卫生化学卫生化学整理——shan

卫生化学 06预防试卷中名词： 1. 沉淀分离法： 2. 吸光度：吸光物质对光的吸收程度的度量 3. 朗伯比尔定律：在一定条件下，物质的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。A=abc， 4. 荧光光谱：固定激发 5. 共振线：包括共振吸收线和共振发射线，指原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的谱线或是从第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线 6. 原子吸收光谱： 处于基态的气态原子吸收一定的电磁辐射从基态跃迁至激发态产生的光谱 7. 指示电极：电极电位随待测离子活度（浓度）变化而变化，并且二者之间关系符合能斯特方程。 8. 分解电压 9. 保留时间：从进样开始组分浓度出现最大值（色谱峰最高点）所需要的时间 10. 分离度：又称分辨率，以相邻两组分色谱峰保留值之差与其平均峰宽值之比示 简答题 1、 准确度和精密度有什么区别和联系 2、 样品溶液的制备方法有哪几种 3、 何种分子结构的物质有较高的荧光效率 4、 原子吸收分光光度法的干扰有几种 5、 气象色谱法定性、定量分析的依据是什么 6、 请写出速率理论方程的表达式并指出方程中每一项代表的意义 7、 何谓内标法，如何选择内标物 填空题 1. 随机误差服从(正态分布)规律 2. 样品采集的原则可以概括为（典型性，适时性，代表性） 3. 溶解法是将待测组分溶解于溶剂中，适用于被测组分为（分离）状态、（易溶于）适当溶剂的样品 4. 原子吸收光谱法中原子化法可分（火焰法）和（石墨炉法）两大类 5. 在原子吸收分光光度法中，最常用的光源是（空心阴极灯）和（无极放电灯） 6. 电解池是将（电能）转变为（化学能）装置 7. 以测量电解质溶液电导为基础的分析方法称为-（电导分析法） 8. 依据所用固定相的状态，气相色谱分为（气-固）色谱和（气-液）色谱 9. 不被固相吸附或溶解的气体（如空气，甲烷），从进样开始到柱后出现浓度最大值所需的时间称为（保留时间） 10. 在定量工作曲线范围内，进样量越大，则峰面积（越大） 11. 液相色谱分析系统包括-（高压输液）系统、进样系统、（分离）系统、系统和记录系统五部分。 12. 在一定温度和压力下，组分在固定相（s）和流动相（m）间达到平衡时的浓度之比称为（分配系数k） 第一章 绪论 一、分析方法的分类 1. 按分析任务分类 定性分析（qualitative analysis）：含何种元素、何种官能团 定量分析（quantitative analysis） ：测定组分的相对含量 结构分析（structure analysis） ： 形态分析、立体结构、结构与活性 2. 按分析对象分类：无机分析和有机分析 3. 按待测组分含量分：常量、微量、痕量、超痕量 4. 按分析手段分类 化学分析：以物质的化学反应及其计量关系为基础的分析方法，包括：重量分析和容量分析 仪器分析：以物质的物理性质和物理化学性质为基础的分析方法，需要较特殊的仪器，通常称为仪器分析，包括电化学分析、光化学分析、色谱分析、其它仪器分析方法 5. 按分析目的分类 常规分析：例行分析，日常分析 仲裁分析：权威机构、法定分析，具法律效力：司法鉴定等 老师小结 1、卫生化学：是以分析化学为基础，研究预防医学领域中与健康有关的物质的质、量及其变化规律的一门学科 2、卫生化学应用领域：食品卫生，营养卫生，环境卫生，劳动卫生 3、卫生化学所包括的主要内容： 1) 样品采集、保存与处理 2) 误差分析、数据处理和质量保证 3) 常用仪器分析方法的基本原理和基本操作 第二章 样品的采集与处理 1、 样品采集基本原则：代表性，典型性，适时性 2、 3、 样品保存：密封保存，化学保存，冷藏保存 4、 样品处理目的：1）富集、分离 2）除杂质 3）适合形态 5、 样品处理原则：不损失，不污染，不变质 6、 样品溶液的制备 1) 溶解法：被测组分为离状态、易溶于适当溶剂的样品（有水溶解法、酸性水溶液浸出法、碱性水溶液浸出法、有机溶剂浸出法） 2) 分解法：被测组分为结合状态，有完全分解（可分为干灰化法、湿消化法、微波消解）和部分分解两类 干灰化法：有可分为高温灰化与低温灰化 优点：a）此法基本不加或加入很少的试剂，故空白值低 b）因灰分体积很小，因而可处理较多的样品，可富集被测组分 c）有机物分解彻底，操作简单 缺点：a）所需时间长 b）因温度高易造成易挥发元素的损失 c）坩埚对被测组分有吸留作用，是测定结果和回收率降低 湿消化法：利用浓无机酸和强氧化剂消化样品 优点：a）有机物分解速度快，所需时间短 b）由于加热温度低，可减少金属挥发逸散的损失 缺点：a）产生有害气体 b）初期易产生大量泡沫外溢 c）试剂用量大，空白值偏高 微波消化法：湿消化与微波炉（约2450MHz电磁场）结合消化样品 优点：适用于多种生物材料、有机材料、无机材料和矿物质的处理；简便快速，消化彻底，不易造成消化元素的流失。 