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第十一章化验室常用电器设备1

第一节电热设备1

一、电炉1

二、高温电炉4

三、电热恒温干燥箱6

（一）结构7

1．箱体7

2．电热系统8

3．自动恒温系统8

（二）使用及注意事项11

四、电热恒温水浴锅12

（一）构造与性能12

1．构造12

2．性能12

（二）使用方法及注意事项13

1．使用方法13

2．注意事项13

第二节其它电器设备14

一、电冰箱14

（一）构造和作用原理14

1．箱体14

2．制冷系统14

3．电气系统15

（二）使用注意事项15

二、真空泵16

（一）结构与原理16

（二）使用与注意事项16

1．真空泵在实验室的用途16

2．使用注意事项17

三、电动离心机18

四、电磁搅拌器19

学习要求19

复习题19

第十二章电化学分析法21

第一节电化学基础知识21

一、原电池21

二、电极电位23

（一）电极电位产生的机理23

（二）能斯特电极电位方程式25

（三）标准电极电位26

三、电解池28

四、分解电压和过电压28

第二节电位法测定pH值30

一、指示电极31

二、参比电极34

（一）甘汞电极34

（二）银－氯化银电极35

三、测定pH的工作电池35

四、pHs-2型酸度计36

1．简单构造原理36

2．测定pH的操作法38

3．注意事项39

4．标准缓冲溶液的配制39

第三节离子选择电极40

一、离子选择电极的定义及分类40

二、离子选择电极的基本特性41

1．能斯特响应41

2．离子强度调节剂42

3．选择性系数42

4．稳定性43

5．响应速度43

6．温度和pH值范围44

7．电极的寿命44

三、离子选择电极的结构和应用44

1．刚性基质的非晶膜电极44

2．均相晶膜电极45

3．非均相晶膜电极46

4．液膜电极47

5．气敏电极48

6．酶电极49

四、离子选择电极的定量分析方法49

1．浓度直读法49

2．标准曲线法50

3．标准加入法50

4．格兰（Gran）作图法51

第四节电位滴定法53

一、基本原理53

二、电位滴定终点的确定53

三、电位滴定中指示电极的选择56

第五节死停终点法56

一、基本原理56

二、应用实例——卡尔·费休法测水分含量57

1．方法原理57

2．仪器装置58

第六节库仑分析法59

一、库仑分析法的基本原理59

（一）法拉第电解定律60

（二）库仑分析中的关键问题61

二、库仑分析法的分类61

三、恒电流库仑分析法61

1．方法原理61

2．装置62

3．应用示例63

四、动态库仑分析法63

（一）方法原理63

（二）微库仑仪的构造64

1．裂解管和裂解炉64

2．滴定池65

3．微库仑放大器66

4．进样器66

5．记录仪和积分仪66

（三）应用实例66

1．测定原理66

2．仪器和设备67

3．试剂和溶液67

4．操作步骤68

5．操作注意事项69

第七节阳极溶出伏安法70

一、概述70

二、方法原理70

三、影响溶出峰的因素71

1．工作电极71

2．电析电位72

3．电解时间72

4．静止时间72

5．搅拌速度72

6．电压扫描速率72

7．金属间化合物对测定的影响72

四、定量方法73

1．标准曲线法73

2．标准加入法73

3．内标法74

五、应用实例——阳极溶出伏安法在有色轻金属分析中的应用75

1．样品处理75

2．测定步骤75

第八节电位溶出分析法76

一、概述76

二、电位溶出分析的主要类型77

（一）经典电位溶出分析77

（二）微分电位溶出分析78

（三）计时电位溶出分析78

（四）其它79

三、分析条件的选择与定量分析方法79

1．电极的选择和处理79

2．电积电位和电积时间79

3．氧化剂79

4．搅拌80

5．辅助电解质80

6．温度的影响80

7．定量方法80

四、应用实例80

（一）过氧化氢试剂中痕量铅和铜的测定80

1．实验装置80

2．分析步骤81

3．分析结果81

（二）超细氧化锑中痕量砷的测定81

1．仪器81

2．分析步骤81

学习要求82

复习题83

第十三章紫外可见分光光度法85

第一节 概述85

第二节分光光度法基本原理86

一、吸收光谱的分类86

二、溶液颜色与光吸收的关系87

三、光的吸收定律89

四、摩尔吸收系数91

五、吸光度的加和性92

六、光吸收定律的适用范围92

第三节目视比色法94

