化学分析与检验作业指导书

化学分析与检验作业指导书TOC\o"1-2"\h\u30511第1章绪论 3225851.1化学分析与检验的重要性 3245071.2常用化学分析与检验方法概述 326819第2章基本化学分析技术 4206592.1滴定分析法 4109352.1.1概述 4221172.1.2基本原理 463022.1.3操作步骤 4273552.1.4注意事项 4121222.2分光光度分析法 5241712.2.1概述 543482.2.2基本原理 5229562.2.3操作步骤 5162272.2.4注意事项 5276752.3电位分析法 5135102.3.1概述 5299532.3.2基本原理 544972.3.3操作步骤 6246522.3.4注意事项 64680第3章原子光谱分析 6162553.1原子吸收光谱法 6218263.1.1基本原理 6181583.1.2仪器与设备 6305893.1.3实验操作步骤 6147963.2原子发射光谱法 622683.2.1基本原理 6255733.2.2仪器与设备 770533.2.3实验操作步骤 730204第4章离子色谱分析 739474.1离子交换色谱法 75364.1.1原理概述 74044.1.2仪器与设备 7325884.1.3试剂与耗材 8188284.1.4操作步骤 8145324.1.5注意事项 8308854.2离子排斥色谱法 8271554.2.1原理概述 8137054.2.2仪器与设备 869354.2.3试剂与耗材 9238234.2.4操作步骤 981814.2.5注意事项 923237第5章电化学分析 915305.1库仑滴定法 9324785.1.1概述 9154505.1.2基本原理 911155.1.3仪器与试剂 9465.1.4操作步骤 10209015.2伏安分析法 1033585.2.1概述 1038425.2.2基本原理 10247305.2.3仪器与试剂 10188115.2.4操作步骤 1029555.3电化学阻抗谱法 10200205.3.1概述 10120035.3.2基本原理 1023725.3.3仪器与试剂 11249645.3.4操作步骤 1119599第6章色谱质谱联用技术 11292466.1气相色谱质谱联用 11179706.1.1概述 11202266.1.2原理 11275156.1.3仪器设备 11252186.1.4操作步骤 1111636.1.5应用 129656.2液相色谱质谱联用 1297416.2.1概述 12121626.2.2原理 1245246.2.3仪器设备 12167076.2.4操作步骤 12315316.2.5应用 1221145第7章光谱成像技术 13243987.1红外光谱成像法 13227577.1.1基本原理 13171377.1.2仪器设备 1378147.1.3实验步骤 1392247.1.4应用领域 13231547.2拉曼光谱成像法 13295247.2.1基本原理 133787.2.2仪器设备 14258777.2.3实验步骤 1417397.2.4应用领域 146149第8章酶联免疫吸附分析 14116328.1酶联免疫吸附试验原理 14198008.2酶联免疫吸附试验操作步骤 14232588.2.1试剂与材料 144088.2.2操作步骤 156845第9章生物化学分析 15301099.1生物大分子分析 16181179.1.1蛋白质分析 16286469.1.2核酸分析 1663769.1.3糖类分析 165469.1.4脂质分析 16259599.2细胞与组织分析 16152809.2.1细胞形态分析 16250199.2.2细胞功能分析 16146789.2.3组织结构分析 