7、 样品的分离和富集（6种：液液萃取法，固相萃取法，超临界流体萃取，蒸馏与挥发法，膜分离，固相微萃取） 1) 液-液萃取法：利用物质在互不相溶的两种溶剂中的分配系数（溶解度）不同达到分离的目的，一般无机物都亲水，有机物中若含有-OH、-COOH、-NH2、-SO3H、–NO2、都是亲水基团，含有脂肪链、芳香环都是疏水基团 a） 分配系数：描述被分离组分在两相中的分配平衡，判断分离的难易程度 b） 萃取百分率：衡量萃取到有机相中物质量占总物质的百分比（常量组分分析E%达到99.9%，微量95%，痕量60-70%） 萃取：少量多次 c） 萃取体系选择：简单分子（相似相溶：氯仿萃取碘，石油醚萃取脂肪）；螯合物萃取（金属+螯合剂为疏水螯合物，富集金属）；离子缔合物（离子缔合反应亲水边疏水） d） 萃取条件选择（对目标物质分配比大，选择性高，毒性低，注意ph值） 液液萃取优点：技术经典，设备器材简单，操作容易 缺点：易乳化，回收率不稳定，认为因素影响大，有机溶剂用量大 2）固相萃取法：利用被分离组分和杂质组分与萃取柱中固定相作用力的不同而进行分离(常用固定相有：硅胶，聚酰胺，氧化铝，离子交换树脂，活性炭) 萃取过程a）吸附剂的预处理（包括对固相柱的活化与清洗） b）加样 c）固相柱的洗涤 d）固相柱的干燥 e）分析物的洗脱（最小用量就可洗脱，有足够选择性，不洗脱杂质） 固相萃取特点：a）取代传统的液液萃取，不需要大量互不相溶的溶剂 b）处理过程中不会产生乳化现象 c）采用高效高选择性的吸附柱，使萃取选择性高，重复性好 d）简化样品处理过程，减少费用 缺点：目标化合物的回收率和紧密度要略低于液液萃取 3） 超临界流体萃取：任何一种物质都存在气、液、固三态，液、气两相成平衡状态的点叫临界点， 温度和压力都高于临界点要求是，物质成为超临界流体（特点：密度和液体相近，粘度明显低于液体，扩散系数为液体的10~100倍→渗透性更强，溶解能力强） a) 特点：萃取效率高；分离工艺流体简单；可在接近室温下完成（适用于热敏感性天然产物） b) 目前最成熟，应用最广的是二氧化碳超临界流体萃取 4） 蒸馏与挥发法： a) 蒸馏：利用各组分间沸点不同（常压：沸点〈150，减压蒸馏：沸点>150度，水蒸汽蒸馏：共沸 如挥发油，精油） b) 挥发：利用各组分挥发性不同进行分离 c) 顶空法〖静态顶空法和动态顶空法（吹扫捕集热解吸法）两类〗——多用于气相色谱 5） 膜分离：选择性渗透（压力、浓度、温度）可分透析法（半透膜）、超滤法和液膜法三种 6） 固相微萃取：同时完成取样、萃取、富集和进样，用于液体样品中痕量有机污染物萃取 特点：a）无需溶剂直接提取 b）不同吸附纤维满足不同应用需求 c）配合自动进样器使用，保证实验的精确度和准确性 e）可取代其他样品浓缩技术 f）经济（萃取头可以反复使用50~200次） 第三章 分析数据的处理和质量保证 1、 误差分类与来源：3类 (1) 随机误差（偶然误差） 1. 产生原因：仪器不稳定；环境因素变化（温度、湿度、气流气压）；操作的微小差异 2. 规律：大小、方向不确定；无限次的测定符合正态分布 3. 特点：不恒定；难以矫正；服从正态分布（统计上）；单峰性（小误差几率比大误差大）；有界性（一定测量条件下，误差绝对值不超过一定界限）；抵偿性（无限次测量）6个 4. 减少措施，实际工作中n〉=6 (2) 系统误差----确定原因引起（可分为定值误差和变值误差两种 定值误差可见：方法误差——选择的方法不够完善——采用标准方法，对比实验 仪器误差——仪器本身的缺陷——校正仪器 试剂误差——所用试剂有杂质——作空白实验 主观误差——操作人员主观因素造成（如对指示剂颜色辨别偏深或偏浅） 系统误差特点：1、对分析结果的影响比较恒定； 2、同一条件下，重复测定，重复出现； 3、影响准确度，不影响精密度； 4、可以消除； 5、大小一般不因人而异 (3) 过失误差——错误造成（粗心或违规操作，使用仪器不正确）——直接剔除 2、 准确度和精确度——分析结果准确可靠的衡量指标 (1) 准确度——结果与真实值的接近程度（绝对误差E和相对误差RE） (2) 精密度——几次测定结果相互接近程度——用偏差来衡量 绝对偏差，平均偏差，相对平均偏差，标准偏差，相对标准偏差RSD——是表示和评价精密度最灵敏、最常用的指标 卫生分析要求RSD〈10% 3、 分析数据处理 1、 有效数字——“四舍六入五留双” 2、 可疑数据（即离群值）的取舍，常用：Q检验法（3-10次测定）和G检验法（多次） 3、 平均值的置信区间：置信区间：分析结果真实值所在的范围 置信度（P）：真实值在置信区间中出现的几率 4、 分析数据的显著性检验：检验是否存在统计上的显著性差异，即有误系统误差存在 方法：t检验法和F检验法 t检验法分：平均值与标准值（ｕ）的比较和两组数据的平均值比较（同一试样） F检验法：检验两组测定数据的精密度 4、 分析工作的质量保证——分为质量控制和质量分析 2种 1、 质量控制：指使测量质量达到预期要求需采取的措施，包括人员素质、实验室仪器设备条件、环境条件和实验室的技术管理制度等。 评价主要指标：准确度；精密度；灵敏度；工作曲线的线性范围；稳定性 5种 1）准确度：a）用标准物质评价：相同条件，检验一致性 95%，n=4~6 b）加标回收率评价：越接近100%越好 卫生分析要求：回收率85%~105% c）与标准方法对照评价：——检验其显著性（t检验） 2）精密度：验检随机误差的大小——卫生分析要求RSD<10% 3）检出限评价——检出限：在确定的分析体系中可以检测的被测物最低浓度或含量 4）工作曲线的线性范围和灵敏度： 5）去除干扰的的能力：方法特异性和选择性的指标 6）样品稳定性：带测组分不损失、不分解、不变质、不污染 2、质量评价：分为实验室内质量评价、实验室外质量评价、其他 1）实验室间：a）空白试验与检出限——检出限L高于规定的检出限，分析工作有问题 b）工作曲线的线性——工作曲线的相关系数r>0.999，否则准确度受影响 