准曲线上查出CX

。光电比色法的优点：1）用光电池和检流计代替人眼测量，消除了主观误差提高了准确度。2）可以用滤波片消除其他光的干扰。局限性：限于可见光区400~760nm，且由滤光片获得的单色光不纯，是近似单色光有其它杂色光，影响测量的灵敏度和准确度。二、分光光度法分光光度法的原理及理论基础与比色法相同。1、分光光度法的特点（1）单色光纯度高：提高了测量的灵敏度和准确度。（2）测量范围扩大：由可见光区扩大到紫外区红外区，只要有特征吸收的吸光物质均可采用该法测定。（3）利用吸光度的加和性，测量两种或两种以上物质组分含量。1、分光光度计的组成光源单色器样品池检测器读出系统8.2分光光度计光源单色器吸收室检测器显示(1)光源在紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在

320～2500nm。紫外区：氢、氘灯。发射185～375nm的连续光谱。常用光源光源波长范围(nm)适用于氢灯185~375紫外氘灯185~400紫外钨灯320~2500可见，近红外卤钨灯250~2000紫外，可见，近红外氙灯180~1000紫外、可见（荧光）能斯特灯1000~3500红外空心阴极灯特有原子光谱激光光源特有各种谱学手段§8.4显色反应及其影响因素一、显色反应和显色剂

1.显色反应M+RMR

在分光光度分析中，将试样中被测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应。显色反应可分两大类，即络合反应和氧化还原反应，而络合反应是最主要的显色反应。与被测组分化合成有色物质的试剂称为显色剂。同一组分常可与若干种显色剂反应，生成若干有色化合物，其原理和灵敏度亦有差别。一种被测组分究竞应该用哪种显色反应，可根据所需标准加以选择。(1)选择性要好

(2)灵敏度要高(3)对比度要大(4)有色化合物的组成要恒定(5)显色反应的条件要易于控制2.显色剂(1)无机显色剂许多无机试剂能与金属离子起显色反应，如Cu2+与氨水形成深蓝色的络离子Cu(NH4)42+，SCN-与Fe3+形成红色的络合物Fe(SCN)2+或Fe(SCN)63-等。但是多数无机显色剂的灵敏度和选择性都不高，其中性能较好，目前还有实用价值的有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水和过氧化氢等。(2)有机显色剂许多有机试剂，在一定条件下，能与金属离子生成有色的金属螯合物(具有环状结构的络合物)。

★将金属螯合物应用于光度分析中的优点

1．大部分金属螯合物都呈现鲜明的颜色，摩尔吸收系数大于104，因而测定的灵敏度很高。2．金属螯合物都很稳定，一般离解常数都很小，而且能抗辐射。3．专用性强，绝大多数有机螯合剂，在一定条件下，只与少数或其一种金属离子络合，而且同一种有机螯合剂与不同的金属离子络合时，生成具有特征颜色的螯合物。4．虽然大部分金属螯合物难溶于水，但可被萃取到有机溶剂中，大大发展了萃取光度法。有机显色剂是光度分析中应用最多最广的显色剂，寻找高选择性、高灵敏度的有机显色剂，是光度分析发展和研究的重要内容。

在有机化合物分子中，凡是包含有共轭双键的基团，如—N＝N—、—N＝O、—NO2对醌基、＝C＝O(羰基)、＝C＝S(硫羰基)等，一般都具有颜色，原因是这些基团中的л电子被光激发时，只需要较小的能量，能吸收波长大于200nm的光，因此，称这些基团为生色团。含有生色团的有机化合物常常能与许多全属离子化合生成性质稳定且具有特征颜色的化合物，且灵敏度和选择性都很高。

某些含有未共用电子对的基团如胺基—NH2，RHN—，R2N—(具有一对未共用电子对)，羟基-OH(具有两对末共用电子对）以及卤代基—F，—Cl，—Br，—I等，它们与生色基团上的不饱和键互相作用，引起永久性的电荷移动，从而减小了分子的活化能促使试剂对光的最大吸收“红移”(向长波方向移动)，使试剂颜色加深，这些基团称为助色团。

★常用的有机显色剂1.邻二氮菲（phen),是测定Fe2+的较好显色剂在PH=5~6时，生成Fe(phen)32+橙红色络合物，λmax=508nm，即对波长为508nm的光有最大吸收。2.双硫腙(H2DZ)，可与20多种金属离子形成螯合物，在CCl4或CHCl3中呈显黄、红色或介于二色之间，是目前萃取比色测定Pb2+Zn2+Cd2+Cu2+Hg2+