16184329.2.4组织成分分析 16172859.2.5细胞与组织损伤分析 1725242第10章质量控制与数据处理 173068810.1分析质量控制 171079510.1.1质量控制原则 17816510.1.2质量控制措施 171230810.2分析数据处理与评价 17969910.2.1数据处理基本要求 17872110.2.2数据处理方法 172525410.3实验室安全与防护措施 182245610.3.1实验室安全常识 18448010.3.2实验室防护措施 18第1章绪论1.1化学分析与检验的重要性化学分析与检验是研究物质的性质、组成、结构和变化规律的重要手段，在众多领域具有广泛的应用。它对于保障产品质量、维护公共安全、促进科技进步以及保护环境等方面具有重要意义。化学分析与检验在工业生产中发挥着关键作用，通过对原材料、中间产品和成品的分析，可以保证产品质量符合标准要求，提高生产效率。在环境保护方面，化学分析与检验有助于监测和控制环境污染，为保护生态环境提供科学依据。在医药、食品安全、地质勘探、科学研究等领域，化学分析与检验同样具有不可替代的地位。1.2常用化学分析与检验方法概述化学分析与检验方法繁多，根据分析原理和手段的不同，可分为以下几类：（1）光谱分析法：利用物质的光谱特性进行定性、定量分析。主要包括紫外可见分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、荧光光谱法和拉曼光谱法等。（2）色谱分析法：基于物质在固定相和流动相之间的分配行为差异进行分离和分析。主要包括气相色谱法、液相色谱法、薄层色谱法、凝胶渗透色谱法和高效液相色谱法等。（3）电化学分析法：利用电化学原理进行物质的定性和定量分析。主要包括电位分析法、电解分析法、库仑分析法、伏安分析法等。（4）热分析法：通过测量物质在加热或冷却过程中的物理性质变化进行定性、定量分析。主要包括热重分析法、差热分析法、热膨胀法和热导法等。（5）质谱分析法：通过测定物质的质荷比进行定性和定量分析。主要包括电子轰击质谱法、快原子轰击质谱法、激光解吸电离质谱法和时间飞行质谱法等。（6）核磁共振波谱法：利用原子核在外磁场中的共振现象进行定性分析。主要包括氢核磁共振波谱法和碳核磁共振波谱法等。第2章基本化学分析技术2.1滴定分析法2.1.1概述滴定分析法是一种基于化学反应定量关系进行物质含量测定的化学分析方法。它以标准溶液（滴定液）与被测物质反应完全为依据，通过观察指示剂的颜色变化或使用仪器监测电位等手段确定滴定终点，进而计算出被测物质的含量。2.1.2基本原理滴定分析法的基本原理是化学反应的定量关系，即摩尔反应比。根据不同的滴定反应类型，可分为酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定和络合滴定等。2.1.3操作步骤（1）准备标准溶液和被测溶液。（2）选择合适的指示剂或电位滴定法。（3）按照化学反应类型进行滴定操作，观察滴定终点。（4）计算被测物质的含量。2.1.4注意事项（1）滴定过程中需严格控制滴定速度，避免过量滴定。（2）选用适当的指示剂，以提高滴定分析的准确度。（3）保证实验仪器设备干净，避免交叉污染。2.2分光光度分析法2.2.1概述分光光度分析法是基于物质对特定波长光的吸收或发射强度进行定量分析的化学分析方法。该方法具有较高的灵敏度和准确度，广泛应用于各种物质的测定。2.2.2基本原理分光光度分析法的基本原理是LambertBeer定律，即吸光度与溶液中吸光物质的浓度成正比。通过测量溶液在特定波长下的吸光度，可计算出被测物质的浓度。2.2.3操作步骤（1）配制标准溶液和被测溶液。（2）选择合适的波长，调整分光光度计。（3）测量标准溶液和被测溶液的吸光度。（4）绘制标准曲线，计算被测物质的浓度。