c）分析工作的精密度和准确度；（加标回收率；RSD） d）仪器误差和操作误差的检验——不同仪器比较和不同人员比较结果 2）实验室间：a）分析方法——检出限、精密度、准确度 b）制定允许误差——标准物质 c）实验室误差测定——RE 3）其他方法：a）双样品法：随机标准偏差<总标准偏差且有显著性差异，有系统误差 b）质量控制图：有平均值控制图；极差制控图；标准偏差质控图 其中平均值控制图（上下警戒线与控制线）最常用：有空白值’，浓度’，加标回收质控图 3种 C）标准物质及其应用：校准分析仪器 评价分析方法的准确度 工作标准，制定工作曲线（消除系统和随机误差） 用于质量保证工作 第四章：紫外-可见分光光度法 1、 概述：1、光化学分析法——基于物质光化学性质而建立起来的分析方法 2、 光谱分析法：是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。 3、 紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收波长范围200~400nm，用于结构鉴定和定量分析。 4、 可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400~760 nm，主要用于有色物质的定量分析。 二、理论基础：1、光的基本性质，波粒二象性，E = h = h c / 2、分子结构与吸收光谱： 1）物质分子内部三种运动形式对应三种不同能级：电子能级>振动能级>转动能级 2）能级跃迁：紫外-可见光谱属于电子跃迁光谱。三个能级之间均有跃迁——宽谱带 3）吸收曲线规律： a、同一种物质不同波长光的吸光度不同。吸光度最大波长为最大吸收波长λmax b、不同浓度同一物质，吸收曲线形状相似λmax不变 c、吸收光谱（吸收曲线）可以提供物质的结构信息，作为物质定性分析的依据之一 d、不同浓度同一物质，某一波长下吸光度A 有差异，λmax处吸光度A 的差异最大——物质定量分析的依据 e在λmax处吸光度随浓度变化幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据 4）电子能级和跃迁： 5）生色团（和助色团）是分子产生紫外-可见吸收的条件及其应用： a、红移：吸收峰位置向长波方向的移动 b、蓝移：吸收峰位置向短波方向移 c、增色效应：吸收强度增强的效应 d、减色效应：吸收强度减小的效应 3、影响紫外-可见吸收光谱的因素 1）共轭效应：电子共轭体系增大，max红移， max增大；空间阻碍破坏共轭体系，max蓝移， max减小 2）取代基：给电子基未共用电子对流动性大，形成p- 共轭，降低能量，max红移 吸电子基的存在产生电子的永久性转移，max红移。 给电子基与吸电子基同时存在，产生分子内电荷转移吸收，max红移， max增加。 3)溶剂影响：溶剂极性增大*跃迁波长红移；n*跃迁波长蓝移 ★吸收光谱的产生 1、分子含有生色团和助色团 2、吸收紫外可见光并伴随电子能级跃迁 3、不同官能团吸收不同波长的光 4、作波长扫描，记录吸光度对波长的变化曲线，得到该物质的紫外-可见吸收光谱 二、紫外-可见分光光度法的定量基础——吸收定律 1、朗伯-比尔定律：在一定条件下，物质的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。A=abc，有关理解如下： · 是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测量； · 吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g·L-1、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度； · 吸光系数a是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； · 吸光系数a不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关； · 吸光系数可作为定性鉴定的参数 · εmax表明了该物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。越大吸光能力越强，方法的灵敏度越高 · ε>105：超高灵敏；ε=(6～10）×104 ：高灵敏；ε<2×104 ：低灵敏 ★偏离定律的原因与改进 1、物理因素:难以获得真正的纯单色光，非单色光影响——选择合适的单色器，并将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。 杂散光影响——造成负偏离 2、化学因素：溶液浓度过高；溶液均匀性差（如胶体溶液，乳浊溶液或悬溶液）；质点间存在相互作用（如发生离解，缔合，配位或配合物组成变化等）——只适用于稀溶液（c<10-2mol/L），注意溶液中ph值 三、紫外-分光光度计主要部件 光源→单色器→样品室→检测器→结果显示记录系统 四、分析条件的选择 1、溶剂的选择 2、显色条件的选择 常见显色反应有：配位反应（重要）、偶合反应、氧化还原反应 影响配位反应的因素有：显色剂的用量、溶液的酸度、显色温度、显色时间以及干扰离子消除方法等 ★干扰离子消除方法的选择 1、加入配位掩蔽剂 2、加入氧化剂或还原剂 3、选择适宜的显色条件 4、分离干扰离子，如采用沉淀、离子交换或溶剂萃取等方法消除干扰 3、测量条件的选择——选择最大吸收波长作为测量波长，若干扰组分在最大吸收波长也有吸收，则因根据“吸收大，干扰小”原则选择适宜测量波长 