等重金属离子的重要显色剂。

3.二甲酚橙（XO），与许多金属离子形成红色或紫红色的络合比为1：1的络合物不仅是络合滴定中重要的金属指示剂，也是比色分析及分光光度分析的常用显色剂。4.磺基水杨酸（SSal)，与Fe3+的络合物在不同PH值时显不同颜色和不同组成。一般在PH=1.8~2.5条件下为红褐色的络离子，在520nm处有最大吸收，可在该波长处测定水中Fe3+的含量。

（二）影响显色反应的因素1、显色剂用量

2、酸度（H+浓度）的影响3、显色温度

4、显色时间由于显色反应的速度不尽相同，溶液颜色达到稳定状态所需时间不同。5、溶剂溶剂对显色反应的影响表现在下列几方面。（1）有机溶剂影响络合物的离解度降低络合物的离解度，使颜色加深提高了测定的灵酸度。（2）溶剂改变络合物颜色

（3）溶剂影响显色反应的速度（1）控制酸度（pH值）

6、溶液中共存离子的干扰及消除试样中存在干扰物质时会影响被测组分的测定，消除共存离子干扰的方法有：（2）加掩蔽剂（3）改变干扰离子的价态（4）选择适当的光度测量条件和方法（5）分离干扰离子§8.5吸收光谱法定量的基本方法一、绝对法

A=εCL，当L一定时，在最大吸收波长下以分光光度计测A，则C=A/εL。二、标准对照法在相同条件及选定波长处，测定标准溶液及待测溶液的A，则：

AS=εSCSLS……（1）

AX=εXCXLX…...（2）两式相除：CX=AXCS/AS三、标准曲线法五、最小二乘法（回归分析法）在分光光度法中，A与C之间的关系呈直线趋势，可用一条直线来描述两者间的关系：

C=aA+b用求极值方法可求得a和b。六、示差分光光度法该法主要用于高含量组分的测定，也可用于低含量组分的测定。当被测组分含量高时，常常偏离朗伯-比耳定律。即使不偏离，由于吸光度太大，也超出了准确读数的范围，就是把分析误差控制在5%以下，对高含量成分也是不符合要求的。

§8.6吸光度测量误差及测量条件的选择一、测量误差

光度分析法的误差来源有两方面，一方面是各种化学因素所引入的误差，另一方面是仪器精度不够，测量不准所引入的误差。

二、测量条件的选择选择适当的测量条件，是获得准确测定结果的重要途径。选择适合的测量条件，可从下列几个方面考虑。1、测量波长（入射光波长）的选择

2、吸光度读数范围的控制

吸光度在0.15~0.80时，测量的准确度较高。为此可以从下列几方面想办法：3、参比溶液的选择§8.7吸收光谱法应用实例

一、天然水中Fe2+的测定

二、废水中镉的测定三、水中微量酚的测定四、水中含氮物质的测定

作业P333—3342、4、7、8§3-1.概述

1．定义：基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子

共振辐射吸收进行元素定量分析的方法。

组成部分：光源原子化装置分光系统检测系统

2．特点：1）灵敏度高，精密度高。

FAASppm，ppbGFAAS10-10—10-14g

2）选择性好，抗干扰能力强。

谱线干扰少，共存元素影响小

3）适用范围广，测定的元素高达70多种。

4）分析速度快，设备费用低。

缺点：1）难熔元素及非金属元素难以测定；

2）一个元素需要一盏空心阴极灯；

3）不能同时进行多元素分析。原子吸收光谱法

思考题：

1．原子吸收分光光度计主要由哪几部分组成？每部分的作

用是什么？在构造上与分光光度计有什么不同？为什么？

光源吸收池分光系统检测系统

光度法W或H灯比色皿棱镜或光栅光电池或光电管

AASHCL原子化器

光栅

光电倍增管2．在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源（例如钨丝灯或氖灯），而在分光光度计中则需要采用连续光源？原子的能级跃迁只能取固定值，是线光谱，原子吸收的谱