一、工作原理94

二、测定方法95

第四节紫外可见分光光度仪器96

一、紫外可见分光光度计的主要部件96

1．光源96

2．单色器97

3．吸收池98

4．检测器99

5．测量系统99

二、紫外可见分光光度计的结构99

（一）单波长单光束分光光度计99

（二）单波长双光束分光光度计101

（三）双波长分光光度计103

三、紫外可见分光光度计的型号及性能103

四、紫外可见分光光度计的使用105

（一）721、722型可见分光光度计105

1．721型分光光度计使用方法105

2．722型分光光度计使用方法106

（二）752型紫外可见分光光度计107

1．简介107

2．使用方法108

五、分光光度计的检验和维护109

（一）分光光度计的检验109

1．波长准确度109

2．稳定度109

3．透射比正确度110

4．杂散光110

5．吸收池的配套性111

（二）分光光度计的保养和维护111

1．分光光度计实验室111

2．仪器保养和维护方法112

第五节可见分光光度法112

一、显色反应113

二、显色剂113

1．无机显色剂113

2．有机显色剂114

三、多元配合物显色体系116

1．三元混配化合物116

2．三元离子缔合物116

3．三元胶束配合物117

4．三元杂多酸配合物117

四、显色条件的选择117

（一）显色剂用量117

（二）溶液的酸度119

（三）显色温度120

（四）显色时间120

（五）溶剂121

（六）共存离子的干扰及消除方法121

1．干扰121

2．干扰消除方法121

五、光度测定条件的选择122

（一）入射光波长的选择122

（二）吸光度范围的控制122

（三）参比溶液的选择124

六、定量分析方法125

（一）单一组分的测定125

1．工作曲线法125

2．标准对照法（直接比较法）127

3．吸收系数法128

（二）多组分同时测定128

1．吸收光谱不重叠128

2．吸收光谱重叠129

七、分光光度法的误差130

（一）方法误差130

1．溶液偏离比耳定律130

2．反应条件的改变130

（二）仪器误差130

第六节紫外分光光度法131

一、概述131

二、基本原理132

（一）电子跃迁类型132

（二）生色团、助色团、吸收带及其它有关术语134

1．生色团和助色团134

2．吸收带的类型135

3．红移、蓝移、增色效应和减色效应136

（三）常见有机化合物的紫外吸收光谱137

1．饱和烃137

2．不饱和脂肪烃137

3．醇和醚138

4．羰基化合物及其衍生物138

5．羧酸及其衍生物138

6．芳香族化合物139

7．含氮化合物139

8．杂环化合物140

三、定性分析141

（一）用一般规律初步推断化合物的结构141

（二）与标准谱图对比141

（三）计算有机化合物吸收波长的经验规则142

1．共轭二烯和多烯142

2．α、β－不饱和羰基化合物143

3．苯的取代衍生物144

（四）判断异构体145

1．顺反异构体的判别145

2．互变异构体的判断146

四、定量分析146

（一）测定条件的选择147

（二）应用实例148

学习要求150

复习题150

第十四章红外吸收光谱法153

第一节方法简介153

一、基本原理153

（一）分子的振动能级和转动能级153

（二）红外吸收光谱的产生条件157

（三）红外吸收光谱的术语157

1．基频峰和泛频峰157

2．特征峰和相关峰158

3．特征区和指纹区159

二、方法特点和应用范围159

第二节红外吸收光谱仪161

一、仪器的基本结构和工作原理161

（一）红外辐射光源161

（二）单色器161

（三）检测器162

1．真空热电偶162

2．高莱盒163

3．热电量热计164

二、样品的制备技术167

（一）气态样品167

（二）液态样品167

（三）固态样品168

第三节有机化合物的红外吸收光谱168

一、基团振动波数和红外吸收光谱区域168

（一）X—H伸缩振动区（X表示C、O、N、S等原子）169

1．羟基（O—H）169

2．胺基（—NH2、=N—H）169

3．烃基（C—H）169

（二）叁键和积累双键伸缩振动区169

（三）双键伸缩振动区170

1．羰基（C=O）伸缩振动170

2．碳－碳双键（C=C）的伸缩振动170

（四）部分X—Y单键的伸缩振动和X—H的面内、面外弯曲（变形）振动171

1．C—O的伸缩振动171

2．C—N键的伸缩振动172

3．C—X键的伸缩振动172