5、参比溶液的选择： 溶剂参比：只有待测组分在测定波长有吸收，也称“溶剂空白” 试剂参比：显色剂和其他试剂在测定条件下 也有吸收，“试剂空白” 试样参比：显色剂无色，且也不与试样基体显色，“试样空白” 平行操作参比：用不含待测组分的样品按照与试样完全相同的分析步骤进行平行操作 五、定性定量分析; 1、定性分析：吸收峰数目，最大吸收波长，吸收峰的形状，摩尔吸收系数等 2、定量分析：标准曲线法；直接比较法；双波长分光光度法；导数光谱法；催化动力学分光光度法 第五章：分子荧光分析法 一、概念与原理 1、荧光：某些结构的分子或原子受一定波长的光激发（产生吸收），由基态变为激发态；从激发态返回道基态是，会发射出比吸收光波长更长的光——荧光 2、分子荧光分析法：灵敏度高，选择性好，用量少，操作简单快捷，但是应用范围受限 3、激发态分子返回基态途径：（只有荧光与磷光是辐射跃迁） 1)振动弛相：碰撞热形式释放能量 2）内转换：等能级间的无辐射能级交换，热能形式 3）荧光: 电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（ 多为 S1→ S0跃迁），发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长 4）外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生相互作用而转移能量的非辐射跃迁——使荧光或磷光减弱或猝灭 5）系间跨越：不同多重态,有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。改变电子自旋，称为系间窜跃。 6）磷光：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态（ T1 → S0跃迁） 4、荧光分析法定性定量基础：任何荧光分子都具有激发光谱和荧光光谱 ★ 二者关系： 1 荧光波长比激发波长长 2 荧光光谱不随激发波长的不同而改变； 3 荧光光谱与激发光谱大致成镜像关系 二、物质产生荧光必要条件：★ ①必须具有能吸收一定频率紫外光的特定结构(π→π*和n→π*);共轭大π键 ②分子在吸收了特征频率的辐射能之后，必须具有较高的荧光效率。 ◆荧光物质分子结构特征： ①具有大的共轭π键结构； ②具有刚性的平面结构；、 ③具有最低的单重电子激发态为S1为π * →π型； ④取代基团为给电子取代基。吸电子取代基使荧光减弱甚至熄灭 三、影响荧光强度的外部因素 1、温度：降低，荧光效率增高 2、溶剂：极性增大，π→π*跃迁增加，荧光效率增加 3、溶液酸度ph：影响荧光物质的存在形式与荧光配合物的组成 4、散射光：干扰测定，选择是适当激发波长的方法予以消除 5、荧光熄灭：是指荧光物质分子与物质分子相互作用，或是荧光强度降低，或是荧光强度与浓度不呈线性关系的现象，引起荧光熄灭的物质称为荧光熄灭剂 四、荧光分析仪器主要部件：光源，分光系统，样品池，检测器和显示系统 其中光源常用高压氙灯（较理想） 荧光光度计有两个单色器，在样品池前后位置，呈垂直关系，因此样品池四个光学面，石英制成，检测器采用光电倍增器。 五、定性定量分析： 荧光强度与荧光物质浓度的关系：F=KC，（形式相同于比尔定律——一定条件下，荧光强度与荧光物质的浓度成正比） 适用条件：①溶液很稀，A≤0.05；②线性范围：10-5~100ug/ml 标准曲线法，直接比较法 第六章：原子吸收分光光度法 一、基本原理： 1、原子吸收分光光度法AAS：基于从光源辐射出待测元素的特征普线，通过试样蒸气是被待测元素的基态原子吸收，有特征普线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法 2、原子吸收发生：原子外层电子在能级之间的跃迁 3、共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线 共振发射线：原子外层电子从第一激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线 共振吸收线和共振发射线都简称为共振线 4、共振线是元素的特征谱线，元素的灵敏线 5、原子吸收光谱特点：不连续的线光谱；分布于紫外-可见光区；吸收光谱比发射光谱简单，干扰较少 6、谱线轮廓：呈峰形，常以中心频率和半宽度来描述 7、引起谱线展宽的原因： 1) 自然展宽：谱线固有，取决于激发态原子的寿命，寿命越短越宽 2) 多普勒展宽：又称热展宽，由原子的无规则热运动引起， 3) 碰撞展宽：分为两种 a、 洛伦兹展宽：又称压力展宽，由被测元素与其他元素碰撞引起，在碰撞展宽起主要作用 b、 霍尔兹马克展宽：又称共振展宽，被测元素与基态原子碰撞引起，可以忽略不计 4）其他：斯塔克展宽（电场作用导致谱线分裂）和塞曼展宽（磁场作用引起谱线分裂） 5）用火焰原子吸收分析时，主要是压力展宽 用无火焰原子吸收分析低浓度试样时，主要是热展宽 谱线展宽都会导致原子吸收分析的灵敏度下降 二、原子吸收值与原子浓度的关系 1、积分吸收：即面积吸收——积分吸收值可以确定蒸气中待测元素的原子数 2、峰值吸收：直接测量吸收线轮廓的中心频率或中心波长所对应的峰值吸收系数，确定蒸气中原子浓度 锐线光源：发射线的半宽度比吸收线的半宽度窄得多的光源，一般发射线的半宽度为吸收半宽度的1/5~1/10，且发射线与吸收线的中心频率完全一致 