线非常窄，如果采用连续光源，则分光系统无法分开相近的

吸收线，分光光度计中采用连续光源是因为溶液中分子的吸

收是连续光谱，没有必要用线光源。4.AAS的方框图：

锐线光源—原子蒸气—单色器—检测器—放大—读出

发射光谱吸收分光光电转换

§3-6．吸光度与分析物浓度的关系

一．吸收定律

A=-LogT=KC（比尔定律）

二．吸收线轮廓及变宽原因

原子吸收线往往不是一条线，而是具有一定宽度的谱线

（或频率间距）Vo为中心频率Io为入射光强

半宽度△Vo：最大吸收值一半时频率宽度

变宽的原因：

1）谱线的自然宽度——可以忽略10-5nm

2）多普勒（Doppler）宽度——热变宽10-3nm。

由于发射原子的热运动，比自然宽度大二个数量级，是

变宽的主要原因。温度越高，原子量越小，波长越长，

Doppler变宽越显著。

△λD=7.16·10-7·λO(T/M)1/2

§3-6．吸光度与分析物浓度的关系

一．吸收定律

A=-LogT=KC（比尔定律）

二．吸收线轮廓及变宽原因

原子吸收线往往不是一条线，而是具有一定宽度的谱线

（或频率间距）Vo为中心频率Io为入射光强

半宽度△Vo：最大吸收值一半时频率宽度

变宽的原因：

1）谱线的自然宽度——可以忽略10-5nm

2）多普勒（Doppler）宽度——热变宽10-3nm。

由于发射原子的热运动，比自然宽度大二个数量级，是

变宽的主要原因。温度越高，原子量越小，波长越长，

Doppler变宽越显著。

△λD=7.16·10-7·λO(T/M)1/2

三．积分吸收原理

∫Kvdv=KNo

Kv为吸收系数，No为自由原子数，K为常数。如果能

测定积分吸收，则可求得原子浓度。但单色器的分辨率必

须很高，才能测定谱线宽度为10-3nm的积分吸收，因而使

原子吸收早在100多年前被发现，但无法应用。

四．峰值吸收原理

1955年Walsh提出了峰值吸收原理：

发射线的波长和吸收线的波长一样，不需高分辨的单

色器，只要将其与其它谱线分开，就可测定峰值吸收系数。

I=Io·e-KNL

I被吸收后的光强，Io入射光强，K为吸收系数，

L为吸收层厚度，N为自由原子的浓度。

A=Lg（Io/I）=2.303KNL=KC

与光度法的比尔定律一致。

§3-7．原子吸收的干扰及消除

早期认为：AAS无干扰或干扰很少。

现代发现：有干扰，有些情况下比较严重。

二类：

1）光谱干扰—谱线干扰和背景吸收

2）非光谱干扰—化学干扰、物理干扰、电离干扰

一．光谱干扰

1．谱线重叠干扰△λ<0.01nm就有明显干扰

例如：

1）V308.211nm对Al308.215nm的干扰——另选分析线

2）Ga403.30nm对Mn403.31nm的干扰

——常焕球，光谱实验室，12（4），19-22（1995）

联立方程校正干扰

3）Ni232.00nm与Ni232.14nm——另选分析线

2．背景吸收干扰

共存元素在气相生成的分子吸收峰与分析元素的共

振线重叠，产生干扰。

1）C2H2-Air中，CaOH分子干扰Ba553.55nm测定

1%Ca≈75ppmBa，用N2O-C2H2干扰消失。

2)SrO对Li607.8nm的干扰

3)CaO对Na589.0nm的干扰

4）MgOH对Cr357.9nm的干扰

5）碱金属卤化物在200-400nm范围内对测定

ZnNiCdFeHgMnPbMgCu的背景吸收

6）无机酸H2SO4H3PO4在<252nm有强吸收

改用HNO3和HCl（吸收很小）

消除方法：

1）测吸收线与测吸收线邻近的非吸收线，然后相减。

共振线A1=A测+A背

邻近非吸收线A2=A背

A测=A1-A背

2）利用氘灯自动背景校正器校正

氘灯、HCL，切光器交替进入，<350nm有效

3）塞曼效应背景校正方法190—900nm

塞曼效应（Zeemaneffect）：

指在磁场作用下简并的谱线发生分裂的现象。

塞曼效应背景校正法：

是磁场将吸收线分裂为具有不同偏振方向的成分，利用

这些分裂的偏振成分来区别被测元素和背景的吸收。

3．火焰发射干扰

利用交流脉冲调制电源和同步检波放大消除。

二．化学干扰

1．李述信主编．原子吸收光谱分析中干扰及消除方法.