4．C—H的面内弯曲振动172

5．C—H的面外弯曲振动173

二、影响官能团吸收峰波数的因素176

（一）内部因素的影响176

1．电子效应176

2．空间效应177

3．氢键效应178

4．样品物理状态的影响178

（二）外部因素的影响179

1．溶剂的影响179

2．制样条件的影响179

3．仪器色散元件的影响179

第四节红外吸收光谱法在有机分析中的应用179

一、定性分析——在有机官能团的鉴定和结构分析中的应用179

（一）谱图解析要点180

1．红外吸收峰的位置、峰形和强度180

2．特征峰与相关峰180

（二）定性分析步骤181

1．样品来源及性质181

2．计算不饱和度181

3．确定特征官能团181

4．确证解析结果181

（三）谱图解析实例182

二、定量分析——基线法186

学习要求186

复习题187

第十五章原子吸收光谱法191

第一节方法简介191

一、方法原理191

（一）电子跃迁191

（二）原子吸收光谱的几个重要概念192

1．共振吸收线和共振发射线192

2．基态原子数和火焰温度的关联193

3．原子吸收线的形状及其展宽的原因194

4．积分吸收和峰值吸收196

5．定量分析的依据198

二、方法特点和应用范围198

第二节原子吸收光谱仪199

一、光源200

（一）空心阴极灯200

（二）无极放电灯202

二、原子化系统203

（一）火焰原子化器203

1．火焰原子化器的结构203

2．火焰及其性质205

3．气源206

（二）无火焰原子化装置208

三、分光系统（单色器）209

四、检测系统210

1．检测器210

2．放大器211

3．对数转换器211

4．显示装置211

第三节最佳实验操作条件的选择212

一、吸收波长（共振线）的选择212

二、原子化工作条件的选择215

（一）空心阴极灯工作条件的选择215

1．预热时间215

2．工作电流216

（二）火焰燃烧器操作条件的选择217

1．试液提升量217

2．火焰类型217

3．燃烧器的高度及与光轴的角度218

（三）石墨炉最佳操作条件的选择218

1．惰性气体218

2．最佳灰化温度和最佳原子化温度218

三、光谱通带的选择219

四、检测器光电倍增管工作条件的选择220

第四节干扰因素及消除方法221

一、化学干扰及消除221

1．改变火焰温度221

2．加入释放剂221

3．加入保护络合剂222

4．加入缓冲剂222

二、物理干扰及消除223

（一）电离干扰223

（二）发射光谱的干扰224

（三）背景干扰224

1．背景干扰的产生224

2．背景干扰的消除225

第五节定量分析227

一、灵敏度和检测限227

（一）灵敏度227

（二）检测限228

二、定量分析方法231

（一）标准溶液的配制231

（二）工作曲线法232

（三）标准加入法233

（四）内标法（内标工作曲线法）234

第六节测定实例235

（一）化学试剂氯化锌中钠、钾、镁、钙含量的测定235

（二）铂重整催化剂中痕量硅、铁、钠、铜含量的分析235

（三）废水中钴和镍的测定236

（四）地表水或废水中铍的测定237

学习要求237

复习题238

第十六章气相色谱法240

第一节色谱分析法的原理及分类240

一、茨维特的经典实验240

二、色谱分析法的分离原理及特点241

三、色谱分析法的分类243

第二节气相色谱法简介244

一、方法特点及应用范围244

二、气相色谱流出曲线的特征245

（一）色谱峰的位置245

（二）色谱峰的峰高或峰面积247

（三）色谱峰的宽窄247

（四）色谱峰间的距离249

第三节气相色谱仪249

一、载气流速控制及测量装置251

（一）载气及其净化251

（二）载气流速的控制252

1．减压阀253

2．稳压阀254

3．针形阀255

4．稳流阀256

（三）载气流速的测量257

1．转子流量计257

2．皂膜流速计258

二、进样器和气化室259

（一）进样器259

1．气体样品进样259

2．液体样品进样261

3．固体样品进样262

（二）气化室262

三、色谱柱及柱温控制265

1．色谱柱的材料、形状及连接方法266

2．柱温控制267

四、检测器269

五、记录仪269

1．满标量程270

2．满标时间270

3．阻抗匹配270

4．记录纸速度270

六、国产气相色谱仪简介271

第四节固定相272

一、气固色谱的固定相273

1．活性炭273

2．氧化铝274