3、原子吸收值与待测元素的关系——符合朗伯比尔定律：A=K’c 条件：发射线要比吸收线窄的多，发射线的中心频率与吸收线一致，且有足够强度 即是锐线光源 三、原子吸收分光光度计仪器组成：光源、原子化系统、分光系统、检测系统和显示系统 1、光源：——作用发射待测元素的特征谱线，要求：必须是锐线，强度大等，有2种 1) 空心阴极灯：阳极——钨或锡棒，阴极——待测元素金属，内充低压惰性气体 原理——辉光放电 特点：只有一个操作参数——灯电流（在保证放电稳定和有适当光强输出情况下，尽量选用低的工作电流） 是目前应用最广泛的 2) 无极放电灯：内部封有待测元素的卤代化合物及惰性气体， 仅适用于熔点较低的金属如铅、汞 2、原子化器：提供一定能量，使待测元素（离子状态、化合物状态）转为基态原子蒸气 分类：火焰原子化器、石墨炉原子化器和氢化物发生原子化器三类 1) 火焰原子化器： 由雾化器，雾化室，燃烧器组成 其原子化能力取决于火焰温度及火焰气体组成，常用空气-乙炔焰（2500-2600k） 乙炔-氧化亚氮（笑气）火焰温度最高，达（3200-3300k） 火焰类型： a) 化学计量火焰——燃气：助燃气=1:4（等于化学计量关系）——适合多数元素 b) 贫燃火焰——助燃气多于计量燃气，即比值小于1:6——适合易电离的碱金属 c) 富燃火焰——燃气多于计量助燃气，比值大于1:3——适合易形成难离解氧化物 火焰温度：化学计量火焰>富燃≈贫燃 2) 石墨炉（无焰）原子化器：分为四步 a) 干燥：蒸发出去溶剂，用稍高于溶剂的沸点 b) 灰化：除去易挥发的基体和有机物，减少分子吸收，尽量选较高的灰化温度，以减少灰化时间 c) 原子化：使待测元素成为基态原子，温度1800-3000k，停掉载气，延长基态原子的石墨管中提留时间，提高分析灵敏度 d) 净化：高温除去管内残渣 3) 氢化物发生原子化器：测定 特点：基体和化学干扰小，灵敏度高，氢化物毒性大，精密度较火焰离子化差 3、分光系统：由色散原件，反射镜，狭缝等组成，作用：分出被测元素共振线 4、检测系统： 5、显示系统 四、定量分析方法：标准曲线法，标准加入法，内标法 五、定量分析方法评价：灵敏度和检出限 六、干扰及其抑制方法： 干扰类型有：光谱，电离，化学，物理，背景干扰 第七章：原子荧光光谱法 1、 原理和概念： 1、原子荧光光谱法AFS：基态原子蒸气吸收器特征辐射而被激发，激发态原子去活化，发射出一定波长的辐射，即原子荧光，测量原子荧光的强度进行定量分析方法被称为原子荧光光谱法 2、原子荧光类型：共振荧光（强度最大，是元素最灵敏的分析线）； 非共振荧光（有直跃线荧光和阶跃线荧光两种） 敏化荧光：——待测原子不是直接吸收辐射，而是通过碰撞接受已被光源激发的另一原子或分子去活化释放的能量被激发，然后让处于激发态的待测原子去活化回到基态，发射荧光，称为敏化荧光 3、荧光猝灭：如果激发态原子以无辐射跃迁的途径去活化，则荧光将减弱或是完全 不发生，这种现象称为荧光猝灭， 荧光猝灭程度可用荧光量子效率表示 ，通常小于1 二、原子荧光强度与待测物浓度的关系：IF=KC,条件：低浓度，微量或痕量分析 三、原子荧光分析中的干扰和消除： 1、散射光干扰：与溶胶颗粒大小和数量有关，改善火焰性质以减少原子化器中气溶胶微粒；尽量选择灵敏度高、干扰少的非共振荧光线进行测定。 2、荧光猝灭：原子化气氛，用氩气、 第八章：电位分析法 1、 概念与原理： (1) 电化学分析法：是将两支电极插入被测溶液中，组成一个化学电池，通过测量该电池的电学参数或参数的变化，确定被测组分的浓度 1. 电位分析法：是通过测量被测溶液组成的化学电池的电池电动势来求得被测组分的浓度 2. 库仑分析法：是以测量通过电解池的电量球的被测组分含量的方法 (2) 化学电池：实现化学能和电能相互转化的装置，有两种： 1. 原电池：能自发地将化学能转变为电能的装置 2. 电解池：需要消耗外电源电能，将其转变为化学能的装置 氧化反应——失去电子——还原态——阳极 还原反应——得到电子——氧化态——阴极 负极——电位低 正极——电位高 (3) 电池电动势与电极电位 1. 电池电动势：电池两端的电势差—— 2. 电极电位测量：无法测定单个电极的电极电位，只能测相对电极电位，利用标准电极电位（在25℃，参与反应的所有物质的活度都等于1mol/L时的电极电位）——常用有标准氢电极，并得出参比电极（属于二次标准电极） 2、 能斯特方程：——表示电极电位与组成电极的物质及其活度、温度之间的关系 任一电极：氧化态(Ox)+ne－ 还原态（Red） 能斯特方程：25℃时（T＝273K＋25K） 所以：电极电位的大小——有电极的本质及参与电极反应的物质的氧化态和还原态的活度决定 3、 液接电位和盐桥 1. 在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上，存在着微笑的电位差，此为液接电位，大小一般不超过0.03v——消除方法：使用盐桥 2. 盐桥：连接和“隔离”不同电解质的置，经典为u型，充以用琼脂固定kcl饱和溶液 ★盐桥的作用： 构成原电池的通路 维持溶液的电中性 消除液体接界电位 4、 电位分析法： (1) 原理：两个电极组成一个原电池测定该电池电动势——利用指示电极和参比电极 1. 参比电极：在温度、压力一定条件下，其电极电位准确已知，且不随待测溶液中离子浓度的变化而改变的电极——常用甘汞电极和银/氯化银电极 2. 