2.2.4注意事项（1）保持分光光度计的清洁和稳定性。（2）严格控制实验条件，如温度、波长等。（3）避免溶液中其他物质对被测物质的干扰。2.3电位分析法2.3.1概述电位分析法是利用电极电位与溶液中离子活度之间的关系进行定量分析的化学分析方法。该方法具有操作简便、准确度高、灵敏度好等特点。2.3.2基本原理电位分析法的基本原理是基于Nernst方程，通过测量溶液中的电极电位，计算出被测离子的浓度。根据电极类型和测量方法的不同，可分为直接电位法和间接电位法。2.3.3操作步骤（1）准备标准溶液和被测溶液。（2）选择合适的电极和参比电极。（3）测量标准溶液和被测溶液的电极电位。（4）根据Nernst方程和标准曲线，计算被测离子的浓度。2.3.4注意事项（1）保证电极的清洁和活化，以提高电位分析的准确度。（2）控制实验过程中的温度和搅拌速度，避免影响电极电位。（3）防止溶液中其他离子对被测离子的干扰。第3章原子光谱分析3.1原子吸收光谱法3.1.1基本原理原子吸收光谱法是基于被测元素原子在特定波长的光照射下，从基态跃迁到激发态，然后从激发态返回到基态时吸收特定能量的光，从而产生吸收光谱。通过测量样品中特定元素对特定波长光的吸收强度，可以确定该元素的含量。3.1.2仪器与设备原子吸收光谱仪主要由光源、单色器、检测器、样品引入系统和数据处理系统组成。本章主要介绍连续光源和线光源原子吸收光谱仪的构造及操作方法。3.1.3实验操作步骤（1）样品预处理：根据样品类型，选择合适的消解方法，如干灰化、湿灰化、微波消解等，使样品中的待测元素转化为可被原子化的形态。（2）仪器调试：开启原子吸收光谱仪，进行光源预热、单色器调谐等操作，保证仪器稳定运行。（3）标准曲线制备：配制一系列已知浓度的标准溶液，通过原子吸收光谱仪测量其对特定波长光的吸收强度，绘制标准曲线。（4）样品测量：将预处理后的样品引入原子吸收光谱仪，测量其对特定波长光的吸收强度，根据标准曲线计算样品中待测元素的含量。3.2原子发射光谱法3.2.1基本原理原子发射光谱法是基于被测元素原子在激发态返回基态时，发射特定波长的光。通过测量样品中特定元素发射的光谱，可以确定该元素的含量。3.2.2仪器与设备原子发射光谱仪主要由光源、单色器、检测器、样品引入系统和数据处理系统组成。本章主要介绍直流电弧、射频电弧、微波等离子体等光源的原子发射光谱仪。3.2.3实验操作步骤（1）样品预处理：与原子吸收光谱法相同，根据样品类型选择合适的消解方法。（2）仪器调试：开启原子发射光谱仪，进行光源预热、单色器调谐等操作，保证仪器稳定运行。（3）标准曲线制备：配制一系列已知浓度的标准溶液，通过原子发射光谱仪测量其发射光谱，绘制标准曲线。（4）样品测量：将预处理后的样品引入原子发射光谱仪，测量其发射光谱，根据标准曲线计算样品中待测元素的含量。注意：在操作原子光谱分析仪器时，应严格遵循安全规程，保证实验过程安全、可靠。同时根据实际需要，选择合适的分析方法，以获得准确的实验结果。第4章离子色谱分析4.1离子交换色谱法4.1.1原理概述离子交换色谱法是基于离子交换树脂与溶液中离子之间的电荷相互作用进行分离的一种技术。利用离子交换树脂对不同离子的亲和力差异，实现样品中各种离子的有效分离。4.1.2仪器与设备（1）离子交换色谱仪；（2）离子交换柱；（3）保护柱；（4）泵；（5）检测器；（6）数据处理系统。4.1.3试剂与耗材（1）离子交换树脂；（2）淋洗液；（3）再生液；（4）标准溶液；（5）样品处理试剂。4.1.4操作步骤（1）色谱柱的装填与预处理；（2）淋洗液的选择与配置；（3）样品处理与进样；（4）离子交换色谱分离；（5）检测与数据处理。4.1.5注意事项（1）色谱柱的装填要均匀，避免气泡产生；（2）淋洗液的选择要合适，以保证分离效果；（3）进样量要适中，避免过载或分离效果差；（4）注意色谱仪的日常维护与保养。