北京，北京大学出版社，1987．

2．叶明德，王曙红，周绍荣．火焰原子吸收中化学干扰的

研究进展．理化检验—化学分册．2000年9月

待测元素与共存元素在凝相和气相发生的任何导致

待测元素自由原子数目改变的反应。

例如：AlSiTiPO43-

对测定碱土金属的干扰

1）Al（含氧酸H2SO4

和HNO3）对测Mg干扰

——生成MgAl2O4

2）PO43-对测Ca的干扰

3）BBeCrFeMoUVW与稀土生成难熔氧化物

4）HClO4有明显的增强效应，改用HNO3和HCl

消除方法：

(1)选择合适的原子化方法N2O-C2H2PO43-对Ca无干扰

(2)加入释放剂：与干扰元素生成热稳定性更高的化合物

从而释放出待测元素。

例如：LaCl3作为PO43-溶液中测Ca的释放剂

2CaCl2+2H3PO4=Ca2P2O7+4HCl+H2O

LaCl3+H3PO4=LaPO4+3HCl

(3)加入保护剂：可与干扰元素或分析元素生成稳定的络合

物，避免干扰元素与分析元素生成难熔化合物。

例如：8-Oxine抑制Al对CaMg的干扰

也可抑制CoNiCu对测Fe的干扰

EDTA可消除SeTeBiAlSiPO43-SO42-对测定CaMg的干扰

磺基水扬酸（SSAL）可消除SiTiZrAl对测定Mn的干扰

(4)加入基体改进剂：GFAAS

三．电离干扰

由于元素在高温火焰中的电离，使基态原子数

减少灵敏度降低的现象。

消除方法：加入易电离的物质——消电离剂

例如：

1）0.2%KCl(K的电离电位为4.3ev)抑制Ba的电离。

——Ba的电离电位为5.21ev

2）加入钾盐抑制钠的电离

四．物理干扰

由于试样与标样的物理性质（粘度和表面张力

等）不同引起喷雾效率或进入火焰试样量的改变所

产生的干扰。

影响：抽吸过程——改变提升量

雾化过和——影响雾化效率

蒸发过程——影响气化速率

消除：1）调节气压和流量

2）调节撞击球的距离

3）稀释样品的浓度

4）

用有机溶剂来改善表面张力

本章要学习目的理解色谱柱的分离原理掌握气相色谱的基本原理熟悉气相色谱的基本组成、结构和优缺点掌握气相色谱的测试方法、测试条件，数据处理了解分离理论塔板理论第9章气相色谱法

GasChromatography9.1概述1、色谱法简介在1903年由俄国植物学家Цвет分离植物色素时采用。具备两个相：固定相；流动相。当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，按先后不同的次序从固定相中流出。2、色谱法特点(1)高选择性：可用在性质极为相似物质（如同位素、同系物、烃类异构体等）的分离与测定。(2)高效能：可以分析极为复杂的物质，如：石油烃、燃烧产物等(3)高灵敏度：可检测出10-11～10-13g的物质量，因而可对痕量组分进行分析。如：大气污染监测10-9～10-12级的毒物；农副产品、水果、食品、水质中的10-6～10-9g的农药残留量。(4)分析气体和沸点较低的化合物

高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质，目前主要采用高效液相色谱法进行分离和分析。

9.2气相色谱分离的基本理论1、色谱分离过程试液同一时刻进入色谱柱上端，同时在固定相和流动相之间分配。分配在流动相的样品组分随流动相流动，而分配在固定相的样品组分则滞留不动。样品被流动相携带通过色谱柱时，它们在两相之间进行反复多次（通常在103--106次）分配过程，使得原来分配系数具有微小差别的各组分，产生了保留能力明显差异的分离效果，造成不同组分在色谱柱的移动速度不同。经过一定长度的色谱柱后，彼此分离开来，最后按一定顺序流出色谱柱。

当试样由流动相携带进入色谱柱与固定相接触时，被固定相溶解或吸附。随着流动相的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附，挥发或脱附下的组分随着流动相向前移动时又再次被固定相溶解或吸附。随着流动相的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附的过程反复地进行。2、分配系数K

和分配比CL/CG分配比k它是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比。即分配系数K与分配比k的关系