指示电极：电极电位随待测离子活度或浓度的变化而变化，并且二者之间的关系符合能斯特方程——常有：基于电子转移的氧化还原电极（如铜电极，锌电极等）和基于离子交换的离子选择性电极，即膜电极（普遍应用，） (2) 离子选择性电极：主要有：ph玻璃电极，氟离子选择性电极，流动载体膜电极，气敏电极四种 1、 离子选择性电极的性能评价：线性范围、检测下限、电极斜率、选择性、响应时间和电极寿命等。 2、 检测下限：电极能够定性检测出的最小浓度 3、 电极斜率：指在响应曲线的线性范围内，待测离子浓度每变化10倍，所引起的电极电位的变化值 ★电位法多用于低价离子测定：因为理论上电极斜率S=2.303 RT/nF，当离子电荷数越大，级差越小，测定灵敏度也越低，所以一般用于测定低价离子 4、 选择性系数Ki，j ——能产生相同电位时待测离子i与干扰离子j 的活度比:表示其他共存离子j对响应离子i的干扰程度，K越小，表示干扰越小，选择性越高 ★选择性系数K的意义： a) 可以判断电极对测量体系的适应性，粗略地估计干扰离子带来的误差 b) 作为选择适当的离子强度调节剂的参考 c) 作为试样预处理是选用试剂的参考 5、 响应时间：指参比电极与离子选择电极一起接触到试液起直到电极电位值达到稳定值的95%所需的时间 ★影响因素： a) 膜的性质 b) 离子浓度及浓度改变方向：浓度越高，越短，稀溶液向浓溶液进行，短 c) 离子到达电极的表面速度：搅拌可缩短时间 d) 试液中离子强度：存在大量不干扰离子时，能缩短 e) 试液中共存的干扰离子：干扰越多，时间延长 f) 试液温度：温度升高，时间缩短 5、 电位分析方法：直接电位分析法；电位滴定法 (1) 直接电位分析法：标准曲线法；比较法，溶液的ph测定；校准加入法（内标法） 1. 标准曲线法：用一系列已知浓度测定电动势，绘出标准曲线，再用测得电动势在曲线中得出待测浓度——大批量测定 2. 比较法：已知浓度测电动势，再测待测浓度电动势，两式相减 3. 溶液ph测定：ph=-lg[H+]，两式相减，同比较法 4. 标准加入法：先测体积Vx，浓度Cx待测溶液电位值Ex，再测在待测溶液中加入体积Vs，浓度Cs标准溶液的电位值Es，两式相减，简化得： 浓度增量为：⊿c = cs Vs / V0 (2) 电位滴定法：在试液滴加滴定剂，发生化学反应，检测电动势变化，滴定突跃式滴定剂体积和浓度，计算待测组分含量。 第九章:电导分析法和库仑分析法 1、 电导分析法：以测量电解质溶液电导为基础分析方法，包括直接电导法和电导滴定法。 (1) 概念原理： 1. 电导G：电导的倒数，表示溶液的导电能力，单位西门子（S），与离子数目，电荷数，迁移速度有关 2. 电导率 ：表示两个相距1米，面积为1平方米的平行电极间电解质溶液的电导 ★影响电导率的因素： 1) 电解质性质：离子浓度愈大，迁移速度愈快，价数愈高，电导率愈大 2) 电解液浓度：单位体积离子数目增加，κ增大；离子间作用增加，迁移速度减慢，κ减小 3) 温度：升高，增大 3. 摩尔电导率 ：在相距为1米的两平行电极间放置1mol电解质的溶液所具有的电导，单位：S m2 mol-1 4. 电导率与摩尔电导率关系： =1000C 5. 无限稀释溶液的摩尔电导率 ：随溶液浓度降低而增大 (2) 电导测量：不用直流，有频率大的交流点，溶液稳定，减少极化作用 影响测量因素：温度，溶剂， (3) 电导分析法应用： 1. 直接电导法：水质检验——电导率越小，所含的电解质杂质越少 大气监测——某些污染物的含量 水中溶解氨的测定 强电解质溶液总浓度的测定——土壤、海水的盐度 其他应用：电离度、平衡常数测定、难溶盐的溶解度 2. 电导滴定法：常用于稀酸、弱酸、混合酸等测定 2、 库仑分析法：以电解为基础，利用电流通过待测液，使其发生电解反应，从消耗的电量与待测物质的化学计量关系求得溶液中待测物质的含量。按照电解方式不同，可分为控制电位库仑分析法和控制电流库仑分析法。 (1) 控制电位库仑分析法——控制电位在某一恒定值，使电位有一定差值的几种离子能够分别进行测定的方法，选择好，分析时间长 (2) 控制电流库仑分析法——控制通过电解池的电流进行电解的方法，具有电解速度快，分析时间短，选择性差 1. 电极极化：因有电流通过电极，而使电极的实际电位偏离平衡电位的现象，分为浓差极化和电化学极化两种 2. 超电位：实际电位与其平衡电位的差值，大小反映电极极化程度 3. 浓差极化：由电解过程中电极表面的电活性物质和本体溶液中的电活性物质的浓度差引起的极化现象 减少浓差极化的方法；减小电流；增加电极面积；搅拌，利于扩散 4. 电化学极化：由于电极反映速度慢而引起的电极电位偏离平衡电位的现象，其差值比浓差极化超电位大，具体需用实验确定 5. ★库仑分析法的定量基础是法拉第定律： 电解质在电极上析出物质的质量与该体系的电量成正比； 相同电量通过不同电解质溶液是，在电极上发生的物质的质量与它们的摩尔质量成正比，与其反应的电子数成反比m为析出物质的质量， F——法拉第常数，96487C/mol Q——电量（库仑，C）； n——反应的电子数； i——电流（A）； t——时间（s） 第十一章：色谱分析法概论 1、 色谱法：利用混合物各组分在固定相和流动相间的相互作用（吸附、分配、离子交换、亲和力、分子尺寸）不同，使固定相对组分的保留作用不同，当两相作相对运动时，不同组分产生反复多次的差速迁移而进行分离的方法。 2、 色谱法分类 ★ (1) 按两相的聚集状态： 1. 流动相状态：分为3类 1) 液相色谱法 2) 气相色谱法 3) 超临界流体色谱法 2. 固定相状态：两大类 1) 液相色谱法：液-固色谱法；液-液色谱法 2) 气相色谱法：气-固色谱法；气-液色谱法 (2) 按操作形式：两大类 1. 