化验员读本 下 仪器分析 第3版PDF电子书下载

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HE 400

2．分子扩散项HL 400

3．固定相的传质阻力项HS 400

4．移动流动相的传质阻力项HMM 402

5．滞留流动相的传质阻力项HSM 402

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