9.3气相色谱分析流程和装置进样系统气路系统分离系统检测系统记录系统柱流量+分流出口流量柱流量=液态样品分子分流流路示意图:进样时刻(隔垫)分流出口总流量色谱柱=载气吹扫出口分流放空阀分流比=响应信号（峰面积、峰高）与组分的浓度或质量流速成正比浓度型微分检测器质量型微分检测器（焰FID、火焰光度FPD）：测量组分的质量变化9.4色谱流出曲线和基本术语1、色谱图相应信号为纵坐标流出时间为横坐标，

组分及其浓度随时间变化的曲线称为色谱图，也称色谱流出曲线

从色谱流出曲线上，可以得到许多重要信息：

l）色谱峰的个数，判断样品中所合组份的最少个数．

2）色谱峰的保留值(或位置），可以进行定性分析．

3)根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析．

4）色谱峰的保留值及其区域宽度，评价色谱柱分离效能

5）色谱峰两峰间的距离，评价固定相(和流动相)选择是否合适2、基线--柱中仅有流动相通过时，检测器响应讯号的记录值稳定的基线应该是一条水平直线．3、峰高--色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以h表示，4、色谱峰的区域宽度色谱峰的区域宽度是组份在色谱柱中谱带扩张的函数，它反映了色谱操作条件的动力学因素．度量色谱峰区域宽度通常有三种方法：6、保留值（1）死时间to--不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间（2）死体积Vo---指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和．当后两项很小而可忽略不计时，死体积可由死时间与流动相体积流速F0（L／min）计算Vo=to·F0组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。9.5色谱柱效能-塔板理论最早由Martin等人提出塔板理论把色谱柱比作一个精馏塔用精馏塔中塔板概念描述组分在两相间的分配行为同时引入理论塔板数作为衡量柱效率的指标。色谱柱长：L，虚拟的塔板间距离：H，色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：

n=L/H理论塔板高度（H）即：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：色谱峰W越小，n就越大，而H就越小，柱效能越高。因此，n和H是描述柱效能的指标。

通常填充色谱柱的n＞103，H＜1mm。毛细管柱n=105--106，H＜0.5mm色谱柱的总分离效能指标

（a）两色谱峰距离近并且峰形宽。两峰严重相叠，这表示选择性和柱效都很差。（b）虽然两峰距离拉开了，但峰形仍很宽，说明选择性好，但技效低。（c）分离最理想，说明选择性好，柱效也高。

（1）分离度R是既能反映柱效率又能反映选择性的指标，称总分离效能指标。又叫分辨率，定义：相邻两组分色谱峰保留值之差与两组分色谱峰底宽总和之半的比值，即R值越大，表明相邻两组分分离越好。当R＜1时，两峰有部分重叠；当R＝1时，分离程度可达98％；当R＝1．5时，分离程度可达99．7％通常用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。不同分离度时色谱峰分离的程度9.7气相色谱定性和定量方法

气相色谱分析对象是在气化室温度下能成为气态的物质。气相色谱法是一种高效、快速的分离分析技术，它可以在很短时间内分离几十种甚至上百种组分的混合物，这是其他方法无法比拟的。

1）用已知纯物质对照定性最方便，最可靠的方法这个方法基于在一定操作条件下，各组分的保留时间是一定值的原理。如果未知样品较复杂，可采用在未知混合物中加入已知物，通过未知物中哪个峰增大，来确定未知物中成分。2）根据保留指数定性