柱色谱法（固定相装于柱子中）：填充柱色谱法；毛细柱色谱法 2. 平面色谱法（固定相呈平面状）：薄层色谱法；纸色谱法 (3) 按分离原理： 1. 吸附色谱法——组分与吸附剂吸附能力强弱不同，包括气固和液固’ 2. 分配色谱法——组分在固定液中的溶解度不同，包括气液和液液’ 3. 离子交换色谱——组分与离子交换剂的交换能力大小不同 4. 尺寸排阻色谱——分子尺寸大小不同在多孔固定相中的选择渗透 5. 亲和色谱法——组分与固定相的高专属性亲和力， 3、 气相色谱常用术语： (1) 色谱图：在气相色谱分析中，柱后流出物流经检测器是，载气中各组分的量所产生的信号对时间的曲线 1. 基线：在操作条件下，仅有流动相流过色谱柱时的流出曲线 2. 保留值——定性分析的指标 1) 保留时间tR：从进样到组分浓度出现最大值（色谱峰最高点）所需时间 2) 死时间tM(t0 ): 不被固定相滞留组分的保留时间，即流动相流过色谱柱所需要的时间 3) 调整保留时间 ：扣除死时间的保留时间，即组分在固定相中滞留的时间 4) 保留体积：组分从进样到出现信号最大值所需要流过流动相的体积 5) 死体积：不被固定相滞留组分的保留体积 6) 调整保留体积：组分保留体积与死体积之比 7) 相对保留值：在相同操作条件下，组分i的调整保留值与组分s的调整保留值之比，表示色谱柱（固定相）对不同组分的选择性，当 ri,s≠1时，色谱柱对组分有选择性 3. 峰高和峰面积——定量参数 1) 峰面积：峰与峰底之间的面积 2) 峰高：色谱峰最高点至峰底之间距离 4. 区域宽度——用于衡量色谱柱效能 1) 峰宽：即基底宽度，色谱峰两侧拐点出的切线在基线上截取的距离，Wb， 2) 半峰宽：峰高一半处的峰宽，W1/2， 3) 标准偏差正态分布色谱峰上两拐点间距离的一半，或是0.607倍峰高处峰宽的一半，用 ——表示色谱柱后流出组分的分散程度程度；越小，峰窄，柱效高 4) 上三者关系： 5. 分配系数：一定温度、压力条件下，组分在两相中达到分配平衡是，固定相中组分浓度与流动相中组分浓度之比 6. 分配比：又称容量因子：表示一定温度、压力下，两相平衡是，固相中组分质量与流动相中组分质量之比，质量之比，实际等于滞留在两相中时间之比或相应体积之比，值越大，固定相对组分滞留作用越大，色谱柱容量越大 4、 基本理论：塔板理论与速率理论 (1) 塔板理论：四个基本假设： 1. 色谱柱由若干个小段组成，每一段称为一个理论塔板，塔板的段长称为理论塔板的高度H 2. 塔板中，下层是固定相，上层充满流动相，该空间称为板体积（△V），载气脉冲式进入色谱柱，每次进气一个△V， 3. 组分在各塔板内的两相之间迅速达到分配平衡，分配系数恒定不变，与组分浓度无关， 4. 开始时，试样组分全部加在第1块塔板上，试样沿色谱柱方向的纵向扩散忽略不计 (2) 柱效能指标：理论塔板数n，理论塔板高度H，有效塔板数neff——三个指标来反映色谱柱对组分的分离效能 (3) 塔板理论的贡献： 1. 较好地解释了色谱峰形的正态分布规律 2. 提出了评价柱效能指标：n和H (4) 塔板理论的不足 1. 没有考虑动力学因素对色谱过程的影响，不能解释载气流速u对理论塔板数n的影响 2. 不能回答色谱峰为什么发生变形 3. 不能说明塔板高度受什么因素影响 (5) 速率理论：——Van Deemter 方程 H=A+B/u+Cu A，B，C为常数，u为载气的平均线速度 1. 涡流扩散项A： 产生原因：随载气一起流动的组分由于固定相的阻碍而改变运动方向，形成“涡流”，导致不同的组分分子在柱中走过的路程长短不一致，引起峰形的扩张——与填充物的平均颗粒直径大小及填充不均匀性有关，与载气性质，线速度和组分无关——填充柱填充越均匀规则，载体平均颗粒直径越小，涡流扩散越小，色谱峰扩张变形小 2. 分子扩散项B/u(纵向扩散项)： 产生原因：组分被载气带入色谱柱后，以“塞子”的形式存在于柱内很小一段空间中，在“塞子”的前后（纵向）存在着浓度差而形成浓度梯度，使运动着的分子产生纵向扩散——与载气相对分子质量，载气密度，柱温，组分的保留时间有关——越小，越小，升高，缩短 3. 传质阻力项Cu： 传质过程：组分在气液两相中溶解、扩散、平衡和转移的过程 传质阻力：影响传质速度的阻力 Cu——组分随载气流动时，组分在两相中反复扩散分配运动所受的传质阻力。包括液相传质阻力和气相传质阻力 1) 气相传质过程：组分从气相移动到气-液界面的过程，试样组分在两相界面上不能瞬间达到分配平衡，从而引起滞后现象，使得色谱峰变宽 2) 液相传质过程：组分从固定相的气-液界面进入液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡，然后再返回气液界面的过程 4. Van Deemter 方程贡献 1) 影响柱效的因素:柱温、色谱柱填充的均匀程度、填料颗粒的大小、流动相的种类、流动相的流速、固定相的液膜厚度 2) 为色谱分析工作选择最佳分离条件提供理论依据 (6) 分离操作条件的选择： 1. 