3．硅胶274

4．分子筛274

5．高分子多孔小球276

二、气液色谱的固定相282

（一）常用载体的性质及处理方法282

（二）常用固定液的分类及选择固定液的原则288

三、填充色谱柱的制备293

1．色谱柱管的预处理293

2．固体吸附剂或载体的预处理293

3．载体的涂渍293

4．色谱柱的装填294

5．色谱柱的老化295

四、毛细管色谱柱的制备295

第五节检测器301

一、检测器的性能指标301

（一）灵敏度（绝对响应值）302

1．浓度型检测器302

2．质量型检测器303

（二）敏感度（或检测限）304

（三）响应时间（或应答时间）305

（四）线性范围305

二、热导池检测器（TCD）305

（一）检测原理306

（二）热导池的结构307

（三）影响热导池灵敏度的因素309

1．热丝阻值309

2．桥流310

（四）使用注意事项311

三、氢火焰离子化检测器（FID）311

（一）检测原理311

（二）检测器的结构312

（三）测量电路312

（四）影响灵敏度的因素312

（五）使用注意事项314

四、电子捕获检测器（ECD）314

（一）检测原理314

（二）检测器的结构315

（三）操作条件316

五、火焰光度检测器（FPD）317

（一）检测原理317

（二）检测器的结构318

（三）操作条件319

第六节定性及定量分析方法319

一、定性分析方法320

（一）常用的保留值简介320

（二）常用的定性方法322

1．纯物质对照法322

2．利用保留值的经验规律定性323

3．利用其它方法定性323

二、定量分析方法324

（一）峰高、峰面积定量法——检量线法（工作曲线法）324

（二）定量校正因子326

1．绝对校正因子326

2．相对校正因子327

（三）定量校正因子与检测器相对响应值的关系330

（四）内标法331

（五）外标法332

（六）归一化法332

第七节基本原理333

一、塔板理论334

二、速率理论335

（一）涡流扩散项（A）336

（二）分子扩散项（B/u）337

（三）传质阻力项（Cu）338

1．气相传质阻力系数（Cg）338

2．液相传质阻力系数（Cl）339

三、色谱分离操作条件的选择341

1．载气的选择342

2．载气流速的选择343

3．柱温的选择343

4．载体的选择345

5．固定液用量的选择345

6．色谱柱形、柱内径及柱长的影响346

7．气化室温度的选择346

8．进样量与进样时间的影响347

第八节测定实例348

一、永久性气体的分析348

1．方法原理348

2．仪器和试剂348

3．色谱分析条件349

4．定性分析349

5．定量分析349

二、低级烃类的全分析350

1．方法原理350

2．仪器和试剂350

3．色谱分析条件350

4．定性分析350

5．定量分析350

三、有机溶剂中微量水的分析351

1．方法原理351

2．仪器和试剂351

3．色谱分析条件351

4．定性分析352

5．定量分析352

四、碳六至碳八芳烃的分析352

1．方法原理352

2．仪器和试剂352

3．色谱分析条件353

4．定性分析353

5．定量分析354

五、酚类化合物的毛细管柱色谱分析354

1．方法原理354

2．仪器和试剂354

3．色谱分析条件354

4．定性分析354

5．定量分析354

学习要求355

复习题356

第十七章高效液相色谱法360

第一节方法简介360

一、方法特点360

二、应用范围和局限性361

第二节高效液相色谱仪362

一、流动相的贮液罐363

二、高压输液泵及梯度洗脱装置363

（一）高压输液泵364

1．恒流泵364

2．恒压泵368

（二）梯度洗脱装置369

1．低压梯度（外梯度）369

2．高压梯度（内梯度）370

3影响梯度洗脱的因素370

三、进样装置370

1．注射器进样装置371

2．六通阀进样装置371

四、色谱柱372

1．柱材料372

2．柱规格372

3．柱接头和连接管373

4．色谱柱的装填373

五、检测器375

六、微处理机和色谱数据工作站375

第三节检测器377

一、检测器的分类和响应特性377

（一）分类377

1．按检测的对象分类377

2．按适用性分类378

（二）检测器的性能指标378

二、紫外吸收检测器（UVD）379

1．固定波长紫外吸收检测器379

2．可变波长紫外吸收检测器380

3．光二极管阵列检测器（PDAD）381