保留指数又称Kovasts指数，可根据所用固定相和柱温直接与文献值对照，而不需标准样品。

（3）双柱、多柱定性

对于复杂样品的分析，利用双柱或多柱法更有效、可靠，使原来一根柱子上可能出现相同保留值的两种组分，在另一柱上就有可能出现不同的保留值。（4）与其他方法结合

气相色谱与质谱、Fourier红外光谱、发射光谱等仪器联用是目前解决复杂样品定性分析最有效工具之一。2、定量分析

气相色谱定量分析是根据检测器对溶质产生的响应信号与溶质的量成正比的原理

mi=fiAi,mi=fihi

通过色谱图上的面积或峰高，计算样品中溶质的含量。定量分析方法

（l）归一化法

是气相色谱中常用的一种定量方法。应用这种方法的前提条件是试样中各组分必须全部流出色谱柱，并在色谱图上都出现色谱峰。式中Ai为组分i的峰面积，fi为组分i的定量校正因子。归一化的优点是简便准确，当操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。适合于对多组分试样中各组分含量的分析。（2）外标法校准曲线法外标法简便，不需要校正因子，进样量要求十分准确，操作条件也需严格控制。适用于日常控制分析和大量同类样品的分析。（3）内标法选择一内标物质以固定的浓度加入标准溶液和样品溶液中，以抵消实验条件和进样量变化带来的误差内标物要满足以下要求：（1）试样中不含有该物质；（2）与被测组分性质比较接近；（3）不与试样发生化学反应；（4）出峰位置应位于被测组分附近，且不受组分峰影响。(5)内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相差不太大根据基本色谱分离方程式及范氏理论，可指导选择色谱分离的操作条件（1）柱长的选择增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽加大，分析时间延长。因此，填充柱的柱长要选择适当。9.8色谱分离操作条件的选择（3）柱温的选择柱温直接影响分离效能和分析速度柱温↓，分离度↑，分析时间↑。（4）进样方式和进样量的选择（5）气化温度的选择（2）载气及其流速的选择曲线的最低点，塔板高度H最小，柱效最高，其相应的流速是最佳流速.作业P387:思考题：1习题：2第七章

电化学分析法电化学分析法的特点1、灵敏度高。被测物质含量范围在10-2—10-12mol/L数量级2、准确度高，选择性好，应用广泛。不但可测定无机离子，也可测定有机化合物3、电化学仪器装置较为简单，操作方便。4、电化学分析法在测定过程得到的是电讯号，易于实现自动控制和在线分析,尤其适合于化工生产的过程控制分析。5.不需用指示剂指示终点，不受溶液颜色、浑浊等的限制，在突跃(pH、pM、pX、

等的突跃)较小和无合适指示剂的情况下,可以很方便地使用电位滴定法。6.克服了用人眼判断终点造成的主观误差，提高了测定的准确度，易于实现滴定的自动化利用物质的电学、电化学性质及其变化而建立起来的分析方法，统称为电化学分析法。7.1电位分析法的原理化学电池（chemicalcell）化学能与电能互相转换的装置原电池能自发地将化学能转变成电能的装置电解电池外部电源提供电能迫使电流通过使电池内部发生电极反应的装置通常将发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极化学电池可用图解法表示：

Zn︱ZnSO4（0.1mol/L）‖CuSO4(0.1mol/L)︱Cu1．化学电池的表示化学电池是化学能与电能互相转换的装置．能自发地将化学能转变成电能的装置称为原电池（Galvaniccell）

需要从外部电源提供电能迫使电流通过，使电池内部发生电极反应的装置称为电解电池（Electrolyticcell

）通常将发生氧化反应的电极（离子失去电子）称为阳极，发生还原反应的电极（离子得到电子）称为阴极2、写电池式的规则：（1）左边电极进行氧化反应，右边电极进行还原反应。（2）电极的两相界面和不相混的两种溶液之间的界面、都用单竖线“︱”表示。当两种溶液通过盐桥连接时，已消除液接电位时，则用双竖线“‖”表示。（3）电解质位于两电极之间。（4）气体或均相电极反应，反应本身不能直接作电极，要用惰性材料作电极，以传导电流，在表示图中要指出何种电极材料（如Pt,Au,c等）。（5）电池中的溶液应注明浓（活）度，如有气体则应注明压力，温度，若不注明系指摄氏25oC和1大气压Zn︱ZnSO4（0.1mol/L）‖CuSO4(0.1mol/L)︱Cu3、电动势表示方法

E为正时，为自发电池，为负时，是电解池。

自发电池：阴极还原反应（右+）阳极氧化反应（左-）

电解池：阴极还原反应（右-）阳极氧化反应（左+）

7.1.1指示电极（1）金属基电极

1)金属—金属离子电极（第一类电极）金属与该金属离子溶液组成的体系，其电极电位决定于金属离子的活度。2)金属—金属微溶盐电极（第二类电极）金属及其难溶盐（或配离子）所组成的电极体系。它能间接反映与该金属离子生成难溶盐（或络离子）的阴离子的活度。这类电极主要有AgX及银络离子，EDTA络离子,汞化合物等。甘汞电极属此类3)

均相氧化还原电极（零类电极）由惰性材料如铂、金或石墨炭作成片或棒状，浸入含有均相和可逆的同元素的两种不同氧化态的离子溶液中组成，称为零类电极或氧化还原电极。电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的场所。Fe3+，Fe2+︱Pt