分离效能指标： 组分分离的前提条件：两组分的分配系数或分配比不等，理论塔板数n只能说明色谱柱对某一组分的柱效能高低，不能判断两相邻色谱峰对应组分在柱中的分离情况；相对保留值可以说明色谱柱对难分离的两组分选择性好坏，却不能反映柱效能高低 （a）色谱峰距离近且峰形宽，两峰严重相叠——选择性和柱效都很差 （b）能分开但峰形宽——选择性好，但柱效低 （c）分离最理想——选择性好，柱效也高 1) 分离度R：又称分辨率，以相邻两组分色谱峰保留值之差与其平均峰宽值之比表示： a) 如果R=1，称为4σ分离，峰分离达98% b) 如果R=1.5 ，称为6σ分离，峰分离达99.7%——R=1.5是两个相邻色谱峰完全分离的标志 ★ R越大，相邻组分分离越好 相邻两组分是否分离的判断依据：R=1.5 实际应用中，以最难分离物质对的色谱峰作为计算标准 2) 色谱分离方程——分离度与柱效能、柱选择性及柱容量的关系 a) R与柱效的关系：柱效n影响色谱峰的宽窄，取决于色谱柱性能及载气流速；增加柱长可改进分离度，但会延长组分的保留时间，使峰产生扩展；设法降低板高，提高柱效，才是提高分离度的最好方法。 b) R与r2,1的关系：r2,1越大，选择性好 2. 分离操作条件的选择指导原则：Van Deemter 方程与色谱分离方程 分离条件——色谱柱 操作条件——载气流速、进样条件及检测器 1) 色谱柱的选择 a) 固定相（固定液）——按“相似相溶”原则；柱温 < 固定液最高使用温度20-30度——防止固定液流失 b) 载体的选择：种类，粒度，分布 c) 柱长 2) 载气选择： a) B/u——选择较大分子量或较大密度的气体 b) 载气的种类要与检测器匹配 c) H-u曲线——尽量使用u最佳，做为载气流速操作条件 ★低流速（0—u最佳）时，B/u项起主导作用，宜选用分子量较大的载气（N2，Ar）使组分扩散系数较小，减小分子扩散影响，提高柱效 ★高流速（u>u最佳）时，u越大，Cu项越小，B/u项越小，Cu项起主导作用，选用分子量较小的载气（H2，He），减小气相传质阻力，提高柱效 (7) 气相色谱检测器 1. 常用检测器分类：浓度敏感型检测器，如热导检测器，电子捕获检测器 质量敏感型检测器，如氢火焰离子化检测器，火焰光度检测器 2. 检测器性能指标： 1) 灵敏度S：单位量的物质通过检测器时所产生的信号大小S=∆R/ ∆Q 2) 检测限（敏感度）：某组分的峰高恰为噪音的两倍（2N）时，单位时间内引入检测器中该组分的质量（g/s），或单位体积载气中所含该组分的量（mg/ml）。——检测限越小，性能越好 3) 线性范围：可测定的浓度或质量范围：越宽越好 4) 基线漂移和响应时间；前者表示基线在单位时间内单方向缓慢变化的幅值 3. 常用：火焰离子化检测器——灵敏度高，噪音小，死体积小等；破坏样品，一般只能测定含碳化合物 4. 电子捕获检测器：对电负性物质具有极高的灵敏度和选择性，适用于痕量药物、农药及含电负性基团环境污染物的分析——如敌敌畏 ★ (8) 定性定量分析 1. 定性分析： a) 利用保留值定性：已知物对照法；色谱峰增高法；相对保留值法；文献保留值对照法 b) 联用技术定性：气质联用；与红外吸收光谱联用；与磁共振波谱联用 2. 定量分析 a) 定量分析依据：检测器的响应信号（峰面积或峰高）与组分量成正比 b) 校正因子：同一物质不同检测器，信号不同；同一检测器不同物质，信号不同，——绝对校正因子和相对校正因子 c) 定量计算方法： i. 归一化法:所有组分流出色谱柱，彼此分离，含量与面积正比 ii. 外标法：分为外标标准曲线法和单点外标法 iii. 内标法： 内标物选择： （1） 试样中不存在的纯物质，与样品中的组分完全分离 （2）内标物质与待测组分的结构和性质相近 （3）内标物质为纯物质或含量已知 （4）内标物与样品互溶，不发生不可逆化学反应 (9) 气相色谱法应用：室内污染物的测定（挥发性有机物质VOCs）； 农产品中农药残留的检测 生物样品中有毒物质检测 第十三章：液相色谱法HPLC (1) 气相与液相色谱比较 ★★ 1. 相同：兼具分离和分析功能，均可以在线检测 2. 主要差别：分析对象和流动相的差别 1) 分析对象： 2) 流动相差别： 3. 基本组成：气相：气路系统，进样系统，分离系统，检测系统，记录系统 液相：高压输液系统，进样，分离，检测，数据记录与处理系统 1) 高压输液系统：由贮液器，高压输液泵，过滤器，梯度洗脱装置，压力脉动阻滞器组成——作用：将流动相在高压下连续地送入液路系统，保证流动相的正常工作 2) 进样系统——六通阀 优点：保持进样系统高压；进样准确，重现性好；自动化程度高；用于分析和制备 缺点：连接处有死体积，引起峰展宽 3) 分离系统——色谱柱，由连接管，恒温器，色谱柱组成 4) 检测系统（与气相不同）：有紫外-可见光度检测器 荧光检测器 示差折光率检测器 电化学检测器 (2) 液一液分配色谱法（LLPC）——原理：物质在两相中溶解度的不同，具有不同的分配系数，造成各组分在柱中的差速迁移,从而产生色谱分离 1. 正相色谱：固定相极性>流动相极性—— 1) 适用：溶于有机溶剂的极性至中等极性的分子型化合物，如各类脂溶性色素、叶黄素 2) 分离选择性：极性强的组分k大，后洗脱出柱；流动性极性增强，洗脱能力增加，组分k减小，tR 减小。 2. 反相色谱：固定相极性<流动相极性——应用最广 1) 适用：非极性至中等极性的组分，有机酸、盐及碱等（需加适当的盐或离子对试剂） 2) 分离选择性：极性弱组分后洗脱出柱；流动相极性增强，洗脱能力减弱，组分k增大 (3) 正相色谱与反相色谱比较： 定义 固定相 流动相 分析对象 出峰顺序 洗脱难洗脱物质的流动相 正相色谱 固定相极性>流动相极性 键合极性基团（氰基、氨基、二醇基） 低极性有机溶剂 较强极性的有机物(溶于有机溶剂) 极性弱的物质先出峰 增加流动相的极性（增加乙醇等的含量） 反相色谱 固定相极性<流动相极性 键合羟基硅烷（烷基、苯基、苯甲基） 水为主体+有机溶剂 弱极性及中等极性的有机物 极性强的物质先出峰 减少流动相的极性（增加有机相） 第十四章：质谱联用