4.2离子排斥色谱法4.2.1原理概述离子排斥色谱法是基于离子排斥色谱柱中填充的离子排斥树脂与溶液中离子之间的电荷相互作用进行分离的一种技术。离子排斥树脂对溶液中同性电荷离子具有排斥作用，从而实现样品中离子的分离。4.2.2仪器与设备（1）离子排斥色谱仪；（2）离子排斥柱；（3）保护柱；（4）泵；（5）检测器；（6）数据处理系统。4.2.3试剂与耗材（1）离子排斥树脂；（2）淋洗液；（3）标准溶液；（4）样品处理试剂。4.2.4操作步骤（1）色谱柱的装填与预处理；（2）淋洗液的选择与配置；（3）样品处理与进样；（4）离子排斥色谱分离；（5）检测与数据处理。4.2.5注意事项（1）离子排斥树脂的选择要合适，以保证分离效果；（2）淋洗液的pH值和离子强度要适宜，避免影响分离效果；（3）进样量要适中，避免过载或分离效果差；（4）注意色谱仪的日常维护与保养。第5章电化学分析5.1库仑滴定法5.1.1概述库仑滴定法是一种电化学分析方法，基于电荷守恒原理，通过测定反应过程中所涉及的电量来确定被测物质的浓度。本法具有准确度高、灵敏性好、操作简便等特点。5.1.2基本原理库仑滴定法的基本原理是利用电化学反应产生的电荷量与被测物质的量成正比关系。在滴定过程中，通过指示电极监测溶液中的电位变化，确定滴定终点。5.1.3仪器与试剂（1）仪器：库仑滴定仪、电极系统（包括参比电极、指示电极和工作电极）、磁力搅拌器等。（2）试剂：标准溶液、电解质溶液、指示剂等。5.1.4操作步骤（1）电极预处理：将电极系统清洗干净，浸泡在电解质溶液中活化。（2）设定滴定参数：包括滴定速度、预滴定时间、终点电位等。（3）滴定：向电解池中加入待测溶液，启动滴定仪进行滴定。（4）数据处理：根据滴定曲线计算被测物质的浓度。5.2伏安分析法5.2.1概述伏安分析法是利用电流与电位之间的关系来分析化学物质的一种电化学方法。本法具有较高的灵敏度和准确度，适用于复杂样品的检测。5.2.2基本原理伏安分析法基于电化学氧化还原反应，通过改变电位，使溶液中的分析物在电极表面发生氧化或还原反应，进而产生电流。通过测量电流与电位之间的关系，可以确定分析物的浓度。5.2.3仪器与试剂（1）仪器：伏安分析仪、三电极系统（包括参比电极、工作电极和辅助电极）、电位计等。（2）试剂：电解质溶液、标准溶液、支持电解质等。5.2.4操作步骤（1）电极预处理：同5.1.3。（2）设定分析参数：包括电位范围、扫描速度等。（3）进行伏安分析：向电解池中加入待测溶液，启动伏安分析仪进行扫描。（4）数据处理：根据伏安曲线确定分析物的浓度。5.3电化学阻抗谱法5.3.1概述电化学阻抗谱法是一种研究电化学系统界面现象和反应动力学的有力手段。本法具有无需标记、灵敏度高、操作简单等优点。5.3.2基本原理电化学阻抗谱法通过测量电化学系统在交流电位或电流扰动下的响应，得到阻抗谱。阻抗谱反映了电化学系统中电荷传递、扩散等过程的信息，从而可以研究电化学界面现象和反应动力学。5.3.3仪器与试剂（1）仪器：电化学阻抗谱分析仪、三电极系统、阻抗分析仪等。（2）试剂：电解质溶液、标准溶液、电极修饰剂等。5.3.4操作步骤（1）电极预处理：同5.1.3。（2）设定测试参数：包括频率范围、振幅等。（3）进行电化学阻抗谱测试：向电解池中加入待测溶液，启动阻抗分析仪进行测试。（4）数据处理：根据阻抗谱分析电化学过程和反应动力学。第6章色谱质谱联用技术6.1气相色谱质谱联用6.1.1概述气相色谱质谱联用（GasChromatographyMassSpectrometry,GCMS）技术是将气相色谱的高分离能力与质谱的高灵敏度和专一性相结合的分析手段。本章主要介绍气相色谱与质谱联用技术的原理、仪器设备、操作步骤及在化学分析与检验中的应用。