(2)膜电极膜电极组成的半电池，没有电极反应相界间没有发生电子交换过程表现为离子在相界上的扩散该类主要指离子选择性电极离子选择电极的类型及作用原理分类1）晶体膜电极

氟离子选择电极敏感膜由LaF3单晶片制成含有少量0.1%～0.5%EuF21%～5%CaF2,晶格点阵中La3+被Eu2+，Ca2+取代，形成较多空的F－点阵,降低晶体的电阻，导电由F－完成。作用过程：当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表面进行交换。溶液中的F-

可进入单晶的空穴中，单晶表面的F-也可进溶液。电极电位：当αF-

大于10-5mol/L时，产生的膜电位与溶液中F-

活度的关系符合能斯特方程式。25℃时：E膜

=K-0.059lgaF-

=K+0.059pF

在pH5～7之间使用LaF3+3OH－

=La(OH)3+3F－溶液中的F

-生成HF或HF2

-2）非晶体膜电极玻璃膜电极pH玻璃电极构造：下端是由特殊成分的玻璃吹制而成球状薄膜。膜的厚度为0·1mm。玻璃管内装一定pH值（PH=7）的缓冲溶液，插入Ag／AgCl电极作为内参比电极。

膜

=外

-内

=0.059㏒a1/a2=K+0.059㏒a1

外

=k1+0.059㏒a1/a’1,内

=k2+0.059㏒a2/a’27.1.2参比电极对参比电极的要求要有“三性”（1）可逆性有电流流过（μA）时，反转变号时，电位基本上保持不变。（2）重现性溶液的浓度和温度改变时，按Nernst响应，无滞后现象。（3）稳定性测量中电位保持恒定、并具有长的使用寿命。例:甘汞电极（SCE）,银-氯化银电极等。7.2直接电位分析法

将指示电极和参比电极一起浸入待测溶液中组成原电池，测量电池电动势，就可以得到指示电极电位，由电极电位可以计算出待测物质的浓度。

所测得的电池电动势包括了液体接界电位指示电极测定的是活度而不是浓度膜电极不对称电位的存在

直接电位法不是由电池电动势计算溶液浓度。而是依靠标准溶液进行测定。——水中pH值的测定(玻璃电极法)一、测定原理：直接电极法测定水样的pH值，是以玻璃电极为指示电极（负极）与饱和甘汞电极为参比电极（正极）和被测溶液组成原电池

电池=

甘-

M=

甘

-（k-0.059pH）=K+0.059pHpH=（

电池-K）/0.059已知常数97K值的确定：通过测定已知pH值的标准溶液校正仪器

电池标准=K标准

+0.059pH标准

电池水样=K水样

+0.059pH水样假设：K标准

=K水样

,则：二、pH计使用1.仪器的定位与校正（1）测量前检查仪器、电极、标准缓冲液是否正常。（2）选用标准缓冲溶液：根据待测样品的pH值范围，在其两端选用两种pH标准缓冲溶液（标准缓冲溶液可自配或购买pH基准试剂）（3）仪器定位与校正：①将电极浸入第一种标准缓冲溶液中，调节“温度”旋钮，使之与被测溶液温度一致。然后调“定位”钮，使pH读数与已知pH值一致。校正后切勿再动“定位”钮②将电极取出，洗净、吸干，再浸入第二种标准缓冲溶液中，测定pH值，pH值之差应小于0.1。1、工作电池：①指示电极：pH玻璃膜电极②参比电极：饱和甘汞电极③待测溶液2、pH计3、磁力搅拌器及磁力搅拌子。pH值测定步骤①用广泛pH试纸检测待测溶液大致的pH值；②选择与待测液pH值相近（±2个pH值左右）的标准缓冲溶液；③将测定装置安装好；④用选定的标准缓冲液对仪器进行定位；⑤移开标准缓冲溶液，将电极洗净并擦干；⑥测定待测液。101注意事项（1）准备操作：更换标准缓冲液或样品时，应用蒸馏水充分淋洗电极，用滤纸吸去电极上的水滴，再用待测溶液淋洗，以消除相互影响。这一点对缓冲能力较弱的溶液尤为重要（2）测量pH时，溶液应适度搅拌，以使溶液均匀和达到电化学平衡，静置片刻后再读取数据。（3）测量时，甘汞电极内的KCl溶液液面应高于被测溶液的液面，以防止被测溶液向甘汞电极内扩散。7.2.2溶液离子活度测定测定离子活度是利用离子选择电极与参比电极组成电池，通过测定电池电动势来测定离子的活度，这种测量仪器叫离子计。离子选择性电极作正极时，对阳离子响应的电极，取正号；对阴离子响应的电极，取负号利用电极电位和pM的线性关系，也可以采用标准曲线法和标准加入法测定离子活度标准曲线法在同样的条件下用标准物配制一系列不同浓度的标准溶液，由其浓度的对数与电位值作图得到校准曲线，再在同样条件下测定试样溶液的电位值，由校准曲线上读取试样中待测离子的含量。该方法的缺点是当试样组成比较复杂时，难以做到与标准曲线条件一致，需要靠回收率实验对方法的准确性加以验证Elgci标准加入法