三、折光指数检测器（RID）383

四、电导检测器（ECD）384

五、荧光检测器（FD）385

六、蒸发激光散射检测器（ELSD）386

七、高效液相色谱检测器的联用388

第四节固定相和流动相388

一、液固吸附色谱388

（一）固定相388

（二）流动相389

二、液液分配色谱392

（一）固定相392

（二）流动相392

三、离子（交换）色谱393

（一）基本原理393

（二）固定相394

（三）流动相394

四、凝胶色谱（或空间排阻色谱）394

（一）基本原理394

（二）固定相396

1．软质凝胶396

2．半刚性凝胶396

3．刚性凝胶396

（三）流动相397

第五节基本理论398

一、表征色谱柱性能的重要参数398

1．总孔率398

2．柱压力降398

3．柱渗透率399

二、速率理论（范第姆特方程式）399

1．涡流扩散项HE400

2．分子扩散项HL400

3．固定相的传质阻力项HS400

4．移动流动相的传质阻力项HMM402

5．滞留流动相的传质阻力项HSM402

三、诺克斯方程式404

四、高效液相色谱操作条件的优化406

第六节测定实例407

一、增塑剂——邻苯二甲酸酯的分析407

1．方法原理407

2．色谱分析条件407

3．分析结果407

二、稠环芳烃的分析408

1．方法原理408

2．色谱分析条件408

3．分析结果408

三、水解蛋白中氨基酸的分析408

1．方法原理408

2．色谱分析条件408

3．分析结果409

四、锅炉排放水中阴离子分析409

1．方法原理409

2．色谱分析条件409

3．分析结果410

五、聚苯乙烯齐聚物分子量的测定410

1．方法原理410

2．色谱分析条件410

3．分析结果410

学习要求411

复习题411

第十八章物理常数的测定方法414

第一节密度的测定414

一、密度计法414

（一）仪器414

（二）测定方法415

二、韦氏天平法417

（一）原理417

（二）仪器418

（三）测定方法419

1．准备及校验419

2．测定420

3．计算420

三、密度瓶法422

第二节熔点和结晶点的测定423

一、温度计的校正423

二、熔点的测定424

（一）仪器424

（二）测定方法425

（三）熔点的校正426

三、结晶点的测定427

（一）仪器427

（二）测定方法427

第三节沸点和沸程的测定428

一、沸点的测定428

（一）少量液体样品沸点的测定428

（二）毛细管法428

（三）沸点的校正429

1．温度计的校正429

2．大气压力的校正429

二、沸程的测定430

（一）仪器430

（二）测定方法430

1．准备工作430

2．沸程的测定431

第四节闪点和燃点的测定432

一、闭口杯法测定闪点433

二、克利夫兰开口杯法测定闪点和燃点436

（一）准备工作436

（二）测定方法438

三、开口杯法测定闪点和燃点439

（一）准备工作440

（二）闪点测定方法440

（三）燃点测定方法440

（四）大气压力对闪点和燃点影响的修正441

第五节粘度的测定442

一、石油产品运动粘度的测定（毛细管粘度计法）443

（一）原理443

（二）仪器443

（三）测定方法443

二、特性粘度法测定高聚物的平均分子量445

（一）原理445

（二）仪器447

（三）测定方法448

（四）分析结果计算449

三、条件粘度的测定（恩格勒氏粘度计法）449

（一）仪器449

（二）测定方法450

1．水值的测定450

2．试液条件粘度的测定450

第六节折光率（折射率）的测定451

一、仪器451

1．望远系统452

2．读数系统453

二、测定方法453

1．准备和校正453

2．测定454

第七节旋光度的测定454

一、仪器456

二、测定方法460

第八节相对分子质量的测定460

一、冰点降低法461

二、蒸气压渗透法464

三、膜渗透法467

学习要求471

复习题471

第十九章现代分析方法与分析仪器展望472

第一节 概述472

第二节 分析工作者的分析技能培养473

第三节 分析方法的发展趋向475

第四节分析仪器的发展趋向478

一、分析仪器分类简介478

二、分析仪器发展的趋向483

（一）向多功能、自动化、智能化方向发展483

（二）向专用型、小型化方向发展484

（三）向多维分离仪器发展485

（四）向联用分析仪器方向发展487

主要参考文献490