6.1.2原理气相色谱通过样品在固定相（柱）和移动相（载气）之间的分配系数差异实现分离。质谱则通过将分离后的组分分子进行离子化、加速、分离和检测，从而获得组分分子的质量信息和结构信息。6.1.3仪器设备气相色谱质谱联用仪主要由气相色谱部分、接口部分和质谱部分组成。其中，气相色谱部分包括进样系统、色谱柱、柱温箱等；接口部分负责将气相色谱的流出物引入质谱仪；质谱部分包括离子源、质量分析器、检测器等。6.1.4操作步骤（1）样品制备：将待测样品进行适当的前处理，如提取、净化等，以适应气相色谱进样要求。（2）仪器调试：根据样品特性，选择合适的色谱柱、柱温程序、载气流量等参数。（3）进样：将处理后的样品注入气相色谱仪。（4）数据采集：质谱仪自动采集样品信号，得到质谱图。（5）数据处理：对质谱图进行分析，确定样品中各组分的结构和含量。6.1.5应用气相色谱质谱联用技术在化学分析与检验领域具有广泛的应用，如环境监测、食品安全、药物分析等。6.2液相色谱质谱联用6.2.1概述液相色谱质谱联用（LiquidChromatographyMassSpectrometry,LCMS）技术是将液相色谱的高分离能力与质谱的高灵敏度和专一性相结合的分析手段。本章主要介绍液相色谱与质谱联用技术的原理、仪器设备、操作步骤及在化学分析与检验中的应用。6.2.2原理液相色谱通过样品在固定相（固定在色谱柱上的固定相）和移动相（流动相）之间的分配系数差异实现分离。质谱部分与气相色谱质谱联用技术相似，通过离子化、加速、分离和检测，获取组分分子的质量信息和结构信息。6.2.3仪器设备液相色谱质谱联用仪主要由液相色谱部分、接口部分和质谱部分组成。其中，液相色谱部分包括进样系统、色谱柱、输液泵等；接口部分负责将液相色谱的流出物引入质谱仪；质谱部分与气相色谱质谱联用仪相似。6.2.4操作步骤（1）样品制备：根据样品特性进行适当的前处理，如提取、净化等。（2）仪器调试：选择合适的色谱柱、流动相、流速等参数。（3）进样：将处理后的样品注入液相色谱仪。（4）数据采集：质谱仪自动采集样品信号，得到质谱图。（5）数据处理：对质谱图进行分析，确定样品中各组分的结构和含量。6.2.5应用液相色谱质谱联用技术在化学分析与检验领域具有广泛的应用，如生物样品分析、药物代谢研究、食品安全检测等。第7章光谱成像技术7.1红外光谱成像法7.1.1基本原理红外光谱成像法是基于物质对不同波长红外光的吸收和发射特性进行检测的一种技术。该技术通过收集样品在特定波长范围内的红外光谱信息，并将其转换成图像，从而实现对样品的化学组成和结构进行分析。7.1.2仪器设备（1）红外光谱成像仪；（2）光源：连续或脉冲的红外光源；（3）样品室：用于放置样品的装置，需保持干燥、清洁；（4）检测器：如碲镉汞探测器、量子阱探测器等；（5）数据处理与分析软件。7.1.3实验步骤（1）样品准备：将待测样品放置在样品室中，保证样品表面平整；（2）参数设置：根据样品特性，选择合适的波长范围、分辨率等参数；（3）数据采集：开启红外光谱成像仪，对样品进行扫描，获得光谱图像；（4）数据处理：利用数据处理与分析软件对光谱图像进行分析，提取样品的化学信息；（5）结果输出：将分析结果以图像或数据形式输出。7.1.4应用领域红外光谱成像法广泛应用于化学、材料、生物、医药等领域，如药物分析、材料表面检测、生物组织成像等。7.2拉曼光谱成像法7.2.1基本原理拉曼光谱成像法是基于拉曼散射效应的一种光谱成像技术。当样品受到激光照射时，大部分光子发生弹性散射，少部分光子发生非弹性散射（拉曼散射）。通过检测拉曼散射光的光谱信息，可获得样品的化学组成和结构信息。7.2.2仪器设备（1）拉曼光谱成像仪；（2）光源：如氩离子激光器、固体激光器等；（3）样品室：用于放置样品的装置，要求具有高稳定性；（4）检测器：如电荷耦合器件（CCD）等；（5）数据处理与分析软件。