待测溶液的成分比较复杂，难以使它与标准溶液相一致。标准加入法可以克服这方面的困难先测定体积为Vx、浓度为Cx的样品溶液的电池电动势，即Ex=k′+SlgCx

然后,加入一定量标准溶液,测定

E=K′+Slg（Cx+ΔCs）

当加入的标准溶液的体积较小时，Vx＞＞Vs，则Vs+Vx≈Vx，上式简化为

由离子选择性电极测得的物质含量为活度，而分析上常常要求浓度，浓度C和活度a之间的关系为a=

c,

随试液中离子强度而变化。为了使试液中离子强度保持一致，通常采用的办法是在试液中加入惰性盐，使离子强度恒定，该惰性盐称为离子强度调节剂。有时试液中还要加入pH缓冲剂，消除干扰的掩蔽配位剂。例如测定水中氟离子，为了稳定pH在一定的范围，并消除铁、铝离子干扰，pH缓冲剂、掩蔽剂、惰性盐的混合溶液，称为总离子强度调节缓冲剂（TISAB)工作原理

仪器由主机和氧电极两部分组成。氧电极(亦称氧敏感膜电极)由两个金属(Ag—AgCl，Pt或金)电极、支持电解质(内充液—0．5mol／LKCL)和选择性薄膜(亦即氧膜)组成。氧膜只能透过氧和其它气体，水和可溶解物质不能透过。透过氧膜的氧气产生微弱的扩散电流，在一定温度下其大小和水样溶解氧含量成正比。定量测定出此扩散电流即可测定出水样的溶解氧的mg／L值。溶解氧测定仪7.3电位滴定法是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法，和直接电位法相比，电位滴定法不需要准确的测量电极电位值，因此，温度、液体接界电位的影响并不重要，其准确度优于直接电拉法电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后，滴液中的待测离子浓度往往连续变化n个数量级，引起电位的突跃，被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算电位滴定法：采用滴定剂的电位分析法。在滴定过程中，根据电极电位的“突跃”来确定滴定终点，并由滴定剂的用量,求出被测物质的含量。电位滴定的适用性：在滴定有色溶液、浑浊溶液时，滴定终点难以指示无合适指示剂时应用：用玻璃电极测定酸碱度，用银电极测定Cl-、Br-、I-，用钙离子选择电极测钙等。

1、封闭现象

某些金属指示剂络合物MIn较相应的MY络合物稳定，在滴定过程中，溶液一直呈现MIn的颜色，即使到了化学计量点是也不变色，这种现象称为指示剂的封闭现象如用EBT作指示剂，EDTA测定Ca2+，Mg2+时，Al3+、Fe3+封闭指示剂，加入三乙醇胺掩蔽2、僵化现象有些指示剂或金属-指示剂络合物在水中的溶解度太小，使得滴定剂与金属-指示剂络合物交换缓慢，终点拖长，这种现象称为指示剂僵化。用PAN作指示剂，消除办法：（1）加热，（2）加有机溶剂2.电位滴定终点确定方法(1)E-V曲线法：图（a）简单，准确性稍差。(2)ΔE/ΔV-V曲线法：图（b）一阶微商由电位改变量与滴定剂体积增量之比计算。曲线上存在着极值点，该点对应着E-V曲线中的拐点。(3)Δ2E/ΔV2-V曲线法：图（c）

Δ2E/ΔV2二阶微商。计算：1.电位滴定装置与滴定曲线每滴加一次滴定剂，平衡后测量电动势关键:确定滴定反应的化学计量点时,所消耗的滴定剂的体积。快速滴定一次寻找化学计量点大致范围