7.2.3实验步骤（1）样品准备：将待测样品放置在样品室中，调整样品至合适位置；（2）参数设置：根据样品特性，选择合适的激光波长、功率、曝光时间等参数；（3）数据采集：开启拉曼光谱成像仪，对样品进行扫描，获得光谱图像；（4）数据处理：利用数据处理与分析软件对光谱图像进行分析，提取样品的化学信息；（5）结果输出：将分析结果以图像或数据形式输出。7.2.4应用领域拉曼光谱成像法在化学、材料、生物、医药等领域具有广泛的应用，如癌细胞检测、材料表面分析、文物鉴定等。第8章酶联免疫吸附分析8.1酶联免疫吸附试验原理酶联免疫吸附试验（EnzymeLinkedImmunosorbentAssay，ELISA）是基于抗原与抗体特异性结合原理，利用酶标记技术检测和定量抗原或抗体的免疫学分析方法。其基本原理包括：将抗原或抗体固定于固相载体上，与样本中的待测物发生特异性结合，随后加入酶标记的抗原或抗体，形成固相抗原（或抗体）样本中待测物酶标记抗原（或抗体）的复合物。通过底物的酶催化反应，产生可定量的显色产物，根据颜色深浅判断待测物的含量。8.2酶联免疫吸附试验操作步骤8.2.1试剂与材料（1）抗原或抗体固定板：选择适宜的固相载体，如聚苯乙烯微孔板。（2）抗原或抗体：根据检测目标选择特异性抗原或抗体。（3）酶标记抗原或抗体：常用的酶标记物有辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（AP）等。（4）底物：根据酶标记物的种类选择相应的底物。（5）终止液：用于终止酶催化反应。8.2.2操作步骤步骤一：抗原或抗体包被将抗原或抗体稀释至适宜浓度，加入微孔板，每孔100μl，室温下孵育12小时或4℃过夜。步骤二：封闭用含有0.1%Tween20的PBS（磷酸盐缓冲液）洗涤微孔板3次，每次300μl，加入封闭液，每孔200μl，室温下孵育1小时。步骤三：加样封闭后，用含有0.1%Tween20的PBS洗涤微孔板3次，每次300μl。将待测样本或标准品稀释至适宜浓度，每孔加入100μl，室温下孵育12小时。步骤四：加入酶标记抗原或抗体洗涤微孔板3次，每次300μl。将酶标记抗原或抗体稀释至适宜浓度，每孔加入100μl，室温下孵育1小时。步骤五：洗涤用含有0.1%Tween20的PBS洗涤微孔板5次，每次300μl。步骤六：底物反应每孔加入底物溶液100μl，室温下避光孵育1530分钟。步骤七：终止反应每孔加入终止液50μl，终止酶催化反应。步骤八：测定在酶标仪上测定各孔的光密度（OD）值，根据标准曲线计算样本中待测物的浓度。步骤九：清洗与保存试验结束后，将微孔板清洗干净，干燥后保存，以备下次使用。第9章生物化学分析9.1生物大分子分析9.1.1蛋白质分析蛋白质是生命活动中不可或缺的生物大分子，其分析与检验在生物化学领域具有重要意义。本节主要介绍蛋白质的定量分析、定性分析以及纯度鉴定方法，包括紫外可见光谱法、荧光光谱法、凝胶渗透色谱法、质谱法等。9.1.2核酸分析核酸是遗传信息的载体，本节主要讨论DNA和RNA的提取、纯化及定量分析方法。内容包括：酚氯仿提取法、离心柱法、紫外可见光谱法、荧光定量PCR法、毛细管电泳法等。9.1.3糖类分析糖类是生物体内重要的能量来源和结构材料，本节主要介绍糖类的定性与定量分析方法。包括：气相色谱法、高效液相色谱法、质谱法、酶联免疫吸附法等。9.1.4脂质分析脂质是生物体内重要的能量储存和信号传导分子，本节主要阐述脂质的提取、分离及定量分析方法。内容包括：薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、质谱法等。9.2细胞与组织分析9.2.1细胞形态分析细胞形态分析是研究细胞结构与功能的基础，本节主要介绍光学显微镜法、电子显微镜